Project Gutenberg's Handbuch der chemischen Technologie, by Rudolf Wagner
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Title: Handbuch der chemischen Technologie
Achte Auflage
Author: Rudolf Wagner
Release Date: January 7, 2018 [EBook #56330]
Language: German
*** START OF THIS PROJECT GUTENBERG EBOOK HANDBUCH DER CHEMISCHEN ***
Produced by Peter Becker, Jens Nordmann and the Online
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Library.)
Handbuch
der
chemischen Technologie
zum
Gebrauche bei Vorlesungen
an Universitäten, technischen Hoch- und Mittelschulen,
sowie zum
Selbstunterrichte für Chemiker, Techniker, Apotheker,
Verwaltungsbeamte und Gerichtsärzte.
Von
Rudolf Wagner,
Doktor der Staatswissenschaften und der Philosophie,
königl. bayer. Hofrath, ordentl. öffentl. Professor
der chem. Technologie an der staatswirthschaftlichen Facultät
der königl. Julius-Maximilians-Universität in Würzburg.
Achte Auflage.
Mit 336 Holzschnitten.
Leipzig
Verlag von Otto Wigand.
1871.
* * * * *
Vorrede zur achten Auflage.
Der achten Auflage meiner chemischen Technologie, die der siebenten nach
zwei Jahren schon folgt, sind nur wenige Worte mit auf den Weg zu geben.
Die Anordnung des Materials ist zwar in der vorliegenden Auflage im
wesentlichen unverändert geblieben, doch habe ich, den Wünschen einiger
Fachgenossen Gehör schenkend, die Rohstoffe und Produkte der chemischen
Industrie und die Technik des Glases und der Thonwaaren, die in den
früheren Auflagen einen gemeinschaftlichen Abschnitt bildeten, in zwei
gesonderte Abtheilungen gebracht. Der mit der chemischen Fabrikindustrie
sich beschäftigende Abschnitt wurde vielfach erweitert und viele Kapitel
desselben vollständig neu bearbeitet. Die Schilderung der Technik der
Kali- und Ammoniaksalze, so wie die der Theerfarben, ist der gesteigerten
Bedeutung dieser Produkte entsprechend, eine erweiterte und eingehendere
geworden. Die chemischen Formeln sind durchweg Molekularformeln.
Ungeachtet der theilweisen Umarbeitung des Buches und der vielen Zusätze
und Verbesserungen, ist es der Verlagshandlung gelungen, durch grösseres
Format und compresseren Druck die Bogenzahl der vorigen Auflage nicht zu
überschreiten.
Von der vorliegenden Auflage erscheint unter meiner Mitwirkung eine
englische Bearbeitung von Herrn William Crookes in London und eine
französische Uebersetzung von Herrn Professor L. Gautier in Melle
(Deux-Sèvres). Eine unlängst in den Niederlanden erschienene holländische
Uebertragung (der zum Theil veralteten siebenten Auflage) ist ohne mein
Mitwissen und ohne Erlaubniss meines Verlegers veröffentlicht worden.
Die erste Auflage des vorliegenden Buches, die ich als Privatdocent der
chemischen Technologie in der philosophischen Facultät der Hochschule zu
Leipzig herausgab, erschien im September 1850. Die beiden nächsten
Auflagen, von denen die zweite im Mai 1853 und die dritte im Juli 1856
versendet wurden, bearbeitete ich von Nürnberg aus, wo ich vier Jahre als
Professor der technischen Chemie an der königl. Gewerbeschule wirkte. Die
nächsten fünf Auflagen, von denen
die vierte im Mai 1859
" fünfte " " 1862
" sechste im October 1865
" siebente im März 1868
veröffentlicht wurde, bearbeitete ich in Würzburg, vielfach unterstützt
durch Beiträge und Rathschläge von Freunden und Collegen, denen ich
hiermit, nach Beendigung der achten Auflage, meinen verbindlichsten Dank
abstatte.
Universität =Würzburg=, den 10. Dezember 1870.
$Dr. Rudolf Wagner.$
Inhalt.
=Einleitung= 1. Definition des Begriffs Technologie 1. Unterschiede
zwischen Gewerbelehre, Gewerbekunde und Technologie 1. Mechanische
Technologie 2. Chemische Technologie 2.
I. Abschnitt.
=Die chemische Metallurgie, die Legirungen und die Metallpräparate.=
(Seite 4-126.)
=Allgemeines= 4. Metallurgie 4. Metallurgische Hüttenkunde 4. Erze 4.
Aufbereitung 5. Vorbereitung 5. Zugutemachen 6. Beschicken 6.
Hüttenprodukte (Edukte, Hüttenfabrikate, Zwischenprodukte, Abfälle) 6.
Schlacken 7.
=Eisen= 7. Eisenerze 8. [Greek: a]) =Roheisen= 9. Ausbringen des Eisens
9. Theorie des Ausbringens 9. Hochofen und Hochofenprocess 10. Gebläse
11. Cylindergebläse 11. Gang der Schmelzung 12. Chemischer Process im
Hochofen 13. Cyanverbindungen 13. Vertheilung der Temperatur im
Hochofen 13. Gichtgase 14. Gewinnung von Salmiak daraus 14. Roheisen
15. Weisses Roheisen 15. Graues Roheisen 15. Zusammensetzung der
Roheisensorten 15 und 16. Eisengiesserei 16. Schacht- oder Kupolofen
17. Förmerei 17. Adouciren (Tempern) 18. _Fonte malléable_ 18.
Emailliren von eisernen Geschirren 18. [Greek: b]) =Stabeisen= 19.
Herdfrischung 19. Schwedischer Frischprocess 21. Puddelprocess 21.
Theorie des Eisenpuddelns 21. Puddeln mit Gas 21. Verfeinerung des
Stabeisens auf dem Walzwerk 22. Blechfabrikation 23. Drahtfabrikation
23. Drahtseile 24. Eigenschaften des Stabeisens 24. [Greek: g]) =Stahl=
25. Gewinnungsarten des Stahls 25. I. Frischstahl 25. 1)
Herdfrischstahl 25. 2) Flammenofenfrischstahl (Puddelstahl) 26. 3)
Bessemerstahl 26. 4) Uchatius- und Martinstahl 27. 5) Heaton- oder
Salpeterfrischstahl 27. II. Kohlungsstahl 27. Cämentstahl 28. Gussstahl
28. III. Flussstahl 28. Glisentistahl 28. Verstählen (Einsatzhärtung)
28. Eigenschaften des Stahls 29. Anlassen (Nachlassen) von Stahl 29.
Wolframstahl 30. Damascenerstahl 30. Zusammensetzung des Stahls 30.
Stahlstich (Siderographie) 30. Gegenwärtiger Zustand der Stahlindustrie
31. Stahlproduktion 31.
=Eisenpräparate= 31. Eisenvitriol 31. Eisenmennige 32. Blutlaugensalz
33. aus Blutlauge 33. mittelst Stickstoff der Luft 34. mittelst
Cyanbarium 34. mittelst Schwefelkohlenstoff (nach Gélis) 34. mit
schwefelsaurem Ammon (nach H. Fleck) 34. Rothes Blutlaugensalz 34.
Cyankalium 35. Cyansalz 36. Berlinerblau 35. Turnbull's Blau 36.
Berlinerblau aus Gaskalk 36. Lösliches Berlinerblau 37.
=Kobalt= 37. Safflor oder Zaffer 37. Smalte 38. Kobaltultramarin 38.
Coeruleum 38. Rinmann's Grün 39. Kobaltoxydul 39. Kobaltviolett 39.
Kobaltwolframiat 39. Kobaltgelb 39. Kobaltbronze 40.
=Nickel= 40. Nickelerze 40. Gewinnung des Nickels 41.
Concentrationsschmelzen auf Stein 41. auf Speise 42. auf Schwarzkupfer
oder Nickelsauen 42. Darstellung von Nickel auf trockenem Wege 42. auf
nassem Wege 42. Würfelnickel 43. Eigenschaften des Nickels 43.
Nickelproduktion 43.
=Kupfer= 43. Kupfererze 45. Kupfergewinnung in Schachtöfen 45.
Garmachen 46. Saigern 47. Zugutemachen der Erze in Flammenöfen 48.
Gewinnung des Kupfers aus oxydirten Erzen 50. auf nassem Wege 50.
Cämentkupfer 50. Kupfer auf galvanischem Wege 51. Eigenschaften des
Kupfers 51. Kupferproduktion 52.
=Legirungen des Kupfers= 52. Bronze 52 (Kanonenmetall, Glockenmetall,
Statuenbronze 52). Messing 53 (Tombak, Blattgold, Aichmetall,
Sterrometall, Münzmetall 54). Bronzefarben 54. Neusilber 55
(Chinasilber, Perusilber, Alfénide, Christoflemetall, Alpaka 55).
Nickelmünzen 55. Kupferamalgam (Metallkitt) 56.
=Kupferpräparate= 56. Kupfervitriol 56. Doppelvitriol 57. Kupferfarben
57. Braunschweiger Grün, Bremer Grün 59. Casselmann's Grün 59.
Mineralgrün oder Scheele's Grün 59. Mineralblau, Bergblau, Kalkblau,
Oelblau, Schweinfurtergrün 59). Zinnsaures Kupferoxyd (Gentele's Grün
60. Grünspan 60 u. 61).
=Blei= 61. Bleierze 61. Gewinnung des Bleies durch Niederschlagsarbeit
61. durch Röstarbeit 62. Werkblei 63. Frischprocess 63. Eigenschaften
und Anwendung des Bleies 63. Schrotfabrikation 64. Legirungen des
Bleies 65.
=Bleipräparate= 65. Massicot 65. Bleiglätte 65. Mennige 65.
Bleisuperoxyd 66. Oxydirte Mennige 66. Bleizucker 66. Chromsaures Blei
66 (Chromeisenstein 66. Kaliumchromat 67. Chromgelb 68. Chromroth 69.
Chromoxyd 69. Chromgrün 69. Guignet's Grün 69. Chromalaun 69.
Chromchlorid 69). Bleiweiss 69 (nach der holländischen Methode 70. nach
der österreichischen 70. nach der englischen 70. nach der französischen
71. aus schwefelsaurem Blei 72. aus Chlorblei 73. Basisches Chlorblei
73. Prüfung von Bleiweiss 74).
=Zinn= 74. Zinnerze 74. Gewinnung des Zinnes 75. Anwendung desselben
75. Verzinnen 76. _Moiré metallique_ 76.
=Zinnpräparate= 76. Musivgold 76. Zinnsalz 77. Natriumstannat 77.
Zinnchlorid 77. Pinksalz 77.
=Wismuth= 78. Vorkommen und Gewinnung 78. Eigenschaften und Anwendung
des Wismuths 79. Wismuthlegirungen 79.
=Zink= 79. Zinkerze 79. Gewinnung des Zinkes in Muffeln 80. in Röhren
80. in Tiegeln 81. Zugutemachen der Zinkblende 82. Eigenschaften des
Zinkes 82. Anwendung desselben und Zinkproduktion 83.
=Zinkpräparate= 83 (Zinkweiss 83. Zinkvitriol 84. Chromsaures Zink 84.
Chlorzink 84. Löthsalz 84. Zinkoxychlorür 84).
=Kadmium= 84. Wood's Legirung 85. Schwefelkadmium 85.
=Antimon= 85. Antimonerze 85. Ausschmelzen von Schwefelantimon 85.
Darstellung von metallischem Antimon durch Rösten 86. durch Eisen 86.
Eigenschaften des Antimons 86. Eisenschwarz 87. Schriftgiessermetall
87.
=Antimonpräparate= 87 (Antimonoxyd 87. Antimonsäure 87. Schwefelantimon
87. Neapelgelb 87. Antimonzinnober 87).
=Arsen= 87. Arsenige Säure 88. Arsensäure 88. Realgar 89. Operment 89.
Rusma 89.
=Quecksilber= 89. Vorkommen 89. Gewinnung des Quecksilbers aus dem
Zinnober in Idria 90. in Spanien 90. in Böhmen 92. in der Rheinpfalz
92. Eigenschaften des Quecksilbers 93.
=Quecksilberpräparate= 93. Quecksilberchlorid 93. Zinnober 93.
Knallquecksilber 94. Zündhütchen 94.
=Platin= 95. Platinerze 95. Gewinnung des Platins nach Wollaston 96.
nach Deville und Debray 96. Eigenschaften des Platins 97. Platinschwamm
und Platinmohr 97. Anwendungen des Platins 97. Platinlegirungen 98.
Elaylplatinchlorür 98.
=Silber= 98. Silbererze 98. Gewinnung des Silbers durch Ausschmelzen
99. durch europäische Amalgamation 99. durch amerikanische Amalgamation
101. Silberextraction nach Augustin 101. nach Ziervogel 101. nach v.
Hauer 102. nach Patera 102. nach Percy 102. nach Rivero und Gmelin 102.
Extraction mittelst Blei 102. Silberhaltiges Werkblei 103. Entsilbern
des Werkbleies durch Abtreiben 103. durch Pattinsoniren 103. mittelst
Zink 104. Feinbrennen des Silbers 104. Silberproduktion 105. Chemisch
reines Silber 105. Eigenschaften des Silbers 105. Legirungen des
Silbers 106. Münzgewicht 106. Silberprobe 107 (durch Kupellation 107.
Titrirprobe 107. Hydrostatische Probe 107). Versilbern 108.
Schwarzfärben des Silbers 108. Salpetersaures Silber 108.
=Gold= 109. Vorkommen als Berggold und Waschgold 109. Analysen von
Gediegengold 109. Ferneres Vorkommen des Goldes 109. Goldproduktion
109. Gewinnung des Goldes aus dem Sande durch Waschen 109. durch
Quecksilber 110. durch Natriumamalgamation 110. durch Verschmelzen 110.
durch Behandeln mit Alkali 110. aus eingesprengtem Golde 110.
Extraction des Goldes auf nassem Wege 110. Goldscheidung 110 (durch
Schwefelantimon 110. durch Schwefel und Bleiglätte 110. durch
Cämentation 110. durch Quartation 110. durch Schwefelsäure oder
Affination 111. Chemisch reines Gold 112. Eigenschaften des Goldes 113.
Legirungen, Färben des Goldes 113. Goldprobe 114. Anwendungen des
Goldes 114. Vergolden 114 (mit Blattgold 114. auf kaltem Wege 114. auf
nassem Wege 114. Feuervergoldung 114). Goldpurpur 115. Knallgold 115.
=Braunstein= und =Manganpräparate= 115. Braunstein und Braunsteinprobe
116. Kaliumpermanganat 117. Verwendung desselben zur Desinfection 118.
=Aluminium= 118. Gewinnung aus Chloraluminium-Chlornatrium 118. aus
Kryolith 118. Eigenschaften des Aluminiums 118. Aluminiumbronze 119.
Anwendungen des Aluminiums 119.
=Magnesium= 120. Darstellung und Eigenschaften des Magnesiums 120.
=Galvanotechnik= 121. Anwendung des Galvanismus 121. Elektrolytisches
Gesetz 121. Galvanoplastik 121. Vergoldung und Versilberung auf
galvanischem Wege 122. Verkupfern 124. Verzinken 124. Verzinnen 124.
Verstählen 124. Galvan. Aetzen 125. Metallochromie 125. Elektrotypie
125. Glyphographie 125. Galvanographie 126.
II. Abschnitt.
=Rohstoffe= und =Produkte der chemischen Industrie=.
(Seite 127-302.)
=Kalisalze= 127. Kohlensaures Kalium (Potasche) 127. Quellen des Kalis
127. I. Darstellung der Kalisalze aus Stassfurter Salzen, namentlich
aus Carnallit 127 ([Greek: a]) Darstellung von Chlorkalium 128. [Greek:
b]) Darstellung von Kaliumsulfat 130. [Greek: g]) Darstellung von
Kaliumcarbonat oder Mineralpotasche 131. II. Kalisalze aus Feldspath
131. III. Kalisalze aus dem Meerwasser 132. IV. Kalisalze aus der Asche
der Vegetabilien 132 (Allgemeines über Holzasche 133. Auslaugen der
Asche 133. Versieden der Rohlauge 133. Glühen und Calciniren der rohen
Potasche 133. Zusammensetzung der Potasche des Handels 136. Potasche
aus Hefenschlempe oder Vinasse 136). V. Kalisalze aus der Schlempekohle
der Rübenmelasse 136 (Melassenasche 137. Verarbeitung der Melasse 137.
Schlempekohle 138. Weissgebrannte Schlempekohle oder Salin 138.
Raffiniren desselben 139. Raffinirte Rübenpotasche 140). VI. Kalisalze
aus den Seealgen oder Tangen 140 (Calcinationsverfahren 140.
Verkohlungsverfahren 142. Extraction der Algen mit Wasser 142). VII.
Kalisalze aus dem Schweisse der Schafwolle 142 (Methode von Maumené
142. Verfahren von Havrez 143). Darstellung gereinigter Potasche 143.
Darstellung von Aetzkali 144.
=Salpeter= 145. Vorkommen des natürlichen Salpeters 145. Gewinnung des
Salpeters in den Salpeterplantagen 146. Raffination des Rohsalpeters
148. Darstellung von Kaliumsalpeter aus Chilisalpeter 149. Prüfung des
Salpeters 151. Anwendung desselben 151. Natriumsalpeter 152. Vorkommen
des Jods darin 153. Produktion von Natriumsalpeter 153.
=Salpetersäure= 153. Gewinnung durch Destillation von Natriumsalpeter
mit Schwefelsäure 153. Bleichen der Salpetersäure 154. Condensation
derselben 155. Andere Methoden der Salpetersäuredarstellung 156. Dichte
der Salpetersäure 157. Rothe rauchende Salpetersäure 158. Anwendung der
Salpetersäure 158.
=Technik der explosiven Körper= 159. a) _Das Schiesspulver und
chemische Principien der Feuerwerkerei_ 159. Schiesspulver 159.
Materialien 159. Zerkleinern derselben in Pulverisirtrommeln 159. in
Walzmühlen 159. in Stampfmühlen 160. Mengen und Anfeuchten des Satzes
160. Verdichten desselben 160. Körnen in Sieben 160. in der
Congreve'schen Körnmaschine 161. nach Champy 161. Poliren 161. Trocknen
des Pulvers 162. Ausstäuben desselben 162. Eigenschaften des Pulvers
162. Zusammensetzung 163. Produkte der Verbrennung 163. -- Neue
Sprengpulver 165 (Pyronone 165. Saxifragin 165. Schultze's Pulver 165.
Lithofracteur 165. Haloxylin 165. Callou's Pulver 165. Sprengöl 165.
Dynamit 165. Dualin 165. Pikratpulver 165). -- Pulverprobe 165. --
Weisses Schiesspulver von Augendre 166. Verbrennungsprodukte desselben
nach Pohl 166. -- Chemische Principien der Feuerwerkerei 167
(Salpeterschwefel 167. Grauer Satz 168. Chlorkalischwefel 168.
Frictions-Zünder 168. Satz zu Zündnadelgewehren 168. Brandsätze 168.
Farbige Feuer 169). b) _Nitroglycerin_ 169. Darstellung des
Nitroglycerins 170. Zersetzungsprodukte 170. Dynamit 172. Dualin 172.
c) _Schiessbaumwolle_ 173. Darstellung derselben 173. Eigenschaften
173. Schiessbaumwolle als Surrogat des Schiesspulvers 175. Collodium
175.
=Kochsalz= 176. Vorkommen 176. Gewinnung desselben aus dem Meerwasser
177. mit Hülfe von Salzgärten 178. von Frost 178. von Brennmaterial
178. Gewinnung des Steinsalzes 179. Stassfurter Mineralien 179
(Anhydrit, Boracit, Carnallit 180. Kieserit, Sylvin, Tachhydrit,
Kainit, Schönit oder Pikromerit 180). Gewinnung der Salzsoolen 181.
Darstellung des Kochsalzes aus den Soolen 181. Gradiren der Soole 183.
Versieden der Soole 183. Denaturiren des Salzes 184. Eigenschaften des
Kochsalzes 185. Anwendung desselben 185. Salzproduktion 186.
=Sodafabrikation= 186. [Greek: a]) Natürliche Soda 186. Trona Urao 187.
[Greek: b]) Soda aus Sodapflanzen 187. [Greek: g]) Auf chemischem Wege
dargestellte Soda 188. Verfahren von Leblanc 188 (Erzeugung von Sulfat
188. Umwandlung des Sulfats in Rohsoda 189). Sodaöfen 189. Sodaofen mit
Drehherd 192. Auslaugen der Rohsoda 193. Abdampfen der Lauge 197.
Sodasalz 198. Krystallisirte Soda 200. Theorie der Sodabildung 201.
Verwerthung der Sodarückstände 201. Regeneration des Schwefels 202.
[Greek: a]) Darstellung der schwefelhaltigen Lauge 202. [Greek: b])
Zersetzung der Lauge mit Salzsäure 203. [Greek: g]) Darstellung des
reinen Schwefels 204. Sonstige Methoden der Sodafabrikation 205.
Sodagewinnung aus Sulfat nach Kopp 205. aus Kochsalz nach Schloesing
206. aus Kryolith 206. aus Bauxit 206. aus Natriumsalpeter 206.
Aetznatron 207. Natriumbicarbonat 208. Sodaproduktion 209.
=Jod=- und =Bromgewinnung= 209. Vorkommen des Jods 209. Gewinnung des
Jods aus Kelp 209. nach Barruel 210. aus der Tangkohle 210. aus dem
Chilisalpeter 210. Eigenschaften des Jods 210. Jodproduktion 210. Brom
211. Gewinnung und Anwendung des Broms 211. Bromproduktion 212.
=Schwefel= 212. Vorkommen 212. Gewinnung des Schwefels durch
Ausschmelzen des natürlichen Schwefels 213. Destillation des Schwefels
214. Raffinirapparat von Lamy 214. Stangenschwefel 215. Schwefelblumen
216. Gewinnung von Schwefel aus Schwefelkies 216. durch Rösten von
Kupferkies 217. als Nebenprodukt der Steinkohlengasfabrikation 217. als
Nebenprodukt bei der Verarbeitung des Kelps (vegetabilischer Schwefel)
217. durch Reaction von schwefliger Säure auf Kohle 217. Anwendung und
Eigenschaften des Schwefels 218. Schwefelproduktion 218. Schweflige
Säure 219. Darstellung derselben 219. Anwendung derselben 220. --
Schwefligsaures Calcium 220. -- Unterschwefligsaures Natrium 220.
=Schwefelsäurefabrikation= 221. Rauchende Schwefelsäure aus
Eisenvitriol 221. aus schwefelsaurem Eisenoxyd 222. aus
zweifach-schwefelsaurem Natrium 222. aus Glaubersalz und Borsäure 222.
-- Englische Schwefelsäure 222. Theorie der Bildung derselben 223.
Verbrennen des Schwefels 224. Bleikammerapparat 225.
Schwefelkiesröstöfen 226. Gerstenhöfer's Röstofen 226. Kammersäure 227.
Concentration derselben in Blei 228. in Platinapparaten 228. Breant's
Heber 228. Concentration in Glasretorten 229. Schwefelsäure mittelst
schwefliger Säure und Chlor 229. und Salpetersäure (ohne Bleikammer)
230. aus Gyps 230. Anwendung und Eigenschaften der Schwefelsäure 230.
=Schwefelkohlenstoff= 232. Darstellung desselben 232. Eigenschaften und
Anwendung 233. Schwefelchlorür 233.
=Salzsäure= 234. Eigenschaften derselben 235. Anwendung 235.
Glaubersalz 236. Directe Darstellung desselben 236. Indirecte Methode
nach Balard und Merle 236. nach Longmaid 236. nach de Luna und Clemm
236. Anwendung des Glaubersalzes 236.
=Chlorkalk= 237. Darstellung mittelst Braunstein 237. mittelst
Calciumchromat 238. nach Schloesing 238. mittelst Kupferchlorid 238.
mittelst zweifach-chromsaurem Chlorkalium 238. mittelst Natriumnitrat
239. nach Longmaid 239. nach Oxland 239. nach Maumené 239
Chlorentwickelungsapparate 239. Condensationsapparate 239. Regeneration
des Mangansuperoxydes 241. Theorie der Chlorkalkbildung 243.
Zusammensetzung des Chlorkalkes 243. Eigenschaften desselben 243. --
Chlorometrie nach Gay-Lussac 244. nach Penot-Mohr 245. nach Wagner 245.
Chlorimetrische Grade 245. -- Chloralkalien 245. Aluminiumhypochlorit
246. Magnesiumhypochlorit 246. Zinkhypochlorit 246. Bariumhypochlorit
246. -- Kaliumchlorat 246. Kaliumperchlorat 247.
=Alkalimetrie= 247. nach Descroizilles 248. nach Gay-Lussac 248. nach
Mohr 248. nach Fresenius und Will 249. nach Grüneberg 250.
=Ammoniak= und =Ammoniaksalze= 250. Quellen des Ammoniaks 250.
Aetzammoniak 251. Anwendung desselben 251. Fabrikation desselben 252.
I. Anorganische Ammoniakquellen 253. 1) Natürliches kohlensaures
Ammoniak 253. 2) Natürliches Ammonsulfat 253. 3) Vulkan. Ammoniak 253.
4) Ammoniak als Nebenprodukt bei der Bereitung von Aetznatron 254. 5)
Ammoniak als Nebenprodukt der Schwefelsäurefabrikation 254. 6) Ammoniak
aus dem Stickstoff der Luft 254. 7) Ammoniak aus Cyanverbindungen 254.
II. Organische Ammoniakquellen 254. 8) Ammoniak aus Steinkohlen [Greek:
a]) bei der Gasbereitung 255. [Greek: b]) bei der Koksbereitung 255.
[Greek: g]) bei der Verbrennung 255. Apparate von Mallet 256. von Rose
257. von Lunge 258. 9) Ammoniak aus gefaultem Harn 259. Apparat von
Figuera 259. 10) Ammoniak durch trockne Destillation von
Thiersubstanzen 260. 11) Ammoniak als Nebenprodukt der
Rübenzuckerfabrikation 261. -- Technisch wichtige Ammoniaksalze 261.
Salmiak 261. Ammonsulfat 263. Ammoncarbonat 264. Ammonnitrat 264.
=Seifenfabrikation= 265. Fettsubstanzen 265 (Palmöl 265. Illipe- oder,
Bassiaöl 265. Galambutter 265. Carapaöl 265. Vateriatalg 265.
Cocosnussöl 266. Talg 266. Schmalz 266. Olivenöl 266. Thran 267. Andere
Oele 267. Oelsäure 267. Colophonium 267). Lauge 267. Theorie der
Seifenbildung 268. Hauptsorten von Seife 268. Kernseife 270.
Baumölseife 270. Oelsäureseife 271. Harztalgseife 272. Gefüllte Seifen
272. Schmierseifen 273. Knochenseife, Kieselseife etc. 274.
Toilettenseifen 275. Anwendung und Wirkung der Seife 276. Seifenprobe
276. Chemische Seifenprobe 276. Unlösliche Seifen 277.
=Borsäure und Borax= 278. Borsäure 279. Borsäuremineralien 279.
Borsäuregewinnung in Toscana 279. durch natürliche Soffionen 279. durch
Bohrlöcher 280. Theorie der Bildung der Borsäure 280. Eigenschaften und
Verwendung derselben 281. Borax 281. aus Tinkal 281. aus Borsäure 282.
Reinigen des Borax 283. Borax aus Boronatrocalcit oder Tiza 284.
Octaëdrischer Borax 285. Anwendung des Borax 285. Bordiamanten 286.
=Fabrikation des Alauns, des Aluminiumsulfates und der Aluminate= 286.
Vorkommen des Alauns in der Natur 286. Alaunerze 287. Darstellung des
Alauns aus Alaunstein 287. aus Alaunschiefer und Alaunerde 287 (Rösten
der Alaunerde 288. Auslaugen derselben 288. Concentriren der Rohlauge
288. Mehlmachen 289. Waschen des Mehls und Umkrystallisiren 289). aus
Thon 290. Alum-cake 290. aus Kryolith 290. aus Bauxit 291. aus
Hohofenschlacken 292. aus Feldspath 292. Kaliumalaun 292. Ammoniakalaun
292. Natriumalaun 293. Neutraler oder kubischer Alaun 293.
Aluminiumsulfat 293. Natrium-Aluminat 294. Anwendung des Alauns und des
Aluminiumsulfates 295. Aluminiumacetat 296.
=Ultramarin= 296. Natürliches Vorkommen desselben 296. Künstliches
Ultramarin 297. Materialien 297. Glaubersalz oder Sulfat-Ultramarin
298. Soda-Ultramarin 300. Kieselerde-Ultramarin 300. Theorie der
Ultramarinfabrikation 301. Eigenschaften und Anwendung des Ultramarins
301.
III. Abschnitt.
=Technik des Glases, der Thonwaaren, des Gypses, Kalkes und Mörtels.=
(Seite 302-396.)
=Glasfabrikation= 302. Allgemeines 302. Rohmaterialien 304.
Entfärbungsmittel 305. Glasscherben 306. Glashäfen 307. Glasöfen 308.
Siemens' Regeneratorofen 310. Vorbereitung des Satzes 312. Fritten 312.
Heissschüren 312. Läutern 313. Kaltschüren 313. Fehler des Glases 313.
Eintheilung der Glassorten 314. Tafelglas 315. Mondglas 315. Walzenglas
316. Spiegelglas 318. Schleifen 321. Belegen der Spiegel 321.
Silberspiegel 322. nach Drayton 322. nach v. Liebig 322. nach Löwe,
Petitjean, F. Bothe 322. Platinspiegel 322. Hohlglasfabrikation 323.
Flaschen, Bechergläser, Glasröhren 323. Gepresstes und gegossenes Glas
324. Wasserglas 325 (Kaliumwasserglas 325. Natriumwasserglas 325.
Doppelwasserglas 325. Fixirungswasserglas 325. Stereochromie 326).
Krystallglas 327. Optisches Glas 329. Flintglas 329. Kronglas 330.
Strass 331. Gefärbte Gläser 332. Glasmalerei 333. Email 334 (Beinglas
335. Alabasterglas 335. Reissteinglas 335). Achatglas 335. Eisglas 335.
Haematinon 335. Astralit 336. Aventuringlas 336. Glasincrustationen
336. Faden- oder Petinetglas 336. Glas als Gespinnstfaser 337.
Reticulirtes Glas 337. Milleflori 337. Glasperlen 337. Hyalographie
338.
=Keramik= oder =Thonwaarenfabrikation= 339. Feldspath 339. Bildung des
Thones 340. Porcellanerde 340. Eigenschaften des Thones 340. Arten des
Thones 342 (Töpferthon 342. Walkerde 342. Mergel 342. Lehm 342. Löss
342). Zusammensetzung der Kaoline 342. Eintheilung der Thonwaaren 343.
-- I. Hartes Porcellan 344 (Materialien 344. Schlämmen und Trocknen der
Masse 345. Kneten und Faulen 345. Formen der Masse 346. Trocknen der
Porcellanobjecte 347. Glasur 347. Auftragen derselben durch Eintauchen
348. mittelst Bestäuben 348. durch Begiessen 349. durch Verflüchtigen
349. Lüster 349. Kasetten oder Kapseln 349. Porcellanofen 349.
Entleeren des Ofens 351. Fehler der Porcellanmasse und der Glasur 351.
Porcellanmalerei 351. Decoriren des Porcellans 352. Lithophanien 353).
II. Weiches oder Frittenporcellan 353 (Französisches P. 353. Englisches
P. 354. Parian 354. Carrara 355). III. Steinzeug oder Steingut 355
(Feines weisses Steinzeug 355. Wedgwood 355. Gemeines Steinzeug 355.
Terralith und Siderolith 358). IV. Fayence 358 (Majolika 358. Feine
Fayence 359. Gemeine emaillirte Fayence 359. Verzierung der Fayence
359. Flowing colours 360. Lüster 360). Etruskische Vasen 361. Thönerne
Pfeifen 361. Kühlkrüge oder Alcarrazas 361. V. Gemeines Töpfergeschirr
362. Bleiglasur 363. -- VI. Backstein-, Ziegel- und Röhrenfabrikation
363 (Terracottwaaren 364. Ziegelmaterial 365. Vorbereitung des Thones
365. Streichen der Ziegel 365. Ziegelstreichmaschinen 366. Pressziegel
368. Brennen in Meilern 369. in Oefen 369. Ringofen von Hoffmann u.
Licht 371. Feldziegeleien 372. Klinker 373. Dachziegel 373. Hohlziegel
373. Leichte Ziegelsteine 374. Feuerfeste Steine 374. Dinasteine 375.
Thon- und Drainröhren 375. Schmelztiegel 375. Hessische Tiegel 376.
Charmottetiegel 376. Kalktiegel 376. Magnesiatiegel 376. Spinelltiegel
376. Bauxittiegel 376.)
=Kalk und Kalkbrennen= 376. Vorkommen des Kalkes 376. Kalkbrennen in
Meilern 377. in Oefen mit unterbrochenem Gange 377. mit
ununterbrochenem Gange 378. in Oefen zu doppelter Benutzung 379.
Eigenschaften des gebrannten Kalkes 380. Löschen des Kalkes 380.
Anwendung des Kalkes 380.
=Mörtel= 381. a) Luftmörtel 381. Erhärten desselben 382. b)
Hydraulischer Mörtel 383. Hydraulischer Kalk 384. Cämente 384. Trass
oder Duckstein 384. Puzzuolane 384. Santorin 384. Künstliche Cämente
384. Portland-Cäment 385. Deutsches Cäment 386. Concrete 389.
Festwerden und Erhärten des hydraulischen Mörtels 389.
=Gyps und Gypsbrennen= 390. Vorkommen des Gypses 391. Eigenschaften
desselben 391. Brennen des Gypses 391. Gypsbrennofen, gewöhnlicher 392.
nach Scanegatty 393. nach Dumesnil 393. Mahlen des Gypses 394.
Anwendung desselben 394. Gypsabgüsse 395. Stucco, Scaliogla 395.
Annalin 395. Härten des Gypses 395. Marmorcäment 395. Pariancäment 395.
IV. Abschnitt.
=Die Pflanzenstoffe und ihre technische Anwendung.=
(Seite 397-577.)
=Technologie der Pflanzenfaser= 397. Allgemeines über Pflanzenfaser
397. -- Flachs 398 (Rösten 398. Brechen 398. Botten 398. Ribben 399.
Hecheln 399. Ausbeute an Flachs 400. Spinnen des gehechelten Flachses
400. Zwirn 400. Weben des Leingarns 400. Arten der Leingewebe 400). --
Hanf und andere Gespinnstpflanzen 401 (Chinesisches Gras 401. Rameehanf
402. Rheahanf 402. Jute 402. Hibiscushanf 402. Sunnhanf 402.
Neuseeländischer Flachs 402. Aloëhanf 402. Manillahanf 402. Ananashanf
402. Pikahahanf 402. Kokosnussfaser 402).
=Baumwolle= 402 (Arten derselben 403. Spinnen der Baumwolle 403. Garn
405. Baumwollgewebe 405). Stellvertreter der Baumwolle 405.
Flachsbaumwolle 405. -- Unterscheidung der Baumwollfaser von der
Leinfaser 405. von dem Seidenfaden 406. von der Wollfaser 407.
=Papierfabrikation= 408. Materialien derselben 408. Lumpensurrogate
409. Mineral. Surrogate 409. Fabrikation des Handpapiers 410
(Zerkleinern und Zertheilen der sortirten Lumpen 410. durch Faulen 411.
im Stampfgeschirr 412. im Holländer 412. Bleichen des Stoffes 414.
Antichlor 414. Bereitung des Ganzstoffes 415. Blauen und Leimen 415.
Verfertigen der Papierbogen durch Schöpfen 416. Papierformen 417.
Pressen und Trocknen des Papiers 418. Leimen der Papierbogen 418.
Ausrüsten des Papiers 418. Papiersorten 418). Maschinenpapier 419
(Papiermaschinen 419. Papierschneidemaschinen 422). Pappe 422
(Geschöpfte Pappe 422. Gekautschte Pappe 423. Geleimte Pappe 423).
Papiermaché 423. Papier aus farbigem Stoffe 423. Buntpapier 424.
Pergamentpapier 424.
=Stärkemehl= 425. Allgemeines 425. Eigenschaften desselben 425.
Rohmaterialien 426. Stärke aus Kartoffeln 427. Verfahren von Völker
428. Trocknen der Kartoffelstärke 429. Gewinnung von Weizenstärke 429.
mit Gährung 430. ohne Gährung 431. Verfahren von Martin 431.
Zusammensetzung und Anwendung der Stärke 431. -- Stärke aus Reis 432.
aus Rosskastanien 432. Arrow-root 432. Cassavastärke 432. Sago 432. --
Dextrin 433.
=Zuckerfabrikation= 434. Allgemeines und Geschichtliches 434.
Vorkommen und Eigenschaften des Zuckers 435. Spec. Gewicht der
Zuckerlösungen 436. Saccharate 436. A. Rohrzucker 437. Zusammensetzung
des Zuckerrohrs 437. Fabrikation 438. Sorten des Rohrzuckers 439.
Handelswerth derselben 439. Melasse 439. Raffination des Rohrzuckers
440. Rohrzuckerproduktion 441. B. Rübenzucker 441. Allgemeines und
Geschichtliches 441. Arten der Rübe 442. Ertrag 443. Chemische
Zusammensetzung der Rübe 443. Saccharimetrie 444 (Chemische Probe 444.
Gährungsprobe 445. Physikalische Bestimmung 445). Darstellung des
Zuckers aus der Rübe 446. 1) Waschen und Putzen der Rüben 446. 2)
Zerreiben der Rübe 447. Gewinnung des Saftes 447 (durch das Reib- und
Pressverfahren 448. Presslinge 448. Saftgewinnung mit Hülfe von
Centrifugen 449. durch Auslaugen des Rübenbreies (Maceration nach
Schützenbach) 449. Auslaugen der grünen Schnitzel (Dialyse, Diffusion,
Osmose) 450). 3) Scheidung des Saftes 450. Entkalkung desselben 450.
Läuterung mit Baryt 452. 4) Filtration des entkalkten Saftes durch
Knochenkohle 453. Kohlenfilter 453. Abdampfpfannen 455 (Gewöhnliche
Pfannen 455. Kipppfannen 455. Pfanne von Pecqueur 455. von
Brame-Chevallier 456. von Péclet 456. Vacuumpfannen 457). Abdampfen des
Saftes 459. 5) Verkochen des Saftes zur Krystallisation 459. 6) Arbeit
auf Rohzucker oder auf Brotzucker 460. Kühlen und Füllen 461. Decken
und Nutschapparate 461. Clairciren und Centrifugen 461.
Rübenzuckermelasse 463. Kandiszucker 463. Rübenzuckerproduktion 464. C.
Traubenzucker (Kartoffelzucker, Stärkezucker, Glycose, Dextrose) 464.
Vorkommen und Eigenschaften 465. Darstellung aus Trauben 466. aus
Stärkemehl 467. Anwendung des Traubenzuckers 467. Produktion an
Stärkezucker 468.
=Gährungsgewerbe= 468. Allgemeines 468. Geistige Gährung 469. Hefe 469
(Ober- und Unterhefe 469. Fortpflanzung derselben 470. Rolle der Hefe
bei der geistigen Gährung 470. Selbstgährung 470). Bedingungen der
geistigen Gährung 471. Charakteristik der Gährungsgewerbe 471.
=Weinbereitung= 472. Weinstock und seine Hauptarten 472. Traubenlese
473. Pressen der Trauben 473. Gewinnung des Traubensaftes mit
Centrifugalapparaten 474. Bestandtheile des Mostes 474. Gährung
desselben 475. Abziehen und Lagern des Weines 475. Bestandtheile des
Weines 476 (Alkoholgehalt des Weines 476. Bestimmung desselben mit dem
Vaporimeter 477. mit dem Ebullioskop 477. Extractbestandtheile 479.
Mineralbestandtheile und wohlriechende Bestandtheile 479). Krankheiten
des Weines 480. Conserviren des Weines durch Erwärmen (Pastriren) 481.
Klären und Gypsen des Weines 482. Rückstände der Weinbereitung 482. --
Schaumweinfabrikation 483. Most- und Weinverbesserung 485 (durch
Chaptalisiren 486. durch Gallisiren 486. durch Petiotisiren 487. durch
Anwendung des Frostes 487. Entsäuern des Weines 487. durch
Calciumcarbonat 487. durch Zuckerkalk 487. durch neutrales
Kaliumtartrat 487. Zusatz von Weingeist 488. Zusatz von Glycerin oder
Scheelisiren 488).
=Bierbrauerei= 488. Allgemeines 488. Materialien der Brauerei 489
(Getreide 489. Hopfen 489. Conserviren desselben 490. Hopfensurrogate
490. Wasser 491. Ferment 491). I. Malzbereitung 491 (Einweichen 491.
Keimen der gequellten Gerste 493. Trocknen und Darren der gekeimten
Gerste 493. Malzdarren 494. Statik der Malzbereitung 495). II.
Bereitung der Bierwürze 495 (Schroten des Malzes 495. Maischen 496.
Decoctionsmethode 497. Infusionsmethode 499. Extractgehalt der Würze
499. Kochen derselben 500. Hopfenhalten 500. Kühlen der Würze 501.
Kühlgeläger 502). III. Gährung der Bierwürze 502 (Untergährung 503.
Fassen und Nachgährung 504. Obergährung 505). Dampfbrauerei 505.
Bestandtheile des Bieres 505. Bierprüfung 506 (Balling's
saccharometrische Probe 508. Hallymetrische Probe 509). Nebenprodukte
der Brauerei 510 (Treber, Malzkeime, Kühlgeläger, Glattwasser, Oberteig
510). Besteuerung des Bieres 511 (des Malzes 511. der gequellten Gerste
511. der Würze 511. des fertigen Bieres 512).
=Spiritusfabrikation= 512. Allgemeines 512. Technisch wichtige
Eigenschaften des Alkohols 512. Rohmaterialien der Spiritusfabrikation
513. A. Darstellung der weingaren Maische 514 (aus Getreide 514. aus
Kartoffeln mit Malz 515. mittelst Schwefelsäure 516. Maische aus Rüben
517. aus den Abfällen der Zuckerfabrikation 518. aus Rübenmelasse 518.
aus Wein 518). B. Destillation der weingaren Maische 519 (Gewöhnlicher
Destillirapparat 520. Verbesserte Destillirapparate 520. von Dorn 520.
von Pistorius 521. von Gall 524. von Schwarz 525. von Siemens 526. von
Cellier-Blumenthal 527. von Derosne 528. von Laugier 529).
Säulenapparat 530. Entfuselung 530. Ausbeute an Alkohol 531.
Alkoholometrie 532. Beziehungen der Brennerei zur Landwirthschaft 533.
Schlempe 533. -- Press- und Pfundhefe 534. Kunsthefe 535. Besteuerung
des Branntweins 535 (Produktensteuer 536. Besteuerung des Rohstoffes
536. Blasenzins 537. Maischraumsteuer 537).
=Brotbäckerei= 537. Allgemeines 537. Anmachen des Mehles 538. Kneten
und Knetmaschinen 539. Backofen 540. Surrogate des Fermentes für die
Brotgährung 541. v. Liebig's Vorschläge 541. Horsford's Backpulver
(_yeast powder_) 542. Kohlensäurebrot (_aërated-bread_) 542. Ausbeute
an Brot 542. Zusammensetzung des Brotes 542. Verunreinigungen desselben
542.
=Essigfabrikation= 543. Entstehungsweise des Essigs 543. [Greek: a])
Darstellung des Essigs aus alkoholhaltigen Flüssigkeiten 543. Essig aus
Alkohol 543 (Erscheinungen während der Essigbildung 544. Aeltere
Methode der Essigbildung aus Wein etc. 545. Schnellessigfabrikation
545. Pasteur's Methode der Darstellung von Essig mit Hülfe von
Mycoderma 547. Essigbildung mit Hülfe von Platinmohr 548). Prüfung und
Eigenschaften des Essigs 549. Acetometrie 549. [Greek: b]) Darstellung
des Essigs aus Holzessig 550. Trockne Destillation des Holzes 551.
Reinigen des Holzessigs 552. -- Holzgeist 553.
=Conservirung des Holzes= 553. Allgemeine Principien desselben 554. 1)
Conservation des Holzes durch Entfernung des Wassers vor seiner
Verwendung 555. 2) durch Entfernung der Saftbestandtheile 555. 3) durch
Luftcirculation um das Holz 556. 4) durch chemische Veränderung der
Saftbestandtheile 557. 5) durch Vererzung des Holzes 558. Boucherie's
Methode 558.
=Tabak= 559. Arten der Tabakpflanze 559. Chemische Bestandtheile der
Tabakblätter 559. Tabakfabrikation 560. Rauchtabak 561. Schnupftabak
562.
=Aetherische Oele und Harze= 563. Darstellung der ätherischen Oele 563.
durch Auspressen 563. unter Mitwirkung des Wassers 563. Ausziehen
mittelst fetter Oele 563. Anwendung derselben in der Parfümerie 564
(Riechende Wässer, wie Eau de Cologne, Eau de mille fleurs 564.
Duftextracte 564. Chemische Parfüms 564. Parfümirte Fette [Pommaden]
564). in der Liqueurfabrikation 564. -- Harze 565. Siegellack 565.
Asphalt 566. Kautschuk 566 (Eigenschaften 566. Lösungsmittel 566.
Vulkanisirtes Kautschuk 567. Hornisirtes Kautschuk 568. Produktion und
Consumtion von Kautschuk 568). Guttapercha 569 (Eigenschaften 569.
Lösungsmittel 569. Anwendung der Guttapercha 569. Gemenge von
Guttapercha mit Kautschuk 570).
=Firnisse= 570 (Oelfirnisse 570. Tapetenfirniss 571. Druckschwärze 571.
Oellackfirnisse 571. Weingeistlackfirnisse 572. Terpentinöllackfirnisse
572). Pettenkofer's Regenerationsverfahren für Oelgemälde 573.
=Kitte= 573. Allgemeines 573. Kalkkitte 574 (Caseïnkitt 574. Glas- und
Porcellankitt 574). Oelkitt 574 (Glaserkitt 574. Glycerinkitt 574).
Harzkitt 574 (Marineleim 575. Zeiodelit 575. Diatit 575). Eisenkitt
575. Stärkekitt 575.
V. Abschnitt.
=Die Thierstoffe und ihre technische Anwendung.=
(Seite 577-652.)
=Verarbeitung der Wolle= 577. Abstammung und Beschaffenheit der Wolle
577. Arten der Wolle 577. Zusammensetzung derselben 578. Technisch
wichtige Eigenschaften der Wolle 579. Wäsche, Schur und Sortiren der
Wolle 580. Spinnen der Streichwolle 581. Kunst- und Lumpenwolle 582.
Tuchfabrikation 583 (Loden 583. Walken 583. Rauhen, Scheeren und
Ausrüsten des Tuches 583. Arten der tuchartigen Zeuge 584).
Verarbeitung der Kammwolle 585. Kammwollzeuge 585.
=Verarbeitung der Seide= 586. Arten des Seidenspinners 586. Zucht der
Seidenraupe 587. Chemische Beschaffenheit der Seide 588. Zubereitung
der Seide 588 (Sortiren der Cocons 589. Haspeln und Spinnen der Seide
589. Mouliniren oder Zwirnen der Seide 589. Titriren und Conditioniren
der Seide 589. Entschälen der Seide 590). Seidenweberei 590. Arten der
Seidenzeuge 591. -- Unterscheidung der Seide von der Wolle und den
vegetabilischen Gespinnstfasern 592.
=Gerberei= 593. Allgemeines 593. Anatomie der Thierhaut 593. I. Roth-
oder Lohgerberei 594. Gerbmaterialien 594. Untersuchung derselben 597.
Häute 598. Einzelne Arbeiten der Lohgerberei 599. Reinmachen der Haut
599 (Einweichen der Haut 599. Reinigen der Fleischseite 599. Reinigen
der Haarseite 599. Schwellen und Treiben der Häute 600). Gerben der
geschwellten Blösse 600 (Einsetzen in Gruben 600. Gerben in der
Lohbrühe 600. Schnellgerberei 603. Zurichten der lohgaren Häute 603.
des Sohlleders 604. des Schmal- und Fahlleders 604. Schlichten, Falzen
und Krispeln 604. Ponciren, Pantoffeln, Pressen, Aussetzen, Einfetten
605). Juchten 605. Saffian 606. Corduan 607. Lackirtes Leder 607. --
II. Alaun- oder Weissgerberei 608 (Gemeine W. 608. Ungarische W. 610.
Französische oder Erlanger W. 610. Lederbereitung mit unlöslichen
Seifen 611). -- III. Sämisch- oder Oelgerberei 612. -- Pergament 613.
-- Chagrin 613. -- Fischhaut 614.
=Leimfabrikation= 614. Allgemeines 614. Lederleim 615 (Kalken des
Leimgutes 615. Versieden des Leimgutes 616. Formen der Gallerte 617.
Trocknen des Leims 617). Knochenleim 618. Flüssiger Leim 619. Prüfung
des Leims 619 (nach Graeger 619. nach Risler-Beunat 620. nach
Schattenmann 620. nach Weidenbusch 620. nach Lipowitz 620). Fischleim
621. -- Leimsurrogate 621 (Kleberleim 622. Eiweissleim 622. Caseïnleim
622). -- Elastischer Leim 622.
=Phosphorfabrikation= 622. Allgemeines 622. Materialien der Fabrikation
622. Specielles der gewöhnlichen Phosphordarstellung 623 (Weissbrennen
der Knochen 623. Zersetzen der Knochenerde durch Schwefelsäure 624.
Destillation des Phosphors 624. Raffination desselben 626. Formen des
Phosphors 626). Andere Methoden der Phosphordarstellung nach Donovan
628. nach Cari-Montrand 628. nach Fleck 629. nach Gentele 629. nach
Gerland 629. nach Minary und Soudry 629. Eigenschaften des Phosphors
629. Rother oder amorpher Phosphor 629.
=Zündrequisiten= 631. Allgemeines und Geschichtliches 631
(Wasserstofffeuerzeug 631. Chemisches Feuerzeug 631. Phosphorfeuerzeug
632). Fabrikation der phosphorhaltigen Zündhölzer 633 1) Herstellung
der Holzdrähte 633. 2) Bereitung der Zündmasse 635. 3) Betupfen und
Trocknen der Hölzchen 636). Antiphosphorfeuerzeuge 637. mit amorphem
Phosphor 637. ohne Phosphor 637. -- Reibzündkerzchen 638.
=Knochenkohle= 638. Darstellung und Eigenschaften derselben 639.
Prüfung 639. Wiederbelebung der Knochenkohle 640. Surrogate 640.
=Milch= 640. Molken 641. Milchzucker 642. Verhindern des Sauerwerdens
der Milch 642. Prüfung der Milch 642. Anwendung derselben 643. --
Butter 643. -- Käse 644. Bildung und Zusammensetzung des Käse 644.
=Fleisch= 646. Allgemeines 646. Bestandtheile des Fleisches 646.
Zubereitung desselben 646. Kochen des Fleisches 648. Bouillontafeln
648. Fleischextract 649. Aufbewahren des Fleisches 649 (nach Appert
649. durch Wasserentziehung 649). Fleischzwieback 650.
Fleischextract-Brot von E. Jacobson 650. Erbswurst 651. Einsalzen des
Fleisches 651. Räuchern desselben 651. Cirio's Verfahren der
Fleischconservation 652. Conserviren mittelst Essig 652. mit
schwefliger Säure 652. durch Eis und Frost 652. Gefrorenes Fleisch aus
Australien 652.
VI. Abschnitt.
=Die Färberei und der Zeugdruck.=
(Seite 653-694.)
=Färberei und Zeugdruckerei im Allgemeinen= 653. Farbstoffe 653. Lacke
und Lackfarben 655. Anstrich-, Tusch- und Pastellfarben 655. Zeugfarben
655. Malerfarben 655.
A. =Theerfarbstoffe= 655. Kohlentheer 655. Hauptbestandtheile desselben
655. Ausbeute an den Haupttheerprodukten 655. Benzol (Benzin) 655.
Eigenschaften und Darstellung desselben 655 (Apparat von Mansfield 655.
Verbesserter Apparat 656. Apparat von Coupier 656). Benzol aus
Steinkohlengas 657. -- Nitrobenzol 657. -- Rohanilin 658. Darstellung
nach Béchamp 659. Zusammensetzung des Anilinöls 659. Anilinproduktion
659. -- I. Anilinfarben 659. 1) Anilinroth oder Fuchsin 660. 2)
Anilinviolett 661. Mauveïn 661. Neu- oder Jodviolett 661. 3) Anilinblau
661. Toluidinblau 662. Bleuin 662. Naphtylblau 662. 4) Anilingrün 662.
Aldehydgrün 662. Jodgrün 662. 5) Anilingelb 663. Chrysanilin 663. 6)
Anilinschwarz 663. Lukasschwarz 663. 7) Anilinbraun 663. Bismarckbraun
663. II. Carbolsäurefarben 663. Carbolsäure 663. 1) Pikrinsäure 664.
Trinitrokresylsäure 664. Victoriaorange (_Jaune-anglais_) 664. 2)
Phénicienne (Phenylbraun) 664. 3) Grénat soluble oder Granatbraun 664.
4) Corallin 664. Paeonin 664. Rosolsäure 665. 5) Azulin (Phenylblau)
665. Farbstoff direkt aus Nitrobenzol: Erythrobenzin 665. -- III.
Naphtalinfarben 665. Naphtalin 665. Benzoësäure 665. Naphtoësäure 665.
1) Martiusgelb (Manchestergelb, Naphtalingelb) 666. 2) Magdalaroth
(Naphtalinroth) 666. 3) Naphtalinviolett 667. 4) Naphtalinblau 667. --
IV. Anthracenfarben 667. Anthracen 667. Darstellung von künstlichem
Alizarin (Anthracenroth) 668. -- V. Farbstoffe aus Cinchonin 668.
Cyanin oder Lepidinblau 668.
B. =Pigmente des Pflanzen- und Thierreichs= 668. Rothe Farbstoffe 668
(Krapp 668. Krapplack 669. Krappblumen 669. Azale 669. Pincoffin 669.
Garancin 669. Garanceux 670. Colorin 670. Kopp's Krapppräparate 670. --
Rothholz 670. -- Santelholz 670. -- Safflor 671. -- Cochenille 671. --
Lac-Dye 672. -- Orseille, Persio 672. Cudbear 672. Orseillepräparate
672). Blaue Farbstoffe 672 (Indig 672. Indigproben 673. Indigblau 673.
Indigcarmin 674. -- Campecheholz 675. -- Lakmus 675). Gelbe Farbstoffe
675 (Gelbholz 675. Orlean 676. Gelbbeeren 676. Curcuma 676. Wau,
Quercitron 676). Braune, grüne und schwarze Farben 676. -- Tinte 677.
=Bleicherei= 677. Theorie derselben 677. Bleichen der Baumwolle 678.
der Seide 678. der Wolle 679.
=Färberei= 679. Allgemeines 679. Beizen 680. Wollfärberei 681
(Blaufärben 681. Indigblau 681. Indigküpen 681. Waidküpe 681.
Potaschenküpe 682. Vitriolküpe 682. Harnküpe 682. Opermentküpe 682.
Zinnküpe 682. Sächsischblau 683. Kaliblau 683. Holzblau 683. --
Gelbfärben 683. -- Rothfärben 684. -- Grünfärben 684. -- Schwarzfärben
684). -- Seidenfärberei 685. -- Baumwollfärberei 686. --
Türkischrothfärberei 687. -- Färben der leinenen Zeuge 687.
=Zeugdruckerei= 687. Allgemeines 687. Beizen 689. Verdickungsmittel
689. Reservagen 689. Aetzmittel 689 (Säuren 689. Oxydirende Mittel 689.
Reducirende Mittel 690). -- Baumwollzeug- oder Kattundruck 690
(Kesselfarben 690. Tafelfarben 690. Dampffarben 691. Aetzdruck 691.
Druck mit Theerfarben 692. Appretur der bedruckten Zeuge 693). --
Leinwanddruck 693. -- Wollzeugdruck 693 (Golgasdruck 693. Berilldruck
694. -- Seidendruck 694. Mandarinage 694. Bandanas 694).
VII. Abschnitt.
=Die Beleuchtung.=
(Seite 695-775.)
=Beleuchtung= 695. Allgemeines 695. Natur der Flamme 696. Arten der
Beleuchtung 697.
I. =Beleuchtung mittelst Kerzen= 698. 1. Stearinkerzen 698 (A.
Darstellung der Fettsäuren durch Verseifung mit Kalk 698. mit Baryt
698. mit Thonerde-Natron 700. mit vermindertem Kalkzusatze und
Hochdruck 700. mit Schwefelsäure und Dampfdestillation 700. mit Wasser
und Hochdruck 703. mit überhitzten Wasserdämpfen 704. B. Darstellung
der Kerzen 705. Docht 705. Giessen der Kerzen 705). -- 2. Talgkerzen
707 (Gezogene Kerzen 707. Gegossene Kerzen 707). -- 3. Paraffin- und
Belmontinkerzen 708. Kerzen aus Fettsäure 709. -- 4. Wachskerzen 709
(Wachs 709. Bleichen desselben 709. Chemische Eigenschaften des Wachses
710. Chinesisches Wachs 710. Andaquieswachs 710. Japan. Wachs 710.
Carnaubawachs 710. Palmenwachs 710. Myrthenwachs 710. Darstellung der
Wachskerzen 710. der Kirchenkerzen 710. der Wachsstöcke 710). --
Wallrathkerzen 711. -- Glycerin 712 (Darstellung im Grossen 712.
Anwendung desselben 713. Nitroglycerin oder Sprengöl 714).
II. =Beleuchtung mittelst Lampen= 714. Fette Oele 714. Reinigen
derselben 715. Solaröl und Petroleum 716. Lampen 716. Allgemeines 716.
Eintheilung der Lampen 716. 1) Sauglampen 716. 2) Drucklampen 719
(Aërostatische Lampen 720. Hydrostatische L. 720. Statische L. 720.
Mechanische L. 720. Uhrlampe 720. Federlampe oder Moderateur 721). 3)
Solaröl- und Petroleumlampen 723.
III. =Gasbeleuchtung= 724. Allgemeines und Geschichtliches 724. I.
Steinkohlengas 725. Zusammensetzung der Gaskohle 726. Produkte der
trockenen Destillation derselben 726. a) Darstellung des rohen Gases
727 (Retorten 727. Verschluss der Retorten 728. Retortenofen 729.
Chargiren der Retorten 729. Vorlage 731). b) Verdichtung der flüchtigen
Destillationsprodukte 731 (Condensatoren 731. Scrubber 732. Exhaustor
733). c) Reinigung des Gases 734 (mit Kalk 734. mit Säuren und
Metallsalzen 734. Laming's Mischung 735). Gasbehälter 735. Statik der
Gasbereitung 737. Vertheilung des Leuchtgases 738 (Röhrenleitung 738.
Hydraul. Ventil 739. Gasdruckregulator 739). Prüfung des Gases 741
(gasometrisch 741. aus dem spec. Gewichte 741. photometrisch 742. mit
dem Gasprüfer 742). Gas am Consumtionsorte 742. Gasuhren 743. Brenner
743. Nebenprodukte der Gasbereitung 744 (Koks 744. Gaswasser 744. Theer
745. Theerprodukte 745. Asphalt 746. Gaskalk 746. Schwefel aus der
Laming'schen Masse 746). Zusammensetzung des Kohlengases 746. II.
Holzgas 746. III. Torfgas 748. IV. Wassergas 749 (Platingas 750.
Gekohltes Wassergas 750. nach Frankland 751. nach Leprince 752. nach
Isoard 752. nach Baldamus und Grüne 752. Carbonisirtes Gas 752. Luftgas
753). V. Oelgas 753 (Suintergas 753. Schieferöl- und Petroleumgas 754.
Hirzel's Gasapparat 755. Kreosotgas 756). VI. Harzgas 756.
=Andere Beleuchtungsarten=: Siderallicht (Kalklicht, Drummond's Licht)
757. Tessié du Motay's Beleuchtung mit Hydro-Oxygen-Gas und Magnesia
757. mit Zirkonerde (Zirkonlicht) 757. Magnesiumlicht 757. Chathamlicht
757. -- Elektrische Beleuchtung 757. Leuchtkraft der Leuchtmaterialien
758.
=Paraffin- oder Solarölindustrie= 759. Paraffin aus Petroleum 759. aus
Ozokerit und Neft-gil 760. durch trockene Destillation 761 (Bereitung
des Theeres 761. Verarbeitung desselben 763. B. Hübner's
Dampfdestillation 767. Ausbeute an Paraffin 767. Eigenschaften des
Paraffins 768). Fabrikation des Solaröls 769.
=Petroleum= 772. Vorkommen 772. Bildung des Petroleums 772. Reinigen
des rohen Erdöles 773. Constitution des Erdöles 773. Technologisches
über Petroleum 774. Produktion 775.
VIII. Abschnitt.
=Die Heizung.=
(Seite 776-828.)
=Brennmaterialien im Allgemeinen= 776. Brenn- und Flammbarkeit 777.
Wärmeeffect 777. Ermittelung der Brennkraft 777 (nach Karmarsch 777.
nach Berthier 778. durch die Elementaranalyse 778. nach Stromeyer 779).
Specifischer und pyrometrischer Wärmeeffect 779. Mechan. Aequivalent
der Wärme 780.
=Brennmaterialien im Besondern= 780. Holz 780. Holzkohlen 782
(Meilerverkohlung 784. Haufenverkohlung 785. Verkohlung in Meileröfen
787. Ofenverkohlung 787. in Retortenöfen 787. Schwedischer
Verkohlungsofen von Schwarz 787. Verkohlung mit gleichzeitiger
Theerproduktion 788. Schwedischer Thermokessel 789.) Eigenschaften der
Holzkohle 789. Brennbarkeit und Heizwerth derselben 790. Roth- oder
Röstkohle 790. Roth- oder Röstholz 791.
=Torf= 791. Bildung und Zusammensetzung desselben 791. Entwässern des
Torfes 792. Presstorf 793. Heizwerth des Torfes 794. Neue Verwendungen
des Torfes 794. -- Torfkohle 794.
=Braunkohlen= 795. Bildung derselben 795. Alaunerde 796. Arten der
Braunkohle 796. Zusammensetzung derselben 796. Anwendung der Braunkohle
797.
=Steinkohlen= 797. Allgemeines und Bildung der Steinkohlenlager 797.
Accessorische Bestandtheile der Steinkohlen 798. Eintheilung und
Charakteristik der Steinkohlenarten 798 (Anthracit 798. Backkohle 799.
Gaskohle 799. Sandkohle 799. Sinterkohle 799). Wärmeeffect der
Steinkohlen 800. Nutzbare Verdampfungskraft der Steinkohlen 800.
Bogheadkohle 801. Blattelkohle 801. Wemysskohle 801.
=Petroleum= als Brennstoff 801. Verdampfungskraft desselben 802.
=Koks= 802. Allgemeines 802. Nasse Aufbereitung der Steinkohle 802.
Meilerverkokung 803. Ofenverkokung 803 (Geschlossene Koksöfen 804.
Verkokungsöfen der Staubkohlen 804. Steinkohlenbacköfen 804. Appolt's
Koksofen 807. Koksöfen von Marsilly 807. von Jones 807. Doppelkoksofen
von Fremmont und von Gendebien 807. von Dubochet 807. von
Dubochet-Powel 807. Koksofen von Knab 807). Eigenschaften und
Brennwerth der Koks 808. Zusammensetzung der Koks 808.
=Künstliche Brennstoffe= 809. Künstliche Stückkohle oder Peras 809.
Patentkohle von Wylam und Warlich 809. Geformte Holzkohle 809.
Kohlenziegel oder Briquettes 809. Gasgemenge als Brennmaterial 809
(Gichtgase 811. Generatorgase 811. Siemens' Regeneratoren mit
Gasfeuerung 811. Gas für Heizzwecke 811).
=Heizung und Feuerung= 812. Allgemeines 812. I. =Heizung von Wohnungen=
812 (directe Heizung 812. Kaminheizung 812. Ofenkamine 812. Ofenheizung
813. Luftheizung 817. Calorifères 818. Kanalheizung 819.
Heisswasserheizung 819. Dampfheizung 820. Combination von Dampf- und
Wasserheizung 820. Gasheizung 821. Heizung ohne die gewöhnlichen
Brennmaterialien 821).
II. =Kesselfeuerung mit Rauchverzehrung= 822. Allgemeines 822.
Rauchverzehrung und Rauchentfernung durch Waschen 823. durch
verbesserte Roste 824 (Treppenrost 824. Etagenrost 824. Mobile Roste
824. Kettenrost 824. Rotirender Rost 824). durch verbesserte
Brennstoffzufuhr 825 (Stanley's Vorrichtung 825. Pultfeuerung 825.
Schüttelpultrost Vogl's 825). durch ungleiche Rostbeschickung 827.
durch Nebenströme von Luft 827. Resumé über den Werth der
rauchverhütenden Feuerungen 828.
* * * * *
Einleitung.
Die wirtschaftliche Thätigkeit des Menschen ist eine dreifache, sie ist
entweder producirend oder veredelnd oder vertheilend (umsetzend).
Man unterscheidet demnach zwischen Produktion oder Gütererzeugung (d. i.
die Ausbeutung von Grund und Boden), und Fabrikation und Handel
(Tauschwirtschaft).
Hiervon bildet nun die veredelnde Arbeit, die es mit der Zubereitung und
Verarbeitung der Rohstoffe zu thun hat, das Gewerbe im engern Sinne oder
diejenige Gruppe von Gewerben, welche man »=Gewerke=« nennt.
Die Lehre von den stoffveredelnden Gewerben oder mit anderen Worten die
=Gewerkslehre=, ist die =Technologie=. Dem Sinne des Wortes nach ist
letztere die Lehre von den Künsten ([Greek: technê, logos]). In dieser
allgemeinen Bedeutung wäre die Technologie der Inbegriff aller denkbaren
Kunstfertigkeiten. Um nun zu einiger Begränzung zu gelangen, rechnet man
zur Technologie nur jene Kunstfertigkeiten, welche Gegenstand dauernder
Beschäftigung oder wirklichen Erwerbs sind oder werden können, mit
alleiniger Ausnahme derjenigen, welche entweder wie die künstlerische
Thätigkeit im engern Sinne, -- obgleich dieselbe im Schaffen von Werthen
jede Industrie übertrifft -- vorzugsweise zur Befriedigung des
ästhetischen Gefühles zu dienen bestimmt sind, oder zahlreicher solcher
Gewerbe (Handwerke), welche die von dem technologischen Gewerbe
zubereiteten Stoffe zu fertigen Artikeln für den unmittelbaren Gebrauch
der Consumenten verarbeiten. In diesem Sinne wird die Technologie zur
Gewerbelehre, Gewerbekunde.
Die Ausdrücke Technologie, Gewerbelehre, Gewerbekunde sind jedoch
keineswegs gleichbedeutend. Bergbau und Handel -- von denen es der
erstere mit der Occupation freiwilliger Naturgaben, der letztere mit der
Vertheilung des Gütervorrathes von Land zu Land, von Ort zu Ort
(Grosshandel) oder an die einzelnen Bewohner des nämlichen Ortes
(Kleinhandel) zu thun hat -- gehören als producirende und umsetzende
(vertheilende) Gewerbe in des Gebiet der Gewerbelehre, sicherlich aber
nicht in das der Technologie. Bei einigen Industriezweigen ist die
Stellung eine zweifelhafte; dahin gehört =nicht= das häufig mit dem
Bergwesen vereinigte Hüttenwesen, und die Werkzeug- und Maschinenlehre,
die ohne Zweifel einen integrirenden Theil der Technologie ausmachen, wol
aber der Eisenbahnbau, der Strassen- und Brückenbau, die Schifffahrt, die
Baukunst, die Artilleriewissenschaft u. s. w. Letztere Zweige werden
meist Gegenstand specieller Behandlung. Gewerkslehre und Technologie sind
identisch.
Die Technologie ist keine selbständige Wissenschaft mit eigenthümlichen
Grundsätzen, sondern sie fusst lediglich auf der Anwendung der Principien
und Erfahrungssätze der Mechanik und der Naturwissenschaft mit steter
Berücksichtigung des Wirtschaftslebens, zum Zwecke der Verarbeitung der
Rohmaterialien zu Gegenständen des physischen Gebrauches. Sie ist
demnach praktische Naturwissenschaft und hat die Aufgabe, die
technisch-industrielle Thätigkeit auf ihre naturwissenschaftliche Basis
zurückzuführen, und zu lehren, auf welche Weise dieselbe zum Vortheil des
wirthschaftlichen Lebens und der sittlichen Menschheit auszubeuten sei.
Durch die Verarbeitung der Rohstoffe, die entweder Naturprodukte, wie sie
die Urproduktion (Berg- und Salinenbau, Forstwirtschaft, Ackerbau,
Viehzucht, Jägerei und Fischerei) liefert, oder schon Fabrikate (aus den
Hüttenwerken, chemischen Fabriken, Sägereien, Spinnereien, Webereien,
Gerbereien u. s. w.) sein können, wird entweder nur deren Form oder deren
innere Körperlichkeit (Substanz, Materie) verändert. Je nachdem nun das
Eine oder das Andere geschieht, zerfallen die sämmtlichen Gewerke, deren
Wesen die Technologie lehrt, in mechanische und chemische. Man theilt
deshalb auch die Technologie ein in mechanische und chemische
Technologie.
Die =mechanische= Technologie umfasst diejenigen Gewerke, durch welche
der Rohstoff nur seiner Form nach verändert wird, seiner Natur und
Substanz nach aber derselbe bleibt; sie betrachtet z. B. die Verarbeitung
des Holzes durch den Schreiner, Zimmermann, Drechsler, die Umwandlung des
Eisens in Schienen, in Blech und Draht, in Gussgegenstände, die des
Silbers und Goldes in Schmuckgegenstände, in Geschirre und Münzen, die
der Kupferlegirungen und des Stahles zu Kanonen und zu Glocken, die der
Gespinnstfasern (Flachs, Baumwolle, Jute, Ramee, Seide, Wolle) zu
Gespinnsten (Garn, Zwirn), Wirkwaaren und Geweben (Leinwand, Köper,
Sammt, Band), der Lumpen zu Papier, des Hornes zu Kämmen, der Haare zu
Pinseln etc.
Die =chemische= Technologie dagegen hat es mit jenen Gewerken zu thun,
durch welche der Rohstoff seiner Natur (und selbstverständlich auch
seiner Form) nach verändert wird, wie es der Fall ist bei der Extraction
der Metalle aus ihren Erzen, der Umwandelung des Bleies in Bleiweiss und
Bleizucker, des Schwerspathes in Chlorbarium und Barytweiss, des
Kryoliths in schwefelsaure Thonerde, Alaun und Soda, des Steinsalzes in
Sulfat und Soda, des Carnallits und Kainits in Chlorkalium, Kaliumsulfat,
Brom und Potasche, des Kupfers in Grünspan und Vitriol; des Torfes und
der Boghead- und Braunkohle in Paraffin, Solaröl und Photogen; der
Seetange in Kelp und Jod; des Oeles und Fettes in Seife und
Stearinkerzen, des Stärkemehls in Zucker und Weingeist; des Weingeistes
in Essig; der Verarbeitung der Gerste und des Hopfens zu Bier; der
Ueberführung des Roheisens in geschmeidiges Eisen, der des letzteren in
Stahl; der Verarbeitung der Steinkohle auf Koks, Gas und Theer, dieses
Kohlentheers auf Benzol, Carbolsäure, Anilinöl, Anthracen, Asphaltpech
und Naphtalin, der Fabrikation von Theerfarben, (Rosanilin, Anilinblau,
Manchestergelb, Bismarckbraun, Magdalaroth, Alizarin, Jodgrün,
Pikrinsäure) u. s. w.
In den meisten Fällen ist die Bearbeitung des Rohstoffes =mechanisch= und
=chemisch= zugleich wie z. B. in der Glasfabrikation, in der man Sand mit
Potasche, Glaubersalz oder Soda und Kalkstein zur Glasmasse
zusammenschmilzt und die so erhaltene Masse zu Gefässen und Platten
verarbeitet; ferner in der Rübenzuckerfabrikation, bei welcher zwar der
Rohstoff, der Zucker, seiner Natur nach völlig unverändert bleibt, auch
die Gewinnung des Saftes etc. eine rein mechanische Operation ist; die
Läuterungsmethoden sind aber fast sämmtlich chemische Processe.
Aehnliches gilt von der Stärkemehlfabrikation und der Gerberei, zum
grossen Theile auch von den Operationen der Färberei und Zeugdruckerei.
Die Keramik (d. i. die Technologie der Thonwaaren) wird, obgleich bei ihr
die mechanische Arbeit und das kunstgewerbliche Element prädominiren,
doch meist den chemischen Gewerben beigezählt. Die Lehre von den
Brennstoffen und den Feuerungsanlagen (d. i. die Pyrotechnik) bildet
einen wichtigen und integrirenden Theil der chemischen Technologie. Eine
strenge Sichtung beider Theile der Technologie ist nicht möglich, daher
definiren wir chemische Technologie als die Lehre von denjenigen
Gewerken, durch deren Betrieb vorzugsweise die Natur des Rohstoffes
verändert wird.
In der mechanischen Gewerkslehre spielt die Maschine in allen ihren
Nüancen als Motor oder Kraftmaschine, als Transmission und Regulator,
endlich als Werkzeug- und Fabrikationsmaschine, eine weit hervorragendere
Rolle als in der chemischen Technologie. Hier erstrecken sich die
Fortschritte und die möglichen Verbesserungen hauptsächlich:
1) auf Ersparniss an Rohstoff und wo nur immer thunlich, auf Regeneration
desselben;
2) auf Ersparniss an Brennstoff und
3) auf Ersparniss an Zeit durch Abkürzung und Verbesserung der einzelnen
Operationen.
In der =ideellen= chemischen Fabrik -- dem =Thünen='schen Staate der
Volkswirthschaftslehre vergleichbar -- giebt es, streng genommen, keine
Abfälle, sondern nur Produkte (Haupt- und Nebenprodukte). Je besser daher
in der =realen= Fabrik die »Abfälle« verwerthet werden, desto mehr nähert
sich der Betrieb seinem Ideal, desto grösser ist der Gewinn.
I. Abschnitt
Die chemische Metallurgie, die Legirungen und die Metallpräparate.
Allgemeines.
[Sidenote: Begriff des Wortes Metallurgie.]
Die =Metallurgie= im engeren Sinne des Wortes umfasst die Lehre von den
theils mechanischen, theils chemischen Processen und Operationen, durch
welche die Metalle und gewisse Verbindungen derselben im Grossen (in
=Hüttenwerken=) dargestellt werden. Wir haben es ausschliesslich mit den
=chemischen= Hüttenprocessen zu thun, indem wir die Veränderungen
verfolgen, welche das Erz unter der Hand des Hüttenmannes erfährt, bis
dahin, wo das Metall oder ein anderes Hüttenprodukt daraus hervorgeht.
Die Metalle, mit deren Ausbringung sich die Metallurgie beschäftigt, sind
nicht sehr zahlreich; die wichtigsten derselben sind: Eisen, Kobalt,
Nickel, Kupfer, Blei, Chrom, Zinn, Wismuth, Zink, Antimon, Arsen,
Quecksilber, Platin, Silber, Gold. Mit Ausnahme des Chroms und des
Kobalts (welches letztere indessen auch seit 1862 durch =Fleitmann=
zuerst auf metallurgischem Wege im Grossen gewonnen worden ist) werden
sämmtliche Metalle in den Hüttenwerken fast nur metallisch dargestellt.
Von dem Nickel, Antimon und Arsen stellt man ausserdem Verbindungen dar.
An die genannten Metalle schliessen sich an das Aluminium und das
Magnesium, welche indessen zur Zeit noch nicht auf der Hütte, sondern in
chemischen Fabriken dargestellt werden.
Die Metallurgie führt als Theil der Technologie die Hüttenprocesse, nach
denen die Ausbringung der Metalle erfolgt, auf physikalische und
chemische Prinzipien zurück. Die metallurgische =Hüttenkunde= macht es
sich dagegen zur Aufgabe, die auf genannten Grundsätzen ruhenden
Operationen näher zu beschreiben.
[Sidenote: Erze.]
Nur wenige Metalle finden sich gediegen, die meisten kommen in chemischen
Verbindungen im Mineralreiche, in den =Erzen= vor, worunter man
gewöhnlich ein Gemenge einer oder mehrerer jener natürlichen Verbindungen
mit dem begleitenden Gestein oder überhaupt aller Mineralien versteht,
welche durch ihren Metallgehalt die Aufmerksamkeit des Berg- und
Hüttenmannes auf sich zu lenken geeignet sind. Die Erze sind das
Material, das von dem Hüttenmann zugute gemacht wird. Diejenigen Stoffe,
mit denen das Metall am häufigsten in den Erzen verbunden vorkommt, sind
der Sauerstoff und der Schwefel.
In den Erzen kommen die Metalle in folgenden Zuständen vor:
1) =Gediegen=, z. B. Gold, Silber, Platin, Quecksilber, Kupfer und
Wismuth;
2) Mit =Schwefel=, =Antimon= oder =Arsen= verbunden, und zwar
a) als einfache Erze, z. B. Zinnober HgS, Bleiglanz PbS, Speiskobalt
CoAs;
b) als Doppelerze, z. B. Buntkupfererz, Fe_{2}S_{3}, 3 Cu_{2}S,
Kupferkies Fe_{2}S_{3}, Cu_{2}S, Rothgiltigerz Sb_{2}S_{3}, 3AgS;
3) Mit =Sauerstoff verbunden= als
a) basische Oxyde, z. B. Eisenglanz Fe_{2}O_{3}, Zinnstein SnO_{2},
Rothkupfererz Cu_{2}O;
b) Oxydhydrate, z. B. Brauneisenstein Fe_{2}O_{3}, 3H_{2}O;
c) Sauerstoffsalze, z. B. Malachit C Cu O_{3} + Cu H_{2}O;
4) Mit =Schwefel und Sauerstoff verbunden=, z. B. Rothspiessglanzerz
2Sb_{2} S_{3} + Sb_{2}O_{3};
5) Mit =Salzbildern= verbunden, z. B. Hornsilber AgCl;
6) =In Verbindung mit Salzbildern und Sauerstoff=, z. B. Bleihornerz C
Pb O_{3} + PbCl_{2}.
[Sidenote: Aufbereitung.]
Die Erze (welche auf Gängen, in Lagern, in Nestern oder in Imprägnationen
vorkommen) sind theils mit Erzen anderer Metalle vermengt, theils durch
die Gebirgsart verunreinigt, in welcher die Lagerstätte des Erzes sich
befindet. Daher bedürfen die Erze meist einer Zertheilung und Scheidung
von den fremden Erzen und den beigemengten erdigen Massen (Gangart,
taubes Gestein). Die dies bezweckende Arbeit, mit anderen Worten die
=mechanische= Reinigung der bergmännisch gewonnenen Erze heisst die
=Aufbereitung=. Sie bildet, als die letzte der bergmännischen Arbeiten,
deren Schluss. Häufig beginnt schon an der Grube die Scheidung, indem man
alles taube Gestein bei Seite wirft. Man sortirt die Erze gewöhnlich in
drei Haufen; der erste Haufen (=Stuferze=) ist so reichhaltig, dass er
direct in der Hütte verschmolzen werden kann; der zweite Haufen enthält
ärmeres Erz (=Mittelerz=), welches, ehe es zugutegemacht werden kann,
aufbereitet werden muss; der dritte Haufen besteht zum grössten Theile
aus Gangart, so dass die geringe Quantität des darin enthaltenen Erzes
die Ausbringungskosten nicht deckt. Die Aufbereitung der Erze geschieht
entweder nur durch Menschenhände (=trockene Aufbereitung=), oder durch
Maschinenkraft (=künstliche= oder =nasse Aufbereitung=). Der letzteren
geht die erstere stets voran; die nasse Aufbereitung soll nur vollenden,
was durch die Aufbereitung auf trockenem Wege nicht mehr ausgeführt
werden konnte.
[Sidenote: Vorbereitung.]
Durch die Operation der bergmännischen Aufbereitung erlangen die Erze
jene Reichhaltigkeit, welche zu der Verarbeitung derselben in der Hütte
erforderlich ist. Ehe man den Schmelzprocess einleitet, ist in vielen
Fällen eine =Vorbereitung der Erze= nothwendig, die entweder im
=Verwittern= und =Abliegen= der Erze an der Luft besteht, oder in einer
Erhitzung =ohne= Luftzutritt, dem =Brennen=, oder =mit= Luftzutritt, dem
=Rösten=. Durch das Verwittern und Abliegen an der Luft bezweckt man eine
mechanische Absonderung des Lettens und Schieferthones von den Erznieren,
wie es hauptsächlich bei den Eisenerzen und bei dem Galmei vorkommt, auch
zuweilen eine Oxydation der Eisenerze und des beigemengten Schwefelkieses
zu Eisenvitriol, der dann durch den Regen fortgewaschen wird. Das
Brennen, Calciniren oder Mürbebrennen soll gewisse Erze, wie Eisensteine,
Galmei, Kupferschiefer etc., auflockern dadurch, dass flüchtige Stoffe,
wie Wasser, Kohlensäure, bituminöse Substanzen, ausgetrieben werden, oder
allein durch die ausdehnende Kraft der Wärme. Durch das Rösten bewirkt
man eine ähnliche, aber durchgreifendere Wirkung: man erhitzt dabei die
Erze bis zu einer Temperatur, bei welcher noch keine Schmelzung
stattfindet, wol aber chemische Einwirkung der Luft und Wärme, zuweilen
auch fester Zuschläge wie Kochsalz auf das zu röstende Erz stattfinden
kann.
Man will durch das Rösten immer eine Oxydation, theils mit, theils ohne
Verflüchtigung bezwecken. Letzterer Fall findet z. B. statt beim Rösten
des Magneteisensteines (Fe_{2}O_{3}, FeO), dessen Oxydul allmählich in
Oxyd übergeht. Bei einer Oxydation mit Verflüchtigung kann dreierlei
stattfinden, nämlich:
1) =eine Verflüchtigung gewisser Bestandtheile durch Oxydation;= dieser
Röstmethode werden gewöhnlich Schwefel-, Arsen- und Antimonverbindungen
unterworfen, wobei schweflige Säure, arsenige Säure und Antimonoxyd
sich verflüchtigen, während entweder Metall hervortritt wie beim Rösten
von Zinnober, oder sich die Metalle in Oxyde oder in schwefelsaure
Salze umwandeln. Die verflüchtigten Substanzen lassen sich zum Theil
auffangen und nutzbar machen, so die schweflige Säure zur Darstellung
von englischer Schwefelsäure, die arsenige Säure etc.;
2) =eine Verflüchtigung gewisser Bestandtheile durch Reduction=; sie
kommt seltener und hauptsächlich bei schwefelsauren und arsensauren
Metalloxyden durch Erhitzen derselben mit Kohle vor, wobei der Schwefel
als schweflige Säure, das Arsen als solches entweicht;
3) =eine Verflüchtigung durch Ueberführung in Chlormetalle=, wenn bei
der Röstung des Erzes mit Kochsalz bei Zutritt der Luft sich zum Theil
flüchtige Chlorverbindungen erzeugen, wie es bei der Silbergewinnung
durch die europäische Amalgamation und nach der Methode von =Augustin=
der Fall ist.
[Sidenote: Zugutemachen.]
Auf die Vorbereitung folgt das =Zugutemachen= der Erze, wobei in der
Regel der Schmelzprocess Anwendung findet, durch welchen man die
Ausbringung des Metalles oder einer Verbindung desselben beabsichtigt.
Diejenigen chemischen Operationen im Grossen, welche mit der Ausbringung
eines Metalles oder einer Verbindung desselben endigen, nennt man
=Hüttenprocesse=.
Nur selten macht man einzelne Erzsorten für sich allein zugute, in den
meisten Fällen mischt man ärmere und reichere Erze derselben Art, um die
Erzmasse auf einen gewissen mittleren Gehalt zu bringen. Diese
Mengungsarbeit nennt man das =Gattiren= (Maschen, Mischen, Möllern). Man
bezweckt dabei auch die verschiedenen Gangarten, welche die Erze
begleiten, in der Weise zu mengen, dass sie beim darauf folgenden
Schmelzen zur Bildung einer Schlacke von erforderlicher Beschaffenheit
beitragen. Wo durch das Gattiren der Erze eine solche Beschaffenheit
nicht herzustellen ist, setzt man gewisse Substanzen hinzu, die man je
nach ihrer Wirkung =Zuschläge= oder =Flüsse= nennt. Zuschläge veranlassen
die Abscheidung eines nutzbaren Bestandtheils aus einem Erze oder aus
einem Hüttenprodukte und dienen zu dessen Ansammlung. Die Zuschläge sind
=Röstzuschläge= wie Kohle, gebrannter Kalk, Kochsalz, =Schmelzzuschläge=
wie Quarz und gewisse Silicate (Hornblende, Feldspath, Augit, Grünstein,
Chlorit, Schlacken), Kalkmineralien wie Kalkstein, Flussspath, Gyps,
Schwerspath, Thonmineralien wie Thonschiefer, Lehm u. s. w., salzige
Zuschläge wie Potasche, Borax, Glaubersalz, Salpeter, metallische
Zuschläge wie Eisen (bei der Zerlegung von Zinnober und Bleiglanz), Zink
(zur Extraction des Silbers aus Werkblei), Arsen (zur Anreicherung des
Nickel- und Kobaltgehaltes in Speisen), Eisenhammerschlag, Rotheisenstein
und Braunstein (beim Frischen des Roheisens); salzige Zuschläge, zu
welchen vorzüglich die eisenoxydulreichen Frischschlacken gehören, welche
entweder durch ihren Sauerstoffgehalt (beim Eisenfrischen) oder durch
ihren Eisengehalt als Niederschlagsmittel (zum Niederschlagen des Bleies
aus dem Bleiglanz) wirken.
Die Flüsse befördern nur die Abscheidung des Metalles, indem das Erz
leicht flüssiger gemacht wird und die ausgebrachten Metalltheilchen sich
leichter vereinigen können. Man kann die Flüsse in drei Abtheilungen
bringen, nämlich 1) in solche, die auf das Schmelzgemenge nicht
wesentlich chemisch einwirken, sondern nur Leichtflüssigkeit und
Verdünnung bewirken; hierher gehören Flussspath, Borax, Kochsalz,
verschiedene Schlackensorten, 2) in solche, welche ausserdem noch
reducirend wirken, wie ein Gemenge von Weinstein und Salpeter (=schwarzer
Fluss=), 3) in diejenigen, deren Wirkung endlich auch noch in einer
absorbirenden, entweder von Säuren oder von Basen besteht; letztere
Abtheilung schliesst sich an die Zuschläge an.
[Sidenote: Beschicken.]
Das Vermengen der Erze mit Zuschlägen und Flüssen wird das =Beschicken=
(Auflaufen) genannt. Die Menge der Beschickung, welche innerhalb einer
bestimmten Zeit (in der Regel 12 oder 24 Stunden) verarbeitet wird,
heisst =Schicht=, die auf einmal in einen Schachtofen aufzugebende Masse
von Beschickung mit Brennstoff wird =Gicht= oder =Charge= genannt.
[Sidenote: Hüttenprodukte.]
Durch die Hüttenprocesse werden die =Hüttenprodukte= erzeugt, welche sind
1) durch den Schmelzprocess fallende Metalle -- =Edukte=. Der relative
Grad ihrer Reinheit wird bei edlen Metallen mit =fein= (Feinsilber,
Feingold), bei unedlen Metallen mit =gar= oder =roh= (Garkupfer,
Roheisen) bezeichnet. Ein höherer Grad von Reinheit wird durch das Wort
=raffinirt= ausgedrückt. 2) Solche Hüttenprodukte, welche in den Erzen
nicht fertig gebildet enthalten sind, sondern erst während des
Zugutemachens in der Weise sich bilden, dass mehrere Bestandtheile der
Erze und der Beschickung sich vereinigen, nennt man =Hüttenfabrikate=;
sie sind meist schon Handelswaare; es gehören hierher das antimon- und
arsenhaltige Hartblei, der Stahl, die Arsenikalien (arsenige Säure,
Operment und Realgar), das Schwefelantimon etc. Bei der Erzeugung der
Edukte bilden sich vielfache Nebenprodukte, die, wenn sie noch so viel
von dem auszubringenden Metalle enthalten, dass die weitere Verarbeitung
möglich wird, 3) =Zwischenprodukte=, im entgegengesetzten Falle, in
welchem sie als nicht schmelzwürdig aus der Hütte entfernt werden, 4)
=Abfälle= heissen. Die Zwischenprodukte sind =Legirungen= (Tellersilber
aus Silber, Kupfer und Blei bestehend; Werkblei, Blei mit etwas Silber
und Kupfer; Schwarzkupfer, Kupfer mit Eisen, Blei etc.),
=Schwefelmetalle= (Steine, Leche), =Arsenmetalle= (Speisen, so z. B. die
Kobalt- oder Nickelspeise der Blaufarbenwerke, im wesentlichen
Arsennickel), =Kohlenmetalle= (z. B. Roheisen und Stahl), Oxyde (z. B.
Bleiglätte).
[Sidenote: Schlacken.]
Die hauptsächlichsten Hüttenabfälle sind die =Schlacken=, jene bei den
meisten Schmelzprocessen erfolgenden glas- und emailähnlichen Massen,
deren wichtigste die Silicatschlacken, d. h. Verbindungen der Kieselsäure
mit Erden (besonders Kalk, Magnesia, Thonerde) und Metalloxyden
(Eisenoxydul, Manganoxydul etc.) sind. Sie bilden sich bei
Schmelzprocessen aus den in den Rohmaterialien nie fehlenden Beimengungen
und Zuschlägen und erfüllen bei der Ausbringung der Metalle den wichtigen
Zweck, die mit ihnen zugleich sich ausscheidenden Metall- oder
Schwefelmetallpartikelchen vor der oxydirenden Gebläseluft zu schützen,
indem sie dieselben einhüllen und ihnen endlich sich zu vereinigen
gestatten. Sie leisten ausserdem auch als Zuschläge oft wichtige Dienste
und werden nicht selten wegen eines in ihnen noch befindlichen
Metallgehaltes verschmolzen. Ihre Beschaffenheit ist von ihrem Gehalte an
Kieselsäure abhängig; in Bezug darauf theilt man sie in =Sub-=,
=Singulo-=, =Bi-= und =Trisilicate=. Das Verhältnis des Sauerstoffs der
Kieselsäure zu dem Sauerstoff der Basen ist darin folgendes:
Subsilicat 3 : 6
Singulosilicat 3 : 3
Bisilicat 6 : 3
Trisilicat 3 : 1
Die Schlacken sind entweder =glasig= oder =krystallinisch=. Aus den
krystallinischen Schlacken scheiden sich oft krystallinische Partien von
Silicaten aus, welche völlig mit gewissen Mineralien übereinstimmen, so
z. B. Augit, Olivin, Wollastonit, Glimmer, Idokras, Chrysolith, Feldspath
u. s. w. Die Gemenge der Singulosilicate geben im Allgemeinen
dünnflüssige (=frische= oder =basische=), schnell erstarrende Schlacken,
die Bi- und Trisilicate dagegen zähflüssige (=saigere= oder =saure=) und
nur langsam fest werdende.
Soll eine Schlacke dem Schmelzprocess, bei welchem sie fällt,
entsprechend zusammengesetzt sein, so werden an ihr folgende
Eigenschaften verlangt: 1) Ein geringeres specifisches Gewicht als
dasjenige des durch den Schmelzprocess dargestellten Produktes, so dass
sie dessen Oberfläche bedecken kann; 2) Eine Gleichartigkeit in der
ganzen Masse, weil gegentheilig der Schmelzprocess kein normaler war;
3) Eine gewisse Leichtschmelzbarkeit, damit die ausgebrachten
Metallpartikelchen in Folge ihres höheren specifischen Gewichtes in der
flüssigen Schlacke mit Leichtigkeit niedersinken können; 4) Eine
bestimmte chemische Zusammensetzung, damit die Schlacke auf das sich
ausscheidende Produkt nicht zerlegend einwirke.
Das Eisen.
(Fe = 56; spec. Gew. = 7,7.)
[Sidenote: Das Eisen. Vorkommen desselben.]
Das Eisen ist das wichtigste und nützlichste aller Metalle, sein Gebrauch
ist mit allen Zweigen der Technik und fast allen Bedürfnissen des Lebens
auf das Innigste verwebt. Die ausserordentliche Anwendung verdankt das
Eisen, ausser seinem massenhaften Vorkommen, hauptsächlich der
Leichtigkeit, mit der es in Folge eigenthümlicher Modificationen bei
seiner Darstellung und Verarbeitung, unter gänzlich verändertem
Charakter, mit neuen und immer nutzbaren Eigenschaften auftritt.
So häufig nun auch Mineralien sich finden, welche Eisen enthalten, so
eignen sich doch nur wenige davon zu Eisenerzen und mit Vortheil können
nur die Sauerstoffverbindungen des Eisens zur Darstellung im Grossen
angewendet werden. Die wichtigsten =Eisenerze= (Eisensteine) sind
folgende:
1) Der =Magneteisenstein= (Fe_{2}O_{3}, FeO = Fe_{3}O_{4}) ist das
reichste Eisenerz (es enthält gegen 72 pCt. Eisen), und findet sich
allgemein verbreitet, besonders aber in Russland, Norwegen und Schweden
im krystallinischen Schiefergebirge vor. Aus diesem Eisenerz stellt man
das berühmte schwedische Eisen z. B. das von Dannemora dar. Nicht
selten wird es von Schwefelkies, Bleiglanz, Kupferkies, Apatit u. a.
Mineralien begleitet, wodurch seine Brauchbarkeit als Eisenerz
beeinträchtigt wird.
2) Der =Rotheisenstein= oder der =Eisenglanz= (Fe_{2}O_{3}) enthält 69
pCt. Eisen. Der Rotheisenstein findet sich in Gängen und Lagern im
älteren Gebirge, so wie eingesprengt in Gneuss, Granit u. s. w.; er
kommt ferner im Uebergangsgebirge vor und heisst nach seinen
physikalischen Eigenschaften =Glaskopf= (Blutstein), =Eisenrahm=,
=Eisenocker=. Mit Kieselerde gemengt heisst der Rotheisenstein
=Kieseleisenstein=, mit Thon gemengt der rothe =Thoneisenstein=, mit
Kalkverbindungen gemengt =Minette=, mit sehr verschiedenem Eisengehalt.
Der =Eisenglanz= ist krystallisirtes Eisenoxyd, dessen bedeutendste
Lagerstätte sich auf der Insel Elba findet. Der Rotheisenstein dient in
seinen Varietäten als hauptsächlichstes Material der Eisengewinnung in
Sachsen, auf dem Harz, in Nassau, Westfalen, Siegen, Oberhessen,
Württemberg u. s. w.
3) Der =Spatheisenstein= (Eisenspath, Stahlstein) (FeCO_{3} mit 48,3
pCt. Eisen) ist der Hauptbestandtheil der metallführenden Formation; er
enthält fast immer grössere oder geringere Mengen von kohlensaurem
Manganoxydul. Das kugelige, nierenförmige kohlensaure Eisenoxydul
heisst =Sphärosiderit=. Ausserdem führt er in seinen verschiedenen
Zuständen die Namen =Kohleeisenstein=, =Flinz=, =Blackband=. Letzteres,
für Schottland (und Westfalen) von grosser Bedeutung, ist ein Gemenge
von Spatheisenstein mit Kohle und Schieferthon, flötzartig in den
oberen Gebilden der Steinkohlenformation abgelagert. In Steiermark und
in Siegen dient es zur Fabrikation des Rohstahls. Der =Thoneisenstein=
oder =Clayband=, besonders in England, Schottland, Westfalen, Schlesien
und im Banate sich findend, ist ein inniges Gemenge von Spatheisenstein
mit Thonmineralien.
4) Aus dem Spatheisenstein entsteht durch die Einwirkung von Luft und
von kohlensäurehaltigem Wasser als secundäres Produkt der
=Brauneisenstein= (theils Fe_{2}O_{3}, H_{2}O, theils Fe_{2}O_{3},
3H_{2}O), welcher je nach seinen physikalischen Eigenschaften die Namen
Lepidokrokit, Nadeleisenerz, Rubinglimmer (Pyrosiderit) und
Stilpnosiderit führt. Dieses Eisenerz enthält häufig kohlensaure
Kalkerde, Kieselsäure, Thon u. s. w. Eine thonige Varietät ist der
=Gelbeisenstein=. Hierher dürfte auch der =Bauxit=, ein Gemenge von
Thonerdehydrat mit Eisenoxydhydrat zu rechnen sein.
5) =Bohnerz=, kuglige Körner meist mit concentrisch schaliger
Absonderung, ein häufig im südwestlichen Deutschland und in Frankreich
in der Juraformation vorkommendes Eisenerz, dessen Entstehungsweise
nicht bekannt ist. Es besteht entweder aus Kieselsäure, Eisenoxydul und
Wasser, oder aus Brauneisenstein und Kieselthon.
6) Der =Raseneisenstein= (Wiesenerz, Morasterz, Sumpferz, Limonit,
Seeerz), findet sich in der norddeutschen Ebene, in Holland, Dänemark
und im südlichen Schweden in Torfmooren und unter dem Rasen der Wiesen.
Er entsteht durch die Einwirkung von kohlensäurehaltigem, Eisenoxydul
enthaltendem Wasser auf Vegetabilien. Er kommt in knolligen oder
schwammartigen Massen von brauner oder schwarzer Farbe vor und besteht
aus Eisenoxydulhydrat, Manganoxyd, Phosphorsäure, organischen
Bestandtheilen und Sand. Nach =Hermann= besteht er aus Eisenoxydhydrat,
Manganoxydhydrat, phosphorsaurem Eisenoxyd und dreibasisch
quellsatzsaurem Eisenoxyd. Das daraus gewonnene Eisen wird theils zum
Guss benutzt, wozu es sich wegen seiner Dünnflüssigkeit und weil es die
Formen gut ausfüllt, besonders eignet, theils aber auch in Stabeisen
verwandelt, welches jedoch des Phosphorgehaltes wegen brüchig ist.
7) Der =Franklinit= (Fe_{2}O_{3} [ZnO, MnO], mit 45 Proc. Eisen, 21
Proc. Zink u. 9 Proc. Mangan) wird neuerlich in Nordamerika
(New-Jersey) ebenfalls als Eisenerz verwendet, zugleich wird aber auch
Zink daraus gewonnen.
Ausser den Eisenerzen wendet man auch hier und da eisenoxydulreiche
=Schlacken= aus Frischfeuern, Puddelöfen etc., welche 40-75 pCt. Eisen
enthalten, ferner Bohr- und Drehspäne, Glühspan, Abfälle von
Schmiedeeisen, Bruchstücke von Roheisen etc. entweder für sich oder
gemeinschaftlich mit Eisenerzen zur Darstellung von Roheisen an.
In metallurgischer Hinsicht theilt man die Eisenerze in leicht und
schwer reducirbare (leicht- und schwerschmelzbare). Zu den ersteren
gehören diejenigen, welche bei der vorbereitenden Röstung eine poröse
Beschaffenheit annehmen, die es den reducirenden Hochofengasen
ermöglicht, schnell zu reduciren und zu schmelzen; dies ist der Fall
bei dem Eisenspath, welcher Kohlensäure, und dem Brauneisenstein,
welcher beim Rösten Wasser verliert. Schwer reducirbare Eisenerze sind
Eisenglanz, Rotheisenstein und Magneteisenstein.
[Greek: a]) Roheisen.
[Sidenote: Ausbringen des Eisens.]
Das =Ausbringen des Eisens= aus den Erzen gründet sich vorzugsweise auf
folgende zwei Eigenschaften:
1) Theilchen von reinem oder fast reinem Eisen, im Hochofen so gut als
unschmelzbar, kleben bei starker Rothglühhitze zu grösseren Massen
zusammen (Schweissbarkeit des Eisens);
2) bei hoher Temperatur bildet das Eisen mit Kohlenstoff eine leicht
schmelzbare Verbindung (Kohleeisen, Roheisen, Gusseisen).
In früheren Zeiten, und jetzt nur noch spärlich in einigen Gegenden, war
die directe Darstellung des Eisens (Stabeisen) aus den Erzen durch die
sogenannte =Rennarbeit= oder =Luppenfrischerei= sehr üblich; die
Rennarbeit lieferte zwar ein vorzüglich reines und zähes Stabeisen,
gestattete jedoch nur eine geringe Ausdehnung der Fabrikation und eine
sehr unvollkommene Benutzung der Erze. Gegenwärtig gewinnt man das Eisen,
indem man zuerst Roheisen darstellt und dieses dann durch den Puddlings-
oder Frischprocess entkohlt.
[Sidenote: Theorie des Ausbringens.]
Das Ausbringen des Eisens zerfällt in das =Rösten= und in das
=Zugutemachen=. Das Rösten der Eisenerze hat zum Zweck, gewisse
Substanzen, wie das Wasser und die Kohlensäure zu entfernen, die Masse
dadurch mürber und poröser und so zur Reduction geschickter zu machen und
das etwa vorhandene Eisenoxydul in Eisenoxyd überzuführen, welches minder
leicht verschlackt wird. Die gerösteten Eisenerze werden darauf (unter
Stempeln, Pochhämmern oder Walzwerken) zerkleinert und reichere Erze mit
ärmeren in dem Verhältniss gemischt (gattirt), welches nach der Erfahrung
die grösste Ausbeute giebt. Die gemengten Erze, welche aus einer
Sauerstoffverbindung des Eisens und Ganges (Kieselsäure oder Kalk)
bestehen, werden mit kohlehaltigen Substanzen gemengt und stark erhitzt
zu metallischem Eisen reducirt, denn:
Fe_{2}O_{3} + 3C = 3CO + 2Fe;
die Kohle wirkt mithin bei dem Ausbringen des Eisens als Brennmaterial
und (für sich so wie als Kohlenoxyd und Kohlenwasserstoff) als
Reductionsmittel. Nähme man den Process in der Weise vor, dass man die
zerkleinerten und gerösteten Erze mit Kohle mengte und dem Schmelzprocess
unterwürfe, so würde man das Eisen in fein zertheilter Gestalt als
schwammige Metallmasse erhalten. Um nun das fein zertheilte Eisen zu
einer Masse zu vereinigen, setzt man vor dem Ausschmelzen Körper zu,
welche sich mit der Gangart zu einer leichtflüssigen Glasmasse verbinden.
Diese Masse heisst die =Schlacke=; sie dient also dazu, die in den Erzen
enthaltenen fremden und der Qualität des Eisens zum Theil schädlichen
Bestandtheile zu entfernen, das Zusammenfliessen der geschmolzenen
Metalltheilchen zu bewirken und das bereits gebildete Roheisen vor der
oxydirenden Wirkung der Gebläseluft zu schützen. Die Schlacke ist ein
Gemenge mehrerer kieselsaurer Salze, das entweder mit den Eisenerzen
selbst bricht, oder wie schon erwähnt wurde, durch Zusatz während des
Schmelzens erst entsteht. Es ist nothwendig, dass die Schlacke bei
derselben Temperatur schmilzt, bei welcher das Eisen flüssig wird.
Mangelt es an Kieselsäure, so setzt man Quarz, Sand, mangelt es an Basen,
so setzt man Kalkstein oder Flussspath hinzu. Das Gemenge von ärmeren und
reicheren Eisenerzen heisst die =Gattirung=, die mit den Zuschlägen und
Flüssen, d. h. mit den schlackebildenden Substanzen gemengte Gattirung
die =Beschickung=, welche nicht über 50 pCt. Eisen enthalten darf.
Wenn Eisen im breiartigen Zustande mit Kohle zusammenkommt, wie dies bei
dem Ausbringen des Eisens der Fall ist, so wird ein grosser Theil der
Kohle von dem entstandenen dünnflüssigen Roheisen gelöst; beim Erkalten
des Eisens scheidet sich der grösste Theil der Kohle krystallinisch als
Hochofengraphit ab, während ein anderer Theil der Kohle mit dem Eisen
chemisch verbunden bleibt. Durch das Ausschmelzen lässt sich demnach kein
reines, sondern nur kohlehaltiges Eisen (Roheisen, Gusseisen) gewinnen.
[Sidenote: Hochofenprocess.]
Gegenwärtig führt man den Schmelzprocess allgemein in =Hochöfen=,
zuweilen auch noch in =Blauöfen= (Blaseöfen) aus. Beide Oefen
unterscheiden sich wesentlich nur durch die Art ihrer Zustellung,
insofern die Hochöfen mit offener Brust arbeiten, d. h. einen Vorherd
haben, aus welchem ein continuirliches Abfliessen der Schlacken möglich
ist, während die Blauöfen (Blaseöfen) Oefen mit geschlossener Brust sind,
aus deren Herd Roheisen und Schlacke von Zeit zu Zeit abgestochen werden.
[Illustration: Fig. 1.]
[Sidenote: Beschreibung des Hochofens.]
Ein =Hochofen= ist ein mit starkem Gemäuer (Rauhmauer _A_ [Fig. 1])
umgebener Schachtofen von 14 bis 35 Meter Höhe, dessen innerer Theil der
=Kernschacht= oder die =Seele= die Gestalt zweier, mit den Grundflächen
aneinander gefügter, abgestutzter Kegel hat. Die Mauer des eigentlichen
Kernschachtes _B_ umgiebt eine zweite, welche den Rauhschacht bildet, an
welche sich das Mauerwerk des Ofens, die Rauhmauer _A_ anschliesst.
Zwischen Kern- und Rauhschacht findet sich ein Raum für die Füllung
aufgespart, welcher mit schlechten Wärmeleitern (Asche, Schutt) angefüllt
ist und zugleich der Ausdehnung des Kernschachtes durch die Wärme den
nöthigen Spielraum gestattet. Der Theil des Kernschachtes von _B_ nach
_C_ heisst der =Schacht=, von _D_ nach _E_ die =Rast=. Der Theil _B_, wo
der Kernschacht den grössten Durchmesser hat, wird =Kohlensack= oder
=Bauch= genannt. Unterhalb der Rast zieht sich der Raum zu dem
=Gestell= _F_ zusammen, dessen unterer Theil (der =Eisenkasten=) das
geschmolzene Roheisen aufnimmt. In dem =Gestell=, der wichtigste
Theil des Hochofens, insofern in demselben der Schmelzprocess vor
sich geht, befinden sich, einander gegenüber liegend, zwei Oeffnungen
mit eingesetzten konischen Röhren (=Formen=) (Fig. 2), in welche die
Mundstücke (=Düsen=, =Deusen=, =Deupen=) der Windleitungsröhren, welche
den Hochofen mit Luft versehen, eintreten. Der Eintritt der Luft in die
Düse wird, wie in der Zeichnung durch ein Kegelventil oder nur durch ein
Schieberventil regulirt.
[Illustration: Fig. 2.]
Die obere Oeffnung des Schachtes _A_ heisst die =Gicht=, durch dieselbe
wird die Beschickung und Brennmaterial in den Hochofen gebracht.
Letzterer ist entweder an einem Abhange gebaut, so dass man auf einem
Wege zur Gicht gelangen kann, oder es führt zu demselben die
=Gichtbrücke= _P_. Der untere Theil des Gestelles ist nach der
Vorderseite hin verlängert und bildet den =Vorherd=, welcher durch den
=Wallstein= _M_ begrenzt ist. Auf der einen Seite steht der Wallstein von
der Wand ab und bildet eine Spalte, die sogenannte =Abstichöffnung=,
welche während des Schmelzens mit Thon verstopft ist, darauf aber zum
Ablassen des geschmolzenen Eisens und der Schlacke dient. Der Wallstein
ist zum Schutze mit einer Eisenplatte bedeckt. Die Brustwand reicht nicht
bis auf den Boden des Herdes, sondern endigt in einer bestimmten Höhe
über demselben mit einem Gewölbe oder Stein, dem Tumpelstein _o_, welcher
durch ein massives Eisenstück, das Tumpeleisen, getragen wird. Den Boden
des Herdes bilden die Bodensteine, die Seitenwände, die Backensteine, die
Hinterwand ein Rückstein.
[Sidenote: Gebläse.]
[Illustration: Fig. 3.]
Zum Speisen des Hochofens mit Luft wendet man jetzt allgemein das
=Cylindergebläse= an. Die zweckmässigste Art desselben ist die Figur 3
abgebildete. In dem gusseisernen Cylinder _A_, in dem der Kolben _c c_
auf und nieder bewegt werden kann, geht die Kolbenstange _a_ luftdicht
durch die Stopfbüchse _e_; durch _b_ und _d_ communicirt der Cylinder mit
der freien Luft, durch _f_ und _g_ aber mit dem Kasten _E_; darin
angebrachte Klappen bewirken durch Schliessen und Oeffnen die Füllung des
Kastens _E_ mit Luft. Durch ein bei _i_ angebrachtes Rohr strömt sie in
den Feuerraum des Hochofens. Zum Reguliren des Gebläses benutzt man einen
grossen, aus Eisenblech luftdicht zusammengenieteten Ballon, in welchen
man die Luft aus dem Kasten _E_ treten lässt. Das Princip desselben ist
dem des Gasbehälters in Leuchtgasfabriken gleich. Die Anwendung von
erhitzter Gebläseluft ist eine der wichtigsten Verbesserungen in dem
Eisenhüttenwesen, die erhitzte Luft veranlasst nämlich eine Verminderung
des Aufwandes an Brennmaterial (die Brennstoffersparniss beträgt 1/3-2/5,
im Durchschnitt also 0,366 des früher verbrauchten Quantums) und eine
Vermehrung der absoluten Produktion um 50 Proc.; dabei ist der Ofengang
regelmässiger und die Arbeit im Herde weit leichter, obgleich man auf
anderen Hütten das Entgegengesetzte behauptet, indem nicht nur Störungen
im regelmässigen Gange des Hochofens stattfanden, sondern auch die
übermässig hohe Temperatur im Gestell die feuerfestesten Steine zu sehr
angriff und daher die Campagnen bedeutend abkürzte. Das Erhitzen der
Gebläseluft geschieht entweder durch die Gichtgase, oder durch besondere
Feuerungen in Röhrenapparaten, oder endlich durch =Siemens='
Regenerativsystem, nach welchem man Gicht- oder Generatorgase durch einen
mit feuerfesten Steinen lose ausgefüllten Raum und dann nach Abstellung
der Gase die kalte Luft durch die glühend gewordenen Steine leitet, wobei
sie sich zu weit höheren Temperaturen erhitzen lässt, als in
Röhrenapparaten, deren Material hohen Temperaturen nicht widersteht. Man
erhitzt die Gebläseluft bis auf 200-400° C. Koksöfen erfordern pro Minute
gewöhnlich 2000 bis 4000 Kubikfuss Luft.
[Sidenote: Gang der Schmelzung.]
Der =Hochofenbetrieb= erfolgt auf folgende Weise. Man heizt zuerst den
Ofen an, indem man auf dessen Boden Holz anzündet und darauf das
Brennmaterial (in Deutschland früher meist Holzkohlen, gegenwärtig fast
durchweg Koks, mitunter auch Anthracit, selten rohe Steinkohle) bringt,
bis endlich der ganze Schacht mit glühenden Kohlen angefüllt ist. Zu
gleicher Zeit setzt man die Gebläse in Thätigkeit und trägt
schichtenweise Erz- und Kohlengichten ein. In dem Maasse, als die Kohlen
verbrennen und Erze und Zuschlag schmelzen, sinken die Schichten
allmählig nieder. Die Kieselerde schmilzt mit den vorhandenen Erden und
Oxyden zu Schlacke zusammen, die durch Eisenoxydgehalt gewöhnlich gefärbt
erscheint, während das schon früher reducirte halbflüssige Eisen sich mit
dem Kohlenstoff zu leichtflüssigem =Roheisen= vereinigt. Das geschmolzene
Eisen sammelt sich am Boden des Gestelles an; auf dem Eisen schwimmen die
geschmolzenen Schlacken, die man über dem Wallstein abfliessen lässt. Das
flüssige Eisen, das fast die Höhe des Wallsteins erreicht hat, wird durch
das Einstossen der Verstopfung der Abstichöffnung über Rinnen alle zwölf
Stunden =abgestochen=, wobei es durch einen schon vorher im Sande vor dem
Ofen gemachten Ablassgraben nach den Formen geleitet wird. Während des
Abstechens sind die Gebläse in Ruhe. Roheisen in Mulden nennt man
=Flossen=, in Barren =Gänze=. Das Schmelzen (die =Campagne= oder
=Hüttenreise=) dauert gewöhnlich so lange, als der Ofen aushält, oft
mehrere Jahre.
[Sidenote: Chemischer Process im Innern des Hochofens.]
[Illustration: Fig. 4.]
Der beim Niederschmelzen der Beschickung im Hochofen stattfindende
chemische Process ist in verschiedener Höhe im Hochofen ein sehr
verschiedener. Beistehende Figur 4 zeigt das Innere eines mit Beschickung
und Brennmaterial gefüllten Hochofens im senkrechten Durchschnitte. Die
schmaleren Schichten bedeuten die Beschickung, die breiteren das
Brennmaterial. Von der Oberfläche der flüssigen Schlacke _f f_ an bis zum
Gichtniveau lässt sich das Innere in fünf Regionen oder Zonen eintheilen,
nämlich:
1) in die Vorwärmezone _a b_,
2) die Reductionszone _b c_,
3) die Kohlungszone _c d_,
4) die Schmelzzone _d e_,
5) die Verbrennungszone _e f_.
In dem oberen Theile des Schachtraumes, der =Vorwärmzone=, wird die
Beschickung vorgewärmt und vollständig ausgetrocknet. Innerhalb dieser
Zone gelangt das Erz kaum zum schwachen Glühen. Die =Reductionszone= hat
die beträchtlichste Ausdehnung; im unteren Theile des Schachtes,
besonders in der Gegend des Kohlensackes, wird das Eisenoxyd durch
Einwirkung der reducirenden Gase zuerst zu Eisenoxydul-Oxyd und endlich
zu metallischem Eisen reducirt. Die in dieser Zone vorhandenen
reducirenden Agentien sind: Kohlenoxydgas, Kohlenwasserstoffgas,
Cyanwasserstoffgas oder Cyankaliumdämpfe. An einer Stelle dieser Zone ist
das Eisen als hämmerbares Eisen vorhanden. Noch tiefer im Ofen, in der
=Kohlungszone= findet die Kohlung des Eisens statt, wodurch sich
stahlartiges Eisen bildet, das mehr oder weniger zusammengesintert aus
dem Kohlungsraum in die =Schmelzzone= gelangt und sich hier mit
Kohlenstoff zu Gusseisen sättigt. In der =Verbrennungs=- oder
=Oxydationszone=, im Vergleich zu den übrigen Zonen nur von sehr geringem
Umfange, trifft die aus den Düsen in den Ofen strömende Luft auf Kohlen,
welche sich in stärkster Weissglut befinden und bildet mit denselben
Kohlensäure, welche aber, indem sie durch die höher liegenden Schichten
Kohle strömt, zu Kohlenoxyd reducirt wird (CO_{2} + C = 2CO); durch die
Verbrennung des in dem Brennmaterial enthaltenen Wasserstoffs wird aber
auch Wasser gebildet, welches nebst dem durch die Gebläseluft
eingeführten Wasserdampfe (welchen man in der neueren Zeit durch
vorheriges Leiten der Gebläseluft über englische Schwefelsäure zu
entfernen sucht), durch die grosse Hitze des mittleren Theils in seine
Bestandtheile, in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt wird. Der Sauerstoff
bildet mit der Kohle Kohlenoxyd, während der Wasserstoff mit der Kohle
Kohlenwasserstoff bildet. Ausserdem tritt der Stickstoff des
Brennmaterials (der Koks), so wie ein Theil des Stickstoffs der
eingeblasenen atmosphärischen Luft mit der Kohle zusammen und bildet Cyan
(-metalle oder -wasserstoff)[1]. Die reducirenden Gase treffen die
erhitzten Erze und bewirken die Reduction der Metalloxyde, während die
Gase (=Gichtgase=, Hochofengase) durch die Gicht entweichen. Das
reducirte Eisen verbindet sich, indem es tiefer sinkt, mit Kohlenstoff zu
Roheisen, schmilzt dabei und wird durch die Schlacke vereinigt. Indem das
Roheisen durch seine Schwere herabsinkt und die Region des Ofens
erreicht, in welcher die Hitze am stärksten ist, wirkt sein Kohlenstoff
auf die Thonerde, den Kalk, die Kieselerde u. s. w., deren Metalle sich
mit dem Eisen verbinden.
[1] Nach der Ansicht von =Berthelot= (1869) bildet sich hierbei
zunächst Kaliumacetylür C_{2}K_{2}, welches dann mit dem Stickstoff
direkt zu Cyankalium 2(CNK) zusammentritt.
Aus neueren Untersuchungen geht hervor, dass die bei dem
Hochofenprocess in so grosser Menge sich bildende Cyanwasserstoffsäure,
indem sie sich mit den in dem Brennmaterial und den Schlacken
enthaltenen Alkalien und Erden zu =Cyanmetallen= vereinigt, wesentlich
bei der Reduction der Eisenerze mitwirkt. Auch die Ansicht ist
ausgesprochen worden, dass selbst das Roheisen nicht nur
Kohlenstoffeisen, durch Zersetzung von Cyaneisen entstanden, ist,
sondern Cyaneisen (vielleicht auch Stickstoffeisen) beigemengt enthält;
es sei hierbei an die Entdeckung =Wöhler='s erinnert, dass die
ebenfalls durch den Hochofenprocess entstehenden und in der sogenannten
Eisensau befindlichen Titanwürfel kein metallisches Titan, sondern
Stickstofftitan-Titancyanür sind. Wie bedeutend die Erzeugung von
Cyanmetallen bei den mit Steinkohlen betriebenen Hochöfen sein mag,
geht aus einer Untersuchung von =Bunsen= und =Playfair= über den
Process der englischen Roheisenbereitung hervor, nach welcher in einem
Hochofen täglich gegen 225 Pfund Cyankalium erzeugt werden. =Eck= zu
Königshütte in Oberschlesien bemerkte auch die Bildung von Cyankalium
und Schwefelcyankalium; er berechnete aus dem Kaligehalte des
Eisenerzes (Thoneisenstein), des Zuschlages und der Steinkohlen, dass
im Ofen zu Königshütte täglich 35-1/2 Pfund Cyankalium gebildet werden
können. In der Schmelzzone findet auch Reduktion der Thonerde und
Kieselerde zu Aluminium und Silicium statt.
[Sidenote: Vertheilung der Temperatur in dem Hochofen.]
Fig. 5 zeigt die an den Grenzen der verschiedenen Zonen des Hochofens
herrschenden Temperaturen. Die Temperatur der Verbrennungszone würde eine
höhere sein, als es in der That der Fall ist, wenn nicht die Umwandlung
der Kohlensäure in Kohlenoxyd durch Aufnahme von Kohlenstoff eine
bedeutende Temperaturerniedrigung zur Folge hätte. Das Kohlensäuregas
verdoppelt nämlich sein Volumen, indem es durch Aufnahme von Kohle in
Kohlenoxyd übergeht; dieses Uebergehen des Kohlenstoffs in den
gasförmigen Zustand ist mit Bindung von Wärme verknüpft. Wenn man
bedenkt, dass in den Hochöfen unter den günstigsten nahe liegenden
Verhältnissen nur 16,55 Proc. Brennmaterial im Ofen zur Realisation
gelangen, während 83,45 Proc. aber in der Gicht in der Form brennbarer
Gase verloren gehen, so lag es nahe, diese [Sidenote: Gichtgase.]
=Gicht=- oder =Hochofengase= anzuwenden, und dies ist auch mit dem
glücklichsten Erfolge zum Schmelzen und Frischen des Eisens, zum
Ausschweissen des gefrischten Eisens in Flammenöfen, zum Erwärmen der
Gebläseluft, zum Rösten der Eisensteine, zum Darren und Verkohlen des
Holzes etc. geschehen.
[Illustration: Fig. 5.]
[Sidenote: Anwendung derselben zur Darstellung von Salmiak.]
Die Anwendung derselben scheint aber noch keineswegs erschöpft, denn R.
=Bunsen= und L. =Playfair= fanden, dass die Gase der
Steinkohlenhochöfen =Ammoniak= in solcher Menge enthalten, dass dessen
Gegenwart besonders in den tieferen Theilen des Ofenschachts schon
durch den Geruch zu erkennen ist. Die genannten Chemiker gelangten zur
Ueberzeugung, dass die Verwerthung des Ammoniaks auf die einfachste
Weise ausgeführt werden könne, indem man die Gase vor ihrer Verwendung
als Brennmaterial durch einen mit Salzsäure versehenen
Condensationsraum leitet. Wenn man die durch die Verdichtung des
Ammoniaks erhaltene Salmiaklösung fortwährend in die Pfanne eines
geeigneten Flammenofens fliessen lässt, in welchem man einen kleinen
Theil des Gasstromes über der Flüssigkeit verbrennt, so lässt sich der
Abdampfungsprocess dergestalt reguliren, dass man den Salmiak in einer
fortwährend abfliessenden, concentrirten Lösung als metallurgisches
Nebenprodukt erhält. Aus dem Alfreton-Hochofen in England könnte man
auf diese Weise täglich 2,44 Centner Salmiak als Nebenprodukt, ohne
erhebliche Kostenerhöhung des Betriebes und ohne die mindeste Störung
des Processes gewinnen. Was die Ammoniakbildung hierbei anlangt, so
hängt sie mit der oben erwähnten Cyanbildung zusammen. Cyankalium
zerfällt, wenn es mit Wasserdämpfen zusammenkommt, in Ammoniak und
ameisensaures Kali (KCN + 2H_{2}O = NH_{3} + CHKO_{2}); durch eine
umgekehrte Reaktion kann sich aus ameisensaurem Ammoniak, indem man aus
demselben allen Sauerstoff in Form von Wasser austreten lässt,
Cyanwasserstoffsäure bilden (CH(NH_{4})O_{2} - 2H_{2}O = CHN).
[Sidenote: Roheisen oder Gusseisen.]
Das durch den Hochofenprocess erhaltene Eisen heisst das =Roheisen= oder
=Gusseisen=. Dasselbe besteht aus Eisen, Kohlenstoff (als Graphit und in
Form von Eisencarburet), Silicium (als Siliciumgraphit und in Form von
Siliciumeisen), Schwefel, Phosphor, Arsen, Aluminium. Von dem
Kohlenstoffgehalte ist die Farbe und die Beschaffenheit des Roheisens
abhängig. Früher glaubte man, dass die mehr oder weniger dunkle Farbe des
Roheisens von einem grösseren oder geringeren Kohlenstoffgehalte abhängig
sei, so dass die dunkelste Sorte die grösste Menge und die hellste die
geringste Menge Kohlenstoff enthielte. Gegenwärtig ist aber bewiesen,
dass nicht die Menge, dass vielmehr die verschiedene Art und Weise, wie
der Kohlenstoff (und das ihm analoge Silicium) im Roheisen vorkommt, die
Beschaffenheit desselben bedingt, dass ein Theil des Kohlenstoffs und
Siliciums mit dem Eisen chemisch verbunden sei, während der grösste Theil
des Kohlenstoffs und des Siliciums dem Eisen nur mechanisch in Form von
Graphit (Kohlenstoffgraphit und Siliciumgraphit) beigemengt ist. Neue
Untersuchungen von =Frémy= u. A. machen es übrigens auch wahrscheinlich,
dass das Roheisen öfters stickstoffhaltig sei und der Stickstoff mit die
Eigenschaften des Roheisens bedinge, während =Caron=, =Gruner= und
=Rammelsberg= dieser Ansicht entgegentreten. Man unterscheidet =weisses=
und =graues= Roheisen.
[Sidenote: Weisses Roheisen.]
Das =weisse Roheisen= ist charakterisirt durch silberweisse Farbe, Härte,
Sprödigkeit, starken Glanz und grösseres specifisches Gewicht. Letzteres
beträgt 7,58-7,68. Zuweilen lassen sich in demselben Prismen erkennen,
man nennt es dann =Spiegeleisen= oder =Spiegelfloss= (Rohstahleisen);
diese Eisensorte lässt sich als eine Verbindung von CFe_{6} oder genauer
Fe_{6}C + Fe_{8}C (mit 5,93 Proc. C) betrachten. Wird das Gefüge des
weissen Roheisens strahlig-faserig und geht die Farbe desselben ins
bläulichgraue über, so heisst die Varietät =blumiges Floss=. Wenn die
weisse Farbe noch mehr verschwindet und die Bruchflächen anfangen zackig
zu werden, so erhält man eine zwischen dem weissen und grauen Roheisen in
der Mitte stehende Varietät, das =luckige Floss=.
[Sidenote: Graues Roheisen.]
Das =graue Roheisen= ist von hellgrauer bis dunkelschwarzgrauer Farbe,
körnigem bis feinschuppigem Gefüge. Das specifische Gewicht desselben ist
im Mittel = 7,0, also weit geringer als das des weissen Roheisens. Es ist
weniger hart als letzteres. -- Wenn in einem Stücke beide Roheisensorten,
entweder in besonderen Lagen oder das eine in die Masse des andern
zerstreut vorkommen, so heisst ein solches Eisen =halbirtes Roheisen=
oder =Forelleneisen=. Es dient vorzüglich zu Gusswaaren. Der chemische
Unterschied zwischen =weissem= und =grauem= Roheisen liegt darin, dass
ersteres nur chemisch gebundenen Kohlenstoff (4-5 Proc.), letzteres wenig
gebundenen Kohlenstoff (0,5-2 Proc.), aber viel mechanisch beigemengten
(1,3-3,7 Proc.) enthält. In Bezug auf den Schmelzpunkt des Roheisens ist
zu erwähnen, dass das weisse Roheisen, das am meisten Kohlenstoff
enthält, am leichtesten schmilzt; das graue Roheisen ist viel
dünnflüssiger als das weisse. Geschmiedet kann das Roheisen nicht werden,
da es in der Glühhitze zwar weich und mürbe wird, dass es mit einer
gewöhnlichen Holzsäge leicht geschnitten werden kann, unter dem Hammer
aber auseinander fliegt. Wegen der dünnflüssigen Beschaffenheit wird das
=graue Roheisen= vorzüglich zu Gusswaaren angewendet, es füllt die Formen
mit grosser Schärfe und Reinheit aus, während weisses Roheisen mit
stumpfen Ecken und concaver Oberfläche erstarrt und deshalb nie zum
Giessen angewendet werden kann. Das graue Roheisen ist ferner hinlänglich
weich, um gefeilt, gehobelt, gebohrt und gedreht werden zu können; das
weisse Roheisen ist dagegen so =hart=, dass es jeder mechanischen
Verarbeitung widersteht. Wird geschmolzenes graues Roheisen =rasch=
abgekühlt, so geht es in =weisses= Roheisen über. Lässt man dagegen bei
starker Hitze geschmolzenes weisses Roheisen =langsam= abkühlen, so
verwandelt es sich in =graues= Roheisen.
Auf die Beschaffenheit des aus dem Hochofen erhaltenen Roheisens ist
nicht nur die Beschickung, sondern auch hauptsächlich die Temperatur
des Ofens von grösstem Einflusse. Es scheint, als ob sich im Hochofen
bei jeder Beschickung zuerst stets weisses Roheisen bildet und dass
dieses erst bei sehr gesteigerter Temperatur in graues Roheisen
überzugehen vermag. Findet die Reduction bei einem richtigen
Quantitätsverhältniss zwischen Erz, Zuschlag und Brennmaterial statt,
so wird der Gang des Hochofens ein =garer= (Gargang) genannt. Man
erhält dadurch ein Roheisen mit gehörigem Kohlenstoffgehalt,
vorherrschend weisses Roheisen. Die Schlacke ist bei diesem Gange
niemals dunkel gefärbt, weil sie nur wenig Eisenoxydul enthält. Wenn in
Folge von vorherrschendem Erze, also von mangelndem Brennmaterial, die
Temperatur, welche zur vollständigen Kohlung des Eisens erforderlich
ist, nicht erreicht wird, so findet nicht selten nur unvollständige
Reduction statt, in dem eine grosse Menge von Eisenoxydul in die
Schlacke geht und derselben eine dunkle Farbe ertheilt. Der Gang des
Ofens wird in diesem Falle ein =übersetzter= oder =scharfer= oder
=Rohgang= genannt. Durch überwiegendes Brennmaterial, wodurch die Hitze
im Hochofen zu sehr gesteigert wird, wird ein =heisser=, =hitziger=
oder =übergarer Gang= des Hochofens hervorgebracht und graues Roheisen
gebildet.
Die Resultate der chemischen Untersuchung einiger Roheisensorten mögen
die Zusammensetzung des Roheisens im Allgemeinen veranschaulichen: 1.
Spiegeleisen aus 14 Th. Spatheisenstein, 9 Th. Brauneisenstein erhalten
(Hammerhütte). 2. Blumiges Floss aus Steiermark. 3. Weisses Roheisen.
4. Halbirtes Roheisen. 5. Graues Roheisen (aus Brauneisenstein mit
Holzkohle). 6. Graues Roheisen (aus Brauneisenstein und
Spatheisenstein). 7. Graues Roheisen (aus ockrigem Brauneisenstein mit
Koks erblasen).
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Gebundener Kohlenstoff 5,14 4,92 2,91 2,78 0,89 1,03 0,58
Graphit 0 0 0 1,99 3,71 3,62 2,57
Schwefel 0,02 0,017 0,01 0 -- -- --
Phosphor 0,08 0 0,08 1,23 -- -- --
Silicium 0,55 0 0 8,71 -- -- --
Mangan 4,49 0 1,79 0 -- -- --
Das Zeichen --, dass auf den Körper nicht geprüft, das Zeichen 0, dass
der Körper nicht gefunden wurde. =M. Buchner= fand bei einer
Untersuchung des Kohlenstoff- und Siliciumgehaltes des Roheisens:
1. 2. 3. 4. 5. 6.
C[Greek: g] 4,14 3,80 4,09 3,75 3,31 3,03
C[Greek: b] -- -- -- -- -- --
Si 0,01 0,01 0,26 0,27 Spur 0,15
1. 2. 3. 4. Spiegeleisen, grossblättrig oder vollkommen krystallinisch.
5. 6. Luckiges Roheisen.
7. 8. 9. 10. 11. 12.
C[Greek: g] 3,40 2,70 2,13 3,60 } 3,34 2,72
C[Greek: b] -- -- -- -- }
Si 0,14 0,12 0,10 0,66 0,10 0,20
7. 8. 9. Weisses grelles Roheisen. 10. Weisses Gusseisen. 11. Halbirtes
Roheisen. 12. Stark halbirtes Roheisen.
13. 14. 15. 16. 17. 18.
C[Greek: g] 2,17 1,35 1,18 0,71 0,38 0,26
C[Greek: b] 2,11 2,47 2,42 2,79 3,28 3,83
Si 0,09 0,70 0,66 1,53 1,62 0,59
13. Minder halbirtes Gusseisen. 14. 15. 16. Graues Gusseisen. 17.
Schaumiges, grobkörniges Roheisen. 18. Ueberkohltes schwarzgraues
Roheisen.
[Sidenote: Statistica über Roheisenproduktion.]
Die Roheisenerzeugung auf der ganzen Erde beträgt gegenwärtig (1870)
reichlich 200 Millionen Zollcentner, davon kommen auf
England, Wales und Schottland 115,000,000 Zollcentner
Frankreich 24,500,000 "
Nordamerika 20,200,000 "
Preussen 16,300,000 "
Belgien 8,900,000 "
Oesterreich 6,750,000 "
Russland 6,000,000 "
Schweden 4,500,000 "
Luxemburg 1,100,000 "
Bayern 732,000 "
Sachsen 280,000 "
Württemberg 138,000 "
Baden 16,000 "
Hessen 250,000 "
Braunschweig 90,000 "
Thüringen 18,000 "
Australien 2,000,000 "
Italien 0,750,000 "
Spanien 1,200,000 "
Norwegen 0,500,000 "
Dänemark 0,300,000 "
-----------------------
209,524,000 Zollcentner
im Werth von ungefähr 650 Millionen Thaler.
[Sidenote: Eisengiesserei, Umschmelzen des Roheisens.]
[Sidenote: Schacht- oder Kupolofen.]
[Illustration: Fig. 6.]
[Illustration: Fig. 7.]
Zur Herstellung der =Eisengusswaaren= verwendet man meist ein schwach
halbirtes graues Roheisen, welches sich durch grosse Dichtigkeit,
Festigkeit, scharfes Ausfüllen der Form und hinreichende Weichheit zur
mechanischen Bearbeitung auszeichnet. Obgleich das Giessen =direkt= aus
dem Hochofen (=Hochofenguss=) geschehen kann, zieht man es vor, die
=Flossen= oder =Gänze= umzuschmelzen (=Umschmelzebetrieb=), dies
geschieht entweder in =Tiegeln=, in =Schachtöfen= oder in
=Flammenöfen=. =Tiegel= (von Graphit oder feuerbeständigem Thon) wendet
man nur zum Giessen kleiner Gegenstände an, man schmilzt gewöhnlich
darin 5-8 Pfund. Am häufigsten findet der =Schacht=- oder =Kupolofen=
Anwendung; Fig. 6 und 7 zeigen einen solchen Ofen; er besteht aus einem
cylindrischen Schachtofen von 2,5-3,5 Meter Höhe, in welchem man durch
die Gicht das Roheisen und das Brennmaterial (Holzkohlen oder Koks)
schichtweise in den Schacht _A_ einträgt; die Oeffnungen _c_ und _d_
dienen zur Einführung der Düsen des Gebläses. Die nach der Rinne _B_
führende Oeffnung ist während des Schmelzens verschlossen; wenn das
geschmolzene Eisen die Oeffnung _a_ erreicht hat, wird dieselbe
vermittelst Thon verschlossen und die zuerst in _a_ befindliche Düse in
die Oeffnung _d_ gelegt. Das geschmolzene Eisen wird entweder in die
Form unmittelbar geleitet, oder in eiserne, mit Thon überstrichene
Giesspfannen gelassen und nach der Form hingetragen. Auch hierbei hat
die Benutzung von heisser Gebläseluft bedeutende Ersparniss an
Brennmaterial zur Folge gehabt.
[Sidenote: Flammenofen.]
Das Umschmelzen des Roheisens in =Flammenöfen= endlich geht in einem
gewöhnlichen Flammenofen auf die Weise vor sich, dass man das Eisen auf
dem mit Sand bedeckten =Schmelzherde=, der in der Richtung seiner Länge
etwas geneigt ist und an dessen tieferliegenden schmalen Seite das
=Stichloch= zum Abstechen des geschmolzenen Eisens befindlich ist,
schmelzen lässt und dann absticht. Auf dem =Feuerherde= befindet sich
Steinkohlenfeuer, dessen Flamme über eine niedrige Scheidewand (die
=Feuerbrücke=) hinweg über den Schmelzherd zieht, denselben in seiner
ganzen Längenausdehnung bestreicht und endlich in einen hohen
Schornstein tritt. Aus dem Stichloche läuft das Eisen entweder direkt
in die Formen, oder man füllt damit lehmbestrichene Kellen und Pfannen,
die von den Arbeitern zu den Formen getragen und dort durch Umneigen
ausgegossen werden. In einem Flammenofen lassen sich mehr als 50
Centner Roheisen auf einmal umschmelzen. Hierbei ist zu
berücksichtigen, dass das Roheisen während des Umschmelzens in
Flammenöfen mit der atmosphärischen Luft in Berührung kommt, dadurch
theilweise entkohlt und zu Gusswaaren untauglich wird.
[Sidenote: Formerei.]
Ein wesentlicher und schwieriger Theil der Eisengiesserei besteht in
der Herstellung der =Gussformen=. Je nach den Materialien, aus denen
die Formen bestehen, unterscheidet man 1) =Sandguss= in Formen aus
Sand, der so fein sein muss, dass die feinsten Gegenstände sich darin
abdrücken lassen, und so zusammenhaften, dass die schärfsten Kanten
stehen bleiben; er enthält so viel Thon, dass er sich beim Befeuchten
mit Wasser ballt; er wird vorher durch einen Zusatz von Kohlenstaub
locker gemacht, damit die Wasserdämpfe, die bei der Berührung des
heissen Gusseisens mit dem feuchten Sand sich bilden, leicht entweichen
können. Bei Gegenständen, die auf der einen Seite eben sind, wie
Gitter, Platten, Räder etc., wendet man den =Herdguss= an, d. h. man
giesst auf einem Theile der Hüttensohle, der mit Formsand bedeckt ist;
in diesem Formsand ist das Modell so eingedrückt, dass dessen
Oberfläche horizontal ist. Zu zusammengesetzten Gusswaaren, z. B. zu
Töpfen, wendet man den =Kastenguss= an. Die Sandformen werden vor dem
Eingiessen des Eisens nicht getrocknet; 2) der =Masseguss= in Formen
aus Sand und Lehm, wobei die Formen vor dem Giessen sorgfältig
getrocknet werden müssen; 3) der =Lehmguss= in Formen aus Lehm, der
gesiebt, angefeuchtet und, um das Reissen beim Trocknen zu verhüten,
mit Pferdemist durchknetet ist; 4) der =Schalenguss= (Kapselguss) in
gusseiserne Formen. Letzterer wird nur selten und zwar nur zu
Hartwalzen zum Ausstrecken des Blechs, die eine grosse Härte besitzen
müssen, und für Eisenbahnwagenräder benutzt. Er gründet sich auf die
Eigenschaft des grauen Roheisens, im geschmolzenen Zustand durch
schnelle Abkühlung rasch zum Erstarren gebracht, in hartes weisses
Roheisen überzugehen. Giesst man daher das Roheisen in gusseiserne
Formen (Coquillen), welche die Wärme schnell ableiten, so wird die
äussere Schicht in Folge der schnellen Abkühlung weiss und hart. So
kann man Walzen giessen, die an der Oberfläche sehr hart und doch, weil
sie im Innern aus grauem Roheisen bestehen, nicht spröde und
zerbrechlich sind.
Der am häufigsten angewendete =Eisenguss= ist der Sandguss, man benutzt
ihn zum Giessen von Ofenplatten, Rädern, Gittern, Roststäben etc. Den
Masseguss wendet man an, wenn man ein Zusammenstürzen einer Sandform zu
fürchten hat; man benutzt diesen Guss zum Giessen von eisernen Röhren
und Kanonen. Zur Herstellung der letzteren findet das halbirte Roheisen
=Anwendung=, indem dasselbe Zähigkeit mit Elasticität und einer
gewissen Härte vereinigt; es scheint indessen, als werde das Roheisen
(und auch das bisher angewendete Geschützmetall) in der
Geschützgiesserei in der Zukunft vollständig durch den Gussstahl
ersetzt werden, wie die Fabrikate von =Krupp= in Essen beweisen. Man
benutzt den Masseguss auch zu den sogenannten Galanteriewaaren aus
Eisenguss (Schreibezeuge, Leuchter, Ringe etc.). Den Lehmguss wendet
man endlich für sehr grosse Gegenstände an, und besonders für solche,
wozu man kein besonderes Modell machen will oder kann, z. B. zum
Giessen von grossen Kesseln, Glocken etc. Man unterscheidet dabei drei
Haupttheile:
a) den Kern, der an Grösse und Gestalt dem Innern des Gussstücks
gleichkommt,
b) das Modell (Hemd, Eisenstärke) und
c) den Mantel (die Einhüllung des Modells).
Die Lehmformen werden scharf getrocknet. Der =Kunstguss=, d. i. die
Anfertigung von Monumenten, Statuen etc., ist gleichfalls Lehmguss;
hierzu beginnt aber in der neuern Zeit das Zink das Gusseisen zu
verdrängen.
Bei solchen Gegenständen, welche viel Erhabenheiten auf ihrer
Oberfläche und besonders eine solche Form haben, dass ein theilweises
Abheben des Mantels nicht ausführbar ist, wie z. B. bei dem Guss von
Grabmonumenten, Kunstöfen, Statuen u. s. w., wird auf den gebrannten
Kern die Form in Wachsabgüssen aufgetragen. Das von dem Modelleur
angefertigte Modell wird in Gyps abgegossen, und es werden so viel
einzelne Gypsformen dargestellt, als des Abhebens wegen nöthig sind.
Man giesst das Wachs in die einzelnen Formen, trägt die Wachsabgüsse
auf den Kern und setzt sie auf demselben vorsichtig zusammen. Diese
Wachsform wird mit feingeschlämmtem Thon, der mit etwas Graphit
gemischt worden ist, überpinselt, und nachdem dies mehrere male
geschehen ist, die Form mit einer stärkeren, mit Kuhhaaren untermengten
Thonschicht umgeben. Ist der Ueberzug getrocknet, so schmilzt man das
Wachs durch Erwärmen der Form heraus.
[Sidenote: Adouciren. Tempern.]
Nach dem Gusse werden die Gusswaaren durch mechanische Bearbeitung
vollendet, es werden z. B. die Giessnähte abgehauen, der eingebrannte
Sand von der Oberfläche abgelöst u. s. w. Oft müssen die Eisengüsse
ausgebohrt (wie Kanonen), oder (wie Maschinentheile) abgedreht,
ciselirt, gehobelt, gefräst, gedreht und geschliffen werden. Da
dieselben nun durch schnelles Erkalten auf der Oberfläche oft solche
Härte und Sprödigkeit besitzen, als wären sie aus weissem Roheisen
gegossen und dadurch nicht mit Feilen, Meisseln etc. bearbeitet werden
können, so sucht man solchen Eisengüssen durch das =Adouciren=
(Tempern, Anlassen) die nöthige Weichheit zu ertheilen. Das Adouciren
besteht wesentlich in anhaltendem starken Glühen der Gussstücke in
einer Einhüllung und sehr langsamem Erkalten. Das Adouciren geschieht
entweder auf =physikalischem= oder auf =chemischem Wege=. Im ersteren
Falle, in welchem keine chemische Veränderung eintritt und das
Harteisen nur durch Anderslagerung der Moleküle in weiches Eisen
übergeht, überzieht man die Gegenstände mit Lehm und glüht sie zwischen
Kohlen aus, oder man glüht sie einfach unter trockenem Kiessand, oder
in mit Kohlenstaub angefüllten Kapseln bei nicht anhaltender
Rothglühhitze. Sollen die Gusswaaren durch das Adouciren zugleich eine
gewisse Festigkeit erhalten, welche dem Stahl und Stabeisen
eigenthümlich ist, so muss die Einhüllung und länger anhaltende Hitze
chemisch, d. h. entkohlend, einwirken. Als Hülle benutzt man ein
Cementirpulver aus Kohle, Knochenasche, Eisenhammerschlag, rothem
Eisenoxyd, Braunstein oder Zinkoxyd. Gleichmässig und durch die ganze
Masse hindurch entkohlten Eisenguss nennt man =hämmerbaren,
schmiedbaren Eisenguss= (_fonte malléable_). Auf diese Weise stellt man
neuerdings unzählige kleine Gegenstände aus Gusseisen dar, die man
früher zu schmieden pflegte, wie z. B. Schlüssel, Lichtputzen,
Schnallen u. s. w. Durch Einsatzhärtung (siehe bei Stahl) lassen sich
diese Gegenstände oberflächlich verstählen, so macht man jetzt z. B.
gegossene Scheeren und Messer (selbst Rasirmesser), die sich von den
stählernen kaum unterscheiden lassen. Man überzieht die gegossenen
Gegenstände häufig mit einem Firniss von Steinkohlentheer und Graphit
oder Leinölfirniss und Kienruss, oder bronzirt oder brünirt dieselben.
[Sidenote: Emailliren von eisernen Geschirren.]
Die eisernen Kochgeschirre pflegt man, um sie gegen das Rosten und den
Einfluss schwacher Säuren zu schützen, auf der inneren Seite zu
=emailliren=; dies geschieht, indem man die Fläche durch verdünnte
Schwefelsäure von Oxyd befreit, einen aus Borax, Quarz, Feldspath, Thon
und Wasser bestehenden Brei in dem Gefässe umherschwenkt, auf den
feuchten Ueberzug ein feines Pulver von Feldspath, Soda, Borax und
Zinnoxyd streut und darauf die Geschirre in einer Muffel bis zum
Schmelzen der Glasmasse erhitzt. Das in Frankreich fabricirte =glasirte
Eisen= ist ein ähnliches emaillirtes Eisen. Die Glasurmasse wird durch
Zusammenschmelzen von 130 Th. Flintglaspulver, 20-1/2 Th. kohlensaurem
Natron und 12 Th. Borsäure dargestellt. Man benutzt das glasirte Eisen
hauptsächlich statt der Zinkgefässe und verzinnter Blechgeschirre,
namentlich verfertigt man daraus Zuckerhutformen und
Krystallisirgefässe für Stearinsäure.
[Greek: b]) Schmiede- oder Stabeisen.
[Sidenote: Stabeisen oder Frischeisen.]
In älteren Zeiten[2] und auch gegenwärtig noch in Steiermark, Illyrien,
Italien, Schweden, Ostindien, Borneo, Madagaskar, brachte man, wie
bereits Seite 9 gesagt, das Stabeisen direct aus den Erzen aus, indem man
dieselben auf einem Herde mit Kohlen unter Mitwirkung eines Gebläses
reducirte und den erhaltenen Klumpen von reducirtem Eisen sofort
ausschmiedete. Gegenwärtig hat man diese wenig ergiebige Gewinnungsart
(=Luppenfrischerei= oder =Rennarbeit=) verlassen und stellt allgemein
zuerst Roheisen und aus diesem das Stabeisen dar. Derjenige Process,
durch welchen das =Roheisen= in =Stabeisen= oder =Frischeisen= verwandelt
wird, heisst der =Frischprocess=; er beruht der Hauptsache nach auf der
Entfernung der grössten Menge des Kohlenstoffs und der übrigen fremden
Körper des Roheisens durch Oxydation. Man verwendet zum Frischen nur
=weisses= Roheisen, und zwar möglichst kohlenstoffarmes, weil es vor dem
Schmelzen erweicht, lange dünnflüssig bleibt und daher den oxydirenden
Agentien eine grössere Oberfläche darbietet; auch verbrennt der chemisch
gebundene Kohlenstoff des weissen Roheisens leichter als der Graphit des
grauen Roheisens. Der =Frischprocess= oder das =Frischen= geht entweder
vor sich:
1) auf Herden (Herdfrischung oder deutscher Frischprocess),
oder
2) in Flammenöfen (Puddelprocess oder englischer Frischprocess).
Die Bereitung des Stabeisens
3) durch Einblasen von Luft in das geschmolzene Roheisen (nach dem
Verfahren von =Bessemer=)
wird beim Stahl beschrieben werden.
[Sidenote: Herdfrischung.]
[Illustration: Fig. 8.]
[Illustration: Fig. 9.]
Bei dem =Frischprocess= wird das weisse Roheisen (oder, wenn graues
Roheisen, vorher gefeintes und dadurch in die weisse Modification --
=Feineisen=, =Feinmetall= -- übergeführtes Roheisen) in Platten von 1-1,3
Meter Länge, 27 Centim. Breite und 4-9 Centim. Stärke in dem vertieften
vierseitigen Feuerraum _a_ des Herdes _b_ (Fig. 8) so eingeschmolzen,
dass das schmelzende Roheisen erst im flüssigen Zustande dem Winde des
Gebläses ausgesetzt ist. Diese Vertiefung ist mit eisernen Platten
ausgelegt und erhält durch die Düse _c_ die nöthige Gebläseluft
zugeführt. Zuerst füllt man den Feuerraum mit glühenden Holzkohlen, lässt
das Gebläse an und bringt das Roheisen in Gänzen auf den Herd _b_, das in
dem Maasse in die Herdvertiefung geschoben wird, als es an der vorderen
Seite abschmilzt. Durch die Gebläseluft wird fortwährend Kohlenstoff aus
dem Roheisen zu Kohlensäure verbrannt und das Roheisen entkohlt. Der den
Gänzen anhängende Sand, die durch Oxydation des Siliciums des Roheisens
entstandene, sowie die durch die Holzkohlenasche in die Masse gelangte
Kieselerde kommen ebenfalls bei dem Frischen in Betracht; diese Körper
verbinden sich nämlich mit dem gleichzeitig entstehenden Eisenoxydul zu
basisch kieselsaurem Eisenoxydul, zu der sogenannten =Rohschlacke= (in
100 Theilen 68,84 Eisenoxydul und 31,16 Kieselsäure)[3], die über dem
geschmolzenen Eisen steht und während des Einschmelzens von Zeit zu Zeit
abgelassen wird, ohne das Eisen jedoch gänzlich von der Schlacke zu
entblössen. Diese Schlacke wird zu der nächsten Schmelzung mit
Eisenhammerschlag (Oxydul-Oxyd) gemengt gegeben, um die Entkohlung des
Eisens zu bewirken. Wenn man nämlich Roheisen (Kohleneisen) mit
Eisenoxyduloxyd und basisch kieselsaurem Eisenoxydul glüht, so giebt das
Eisenoxyduloxyd an den Kohlenstoff des Roheisens Sauerstoff ab, und es
bilden sich Kohlenoxyd und Stabeisen. Bei der Frischung werden auch alle
anderen in dem Roheisen enthaltenen Stoffe, wie Aluminium, Phosphor,
Mangan u. s. w., als Thonerde, Phosphorsäure, Manganoxydul in die
Schlacke getrieben. -- Nach dem Einschmelzen des Eisens werden die
Schlacken abgelassen und die Eisenstücke unter häufigem Wenden dem Wind
des Gebläses ausgesetzt; das Eisen wird, indem es immer mehr und mehr
seinen Kohlenstoff verliert, dünnflüssiger und schmilzt ab. Dieser
Process (das =Rohaufbrechen=) wird so lange fortgesetzt, bis das Eisen
gar ist. Die sich nach dem Rohaufbrechen bildende Schlacke wird um so
reicher an Eisenoxydul, je mehr sich das Eisen der Gare nähert, wodurch
sie endlich zur =Garschlacke= (ungefähr SiO_{4}Fe_{2}) wird, welche
ebenso wie die mit Hammerschlag versetzte Rohschlacke als Zusatz zur
Beförderung der Entkohlung des Eisens benutzt wird. Die Garschlacke ist
niemals krystallinisch, sondern stets dicht und von grösserem spec.
Gewicht als die Rohschlacke. Nach dem Rohaufbrechen nimmt der Frischer
das =Garaufbrechen= vor, das darin besteht, die ganze Eisenmasse durch
verstärkte Hitze halbflüssig zu machen, damit sich die Schlacke
abscheide. Nach beendigtem Gareinschmelzen hebt man die gefrischte
Eisenmasse (=Deul=, =Luppe=, =Klump=, =Wolf=) aus dem Feuer heraus und
bringt sie noch glühend unter den =Aufwerfhammer= _a_ (Fig. 9), welcher
durch eine Welle und durch Daumen in Bewegung gesetzt wird. Durch die
Schläge des Hammers werden alle Schlackentheile ausgepresst. Der Deul
wird darauf in Stücke (Schirbel) zerschnitten und diese werden dann zu
Stäben ausgeschmiedet. Aus 100 Theilen Roheisen erhält man im
Durchschnitt 70-75 Theile Stabeisen.
[2] Von den neuerdings aufgetauchten Verfahren der directen Darstellung
von Eisen und Stahl aus den Erzen von =Chenot=, =Uchatius= u. A.
wird beim Stahl die Rede sein.
[3] =Mitscherlich=, =Hausmann=, =Bothe= u. A. haben gezeigt, dass die
nicht selten krystallisirt vorkommende Rohschlacke die
Zusammensetzung und die Krystallform des Olivins besitzt.
[Sidenote: Schwedischer Frischprocess.]
Der =schwedische Frischprocess= (die Wallonenschmiede) unterscheidet
sich von der deutschen Frischung dadurch, dass nur geringe Mengen des
Eisens auf einmal in Arbeit kommen und dass man keine Schlacke zusetzt.
Die Entkohlung geht aber nur durch den Sauerstoff der Luft vor sich.
Dieses Verfahren erfordert viel Brennmaterial, auch oxydirt sich ein
nicht unbedeutender Theil des Eisens; das erhaltene Eisen enthält aber
keine Schlacke und ist daher dichter.
[Sidenote: Puddelprocess.]
[Sidenote: Puddelöfen.]
[Illustration: Fig. 10.]
[Illustration: Fig. 11.]
Der =Puddelprocess= (oder das Frischen im Flammenofen). In Ländern, in
denen die Holzkohlen wegen ihres hohen Preises zum Frischen des Roheisens
nicht angewendet werden können, benutzt man die Steinkohlen. Später wurde
die Steinkohle anstatt der Holzkohle auch auf dem Continent beim Frischen
angewendet, welche eine grössere Produktion ermöglicht, und obgleich die
Qualität des so erhaltenen Eisens eine untergeordnete ist, doch auch
ökonomisch sich als praktisch erweist. Da wegen des Schwefelgehaltes der
Steinkohlen eine unmittelbare Berührung derselben mit dem Eisen vermieden
werden muss, so wendet man zum Entkohlen des Roheisens Flammenöfen
(Puddelöfen) an. Fig. 10 zeigt einen Puddelofen im Vertikaldurchschnitt,
Fig. 11 im Horizontaldurchschnitt. _F_ ist der Rost, _A_ der Puddelherd
und _C_ der Canal, durch welchen die Gase in den Schornstein gelangen.
Der Puddelherd _A_ besteht aus einem viereckigen eisernen Kasten, in
welchen atmosphärische Luft ungehindert durch den Rost eintreten kann.
Auf diesen Herd bringt man eine Decke von Frischschlacken, zu welchen man
Hammerschlag gesetzt hat, und erhitzt die Masse, bis ihre Oberfläche
weich geworden ist. Das zu entkohlende Roheisen (am besten weisses
Roheisen) wird in Quantitäten von 300-350 Pfd. bis zum Erweichen
erhitzt, sodann mittelst einer Krücke über die Herdsohle des Ofens
ausgebreitet und unter fortwährendem Erhitzen umgerührt (=gepuddelt=).
_D_ und _E_ sind Arbeitsöffnungen, die leicht geschlossen und geöffnet
werden können. Auf dem breiigen Eisen zeigen sich blaue Flämmchen von
brennendem Kohlenoxydgase und das Eisen wird zäher und steifer. Der
grösste Theil der beim Puddelprocess sich bildenden Schlacke fliesst vorn
im Ofen von dem Eisen über die schiefe Ebene _B_ ab, und wird, von Zeit
zu Zeit durch eine Oeffnung _o_ abgelassen. Nach beendigtem Puddeln
vereinigt man das auf der Herdsohle ausgebreitete Eisen zu Bällen und
befreit es unter dem =Stirnhammer= oder durch ein =Quetschwerk= von der
Schlacke. Wo graues oder halbirtes Roheisen zum Puddeln angewendet werden
muss, wird dasselbe, wie oben bereits erwähnt, vor dem eigentlichen
Puddeln durch Einschmelzen im Flammenofen durch das Feinmachen in weisses
Roheisen, in =Feineisen= (Feinmetall) verwandelt.
Die =Theorie des Eisenpuddelns= ist folgende: Beim Zuströmen von Luft
zu dem auf dem Herde des Flammenofens eingeschmolzenen Roheisen bildet
sich eine nicht unbedeutende Menge von Eisenoxydul-Oxyd, dessen
Sauerstoff den Kohlenstoff des Roheisens in Gestalt von Kohlenoxydgas
entfernt, das in mit bläulicher Flamme verbrennenden Bläschen
entweicht. Mit der fortschreitenden Entkohlung wird die Masse immer
strengflüssiger und es bilden sich in ihrem Innern feste Körper von
Schmiedeeisen, deren Menge zunimmt und welche mit dem Rühreisen
zusammengehäuft und lose aneinander geschweisst werden. Dadurch trennt
sich das noch kohlehaltige Eisen und wird durch fortgesetztes Umrühren
völlig entkohlt. In der Praxis ist jedoch dieser Process nicht so
einfach, dies hat darin seinen Grund, dass es 1) nicht wohl möglich
ist, alles Eisenoxydul-Oxyd mit dem Kohleeisen in Berührung zu bringen,
weshalb leicht Oxyd in dem Eisen bleibt, wodurch der Zusammenhang der
einzelnen Theile aufgehoben wird. Dieses überschüssige Oxyd sucht man
durch Zusatz von Rohschlacke zu entfernen, welche dadurch in
Garschlacke übergeht. Durch die Abscheidung des Eisenoxydul-Oxydes wird
ein Eisenverlust von 4-5 Proc. herbeigeführt, zu dem noch durch das
Verbrennen des Kohlenstoffs etwa 5 Proc. kommen. Ein anderer Grund
liegt 2) in einem Gehalte des Roheisens an Hochofenschlacke und
mechanisch anhängender Kieselerde etc. Während des Puddelns vereinigt
sich die freie Kieselerde mit der Hochofenschlacke; kommt nun in dem
letzteren Stadium des Processes diese kieselerdereiche Schlacke mit dem
Eisenoxydul bei mangelndem Kohlenstoff in Berührung, so giebt sie ihre
Kieselerde theilweise an das Eisenoxydul ab und bildet mit demselben
Garschlacke, welche an den Wänden und der Sohle des Ofens adhärirt, und
eine basische, strengflüssige Hochofenschlacke, welche mit dem Eisen
gemengt bleibt. Diese Schlacke zu entfernen, ist der Puddelprocess nach
seinem gegenwärtigen Stande durchaus unfähig. Der Faulbruch eines
Eisens, von welchem diese Schlacke zwei oder mehrere Procente ausmacht,
erklärt sich dadurch auf eine ganz ungezwungene Weise.
[Sidenote: Mit Gas.]
In neuerer Zeit wendet man häufig, anstatt den Flammenofen mittelst
Steinkohlen und atmosphärischer Luft zu heizen, als Brennmaterial
=Gicht=- oder =Hochofengase= an, oder auch =Generatorgase=. So nennt
man die in einer schachtförmigen Vorrichtung -- dem Generator -- durch
unvollständige Verbrennung von Brennmaterial (gewöhnlich solchem, das
wie Holzabfälle, Holzkohlen und Braunkohlenklein, Torf etc. als festes
Brennmaterial nicht anwendbar ist) erzeugten brennbare Gase von
ähnlicher Zusammensetzung wie die Gichtgase, jedoch mit vorwaltendem
Kohlenoxydgas. Der Generator ist unmittelbar bei dem Flammenofen
angelegt, sodass die darin erzeugten Gase fast ebenso heiss zur
Verbrennung gelangen, als sie aus dem Generator entweichen. Seit
einigen Jahren wendet man hierbei die =Siemens='sche
Regenerationsfeuerung an, welche den höchsten Effect giebt. Das ihr zu
Grunde liegende Princip hat den Grundgedanken mit der calorischen
Maschine gemein. So wie nämlich dort seiner Zeit Drahtgeflechte zur
Anwendung kamen, um die verlorene Hitze von der austretenden auf die
zutretende Luft zu übertragen, so werden bei den =Siemens='schen
=Regeneratoren mit Gasfeuerung= lose mit feuerfesten Ziegeln angefüllte
Kammern dazu verwendet, um die in dem verbrauchten, dem Schornstein
zuströmenden Gase enthaltene Wärme aufzufangen und nutzbar in den Herd
der Verbrennung zurückzuführen. Sind zwei solcher Kammern vorhanden, so
wird durch eine wechselseitige Wärmeaufnahme und Abgabe der Kammern
Zweierlei erreicht: zunächst eine grosse Menge Wärme, die sonst zu
Verlust gegangen wäre, zu Gute gemacht, dann das Feuer mit heisser Luft
gespeist und mithin die Verbrennungstemperatur gesteigert. Dabei bleibt
die =Siemens='sche Einrichtung aber keineswegs stehen, denn zwei andere
Kammern wärmen auch das Brennmaterial vor, welches zu dem Behufe stets
in einem Generator zuvor in Gas verwandelt wird. Diesem Heizgas
entsprechen ebenso wie der dem Feuer zuziehenden Luft zwei Heizkammern,
welche abwechselnd Wärme aufspeichern und abgeben. Eisen, welches zu
viel Phosphor enthält, wird davon befreit, indem man während des
Puddelns in das geschmolzene Eisen das sogenannte =Schafhäutl='sche
Mittel, ein Gemenge von Braunstein, Kochsalz und Thon einträgt. Nach
=Richter= trägt Bleiglätte besser zur Oxydation des Schwefels des
Roheisens bei als Braunstein. Auch Wasserdämpfe im überhitzten Zustande
hat man zur Entfernung des Schwefels anzuwenden vorgeschlagen.
[Sidenote: Verfeinerung des Stabeisens.]
[Illustration: Fig. 12.]
[Sidenote: Walzwerk.]
[Illustration: Fig. 13.]
Man verarbeitet das =Stab=- oder =Schmiedeeisen=, das durch den
Stirnhammer, durch Quetschwerke oder Walzwerke von den Schlacken befreit
worden ist, auf den =Walzwerken= zu =Grobeisen=. Ein Walzwerk (Fig. 12)
hat wesentlich folgende Einrichtung. _BB'_ und _AA'_ sind cannelirte,
gusseiserne Walzenpaare, von denen _AA'_ zum Walzen von Flachstäben,
_BB'_ zum Walzen von Quadratstäben bestimmt sind. Durch die Schrauben
_oo_ können die oberen Cylinder den unteren beliebig genähert werden. Aus
den Röhren _ii_ fliesst Wasser auf die sich erhitzenden Theile des
Walzwerks. Die Vorrichtung _MN_ dient dazu, das Walzwerk ausser
Verbindung mit der bewegenden Kraft zu setzen. Die Räder _F_ und _c_
übertragen die Bewegung auf die Räder _F'_ und _c'_, die an den oberen
Walzen _A'_ und _B'_ sitzen und bewirken eine Umdrehung derselben in
entgegengesetzter Richtung. Die durch den Hammer in die geeignete Form
versetzten glühenden Eisenstücke passiren immer kleinere Oeffnungen des
Walzwerkes und werden so verdünnt und gestreckt. Sehr dünne Stäbe
schneidet man auf den =Schneidewerken=, welche (Fig. 13) aus abwechselnd
grösseren und kleineren verstählten Scheiben, die auf eisernen Wellen
fest eingekeilt sind, bestehen. Man unterscheidet das Stabeisen als
=Quadrateisen= mit quadratischem Durchschnitte, =Flacheisen=, dessen
Querschnitt ein Rechteck ist, mit verschiedenem Verhältnisse von Breite
und Dicke, =Rundeisen= mit kreisförmigem Durchschnitte. Die dünnste Sorte
des Flacheisens heisst =Band=- oder =Reifeisen=; unter =Zaineisen= oder
=Krauseisen= versteht man nicht glatt geschmiedetes Quadrateisen mit
eingekerbten Flächen (Eindrücke des Hammers); dünne vierkantige Sorten
des Stabeisens sind =Nageleisen=. Ausserdem unterscheidet man noch
=Façoneisen= von dem verschiedensten Querschnitt (Eisenbahnschienen).
[Sidenote: Blechfabrikation.]
Das zur =Blechfabrikation= angewendete Eisen muss weich und zähe sein,
damit dasselbe die Bearbeitung bei abnehmender Temperatur am längsten
aushalte, ohne spröde zu werden. Man unterscheidet grössere und
kleinere Bleche. Da die letzteren gewöhnlich verzinnt werden, nennt man
auch diese =Weissbleche=, die grösseren =Schwarzbleche=. Bei der
Anfertigung des Schwarzbleches wird das Stabeisen (Flacheisen) glühend,
so wie es aus den Walzen herauskommt, vermittelst der Blechscheere in
kleinere Platten (=Stürze=) zerschnitten und diese nach dem Erhitzen in
einem Flammenofen zwischen glatten Walzen (Blechwalzwerke) gestreckt.
Die Stürze gehen viermal durch die Walzen, wobei nach jedesmaligem
Durchgange die Walzen enger zusammengeschraubt werden. Bevor die Stürze
unter die Walze kommen, muss das Oxyd (der Glühspan) abgeschlagen
werden, damit er sich nicht eindrücke. Früher und auch noch jetzt
stellt man in einigen Gegenden das Eisenblech durch Hämmern dar
(geschlagenes Blech); obwol auf diese Weise die Bleche nicht
vollkommen gleichmässig hergestellt werden können, so zieht man sie
dennoch zu gewissen Zwecken, wie z. B. zu Dampfkesseln, den gewalzten
Blechen vor. Die Anfertigung des Weissbleches und des galvanisirten
(mit Zink überzogenen) Bleches ist der des Schwarzbleches ähnlich. Von
der Verzinnung des Weissbleches wird bei dem Zinn die Rede sein.
[Sidenote: Drahtfabrikation.]
[Illustration: Fig. 14.]
[Illustration: Fig. 15.]
Zur =Drahtfabrikation= benutzt man ein zähes, festes, im Bruche fadiges
Eisen. Ehedem benutzte man Zangen, mit deren Hülfe man des Eisen durch
Löcher zu Draht zog; jetzt wendet man für die gröberen Sorten
=Walzwerke=, für die feineren Sorten =Ziehscheiben= an. Die Anwendung
des Walzwerkes erstreckt sich nur auf die dickeren Sorten Eisendraht
bis etwa zu 1/4 Zoll herab. Ein hierzu anwendbares Walzwerk besteht aus
drei Walzen mit correspondirenden runden Rinnen, die bei ihrer
Umdrehung die zwischen sie gesteckten Eisenstangen fassen, und in die
Form jener Rinnen pressen. Die Walzen des Walzwerkes werden mit solcher
Geschwindigkeit in Bewegung gesetzt, dass sie 240 Umläufe in einer
Minute machen. Da ihr Durchmesser 8 Zoll beträgt, so ist die
Umfangsgeschwindigkeit = 8,37 Fuss in einer Secunde oder 8 Fuss 4-1/2
Zoll Draht kommen in einer Secunde aus den Walzen hervor. Der feinere
Draht wird verfertigt, indem man gröberen Draht durch zweckmässig
gestaltete, unbewegliche Oeffnungen in harten Körpern zieht, und dieses
Durchziehen in fortschreitend kleineren Löchern wiederholt, bis die
erforderliche Feinheit des Drahtes erfolgt ist. Der ausgeglühte Draht,
der bis zu 4-1/2 Linie im Durchmesser ausgewalzt worden ist, wird auf
die Haspel _A_ (Fig. 14) gelegt. Das eine vorn etwas zugespitzte Ende
des Drahtes steckt man durch das Loch des =Zieheisens= _B_, dessen
Durchmesser etwas kleiner als der des Drahtes ist, befestigt ihn an den
Haken _c_ (Fig. 15) der =konisch geformten Trommel= (=Ziehscheibe=,
Leier, Bobine) _C_, welche durch die horizontale Betriebswelle _D_
(Fig. 14) und durch ineinander eingreifende konische Räder in Bewegung
gesetzt wird. Durch eine mechanische Ausrückung kann die Ziehscheibe in
Ruhe oder Bewegung gesetzt werden. Der Fig. 15 abgebildete Durchschnitt
derselben, sowie die Zeichnung Fig. 14 macht jede weitere Beschreibung
unnöthig. Die Gestalt der =Ziehlöcher= ist für den Erfolg des
Drahtziehens von grosser Bedeutung. Zur Erzielung von rundem und
gleichmässigem Draht müssen die Ziehlöcher völlig kreisförmig und
möglichst glatt sein. Wären die Löcher durch die ganze Dicke der
Ziehplatte cylindrisch, d. h. von gleichbleibendem Durchmesser, so
würde in den meisten Fällen der durchzuziehende Draht eher abreissen,
als sich plötzlich verdünnen lassen. Aus diesem Grunde macht man im
Allgemeinen die Löcher trichterförmig. Die Zieheisen bestehen aus
Stahl; zum Ziehen feiner Drähte setzt man auch gebohrte Edelsteine an
die Stelle der Zieheisen. Der Eisendraht lässt sich kaum öfter als
drei- bis fünfmal ziehen, ohne des Glühens bedürftig zu sein. Wird der
Draht in nicht ganz verschlossenen Gefässen geglüht, so bildet sich auf
der Oberfläche Oxyd, welches vor dem wiederholten Ziehen durch Beizen
mit verdünnter Schwefelsäure sorgfältig entfernt werden muss. Man hat
gefunden, dass, wenn in der Säure etwas Kupfervitriol aufgelöst wird,
die auf dem Eisen sich niederschlagende, äusserst dünne Kupferhaut das
nachherige Ziehen, durch Verminderung der Reibung im Ziehloche,
erleichtert. Der dünnste Eisendraht, welcher im Handel vorkommt, hat
einen Durchmesser von 1/166 Zoll, man nennt ihn =Bleidraht=. Durch
Verzinken wird der Draht häufig vor Oxydation geschützt. Dass der Draht
beim Ausglühen etwas von seiner Sprödigkeit verliert, ist bekannt. Wird
ja der käufliche Eisendraht, der zum Ueberstricken von Töpfen etc.
dient, vorher geglüht, damit er nicht so leicht bricht. Die
vielfältigen Benutzungen des Eisendrahtes sind allgemein bekannt. Eine
neue und besonders für das Berg- und Salinenwesen, für die Drahtseil-
oder Kettenschifffahrt (Touage), ferner für unterseeische
Telegraphenleitungen sehr wichtige Anwendung des Drahtes ist die
Vorfertigung der =Drahtseile=, welche aus Eisendrähten ebenso gebildet
werden, wie die gewöhnlichen Taue aus Hanffäden, und gegen die
Hanfseile und eisernen Ketten, an deren Stelle sie bei der Erzförderung
jetzt ziemlich allgemein getreten sind, sowol vermehrte Sicherheit als
bedeutende Kostenersparniss gewähren.
[Sidenote: Eigenschaften des Stabeisens.]
Das =Stabeisen=, =Frischeisen=, =Schmiedeeisen=, =geschmeidige Eisen= ist
ein Aggregat von Fasern, welche nach =Fuchs= durch Aneinanderreihung von
höchst kleinen Krystallen gebildet sind. Durch starke Erschütterungen,
Stösse etc., aber auch durch Erhitzen und Ablöschen in Wasser wird der
Zusammenhang zwischen den kleinsten Theilchen aufgehoben und die faserige
Textur geht in die körnige über; es wird in diesen Fällen minder fest,
wie die Erfahrungen an Eisenbahnwagenaxen und Kettenseilen beweisen. Es
ist von hellgrauer Farbe, körnigem oder zackigem Bruche; sein
specifisches Gewicht ist von 7,60-7,90 (der des chemisch reinen Eisens
ist 7,844). Der Kohlenstoffgehalt beträgt 0,24-0,84 Proc., von welchem
nur Spuren von Kohlenstoff mechanisch beigemengt sind. Das Stabeisen ist
demnach ein Gemenge von Eisen mit etwas Kohleeisen.
Die chemische Untersuchung einiger Stabeisensorten gab folgende
Resultate: 1) Englisches Stabeisen aus Süd-Wales; 2) weiches Stabeisen
von Mägdesprung am Harz; 3) Schwedisches Dannemora-Eisen.
1. 2. 3.
Eisen 98,904 98,963 98,775
Kohlenstoff 0,411 0,400 0,843
Silicium 0,084 0,014 0,118
Mangan 0,043 0,303 0,054
Kupfer -- 0,320 0,068
Phosphor 0,041 -- --
Es ist eigenthümlich für das Schmiedeeisen, dass es im glühenden
Zustande in kaltes Wasser getaucht nicht spröde wird und noch
schmiedbar ist. Es ist weit weicher als das weisse und hellgraue
Gusseisen und lässt sich leicht feilen, mit Meissel, Hobelmaschine etc.
bearbeiten. Das Schmiedeeisen schmilzt weit schwerer als das Roheisen;
in der Weissglühhitze wird es weich, so dass zwei Stücke durch
Hammerschläge, durch Walzen oder Pressen zu einem einzigen vereinigt
werden können. Diese Eigenschaft, welche man die =Schweissbarkeit=
nennt, theilt das Eisen mit dem Platin, Palladium, Kalium und Natrium.
-- Das durch die Herdfrischung oder durch Puddeln erhaltene Stabeisen
ist mehr oder weniger mit fremden Substanzen verunreinigt. Wenn es
Schwefel, Arsen oder Kupfer enthält, so zerbröckelt es, wenn es
rothglühend gehämmert wird, man nennt dann das Eisen =rothbrüchig=;
durch Silicium wird das Eisen hart und mürbe (=faulbrüchig=), durch
Phosphor =kaltbrüchig=, d. h. es lässt sich zwar glühend verarbeiten,
bricht aber beim Erkalten schon beim Biegen. Calcium macht das
Stabeisen =hadrig=, d. h. es hört auf, schweissbar zu sein. Was die
Anwendbarkeit der verschiedenen Stabeisensorten für praktische Zwecke
betrifft, so ist hartes krystallinisches Eisen überall dort
vorzuziehen, wo der Reibung zu widerstehen ist, wie z. B. zu den
äussersten Theilen der Tyres, zu den Köpfen der Eisenbahnschienen,
ferner zu Gegenständen, welche eine dauernde Politur erhalten sollen.
Zähes fadiges Eisen eignet sich dagegen am besten für Maschinenteile,
den Fuss von Eisenbahnschienen, für Ketten und Anker, überhaupt für
Gegenstände, bei welchen Widerstandsfähigkeit gegen Last und Schlag
Haupterforderniss ist.
[Greek: g]) Der Stahl.
[Sidenote: Stahl.]
Der Stahl unterscheidet sich vom Roh- und Stabeisen durch seinen
Kohlenstoffgehalt, vom Roheisen durch seine Schweissbarkeit, vom
Stabeisen durch seine Schmelzbarkeit. In Bezug auf den Kohlenstoffgehalt
liegt er in der Mitte zwischen Roheisen und Stabeisen. Ob der
Stickstoffgehalt, der neuerdings in vielen Stahlsorten wahrgenommen
worden ist, wesentlich ist für den Begriff Stahl, lässt sich nach dem
gegenwärtigen Stande der Frage über die Constitution des Stahls nicht mit
Bestimmtheit beantworten. Man kann den Stahl gewinnen
a) direct aus Eisenerzen als =Rennstahl=:
1) durch Reduction der Erze im Holzkohlenfeuer eines Gebläseherdes
(durch Rennarbeit), wobei der Stahl als ungeschmolzener Klumpen zum
Vorschein kommt (natürlicher Stahl);
2) durch Glühen der Erze mit Kohle ohne Schmelzung (Cementstahl aus
Erzen);
3) durch Schmelzen der Erze mit Kohle in Tiegeln, wobei der Stahl als
flüssige Masse erhalten wird (Gussstahl aus Erzen);
b) durch theilweise Entkohlung von Roheisen als =Frischstahl=:
4) durch Frischen in Herden mittelst Holzkohlenfeuerung
(Herdfrischstahl);
5) durch Frischen in Flammenöfen bei Steinkohlen- oder Gasfeuerung
(Puddelstahl oder Flammenofenfrischstahl);
6) durch Einblasen von Luft in flüssiges Roheisen (Bessemerstahl);
7) durch Glühen des Roheisens mit entkohlenden Substanzen ohne
Schmelzung (Glühstahl);
8) durch Schmelzen des Roheisens mit entkohlenden Substanzen
(Gussstahl aus Roheisen. Sind die entkohlenden Substanzen
Eisenerze, so heisst der Stahl Erzstahl);
9) durch Behandeln des geschmolzenen Roheisens mit Natriumnitrat
(Heatonstahl, Hargreavesstahl, Salpeterfrischstahl);
c) durch Kohlung von Schmiedeeisen als =Kohlungsstahl=:
10) durch Glühen mit Kohle ohne Schmelzung (gewöhnlicher Cementstahl);
11) durch Schmelzen mit Kohle (Gussstahl und Schmiedeeisen);
d) durch Combination von b und c als =Flussstahl=:
12) durch Schmelzen von Roheisen und Schmiedeeisen.
Der in früherer Zeit =direct= aus den Erzen dargestellte Stahl hiess
=Wolfsstahl=, wenn er durch Verschmelzen der Erze in Herden erhalten, und
=Osemund=- oder =Blasestahl=, wenn der Stahl in Blau- oder Blasöfen
dargestellt worden war. Der =indische= Stahl oder =Wootz= wird in Indien
noch heutzutage direct aus den Erzen dargestellt. Das vor einigen Jahren
aufgetauchte Verfahren der directen Stahlbereitung von =Chenot=, nach
welchem reine und reiche Eisenerze durch reducirende Gase zu Eisenschwamm
reducirt werden, welcher dann in Oel getaucht und geglüht wird, ist in
der That keine directe Stahlbildung, sondern nur Erzeugung von Stahl
durch Kohlung von Stabeisen. Aehnliche Darstellungsarten des Stahls
direct aus den Erzen sind die von =Gurlt= und von =Liebermeister=.
Je nach der Darstellungsweise unterscheidet man daher nachstehende
verschiedene Stahlsorten:
[Sidenote: Frischstahl.]
I. Der =Frischstahl=, durch theilweise Entkohlung des Roheisens erhalten,
kann entweder sein:
1) =Herdfrischstahl= (Schmelzstahl, natürlicher Stahl, Mock); zu seiner
Darstellung dient hauptsächlich ein aus Spatheisenstein erblasenes
Roheisen (Rohstahleisen), welches in Steiermark, Kärnten, Krain und
Tirol, ferner im Thüringerwalde (Schmalkalden und Suhl) und endlich in
den preussischen Regierungsbezirken Arnsberg und Coblenz (im
Siegenschen) in grossen Quantitäten als Spiegeleisen und luckiges und
blumiges Floss, grösstentheils mit Holzkohlen, zum Theil auch mit Koks
erblasen wird. Aus gewöhnlichem grauen Roheisen kann man zwar auch
Rohstahl darstellen, er ist jedoch von geringerer Qualität. Das
Rohstahlfeuer hat im Wesentlichen die Einrichtung eines Frischfeuers,
doch unterscheidet sich das Stahlfrischen vom Eisenfrischen dadurch, dass
man das Garwerden des Roheisens durch Behandeln =unter= dem Winde zu
bewirken sucht, während das Roheisen beim Eisenfrischen stets =vor= oder
=über= dem Winde gehalten werden muss. Dadurch wird der Kohlenstoff nur
allmählich verbrannt und der Arbeiter hat es in seiner Gewalt, den
Process in dem Augenblick zu unterbrechen, wo der Stahl gar ist.
2) =Flammenofenfrischstahl= oder =Puddelstahl=. Ein allgemein anerkannter
Fortschritt in der Stahlfabrikation ist dadurch eingetreten, dass man aus
sehr verschiedenen Sorten von Roheisen durch den Puddelprocess mit
Steinkohlen Puddelstahl erzeugt, welcher bei einem sehr billigen Preise
zu Bandagen für Locomotiv- und Eisenbahnwagenräder und andere grössere
und schwerere Gegenstände verwendet wird. Besonders wichtig ist der
Puddelstahl als Material für die Gussstahlfabrikation.
Der steirische und kärntnische Schmelzstahl ist zwar weit theurer als
der Puddelstahl, zu einzelnen bestimmten Zwecken aber auch unersetzbar,
wie zu Schneidewaaren, Klingen, Sägen, Federn, Feilen. Im Allgemeinen
verwendet man den Puddelstahl immer mehr und mehr zu Zwecken, zu denen
man sonst Holzkohlenstabeisen gebrauchte.
3) =Bessemerstahl=. Die Anwendung eines Stromes atmosphärischer Luft zum
Entkohlen des flüssigen Roheisens, um aus diesem direct Stahl
darzustellen, bildet die Basis des Bessemerprocesses, durch welchen der
nach dem Erfinder =Henry Bessemer= in Sheffield (1855) benannte
=Bessemerstahl= (_Bessemer steel_) dargestellt wird. Wenn beim
Verfrischen des Roheisens zu Stahl, sei es nun im Frischherde oder im
Puddelofen, zwar die Luft durch ihren Sauerstoff thätig ist, um die
Entkohlung des Roheisens zu bewirken, so äussert sie doch ihre Wirkung
dort nur auf die Aussenfläche kleinerer oder grösserer Eisentheilchen und
die Operation schreitet daher nur langsam vorwärts; zugleich ist die
Temperatur nicht hoch genug, um den resultirenden Stahl, welcher
strengflüssiger ist als das Roheisen, flüssig zu erhalten. Daher kommt
es, dass durch den Frischprocess der Stahl in Form einer teigigen Masse
erhalten wird, deren Ungleichförmigkeit man durch nachheriges Umschmelzen
zu beseitigen sucht. =Bessemer= dagegen treibt grosse Mengen Luft durch
ein sehr heiss geschmolzenes Roheisenquantum und vollendet so dessen
Entkohlung und Umwandelung in Stahl in ausserordentlich kurzer Zeit.
Dabei erhöht sich die Temperatur in Folge der Verbrennung des
Kohlenstoffs, einer kleinen Menge Eisen und der vorhandenen fremden
Stoffe (Silicium, Aluminium, Phosphor etc.) dergestalt, dass auch nach
Beendigung der Entkohlung der resultirende Stahl flüssig bleibt -- ein in
ökonomischer Hinsicht wichtiges Moment -- und sofort in Formen gegossen
werden kann.
Man bedient sich bei der Bereitung des =Bessemerstahls= eines kleinen,
einige Fuss hohen Schachtofens oder einer eiförmigen, von Eisenblech
gemachten und mit feuerfestem Thonbeschlag ausgefütterten Retorte
(Birne, Convertor), in welche einige Zoll über dem Boden, durch fünf,
aus feuerfestem Thon bestehende, 3/8 Zoll weite Formen stark gepresster
Wind eingeführt werden kann. Auf der halben Höhe des Ofens ist eine
Oeffnung angebracht, durch welche flüssiges Roheisen aus dem Hochofen
eingeleitet werden kann; auf der entgegengesetzten Seite befindet sich
am Boden eine mit Lehm verschlossene Oeffnung, durch welche der Stahl
abgestochen werden kann. Sobald der Wind eingelassen und der Ofen etwa
zur Hälfte mit flüssigem Roheisen angefüllt worden ist, entsteht
heftiges Aufkochen des Metalles mit Flammen und Funkensprühen (was
darauf zu beruhen scheint, dass unvollständig entkohltes Eisen und mit
fein eingemengtem Oxyd beladenes Eisen durcheinander geschüttelt
werden). Je nach der Dauer der Einwirkung (10-25 Minuten) bildet sich
Stahl oder Stabeisen. In neuerer Zeit scheint man nach dem sogenannten
=englischen= Verfahren es vorzuziehen, die Entkohlung des Roheisens,
selbst in dem Falle, wo Stahl (oder Bessemermetall) fabricirt werden
soll, fast vollständig, d. h. ziemlich bis zum Zustande des
Schmiedeeisens zu treiben und dann eine gewisse Menge geschmolzenes
weisses Roheisen (Spiegeleisen) zuzumischen. Nach dem =schwedischen=
Verfahren treibt man die Entkohlung nur so weit, dass die Stahlbildung
eingetreten ist. Man stellt daraus dar Dampfkesselbleche, Radbandagen
(Tyres), Federn, Wagenaxen, Eisenbahnschienen, Kanonen, Kanonenkugeln
und schwere härtere Gegenstände. Weniger geeignet erscheint der
Bessemerstahl zu Werkzeugen, wie Bohrer, Meissel, Drehstähle, Feilen
etc., namentlich in solchen Fällen, wo es auf die Erzielung einer
dauerhaften Schärfe ankommt. Der weiche Bessemerstahl (=Bessemereisen=)
hat sich als ein ausgezeichnetes Material zur Herstellung dünner Bleche
erwiesen, welche verzinnt oder zur Erzeugung von gepressten und
vertieften Gegenständen verwendet werden. Von England aus verbreitete
sich seit 1862 der Bessemerprocess nach Schweden, Frankreich, dem
norddeutschen Bunde, Süddeutschland, Oesterreich, Russland und Italien.
Auch in Nordamerika hat man seit 1866 mit der Errichtung von
Bessemerhütten begonnen. Nach einer bei Gelegenheit der Pariser
Ausstellung vom Jahre 1867 gemachten Schätzung werden jährlich folgende
Mengen von Bessemerstahl producirt, woraus zugleich zu ersehen, wie
gross der Lohn ist, den =Bessemer= von seiner Erfindung in England
erntet, da die von den Hütten an ihn zu entrichtende Patenttaxe pro
Centner 1/3 Thaler beträgt:
Hütten Converters Centner.
England in 15 und 50 per Woche 120,000
Preussen " 6 " 22 " " 29,200
Frankreich " 6 " 12 " " 17,600
Oesterreich " 6 " 14 " " 13,000
Schweden " 7 " 15 " " 10,600
Die in Seraing (in Belgien) existirende Bessemerhütte soll wöchentlich
gegen 1200 Centner Bessemerstahl produciren. In Oberitalien bestehen
zwei Bessemerhütten. Aus den vorstehenden Erhebungen ergiebt sich, dass
die Productionsfähigkeit an Bessemerstahl in Europa fast das Quantum
von 9,5 Millionen Centner erreicht, wenngleich die wirkliche Production
im Jahre 1869 nicht über 6 Millionen Centner ausgemacht haben dürfte,
wovon gegen 70 Proc. auf England kommen.
4) =Uchatius=- und =Martinstahl=. An den Bessemerstahl schliesst sich der
vom k. k. Obersten =Uchatius= im Jahre 1856 dargestellte =Uchatiusstahl=
an, der direct aus dem Roheisen dargestellt wird, indem man granulirtes,
aus Magneteisenstein erblasenes Roheisen mit Spatheisensteinpulver
beschickt und die Beschickung im Graphittiegel schmilzt und den
erhaltenen Stahl in Zaine giesst. Nach der vor einigen Jahren von =E.
Martin= aufgetauchten Modification, die den in neuester Zeit
vielbesprochenen =Martinstahl= liefert, wird das Schmelzen nicht mehr in
Tiegeln, sondern auf der muldenförmigen Sohle eines Flammenofens mit
Hülfe eines =Siemens='schen Regenerativ-Gasofens ausgeführt. Es wird eine
Partie Roheisen eingeschmolzen und in das unter einer Schlackendecke
stehende Bad in gewissen Zwischenräumen so lange Schmiedeeisen
eingetragen, bis eine Schöpfprobe nachweist, dass die ganze Masse die
sehnige Natur des Schmiedeeisens angenommen hat. Durch Zusatz einer
bestimmten Menge Roheisen wird alsdann die Masse in Stahl verwandelt. Der
Martinstahl ist Massegussstahl und dient zu Eisenbahnschienen, Bandagen
und hauptsächlich Gewehrläufen. Den =Tunner='schen Glühstahl (1855) oder
hämmerbares Gusseisen erhält man durch Glühen von weissem Roheisen mit
sauerstoffabgebenden Körpern (Eisenoxyd, Braunstein, Zinkoxyd).
5) =Heatonstahl=. Nach dem Verfahren von =Heaton= (mit welchem im Princip
das Verfahren von =Hargreaves= und eine neue Methode der Stahlbereitung
von =Bessemer= -- 1869 -- identisch sind) wird das Roheisen mit
Natronsalpeter gefrischt. Hierdurch wird nicht nur das Roheisen entkohlt,
sondern auch der Phosphor und der Schwefel in Form von Phosphat und
Sulfat in die Schlacke getrieben. Die Einführung des =Salpeterfrischens=
in die Eisenindustrie scheint grosse Wichtigkeit erlangen zu wollen.
[Sidenote: Kohlungsstahl.]
II. Die zweite Hauptstahlart ist der =Kohlungsstahl= (Cementstahl),
welcher durch anhaltendes Glühen von Stabeisen mit kohlehaltigen
Substanzen, die zugleich Stickstoff enthalten, dargestellt wird. Um einen
guten Cementstahl zu erzeugen, ist es nothwendig, gutes Stabeisen
anzuwenden, wie es Schweden (namentlich Dannemora) und der Ural liefert.
Das schwedische Eisen (aus Magneteisenstein und Rotheisenstein
dargestellt) gelangt in grosser Menge nach Frankreich und England, um
dort in Cementstahl übergeführt zu werden, da das englische Eisen und
selbst das beste nur zu gewöhnlichen Stahlsorten zu verwenden ist. Der
Cementstahl (und neuerdings auch der Bessemerstahl) ist das Hauptmaterial
der englischen Gussstahlfabrikation, die ihren Sitz in Sheffield hat.
Das Verfahren bei der Cementstahlfabrikation ist folgendes: Die
Eisenstäbe werden schichtenweise mit dem kohlehaltigen Pulver
(Cementirpulver) in thönerne Kästen eingelegt, diese werden luftdicht
verschlossen. Zwei solche Kästen sind in einem Ofen angebracht, der mit
Steinkohlen, selten mit Holz gefeuert wird und 6 Tage in der Rothglut
bleibt, worauf man ihn erkalten lässt und die in Stahl verwandelten
Stäbe herausnimmt. Ein Ofen enthält 300-350 Ctr. Eisen. Die
Cementirpulver müssen die zur Bildung von Cyankalium nöthigen
Bedingungen oder bereits fertig gebildetes Cyanmetall, wie z. B.
Cyanbarium, enthalten, da, wie aus neueren Untersuchungen hervorzugehen
scheint, das Cyan (CN) als Träger des Kohlenstoffs bei der
Cementstahlbildung angesehen werden muss. Der durch Cementiren
erhaltene Rohstahl ist nach der Operation brüchig und auf seiner
Oberfläche gewöhnlich blasig (daher sein Name =Blasenstahl=).
[Sidenote: Gerbstahl.]
Sowol der Roh- als auch der Cementstahl sind sehr ungleichartig und
lassen sich daher nicht direct verarbeiten, sondern müssen vorher durch
=Gerben= oder =Raffiniren= homogen gemacht werden. Das Gerben geschieht
dadurch, dass man die rohen Stäbe zu dünnen flachen Stäben ausreckt,
diese rothglühend in kaltes Wasser wirft, mehrere davon zu einem Bündel
(eine Zange oder Garbe) zusammenlegt, weissglühend macht und dann
wieder unter dem Hammer oder zwischen Walzen ausreckt. Der Gerbstahl
führt, weil er auch zu Tuch- und Schafscheeren verwendet wird, den
Namen =Scheerenstahl=. Das Gerben eignet sich besser für den Rohstahl
als für den Cementstahl, bei dessen Raffination das Umschmelzen
geeigneter ist.
[Sidenote: Gussstahl.]
Der =Gussstahl=, welcher in der modernen Industrie zur Darstellung von
Kanonen, Glocken, Eisenbahn-Radreifen (Bandagen, Tyres), Achsen und
anderen Theilen von Locomotiven, Anker, Gewehrläufen, Pumpenstangen und
als Werkzeugstahl eine so wichtige Verwendung gefunden, wird durch
Umschmelzen von Frischstahl (Herdfrischstahl und Flammenofenfrischstahl),
Martinstahl, Bessemermetall oder Kohlungsstahl dargestellt. Durch
zweckmässige Auswahl des einzuschmelzenden Materials lässt sich jede
gewünschte Beschaffenheit des Gussstahls erlangen.
Das Schmelzen des Stahles geschieht in feuerfesten Tiegeln (ohne
Gebläse) entweder bei Glühfeuer von Koks oder mittelst
Steinkohlenflammenfeuer in nach Art der Glasöfen construirten
Flammengefässöfen oder endlich mit Gasfeuerung und =Siemens='schen
Regeneratoren. Der geschmolzene Stahl wird in eiserne Barrenformen
gegossen. Nach dem Erkalten werden die Stahlbarren wieder glühend
gemacht und unter Hämmern oder zwischen Walzen ausgereckt; das so
bearbeitete Metall heisst alsdann =raffinirter Gussstahl=. Derselbe ist
weit vorzüglicher als Stahl aus demselben Eisen, das aber durch Gerben
von rohem Cementstahl bereitet wurde. In Preussen hat sich die
Gussstahlfabrikation hauptsächlich auf das Ruhrsteinkohlenbecken
concentrirt, und die bedeutendste Fabrik dort und wol überhaupt Europas
ist die von =Fr. Krupp= in Essen, deren Hauptmaterial Puddelstahl
ist[4]. Bei der Vollkommenheit des Gussstahles und der Möglichkeit
dieses in Beziehung auf Festigkeit, Zähigkeit, Elasticität und Härte
beste aller Materialien durch Giessen in die gewünschte Form bringen zu
können, ist der Anwendung des Gussstahls ein grosses Feld geöffnet und
der Maschinenconstruction ein weites unschätzbares Mittel geboten.
[4] Im Jahre 1864 producirte die =Krupp='sche Gussstahlfabrik mit 6600
Arbeitern 54 Millionen Pfd. Gussstahl. In der Fabrik befinden sich
363 Dampfmaschinen (mit 3160 Pferdekraft) und 34 Dampfhämmer. Im
Januar 1866 beschäftigte das Etablissement über 8000 Arbeiter. Die
Produktion von 1865 betrug 100, die von 1866 etwa 120 Millionen
Pfd. Gussstahl. Die 1867 auf dem Marsfelde in Paris ausgestellte
Krupp'sche Gussstahlkanone wog 1000 Ctr. Die Bochumer
Gussstahlfabrik hatte unter anderm auch eine Glocke von fast 300
Centner Gewicht geliefert, so wie ein interessantes
Gussstahlobject, bestehend aus 22 aneinanderhängenden, ein einziges
Stück bildenden Wagenrädern.
[Sidenote: Stahl aus Schmiedeeisen und Roheisen.]
III. Eine dritte Stahlsorte ist die durch Zusammenschmelzen von Roheisen
(Spiegeleisen) und Schmiedeeisen dargestellte. Die Zähigkeit, Härte und
Schweissbarkeit des so erhaltenen Stahles -- im Jahre 1867 auf der
Pariser Ausstellung in der italienischen Abtheilung unter dem Namen
=Glisentistahl= ausgestellt -- sind von der Quantität des zugesetzten
Schmiedeeisens abhängig. In gewisser Hinsicht ist der Martinstahl hierher
zu rechnen.
[Sidenote: Verstählen.]
Oftmals ist es zu gewissen technischen Zwecken hinreichend, weiches Eisen
nur auf seiner Oberfläche in Stahl zu verwandeln. Man nennt diese
Operation die =Verstählung= oder die =Einsatzhärtung=; sie wird
ausgeführt, indem man den zu verstählenden Gegenstand auf der Oberfläche
mittelst Smirgel reinigt, ihn mit einem kohlehaltigen Cementpulver
(vergl. Seite 27) einschichtet und in einem gewöhnlichen Windofen ohne
Gebläse glüht. An der Oberfläche verwandelt man das Eisen in Stahl, indem
man dasselbe im glühenden Zustande mit Blutlaugensalzpulver oder mit
einem Gemenge von Thon und Boraxpulver überstreut.
[Sidenote: Eigenschaften des Stahls.]
[Sidenote: Anlassen des Stahls.]
[Sidenote: Stahl mit anderen Metallen.]
[Sidenote: Damascenerstahl.]
Stahl ist von lichtgrauweisser Farbe, nicht sehr starkem Glanz, körnigem
und gleichartigem Bruche, und von je dichterem Korne, je besser er ist.
Die körnige Textur des Stahles ist charakteristisch; guter weicher Stahl
zeigt nie die grobkörnige Textur des grauen Roheisens, noch das Sehnige
des Schmiedeeisens. Gehärteter Stahl gleicht auf seiner Bruchfläche dem
feinsten Silber und die Körner sind kaum mit unbewaffnetem Auge zu
unterscheiden. Er lässt sich, gleich dem Schmiedeeisen, im glühenden
Zustande schneiden und schweissen; nur ist er dabei vorsichtiger zu
behandeln, um eine Entkohlung zu vermeiden. Er ist ferner schmelzbar wie
das Gusseisen und vereinigt deshalb die Vorzüge desselben mit denen des
Schmiedeeisens. Durch Eintauchen von weichem Stahl in verdünnte Salzsäure
oder Salpetersäure wird die Textur desselben blossgelegt, welches Mittel
zur Beurtheilung und Vergleichung der Qualität des Stahles anwendbar ist.
-- Sein specifisches Gewicht variirt zwischen 7,62-7,81. Es vermindert
sich beim Härten (z. B. von 7,92 auf 7,55). Der Kohlenstoffgehalt
differirt von 0,6-1,9 Proc. Durch den grösseren Gehalt an Kohlenstoff
nimmt die Festigkeit und Härte des Stahles zu. Der Stahl enthält keinen
Graphit. Die sich als Elasticität äussernde Biegsamkeit, welche guter
Stahl in hohem Grade besitzt, nimmt mit der Härte ab. Im glühenden
Zustande abgelöscht, gewinnt der Stahl an Härte und Sprödigkeit, so dass
er Glas ritzt und der Feile widersteht. Ein polirtes Stahlstück nimmt bei
allmäligem Erhitzen nach und nach verschiedene Farben (Anlauffarben) an.
Durch das Erhitzen des Stahls bildet sich nämlich auf der Oberfläche
desselben eine dünne Oxydschicht, welche die Farben dünner Schichten
zeigt, die wir an den Seifenblasen und dann bemerken, wenn wir einen
Tropfen Oel auf Wasser giessen; die wir ferner bei der =Metallochromie=
wahrzunehmen Gelegenheit haben. Man nennt diese Operation, welche das
farbige Anlaufen des Stahles zum Zwecke hat, das =Anlassen= (Nachlassen).
Zur richtigen Beurtheilung der Temperatur und des davon abhängigen
Härtegrades bedient man sich der Anlauffarben. Da es ziemlich schwierig
ist, ein Stahlstück gleichmässig zu erwärmen, so bedient man sich
zuweilen zu diesem Zwecke der Metallbäder. Man benutzt verschiedene
Legirungen von Zinn und Blei, die man bis auf ihren Schmelzpunkt erhitzt.
In das geschmolzene Metall wird der glasharte Stahl so lange eingetaucht,
bis er die Temperatur des Metallbades angenommen hat. Folgende Tabelle
giebt die Zusammensetzung der Metallbäder, wie sie für das Anlassen
schneidender Stahlinstrumente durch Erfahrung am zweckmässigsten befunden
worden ist:
===========================+===================+========+===============
Name des Instruments. | Metallbad. |Schmelz-| Anlauffarbe.
| | punkt. |
---------------------------+--------+----------+--------+---------------
| Pb. | Sn. | |
Lanzetten | 7 | 4 | 220° |Kaum blassgelb.
Rasirmesser | 8 | 4 | 228° |Blassgelb bis
| | | | strohgelb.
Federmesser | 8-1/2 | 4 | 232° |Strohgelb.
Scheeren | 14 | 4 | 254° |Braun.
Aexte, Hobeleisen, | | | |
Taschenmesser | 19 | 4 | 265° |Purpurfarbig.
Klingen, Uhrfedern, | | | |
Crinolinfedern | 48 | 4 | 288° |Hellblau.
Dolche, Bohrer, feine Sägen| 50 | 2 | 292° |Dunkelblau.
|-------------------| |
Hand-, Lochsägen |in kochendem Leinöl| 316° |Schwarzblau.[5]
Je niedriger man den Stahl erhitzt, um so härter, aber auch um so spröder
bleibt er. Es ist nicht in Abrede zu stellen, dass noch andere Substanzen
als Kohle Eisen in Stahl umzuwandeln vermögen; das Härten des
Eisens mittelst Borax deutet darauf hin, dass der Kohlenstoff durch das
der Kohlenstoffgruppe ungehörige Bor, vielleicht auch durch Silicium
ersetzt werden könne. Ferner ist es ausser allem Zweifel, dass ausser dem
Kohlenstoff Beimengungen anderer Metalle dem Stahl vorzügliche
Eigenschaften ertheilen können, so verdankt der =Wolframstahl=, welcher
seit einigen Jahren, namentlich in Steiermark, erzeugt wird, seine
vorzüglichen Eigenschaften, die in besonderer Festigkeit und grosser
Härte bestehen, dem Vorhandensein von kleinen Mengen Wolfram. Eine
berühmte Sorte des Stahls ist der =Damascenerstahl=, der zur Herstellung
der Damascenerklingen dient, zu welchem jedoch das Rohmaterial aus Kabul
in Afghanistan bezogen wird; er besitzt die Eigenschaft, wenn seine
Oberfläche mit Säure geätzt wird, ungleichförmige Adern (Damascirung) zu
zeigen; auch durch Umschmelzen verliert er diese Eigenschaft nicht. Man
hat sie durch die Annahme zu erklären gesucht, dass der Kohlenstoff mit
dem Eisen in verschiedener Weise verbunden sei, und dass diese
verschiedenen Kohlenstoffverbindungen je nach ihrer grösseren oder
geringeren Neigung zu krystallisiren sich trennen. Dieser Stahl (auch
=Wootz= genannt) wird in Ostindien von den Eingebornen dargestellt, indem
das nach einem sehr unvollkommenen Processe dargestellte Roheisen in
zerhacktem Zustande mit 10 Proc. zerschnittenem Holze der _Cassia
auriculata_ gemengt, das Gemenge in Schmelztiegel gebracht und darin mit
Blättern der _Asclepias gigantea_ bedeckt wird; die Tiegel werden mit
feuchtem Thon verstrichen und in einem Ofen bei möglichst niederer
Temperatur ungefähr 2-1/2 Stunde lang erhitzt. Der erhaltene
aluminiumhaltige Stahl wird vor dem Ausschmieden nochmals erhitzt.
[5] Im Allgemeinen giebt man die =gelbe= Anlauffarbe Werkzeugen, welche
sehr hart bleiben sollen, mithin allen zur Bearbeitung des Eisens
und von harten Gesteinen dienenden, dann Rasirmessern,
chirurgischen Instrumenten, Grabsticheln, Stempeln, Zieheisen etc.;
die =purpurrothe= Farbe meist den Werkzeugen zur Holzbearbeitung;
die =violette= bis =dunkelblaue= Farbe erhalten Gegenstände, die
zugleich Elasticität (Federhärte) besitzen sollen, wie Uhrfedern,
Klingen, Sensen, Sicheln, Hand- und Lochsägen.
Als Beispiel der Zusammensetzung einiger Stahlsorten seien folgende
Analysen angeführt:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Eisen 97,91 98,154 98,602 98,75 99,01 99,12 99,351
Kohlenstoff {C[Greek: g]}
{C[Greek: b]}
1,69 1,730 1,380 1,02 0,41}
0,010 Spur 0,15 0,08} 1,87 0,532
Silicium 0,03 0,202 0,006 0,04 -- 0,10 0,032
Schwefel Spur 0,003 -- -- -- -- 0,001
Phosphor -- -- Spur -- -- -- 0,001
Mangan -- -- 0,012 -- -- -- --
Kupfer 0,37 -- -- -- -- -- --
100,00 100,000 100,000 100,00 99,5 101,09 99,917
1) Raffinirter Gerbstahl von Siegen. 2) Gussstahl von Schmalkalden. 3)
Puddelstahl. 4) Russische Gussstahlkanone. 5) Cementstahl von Elberfeld.
6) Englischer Cementstahl. 7) Kruppstahl.
[Sidenote: Stahlstich.]
Zum Graviren und Aetzen von Stahl (=Siderographie=) benutzt man Platten
aus Gussstahl, entkohlt sie auf der Oberfläche, um sie zum Graviren
geeignet zu machen und verwandelt sie nach dem Graviren wieder in
Stahl. Eine solche Platte dient als Matrize, um mittelst derselben
Patrizen anzufertigen, die zur beliebigen Uebertragung des Stiches auf
andere Platten benutzt werden. Zur Anfertigung der Patrizen dient eine
Walze aus Gussstahl, die eine so grosse Oberfläche besitzen muss, dass
diese die Platte gerade bedeckt. Die Walze wird auf der Oberfläche
entkohlt und sodann gegen die Matrize gepresst, sodass die Zeichnung
erhaben auf der Matrize zum Vorschein kommt. Die Patrize wird darauf
gehärtet und kann nun benutzt werden, um auf Kupfer oder weich gemachte
Stahlplatten die Zeichnung zu übertragen. Anstatt des Gravirens der
Platten wendet man auch das Aetzen an, zeichnet wie gewöhnlich und ätzt
sodann die Zeichnung in den Stahl mittelst einer Aetzflüssigkeit ein;
als solche benutzt man Salpetersäure oder salpetersaures Silberoxyd
oder schwefelsaures Kupferoxyd. Eine vorzügliche Aetzflüssigkeit ist
eine Auflösung von 2 Th. Jod und 5 Th. Jodkalium in 40 Th. Wasser.
[Sidenote: Gegenwärtiger Zustand der Eisenindustrie.]
Die internationalen Industrieausstellungen zu London (1851 und 1862)
und Paris (1855 und 1867) haben die enormen Fortschritte der
Stahlindustrie seit einem Vierteljahrhundert vor Augen geführt. Die in
der That bewunderungswürdigen Erfolge lassen sich in folgende zwei
Punkte zusammenfassen: 1) Für einen bedeutenden Theil der jetzigen
Stahlfabrikation tritt als bezeichnend das Streben nach massenhafter
und wohlfeiler Produktion solchen Stahles auf, welcher -- in Folge
grösserer Festigkeit und geringerer Abnutzbarkeit -- vortheilhaft als
Ersatz des Schmiedeeisens und der Bronze zu grossen Objecten verwendet
werden kann, keineswegs aber zu feineren Arbeiten ohne Weiteres eine
gleiche Brauchbarkeit besitzt. Man braucht in dieser Hinsicht nur an
die Kanonen, die Eisenbahnschienen, die Thurmglocken, die Wellbäume für
Dampfboote u. s. w. zu erinnern, welche in Menge schon aus Stahl
hergestellt werden. Auf vorzügliche Güte des Stahles wird Verzicht
geleistet, daher die steigende Ausdehnung der Fabrikation von
Puddelstahl auf Kosten der Schmelz- und Rohstahlbereitung und in der
Gussstahlfabrikation, die besonders zur Erzeugung eines Massestahls von
homogener Beschaffenheit geeignet ist, die Einführung von Methoden,
welche auf die directe Verwendung des Roheisens (nach den Verfahren von
=Bessemer=, =Heaton=, =Hargreaves=, =Martin= und =Uchatius=), ja selbst
auf die der Eisenerze (nach den Vorschlägen von =Chenot=,
=Liebermeister= und =Gurlt=) sich stützen. 2) Ein neues, äusserst
schätzbares Material ist der Stahlindustrie in dem zähen Massen- oder
Maschinengussstahl geworden, welcher, zu verhältnissmässig niedrigen
Preisen dargestellt, Anwendungen gestattet, zu denen man früher nur
Schmiedeeisen nahm. In diese Kategorie gehörige Stahlsorten sind der
=Krupp='sche Maschinengussstahl, der Bessemerstahl, sowie jene
Stahlsorten, welche man (wie den Martinstahl) durch Zusammenschmelzen
von Roheisen oder Schmiedeeisen oder mit Eisenoxyd erhält. Wie es
scheint, wird der Gussstahl das Schmiedeeisen im Maschinenbau
verdrängen, sich auch an die Stelle des kohlenstoffreicheren harten
oder Werkzeugstahles setzen, sofern es sich um Artikel handelt, welche
der künstlichen Härtung nicht bedürfen. Diese Umwälzung, welche der
Stahlindustrie einen total veränderten Charakter verleiht, ist bereits
in bedeutendem Grade fortgeschritten und entwickelt sich täglich mehr.
Die jährliche =Stahlproduktion= in Europa lässt sich (1870) auf
6,285,000 Zollcentner (à 50 Kilogr.) schätzen, davon kommen auf
Grossbritannien 2,300,000
Frankreich 1,350,000
Belgien 125,000
Norddeutscher Bund 1,120,000
Oesterreich 900,000
Schweden 250,000
Russland 150,000
Italien 75,000
Spanien 15,000
------------------
6,285,000 Centner.
Von den 1,120,000 Ctr. Stahl, welche der norddeutsche Bund producirt,
kommen auf die älteren preussischen Provinzen (annähernd) 998,000 Ctr.;
diese vertheilen sich auf
Westphalen 780,000
Rheinprovinz 194,000
Schlesien 18,000
Sachsen 8,000
----------------
998,000 Centner.
Von den 1,350,000 Centnern Stahl, welche Frankreich producirt, sind
Herd- und Puddelstahl 360,000
Cementstahl 150,000
Gussstahl 180,000
Bessemerstahl 660,000
------------------
1,350,000 Centner.
Eisenpräparate.
[Sidenote: Eisenvitriol.]
Der =Eisenvitriol= (grüner Vitriol, Kupferwasser, schwefelsaures
Eisenoxydul, Ferrosulfat (FeSO_{4} + 7H_{2}O) kommt in grünlichen
Krystallen im Handel vor, die einen zusammenziehenden, tintenartigen
Geschmack besitzen, an der Luft leicht verwittern und sich dabei mit
einem gelben Pulver -- basisch schwefelsaurem Eisenoxyd -- überziehen, zu
welchem zuletzt die Krystalle gänzlich zerfallen. 100 Th. krystallisirter
Eisenvitriol (im chemisch reinen Zustande) bestehen aus:
26,10 Th. Eisenoxydul,
29,90 " Schwefelsäure,
44,00 " Wasser.
[Sidenote: Darstellung des Eisenvitriols neben der Alaunfabrikation.]
[Sidenote: Darstellung des Eisenvitriols auf Bühnen.]
[Sidenote: Aus abdestillirtem Schwefelkies.]
[Sidenote: Aus Eisen und Schwefelsäure.]
Da die Alaunerze, welche zur Alaunfabrikation angewendet werden, stets
=Schwefelkies= (FeS_{2}), sei es als Eisenkies oder als Vitriolkies,
enthalten, welcher durch Verwittern und Rösten in schwefelsaures
Eisenoxydul und Eisenoxyd übergeht, so erhält man den Eisenvitriol sehr
häufig als Nebenprodukt bei der Alaunfabrikation, indem man die
eisenhaltigen Mutterlaugen abdampft und krystallisiren lässt. In einigen
Gegenden, wie zu Goslar am Harz, gewinnt man zuerst durch Abdampfen der
Flüssigkeit, die man durch Auslaugen der verwitterten Kiese erhalten hat,
Eisenvitriol, und setzt zu der zurückgebliebenen Lösung eine Kali- oder
Ammoniakverbindung, um daraus Alaun zu gewinnen. -- Aus Stein- und
Braunkohlenlagern, in denen sich häufig Schwefelkies und Magnetkies in
grosser Menge findet, die sich leicht zu Eisenvitriol und Schwefelsäure
oxydiren, gewinnt man den Eisenvitriol, indem man in einer mit Lehm
wasserdicht gemachten Grube das Erz ausbreitet und dort jahrelang liegen
lässt. Die Grube ist nach der einen Seite zu geneigt, auf dieser Seite
befindet sich ein ebenfalls wasserdichter Behälter. Wenn es auf diese
Haufen (=Bühnen=) regnet, so löst das Wasser den entstandenen
Eisenvitriol auf und fliesst in den Behälter, in welchem sich
Eisenabfälle befinden, um das Eisenoxyd in Oxydul umzuwandeln und die
freie Schwefelsäure abzustumpfen. Aus diesem Behälter pumpt man die
Lösung in die Abdampfpfannen, in welchen sie zur Krystallisation
abgedampft wird. In Gegenden, in welchen vortheilhaft aus Schwefelkies
Schwefel destillirt werden kann, benutzt man den abdestillirten
Schwefelkies (Schwefelbrand, Abbrand) durch Verwitternlassen und
Auslaugen auf Eisenvitriol. Aus den zur Eisenvitriolfabrikation
verwendeten Erzen gehen natürlicherweise mancherlei fremde Bestandtheile
in den Eisenvitriol über, die denselben verunreinigen. Zuweilen stellt
man den Eisenvitriol aus Eisenabfällen und Kammersäure oder solcher
Schwefelsäure dar, welche bereits zur Reinigung von Rohpetroleum etc.
gedient hat.
[Sidenote: Aus Spatheisenstein und Schwefelsäure.]
[Sidenote: Traubenvitriol.]
[Sidenote: Schwarzvitriol.]
Dort, wo die localen Verhältnisse es gestatten, gewinnt man
Eisenvitriol oft sehr wohlfeil durch Auskochen von gepochten
Eisenfrisch- und Puddelschlacken mit Schwefelsäure. Wo Spatheisenstein
(kohlensaures Eisenoxydul FeCO_{3}) rein vorkommt, kann man sich
desselben zur Bereitung des Eisenvitriols bedienen, indem man das
Mineral in Schwefelsäure löst und die Lösung zum Krystallisiren
abdampft. Die im Grossen erhaltene Eisenvitriollösung wird in die
Krystallisirgefässe gegossen, in welche man gewöhnlich Holzstäbe oder
Strohhalme gestellt hat. Die an den Stäben sich absetzenden Krystalle
bilden den sogenannten =Traubenvitriol=. Die am Boden und an den
Wandungen befindlichen Krystalle, die =Tafeln=, sind minder schön
krystallisirt. Durch verschiedene Metallsalze verunreinigt, existirt im
Handel eine fast dunkelbraune Art von Eisenvitriol, der sogenannte
=Schwarzvitriol=, der aber auch zuweilen auf den Hütten angefertigt
wird, indem man grünen Eisenvitriol durch einen Aufguss von
Erlenblättern oder Galläpfeln schwarz färbt.
[Sidenote: Anwendung des Eisenvitriols.]
Der Eisenvitriol dient hauptsächlich als Desinfectionsmittel, dann auch
in der Färberei zum Schwarzfärben, indem das Oxydul des Eisenvitriols
sich zu Oxyd oxydirt, und in diesem Zustande durch die in den
Galläpfeln, der Eichenrinde, dem Quercitron, dem Gelbholz, dem
Fustikholz u. s. w. enthaltene Gerbsäure in gerbsaures Eisenoxyd
verwandelt wird; es wird ferner angewendet zur Bereitung der Tinte, zum
Desoxydiren des Indigs (Bereitung der kalten Küpe), zum Reinigen des
Leuchtgases, zum Fällen des Goldes aus seinen Lösungen; zur Darstellung
von Berlinerblau und zum Blaufärben, zur Darstellung der rauchenden
Schwefelsäure und noch zu vielen anderen Zwecken.
[Sidenote: Eisenmennige.]
Die =Eisenmennige= (_minium de fer_), die seit einiger Zeit zum
Anstreichen als Ersatzmittel der gewöhnlichen Mennige empfohlen worden
ist, besteht aus Eisenoxyd und Thon und erscheint als ein feines Pulver
von dunkelrothbrauner Farbe. Eine holländische Eisenmennige bestand
aus:
Eisenoxyd 85,57
Thon 8,43
Wasser 6,00
------
100,00
Die Eisenmennige ist zum Anstreichen weit vortheilhafter als die
Bleimennige. Die Kosten eines Anstriches verhalten sich wie 20
(Eisenmennige) und 39 (Bleimennige). In vorzüglicher Qualität wird die
Eisenmennige in der Fabrik von =Schloer= und =Leroux= zu Hellziehen in
der bayerischen Oberpfalz producirt. --
[Sidenote: Blutlaugensalz.]
Das =gelbe Blutlaugensalz= (Ferrocyankalium, Kaliumeisencyanür,
blausaures Eisenoxydul-Kali oder Blausalz; K_{4}FeCy_{6} + 3H_{2}O), ist
ein in technischer Beziehung überaus wichtiger Körper. Das Blutlaugensalz
krystallisirt in grossen, blass citronengelben Prismen, die luftbeständig
und nicht giftig sind, bitterlich süss schmecken, sich in 4 Th. kaltem
und 2 Th. siedendem Wasser, aber nicht in Alkohol lösen. Es besteht in
100 Theilen aus:
37,03 Kalium,
17,04 Kohlenstoff, } Cyan,
19,89 Stickstoff, }
13,25 Eisen,
12,79 Wasser.
Bei der Temperatur des siedenden Wassers verlieren die Krystalle ihr
Wasser.
[Illustration: Fig. 16.]
[Illustration: Fig. 17.]
Im Grossen stellt man das Blutlaugensalz dar, indem man stickstoffhaltige
Kohle, wie die aus Horn, Blut, Klauen, Wollstaub, Lederabschnitten, mit
Potasche (d. h. möglichst schwefelfreies Kaliumcarbonat) in eisernen
Gefässen glüht. Man nimmt entweder auf 100 Th. Potasche 75 Th. einer
solchen Kohle, oder nach =Runge= auf 100 Th. Potasche 400 Th. Hornkohle
und 10 Th. Eisenfeile. Das Zusammenschmelzen der Rohmaterialien geschieht
entweder in geschlossenen eisernen Gefässen (Muffeln, Birnen) oder in
offenem Flammenofenfeuer. Die =Muffel= oder die Birne (Fig. 16) ist ein
ei- oder birnenförmiger gusseiserner Kessel _a_ von 1,2 Meter Durchmesser
in der Länge und 0,8 Meter in der Breite; ihre Seitenwände sind 12-15
Centim. stark. Am vordern Theile befinden sich eine Mündung von 27
Centim. Durchmesser mit einem kurzen, nach aussen etwas geschweiften Hals
und am hintern Theile ein kegelförmiger dreieckiger Zapfen von 27-30
Centim. Länge. Die Muffel ist in etwas geneigter Lage in einen Ofen
eingemauert (sodass der Zapfen etwas tiefer liegt als die Mündung) und
der Bauch in dem Ofenraum frei liegt und auf der untern und obern Seite
von der vom Rost _b_ aufsteigenden Flamme getroffen wird. Der Rauch zieht
durch _c_ ab. Die Maueröffnung _g_, durch die man zu dem Schmelzkessel
gelangt, ist durch eine eiserne Platte _m_ geschlossen, wobei jedoch die
der Birne entströmenden Gase ungehindert durch _c_ nach dem Schornstein
_e_ entweichen können. In der über dem Schmelzkessel befindlichen Pfanne
_i_ wird später die Lauge verdampft. Da diese Muffeln sehr bald
durchlöchert sind, so ist ihr Gebrauch sehr kostspielig. Durch Umdrehen
der Muffel im Ofen, sodass die durchlöcherte Stelle nach oben kommt, und
Verschmieren derselben mit Lehm kann sie allerdings noch einige Zeit
benutzt werden. Diese Gefässe sind jedoch jetzt fast überall durch
gusseiserne Kessel ersetzt, welche die Sohle eines =Flammenofens= bilden.
Der Kessel oder die Schale _a_ (Fig. 17) ist 10 Centim. dick, hat einen
Durchmesser von 1-1,8 Meter und einen etwa 10 Centim. hohen Rand. Auf den
Rost _b_ in einer Schachtfeuerung wird das Brennmaterial geworfen, dessen
luftfreie Flamme über die Feuerbrücke _g_ in den Schmelzraum und dann
nach dem etwas tiefer liegenden Fuchs _c_ in den Schornstein _e_ geht,
wenn man es nicht vorzieht, die Verbrennungsgase vorerst unter eine oder
zwei Abdampfpfannen zu führen. Die erhaltene schwarze Masse, die
sogenannte =Schmelze=, wird mit siedendem Wasser ausgezogen. Die
Flüssigkeit heisst die =Rohlauge= oder =Blutlauge=. Aus ihr krystallisirt
beim Erkalten Blutlaugensalz heraus, das durch Umkrystallisiren gereinigt
wird. Die ausgelaugten Rückstände (die =Schwärze= oder der =Satz=) werden
als Dünger verwendet.
Die Theorie der Bildung des Blutlaugensalzes ist folgende: Es treten
kohlensaures Kalium, schwefelsaures Kalium, stickstoffhaltige Kohle und
Eisen in Wechselwirkung. Durch die Einwirkung der Kohle entsteht Kalium
und Schwefelkalium. Letzteres giebt seinen Schwefel an das Eisen ab und
bildet Schwefeleisen, während zugleich der Stickstoff der Kohle durch
Veranlassung des Kaliums mit dem Kohlenstoff Cyan bildet, welches mit
dem Kalium zu Cyankalium zusammentritt. Beim Auslaugen der Schmelze mit
Wasser zersetzen sich Cyankalium und Schwefeleisen gegenseitig, wodurch
Blutlaugensalz und Schwefelkalium entsteht, welches aufgelöst in der
Mutterlauge zurückbleibt. Nach =Emil Meyer= (1868) ist es
vortheilhafter, zur Ueberführung des Cyans in Ferrocyan eine andere
Eisenverbindung als das Schwefeleisen zu wählen. Er empfiehlt in dieser
Beziehung Eisencarbonat. Das Ferrocyankalium krystallisirt überdies aus
Lösungen, die frei von Schwefelkalium sind, viel vollständiger und
reiner. =v. Liebig= hat nachgewiesen, dass in der Schmelze nur
Cyankalium und das Eisen, nicht aber Blutlaugensalz enthalten ist. Erst
durch Behandeln der Schmelze mit Wasser oder durch die Einwirkung von
feuchter Luft erzeugt sich Blutlaugensalz. Häufig setzt man bei dem
Schmelzprocesse Leder, getrocknetes Blut etc. unverkohlt zu, was den
Vortheil hat, dass das sich entwickelnde Ammoniak die Bildung von
Cyankalium veranlasst. Ein sehr zweckmässiges Material der
Blutlaugensalzfabrikation ist nach =P. Havrez= (in Verviers) der
=Wollschweiss=, welcher nicht nur das Kali, sondern auch eine gewisse
Menge Stickstoff und ausserdem Heizmaterial liefert. 100 Kil.
Wollschweiss enthalten 40 Kil. Kaliumcarbonat, 1-2 Kil. Cyankalium und
über 50 Kil. brennbare Kohlenwasserstoffe, deren Heizwerth mindestens
dem von 40 Kil. Steinkohle gleich ist.
Man hat auch versucht, durch die Einwirkung von =Ammoniak= auf
glühendes Kaliumcarbonat, sowie unter Mitwirkung des =Stickstoffs der
atmosphärischen Luft= Cyankalium zu erzeugen. Letztere Methode besteht
darin, dass man mit 30 Proc. Kaliumcarbonat getränkte, gepulverte
Holzkohle in stehenden, weiten, thönernen Cylindern 10 Stunden lang in
der Weissglühhitze erhält und Luft durchleitet. Die durchgeglühte Kohle
wird mit gepulvertem Spatheisenstein gemengt und ausgelaugt. Es hat
indessen nicht den Anschein, als ob dieses neue Verfahren für jetzt das
ältere zu verdrängen geeignet wäre. Mehr Aussicht auf Erfolg hat die
Darstellung von =Cyanbarium= mit Hülfe des atmosphärischen
Stickstoffes, da der Baryt erfahrungsmässig weit leichter als das Kali
Kohlenstoff und Stickstoff zu Cyan vereinigt, und die Ueberführung des
Cyanbariums in Blutlaugensalz. Nach dem Verfahren von =Gélis= (1861)
stellt man Blutlaugensalz durch gegenseitige Einwirkung von
=Schwefelkohlenstoff= und =Schwefelammon= dar; das so erhaltene
Sulfocarbonat wandelt man durch Schwefelkalium in Schwefelcyankalium
um, wobei Schwefelammon und Schwefelwasserstoff verflüchtigt werden.
Das Schwefelcyankalium endlich wird durch Glühen mit Eisen in
Blutlaugensalz (und Schwefeleisen) übergeführt. Nach einem im Jahre
1863 von =H. Fleck= beschriebenen Verfahren der
Blutlaugensalzfabrikation bildet sich durch Einwirkung eines Gemisches
von =schwefelsaurem Ammon=, Schwefel und Kohle auf schmelzendes
Schwefelkalium zunächst Schwefelcyankalium in der Schmelzmasse. Die
Hälfte des als schwefelsaures Ammon angewendeten Stickstoffes bleibt
als Cyan in der Schmelze, während die andere Hälfte als Schwefelammon
entweicht, welches wieder in schwefelsaures Ammon übergeführt wird. Das
Schwefelcyankalium setzt sich mit metallischem Eisen in Cyankalium und
Schwefeleisen um, welches letztere wieder dazu dient, um die Bildung
von Blutlaugensalz in der Schmelzlösung zu bewirken.
[Sidenote: Anwendung des gelben Blutlaugensalzes.]
Das gelbe Blutlaugensalz dient in der Technik zur Darstellung des
rothen Blutlaugensalzes, des Berliner Blaues, des Cyankaliums, in der
Färberei zur Erzeugung von Blau und Braunroth, sowie zur
oberflächlichen Umwandlung des Eisens in Stahl (Einsatzhärtung). Seit
etwa zwanzig Jahren wird es auch zur Fabrikation von sogenanntem
amerikanischem oder weissen Schiesspulver und gewissen Sorten von
Sprengpulver verwendet.
[Sidenote: Rothes Blutlaugensalz.]
Das =rothe Blutlaugensalz= (Ferridcyankalium, Kaliumeisencyanid oder
Gmelins Salz; K_{3}FeCy_{6}) ist ein ebenfalls in der Färberei häufig
angewendeter Körper. Dieses Salz krystallisirt in wasserfreien, schönen
rothen Säulen, die sich in 4 Th. Wasser lösen. Es besteht in 100 Theilen
aus:
35,58 Kalium,
21,63 Kohlenstoff } Cyan,
25,54 Stickstoff }
17,29 Eisen.
Man stellt es dar, indem man entweder durch eine Lösung des gelben
Blutlaugensalzes Chlorgas leitet, bis Eisenoxyd nicht mehr gefällt wird
und die Lösung zum Krystallisiren abdampft; oder auf trockenem Wege,
indem man fein zerriebenes gelbes Blutlaugensalz der Wirkung von Chlorgas
aussetzt, wobei es häufig umgerührt, oder in einem Fasse, welches sich
langsam um seine Achse dreht und in welches man das Chlorgas einleitet,
bewegt werden muss. Sobald man bemerkt, dass das Chlor unabsorbirt durch
die Masse hindurchgeht, muss die Operation unterbrochen und das Pulver
der Wirkung des Chlors entzogen werden. Man löst dann in möglichst wenig
Wasser; rothes Blutlaugensalz krystallisirt heraus, während Chlorkalium
gelöst bleibt:
K_{4}FeCy_{6} + Cl = KCl + K_{3}FeCy_{6}.
Gelbes Blutlaugensalz. Rothes Blutlaugensalz.
Nach =E. Reichardt= (1869) lässt sich das Chlor mit gutem Erfolge durch
Brom ersetzen. Das rothe Blutlaugensalz dient hauptsächlich zum
Blaufärben von Wollstoffen und (mit Natron- oder Kalilauge gemischt) als
Aetzmittel (Mercer's Liquor) in der Kattundruckerei.
[Sidenote: Cyankalium.]
Das =Cyankalium= oder blausaure Kali (KCy) findet in der galvanischen
Vergoldung und als Reductionsmittel vielfache Anwendung. Ausserdem wird
es in neuerer Zeit vielfach zur Herstellung des _Grénat soluble_
(isopurpursaures Kali) aus Pikrinsäure benutzt. Es steht zu erwarten,
dass diese Verbindung bald im Grossen und billiger dargestellt werden
wird, um eine noch ausgedehntere Anwendung zu erlangen. Man erhält es,
indem man getrocknetes Blutlaugensalz in einem Porzellantiegel erhitzt,
so lange noch Stickstoffgas entweicht. Am Boden des Tiegels sondert
sich Kohleneisen ab, während das darüber stehende Cyankalium abgegossen
wird (K_{4}FeCy_{6} = 4KCy + FeC_{2} + 2N). Aus 10 Th. Blutlaugensalz
erhält man 7 Th. Cyankalium. Dass das Cyankalium als Hochofenprodukt
sich bildet, ist Seite 13 angegeben worden. Nach =Liebig='s Methode
erhitzt man ein Mol. Blutlaugensalz mit einem Mol. kohlensaurem Kali.
Zehn Theile Blutlaugensalz geben nach diesem Verfahren 8,8 Th.
Cyankalium, das mit 2,2 Th. cyansaurem Kali gemengt ist. Für technische
Zwecke ist ein Gemenge von Cyankalium mit Cyannatrium (=Cyansalz=
genannt) bedeutend wohlfeiler. Man stellt es dar, indem man 9 Th.
trockenes gelbes Blutlaugensalz mit 2 Th. trockenem Natriumcarbonat
zusammenschmilzt. Die Masse schmilzt sehr bald und das Eisen des
Blutlaugensalzes sondert sich vollständig und leicht von der
dünnflüssigen Masse ab. Das so dargestellte Cyansalz wird an der Luft
minder leicht zersetzt als das Cyankalium und lässt sich bei weit
niedrigerer Temperatur darstellen.
[Sidenote: Berliner Blau.]
=Berliner Blau=, =Pariser Blau=, Eisencyanürcyanid. Man unterscheidet
drei verschiedene Sorten Berlinerblau, die sich von einander durch ihre
Bereitungsweise und ihre Zusammensetzung unterscheiden, nämlich das
neutrale, das basische Berlinerblau und ein Gemisch von beiden.
[Greek: a]) Das =neutrale Berlinerblau= (Pariserblau, Erlangerblau,
Hamburgerblau) wird erhalten, indem man eine Lösung von gelbem
Blutlaugensalz in eine Lösung von Eisenchlorid oder in die eines
Eisenoxydsalzes giesst. Es bildet sich ein prächtig blauer, sehr
voluminöser Niederschlag, welcher sich nur schwierig auswaschen lässt
und stets eine gewisse Menge gelbes Blutlaugensalz enthält, das durch
Auswaschen nicht entfernt werden kann.
[Greek: b]) Das =basische Berlinerblau= entsteht durch Fällen von
gelbem Blutlaugensalz mit Eisenoxydullösung, wodurch ein weisser
Niederschlag von Eisencyanür sich bildet, welcher an der Luft oder
durch oxydirende Agentien blau wird, indem ein Theil des Eisens sich
oxydirt, wodurch ein anderer Theil Eisencyanür jenes Cyan aufnimmt und
dadurch in Cyanid übergeht, welches sich mit dem übrig gebliebenen
Cyanür zu Berlinerblau vereinigt, welchem Eisenoxyd beigemischt ist.
Man giebt an, das basische Berlinerblau unterscheide sich von dem
neutralen dadurch, dass es im Wasser löslich sei. Dies ist insofern
nicht richtig, als die Löslichkeit dieser Verbindung durch einen Gehalt
an Blutlaugensalz bedingt ist.
[Greek: g]) Da man im Fabrikbetriebe aber weder reines Eisenoxydul-
noch ein reines Eisenoxydsalz anwendet, sondern immer ein oxydhaltiges
Eisenoxydulsalz, so besteht der Niederschlag anfangs immer aus einem
Gemenge von neutralem Berlinerblau mit weissem Eisencyanür, welches
später in basisches Berlinerblau übergeht. Das Berlinerblau des Handels
ist daher immer ein =Gemisch von neutralem mit basischem Berlinerblau=
in wechselnden Verhältnissen. Als Eisenoxydulsalz wendet man allgemein
Eisenvitriollösung an, die durchaus frei von Kupfer sein muss, indem
Kupfersalze mit Blutlaugensalz einen chocoladebraunen Niederschlag
geben.
[Sidenote: Aelteres Verfahren der Darstellung von Berlinerblau.]
Nach dem älteren Verfahren löst man den Eisenvitriol und den Alaun in
siedendem Regen- oder Flusswasser, klärt die Flüssigkeit durch
Decantiren und schüttet sie noch heiss unter beständigem Umrühren in
die heisse Blutlauge so lange, als noch ein Niederschlag erfolgt. Man
zieht die über dem Niederschlage stehende Flüssigkeit ab und ersetzt
sie durch frisches Wasser, lässt wieder absetzen und fährt damit fort,
bis alles schwefelsaure Kali entfernt ist. Man bringt nun den
Niederschlag auf Seihetücher zum Abtropfen und unterwirft ihn dann der
Anfeuerung. Zu diesem Zwecke erhitzt man den im Wasser suspendirten
Niederschlag bis zum Sieden, setzt dann Salpetersäure hinzu, kocht noch
einige Minuten, entleert das Ganze in einen Bottich und setzt englische
Schwefelsäure hinzu. Nach Verlauf von einigen Tagen wird der
unterdessen blau gewordene Niederschlag ausgewaschen, an der Luft etwas
getrocknet, ausgepresst, in kleine länglich viereckige Stückchen
zerschnitten, in schwach geheizten Trockenkammern getrocknet und
zuletzt in einem bis auf etwa 80° geheizten Raume getrocknet. Da sich
das Berlinerblau nach dem Austrocknen nur mit grosser Schwierigkeit in
den Zustand feinster Zertheilung zurückführen lässt, den es frisch
gefällt hatte, so bringt man es auch als Teig (_en pâte_) in den
Handel. Die dem Berlinerblau beigemengte Thonerde hat sich aufs
Innigste mit dem Blau gemischt und vergrössert so die Quantität, ohne
die Intensität der Farbe zu beeinträchtigen. Sind dem Berlinerblau
grössere Mengen Thonerde beigemengt, so wird seine Farbe natürlich
lichter und es heisst dann =Mineralblau=, obgleich man unter dieser
Benennung auch zu Pulver geriebene Kupferlasur oder durch Fällung von
salzsaurem oder salpetersaurem Kupferoxyd erzeugtes, mit Kalk
verunreinigtes Kupferoxyd versteht.
[Sidenote: Neuere Methoden der Darstellung von Berlinerblau.]
Nach neueren Methoden lässt sich das Berlinerblau auf folgende Weise am
besten herstellen: 1) Es beruht auf der Anwendung des Chlors im
Königswasser zur Zersetzung des weissen Niederschlags, in bekannter
Weise aus Blutlaugensalz und Eisenvitriol dargestellt. Der Eisenvitriol
muss möglichst oxydfrei sein. Es muss ferner die Blutlaugensalzlösung
noch heiss niedergeschlagen werden, damit eine Oxydation des
Niederschlages und die dadurch herbeigeführte vorzeitige Bläuung
desselben so viel als thunlich vermieden werde. Deshalb muss auch der
weisse Niederschlag sogleich und zwar möglichst schnell abfiltrirt
werden. Nur das durch oxydirende Einwirkung des Chlors, der
Salpetersäure etc. auf den weissen Niederschlag entstandene Blau
besitzt die erforderliche Intensität der Farbe, während der an der Luft
blau gewordene Niederschlag, selbst wenn er durch Digestion mit
Salzsäure von dem beigemengten Eisenoxydulhydrat befreit wurde, stets
eine wenig ausgiebige Farbe liefert. Das Auswaschen und Trocknen
erfolgt wie gewöhnlich. 2) Nach einem anderen Verfahren geschieht das
Anbläuen des weissen Niederschlages durch Eisenchlorid (oder
schwefelsaures Eisenoxyd), welches dadurch zu Eisenchlorür (oder
schwefelsaurem Eisenoxydul) reducirt wird, das man darauf anstatt des
Eisenvitriols zur Herstellung des weissen Niederschlages benutzt. 3)
Eine andere Methode gründet sich darauf, dass das Anbläuen des weissen
Niederschlages auch durch eine Auflösung von Manganchlorid
(Mn_{2}Cl_{6}) zu bewirken ist. Das Vortheilhafte dieser Methode ist
lediglich durch lokale Verhältnisse bedingt. Da der Handelswerth der
Manganerze von ihrem Gehalte an Mangansuperoxyd abhängt, die
gewöhnlichen Erze aber meistens ziemlich viel Manganoxyd beigemengt
enthalten, das denselben durch Salzsäure in der Kälte entzogen worden
kann, so liesse sich durch Digestion der Manganerze mit Salzsäure der
Handelswerth derselben steigern und zu gleicher Zeit ein
Anbläuungsmittel für die Fabrikation von Berlinerblau gewinnen. Auch
eine Auflösung von Chromsäure (gewöhnlich ein Gemisch von zweifach
chromsaurem Kali mit Schwefelsäure) lässt sich zum Anbläuen des weissen
Niederschlages anwenden, indessen ist auch diese Methode nur unter
gewissen Bedingungen anzuempfehlen, da das sich bildende Chromoxydsalz
in der Kegel schwer zu verwerthen sein wird.
[Sidenote: Turnbull's Blau.]
[Sidenote: Berlinerblau aus Steinkohlengas und Knochen.]
=Turnbull's Blau.= Wird eine Lösung von rothem Blutlaugensalz mit einer
Lösung von schwefelsaurem Eisenoxydul vermischt, deren Menge jedoch
nicht zu vollständiger Zersetzung des rothen Blutlaugensalzes
hinreicht, so erhält man den in England unter dem obigen Namen
bekannten Niederschlag, der wesentlich aus Fe_{2}Cy_{3}, 3 FeCy
besteht, ausserdem auch noch chemisch gebundenes gelbes Blutlaugensalz
enthält. Seit einigen Jahren ist von =Mallet=, ferner von
=Gautier-Bouchard= mit Erfolg versucht worden, Berlinerblau aus den
=Nebenprodukten der Gasfabrikation= aus Steinkohlen darzustellen, so
aus dem ammoniakalischen Wasser, ferner aus der zum Reinigen des Gases
angewendeten =Laming='schen Mischung und aus dem Kalk, womit das
Steinkohlengas gereinigt worden ist. Dieser =Gaskalk= enthält nicht nur
Cyancalcium und Cyanammonium, sondern auch ziemlich viel freies
Ammoniak. Um letzteres besonders zu gewinnen, setzt man den Gaskalk
Wasserdämpfen aus und leitet das sich entwickelnde Ammoniak in
Schwefelsäure. Das Zurückbleibende wird mit Wasser ausgelaugt. Die
Lauge enthält die Cyanverbindungen gelöst; aus ihr wird auf gewöhnliche
Weise Berlinerblau erzeugt. Nach Versuchen von =Krafft= geben 1000
Kilogr. Gaskalk, nach dem angegebenen Verfahren behandelt, 12-15
Kilogr. Berlinerblau und 15-20 Kilogr. Ammoniaksalz. =Phipson= giebt
an, 1 Tonne Newcastlekohle gäbe eine Quantität Cyan, welche 5-8 Pfd.
Berlinerblau entspricht. Auch bei der Fabrikation der Thierkohle stellt
man nebenbei Berlinerblau dar.
[Sidenote: Lösliches Berlinerblau.]
=Lösliches Berlinerblau.= Da das gewöhnliche Berlinerblau seiner
Unlöslichkeit im Wasser wegen nur als Deckfarbe Anwendung finden kann,
das basische Berlinerblau aber nur bei Gegenwart von Blutlaugensalz
sich löst, so ist die Entdeckung, dass reines Berlinerblau sich in
Oxalsäure löse und in dieser Gestalt als Saftfarbe Anwendung finden
könne, für die Farbentechnik von grosser Wichtigkeit. Nach dem von dem
Entdecker angegebenen Verfahren soll man das Berlinerblau 1-2 Tage lang
mit concentrirter Salzsäure oder auch mit concentrirter Schwefelsäure,
welche letztere nach dem Vermischen mit dem Berlinerblau mit einem
gleichen Quantum Wasser verdünnt wird, digeriren, darauf die Säure
beseitigen, das Berlinerblau vollständig auswaschen, trocknen und in
Oxalsäure lösen. Das zweckmässigste Mengenverhältnis zur Darstellung
einer haltbaren Lösung besteht in 8 Th. mit Schwefelsäure behandeltem
Berlinerblau, 1 Th. Oxalsäure und 256 Th. Wasser. Nach anderen Angaben
erhält man in Wasser vollkommen und leicht lösliches Berlinerblau 1)
durch Fällen einer wässerigen Lösung von =Eisenjodür= mit
=Blutlaugensalz=, sodass letzteres jedoch im Ueberfluss bleibt; 2)
durch Vermischen einer Lösung von Eisenchlorid in ätherhaltigem
Weingeist mit wässeriger Blutlaugensalzlösung.
Reines Berlinerblau ist dunkelblau, hat einen kupferähnlichen Glanz und
Strich, ist in Wasser und Alkohol unlöslich und wird durch alkalische
Lösungen und concentrirte Säuren, sowie durch Erhitzen zersetzt. Je
leichter und lockerer, um so besser ist es. Man verwendet es besonders
in der Wassermalerei und als Leimfarbe, seltener in der Oelmalerei. Die
vorzüglichste Anwendung findet das Berlinerblau in der Färberei für
Wolle und Baumwolle und in der Zeugdruckerei. Das Verfahren, es auf
Seide anzuwenden, heisst nach seinem Erfinder =_Bleu-Raymond_=. Das auf
Seide hervorgebrachte =_Bleu de France_= ist aus Berlinerblau, aber auf
eigenthümliche Weise ohne alle Eisenbeize, nur mit
Ferrocyanwasserstoffsäure (durch Behandeln von Ferrocyankalium mit
Schwefelsäure erhalten) dargestellt. Beim Kochen und gleichzeitiger
Einwirkung der Luft giebt diese Säure unter Freiwerden von Blausäure
Berlinerblau. Wie schon angeführt, enthält das Berlinerblau häufig
Thonerde, den geringeren und helleren Sorten (dem Mineralblau) sind
ausserdem Schwerspath und gefällter schwefelsaurer Baryt (Barytweiss),
Kaolin, Zinkweiss und Magnesia beigemengt. Nach den Angaben von =Pohl=
soll das Berlinerblau mit Stärkekleister, der mit Jodtinctur gebläut
ist, vermischt im Handel vorgekommen sein.
Das Kobalt.
(Co = 59; spec. Gew. = 8,7.)
[Sidenote: Metallisches Kobalt.]
Das Kobalt kommt in der Natur hauptsächlich als =Speiskobalt= (CoAs_{2}
mit 3-24 Proc. Kobalt und 0-35 Proc. Nickel) und als =Kobaltglanz=
(CoAsS, mit 30-34 Proc. Kobalt) vor. In neuerer Zeit stellt man in
Iserlohn und auf dem sächsischen Blaufarbenwerke Pfannenstiel bei Aue
=metallisches Kobalt= im Grossen dar. Es besitzt eine stahlgraue Farbe
mit einem Stich ins Röthliche, hat lebhaften Metallglanz, lässt sich gut
poliren, ist geschmeidig, dehnbar und übertrifft an Zähigkeit das Eisen.
Erst in sehr hoher Temperatur schmilzt es. Von verdünnten Säuren wird es
langsam, von Salpetersäure und Königswasser leichter aufgelöst.
[Sidenote: Kobaltfarben.]
Die auf Kobaltfarben zu verarbeitenden Erze werden, um das Kobalt zu
oxydiren, den Schwefel und das Arsen zu verflüchtigen, geröstet. Im
gerösteten Zustande heissen die Kobalterze =Safflor= oder =Zaffer=. Je
nach der Reinheit der gerösteten Kobalterze unterscheidet man ordinäre
(OS), mittlere (MS) und feine (FS und FFS) Safflore. Sie bestehen
wesentlich aus Kobaltoxyd, -Oxydul, Arsen, Nickel, mit Spuren von
Mangan-, Wismuthoxyd u. s. w. Die Safflore werden zur Darstellung der
=Kobaltfarben= angewendet. In Schweden stellt man Safflore durch Fällen
einer Lösung von schwefelsaurem Kobaltoxydul mit einer Lösung von
kohlensaurem Kali dar. Man stellt aus dem Safflor dar: die =Smalte=, das
=Kobaltultramarin=, das =Coeruleum= (Coelin) und das =Rinmann='sche
=Grün= (Kobaltgrün, Sächsischgrün), an welche sich das =Kobaltgelb=, das
=Kobaltviolett= und die =Kobaltbronze= anschliessen.
[Sidenote: Smalte.]
Es ist bekannt, dass Gläser durch Kobaltverbindungen blau gefärbt
werden. Schmelzt man Zaffer (unreines Kobaltoxydul) mit Kieselerde und
Kali zusammen, so erhält man ein intensiv blaues Glas, das im
feingemahlenen Zustande unter dem Namen =Smalte= oder =blaue Farbe=
bekannt ist. Der Erfinder derselben ist der böhmische Glasmacher
=Christoph Schürer=, welcher in der Mitte des 16. Jahrhunderts lebte.
Er verkaufte sein Geheimniss den Engländern, welche Farbemühlen
anlegten und das Kobalt aus Sachsen kommen liessen. Zu gleicher Zeit
entstanden in Böhmen 11 Farbemühlen. Alle diese Werke gingen aber ein,
als Kurfürst Johann I. die Kobaltausfuhr aus Sachsen verbot und selbst
die noch bestehenden Farbenwerke bei Schneeberg anlegte. Man stellt die
Smalte auf den Blaufarbenwerken dar, indem man die gerösteten
Kobalterze mit Quarzsand und Potasche in Häfen in einem Glasofen
zusammenschmilzt; das erhaltene Glas wird, sowie es aus dem Ofen kommt,
abgelöscht, wodurch es mürbe wird und zerfällt. Darauf wird das Glas in
Pochwerken gepocht und mit Wasser auf Mühlen fein gemahlen. Das
feingemahlene Pulver lässt man mit Wasser in Waschfässern stehen, was
sich zuerst absetzt, ist das gröbere =Streublau= (Streusand), das auf
die Mühle zurückgegeben oder in den Handel gebracht wird. Aus der
trüben Flüssigkeit setzen sich nach und nach ab =Couleur= (gröberes
Pulver), =Eschel= und =Sumpfeschel=. Durch wiederholtes Mahlen und
Auswaschen stellt man aus der gewöhnlichen Smalte verschiedene Sorten
dar. Die beste, d. h. die kobaltreichste Sorte Smalte heisst
=Königsblau=. Eigenthümlich ist es, dass das Kobaltoxydul, dessen Salze
(auch das kieselsaure Kobaltoxydul) sonst eine rothe Färbung besitzen,
in der Smalte Tiefblau erzeugt. Eine Reihe von =R. Ludwig= in
Schwarzenfels (im preussischen Regierungsbezirk Fulda) ausgeführter
Versuche hat gezeigt, dass die färbende Substanz der Smalte
Kali-Kobaltoxydul-Silicat ist, in welchem sich der Sauerstoff der Säure
zu dem der Base wie 6 : 1 verhält. =Ludwig= fand in 100 Theilen
norwegischer Smalte deutscher Smalte
(höhere Couleur) (hohe Eschel) (grobe blasse Couleur)
Kieselerde 70,86 66,20 72,11
Kobaltoxydul 6,49 6,75 1,95
Kali und Natron 21,41 16,31 1,80
Thonerde 0,43 8,64 20,04
Ausserdem finden sich darin kleine Mengen von Eisenoxydul, Kalk,
Nickeloxydul, Arsensäure, Kohlensäure und Wasser, mitunter auch Blei-
und Eisenoxyd. In einer prächtigen ultramarinähnlichen Smalte waren
nach =Oudemans= jun. 5,7% Kobaltoxydul enthalten. Die Potasche kann in
der Smaltefabrikation nicht durch Soda ersetzt werden, weil
Kobalt-Natrongläser niemals rein blau gefärbt sind.
[Sidenote: Kobaltspeise.]
Da bei dem Rösten der Kobalterze das Rösten nicht lange genug
fortgesetzt wird, um das in den Erzen enthaltene Nickel zu oxydiren, so
schmilzt dieses Metall in den Häfen mit den noch vorhandenen Metallen
zu einer Masse zusammen, welche =Kobaltspeise= genannt wird. Sie ist
von weisser, ins Röthliche gehender Farbe, starkem Metallglanz und
feinkörnigem Bruch und besteht aus Nickel 40-56%, Arsen 26-44%,
ausserdem aus Kupfer, Eisen, Wismuth, Schwefel u. s. w. Eine aus dem
sächsischen Erzgebirge stammende Speise bestand nach einer von mir
(1870) ausgeführten Analyse aus:
Nickel 48,20
Kobalt 1,63
Wismuth 2,44
Eisen 0,65
Kupfer 1,93
Arsen 42,08
Schwefel 3,07
------
100,00
Die Kobaltspeise (Nickelspeise) ist das hauptsächlichste Material zur
Darstellung des =Nickels=.
[Sidenote: Anwendung der Smalte.]
Man benutzt die Smalte zum Bläuen des Papiers, der Leinwand, zum
Blaufärben des Krystallglases und des Emails etc. Wegen ihrer Härte
eignet sie sich nicht besonders zum Bläuen des Papiers, da ein mit
Smalte gebläutes Papier die Feder stumpf macht. In der neueren Zeit ist
die Smalte in ihrer Anwendung zum Bläuen zum grossen Theil durch das
künstliche Ultramarin verdrängt worden.
[Sidenote: Kobaltultramarin.]
Das =Kobaltultramarin=, Leithener oder Thénard's Blau (_Bleu Thénard_)
ist eine aus Thonerde und Kobaltoxydul (Kobaltoxydul-Aluminat)
bestehende Farbe, welche zuerst von =Wenzel= in Freiberg, dann zum
zweiten Male von =Gahn= in Falun und endlich zum dritten Male von
=Thénard= in Paris und von =v. Leithener= in Wien entdeckt wurde. Man
stellt das Kobaltultramarin dar, indem man eine Alaunlösung mit der
Lösung eines Kobaltoxydulsalzes mischt und dann durch kohlensaures
Natron fällt oder sofort Natronaluminat mittelst Chlorkobalt zersetzt.
Der aus Thonerdehydrat und Kobaltoxydulhydrat bestehende Niederschlag
wird ausgewaschen, getrocknet und anhaltend geglüht. Nach =Louyet= soll
man das gallertartige Thonerdehydrat (am vortheilhaftesten dasjenige,
welches bei der Verarbeitung des Kryoliths und Bauxits gewonnen wird)
mit phosphorsaurem und arsensaurem Kobaltoxydul mengen, worauf schon in
der Rothglühhitze die blaue Farbe entstehen soll. Die Gegenwart von
Phosphorsäure oder Arsensäure begünstigt auch in der That die
Verbindung der Thonerde mit dem Kobaltoxydul und erhöht die Schönheit
des Kobaltultramarins. Die Farbe desselben kommt bei Tageslicht dem
Ultramarin fast ganz gleich, bei künstlichem Lichte erscheint sie aber,
wie die meisten Kobaltfarben, schmutzig violett. Diese Verbindung ist
luft- und feuerbeständig und wird in der Wasser-, Oel- und
Porcellanmalerei benutzt.
[Sidenote: Coeruleum.]
Das =Coeruleum= (Coelin) ist eine neue lichtblaue Farbe für die Oel-
und Aquarellmalerei, welche in England dargestellt wird und die
vortreffliche Eigenschaft besitzt, beim Lampenlichte nicht violett zu
erscheinen. Es ist zinnsaures Kobaltoxydul (SnO_{2}, CoO), gemengt mit
Zinnsäure und Gyps und besteht aus 49,6 Th. Zinnoxyd, 18,6 Kobaltoxydul
und 31.8 Th. Gyps.
[Sidenote: Rinmann'sches Grün.]
Das =Rinmann='sche =Grün= (Kobaltgrün, Zinkgrün, Sächsischgrün) ist die
dem Kobaltultramarin entsprechende grüne Verbindung, in welcher die
Thonerde durch Zinkoxyd ersetzt ist. Man stellt diese Farbe dar, indem
man Zinkvitriollösung mit Kobaltoxydullösung mengt, das Gemenge
vermittelst kohlensauren Natrons fällt, den Niederschlag auswäscht,
trocknet und glüht. Es besteht aus 88 Th. Zinkoxyd und 12 Th.
Kobaltoxydul.
[Sidenote: Kobaltoxydul.]
Das in der Porcellan- und Glasmalerei angewendete =Kobaltoxydul=
(Kobaltoxyd) ist wohl von der Smalte und dem Safflor zu unterscheiden.
Man stellt es auf den Blaufarbenwerken und in chemischen Fabriken
theils auf trockenem, theils auf nassem Wege dar. Ersteren schlägt man
in England und Norwegen, letzteren in Sachsen und auf den tunaberger
Kobaltwerken in Schweden ein. Das schwarze Kobaltoxyd des Handels (RKO)
besteht zum grössten Theile aus reinem Kobaltoxyd (Co_{2}O_{3}) und
wird wahrscheinlich dargestellt, indem man Kobaltoxydulhydrat oder
kohlensaures Kobaltoxydul bei Zutritt der Luft längere Zeit erhitzt.
Der grösste Theil des im Handel vorkommenden Kobaltoxydes wird in den
Nickelfabriken als Nebenprodukt auf nassem Wege dargestellt. Man
unterscheidet RKO Hyperoxyd, PKO phosphorsaures Oxydulhydrat, AKO
arsensaures Oxydulhydrat, KOH kohlensaures Oxydulhydrat. Geglühtes
phosphorsaures Kobaltoxydul (von der Formel P_{2}O_{3}, 2 CoO) wird als
violette Farbe unter dem Namen =Kobaltviolett= beim Tapetendruck und in
der Zeugdruckerei angewendet. =Wolframsaures Kobaltoxydul= (geglüht)
ist neuerdings als blaue Farbe empfohlen worden.
[Sidenote: Chemisch reines Kobaltoxydul.]
Chemisch reines =Kobaltoxydul=, wie es bisweilen zur Erzeugung zarter
Farben angewendet werden muss, stellt man am besten dar, indem man 1
Th. geröstetes und gepulvertes Kobalterz mit 2 Th. zweifach
schwefelsaurem Kali erhitzt, bis keine Schwefelsäure mehr entweicht.
Die erkaltete Masse, welche aus schwefelsaurem Kali, schwefelsaurem
Kobaltoxydul und unlöslichen arsensauren Salzen besteht, wird mit
Wasser ausgezogen und die Lösung zur Abscheidung des möglicherweise
vorhandenen Eisens mit etwas Kobaltoxydulhydrat digerirt. Die vom
ausgeschiedenen Eisenoxydulhydrat abfiltrirte Lösung wird durch
kohlensaures Natron gefällt und der entstandene Niederschlag nach dem
Auswaschen geglüht.
[Sidenote: Salpetrigsaures Kobaltoxydul-Kali.]
Das =salpetrigsaure Kobaltoxydul-Kali= oder =Kobaltgelb= wurde zuerst
von =Fischer= in Breslau durch Vermischen einer Kobaltoxydullösung mit
salpetrigsaurem Kali dargestellt. Es erscheint als gelber,
kristallinischer Niederschlag, welcher in Wasser ganz unlöslich ist.
St. =Evre= untersuchte den gelben Körper und hob besonders, wegen
seiner schönen Farbe, welche vollkommen der des _Jaune indien_
(euxanthinsaure Magnesia) ähnlich ist, und seiner Beständigkeit unter
dem Einflusse oxydirender und schwefelnder Substanzen, seine
Anwendbarkeit in der Oel- und Aquarellmalerei hervor. Man stellt die
gelbe Verbindung nach St. =Evre= dar, indem man aus salpetersaurem
Kobaltoxydul-Kali durch einen geringen Ueberschuss von Kali rosenrothes
Kobaltoxydul-Kali fällt und in den Brei Stickstoffoxydgas leitet oder
einfacher nach =Hayes=, indem man Dämpfe von Untersalpetersäure in eine
mit etwas Kali versetzte Lösung von salpetersaurem Kobaltoxydul leitet,
wo alles Kobalt in Kobaltgelb übergeführt wird. Da das salpetrigsaure
Kobaltoxydul-Kali auch aus unreinen Kobaltoxydullösungen vollkommen
frei von Nickel, Eisen etc. gefällt wird, so ist es auch in der
Porcellan- und Glasmalerei allen anderen Kobaltpräparaten vorzuziehen,
wenn es sich um die Herstellung einer reinen blauen Nüance handelt.
[Sidenote: Kobaltbronze.]
=Kobaltbronze=, ein dem violetten Chromchlorid sehr ähnliches
metallglänzendes, violettes, schuppiges Pulver, kommt seit einiger Zeit
aus dem Blaufarbenwerke Pfannenstiel in den Handel und ist
phosphorsaures Kobaltoxydul-Ammoniak.
Das Nickel.
(Ni = 59; spec. Gew. = 8,97-9,26.)
[Sidenote: Nickel, dessen Vorkommen.]
Das Nickel kommt in folgenden Nickelerzen vor: dem =Kupfernickel=
(Rothnickelkies) NiAs (mit 4,4 Proc. Ni), dem =Antimonnickel= NiSb (mit
31,4 Proc. Ni), dem =Weissnickelkies= NiAs_{2} (mit 28,2 Proc. Ni) und
überhaupt den nickelreichen Varietäten des Speiskobalts, dem =Nickel=-
oder =Haarkies= NiS (mit 64,8 Proc. Ni) und dem =Nickelantimonglanz=
NiS_{2} + Ni (Sb, As_{2}) (mit 26,8 Proc. Ni). Zu Rewdansk am Ural findet
sich kieselsaures Nickeloxydulhydrat als =Rewdanskit= (mit 12,6 Proc.
Ni), das auf Nickel verarbeitet wird. Häufig ist auch ein mit Nickelerzen
imprägnirter =Magnetkies= und =Schwefelkies= Gegenstand der
Nickelgewinnung, auch die =Kobaltspeise= der Blaufarbenwerke (vergl. S.
38) und gewisse bei manchen Kupferhüttenprocessen erzeugte Produkte, so
z. B. der Nickelvitriol, der bei der Verhüttung des =Kupferschiefers= in
Mansfeld als Nebenprodukt auftritt. Auch in manchen Braunsteinsorten
findet sich Nickel (und Kobalt),[6] so wie in gewissen Magneteisensteinen
(in einem solchen aus Pragaten in Tyrol fand =Th. Petersen= 1,76% NiO).
[6] In England stellt man aus den Rückständen der Chlorbereitung
mittelst Braunstein Kobalt und Nickel dar. Nach =Gerland= giebt 1
Tonne Braunstein 2,5 Kil. Nickel und 5 Kil. Kobalt.
[Sidenote: Gewinnung des Nickels.]
Die im Mineralreiche sich findenden Nickelverbindungen sind im reinen
Zustande höchst selten nur das Material zur Darstellung des Nickels, in
den meisten Fällen kommen die Nickelerze mit anderen Erzen oder erdigen
Substanzen gemengt vor, sodass ähnlich wie bei der Kupfergewinnung der
eigentlichen Nickeldarstellung meist ein Concentrationsschmelzen
vorausgeht. Als Concentrationsmittel verwendet man bei Erzen, welche
das Nickel als Schwefelmetall enthalten, Schwefeleisen, bei Erzen
dagegen, in denen das Nickel neben Arsen vorkommt, das Arsen. Das
Produkt ist in dem ersten Falle =Stein=, in dem zweiten =Speise=. Aus
diesen nickelhaltigen Produkten, zu denen auch zuweilen Schwarzkupfer
sich gesellt, stellt man dann auf trockenem oder auf nassem Wege
entweder metallisches Nickel oder eine Legirung desselben mit Kupfer
dar.
Die Nickelgewinnung zerfällt daher in zwei Phasen, nämlich
I. In das Concentrationsschmelzen, welches die Ansammlung des Nickels
der Erze
[Greek: a]) in einen Stein,
[Greek: b]) in Speise, oder
[Greek: g]) in Schwarzkupfer
bezweckt;
II. In die Ausscheidung des Nickels (oder der Nickellegirung) aus dem
Produkte des Concentrationsschmelzens, was
[Greek: a]) auf trockenem oder
[Greek: b]) auf hydrometallurgischem Wege geschehen kann.
Seitdem man erkannt hat, dass bei der Darstellung einer
Nickelkupferlegirung, behufs der Fabrikation von Neusilber, gerade die
werthvollsten Eigenschaften des Nickels -- seine weisse Farbe, seine
Widerstandsfähigkeit gegen chemische Agentien -- maskirt werden, zieht
man vor, reines Nickel darzustellen.
[Sidenote: Concentrationsschmelzen der Nickelerze.]
Das =Concentrationsschmelzen= der Nickelerze [Greek: a]) auf =Stein=
findet besonders Anwendung, wenn die Nickelerze in Schwefelkies und
Magnetkies vorkommen, und beruht darauf, dass durch Schmelzen des
theilweise gerösteten Erzes mit Quarz oder kieselerdereichen
Substanzen das beim Rösten entstandene Eisenoxyd zum grössten Theile
verschlackt wird, während das gleichfalls oxydirte Nickel, welches
leichter reducirbar ist als das Eisenoxyd, metallisch wird und in dem
Stein, welcher aus den unzersetzten Schwefelmetallen und reducirten
Sulfaten entsteht, sich ansammelt. Ist das Erz zugleich kupferhaltig,
so wird dasselbe noch vollständiger im Stein concentrirt als das
Nickel. Befindet sich zu viel Eisenoxydul im Röstgut, so wird ein Theil
davon in Berührung mit Kohle zu Eisen reducirt, welches entweder vom
Stein aufgenommen wird oder als nickelhaltige Eisensau sich abscheidet.
Durch Wiederholung des Röstprocesses und des reducirenden solvirenden
Schmelzens des Steins, wobei das Eisenoxydul in die Schlacke geht,
lässt sich das Eisen immer mehr und mehr abscheiden. Noch vollständiger
entfernt man das Eisen, dessen Abscheidung später bei der Fabrikation
von Nickelmetall grosse Schwierigkeiten macht, wenn der im Schachtofen
concentrirte Stein im Spleissofen oder Garherd verblasen, d. i. einem
oxydirenden Schmelzen bei Gebläseluft ausgesetzt wird. Ein noch
besseres Resultat giebt ein Concentriren des gerösteten Steins im
Flammenofen unter Zusatz von Quarz, Schwerspath und Kohle, wobei
Schwefelbarium sich bildet, welches unter Bildung von Baryt in der
Beschickung enthaltenes oxydirtes Nickel und Kupfer schwefelt, während
der Baryt mit dem Quarz und dem Eisenoxydul zu einer leichtflüssigen
Schlacke zusammentritt. Auf der =Isabellenhütte= zu Dillenburg (Nassau)
wird der nickelhaltige Schwefel- und Kupferkies, welcher im
Durchschnitt 7,5 Proc. Nickel enthält, auf folgende Weise zu gute
gemacht. Das Erz wird zunächst in überwölbten Röststadeln geröstet,
zerschlagen im Krummofen ohne Zuschläge (da die Erze Kieselerde,
Thonerde und Kalk in genügender Menge enthalten) mit Koks auf
=Rohstein= (a) verschmolzen, welcher geröstet und dann in demselben
Ofen mit Schlackenzusätzen auf =Concentrationsstein= (b) verschmolzen
wird. Um den Eisengehalt zu vermindern, aber noch so viel Schwefel
darin zu lassen, dass der Stein der Zerkleinerung wegen spröde bleibt,
wird derselbe im Herde verblasen, wodurch der =Raffinationsstein= (c)
entsteht, aus welchem dann auf nassem Wege Nickel oder Nickellegirung
dargestellt wird.
(a) (b) (c)
Nickel 19 24 35
Kupfer 13 39 43
Eisen 35 12 2
Schwefel 33 25 20
--- --- ---
100 100 100
Auf ähnliche Weise verfährt man zu Klefva in Schweden, auf der
Aurorahütte zu Gladenbach im Grossherzogthum Hessen und zu Varallo in
Piemont.
[Greek: b]) Das Concentrationsschmelzen der Nickelerze =auf Speise=
findet Anwendung, wenn das Nickel als Arsennickelverbindung in den
Erzen enthalten ist, ferner bei arsen- und antimonhaltigen Speisen,
welche bei der Kupfer-, Silber- und Bleigewinnung zuweilen fallen,
endlich auch bei gewissen arsenfreien Hüttenprodukten, z. B.
nickelhaltigen Kupferschlacken, in welch letzterem Falle ein
Arseniciren des Materials (meist durch Zusatz von Arsenkies FeAs +
FeS_{2}, welcher beim Erhitzen für sich in As und in 2 FeS zerfällt)
stattfindet. Unterwirft man eine wesentlich aus Nickel, Eisen und Arsen
bestehende Verbindung zunächst einer theilweisen Röstung und dann das
Röstgut einem reducirenden und solvirenden Schmelzen, so geht das Eisen
zum grössten Theil in die Schlacke, während das oxydirte Nickel zu
Metall, sowie vorhandene arsensaure Salze zu Arsenmetallen (Speise)
reducirt werden, in welchen das Nickel sich ansammelt, da dasselbe
grössere Verwandtschaft zum Arsen als zum Schwefel hat. Ist in der
ursprünglichen Verbindung zugleich Kupfer enthalten, so geht dasselbe
in die Speise, lässt sich aber daraus als Stein darstellen, wenn man
ausser mit Arsenkies noch Schwefelkies beschickt, welcher das
vorhandene Kupfer schwefelt. Durch wiederholtes Rösten und solvirendes
Schmelzen der Speise, zu welchem mitunter noch ein Verblasen sich
gesellt, lässt sich der Eisengehalt immer mehr und mehr verringern,
wobei namentlich ein Zuschlag von Schwerspath und Quarz gute Dienste
geleistet hat. Man verschmilzt arsenhaltige Nickelerze auf Speise z. B.
zu Sangerhausen im Mansfeld'schen, zu Schladming in Steiermark und zu
Birmingham (wo man Erze von Dubschan in Ungarn und auch spanische Erze
zu gute macht), während man in Freiberg und am Unterharze bei der
Kupfer-, Silber- und Bleigewinnung erhaltene Speisen concentrirt, auf
der Altenauer Hütte (Oberharz) und zu Joachimsthal in Böhmen arsenfreie
Hüttenprodukte, z. B. nickelhaltige Kupferschlacken oder nickelhaltige
Rückstände von der Silberextraction, auf Nickelspeise verschmilzt. Die
Nickelspeisen enthalten 40-55 Proc. Nickel, 30-40 Proc. Arsen,
ausserdem Schwefel, Eisen, Wismuth, Kupfer.
[Greek: g]) Das Concentrationsschmelzen auf =Schwarzkupfer= oder
=Nickelsauen=. Bei sehr geringem Nickelgehalt der Kupfererze sammelt
sich derselbe in den obersten Kupferscheiben beim Garen in solcher
Menge an, dass deren Verarbeitung auf Nickel vortheilhaft erscheint.
=Wille= fand in Garkupfer aus dem Kupferschiefer bei Riechelsdorf in
Hessen
13,6 12,8 2,9 12,1 7,8 Proc. Nickel.
In den obersten Garkupferscheiben findet sich das Nickel zuweilen in
Nickeloxydulkrystallen.
[Sidenote: Darstellung von Nickel oder von Nickelkupferlegirung.]
II. Die Darstellung von =metallischem Nickel= oder einer =Legirung=
desselben mit Kupfer aus dem Produkte der Concentrationsarbeit
geschieht entweder [Greek: a]) auf trockenem oder [Greek: b]) auf
hydrometallurgischem Wege.
[Greek: a]) =Nickelgewinnung auf trockenem Wege.= Die bisher befolgten
Methoden der Darstellung des Nickels auf trockenem Wege führten zu
keinem genügenden Ergebniss. Durch wiederholtes Rösten von
=Nickelspeise= mit Kohlenpulver und Holzspänen, wie es von =v.
Gersdorf= vorgeschlagen worden ist, lässt sich zwar Nickeloxyd
erhalten, welches dann durch Kohle zu Metall reducirt werden kann, das
Nickeloxyd ist aber stets mit arsensaurem Nickeloxyd und das daraus
dargestellte Nickel mit Arsen verunreinigt, wodurch das Nickel und das
Neusilber spröde wird und die Eigenschaft erlangt, an der Luft bald
braun anzulaufen. Auch das Eisen, welches das Nickel in der Speise
immer begleitet, lässt sich auf dem angegebenen Wege nicht entfernen.
Bessere Resultate giebt das von =H. Rose= im Jahre 1863 vorgeschlagene
Verfahren, arsenfreies Nickel aus Nickelspeise dadurch darzustellen,
dass man die gepulverte Speise mit Schwefel mengt und erhitzt, wobei
unter Bildung von Schwefelnickel Schwefelarsen verflüchtigt wird. Ein
etwaiger Arsenrückstand kann durch Rösten des Schwefelnickels und
nochmaliges Erhitzen mit Schwefel völlig entfernt werden. Das zuletzt
beim Rösten erfolgende schwefelsaure Nickeloxydul entlässt beim starken
Glühen seine Schwefelsäure. Das Oxyd wird durch Kohle reducirt. Zu
Dillenburg hat man aus dem Raffinationsstein (aus Nickel, Kupfer, Eisen
und Schwefel bestehend) dadurch eine Nickelkupferlegirung darzustellen
versucht, dass man den gepochten Stein vollständig abrüstete und dann
in Mengen von 100 Pfd. mit 45 Pfd. Soda in einem Flammenofen bei
Rothglühhitze behandelte, um den Schwefel als Schwefelnatrium löslich
zu machen. Man laugt Schwefelnatrium und schwefelsaures Natron mit
Wasser aus.
[Greek: b]) =Nickelgewinnung auf nassem Wege.= Der hydrometallurgischen
Nickelausscheidung geht gewöhnlich ein Rösten der Erze oder
nickelhaltigen Hüttenprodukte (Speise, Stein) voraus, um das vorhandene
Eisen in das in Säuren lösliche Eisenoxyd überzuführen, das Nickel,
Kupfer und Kobalt aber entweder als Sulfate in Wasser oder als Oxyde
oder basische Salze in Säuren (Schwefelsäure, Salzsäure) löslich zu
machen. Aus der Lösung wird das Nickel durch ein entsprechendes Reagens
als Oxyd oder als Sulfuret gefällt und aus dem Niederschlage
metallisches Nickel oder Kupfernickellegirung dargestellt. Die
Gewinnung des Nickels auf nassem Wege zerfällt folglich in drei Phasen,
nämlich 1) =Darstellung der Nickellösung.= Werden nickelhaltige
=Steine= (mit oder ohne Zusatz von Eisenvitriol) geröstet, so bilden
sich zunächst die schwefelsauren Salze der vier Metalle Eisen, Kupfer,
Nickel und Kobalt, welche bei gesteigerter Temperatur in verschiedenen
Hitzgraden sich zersetzen, am ersten das schwefelsaure Eisenoxydul und
Oxyd, am schwierigsten das schwefelsaure Kobaltoxydul. Aus dem Röstgut
lässt sich mittelst Wasser der grösste Theil des Nickels und Kobalts,
auch etwas Kupfer extrahiren, während das Eisen nebst einem Theil des
Kupfers (mit kleinen Mengen von Kobalt und Nickel) ungelöst
zurückbleiben. Aus dem Rückstande lässt sich durch Säuren das
Kupferoxydul und Nickeloxydul extrahiren. Wird das Röstgut sofort mit
Salzsäure extrahirt, so löst sich mehr Kupferoxyd als Nickeloxydul; aus
dem Rückstande lässt sich durch heisse concentrirte Säure Nickel- und
Eisenoxyd extrahiren. Aus der =Speise= lässt sich das Arsen entfernen
und das Nickel in Lösung bringen, wenn man die geröstete Speise mit
einem Gemenge von Natronsalpeter und Soda glüht, das entstandene
arsensaure Natron mit Wasser auszieht, den Rückstand mit Schwefelsäure
behandelt und dann unter Zurücklassung von Eisenoxyd Nickel- und
Kobaltvitriol extrahirt. Nach dem Vorschlage von =Wöhler= kann man das
Arsen durch Schmelzen der Speise mit Schwefelnatrium und Auslaugen der
Masse in Gestalt von Sulfosalz entfernen. 2) Die Fällung des Nickels
aus der Lösung geschieht auf verschiedene Weise, so nach =Stapff=
(1858) durch Kreide, mittelst deren man durch fractionirte Fällung bei
verschiedenen Temperaturen zuerst Eisen und Arsen, dann Kupfer
abscheiden kann, sodass nur noch Nickel in der Lösung sich befindet,
aus welcher das Nickel durch eisenfreie Kalkmilch gefällt wird. Nach
=Louyet= (1849) wendet man zum Fällen des Eisens etwas Chlorkalk und
Kalkmilch an; der Niederschlag, welcher alles Eisen und Arsen enthält,
wird abfiltrirt. Aus dem sauren Filtrat fällt man durch
Schwefelwasserstoff Wismuth, Blei und Kupfer und kocht das Filtrat mit
Chlorkalk, wodurch das Kobalt als Superoxyd ausgeschieden wird, während
das Nickel allein in Lösung bleibt. Um reines Kobaltoxyd zu erhalten,
muss man die Fällung durch Chlorkalk so vorsichtig leiten, dass noch
etwas Kobalt beim Nickel bleibt, da eine Beimengung von Kobalt dem
Nickel nicht schadet. In Joachimsthal fällt man aus der sauren
Flüssigkeit, aus welcher durch Schwefelwasserstoffgas das Kupfer
entfernt wurde, das Nickel durch zweifach-schwefelsaures Kali in
Gestalt von schwer löslichem schwefelsaurem Nickeloxydul-Kali, wo dann
nickelfreies Kobalt in der Lösung bleibt, welches durch kohlensaures
Natron gefällt wird. 3) Die Ueberführung des Nickelniederschlags in
Nickelmetall (oder in Kupfernickel) kann beispielsweise auf folgende
Weise geschehen: Das aus der schwefelsauren Nickeloxydullösung mit
Kalkwasser gefällte Nickeloxydulhydrat wird durch Filtriren und Pressen
so verdichtet, dass es getrocknet werden kann, was in einem
Trockenflammenofen durch die abziehende Flamme des Verblaseofens
geschieht. Nach dem Trocknen wird der Niederschlag mit Wasser gemahlen
und mit salzsäurehaltigem Wasser so lange gewaschen, bis aller Gyps,
welcher dem Niederschlage in der Menge von 8-12 Proc. beigemengt war,
entfernt ist. Das reine Nickeloxydul wird nun mit gewissen
consistenzgebenden Mitteln (man nahm früher ein Gemenge von Roggenmehl
mit Rübenmelasse) zu einem steifen Teig eingestampft, der in Würfel von
1,5-3 Centim. Seite zerschnitten wird. Diese Würfel werden schnell
getrocknet und nach dem Trocknen mit Kohlenstaub in Tiegeln oder
vertikal stehenden Thoncylindern bei starker Hitze zu Metall reducirt,
was bei dem kupferhaltigen Nickel leicht, in 1-1/2 Stunden, bei dem
reinen Nickel dagegen schwerer von statten geht und 3 Stunden starker
Weissglühhitze beansprucht. Das kupferhaltige Nickel, =Kupfernickel=,
tritt hierbei in wirkliche Schmelzung, während das reine Nickel seiner
Strengflüssigkeit wegen nur in einen stark zusammengesinterten, dem
äusseren Ansehen nach völlig compacten Zustand übergeht und so als
=Würfelnickel= in kleinen, etwas unregelmässigen Würfeln von etwa 1
Centim. Seitenlänge in den Handel kommt, denen man zuweilen durch
Rotirenlassen mit Wasser in Fässern den gewünschten Metallglanz
ertheilt. Auf der Isabellenhütte bei Dillenburg wird das Kupfernickel
nicht mehr zu Würfeln geformt, sondern nach Art des Rosettenkupfers zu
Scheiben gerissen. Um die Neusilberfabrikanten zur Abnahme des
Rosettennickels zu bewegen, ist auf der Hütte dafür Sorge getragen,
dass die Mischungsverhältnisse immer dieselben bleiben; sie sind
gegenwärtig 66,67 Proc. Kupfer und 33,33 Proc. Nickel.
Das Würfelnickel enthält 94-99 Proc. Nickel.
[Sidenote: Eigenschaften des Nickels.]
Das =reine= Nickel ist fast silberweiss mit einem geringen Stich ins
Gelbliche, strengflüssig, ziemlich hart, sehr dehnbar und politurfähig,
hat einen bedeutenden Glanz und ein spec. Gewicht von 8,97-9,26. Im
reinen Zustande lässt es sich walzen, schmieden und zu Draht ziehen. Die
Zähigkeit des Nickels zu der des Eisens verhält sich wie 9 : 7. Es bietet
manche Analogie mit dem Eisen dar, unterscheidet sich aber durch seine
grössere Widerstandsfähigkeit gegen chemische Agentien von demselben;
seiner silberähnlichen Farbe wegen und weil es den Einflüssen von Luft,
Wasser und vielen Säuren widersteht, findet es zur Herstellung
silberähnlicher Legirungen, namentlich des =Neusilbers= oder =Argentans=
(siehe Kupfer) und neuerdings auch als Münzmetall (in der Schweiz, in
Belgien und in Nordamerika) Anwendung. Die seit einiger Zeit aufgekommene
sogenannte =Drittel-Silberlegirung= (_tiers-argent_), die sicherlich
grosse Verbreitung finden wird, besteht aus:
Silber 27,56
Kupfer 59,06
Zink 9,57
Nickel 3,42
-----
99,61
Die =Produktion an Nickel= ist gegenwärtig (1870) eine sehr
bedeutende[7], wie folgende Angaben zeigen:
Der norddeutsche Bund producirt 6800 Centner
Oesterreich 2000 "
Belgien 800 "
Frankreich 400 "
Norwegen 1200 "
--------------
11,200 Centner
im Werthe von etwa 1 Million Thaler.
[7] Die Nickelfabrik von =Fleitmann= und =Witte= in Iserlohn producirt
jährlich für 200 bis 250,000 Gulden Nickel.
In Belgien stellt man das Nickel aus italienischen Erzen dar; auf dem
unter =Küntzel's= Leitung stehenden Nickelwerk zu Val benoit bei
Lüttich verarbeitet man Magnetkies von Varallo in Oberitalien, der
einen Nickel- und Kobaltgehalt von 2,5-5 Proc. besitzt. Schweden
producirt jährlich gegen 1600 Ctr. Nickelkupfer und Nickelstein.
Das Kupfer.
(Cu = 63,4; spec. Gew. = 8,9.)
[Sidenote: Kupfer. Vorkommen desselben.]
Das Kupfer ist eines der am häufigsten vorkommenden Metalle. Es war schon
in den ältesten Zeiten bekannt und wurde von den Griechen und Römern zum
grössten Theil von der Insel Cypern bezogen, daher der Name =Cuprum=,
Kupfer. Es findet sich zum Theil gediegen, meist aber oxydirt und
geschwefelt. Zu den oxydirten Kupfererzen gehören das Rothkupfererz, der
Kupferlasur und Malachit, zu den geschwefelten der Kupferglanz,
Kupferkies, das Buntkupfererz und die Fahlerze. Der grösste Theil des
angewendeten Kupfers wird aus den geschwefelten Kupfererzen gewonnen.
[Sidenote: Kupfererze.]
Das =gediegene Kupfer= kommt in grosser Menge am Oberen See in
Nordamerika und in Chile vor. Unter dem Namen =Kupfersand= und
=Kupferbarilla= werden gegenwärtig grosse Mengen von Erz aus Chile in
England eingeführt, welches aus etwa 60-80 Proc. Kupfer und 20-40 Proc.
Quarz besteht.
Das =Rothkupfererz= (Kupferoxydul) Cu_{2}O (mit 88,8 Proc. Kupfer)
findet sich theils in Oktaëdern krystallisirt, theils derb und
eingesprengt (Cornwallis). Ein inniges Gemenge von Kupferoxydul mit
Eisenocker führt den Namen =Ziegelerz=.
Der =Kupferlasur= (mit 55 Proc. Kupfer) ist eine Verbindung von
kohlensaurem Kupferoxyd mit Kupferoxydhydrat (2CuCO_{3} +
CuH_{2}O_{2}), und kommt in schönen blauen Krystallen, theils derb und
eingesprengt vor. (Cornwallis, früher zu Chessy bei Lyon.)
Der =Malachit= (mit 57 Procent Kupfer) ist basisch kohlensaures
Kupferoxydhydrat (CuCO_{3} + CuH_{2}O_{2} und kommt theils in schiefen
rhombischen Säulen, theils tropfsteinartig und faserig (Atlaserz),
theils erdig (Kupfergrün), meist mit Kupferlasur vor (Ural, Australien,
Canada).
Der =Kupferglanz=, Kupferglas, Halbschwefelkupfer (Cu_{2}S) mit 80
Proc. Kupfer, das =Buntkupfererz=, eine Verbindung von Kupferglanz mit
Anderthalb-Schwefeleisen (3Cu_{2}S + Fe_{2}S_{3}) mit 55,54 Proc.
Kupfer, und der =Kupferkies= (Cu_{2}S + Fe_{2}S_{3} oder CuFeS_{2}) mit
34,6 Proc. Kupfer, sind die wichtigsten der zur Kupfergewinnung
angewendeten Schwefelverbindungen des Kupfers. Der Kupferkies ist
häufig mit Eisenkies gemischt, auch Silber und Nickel kommen als
Begleiter vor.
Auch der bei den Bleierzen angeführte =Bournonit= (mit 12,76 Proc.
Kupfer) gehört hierher.
Der =Kupferschiefer= ist ein im Zechstein vorkommender bituminöser
Mergelschiefer, dessen Masse geschwefelte Kupfererze (Kupferglanz,
Kupferkies, Buntkupfererz) fein eingesprengt enthält. Er kommt
besonders im Mansfeld'schen, zu Stollberg am Harz, zu Riechelsdorf in
Hessen vor.
Die =Fahlerze= sind Verbindungen elektropositiver Schwefelmetalle
(namentlich Schwefelkupfer) und Schwefelsilber mit den elektronegativen
Sulfureten Schwefelarsen und Schwefelantimon. Wegen des Silbergehaltes
rechnet man die Fahlerze gewöhnlich zu den =Silbererzen=. Sie enthalten
14-41,50 Proc. Kupfer. Noch ist zu den Kupfererzen zu rechnen der
=Atakamit= (3CuH_{2}O_{2} + CuCl_{2}) mit 56 Proc. Kupfer, welcher sich
besonders in Chile und anderen Gegenden der Westküste von Südamerika,
ferner in Südaustralien findet und in den Kupferwerken von Swansea
verhüttet wird. Zu Pulver gemahlen kommt er von Peru aus als Streusand
unter dem Namen =Arsenillo= nach Europa.
[Sidenote: Gewinnung des Kupfers.]
Je nach der Beschaffenheit der Kupfererze ist die Gewinnung des Kupfers
eine verschiedene. Wenn sie bei den oxydirten (=ockrigen=) Kupfererzen
auf eine einfache Reduction durch Kohle unter Zusatz eines Flussmittels
zurückgeführt werden kann, ist doch die Menge der in der Natur
vorkommenden oxydirten Kupfererze sehr gering; man verschmilzt sie
deshalb meist mit den geschwefelten (=kiesigen=) Erzen. Wir betrachten in
Folgendem die Gewinnung des Kupfers:
1) Aus oxydirten Erzen.
2) Aus geschwefelten Erzen.
3) Auf nassem Wege.
Die Kupfergewinnung aus den =kiesigen Erzen= geschieht entweder in
=Schachtöfen= oder in =Flammenöfen=. Bei dem Schmelzen in =Flammenöfen=
bewirkt man die Reduction des aus dem Kupferstein durch Rösten erhaltenen
Kupferoxydes nicht durch Kohle, sondern =durch den Schwefel= des Steines
selbst. Dadurch wird der Kupfergehalt immer mehr in dem Steine
concentrirt, bis endlich zur Zersetzung der letzten Schwefelantheile
geschritten werden kann. Diese Zersetzung wird durch das Abrösten des
concentrirten Kupfersteins und das zu gleicher Zeit stattfindende
Schmelzen desselben bewirkt, worauf bis zur vollständigen Abscheidung des
Schwefels die Luft ungehindert zutreten kann. Dabei bildet sich stets
Kupferoxydul, sodass zuletzt das gereinigte Kupfer sich im Zustande des
übergaren Garkupfers befindet. Bei dem Verschmelzen der Kupfererze in den
=Schachtöfen= befolgt man zwar das nämliche Verfahren, den Kupfergehalt
des Erzes zuerst im Kupferstein zu concentriren, die Reduction des
Kupferoxydes in dem gerösteten Stein geschieht aber nicht durch den
Schwefel, sondern =durch die Kohle=, womit die Beschickung im Schachtofen
geschichtet ist. Daraus folgt der wesentliche Unterschied des Zustandes,
in dem sich das Kupfer -- abgesehen von der Verunreinigung mit anderen
Metallen -- nach beendigtem Schmelzprocess befinden muss. Durch den
Schachtofen erhält man nie ein übergares oder ein mit Kupferoxydul
verunreinigtes, sondern stets ein kohlehaltiges Kupfer. Es wird demnach
weder durch den Schachtofen, noch durch den Flammenofen ein hammergares
Kupfer erhalten werden können; die Mittel aber, dem Kupfer die Hammergare
zu ertheilen, müssen bei dem in dem Flammenofen dargestellten Kupfer
gänzlich verschieden sein von den bei dem durch Verschmelzung im
Schachtofen erhaltenen Kupfer angewendeten.
[Sidenote: Das Zugutemachen der Kupfererze in Schachtöfen.]
Die beim Zugutemachen der geschwefelten Kupfererze in =Schachtöfen=
stattfindenden Processe bestehen in der Regel darin, dass man die Erze
röstet, wobei ein Theil des Schwefels, Arsens und Antimons verflüchtigt
wird, ein Theil der in den Erzen enthaltenen Metalle in schwefelsaure
Salze (Vitriole), arsensaure und antimonsaure übergeht, während ein Theil
des Erzes sich dem Rösten entzieht. Bei dem reducirenden Schmelzen
(=Rohschmelzen=, =Erzschmelzen=) des Röstgutes unter Zusatz von
schlackebildenden Materialien wird zuvörderst das Kupferoxyd zu
metallischem Kupfer reducirt, während die Vitriole sich wieder in
Schwefelmetalle verwandeln, die mit dem metallischen Kupfer und den
unzersetzt gebliebenen Schwefelmetallen den kupferreicheren =Rohstein=
(=Kupferstein=) bilden, und aus den vorhandenen antimon- und arsensauren
Metalloxyden sich durch Reduction Antimon- und Arsenmetall (=Speise=)
erzeugt. Die übrigen Metalloxyde, namentlich das zu Oxydul reducirte
Eisenoxyd, verbinden sich mit den Zuschlägen zu =Schlacke=. Durch
Wiederholung des Röst- und reducirenden Schmelzprocesses
(=Concentrationsschmelzen=), erhält man zuletzt neben einer geringen
Quantität Stein (=Dünnstein= oder =Lech=), metallisches Kupfer
(=Rohkupfer=, =Schwarzkupfer=), mit fremden Metallen verunreinigt, von
welchen es durch ein oxydirendes Schmelzen (=Rohgarmachen=) befreit wird,
indem die fremden Metalle als Oxyde theils verflüchtigt werden, theils in
die Schlacke (=Garschlacke=) gehen. Das =Garkupfer= (=Rosettenkupfer=,
=Scheibenkupfer=) enthält, weil bei dem Rohgarmachen der Röstprocess
gewöhnlich zu weit getrieben wird, Kupferoxydul, wodurch seine
Dehnbarkeit vermindert wird. Durch ein schnelles reducirendes Schmelzen,
durch Umschmelzen zwischen Kohlen auf einem Herde wird das Kupferoxydul
reducirt und es bildet sich geschmeidiges (=hammergares=) Kupfer. Durch
das Raffiniren des Kupfers in Flammenöfen wird zweckmässig das Roh- und
Hammergarmachen zu einem Process vereinigt.
[Illustration: Fig. 18.]
[Illustration: Fig. 19.]
[Illustration: Fig. 20.]
Das =Roh=schmelzen der gerösteten Erze zu =Rohstein= (Kupferstein)
geschieht in Schachtöfen, theils mit Holzkohlen, theils mit Koks. Fig. 18
zeigt den vertikalen Durchschnitt des Schachtofens, Fig. 19 dessen
vordere Ansicht, mit Beseitigung der vorderen Mauer, um den innern
Schmelzbau sichtbar zu machen. Fig. 20 zeigt endlich den untern Theil
dieses Ofens. _t_ _t_ sind die Oeffnungen für die Düsen des Gebläses;
durch die über dem Sohlenstein befindlichen beiden Oeffnungen _o_ _o_
(=Augen=) und zwei kurze Kanäle (Spuren) rinnt der flüssige Inhalt des
Ofens in die beiden schalenförmigen Vertiefungen _C'_ _C'_
(=Spurtiegel=). Da das geröstete Kupfererz (Kupferkies etc.) stets
Eisenoxyd enthält, so würde durch eine einfach reducirende Schmelzung
leicht Eisen reducirt werden. Um dies zu vermeiden, setzt man
schlackebildende Substanzen hinzu (Quarz oder kieselsäurereiche
Zuschläge). Das in dem Ofen zu Oxydul reducirte Eisenoxyd tritt mit der
Kieselerde zu einer leichtflüssigen Schlacke zusammen. Das beim Rösten
entstandene Kupferoxyd und Kupferoxydul wird durch das in dem Röstgut
enthaltene Schwefeleisen zu metallischem Kupfer reducirt (3CuO + FeS =
SO_{2} + FeO + 3Cu). Während der Verschlackung scheiden sich die
Schwefelmetalle ab und sammeln sich im untern Theile des Ofens als
=Kupferstein= (Rohstein), ein Gemenge von Schwefelkupfer, Schwefeleisen
und anderen Schwefelmetallen mit einem durchschnittlichen Kupfergehalt
von etwa 32 Proc. Die zugleich gebildete Schlacke führt den Namen
=Rohschlacke= (Schwielschlacke).
Das =Rösten des Kupfersteins= hat dessen möglichst vollständige Oxydation
unter Beseitigung des vorhandenen Schwefels zum Zweck. Der erfolgte
=Spurrost= wird in einem Schachtofen mit einem Zuschlag von Schlacke
verschmolzen, welcher Process das =Spuren= oder die
=Concentrationsarbeit= genannt wird. Der fallende Stein heisst der
=Spurstein= oder =Concentrationsstein=, der etwa 50 Proc. Kupfer enthält,
vollständig abgeröstet und zu Schwarzkupfer verschmolzen wird. Sind die
Roh- und Spursteine =silberhaltig=, so werden sie vor weiterer Behandlung
entsilbert, was früher durch die Amalgamation, gegenwärtig nach dem
=Ziervogel='schen Verfahren (siehe Silber) geschieht, wenn man nicht
vorzieht, erst das metallische Kupfer durch den Saigerprocess mittelst
Blei vom Silber zu trennen.
Man umgeht bei reinen Kupfererzen das Spuren und verschmilzt den
vollständig abgerösteten Kupferstein zu =Schwarzkupfer= (Rohkupfer,
Gelbkupfer) durch die =Schwarzkupferarbeit= (Schwarzmachen,
Rohkupferschmelzen). Dies geschieht in Schachtöfen von geringerer Höhe
(Krummöfen) als die beim Schmelzen der gerösteten Kupfererze
angewendeten. Der Schwefelgehalt des Steines ist durch das Rösten so weit
verringert worden, dass er das nun reducirte Kupfer nicht mehr
aufzunehmen vermag. Es scheidet sich deshalb neben einer geringen Menge
Stein (=Dünnstein=, =Oberlech=, =Armstein=) als =Schwarzkupfer= ab,
welches 93-95 Proc. Kupfer enthält. Schwarzkupfer aus Mansfeld enthielt
nach =Fach= (1866):
Kupfer 93,49
Blei 1,49
Zink 1,47
Eisen 1,03
Nickel} 1,25
Kobalt}
Silber 0,03
Schwefel 0,99
-----
99,75
[Sidenote: Garmachen.]
Das Schwarzkupfer oder Rohkupfer wird nun durch ein kräftiges oxydirendes
Schmelzen von den Verunreinigungen (Schwefel und beigemengte fremde
Metalle) befreit, wobei sich die Verunreinigungen früher verschlacken als
das Kupfer. Dieser Process heisst das =Garmachen des Schwarzkupfers= und
wird ausgeführt
1) im kleinen Garherde (Herdgarmachen);
2) im grossen Garherde oder Spleissofen;
3) im Zugflammenofen oder Raffinirofen.
[Sidenote: Auf dem Herde.]
[Illustration: Fig. 21.]
[Illustration: Fig. 22.]
Das =Herdgarmachen= wird auf dem Garherde vorgenommen, dessen vertikalen
Durchschnitt Fig. 21, dessen perspectivische Ansicht Fig. 22 zeigt.
Dieser Herd besteht aus einem Gemäuer, auf dessen oberer Fläche eine
halbkugelförmige Vertiefung _a_, die Herdgrube, angebracht ist. _b_ ist
eine gusseiserne Deckplatte des Herdes. Zwei Düsen, von denen die eine
bei _h_ sichtbar ist, treiben Wind in das Feuer und auf die Oberfläche
des Kupfers. Man schmilzt nun Schwarzkupfer unter Zusatz von Kohlen unter
Mitwirkung des Gebläses nieder. Schwefel, Arsen und Antimon verflüchtigen
sich. Eisenoxyd und die übrigen nicht flüchtigen Oxyde scheiden sich mit
dem Kupferoxydul der Kieselsäure aus der Herdmasse zu Schlacke verbunden
auf der Oberfläche des Kupfers als =Garschlacke= ab, die von Zeit zu Zeit
abgezogen wird. Nach dem Garwerden des Kupfers wird das Gebläse
abgehangen, die Oberfläche des Kupfers von Kohlen und Schlacken befreit
und dieselbe unter Aufstreuen von Kohlenklein so weit abgekühlt, dass das
Kupfer, ohne eine Explosion befürchten zu müssen, mit Wasser
oberflächlich zur Abkühlung gebracht werden kann. Es bildet sich eine
dünne Scheibe (=Rosette=), welche abgehoben und alsbald in kaltem Wasser
abgelöscht wird, um die Oxydation des Kupfers zu verhüten. So fährt man
fort, Wasser aufzusprengen und Scheiben abzuheben, bis der Herd fast
entleert ist. Man nennt diese Arbeit das =Scheibenreissen=, =Spleissen=,
=Rosettiren=. Das so erhaltene Kupfer ist das =Rosettenkupfer=,
=Garkupfer=, =Scheibenkupfer=.
[Sidenote: Garmachen im grossen Garherde.]
[Illustration: Fig. 23.]
Das =Garmachen im grossen Garherde oder Spleissofen= (Gebläseflammenofen)
ist in Folge der Unvollkommenheit des Herdgarmachens eingeführt worden.
Der =Spleissofen= ist dem Silbertreibherd ähnlich. Fig. 23 zeigt ihn im
vertikalen Durchschnitte. _A_ ist der Schmelzherd, _B_ der Spleissherd
(es sind zwei solcher Herde vorhanden), _n_ die Form des Gebläses, _l_
der Rost für das Brennmaterial. Das Verfahren ist dem Herdgarmachen
ähnlich. Wenn das Kupfer die Gare erreicht hat, wird es in die
Spleissherde abgelassen und in diesen in Rosettenkupfer verwandelt. Da
bei diesem Garmachen das Brennmaterial vom Schmelzgute getrennt ist, so
findet eine vollständigere Reinigung des Kupfers statt, als im kleinen
Herde.
[Sidenote: Saigerung.]
Bei Verarbeitung silberhaltiger Kupfererze wird das Schwarzkupfer =vor=
dem Garmachen der Operation des =Saigerns= unterworfen, wenn man es nicht
vorzieht, zur Entsilberung die =Ziervogel='sche Wasserlaugerei (s.
Silber) anzuwenden. Diese Operation beruht darauf, dass Kupfer und Blei
sich zusammenschmelzen lassen, dass aber beim Erkalten beide Metalle
nicht verbunden bleiben, und eine Legirung von vielem Kupfer mit wenig
Blei sich bildet und das übrige Blei sich ausscheidet. Die Absonderung
geschieht zum grössten Theil nach dem specifischen Gewichte, die unterste
Schicht bildet silberhaltiges Blei. Lässt man die flüssige Masse langsam
erkalten, so fliesst das Blei mit dem Silber verbunden aus, bei schnellem
Erkalten erhält man dagegen ein inniges Gemenge beider Metalle. Das
Silber wird von dem Blei durch Abtreiben oder durch Pattinsoniren
geschieden.
Wie schon erwähnt, ist das auf dem kleinen und grossen Herde
dargestellte Kupfer meist kupferoxydulhaltig. Bei einem Oxydulgehalt
von 1,1 Proc. ist aber das Kupfer so wenig dehnbar und geschmeidig,
dass es sich bei gewöhnlicher Temperatur nicht mehr bearbeiten lässt,
ohne schieferig zu werden und Kantenrisse zu bekommen. Bei einem
Kupferoxydulgehalte von 1-1/2 Proc. wird die Verminderung der
Festigkeit auch schon in erhöhter Temperatur bemerklich und das Kupfer
wird kalt- und rothbrüchig. Dies ist der Zustand des Kupfers, welchen
man in Deutschland mit dem Namen des =übergaren= bezeichnet. Dieses mit
Kupferoxydul verunreinigte Kupfer kann nur durch Reduction des Oxyduls
seine vorige Festigkeit wieder erhalten. Der dies bezweckende Process
wird das =Hammergarmachen= und das dabei erhaltene Kupfer =hammergares
Kupfer= genannt. Mansfelder Garkupfer enthielt nach =Steinbeck= (1864):
Kupfer 94,37
Silber 0,02
Nickel 0,36
Eisen 0,05
Blei 0,60
Sauerstoff 0,58
Schwefel 0,02
------
100,00
[Sidenote: Das Zugutemachen der Erze in Flammenöfen.]
Der grosse Reichthum Grossbritanniens an dem für den Flammenofenprocess
sich am besten eignenden Brennstoff, der Steinkohle, führte wol zuerst
auf die Idee, anstatt des Zugutemachens der Kupfererze in Schachtöfen die
Gewinnung des Kupfers in Flammenöfen einzuführen. Mit dieser, in Bezug
auf Grossbritannien vortheilhaften wirthschaftlichen Seite, vereinigt die
Anwendung der Flammenöfen zugleich vielfache Vortheile von allgemeiner
Wichtigkeit, namentlich ist das nach dem englischen Verfahren gewonnene
Kupfer weit vorzüglicher als das der übrigen Kupferwerke, wenn es auch
dem aus russischen und australischen Erzen gewonnenen an Güte nachsteht.
Die bedeutendsten englischen Kupferwerke sind zu Swansea; sie erhalten
ihre Erze aus den Kupferminen in Cornwall, Nord-Wales, Westmoreland, den
angrenzenden Theilen von Lancashire und Cumberland, aus Schottland und
Irland u. s. w., doch werden auch grosse Mengen von eingeführten Erzen
(aus Chili, Peru, Australien, Cuba und Norwegen) verschmolzen. Ausserdem
befinden sich noch Kupferwerke auf der Insel Anglesea, in Staffordshire
und bei Liverpool. Die englischen Kupfererze bestehen meist aus
Kupferkies mit beigemengtem Schwefelkies, nicht selten auch etwas
Zinnkies und Arsenkies, und Gangart.
Die hauptsächlichsten Processe des englischen
Kupfergewinnungsverfahrens bestehen in folgenden Operationen: 1) Rösten
des kiesigen Kupfererzes (_calcination_); 2) Verschmelzen der
gerösteten Erze zu Rohstein (_melting for coarse metal_); 3) Rösten des
Rohsteines (_calcination of coarse metal_); 4) Darstellen des weissen
Concentrationssteines (_white metal_) durch Verschmelzen des gerösteten
Rohsteins mit reichen Erzen; 5) Darstellen eines blauen
Concentrationssteines (_blue metal_) durch Verschmelzen des gerösteten
Rohsteines mit gerösteten Erzen von mittlerem Kupfergehalt; 6)
Darstellen eines rothen und weissen Steines durch Verschmelzen der bei
den vorhergehenden Operationen gewonnenen Schlacken; 7) Röstschmelzen
des blauen Steines No. 5 und Darstellung des weissen Extrasteines; 8)
Röstschmelzen des weissen Extrasteines und Darstellung des
Concentrationssteines; 9) Röstschmelzen des gewöhnlichen weissen
Steines und der kupferhaltigen Böden zum Zweck der Darstellung von
Schwarzkupfer (_blistered copper_, Blasenkupfer); 10) Raffiniren des
Schwarzkupfers. Nach =Gurlt='s Ansicht lassen sich alle Operationen des
Zugutemachens der Kupfererze in Flammenöfen auf höchstens zwei
Röstungen und drei Schmelzungen zurückführen, nämlich auf 1) das Rösten
der gepulverten Erze unter Zusatz von Kochsalz oder Chlorcalcium, um
flüchtige Chloride zu bilden; 2) das Verschmelzen der gerösteten Erze
bei Erzeugung einer mehr saigeren Schlacke auf Rohstein; 3) das
Röstschmelzen des Rohsteines mit erhitzter Gebläseluft auf
Schwarzkupfer mit oder ohne Zuschlag von chlorhaltigen Substanzen; 4)
das Raffiniren des Schwarzkupfers.
[Sidenote: Rösten der Erze.]
Das _Rösten_ der kiesigen Kupfererze ist im Allgemeinen von dem auf dem
Continent gebräuchlichen Verfahren nicht verschieden. Das Erz erleidet
während des Röstens keinen wesentlichen Gewichtsverlust, indem die
Aufnahme an Sauerstoff so ziemlich den Verlust an Schwefel, Antimon,
Arsen etc. compensirt. Das Produkt des Röstens ist ein schwarzes
Pulver, dessen Farbe vom Kupfer- und Eisenoxyd herrührt. Während des
Röstens entwickeln sich weisse Rauchwolken, aus schwefliger Säure,
arseniger Säure etc. bestehend. In neuerer Zeit hat man durch
Einführung zweckmässiger Röstapparate, namentlich des
=Gerstenhöfer='schen Röstofens, die schweflige Säure für die
Schwefelsäurefabrikation zu verwerthen gesucht.
[Sidenote: Verschmelzen der gerösteten Erze.]
[Illustration: Fig. 24.]
=Das Verschmelzen der gerösteten Erze zu Roh- oder Kupferstein=
geschieht in den =Schmelzöfen=. Die Figur 24 stellt einen solchen
Schmelzofen, wie er zu Swansea gebräuchlich ist, dar. Der Herd
verengert sich gegen seine Mündung hin, sodass er eine Art von Mulde
bildet, _K_ ist der Füllungstrichter, _G_ ist eine mit kaltem Wasser
gefüllte Grube. Die Operation des Kupfersteinschmelzens durch den
Flammenofenprocess bezweckt das Kupfer von der Gangart und einem Theil
der in dem gerösteten Erze enthaltenen fremden Metalloxyde durch ein
reducirendes und auflösendes Schmelzen abzuscheiden. Der Schwefel ist
hierbei von Wichtigkeit, indem die unzersetzt gebliebenen
Schwefelmetalle beim Schmelzen die Oxyde und die schwefelsauren Salze
zerlegen. Es verwandeln sich zunächst Eisenoxyd und Schwefeleisen in
schweflige Säure und Eisenoxydul, welches letztere mit der vorhandenen
Kieselsäure zu Schlacke zusammentritt. Bei gesteigerter Temperatur wird
das Kupferoxyd von dem Schwefeleisen und Schwefelkupfer unter Bildung
von Eisenoxydul und metallischem Kupfer zerlegt, welches letztere sich
zum Theil in dem entstandenen Kupferstein auflöst, zum Theil auch durch
das Eisenoxyd zu Kupferoxydul reducirt wird, das bei der höchsten
Temperatur des Ofens sich verschlackt. Indem nun durch lebhaftes Rühren
der geschmolzenen Masse Stein und Schlacken in innige Berührung kommen,
setzt sich das in dem Steine enthaltene Schwefeleisen mit dem
Kupferoxydul der Schlacken in Schwefelkupfer und kieselsaures
Eisenoxydul um, sodass dem Kupfer fast jeder Weg zur Verschlackung
abgeschnitten ist.
[Sidenote: Rösten des Rohsteines.]
[Sidenote: Concentrationsstein.]
[Sidenote: Roh- oder Schwarzkupfer.]
[Sidenote: Garmachen des Schwarzkupfers.]
=Das Rösten des Rohsteines= geschieht meist in denselben Flammenöfen,
welche zu dem Rösten des Erzes Anwendung finden. Der Zweck des Röstens
ist hauptsächlich, das Eisen zu oxydiren und den Schwefel bis auf ein
gewisses Quantum zu verflüchtigen und zu verbrennen. Eine gewisse
Menge Schwefel in dem Röstprodukte ist nothwendig, weil ausserdem
das Concentrationsschmelzen nicht oder doch nur mit Kupferverlust
ausführbar wäre. Auf das Rösten folgt die Darstellung des =weissen
Concentrationssteines=. Zu diesem Zwecke wird der geröstete Rohstein
mit reichen Kupfererzen beschickt, welche fast kein Schwefeleisen,
sondern nur Schwefelkupfer, Kupferoxyd und Quarz in solchen
Verhältnissen enthalten, dass der Schwefelkies durch den Sauerstoff
der Oxyde oxydirt wird, wobei alles Kupfer mit dem überschüssigen
Kupfer zu Stein zusammentritt, das zu Oxydul oxydirte Eisen aber mit
dem Quarz kieselsaures Eisenoxydul bildet. Das Schmelzen geschieht
auf ähnliche Weise wie das Rohsteinschmelzen. Der sich bildende
=weisse Concentrationsstein= ist fast von der Zusammensetzung des
Kupferglanzes (Cu_{2}S) und wird in Sandformen abgestochen. Der
weisse Stein wird auf =Roh-= oder =Schwarzkupfer= verschmolzen.
Man bringt den zu verarbeitenden Stein auf die Herdsohle eines von
dem Schmelzofen nicht verschiedenen Ofens und lässt das Glühfeuer
12-24 Stunden lang einwirken. Im Anfange darf die Hitze nicht bis
zum Schmelzen gehen, nur gegen das Ende wird sie erhöht. Durch
dieses Röstschmelzen wird der Schwefel in Gestalt von schwefliger
Säure beseitigt und zugleich entweder durch Verflüchtigung allein
oder durch den Sauerstoff und Verschlackung die Verunreinigung,
wie Arsen, Kobalt, Nickel, Zinn, Eisen u. s. w., entfernt. Während
des Einschmelzens zerlegen sich Kupferoxydul und Schwefelkupfer
gegenseitig zu schwefliger Säure und metallischem Kupfer (2Cu_{2}O +
Cu_{2}S = SO_{2} + 6Cu). Das geschmolzene Rohkupfer wird in Formen
abgestochen. Es überzieht sich auf der Oberfläche mit schwarzen
Blasen, weshalb es =Blasenkupfer= genannt wird. Auf der Bruchfläche
zeigt es ein poröses, bienenzelliges Ansehen, welches von den Gasen
und Dämpfen (schweflige Säure, Arsendämpfe) herrührt, welche sich bei
dem Aufkochen des Rohkupfers entwickeln. Das Roh- oder Schwarzkupfer
ist schon ziemlich rein, von Schwefel, Eisen und anderen Metallen
fast frei. Die letzte Operation des englischen Flammenofenprocesses
ist das =Garmachen des Schwarzkupfers=, welches auf der Sohle eines
Flammenofens (Zugflammenofen) ausgeführt wird. Zuerst wird schwach
erhitzt, um die Oxydation zu beendigen. Nach ungefähr sechs Stunden
geräth das Kupfer in Fluss. Nachdem alles Kupfer in dem Sumpfe
niedergeschmolzen ist und der Ofen sich in starker Hitze befindet,
wird die kupferoxydulreiche, röthlich gefärbte Schlacke abgezogen. Es
wird die Oberfläche des geschmolzenen Kupfers mit Holzkohlenpulver
bedeckt und darauf in das flüssige Metallbad eine hölzerne Rührstange,
gewöhnlich von Birkenholz, gebracht. Man nennt diese Operation das
=Schäumen= oder =Polen=; sie hat die Reduction des vorhandenen
Kupferoxyduls durch die aus der hölzernen Rührstange unter Aufschäumen
des Kupfers sich entwickelnden reducirenden Gase zum Zweck. Darauf hat
das Kupfer die Hammergare.
[Sidenote: Gewinnung des Kupfers aus oxydirten Erzen.]
Die Darstellung des Kupfers aus =oxydirten Erzen= ist einfach. Die Erze
werden mit Kohle in einem Schachtofen niedergeschmolzen, indem man sie
mit den erforderlichen Zuschlägen versetzt, um eine leichtflüssige
Schlacke, die kein Kupfer aufnimmt, zu erzielen. Das erfolgende
Schwarzkupfer wird in Spleissöfen gar gemacht und in Blöcken als
Rosettenkupfer in den Handel gebracht. Zu Chessy bei Lyon verschmilzt man
Malachit, Kupferlasur und Rothkupfererz. Es findet dabei durch
Verschlackung ein nicht unbedeutender Kupferverlust statt. Auf den
sibirischen Kupferhütten am Ural giebt man den oxydirten Kupfererzen
einen Zuschlag von kiesigen Kupfererzen und von Schwefelkies, wobei das
Kupfer durch den Schwefel vor der Verschlackung geschützt und in einen
Stein verwandelt wird, den man auf Schwarzkupfer verschmilzt.
[Sidenote: Gewinnung des Kupfers auf nassem Wege.]
Die Gewinnung des Kupfers =auf nassem Wege= (die hydrometallurgische
Kupfergewinnung) findet in neuerer Zeit immer mehr und mehr Anwendung und
ist das Resultat der Uebertragung der Erkenntnisse der analytischen
Chemie in das praktische Leben. Die grosse Leichtigkeit, mit welcher das
Kupfer in Lösung gebracht und daraus gefällt wird, gab die Veranlassung,
den nassen Weg der Kupferextraction zu versuchen, wenn der trockene Weg
wegen Kupferarmuth der Erze keine ökonomisch vortheilhaften Resultate
giebt. Eine der ältesten Methoden der hydrometallurgischen
Kupfergewinnung ist die durch =Cementation=. Sie besteht in dem Ausfallen
des Kupfers aus Kupfervitriollösung durch metallisches Eisen; solche
Lösungen kommen theils fertig gebildet als Grubenwässer oder Cementwässer
vor, theils werden sie künstlich durch Behandeln von armen oxydirten
Kupfererzen mit schwefligsauren Dämpfen oder durch Extraction des Kupfers
mittelst Salzsäure oder verdünnter Schwefelsäure oder auch nur durch
Rösten von kiesigen Erzen und Auslaugen des erzeugten Kupfervitriols
bereitet. Das durch Fällen von metallischem Kupfer aus Lösungen durch
Eisen erhaltene Kupfer nennt man =Cementkupfer=. Auf der Insel =Anglesea=
hebt man die Cementwässer zuerst in ein grosses Bassin, um sie durch
Absetzen von Eisenocker zu klären, und leitet sie darauf in die
Cementgruben, in welchen sich das zur Zersetzung des Kupfervitriols
bestimmte alte Guss- und Schmiedeeisen befindet. Von Zeit zu Zeit muss
das Eisen bewegt werden, damit die oxydirte Fläche sich abscheuere. Von
Zeit zu Zeit werden die Bodensätze in den Sümpfen aufgerührt und die
trübe Flüssigkeit mit allem Schlamm in grosse Sümpfe geleitet, in welchen
sich der Schlamm absetzt, der in einem Trockenofen bei Flammenfeuer
getrocknet wird. Der Kupfergehalt des Schlammes ist sehr verschieden, der
reichste enthält ungefähr 50 Proc. Kupfer, durchschnittlich kann man
einen Kupfergehalt von 15 Proc. annehmen, da der Hauptbestandtheil des
Schlammes basisch schwefelsaures Eisenoxyd ist. Dem Anhaften des
ausgeschiedenen Kupfers an dem Eisen wird vorgebeugt, wenn in dem
Apparate, in welchem die Fällung vor sich geht, eine Rührvorrichtung
befindlich ist, ähnlich der in den Maischmaschinen. Zu =Herrengrund= bei
=Neusohl= in Niederungarn, wo früher beträchtliche Mengen von
Cementkupfer gewonnen wurden, ist die Gewinnung jetzt sehr unbedeutend.
Dagegen zu =Schmöllnitz= in Oberungarn und zu =Rio tinto= in Südspanien
hat die Cementkupferbereitung eine grosse Ausdehnung erhalten. In
Norwegen schlägt man das Kupfer aus den Lösungen (nach =Sinding='s
Verfahren) durch Schwefelwasserstoff nieder und verarbeitet das gefällte
Kupfer entweder auf Kupfervitriol oder auf metallisches Kupfer.
Kupferkieshaltige Pyrite werden, nachdem sie durch Abrösten ihren
Schwefel als schweflige Säure (zum Zweck der Schwefelsäurefabrikation)
abgegeben haben, meist auch noch auf nassem Wege entkupfert; man kann
das Kupfer mit einer Lösung von Eisenchlorid ausziehen und aus der
Lösung (nach dem Vorschlage von =Gossage=) das Kupfer mittelst
Schwefeleisen fällen. Arme ockerige Erze, die nicht mehr mit Vortheil
geschmolzen werden können, werden durch Rösten mit Schwefelkies oder
durch Calciniren mit Eisenvitriol oder überhaupt auf irgend eine Weise,
wobei schweflige Säure sich entwickelt, auf Kupfervitriol verarbeitet.
Auch aus kiesigen Kupfererzen hat man unter Umständen mit Gewinn
Cementkupfer dargestellt, so verwandelt z. B. =Bankart= die Kupfererze
durch Rösten in Sulfate, schlägt aus deren Lösung das Kupfer durch
Eisen nieder und gewinnt aus der Lauge Eisenvitriol.
[Sidenote: Kupfer auf galvanischem Wege erhalten.]
Das durch Anwendung des =galvanischen Stromes= erhaltene Kupfer ist das
reinste; vor einiger Zeit ist vorgeschlagen worden, bei dem Fällen von
Cementkupfer, um an Eisen und Zeit zu sparen, die Elektricität
anzuwenden. Dass der Kupfervitriol auf elektrolytischem Wege unter
Abscheidung von cohärentem Kupfer zersetzt werden kann, ist eine für
=galvanoplastische= Darstellungen wichtige Thatsache.
[Sidenote: Eigenschaften des Kupfers.]
Das Kupfer zeichnet sich durch seine bekannte rothe Farbe aus, ist
stark glänzend und obgleich ziemlich hart, doch so dehnbar, dass es
sich zu den feinsten Drähten ziehen und zu dünnen Blättchen schlagen
lässt. Durch Erwärmen steigert sich seine Dehnbarkeit. Es hat einen
hakigen, körnigen Bruch, ein spec. Gewicht von 8,9 (1 Kubikfuss Kupfer
wiegt 456-476 Pfd.) und schmilzt bei einer Temperatur von 1200°
(Pouillet) oder 1400° (Daniell) (etwas leichter als Gold, etwas
schwerer als Silber). Reines Kupfer fliesst in dünnen, schnell
erstarrenden Strömen, das mit Oxydul verunreinigte fliesst träge,
erstarrt langsamer und stets in dicken Massen. Das geschmolzene Kupfer
hat eine eigenthümliche meergrüne Farbe. Zu Gusswaaren eignet sich das
Kupfer nicht, indem es, vermuthlich wenn es zu heiss gegossen wird, nur
poröse und blasige Güsse liefert. Beim Erkalten dehnt es sich scheinbar
(es =steiget=) aus, d. h. es scheint nach dem Erstarren einen grössern
Raum einzunehmen als im geschmolzenen Zustande. Durch dieses Ausdehnen
wird das Kupfer zur Bearbeitung unter dem Hammer und dem Walzwerk
unbrauchbar, weil der Zusammenhang der Masse auf mechanische Weise,
durch krystallinische Gefüge und durch Höhlungen und Zwischenräume,
welche im Innern der Masse sich bilden, unterbrochen wird. Damit das
Ausdehnen oder Steigen des Kupfers nicht stattfinde, ist es
unerlässlich, das Metall (wie =C. Stölzel= vorgeschlagen) unter einer
Kohlendecke zu schmelzen, oder das flüssige Metall bis zu einer
gewissen Temperatur sich abkühlen zu lassen und es dann in geschlossene
Formen zu giessen, damit es schnell erstarre. Zink, Blei (etwa 0,1
Proc.), Kalium und andere Metalle entziehen dem Kupfer die Eigenschaft,
zu steigen. Auch eine gewisse Quantität beigemengtes Kupferoxydul
verhindert das Steigen des Kupfers in den Formen, doch lässt sich diese
Eigenschaft in der Praxis nicht anwenden, weil Kupferoxydul das Kupfer
kaltbrüchig macht. Reines Kupfer zeigt vor dem Erstarren die
Eigenschaft des Kupferregens oder des Spratzens, d. h. es werden, noch
ehe die Erstarrung auf der Oberfläche eintritt, Kupferkügelchen
(=Streu-= und =Spritzkupfer=) als ein feiner und oft sehr dichter Regen
mit grosser Gewalt in die Höhe geschleudert. Bei höherer Temperatur und
bei Luftzutritt verbrennt des Kupfer mit schöner grüner Flamme. An der
feuchten Luft überzieht es sich nach und nach mit kohlensaurem
Kupferoxydulhydrat (sogenanntem =Grünspan=). Im Feuer bei Luftzutritt
nimmt es anfangs Regenbogenfarben an, später überzieht es sich mit
einer braunrothen Rinde von Kupferoxydul, welche nach und nach eine
schwarze Farbe annimmt und beim Ablöschen des glühenden Metalls in
Wasser oder beim Hämmern und Biegen in Schuppen abfällt (=Kupferasche=,
=Kupferhammerschlag=). In dem Zustande, in welchem das Kupfer durch den
Schmelzprocess auf den Kupferhütten (als =Werkkupfer=) gewöhnlich
dargestellt wird, ist es mit anderen Metallen, vorzüglich mit Eisen,
Antimon, Arsen, in einigen Fällen vorzugsweise mit Blei, in anderen mit
Zinn, zuweilen auch mit Zink, und fast stets mit Schwefel verunreinigt.
=Reischauer= fand in einem vollkommen dehnbaren Werkkupfer 1,48 Proc.
solcher in Salpetersäure unlöslicher Stoffe (Antimon, Blei, Zinn,
Eisen, Nickel). Bei einem grösseren Quantum fremder Körper besitzt es
bei jeder Temperatur einen so geringen Grad von Festigkeit, dass es
sich durch Hämmern und Walzwerke nicht bearbeiten lässt. Selbst zu
Gusswaaren (zu Statuenguss) ist dieses unreine Kupfer nicht geeignet,
theils weil ihm die Kupferfarbe abgeht, theils weil es den Einflüssen
der Atmosphäre nicht widerstehen kann. Man benutzt das Kupfer zu
Siedepfannen in Zuckerfabriken, Kesseln, Blasen und Kühlapparaten in
Brennereien und Brauereien, zum Beschlagen der Schiffe, zur
Scheidemünze, zum Graviren (Kupferstich und Kupferwalzen im Zeugdruck),
zur Fabrikation des Kupfervitriols, der Kupferfarben etc. Raffinirtes
Kupfer aus Mansfeld enthielt nach =Steinbeck= (Juni 1868):
Kupfer 99,28
Silber 0,02
Nickel 0,32
Eisen 0,06
------
100,00
Die =Kupferproduktion= auf der ganzen Erde beträgt gegenwärtig (1870)
etwa 1,300,000 Ctr., davon kommen auf
Russland 130,000 Ctr.
England 350,000 "
Oesterreich 60,000 "
Chile 280,000 "
Nordamerika 200,000 "
Preussen 57,500 "
Spanien 40,000 "
Schweden 40,000 "
Belgien 20,000 "
Sachsen 700 "
Cuba 40,000 "
Bolivia und Peru etc. 30,000 "
Der Preis des Kupfers beträgt im Mittel 40 Thlr. der Centner; als
Gesammtwerth des jährlich producirten Kupfers ergiebt sich demnach die
Summe von 52 Mill. Thlr.
[Sidenote: Legirungen des Kupfers.]
=Kupferlegirungen=. Von diesen Legirungen erwähnen wir als die
wichtigsten die =Bronze=, das =Messing= und das =Neusilber=.
[Sidenote: Die Bronze.]
Die =Bronze= ist eine Legirung aus Kupfer und Zinn oder Kupfer, Zinn und
Zink, oder endlich Kupfer und Aluminium. Durch den Zusatz von Zinn oder
von Zinn und Zink oder endlich von Aluminium wird das Kupfer
leichtflüssiger und daher brauchbarer zum Guss, dichter und deshalb
politurfähiger; es wird ferner härter, spröder, klingender und tönender
und ist (mit Ausnahme der Aluminiumlegirung) weit wohlfeiler als reines
Kupfer, wodurch es ebenfalls zu vielen Zwecken geeigneter wird. Ein
geringer Zusatz von Phosphor (0,12-0,50 Proc.) macht einige dieser
Legirungen homogener und geschmeidiger. Die hauptsächlichsten Arten der
Bronze sind =Glockenmetall=, =Kanonenmetall= und =Statuenbronze=.
[Greek: a]) =Glockenmetall= (Glockengut, Glockenspeise) besteht
durchschnittlich aus 78 Th. Kupfer und 22 Th. Zinn. Es muss Klang mit
Härte und Festigkeit verbinden. Es ist ein sprödes Metall und deshalb ist
die Behandlung der Glocke auf der Drehbank nicht mehr ausführbar; die
Glocke muss demnach den Ton, den sie erhalten soll, durch den Guss, durch
ihre Form und durch die Metallmischung erhalten. Zuweilen wird dem
Metall, um Zinn zu ersparen, Zink und Blei zugesetzt, was leicht
schädlich sein kann. Ein Vorurtheil ist es hingegen, dass, um der Glocke
einen besonders hellen Klang zu verschaffen, Silber beigemischt werden
müsse.
[Greek: b]) =Kanonenmetall= (Geschützmetall, Stückgut, Kanonengut)
besteht durchschnittlich aus 90 Th. Kupfer und 9 Th. Zinn und muss
mechanisch und chemisch dauerhaft sein. Die mechanische Dauerhaftigkeit
erfordert 1) =Zähigkeit=, damit das Geschütz nicht beim Entzünden der
Ladung, wobei dasselbe einem Drucke von wenigstens 1200-1500 Atmosphären
ausgesetzt ist, gesprengt werde; 2) =Elasticität=, damit den durch die
häufigen und stossweisen Gasentwickelungen auf die Cohäsion geschehenden
Angriffen entgegengetreten werde; 3) =Härte=, welche die beim Anschlagen
des Geschosses entstehenden Vertiefungen in der innern Wand des
Geschützes (der =Seele=), die sogenannten =Kugellager=, verhindern soll.
Die =chemische Beständigkeit= endlich verlangt die möglichst grösste
Unangreifbarkeit des Geschützes durch die Luft, durch die
Zersetzungsprodukte des Schiesspulvers und der Schiessbaumwolle und durch
die bei der Entzündung derselben bewirkte hohe Temperatur. Das
Kanonenmetall von der oben angegebenen Zusammensetzung hat die
Eigenthümlichkeit, sich zu entmischen, entweder durch eine Art Saigerung,
indem zinnreiche leichtflüssige Legirungen von den zinnarmen
strengflüssigen sich trennen, oder auch durch Verbrennen, indem das Zinn
leichter und früher verbrennt als das Kupfer und die Legirung dadurch
stets zinnärmer wird. Diese Neigung zum Entmischen ist beim Giessen der
Geschütze eine Quelle von grossen Schwierigkeiten. In neuerer Zeit hat
man und wie es scheint, nicht ohne Erfolg, durch Zusatz von etwas
Phosphor (0,12-0,50 Proc.) das Geschützmetall gleichförmiger zu machen
gesucht.
[Greek: g]) =Statuenbronze= zu Bildsäulen, Büsten, Verzierungen besteht
aus Kupfer, Zinn, Blei und Zink. Sie muss so zusammengesetzt sein, dass
sie im geschmolzenen Zustande dünnflüssig genug ist, um die Gussform
vollständig auszufüllen und einen reinen scharfen Guss zu liefern, der
sich leicht ciseliren lässt und eine schöne Patina annimmt. Die
Reiterstatue des Königs Ludwig XIV. in Paris (1699 beendigt) besteht aus
91,40 Kupfer, 5,53 Zink, 1,70 Zinn und 1,37 Blei; die Reiterstatue von
Ludwig XV. aus 82,65 Kupfer, 10,30 Zink, 4,10 Zinn und 3,15 Blei; die von
Heinrich IV. (auf dem _Pont neuf_ zu Paris) aus 89,62 Kupfer, 4,20 Zink,
5,70 Zinn und 0,48 Blei. Man schätzt an der Statuenbronze die
Eigenschaft, sich bald mit einer gleichmässigen und schön grünen
Oxydschicht (=Antikbronze=, =Patina=) zu überziehen, eine Schicht, deren
Bildung man auch häufig durch Anwendung chemischer Mittel befördert. Die
=Aluminiumbronze= (aus 90 Th. Kupfer und 10 Th. Aluminium bestehend) wird
wegen ihrer schönen Farbe in vielen Fällen angewendet, wo man sich sonst
des Messings bedient hätte.
[Sidenote: Das Messing.]
Das =Messing= (Gelbguss) gehört zu den ältesten und am längsten bekannten
Legirungen. Zink und Kupfer verbinden sich in allen Verhältnissen mit
einander, aber nur das Messing hat unter allen Legirungsverhältnissen
allein technische Anwendung gefunden. Die Quantität der beiden Metalle im
Messing variirt je nach der Anwendung, die von dem Messing gemacht werden
soll. Durchschnittlich beträgt der Zinkgehalt 30 Proc. Im Allgemeinen
ertheilt ein geringerer Zinkgehalt dem Messing eine dunklere
röthlichgelbe Färbung, ein grösserer Zinkgehalt eine lichtere gelbliche
Färbung. Je grösser der Kupfergehalt ist, desto dehnbarer ist das
Messing. In kaltem Zustande ist das Messing hämmerbar und lässt sich
strecken, walzen und zu Draht ausziehen; in heissem Zustande erhält es
leicht Brüche und Risse. Ein =hämmerbares= oder =schmiedbares Messing=
(_yellow metal_), welches sich in der Glühhitze unter Hammer und Walzen
strecken lässt, erhält man durch Zusammenschmelzen von 40 Th. Zink mit 60
Th. Kupfer. Das Messing hat vor dem reinen Kupfer vielfache Vorzüge. Es
hat eine angenehmere Farbe, oxydirt sich nicht so leicht, besitzt
grössere Härte und Steifheit (und eignet sich nur deshalb zu
Blechgefässen und Stecknadeln), niedrigeren Schmelzpunkt und ist im
geschmolzenen Zustande weit dünnflüssiger, ohne beim Erstarren wie das
Kupfer blasig zu werden; es ist aus diesem Grunde, und weil es weit
billiger ist als Kupfer, zu Gusswaaren ein schätzbares Material. Ein
Zusatz von Blei (1-2 Proc.) macht das Messing zur Bearbeitung auf der
Drehbank geeignet; solches Messing lässt sich auch besser feilen, da es
die Feilen nicht verschmiert.
Die =Fabrikation des Messings= geschieht auf zweifache Weise: 1)
entweder durch Zusammenschmelzen von Galmei, Kohle und Schwarzkupfer,
oder 2) durch Zusammenschmelzen von metallischem Zink mit Garkupfer.
Die Messingbereitung mittelst =Galmei= ist die älteste und jetzt schon
fast allgemein aufgegebene Methode. Man bedient sich dazu solcher
Oefen, in welchen 7-9 Tiegel aus feuerfestem Thon zu gleicher Zeit
eingesetzt werden können. Die Tiegel stehen auf einem Rost. Man benutzt
gewöhnlich gerösteten Galmei und zinkhaltigen Ofenbruch der Hochöfen.
Da man mit Galmei dem Messing nicht mehr als 27-28 Proc. Zink geben
kann, so setzt man kurz vor dem Giessen der geschmolzenen Masse Galmei
zu. Früher liess man die Messingfabrikation in zwei Operationen
zerfallen: die erste bezweckte die Herstellung einer Legirung
(=Arcoschmelzen=), welche nur 20 Proc. enthielt; bei der zweiten
verband man das =Arco= (Rohmessing, Stückmessing) mit einer neuen
Zinkmenge, um es in eigentliches Messing zu verwandeln
(Tafelmessingschmelzen). Das Arcoschmelzen ist ein sehr
unvortheilhaftes Verfahren, weil die Schmelzkosten dadurch unnöthig
vergrössert werden, doch war man früher der Ansicht, es werde durch ein
besonderes Arco- und Tafelmessingschmelzen ein besseres Produkt
erhalten. Das Arcoschmelzen fällt gegenwärtig hinweg und man giebt dem
Metallgemisch, wenn es in Fluss gekommen ist, das noch mangelnde Zink.
Auf gleiche Weise verfährt man mit dem Ofenbruche, aus welchem allein,
ohne Zusatz von metallischem Zink, kein Messing hergestellt werden
kann. Beim Guss zu Tafelmessing wird der Inhalt aus allen Tiegeln in
einem Tiegel (dem sogenannten =Giesser=), welcher vor dem
Messingschmelzofen in einer Grube (dem =Monthal=) steht,
zusammengegossen, das flüssige Metall mit einem eisernen Stabe
(=Kaliol=) umgerührt und die Oberfläche gereinigt, worauf der Inhalt in
die bestimmten Formen gegossen wird. Der Guss in eisernen Formen
gelingt nicht gut, wenn es sich um die Herstellung dünner Platten
handelt, daher giesst man zwischen Granittafeln, von denen je zwei eine
Gussform ausmachen. Die Granittafeln erhalten einen Ueberzug aus Lehm
und Kuhmist und werden vor dem Gusse gut angewärmt. Es können gegen 20
Tafeln gegossen werden, ehe man den Lehmüberzug zu erneuern braucht.
Die gegossenen Tafeln werden hierauf überarbeitet, um die Gussnaht zu
beseitigen und dann vermittelst einer Circularsäge in Stücke von
passender Form zerschnitten. Die Fabrikation des Messings aus =Zink=
kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden. Die einfachste und
vorzüglichste Methode besteht in der Anwendung gewöhnlicher Tiegel, in
welche Kupfer und Zink mit einander geschichtet eingetragen werden und
eine starke Decke von Kohlenstaub erhalten. Kupfer und Zink werden in
zolldicken Stücken angewendet. Ein Arcoschmelzen findet bei diesem
Verfahren nicht statt. Bisweilen setzt man auch schon dünngewalztes
Kupferblech Zinkdämpfen aus, um es in Messingblech überzuführen.
Dem =Messing ähnliche Legirungen= sind =Tombak= (rothes Messing,
Rothmetall), welches auf etwa 85 Th. Kupfer 15 Th. Zink enthält. Aus 2
Th. Zink und 11 Th. Kupfer stellt man in Nürnberg und Fürth die
Legirung dar, die von den dasigen Metallschlägern zu =Blattgold=
(Goldschaum) verarbeitet wird. Andere Kupferzinklegirungen von
goldähnlicher Farbe, die jetzt keine oder doch nur spärliche Anwendung
finden, sind: =Prinzmetall=, =Semilor=, =Oreïde=, =Mannheimer Gold=,
=Pinchbak= etc. Das in neuerer Zeit aufgetauchte =Aichmetall= besteht
aus 60 Th. Kupfer, 38,2 Th. Zink und 1,8 Eisen. Es ist wesentlich
schmiedbares Messing. Das =Sterrometall= ist von ähnlicher
Zusammensetzung, jedoch weit härter. Das =Muntzmetall=, in England zu
Schiffsbeschlägen, zu Bolzen, Schiffsnägeln u. dgl. vielfach
angewendet, besteht aus Kupfer und Zink in Verhältnissen, welche
zwischen 50 Proc. Zink und 63 Proc. Kupfer bis zu 39 Proc. Zink und 50
Proc. Kupfer schwanken. Die Legirung zur »=Kupferscheidemünze=« besteht
in Frankreich und Schweden aus 95 Th. Kupfer, 4 Th. Zinn und 1 Th.
Zink, in Dänemark aus 90 Th. Kupfer, 5 Th. Zinn, 5 Th. Zink. Das unter
dem Namen =Weissmessing= vorkommende Metallgemisch besteht wie das
=Bathmetall= aus 55 Th. Kupfer und 45 Th. Zink, und wie das
Lüdenscheider =Knopfmetall= aus 20 Th. Kupfer und 80 Th. Zink. -- Die
=Bronzefarben= (Metall- oder Staubbronze), welche gegenwärtig zum
Bronziren von Gyps- und Holzgegenständen, sowie von Metallgusswaaren,
ferner in der Buch- und Steindruckerei, in der Lackirerei, in der
Wachsleinwand- und Tapetenfabrikation ausgedehnte Anwendung finden,
werden aus den Abfällen der Metallschlägerei, aus der sogenannten
Schawine durch Feinreiben und Erhitzen mit etwas Oel, Talg, Paraffin
oder Wachs dargestellt; die hierbei sich bildenden schönen Farben
(violett, kupferroth, orange, goldgelb, grün) sind Anlauffarben. Die
Legirung zu diesen Bronzefarben ist:
für helle Nüancen { Kupfer 83,
{ Zink 17,
für rothe Nüancen { Kupfer 94-90,
{ Zink 6-10,
für kupferrothe Nüancen Kupfer 100.
Der Kupfergehalt der Bronzefarben bei verschiedenen Mustern ergab sich
bei der Analyse folgendermaassen:
[Greek: a]) Französische Bronzen: Kupferroth 97,32 Proc.
Orange 94,44 "
Blassgelb 81,29 "
[Greek: b]) Englische Bronzen: Orange 90,82 "
Hochgelb 82,37 "
Blassgelb 80,42 "
[Greek: g]) Bayerische Bronzen: Kupferroth 98,92 Proc.
Violett 98,82 "
Orange 95,30 "
Hochgelb 81,55 "
Speisegelb 82,34 "
[Sidenote: Das Neusilber.]
Das =Neusilber= (Argentan, Pakfong, Weisskupfer) ist eine Legirung aus
Kupfer, Nickel, Zink oder Zinn, die man auch betrachten kann als Messing
mit einem Zusatze von 1/6-1/3 Nickel. Das Neusilber ist von fast
silberweisser Farbe, von dichtkörnigem oder feinzackigem Bruche, 8,4-8,7
spec. Gewicht und ist härter, aber fast ebenso dehnbar als gewöhnliches
Messing. Es ist im hohen Grade politurfähig. Bei der Bereitung des
Neusilbers werden Zink, Kupfer und Nickel im zerkleinerten Zustande,
letzteres meist als =Würfelnickel= angewendet. Man bringt die Metalle
gemengt in einen Tiegel, doch in der Weise, dass oben und unten etwas
Kupfer zu liegen kommt, bedeckt das Ganze mit Kohlenpulver und schmilzt,
wobei öfters mit einem eisernen Stabe umgerührt wird. Gutes Neusilber
gleicht 12löthigem Silber und nimmt eine schöne Politur an, welche an der
Luft unverändert bleibt. Es wird von sauren Flüssigkeiten weit weniger
als Kupfer und Messing angegriffen, weshalb es ohne Gefahr zu Geschirren,
in denen Speisen aufbewahrt werden sollen, Anwendung finden kann.
Die Zusammensetzung des Neusilbers ist:
Kupfer 50-66
Zink 19-31
Nickel 13-18,5
In =Sheffield= werden nachstehende Sorten gefertigt:
Kupfer. Nickel. Zink.
Ordinär 8 2 3-1/2
Weiss 8 3 3-1/2
Electrum 8 4 3-1/2
Strengflüssig 8 6 3-1/2
Tutenay 8 3 6-1/2
Das Neusilber ist selbst auf dem Probirsteine kaum vom 12löthigen Silber
zu unterscheiden. Befeuchtet man aber den Strich mit Salpetersäure, so
wird er rascher gelöst als der von Silber, und auf Zusatz von
Chlornatriumlösung erfolgt keine Trübung. Das im Handel vorkommende
=Alfénide=, aus dem man gegenwärtig Milchkannen, Theeservice, Gabeln,
Löffel u. s. w. fabricirt, ist galvanisch versilbertes Neusilber, welches
etwa 2 Proc. seines Gewichtes an Silber enthält und sich durch
vollkommene Aehnlichkeit mit silbernen Gefässen und Geräthschaften bei
bedeutend billigerem Preise empfiehlt. Dem Chinasilber ähnlich sind die
unter dem Namen =Perusilber=, =Chinasilber=, =Christoflemetall= und
=Alpaka= aufgetauchten Legirungen. Das _tiers-argent_
(Drittel-Silberlegirung) besteht aus 27,5 Silber und 62,5 Kupfer, Nickel
und Zink.
Eine andere silberhaltige Nickellegirung wird in der =Schweiz= seit
1850 als =Scheidemünzmetall= angewendet. Es sollen in 1000 Th.
enthalten
die Stücke von Silber. Kupfer. Zink. Nickel.
20 Rappen 150 500 250 100
10 " 100 550 250 100
5 " 50 600 250 100
Das eigenthümliche Verfahren, das Silber anstatt mit Kupfer mit
Neusilber zu legiren, wurde wol durch das Bestreben hervorgerufen, der
geringhaltigen Silberscheidemünze ein weniger unehrenhaftes Aussehen zu
verleihen, als das Scheidemünzsilber darbietet, wenn es abgegriffen
ist. Die Schweizer Münzen werden allerdings durch die Abnutzung nicht
roth, nehmen aber dagegen eine nicht angenehme, schmutzig gelbe Farbe
an. In =Belgien= wendet man seit etwa zehn Jahren eine ähnliche
Legirung (aus 25 Th. Nickel und 75 Th. Kupfer) zu den 5-, 10- und
20-Centimesstücken an. Auch in den =Vereinigten Staaten= Nordamerikas
prägt man gegenwärtig Scheidemünzen (Centstücke), enthaltend 12 Th.
Nickel und 88 Th. Kupfer. Das unter dem Namen =Suhler Weisskupfer= im
Handel vorkommende Metall enthält 88 Th. Kupfer, 8,75 Th. Nickel und
1,75 Th. Antimon.
[Sidenote: Kupferamalgam.]
Eine Verbindung von 30 Th. Kupfer und 70 Th. Quecksilber, die man
erhält, indem man Kupferpulver mit salpetersaurem Quecksilberoxydul
befeuchtet, darauf mit heissem Wasser übergiesst und durch Reiben die
nöthige Menge Quecksilber incorporirt, ist unter dem Namen =Metallkitt=
bekannt; sie ist eine weiche Masse, die nach einigen Stunden erhärtet.
Kupferpräparate.
[Sidenote: Kupfervitriol.]
Der =Kupfervitriol= (Kupfersulfat, Cupricumsulfat, schwefelsaures
Kupferoxyd, cyprischer oder blauer Vitriol) findet sich in der Natur als
Ueberzug, oder in derben, nierenförmigen Massen, oder aufgelöst im
=Cementwasser=. Er krystallisirt in schönen blauen, triklinoëdrischen
Säulen, welche sich in 2 Th. heissem und 4 Th. kaltem Wasser, nicht aber
in Alkohol lösen. Das krystallisirte schwefelsaure Kupferoxyd besteht in
100 Theilen aus:
32,14 Th. Schwefelsäure,
31,79 " Kupferoxyd,
36,07 " Wasser;
seine Formel ist CuSO_{4} + 5H_{2}O.
[Sidenote: Gewinnung das Kupfervitriols.]
Man stellt den Kupfervitriol chemisch rein dar, indem man metallisches
Kupfer mit concentrirter Schwefelsäure erhitzt; das Kupfer wird hierbei
auf Kosten eines Theils des Sauerstoffs der Schwefelsäure oxydirt,
während schweflige Säure entweicht (Cu + 2H_{2}SO_{4} = CuSO_{4} +
2H_{2}O + SO_{2}). Oft ist die Darstellung der schwefligen Säure der
Hauptgrund zur Gewinnung des Kupfervitriols auf diesem Wege. Wird das
Kupfer (am besten ist hier das zertheilte Cementkupfer anwendbar) vorher
in Röstherden in Kupferoxyd übergeführt, so erspart man die Hälfte der
Schwefelsäure. Im Grossen gewinnt man den Kupfervitriol, indem man 1) des
natürlich vorkommende Cementwasser zum Krystallisiren abdampft, 2) indem
man in einem Flammenofen Kupferplatten bis zum Siedepunkte des Schwefels
erhitzt, den Ofen verschliesst und Schwefel hineinwirft. Der Schwefel
verbindet sich mit dem Kupfer zu Schwefelkupfer (Cu_{2}S), das in einem
Flammenofen bei sehr geringer Hitze oxydirt wird (Cu_{2}S + 5O = CuSO_{4}
+ CuO); die geröstete Masse wird in einen Kessel gebracht und so viel
Schwefelsäure hinzugesetzt, als nothwendig ist, alles Kupferoxyd zu
sättigen. Die klare Lösung wird vom ungelösten Rückstande abgegossen und
zur Krystallisation hingestellt. Man gewinnt den Kupfervitriol 3) indem
man den Concentrationsstein oder Spurstein, der ungefähr 60 Proc. Kupfer
enthält, mit =Schwefelsäure= behandelt; zu diesem Zwecke wird der Stein
mehrere Male geröstet, dünn in Kasten geschüttet und mit =Wasser
ausgezogen=. Die Auflösung wird in bleiernen Gefässen abgedampft und in
kupfernen Gefässen zum Krystallisiren hingestellt. Aus der von den
Krystallen abgegossenen Mutterlauge fällt man das Kupfer durch
metallisches Eisen, weil der daraus dargestellte Kupfervitriol zu
eisenhaltig ausfallen würde. Der auf diese Weise gewonnene Kupfervitriol
ist der wohlfeilste; er enthält ungefähr 3 Proc. Eisenvitriol und
zuweilen, wenn die Kupfersteine nickelhaltig waren, auch
Nickelvitriol[8]. Häufig stellt man auch den Kupfervitriol aus
Kupferabfällen, Kupferasche, Kupferhammerschlag durch Erhitzen derselben
in einem Flammenofen bis zur vollständigen Oxydation und Lösung des
Oxydes in verdünnter Schwefelsäure dar. 4) In Marseille verarbeitet man
Malachit durch Lösen desselben in Schwefelsäure auf Kupfervitriol. 5)
Neuerdings stellt man (nach =Sinding='s Verfahren) in Norwegen
Kupfervitriol dar, indem man kupferhaltige Eisenkiese röstet, das
Röstprodukt mit Wasser auszieht, aus der Lauge das Kupfer mittelst
=Schwefelwasserstoff= fällt und das Schwefelkupfer nach dem Trocknen
durch eine vorsichtig durchgeführte Flammenofenröstung zu Vitriol
oxydirt. 6) In grosser Menge erhält man den Kupfervitriol als
Nebenprodukt bei der =Affinirmethode= oder bei der Scheidung des Goldes
vom Silber. Bei dieser Methode wird das goldhaltige Silber mit
Schwefelsäure behandelt, wodurch schwefelsaures Silberoxyd gebildet wird,
während das Gold ungelöst zurückbleibt. Die Lösung des schwefelsauren
Silberoxydes wird mit metallischem Kupfer zusammengebracht; es löst sich
von letzterem ein Molekül in der Schwefelsäure auf, während das Silber
metallisch gefällt wird (Ag_{2}SO_{4} + Cu = CuSO_{4} + 2Ag). Der auf
diese Weise dargestellte Kupfervitriol ist vollkommen rein. 7) Auch bei
der hydrometallurgischen Silbergewinnung nach =Ziervogel='s Verfahren
erhält man Kupfervitriol als Nebenprodukt. Der aus den Abfällen bei dem
Kupferhüttenprocess gewonnene Kupfervitriol wird von beigemengtem
Eisenoxydul durch Erhitzen in einem Flammenofen bis zur beginnenden
Zersetzung befreit, das Eisenoxydul wird in Oxyd verwandelt, das beim
Auflösen der Masse ungelöst zurückbleibt. Nach einem anderen, von =Bacco=
angegebenen, Verfahren löst man den zu reinigenden Kupfervitriol in
Wasser und vermischt die Lösung mit kohlensaurem Kupferoxyd, welches
alles Eisen, auch das in Gestalt von Eisenoxydul vorhandene, als Oxyd
fällt, während eine entsprechende Menge Kupferoxyd sich auflöst. Nach
genügender Einwirkung wird die reine Kupfervitriollösung von dem
Niederschlage abfiltrirt.
[8] Der aus den nickelhaltigen Krätzkupfergranalien im Mansfeld'schen
dargestellte Kupfervitriol enthält (nach =Herter='s 1865
ausgeführter Analyse) noch 0,083 Proc. Nickel.
[Sidenote: Doppelvitriol.]
Unter =Doppelvitriol= oder =gemischtem Vitriol= versteht man einen aus
Kupfervitriol und Eisenvitriol bestehenden, zusammenkrystallisirten
Vitriol. Der =Salzburgervitriol= (Doppel-Adler) enthält 76 Proc., der
=Admonter= 83 Proc. und der =Doppel-Admonter= 80 Proc. schwefelsaures
Eisenoxydul. Zuweilen findet sich in dem gemischten Vitriol auch noch
schwefelsaures Zinkoxyd (weisser Vitriol). In der neueren Zeit wird
aber der gemischte Vitriol weniger häufig angewendet.
[Sidenote: Anwendung des Kupfervitriols.]
Der Kupfervitriol findet häufig Anwendung zur Darstellung der
Kupferfarben (zu welchem Behufe er frei von Eisen- und Zinkvitriol sein
muss), des essigsauren Kupferoxydes, zum Verkupfern, zum Brüniren des
Eisens, zum Färben des Goldes, zum Schwarzfärben von Tuch und Wollgarn,
als Reservage in der kalten Indigküpe, zum Erweichen des Getreides vor
dem Säen und zur Erzeugung galvanoplastischer Abdrücke. Seit etwa
zwanzig Jahren gehen grosse Mengen von Kupfervitriol nach Mexiko und
Peru, um dort bei dem Ausbringen von Silber (nach der amerikanischen
Amalgamation) verwendet zu werden.
[Sidenote: Kupferfarben.]
=Kupferfarben.= Von den vielen Farben, in welchen Kupfer den färbenden
Bestandtheil ausmacht, seien folgende beschrieben: 1) Braunschweigergrün,
2) Bremergrün und Bremerblau, 3) Casselmann's Grün, 4) Mineralgrün, 5)
Schweinfurtergrün.
[Sidenote: Braunschweigergrün.]
Mit dem Namen =Braunschweigergrün= bezeichnet man verschiedene
Kupferverbindungen, welche als Malerfarbe Anwendung finden. Was
gegenwärtig im Handel unter diesem Namen vorkommt, ist basisch
kohlensaures Kupferoxyd (CuCO_{3} + CuH_{2}O_{2}) und eine Nachahmung
des =Berggrün=, welches entweder fein gemahlener Malachit oder ein
Bodensatz aus kupferhaltigen Cementwässern ist. Man gewinnt das
Braunschweigergrün, indem man Kupfervitriol mit kohlensaurem Natron
oder kohlensaurem Kalk, oder Kupferchlorid, durch Zersetzen von
Kupfervitriol mit Kochsalz erhalten, mit einem kohlensauren Alkali
zersetzt, den entstandenen Niederschlag mit heissem Wasser auswäscht
und ihn dann mit Schwerspath, Permanentweiss, Zinkweiss oder Gyps,
nicht selten auch mit Schweinfurtergrün nüancirt. Eine Sorte
Braunschweigergrün, welche jedoch gegenwärtig nicht mehr benutzt zu
werden scheint, ist eine Art künstlichen Atakamits, ein
Kupferoxychlorid, welchem nach =Ritthausen= die Formel CuCl_{2}, 3CuO +
3H_{2}O zukommt. Das im Handel vorkommende Braunschweigergrün ist meist
mit dem arsenhaltigen Schweinfurtergrün gemengt. Das Berggrün ist als
Wasser-, Oel- und Kalkfarbe anwendbar.
[Sidenote: Bremerblau oder Bremergrün.]
Das =Bremerblau= oder =Bremergrün= ist wesentlich Kupferoxydhydrat und
erscheint in Gestalt einer äusserst lockeren und hellblauen Masse, deren
Farbe jedoch etwas ins Grünliche geht. Je reiner blau und je lockerer die
Farbe, desto höher steht es im Preise. Als Wasser- und Leimfarbe giebt es
ein helles Blau (weshalb es =Bremerblau= genannt wird), mit Oel
angewendet, geht dagegen die ursprüngliche blaue Farbe schon nach 24
Stunden in Grün über, welches dadurch entsteht, dass sich das Kupferoxyd
des Bremergrüns chemisch mit den Bestandtheilen des Oeles (Oelsäure,
Palmitinsäure) zu grüner Kupferseife verbindet. Das Bremergrün kommt in
verschiedenen Nüancen im Handel vor, welche durch Vermischen des
Niederschlages mit leichten weissen Körpern, namentlich von Brei aus fein
geschlemmtem Gyps hergestellt werden. Als Ausgangspunkt der Fabrikation
dient gegenwärtig fast überall Kupferoxychlorid (CuCl_{2}, 3CuO +
4H_{2}O). Der zur Darstellung dieser Verbindung eingeschlagene Weg ist
ohne Einfluss auf die Eigenschaften der fertigen Farbe, insofern man nur
mit Sorgfalt darauf bedacht ist, dass der blassgrüne Brei, in den
Fabriken Oxyd genannt, kein Kupferchlorür (Cu_{2}Cl_{2}) enthält.
Die Bereitung geschieht nach der Vorschrift von =Gentele= auf folgende
Weise:
1) 112,5 Kilogr. Kochsalz und
111 " Kupfervitriol,
beide vollkommen eisenfrei, werden im trockenen Zustande mit Wasser zu
einem dicken Brei gemahlen, wobei sich die aufgelösten Portionen zu
Kupferchlorid und schwefelsaurem Natron umsetzen: 2) 112,5 Kilogr.
altes Schiffskupfer werden in quadratzollgrosse Stücke zerschnitten, in
ein Fass geschüttet, in welchem sich mit Schwefelsäure angesäuertes
Wasser befindet und kräftig umgerührt, hierdurch wird alles Oxyd von
der Oberfläche des Kupfers entfernt. Man wäscht das Kupfer mit Wasser
rein ab. 3) Das gereinigte Kupfer wird nun in den sogenannten
Oxydirkästen mit dem aus Kupferchlorid und Glaubersalz bestehenden Brei
in 1/2 Zoll dicken Lagen aufgeschichtet und diese Substanzen in einem
Keller oder sonstigen Raume der gegenseitigen Einwirkung überlassen.
Das Kupferchlorid nimmt zuerst Kupfer auf und verwandelt sich dadurch
in Kupferchlorür, letzteres geht durch Aufnahme von Sauerstoff und
Wasser in die oben erwähnte unlösliche, grüne, basische Verbindung
über. Um deren Bildung zu befördern, wird die Masse während des
Verweilens in den Oxydirkästen alle 2-3 Tage mit einer kupfernen
Schaufel umgeschaufelt. Da bekanntlich das Kupferchlorür beim Behandeln
mit Alkalien und alkalischen Erden gelbes oder rothes Kupferoxydul
abscheidet, so darf auch nicht die geringste Spur von Kupferoxydul
zurückbleiben, weil sich sonst bei weiterer Verarbeitung die reine
Farbe des Bremergrün trüben würde. In manchen Fabriken hat man zur
Beseitigung des Kupferchlorürs den Brei Jahre lang unter öfterem
Umschichten stehen lassen, ehe man ihn weiter verarbeitet. Man erreicht
denselben Zweck, wenn man das feuchte Gemenge von Zeit zu Zeit vor der
jedesmaligen Umarbeitung trocken werden lässt, wobei die Luft an die
Stelle des verdunsteten Wassers tritt und so eine vollständige
Oxydation bewirkt. Nach beendigter Oxydation, in der Regel nach 3-5
Monaten, hebt man die zerfressene Kupfermasse aus den Oxydationskästen,
bringt sie in einen Schlämmbottich und wäscht sie mit geringen Mengen
Wasser zu einem dünnen Schlamm, welchen man von dem unoxydirten Kupfer
trennt. 4) Auf je 6 solche Eimer Schlamm setzt man 6 Kilogr. Salzsäure
und lässt das innige Gemisch 1-2 Tage lang stehen. 5) In einen anderen
Bottich, den Blaubottich oder Blauback, bringt man für je 6 Eimer des
mit Salzsäure versetzten Schlammes 15 Eimer klare und farblose
Kalilauge. Man verdünnt den angesäuerten Schlamm noch mit 6 Eimern
Wasser und trägt den Inhalt der sauren Bütte schnell in die Kalilauge
in dem Blaubottich ein, während einige Arbeiter den Inhalt des
letzteren unausgesetzt umrühren. Die basische Kupferverbindung geht
durch die Behandlung mit Salzsäure in grünes neutrales Kupferchlorid
über, welches letztere sich mit dem Kali in Chlorkalium und blaues
Kupferoxydhydrat (Bremerblau) umsetzt. 6) Nachdem das Ganze eine
ziemlich steife Consistenz angenommen hat, lässt man es 1-2 Tage lang
stehen, darauf wird der Niederschlag durch wiederholtes Umrühren mit
Wasser und Decantiren von dem Kali und Chlorkalium befreit, hierauf auf
Seihetüchern einige Wochen feucht erhalten und der Luft ausgesetzt und
zuletzt gepresst, zerschnitten, und bei einer Temperatur, welche 30-35°
C. nicht überschreiten darf, getrocknet, indem bei höherer Temperatur
das Hydratwasser entweichen und das Bremerblau in schwarzbraunes
Kupferoxyd übergehen würde.
Nach =anderen Vorschriften= erhält man das Bremerblau auf folgende
Weise: 1) 50 Kilogr. fein zerschnittenes Kupferblech wird mit 30
Kilogr. Kochsalz unter Befeuchten von 15 Kilogr. zuvor mit dem
dreifachen Volumen Wasser verdünnter Schwefelsäure gemischt. Hierbei
wird Salzsäure frei, welche unter Mitwirkung der Luft das Kupfer zuerst
in Kupferchlorid, dann in Chlorür überführt, woraus sich durch weitere
Oxydation das basische Kupferchlorid bildet, welches man auf die
angegebene Art durch Kalilauge zersetzt. 2) Man besprengt nach =Habich=
das Kupferblech mit einer Auflösung von Kupferhammerschlag
(Kupferasche) in reiner Salzsäure, um die basische
Chlorkupferverbindung zu bilden. 3) Man versetzt neutrales
salpetersaures Kupferoxyd mit einer zur Zersetzung unzureichenden Menge
von kohlensaurem Kali oder Natron; der anfänglich sich bildende
flockige Niederschlag von kohlensaurem Kupferoxyd verwandelt sich unter
Abgabe von Kohlensäure nach und nach in basisch salpetersaures
Kupferoxyd (CuN_{2}O_{6} + CuH_{2}O_{2}), welches sich als schweres
grünes Pulver absetzt. Man übergiesst dieses Kupfersalz mit einer
Auflösung von Zinkoxydkali (durch Auflösen von Zinkweiss in Kalilauge
erhalten), wodurch man eine tiefblaue, höchst lockere Farbe von grosser
Deckkraft erhält, welche aus zinksaurem Kupferoxyd mit geringer
Beimischung von höchst basisch salpetersaurem Kupferoxyd besteht. 4)
Ein magnesiahaltiges Bremerblau erhält man durch Fällen einer Auflösung
von Kupfervitriol, Bittersalz und etwas Weinstein durch Potasche, indem
man die Auflösung der ersteren in die Potaschenlösung giesst und von
letzterer einen Ueberschuss anwendet.
[Sidenote: Casselmann's Grün.]
Die von =W. Casselmann= 1865 entdeckte schöne arsenfreie grüne Farbe --
=Casselmann's Grün= -- wird dargestellt, indem man eine siedend heisse
Lösung von Kupfervitriol mit einer siedenden Lösung von essigsaurem
Alkali vermischt. Der sich bildende Niederschlag ist ein basisches
Kupferoxydsalz von der Formel (CuSO_{4} + 3CuH_{2}O_{2} + 4H_{2}O).
Getrocknet und zerrieben bildet diese Farbe, nächst dem Schweinfurter
Grün, die schönste aller Kupferfarben weshalb ihre Verwendung anstatt der
arsenhaltigen Kupferfarben sehr anzuempfehlen ist.
[Sidenote: Mineralgrün und Mineralblau.]
Das =Mineralgrün= oder =Scheele's Grün=, eine gegenwärtig nur noch
selten angewendete, nur wenig deckende Farbe, besteht wesentlich aus
Kupferoxydhydrat und arsenigsaurem Kupferoxyd. Man erhält es, indem man
eine Auflösung von 1 Kilogr. reinem, eisenfreiem Kupfervitriol in 12
Liter Wasser löst und mit einer Lösung von 350 Gramm arseniger Säure in
1 Kilogr. gereinigter Potasche und 8 Liter Wasser unter beständigem
Umrühren versetzt. Der entstehende grasgrüne Niederschlag wird mit
warmem Wasser ausgewaschen und getrocknet. =Habich= schlug vor, die
Flüssigkeit, welche arsenige Säure und Kupfervitriol enthält, nicht mit
ätzendem oder kohlensaurem Kali oder Natron, sondern mit zinksaurem
Kali zu fällen; man erhält eine zwar hellere, aber äusserst brillante
Farbe. Zuweilen versteht man unter =Mineralgrün= fein geriebenen
Malachit oder auch basisches Kupferoxydhydrat.
Obgleich man unter =Mineralblau= in der Regel die helleren, mit Thon
oder Kaolin etc. versetzten Sorten von Berlinerblau versteht, so
bezeichnen Andere mit diesem Namen oder dem Namen =Bergblau= (_cendres
bleues_) eine blaue Malerfarbe, welche ehedem durch Mahlen und
Schlämmen der reinsten Stücken des =Kupferlasurs= (2CuCO_{3} +
CuH_{2}O_{2}) in Tyrol und zu Chessy bei Lyon dargestellt wurde.
Gegenwärtig soll man es darstellen, indem man eine Lösung von
salpetersaurem Kupferoxyd mit Aetzkalk, nach anderen Angaben mit Kali
fällt und den noch feuchten, aber ausgewaschenen Niederschlag mit
Kreide, Gyps oder Schwerspath nüancirt. In Frankreich wird das Bergblau
zum Theil noch feucht in Form eines Teiges verkauft. Die unter dem
Namen =Kalkblau= (auch =Neuwiederblau= genannt) in Gestalt viereckiger
Stücken oder quadratischer Tafeln in dem Handel vorkommende blaue Farbe
wird durch Fällen einer Lösung von 100 Th. Kupfervitriol und 12-1/2 Th.
Salmiak mittelst der Kalkmilch von 30 Th. gebranntem Kalk in der Kälte
dargestellt. Die Farbe besteht aus Kupferoxydhydrat und schwefelsaurem
Kalk und ist nach der Formel 2(CaSO_{4}, 2H_{2}O) + 3CuH_{2}O_{2}
zusammengesetzt. Es ist eine reinere blaue Nüance als das Bremerblau,
besitzt im Wasser ziemliche Deckkraft, aber wenig in Oel.
[Sidenote: Oelblau.]
Das =Oelblau=, eine Farbe, welche mit Oelen und Firnissen
zusammengerieben ein herrliches Veilchenblau giebt, ist
=Schwefelkupfer= (CuS). Man wendet hierzu theils das in der Natur als
=Kupferindig= vorkommende Schwefelkupfer, theils das künstlich
dargestellte an. Man erhält das Oelblau durch Zusammenschmelzen von
fein zertheiltem metallischem Kupfer mit Kaliumschwefelleber und
Behandeln der geschmolzenen Masse mit Wasser, wobei das Schwefelkupfer
in kleinen glänzenden bläulichen Krystallen zurückbleibt, welche nach
dem Trocknen fein zerrieben werden.
[Sidenote: Schweinfurtergrün.]
Das =Schweinfurtergrün= ist die schönste und beliebteste, aber auch die
gefährlichste aller Kupferfarben; es führt auch den Namen =Wienergrün=,
=Neuwiedergrün=, =Mitisgrün=, =Kirchbergergrün=, =Kaisergrün=,
=Papageigrün= etc. etc., je nachdem das eigentliche Schweinfurtergrün
rein oder mit Schwerspath, schwefelsaurem Bleioxyd und Chromgelb nüancirt
ist. Die Zusammensetzung und die Darstellungsweise des Schweinfurtergrün
war Fabrikgeheimniss, bis =v. Liebig= und nach ihm =Braconnot= die
Bereitungsart veröffentlichten. Nach der Untersuchung von =Ehrmann= ist
das Schweinfurtergrün im reinen Zustande eine Verbindung von neutralem
essigsauren Kupferoxyd mit arsenigsaurem Kupferoxyd nach der Formel
(C_{2}H_{3}O)_{2} } O_{2} + 3(CuO, As_{2}O_{3})[9]
Cu }
und besteht in 100 Th. aus
Kupferoxyd 31,29 Th.
arseniger Säure 58,65 "
Essigsäure 10,06 "
[9] Diese Formel ist eine durchaus empirische und die eigentliche
Zusammensetzung des Schweinfurtergrüns ist noch zu ermitteln. Ein
Theil des Kupfers ist als Oxydul, ein Theil des Arsens als
Arsensäure da.
Nach der Angabe von =Ehrmann= löst man gleiche Gewichtstheile arseniger
Säure und neutralen Grünspans, jedes für sich, in Wasser, und mischt
die concentrirten Lösungen siedend heiss mit einander. Es bildet sich
sofort ein flockiger olivengrüner Niederschlag von arsenigsaurem
Kupferoxyd, während die Flüssigkeit freie Essigsäure enthält. Wenn der
Niederschlag in der Flüssigkeit ruhig stehen bleibt, so verringert er
sein Volumen und wird dicht und krystallinisch; zugleich bilden sich in
ihm grüne Stellen, welche nach und nach grösser werden, bis nach
Verlauf von einigen Stunden er vollständig in eine intensiv grüne,
körnig krystallinische Masse übergegangen ist. Diese neue Verbindung
ist das Schweinfurtergrün; sie wird abfiltrirt und gewaschen; sie
scheint auf die Weise zu entstehen, dass aus je vier Molekülen
arsenigsauren Kupferoxydes ein Molekül arseniger Säure aus- und eine
äquivalente Menge von Essigsäure eintritt. Die Vorschrift von
=Braconnot=, mit Hülfe von =Kupfervitriol= Schweinfurtergrün zu
bereiten, ist mit einigen Abänderungen die gegenwärtig in den Fabriken
angewendete. Nach ihr löst man 15 Kilogr. Kupfervitriol in der
kleinsten Menge siedenden Wassers und vermischt die heisse Lösung mit
einer gleichfalls heissen und concentrirten Lösung von arsenigsaurem
Kali oder Natron, welche 20 Kilogr. arsenige Säure enthält. Es bildet
sich sofort ein schmutziggrüner Niederschlag. Indem man zu der
Flüssigkeit 15 Liter concentrirten Holzessigs oder so viel setzt, dass
sie nach Essigsäure riecht, verwandelt sich der Niederschlag in
Schweinfurtergrün, welches, um die Abscheidung und Beimengung von
arseniger Säure zu verhindern, sogleich abfiltrirt und mit siedendem
Wasser ausgewaschen wird. Es kommt demnach bei der Fabrikation von
Schweinfurtergrün darauf an, möglichst billig auf nassem Wege neutrales
arsenigsaures Kupferoxyd darzustellen und dieses durch Digestion mit
verdünnter Essigsäure in arsenig-essigsaures Kupferoxyd überzuführen.
Das Schweinfurtergrün ist als Oel- und Wasserfarbe anwendbar; in Oel
deckt es nicht besonders, trocknet aber gut; auf frischem Kalk lässt
sich die Farbe nicht anwenden, denn der Aetzkalk entzieht ihr die
Essigsäure und es hinterbleibt gelbgrünes arsenigsaures Kupferoxyd,
welches keine angenehme Farbe hat. Es bildet ein aus smaragdgrünen,
mikroskopischen Krystallen bestehendes Pulver, dessen Farbe um so
satter ist, je grösser die Krystalle sind; beim Zerreiben wird die
Farbe heller. Es befindet sich im Handel als =krystallinisches= Pulver
und im zerriebenen Zustande als =amorphes= Schweinfurtergrün. Am Lichte
und an der Luft ist es unveränderlich. Es ist unlöslich in Wasser; bei
längerem Kochen mit Wasser wird es wahrscheinlich unter Verlust von
Essigsäure braun. Es ist bekannt, dass in Zimmern mit feuchten Wänden,
deren Tapeten Schweinfurtergrün enthalten, sich ein widriger und
Kopfschmerzen verursachender Geruch zeigt, der von einer sich
entwickelnden flüchtigen Arsenverbindung, wahrscheinlich
Arsenwasserstoff, herrührt.
[Sidenote: Zinnsaures Kupferoxyd.]
=Zinnsaures Kupferoxyd= oder =Gentele's Grün=, durch Fällen von
Kupfervitriol mit zinnsaurem Natron, Auswaschen und Trocknen des
Niederschlages enthalten, ist eine schön grüne und giftfreie
Kupferfarbe.
[Sidenote: Grünspan.]
[Sidenote: Anwendung des Grünspans.]
=Grünspan= oder =essigsaures Kupfer= kommt im Handel vor als
=neutraler= oder =krystallisirter Grünspan= und als =basischer
Grünspan=. Der =neutrale= oder =krystallisirte Grünspan= ist neutrales
essigsaures Kupferoxyd (C_{2}H_{3}O)_{2}} O_{2} + H_{2}O / Cu} das
ursprünglich von den Holländern allein dargestellt wurde, die, um
andere Fabriken irre zu leiten, das Präparat mit dem Namen
»destillirter Grünspan« bezeichneten. Der =basische= oder =blaue
Grünspan= wird im Grossen hauptsächlich in der Umgegend von Montpellier
dargestellt; man verfährt dabei, indem man die Weintreber in Fässer
oder grossen irdenen Häfen sich selbst überlässt. Der in den Trebern
enthaltene Zucker geht unter Mitwirkung der gleichzeitig vorhandenen
Fermente in Alkohol und dieser dann in Essigsäure über. Dabei erhöht
sich die Temperatur beträchtlich. Wenn nach Verlauf von 3-4 Tagen ein
deutlicher Essiggeruch sich entwickelt, werden die Treber mit erhitzten
Kupferblechen, die man vorher mit einer Auflösung von Grünspan
bestrichen und wieder getrocknet hat, in irdenen Häfen geschichtet.
Diese Häfen werden in einem Keller, dessen Temperatur 10-12° beträgt,
mit Strohmatten bedeckt, aufgestellt. Wenn sich auf den Blechen eine
hinreichend starke Decke von Grünspan gebildet hat, kratzt man dieselbe
ab, knetet den Grünspan in einem Fasse mit Wasser an und bringt den
Brei in lederne Beutel, denen man durch Pressen eine viereckige Form
giebt. Die vom Grünspan befreiten Bleche werden von Neuem benutzt, bis
dieselben gänzlich aufgelöst sind. Dieser Grünspan ist blau und wird
=blauer= oder =französischer Grünspan= genannt, er hat die Formel
(C_{2}H_{3}O)_{2}} O_{2}, CuH_{2}O_{2} + 5H_{2}O / Cu}. Auf andere
Weise erhält man den Grünspan, indem man, wie z. B. in Grenoble,
Kupferplatten mit Essig befeuchtet und an einem warmen Orte aufstellt,
oder Kupferplatten mit Flanelllappen, welche mit Essig getränkt sind,
schichtet; dieser Grünspan ist von =grüner= Farbe und hat die Formel
(C_{2}H_{3}O)_{2}} O_{2}, 2CuH_{2}O_{2} / Cu}. -- Der =neutrale Grünspan=
wird erhalten 1) durch Auflösen des basischen Salzes in Essigsäure;
2) durch Zersetzen von Kupfervitriol mit Bleizucker
CuSO_{4}+(C_{2}H_{3}O)_{2}} O_{2} = PbSO_{4}+(C_{2}H_{3}O)_{2}} O_{2}.
Pb} Cu}
Nach der ersten Methode löst man den basischen Grünspan in 4 Th.
destillirtem Essig oder Holzessig unter Erwärmen in einem kupfernen
Kessel auf, decantirt die klare Flüssigkeit und dampft sie dann bis zum
Erscheinen einer Salzkruste ab, worauf sie in hölzerne Gefässe gebracht
wird, in denen sich der neutrale Grünspan an hineingestellte Holzstäbe
ansetzt. Nach dem zweiten Verfahren werden die Lösungen gemischt, die
Flüssigkeiten von dem ausgeschiedenen schwefelsauren Bleioxyd
abgegossen und unter Zusatz von etwas Essigsäure zum Krystallisiren
abgedampft. Anstatt des Bleizuckers wendet man zur Zersetzung des
Kupfervitriols auch essigsauren Kalk und neuerdings auch essigsauren
Baryt an. Der neutrale Grünspan kommt im Handel in Trauben (_grappes_)
vor, die aus dunkelgrünen, undurchsichtigen Säulen bestehen, sich in
13,4 Th. kaltem und 5 Th. siedendem Wasser, in 14 Th. siedendem Alkohol
lösen. -- Man wendet beide Grünspansorten an als Oel- und
Wasserfarbe[10], zur Bereitung von Kupferfarben (Schweinfurtergrün), in
der Färberei und Druckerei, beim Vergolden und in früherer Zeit zur
Darstellung der Essigsäure.
[10] In Russland verwendet man den Grünspan vielfach als Malerfarbe in
Oel; zu dem Ende wird er mit Bleiweiss zusammengerieben, wodurch
eine Zersetzung in kohlensaures Kupfer und in basisches
essigsaures Blei vor sich geht; ersteres giebt dem noch
unzersetzten Bleiweiss eine hellblaue Farbe, welche aber nach dem
Anstriche in Oel allmählich in das angenehme Grün übergeht,
welches die russischen grünen Dächer fast allgemein darbieten.
Das Blei.
(Pb = 207; spec. Gew. = 11,37.)
[Sidenote: Blei. Vorkommen desselben.]
Das Blei ist seit den ältesten Zeiten bekannt. In der Natur kommt es nur
sehr selten gediegen, häufig aber an Schwefel gebunden als =Bleiglanz=
(PbS) und als =Bournonit= (Spiessglanzbleierz) vor. Letzteres Bleierz
besteht aus 41,77 Th. Blei, 12,76 Kupfer, 26,01 Antimon und 19,46
Schwefel (3Cu_{2}S, Sb_{2}S_{3} + 2[3PbS, Sb_{2}S_{3}]), und wird auf
Blei und Kupfer verarbeitet. Ausserdem findet es sich noch als
=Weissbleierz= (Cerussit, kohlensaures Bleioxyd, PbCO_{3}), als
=Grünbleierz= (Pyromorphit, phosphorsaures Bleioxyd, 3[P_{2}O_{5}, 3PbO]
+ PbCl_{2}), als =Mimetesit= (arsensaures Bleioxyd, 3[As_{2}O_{5}, 3PbO]
+ PbCl_{2}), als =Vitriolbleierz= (Anglesit, schwefelsaures Bleioxyd,
PbSO_{4}), als =Gelbbleierz= (molybdänsaures Bleioxyd, PbMoO_{4}) und als
=Rothbleierz= (Krokoit, chromsaures Bleioxyd, PbCrO_{4}).
[Sidenote: Gewinnung des Bleies durch Niederschlagsarbeit.]
Man gewinnt das Blei gewöhnlich aus dem =Bleiglanz=. Derselbe (86,57 Blei
und 13,43 Schwefel und stets etwas Silber enthaltend) ist von bleigrauer
Farbe, vollkommenem Metallglanz, krystallisirt in Würfeln, ist spröde und
hat ein spec. Gewicht von 7,75. Ausser zur Bleigewinnung, dient er auch
feingemahlen (als Glasurerz oder Alquifoux) zum Glasiren des
Töpferzeuges, zur Herstellung des Pattinson'schen Bleiweisses, auch wol
als Streusand und zur Verzierung von Bijouteriearbeiten. Der Bleiglanz
findet in neuerer Zeit auch zur Reindarstellung des Platins aus den
Platinerzen Anwendung.
Die Gewinnung geschieht entweder durch =Niederschlagsarbeit= oder durch
=Röstarbeit=.
Die Gewinnung des Bleies =aus dem Bleiglanze durch Niederschlagsarbeit=
gründet sich auf das Verhalten des metallischen Eisens zu Bleiglanz. Wenn
man nämlich Schwefelblei mit metallischem Eisen erhitzt, so bildet sich
Schwefeleisen und metallisches Blei (PbS + Fe = FeS + Pb). Bei der
Niederschlagsarbeit wird der Bleiglanz, der von dem fremden Gestein durch
Ausschmelzen oder Schlämmen getrennt worden ist, mit Eisengranalien
gemengt -- die man erhält, indem man geschmolzenes Roheisen in Wasser
giesst -- und in einem Schachtofen niedergeschmolzen. Man erhält
=metallisches Blei= und =Bleistein=, welcher letztere wesentlich aus
Schwefeleisen, Schwefelblei und etwas Schwefelkupfer besteht. Anstatt des
metallischen Eisens wendet man zur Abscheidung des Bleies aus dem
Bleiglanz auch Eisenerze, Eisenfrischschlacken u. s. w. an, welche auch
noch durch ihren Sauerstoff entschwefelnd wirken.
[Illustration: Fig. 25.]
[Illustration: Fig. 26.]
[Illustration: Fig. 27.]
Fig. 25, 26 und 27 zeigen einen Bleischmelzofen. _B_ ist der
Ofenschacht, _CD_ der Herd und Tiegel des Ofens, wie die Zeichnung
zeigt, zum Theil ausserhalb des Ofens. Von _D_ kann durch einen Canal
das flüssige Metall in den Stichtiegel abgelassen werden. Die aus dem
Schachte entweichenden Gase gehen, ehe sie in die Esse _F_ gelangen,
durch Kammern, in welchen sich die durch das Gebläse _O_ fortgerissenen
Erztheilchen absetzen. Die gattirten Erze, mit Eisengranalien
vermischt, werden in abwechselnden Schichten in den Ofen eingetragen.
Die flüssigen Produkte sammeln sich in dem Tiegel _D_ an. Die Produkte
sind silberhaltiges =Blei= und =Bleistein= mit 30 und mehr Pfund Blei
und 3 und mehr Pfund Silber im Centner, ferner mit einem grösseren oder
geringeren Kupfergehalte. Je nach der Quantität und Qualität der in dem
Steine enthaltenen Metalle wird derselbe geröstet und auf Vitriol oder
Cementkupfer verarbeitet oder mit reichen Bleischlacken und
Eisengranalien verschmolzen und auf Blei verarbeitet.
[Sidenote: Gewinnung des Bleies durch Röstarbeit.]
Die Gewinnung des Bleies =aus dem Bleiglanze durch Rösten in Flammenöfen=
gründet sich auf des Verhalten des Bleioxydes und schwefelsauren
Bleioxydes gegen Bleiglanz. Durch die Einwirkung des Sauerstoffs der
atmosphärischen Luft wird ein Theil des Bleiglanzes zu Bleioxyd und
schwefliger Säure oxydirt, nebenbei bildet sich auch schwefelsaures
Bleioxyd. Durch den Sauerstoff des schwefelsauren Bleioxydes und des
reinen Bleioxydes wird der Schwefel des noch unzersetzt gebliebenen
Bleiglanzes oxydirt und entfernt (3PbO + PbS = 4Pb + SO_{2} + O; PbSO_{4}
+ PbS = 2Pb + 2SO_{2}). Ist bei dem Röstungsprocesse überschüssiger
Bleiglanz vorhanden, so bildet sich ein Bleisubsulfuret (Pb_{2}S), aus
welchem metallisches Blei, indem der Rückstand sich höher schwefelt,
aussaigert (2Pb_{2}S = 2PbS + 2Pb).
[Illustration: Fig. 28.]
Auf diesen Process, =Röstsaigerprocess= genannt, mit welchem die
Anwendung von =Flammenöfen mit vertieften Herde= verbunden ist, gründet
sich das englische Verfahren der Bleigewinnung. Die gewöhnliche
Einrichtung der Flammenöfen zum Verschmelzen der Bleierze in Derbyshire
und Cumberland geht aus der Zeichnung Fig. 28 hervor. Der Herd, welcher
aus Schlacken zusammengeschmolzen ist, ruht auf einer massiven Mauer.
Die Fläche desselben ist von allen Seiten gegen die Abstichseite
geneigt. Hier befindet sich die Abstichöffnung und in deren tiefster
Stelle des Stichloch, aus welchem das Blei in den Vortiegel abfliesst.
Der Ofen ist mit sechs Thüröffnungen _o o_ versehen, von denen sich
drei auf der Abstichseite und eine gleiche Anzahl auf der Rückseite
befinden. Die zu verhüttenden Erze werden durch eine verschliessbare,
trichterförmige Oeffnung _T_ auf den Herd des Ofens gebracht.
Gewöhnlich werden jedesmal 16 Ctr. Bleischliche eingetragen und in
einer Zeit von 6-7 Stunden verarbeitet. Der Aufwand an Steinkohlen
beträgt, dem Gewichte nach, ungefähr die Hälfte des Gewichtes der Erze.
Das Erz wird gleichmässig über den Herd ausgebreitet. Hierauf
verschliesst man die Thüren des Ofens, damit dieser allmälig sich
erwärme. Nach zwei Stunden öffnet man wieder, bis der den Ofen
erfüllende Rauch verschwunden ist. Dann schliesst man aufs Neue und
giebt ein starkes Feuer. Später werden die Thüren zum zweiten Male
geöffnet und das Erz abwechselnd durch die eine und die andere
Seitenöffnung des Ofens umgerührt. Die Masse wird nun teigig und das
Blei rinnt von allen Seiten ab. Man setzt die Arbeit des Umrührens etwa
eine Stunde lang fort und dann fängt die Masse an, in einen fast
flüssigen Zustand überzugehen. Diese Neigung zum Flüssigwerden
befördert man durch Zusätze von Flussspath. Sobald sie vollkommen
dünnflüssig ist, lässt man die oberste Schlacke abfliessen. Man bringt
diese Schlacke durch Begiessen mit Wasser zum Erstarren. Man nennt sie
weisse Schlacke; sie ist von weisser oder lichtgrauer Farbe, hat ein
emailähnliches Aussehen und enthält oft bis zu 22 Proc. schwefelsaures
Bleioxyd. Durch die mittlere Thür wird dann Steinkohlenklein geworfen,
um die auf dem Metalle zurückgebliebene zähflüssige und noch
reichhaltige Schlacke zum Erstarren zu bringen. Zuletzt wird die
Stichöffnung aufgemacht und des Blei in den Stichtiegel abgestochen.
[Sidenote: Werkblei.]
[Sidenote: Frischprocess.]
Das durch die Niederschlags- oder durch die Röstarbeit gewonnene Blei
heisst =Werkblei= und enthält Silber, Kupfer, Antimon u. s. w. Um das
Silber aus demselben abzuscheiden, unterwirft man das Werkblei der
Entsilberung, entweder auf dem Treibherde oder durch Pattinsoniren oder
endlich dem Behandeln mit Zink nach dem Verfahren von =Cordurié= (s.
Silber). -- Die durch den Treibprocess entstandene Bleiglätte wird
entweder als solche verwerthet oder durch den =Frischprocess= zu
metallischem Blei reducirt. Das Frischen geht in Flammenöfen vor sich,
auf deren Herden man die Bleiglätte mit Kohlen schichtet. Das auf diesem
Wege gewonnene Blei enthält häufig Kupfer, Antimon, auch wol etwas
Silber. Es ist daher minder weich (=Hartblei=) als das aus reiner Glätte
dargestellte Blei (=Weichblei=). Die Zusammensetzung verschiedener
Freiberger Bleisorten ergiebt sich aus nachstehenden Analysen von
=Reich=:
========+===========+=============+===========+===================
| | | | Antimonblei.
| Rohes | Raffinirtes | Hartblei. | Muldener | Halsbr.
| Werkblei. | Blei. | | Hütte. | Hütte.
========+===========+=============+===========+==========+========
Blei | 97,72 | 99,28 | 87,60 | 90,76 | 87,60
Arsen | 1,36 | 0,16 | 7,90 | 1,28 | 0,40
Antimon | 0,72 | Spur | 2,80 | 7,31 | 11,60
Eisen | 0,07 | 0,05 | Spur | 0,13 | Spur
Kupfer | 0,25 | 0,25 | 0,40 | 0,35 | Spur
Silber | 0,49 | 0,53 | -- | -- | --
[Sidenote: Eigenschaften des Bleies.]
[Sidenote: Anwendung des metallischen Bleies.]
Das Blei, wie es als =raffinirtes= und =pattinsonirtes Blei= im Handel
vorkommt, zeigt eine eigenthümlich lichtgraue Farbe. Es ist im Ganzen
wenig geneigt, krystallinisches Gefüge anzunehmen und zeigt auf der
Bruchfläche ein gleichartiges geschmolzenes Ansehen, doch erhält man es
bei gewissen metallurgischen Arbeiten krystallisirt in Formen des
Tesseralsystems (Combinationen von Würfel und Oktaëder), so z. B. beim
Pattinsoniren. Das Blei zeichnet sich durch Weichheit und Biegsamkeit
aus, daher es einen ziemlich hohen Grad von Dehnbarkeit, aber nur
geringe absolute Festigkeit besitzt. Frisch geschabt oder geschnitten
zeigt es einen starken Glanz, der aber an der Luft sich bald verliert.
An den Händen, auf Papier und auf leinenen Zeugen färbt es stark ab.
Die Härte wird durch Bearbeitung nicht merklich erhöht. Sein spec.
Gewicht = 11,37. Ein Kubikfuss Blei wiegt daher über 600 Pfd. Das aus
den Erzen dargestellte Blei ist fast immer mehr oder weniger mit
anderen Metallen verunreinigt. Gewöhnliche Verunreinigungen sind Kupfer
und Antimon, selten kleine Quantitäten von Arsen und Zink, noch
seltener Eisen. Eine andere häufige Verunreinigung des Bleies ist die
mit Bleioxyd, von dem geringe Mengen dem Metalle mechanisch beigemengt
sind. Durch diese Beimengung vermindert sich die Geschmeidigkeit und
Dehnbarkeit beträchtlich, dagegen widersteht ein so verunreinigtes Blei
stärker der Kraft, mit der es zusammengedrückt wird. Wenn demnach das
Blei zum Tragen von Lasten Verwendung finden soll, ist die
Verunreinigung mit Oxyd vortheilhaft. Kommt dagegen die Dehnbarkeit in
Betracht, wie bei der Herstellung von Bleiblech, so ist beim
Verschmelzen die Bildung des Oxydes zu verhüten. Das Blei gehört zu den
leichtflüssigen Metallen, es schmilzt schon bei 332°; es erstarrt ruhig
und mit eingesenkter Oberfläche. Bis fast zum Schmelzpunkt erhitzt,
wird es spröde und bricht durch starkes Hämmern in Stücke. Bei starker
Weissglühhitze geräth es bei Abschluss der Luft in eine kochende
Bewegung und verdampft. Das Blei lässt sich nur schwierig feilen, indem
die Feilspäne ihrer Weichheit wegen die Vertiefungen der Feile
verstopfen. Das Blei nimmt höchstens 1,5 Proc. Zink und 0,07 Proc.
Eisen auf, dagegen um so mehr Kupfer, je höher die Temperatur ist. Die
Anwendung des Bleies ist eine sehr vielfältige. Man benutzt es in der
Form von Bleiplatten zu Siedepfannen für Schwefelsäure, Vitriol und
Alaun, zu Bleikammern bei der Fabrikation der englischen Schwefelsäure,
ferner zu Wasser- und Gasleitungsröhren, Retorten, in dünnen Folien zum
Einwickeln des Schnupftabaks (Tabakblei), eine durchaus unstatthafte
Anwendung, da der Tabak bleihaltig wird, zur Fabrikation des Schrots,
zum Giessen von Kugeln, zu Bleimantelgeschossen für gezogene
Kanonenrohre, zu Legirungen, bei hüttenmännischen Processen zum
Ausbringen gewisser Metalle, wie des Silbers und Goldes, zur
Darstellung des Bleizuckers, der Mennige und des Bleiweisses.
[Sidenote: Schrotfabrikation.]
Der =Flintenschrot= ist bezüglich seiner Herstellung insofern
interessant, als man sich dabei keiner Giessform bedient, da er in der
That aus erstarrten Bleitropfen besteht. Die Schrotfabrikation begreift
fünf verschiedene Operationen: 1) das Schmelzen des Bleies; 2) das
Körnen des geschmolzenen Metalles; 3) das Sortiren der Bleikörner nach
ihrer Grösse; 4) die Sonderung der unregelmässig geformten Schrotkörner
von den runden; 5) das Scheuern und Glätten der Körner. Reines Blei
wird in der Schrotfabrikation nicht angewendet, sondern stets mit
geringen Quantitäten Arsen legirt, wodurch es die Eigenschaft erhält,
sich leichter körnen zu lassen. Die Menge des zuzusetzenden Arsens
richtet sich nach der Qualität des angewendeten Bleies. Gewöhnlich
setzt man 0,3-0,8 Proc. Arsen hinzu. Zu viel Arsen bewirkt eine
linsenförmige Abplattung der Körner, zu wenig eine länglichrunde Form.
Man setzt das Arsen entweder in Natur oder als Schwefelarsen oder
arsenige Säure zu. Setzt man das Arsen als arsenige Säure zu, so
bedeckt man die Oberfläche des geschmolzenen Bleies mit Kohlenstaub und
steigert die Hitze sofort bis zur Rothglut. Das Arsen wird in grobes
Papier gewickelt in einem eisernen Drahtkorbe in das geschmolzene Blei
eingetragen und gut umgerührt. Zum =Körnen= des Bleies bedient man sich
Blechkessel mit flachem Boden (=Schrotform=), die siebartig mit runden
Löchern von gleichem Durchmesser versehen sind. Wollte man das Blei
einfach in die Schrotform giessen, so würden sich weit mehr ovale als
runde Körner bilden. In der Form muss sich daher eine poröse Masse
befinden, welche sich fest an die Wände anlegt und das flüssige Blei in
einer Temperatur erhält, dass es weder zu leicht noch zu schwierig
durch die Poren fliesst. Dazu eignet sich das von dem geschmolzenen
Metall abgeschöpfte Gekrätz. Indem sich das flüssige Metall durch das
Gekrätz einen Weg brechen muss und in einzelnen Tropfen durch die
Formlöcher fliesst, nimmt es während des freien Falles, wie die Tropfen
jeder anderen Flüssigkeit, Kugelgestalt an. Die Temperatur des
geschmolzenen Bleies richtet sich nach der Schrotnummer, bei grobem
Schrot muss sie so sein, dass ein hineingehaltener Strohhalm kaum
gebräunt wird. Man erbaut eigene hohe thurmartige Gebäude, auf deren
Höhe sich die Schrotform befindet. Statt der Thürme kann auch ein
tiefer Brunnen oder Schacht dienen. Die während des Herabfallens
erstarrten Schrotkörner werden in einem Gefässe mit Wasser aufgefangen,
welches auf 100 Th. 0,025 Th. Schwefelnatrium gelöst enthält, um durch
Bildung eines dünnen Ueberzugs von Schwefelblei die Oxydation der
Schrotkörner an der Luft zu verhindern. Nach einem durchaus
verschiedenen Principe wird der sogenannte =Centrifugalbleischrot=
dargestellt. Man dreht nämlich eine horizontale Scheibe, welche auf
einer verticalen Spindel befestigt und mit einer siebartig
durchlöcherten Scheidewand aus Messingblech versehen ist, mit einer
Randgeschwindigkeit von 1000 Fuss per Minute und giesst die
geschmolzene Bleilegirung auf dieselbe. Das Metall wird durch die
Löcher der Seitenwand in Folge der Centrifugalkraft in regulären,
glänzenden, gleichgrossen Körnern auf einen um die Scheibe kreisförmig
angebrachten Schirm aus Leinwand geworfen, ohne dass dieselben oval
oder cylindrisch werden. Die gleichfalls in Centrifugalbewegung
versetzte und sich mit grosser Geschwindigkeit erneuernde Luftmasse
bringt die Körner zum Erstarren, noch ehe sie den Leinwandschirm
berühren. Die beim Durchgehen durch eine und dieselbe Schrotform
entstehenden Körner sind nicht von gleicher Grösse. Man =sortirt= sie
deshalb durch Siebe mit kreisrunden Löchern. Sind die Schrotkörner nach
der Grösse sortirt, so müssen auch noch diejenigen =abgesondert=
werden, welche nicht vollkommen rund sind oder andere Fahler haben. Zu
diesem Zwecke bedient man sich einer etwas gegen den Horizont geneigten
und mit Randleisten versehenen langen Tafel, an deren Seiten Rinnen
angebracht sind und welche in horizontaler Richtung hin und her bewegt
wird. Die runden Körner fallen in einen Kasten, der zu ihrer Aufnahme
bereit steht, während die fehlerhaften, birnförmigen Schrote entweder
liegen bleiben oder seitwärts in die Rinne und von da in einen
besonderen Kasten laufen. Die letzte Operation ist das =Scheuern= und
=Glätten=. Zu dem Ende giebt man sie nebst Graphit (auf 100,000 Th.
Schrot 6 Th. Graphit) in die Scheuertonne, die sich um eine eiserne
horizontale Axe bewegt, und lässt so lange rotiren, bis der Schrot den
erforderlichen Grad von Glätte und Glanz erlangt hat. Anstatt des
Graphits hat man in England Quecksilber oder Zinnamalgam zum
Ueberziehen der Schrotkörner angewendet, wodurch die Körner einen
vorübergehenden weissen Glanz annehmen; das Quecksilber erhöht jedoch
die Fabrikationskosten, ohne das Fabrikat zu verbessern. Wenn eine
weisse oder bronzeähnliche Farbe der Schrotkörner verlangt würde,
möchte es zweckmässiger sein, beim Glätten anstatt des Graphits
Bronzepulver in die Scheuertonne zu geben. Der Bleiverlust in der
Schrotfabrikation beträgt gegen 2 Proc. Gewöhnlich werden zehn
verschiedene Schrotkaliber gefertigt und zwar von Nr. 0, dem gröbsten,
bis zu Nr. 9 oder 10, dem feinsten. Die kleinsten Körner führen den
Namen =Vogeldunst=, die gröbsten (von Erbsengrösse) =Rehposten= oder
=Schwanenschrot=.
[Sidenote: Legirungen des Bleies.]
Von den Legirungen des Bleies sind zu erwähnen das =Schnellloth der
Klempner= (gleiche Theile Blei und Zinn), die =Legirung zu Orgelpfeifen=
(96 Th. Blei und 4 Th. Zinn), die =Legirung der Weissgiesser= (Blei,
Antimon und Zinn), die =Legirung zu Schiffsnägeln= (3 Th. Zinn, 2 Th.
Blei, 1 Th. Antimon), das =Calain= der Chinesen, aus welchem die Folien
zum Ausfüttern der Theekisten verfertigt werden (126 Th. Blei, 17,5 Th.
Zinn, 1,25 Th. Kupfer und eine Spur Zink); andere Legirungen zu Lettern
und zu der Chemitypie siehe unten.
Bleipräparate (mit Einschluss der Chrompräparate).
[Sidenote: Bleiglätte.]
Das =Bleioxyd= PbO findet in der Industrie Anwendung in zweierlei
Gestalt, entweder als =Massicot= oder als =Bleiglätte=.
Das =Massicot= (gelbes Bleioxyd) ist ein gelbes Pulver, häufig mit einem
Stich ins Röthliche, welches entweder durch Erhitzen von kohlensaurem
oder salpetersaurem Bleioxyd oder durch Calcination von Blei auf einem
Flammenherd gewonnen wird. Vor dem Bekanntwerden des chromsauren
Bleioxydes wurde es als gelbe Malerfarbe angewendet. Es schmilzt in der
Rothglühhitze leicht zu einer glasartigen Masse, dem =Bleiglas=, welches
indessen in den meisten Fällen ein Gemisch von geschmolzenem Bleioxyd mit
kieselsaurem Bleioxyd ist. Die =Bleiglätte= ist geschmolzenes
krystallinisches Bleioxyd und wird als Hüttenprodukt bei dem
Silberverhüttungsprocesse beim Abtreiben des Reichbleies vom
Pattinsoniren gewonnen. Sie enthält stets grössere oder geringere Mengen
von Kupferoxyd, etwas Antimonoxyd, auch kleine Mengen von Silberoxyd,
endlich auch zuweilen metallisches Blei (=Wittstein= will darin 1,25-3,10
Proc. Blei gefunden haben). Durch Digestion mit einer Lösung von
kohlensaurem Ammoniak kann sie von dem beigemengten Kupferoxyd befreit
werden. Das Bleioxyd absorbirt aus der Luft Kohlensäure, in geschmolzenem
Zustande verbindet es sich leicht mit der Kieselerde und den Silicaten
und bildet mit den letzteren leicht schmelzbare Gläser. Es löst sich in
Essigsäure, Salpetersäure, sehr verdünnter Salzsäure, es löst sich ferner
in Kali- und Natronlauge durch Kochen auf. In kohlensaurem Ammoniak,
kohlensaurem Kali und Natron ist es unlöslich. Es findet Anwendung in der
Glasfabrikation zur Darstellung von Krystallglas, Flintglas und Strass,
in der Potterie zu Glasur und als Fluss in der Porcellan- und
Glasmalerei, zur Bereitung von Lein- und Mohnölfirniss, von Bleipflaster
(ölsaurem Bleioxyd), von Kitt, Mennige und essigsaurem Bleioxyd. Eine
Lösung von Bleioxyd in Natronlauge (Natriumplumbat) wird zur Bereitung
von zinnsaurem Natron angewendet; sie dient ferner zum Schwarzfärben von
Horn (namentlich in der Kammfabrikation, um gewöhnlichem Horn das
Aussehen von Büffelhorn oder, örtlich angewendet, von Schildkrot zu
geben) und von Haaren (zu diesem Behufe nur in sehr verdünnter Lösung
anwendbar), sowie in der Metallochromie zur Erzeugung der
Regenbogenfarben auf Messing und Bronze.
[Sidenote: Mennige.]
Die =Mennige=, =Minium=, ist eine Verbindung von Bleioxyd mit
Bleisuperoxyd von der Formel Pb_{3}O_{4}. Man stellt die Mennige dar,
indem man, wie z. B. zu Villach, Bleioxyd in einem Ofen bei Luftzutritt
erhitzt. Der zu diesem Zwecke dienende Ofen ist ein Flammenofen, dessen
Herd mit Ziegelsteinen gepflastert ist; auf diesen Herd bringt man das
Bleioxyd, in die Feuerungsräume das Brennmaterial, dessen Flamme über den
Herd schlägt und durch den Schornstein entweicht. Der Luftzug darf nur
ein sehr geringer sein, da ausserdem das Bleioxyd schmelzen und in
Bleiglätte übergehen würde, welche nicht zu Mennige oxydirt werden kann.
Während des Erhitzens wird fortwährend umgerührt. Häufig erzeugt man die
Mennige aus Bleioxyd, das man aus metallischem Blei in dem Flammenofen
selbst dargestellt hat; es geschieht dies z. B. in den Fabriken von
=Bigaglia= in Venedig, von =Roard= zu Clichy und auf der Bleihütte zu
Shrewsbury, in welchen man an den heissen Stellen des Ofens Blei in
Massicot, an den weniger heissen letzteres unter Umrühren in Mennige
verwandelt. Die reinste Mennige erhält man durch Glühen von kohlensaurem
Bleioxyd in einem Flammenofen; sie führt den Namen =Pariser Roth=.
Neuerdings stellt man auch die Mennige (nach =Burton='s Verfahren) durch
Erhitzen von schwefelsaurem Bleioxyd mit Chilesalpeter und Soda und
Auslaugen der erhitzten Masse mit Wasser dar; Mennige bleibt zurück,
während schwefelsaures und salpetrigsaures Natron sich lösen. -- Man
benutzt die Mennige zur Fabrikation des Bleiglases, zur Darstellung von
Kitt für Glasröhren, Dampfleitungsröhren und zum Verstreichen von Fugen
von Kesseldeckeln, und als Farbenmaterial, als Wasser- und als Oelfarbe;
sie ist in beiden Fällen von grosser Deckkraft u. s. w.
[Sidenote: Bleisuperoxyd.]
Durch Behandeln der Mennige mit Salpetersäure erhält man das
=Bleisuperoxyd= PbO_{2} als braunes Pulver, welches bei der Fabrikation
der Zündwaaren in grosser Quantität Anwendung findet, obgleich man
hierzu das auf nassem Wege aus Bleizucker und Chlorkalk dargestellte
Superoxyd vorzieht. -- Das, was man in den Zündholzfabriken =oxydirte
Mennige= nennt, ist ein zur Trockne gebrachtes Gemisch von
Salpetersäure mit Mennige und besteht aus salpetersaurem Bleioxyd,
Bleisuperoxyd und unzersetzter Mennige.
[Sidenote: Verbindungen des Bleioxydes.]
Von =Bleisalzen=, die in den Gewerben Anwendung finden, sind folgende die
wichtigsten:
[Sidenote: Bleiacetat.]
Das =Bleiacetat= (Bleizucker, essigsaures Bleioxyd)
((C_{2}H_{3}O)_{2}} O_{2} + 3H_{2}O)
( Pb} )
besteht in 100 Theilen aus:
58,71 Bleioxyd,
27,08 Essigsäure,
14,21 Wasser,
krystallisirt in vierseitigen Säulen, die sich in 1,66 Th. Wasser und 8
Th. Alkohol lösen; beim Erhitzen zerlegt es sich in Bleicarbonat, das
zurückbleibt und in sich verflüchtigendes Aceton. Mit Schwefelsäure
bildet es Bleisulfat und Essigsäure. Man stellt es dar, indem man
Bleiglätte oder besser noch Massicot in bleiernen oder verzinnten
kupfernen Pfannen, mit destillirtem Essig oder Holzessig behandelt, die
geklärte Flüssigkeit abdampft und in Porcellanschalen oder hölzernen
Kästen krystallisiren lässt. Aus 100 Th. Bleiglätte erhält man 150 Th.
Bleizucker. Man wendet denselben in der Färberei, zur Bereitung der
essigsauren Thonerde (Rothbeize), bei der Firnissbereitung und zur
Darstellung von Farbematerialien, namentlich von Bleiweiss und Chromgelb,
an. Von dem =dreibasisch essigsauren Bleioxyd= (dem Bleiessig) wird bei
der Bleiweissfabrikation die Rede sein.
[Sidenote: Bleichromat.]
[Sidenote: Chromeisenstein.]
=Bleichromat=. Den Ausgangspunkt für das Bleichromat und für alle
Chrompräparate bildet der =Chromeisenstein=, der wesentlich aus
Eisenoxydul und Chromoxyd (FeO, Cr_{2}O_{3} oder Cr_{2}FeO_{4}) besteht,
also ein Magneteisenstein ist, in welchem das Eisenoxyd durch das
isomorphe Chromoxyd ersetzt ist. Ebenso findet sich häufig ein Theil des
Chromoxydes durch Thonerde und Eisenoxyd, ein Theil des Eisenoxyduls
durch Magnesia und Chromoxydul vertreten. Er ist eisengrau bis
pechschwarz. Von dem Gehalte an Chromoxyd ist der Werth des
Chromeisensteins abhängig. Nach den Analysen von =Clouet= (1869) enthielt
im Durchschnitte
Chromeisen von Baltimore 45 Proc. Chromoxyd
" " Norwegen 40 " "
" " Frankreich 37-51 " "
" " Kleinasien 53 " "
" " Ungarn 31 " "
" vom Ural 49,5 " "
" von Californien 42,2 " "
[Sidenote: Kaliumchromat.]
=Kaliumchromat.= a) =Gelbes= oder =neutrales Kaliumchromat= CrO_{2}}
O_{2} / K_{2}} oder K_{2}CrO_{4} wird dargestellt, indem man gemahlenen
und geschlämmten Chromeisenstein mit Potasche und Salpeter gemengt auf
der Sohle eines Flammenofens schmilzt. Durch den Sauerstoff des Salpeters
werden Chromoxyd und Eisenoxydul höher oxydirt, ersteres zu Chromsäure.
Aus der zerstossenen Masse zieht man durch Kochen mit Wasser das
gebildete Kaliumchromat, unzersetzt gebliebenes Kaliumcarbonat und etwas
Kaliumaluminat und Kaliumsilicat aus. Die Lösung wird durch Holzessig
zersetzt, wodurch Thonerde und Kieselerde zu Boden fallen, und darauf bis
zum Erscheinen einer Salzhaut abgedampft. Das Kaliumchromat krystallisirt
in citronengelben undurchsichtigen Säulen heraus, die sich leicht in
Wasser, nicht aber in Alkohol lösen und grosse Neigung zeigen, in
Kaliumbichromat überzugehen. Schwefelsäure und Salpetersäure verwandeln
es sogleich in diese Verbindung. b) Das =doppelt-chromsaure Kali= oder
=Kaliumbichromat= K_{2}Cr_{2}O_{7} krystallisirt in wasserfreien,
morgenrothen Prismen, die sich in 10 Th. Wasser lösen. Die Lösung wirkt
in hohem Grade ätzend. Bei starkem Erhitzen entwickelt es Sauerstoff,
während Chromoxyd und Kaliumchromat zurückbleibt. Man stellt dieses Salz
durch Behandeln der neutralen Verbindung mit Salpetersäure oder
Schwefelsäure dar. Salpetersäure ist vorzuziehen, weil man hier neben dem
Kaliumchromat den leicht zu verwerthenden Salpeter erhält, welcher in der
Mutterlauge bleibt, nachdem das chromsaure Kali durch Krystallisation
ausgeschieden worden ist.
=Jacquelain= hat in der neueren Zeit, wie jedoch schon früher
=Stromeyer=, empfohlen, das Kalksalz als Ausgangspunkt zur Darstellung
der chromsauren Salze zu benutzen; er schlägt vor, Chromeisenstein mit
Kreide unter häufiger Erneuerung der Oberfläche zu glühen, die fein
gemahlene Masse in heissem Wasser zu vertheilen und unter stetem
Umrühren Schwefelsäure bis zur schwach sauren Reaction zuzusetzen. Das
Kalksalz, welches nach dem Glühen Calciumchromat war, ist nach dem
Behandeln mit Wasser und Schwefelsäure in Calciumbichromat
übergegangen. Ausser dieser Verbindung enthält die Lösung noch etwas
schwefelsaures Eisenoxyd, das mittelst Kreide gefällt wird. Die Lösung
enthält nur noch Calciumbichromat und etwas Gyps. Das Kaliumbichromat
lässt sich aus diesem Salze einfach darstellen, indem man eine Lösung
von Kaliumcarbonat auf Calciumbichromat einwirken lässt, es bildet sich
Calciumcarbonat, während die Lösung des Kaliumbichromates zum
Krystallisiren abgedampft wird. =Tilghman= schlägt vor,
gepulverten Chromeisenstein mit 2 Th. Kalk und 2 Th. Kaliumsulfat
gemengt, 18-20 Stunden lang in einem Flammenofen zu glühen. Eine andere
von demselben vorgeschlagene Methode besteht darin, Chromeisenstein mit
Feldspathpulver und Kalk zu glühen. Nach =Swindells= soll man den
Chromeisenstein, mit einem gleichen Gewicht Chlornatrium oder
Chlorkalium gemengt, in einem Flammenofen bis zur angehenden
Weissglühhitze unter fortwährendem Darüberleiten von stark erhitzten
Wasserdämpfen erhitzen. Es entsteht Natrium- oder Kaliumchromat. Die
wichtigste Verbesserung in der Darstellung des Kaliumchromates besteht
in der Ersetzung des Salpeters durch Potasche und der Anwendung eines
Ofens, welcher der atmosphärischen Luft zu dem Gemisch zu treten
erlaubt, sodass die Oxydation des Chromeisens auf Kosten des
atmosphärischen Sauerstoffs vor sich geht; endlich auch in dem Zusatz
von Kalk, wodurch nicht allein an Alkali gespart, sondern auch die
Oxydation wesentlich erleichtert wird, indem die Masse eine teigige
Consistenz annimmt, welche mit Leichtigkeit umgerührt werden kann.
Letzterer Umstand ist nicht unwichtig, denn, wendet man Alkali allein
an, so schmilzt das Gemisch zu einer dünnen Flüssigkeit, in welcher der
Chromeisenstein zu Boden sinkt und die Luft mithin auf ihn nicht
einwirken kann.
[Sidenote: Anwendungen des Kaliumchromates.]
Vor dem Jahre 1820 fand das Kaliumchromat nur zur Darstellung von
Bleichromat Anwendung. Ersteres wurde damals auf kostspielige Weise aus
dem Chromeisenstein durch Calciniren desselben mit Salpeter
dargestellt. Im genannten Jahre ermittelte =Köchlin= die Anwendbarkeit
des Bichromates als Aetzbeize auf Türkischroth, wodurch der Impuls zu
einer ausgedehnten Anwendung dieses Salzes gegeben wurde. Hierauf
folgten andere technische Anwendungen, namentlich in der Färberei, von
welchen speciell erwähnt sei die Erzeugung von Chromgelb und
Chromorange im Zeugdruck, das Chromschwarz mit Blauholz, die Oxydation
von Katechu und von Berlinerblau, der Enlevagendruck, um Weiss auf
indigoblauem Grunde zu erzeugen, das Bleichen von Palmöl und ähnlichen
Fetten, die Herstellung von gewissen Zündmassen in der Zündholz- und
Zündrequisitenfabrikation, die Darstellung von chromsaurem
Quecksilberoxydul und Chromoxyd für die Porcellanmalerei und Decoration
der Thonwaaren und in jüngster Zeit die Fabrikation von =Smaragdgrün=
oder =Vert Guignet=, das als Körperfarbe im Zeugdruck häufige Anwendung
findet. Grosse Mengen von Kaliumchromat finden auch in der
Theerfarbenindustrie zur Fabrikation von Anilinviolett, Anilingrün und
von Alizarin aus Anthracen Anwendung. Neuerdings wird das Kaliumchromat
auch zur Darstellung von Chlorgas verwendet, ebenso auch zuweilen zum
Entfuseln des Branntweins und zum Reinigen des aus Holzessig
dargestellten Essigs. Der Verbrauch von Bichromat für die genannten
Zwecke ist ein so bedeutender, dass die Darstellung dieses Salzes einen
nicht unwichtigen Gewerbzweig ausmacht[11]. In den letzten Jahren sucht
man in dem Zeugdruck das Kaliumbichromat durch das =zweifach-chromsaure
Ammoniak= zu ersetzen.
[11] Nach =J. Persoz= (1869) giebt es sechs Fabriken, die sich mit der
Darstellung von Kaliumchromat befassen, nämlich zwei in
Schottland, eine in Frankreich, eine zu Drontheim in Norwegen und
eine zu Kazan am Ural. Alle Fabriken produciren jährlich gegen
60,000 Centner.
[Sidenote: Bleichromat.]
Man unterscheidet dreierlei Verbindungen der Chromsäure mit dem Blei,
nämlich neutrales Bleichromat (Chromgelb), basisches (Chromroth) und ein
Gemenge von neutralem mit basischem (Chromorange). Das =neutrale
Bleichromat= oder =Chromgelb= PbCrO_{4} stellt man auf zweierlei Weise
dar: entweder 1) durch Niederschlagen von Kaliumchromat mit Bleiacetat
oder 2) aus Bleisulfat oder Chlorblei. Nach der ersten Methode stellt man
zunächst eine Bleiauflösung dar, wozu man sich kleiner Holzbottiche
bedient, die terrassenförmig geordnet sind. Man füllt die Bottiche mit
gekörntem Blei, schliesst die Hähne und gibt in den obersten Bottich eine
Füllung von Essig. Nach etwa 10 Minuten öffnet man den Hahn am Boden und
lässt die Flüssigkeit in den zweiten, von da in den dritten und vierten
Bottich laufen. Der Essig kommt in dem Sammelbottich an, ohne erhebliche
Bleimengen aufgenommen zu haben. Es soll auch durch diese erste Operation
das Blei nur benetzt und zur Oxydation geneigt gemacht werden. Die
Bottiche bleiben ohne Essigfüllung stehen, bis das Blei sich mit einem
bläulich weissen Häutchen bedeckt. Der oberste Bottich erhält dann seine
Essigladung; nach 1/2-1 Stunde erfolgt die Entleerung des Essigs in den
zweiten Bottich u. s. f., bis die gesättigte Bleilösung, basisches
Bleiacetat (Bleiessig) enthaltend, unten im Sammelbottich anlangt. Zum
Behufe der Chromgelbfabrikation wird die Lauge mit so viel Essig
versetzt, dass sie eben sauer zu reagiren beginnt und dann zum Abklären
in einen grösseren Laugenbottich gebracht. In einem zweiten Laugenbottich
hält man sich eine Auflösung von 25 Kilogr. Kaliumbichromat in 500 Liter
Wasser vorräthig. Man giesst von der Bleilauge so lange in die
Chromlösung, als noch in letzterer ein Niederschlag erfolgt, wäscht den
Niederschlag aus, versetzt ihn, wenn eine ordinäre Sorte Chromgelb
hergestellt werden soll, mit Gyps, Schwerspath oder auch Permanentweiss
(gefälltes Bariumsulfat) und trocknet ihn. Nach =Liebig= stellt man
Chromgelb aus dem Bleisulfat, welches in grosser Menge aus den
Kattundruckereien zu erhalten ist, dar, indem man dasselbe mit einer
warmen Lösung von gelbem Kaliumchromat digerirt. Je nachdem grössere oder
geringere Mengen des Bleisulfates in Chromat übergeführt wurden,
entstehen mehr oder weniger hellgelbe Farben.
Nach =Habich= giebt es zwei Doppelverbindungen von Chromat mit Sulfat,
welche den Formeln PbSO_{4} + PbCrO_{4} und 2PbSO_{4} + PbCrO_{4}
entsprechen. Die =erste= derselben bildet sich, wenn eine Lösung von
Kaliumbichromat mit der entsprechenden Menge Schwefelsäure versetzt und
mit der Bleilösung gefällt wird. Die =zweite= Verbindung entsteht, wenn
der Schwefelsäurezusatz etwa um das Doppelte erhöht wird. Sie zeigt
dieses Aufquellen im feuchten Zustande nicht, sondern bildet nach dem
Trocknen eine feurige, fast schwefelgelbe Farbe von feurigem Bruche.
Nach =Anthon= erhält man ein schönes Chromgelb, wenn man 100 Th. frisch
gefälltes Chlorblei mit einer Lösung von 47 Th. Kaliumbichromat
digerirt.
[Sidenote: Chromroth.]
Das =basische Bleichromat= oder =Chromroth= (Chromzinnober,
österreichischer Zinnober), PbCrO_{4} + PbH_{2}O_{2} ist eine rothe
Farbe, welche in neuerer Zeit vielfach als Anstreichfarbe angewendet
wird, und entsteht aus dem neutralen Bleichromat dadurch, dass man
demselben die Hälfte seiner Chromsäure durch Kali, entweder durch
Schmelzen mit Salpeter oder durch Kalilauge entzieht. Nach =Liebig= und
=Wöhler= stellt man das Chromroth dar, indem man Salpeter (am
zweckmässigsten ein Gemenge nach gleichen Theilen von Kalium- und
Natriumnitrat) bei ganz schwacher Glühhitze zum Schmelzen bringt und
nach und nach in kleinen Antheilen reines Chromgelb einträgt. Die Masse
im Tiegel wird mit Wasser ausgezogen und das sich abscheidende
Chromroth nach gutem Auswaschen getrocknet. Das so erhaltene Chromroth
ist von prächtig zinnoberrother Farbe und besteht aus lauter glänzenden
Krystallpartikelchen. Auf nassem Wege stellt man nach =Dulong= das
Chromroth durch Fällen von essigsaurem Bleioxyd mit einer Lösung von
Kaliumchromat, zu welchem Kali gesetzt worden ist, dar. Alle
Chromrothe, von dem dunkelsten Zinnoberroth bis zur matten Mennigfarbe,
unterscheiden sich von einander nur durch die Grösse der Krystalle, aus
welchen das Pulver besteht. Zerreibt man nämlich Chromroth von der
verschiedensten Nüance zu einem gleichförmig feinen Pulver, so
resultirt bei allen ein Produkt von gleicher Dunkelheit und die
brillante mit dem Zinnober wetteifernde Farbe ist verschwunden. Soll
demnach ein Chromroth von grosser Farbentiefe hergestellt werden, so
muss man der Krystallbildung Vorschub leisten und insbesondere jede
Störung derselben durch Umrühren u. s. w. vermeiden. Gemenge von
neutralem und basischem Bleichromat kommen in verschiedenen Nüancen
unter dem Namen =Chromorange= in den Handel. Man erhält sie durch
Fällen von basischem Bleiacetat (Bleiessig) mit Kaliumchromat, durch
Kochen von Chromgelb mit Kalkmilch, oder endlich durch Behandeln von
Chromgelb mit einer zur Ueberführung in Chromroth nicht hinreichenden
Menge Kali. =Anthon= empfiehlt zur Darstellung von Chromorange 100 Th.
Chromgelb mit 55 Th. Kaliumchromat oder 12-18 Th. Aetzkalk zu Kalkmilch
gelöscht, zu behandeln.
[Sidenote: Chromoxyd.]
Das =Chromoxyd= Cr_{2}O_{3}, das in der Glasfärberei, Porcellan- und
Glasmalerei unter dem Namen =Chromgrün= vielfache Anwendung findet,
wird auf verschiedene Weise dargestellt. Im wasserfreien Zustande
wendet man es als Schleifmaterial, zum Ueberziehen der Streichriemen
der Rasirmesser und als unzerstörbare und unnachahmliche Druckfarbe für
gewisse Banknoten an. Am schönsten und in einem Zustande, der in
technischer Beziehung allen Anforderungen entspricht, erhält man es
durch Glühen von chromsaurem Quecksilberoxydul. Leider ist die
Darstellungsart zu complicirt und zu kostspielig, um im Grossen
angewendet zu werden. =Lassaigne= schlägt vor, gleiche Moleküle von
gelbem Kaliumchromat und Schwefel zu glühen und die geglühte Masse mit
Wasser auszuziehen. Nach =Wöhler= mischt man gelbes Kaliumchromat mit
Salmiak, glüht und laugt mit Wasser aus, wobei das Chromoxyd
zurückbleibt. Man erhält es auch durch Calciniren eines Gemenges von
Kaliumbichromat mit Kohle und Auslaugen des entstandenen
Kaliumcarbonates mit Wasser. =Chromoxydhydrat= (nach der Formel
Cr_{4}H_{6}O_{9} zusammengesetzt) kommt seit einiger Zeit entweder für
sich oder in Verbindung mit Borsäure oder Phosphorsäure als schöne
grüne Farbe und als Ersatzmittel des Schweinfurter Grüns unter den
Namen =Mittlergrün=, =Smaragdgrün=, =Pannetier's Grün=, =Arnaudon's
Grün=, =Matthieu-Plessy's Grün= im Handel vor. =Guignet's Grün= besteht
in 100 Th. aus
Chromoxyd 76,25
Borsäure 11,71
Wasser 12,04
------
100,00
Nach =Scheurer-Kestner= ist jedoch die Anwesenheit der Borsäure im
=Guignet='schen Grün blos eine zufällige und nicht nothwendige.
[Sidenote: Chromalaun.]
Der =Chromalaun= Cr_{2}} / K_{2}} 4SO_{4} + 24H_{2}O, in dunkelvioletten
oktaedrischen Krystallen auftretend, bildet sich in grosser
Menge als Nebenprodukt bei der Fabrikation gewisser Theerfarben
(Anilinviolett, Anilingrün, Anthracenroth). Er findet Anwendung als
Mordant in der Färberei, zum Unlöslichmachen von Leim und Gummi, so wie
zur Anfertigung wasserdichter Stoffe. Häufig stellt man auch aus ihm
wieder Kaliumchromat dar.
[Sidenote: Chromchlorid.]
Das =Chromchlorid=, Cr_{2}Cl_{6}, am besten durch Zersetzen von
Schwefelchrom mit Chlor dargestellt, ist eine in violetten Blättchen
krystallisirende, glänzende, glimmerartige Masse, die als
Farbematerial, besonders in der Buntpapierfabrikation, Anwendung finden
kann.
[Sidenote: Bleiweiss.]
[Sidenote: Bleiweissfabrikation nach der holländischen Methode.]
[Illustration: Fig. 29.]
[Illustration: Fig. 30.]
Das =Bleiweiss= (basisches Bleicarbonat von der Formel 2PbCO_{3} +
PbH_{2}O_{2}) wird auf verschiedene Weise dargestellt. Man unterscheidet
die =holländische=, =französische= und =englische Methode=. Die
=holländische Methode= der Bleiweissfabrikation ist auf die Erscheinung
begründet, dass metallisches Blei in Berührung mit Essigdämpfen,
Kohlensäure und Sauerstoff bei geeigneter Temperatur in Bleiweiss
verwandelt wird. Die Mittel, nach dieser Methode Bleiweiss zu fabriciren,
sind verschieden. In Holland und Belgien, auch in einigen deutschen
Fabriken, wird das Blei in dünnen, spiralförmig gewundenen Blechen in
irdene, inwendig glasirte Töpfe (Fig. 29) gesetzt, auf deren Boden sich
ordinärer mit Bierhefe gemischter Essig befindet; die Töpfe werden mit
Bleiplatten bedeckt und in Pferdemist eingegraben. Ein derartig
vorgerichtetes Mistbad (Fig. 30) wird =Looge= genannt. Durch die in dem
Pferdemiste eintretende Gährung wird die Temperatur erhöht, der Essig
verdampft und giebt dadurch unter Mitwirkung des Sauerstoffs zur Bildung
von basischem Bleiacetat Anlass. Durch die in dem gährenden Miste
erzeugte Kohlensäure wird das basische Bleiacetat ((C_{2}H_{3}O)_{2}}/Pb}
O_{2}, 3PbH_{2}O_{2}) zersetzt in Bleiweiss und neutrales Bleiacetat.
In den meisten Fabriken Deutschlands und namentlich Oesterreichs (so zu
Klagenfurt und Wolfsberg in Kärnthen) hat man den Gebrauch des Düngers
gänzlich beseitigt. Man nennt diese Methode der Bleiweissdarstellung das
Kammerverfahren. Anstatt der Töpfe werden =geheizte Kammern= benutzt, in
denen der Länge nach in mehrfachen Reihen über einander Latten sich
befinden, über welche die Bleiplatten, dachförmig gebogen, gehängt
werden. Der Boden der Kammern ist mit einer Schicht Lohe, Früchten,
Weinlager, faulenden Stoffen u. s. w. bedeckt, durch welche Essig langsam
durchsickert. Rationeller ist folgende Einrichtung: Der Boden der Kammer
ist eine mit durchlöcherten Dielen bedeckte Kufe, in welcher sich
erwärmter Essig befindet. Durch die Oeffnungen der Dielen gelangen die
Essigdämpfe in die Kammern. In allen diesen Fällen werden die Bleibleche
von ihrer Oberfläche nach innen zu, allmälig in Bleiweiss verwandelt.
Dieses Rohprodukt wird von dem Gehalte an Bleiacetat durch Auswaschen von
dem unangegriffenen, metallischen Blei durch Schlämmen befreit und kommt
dann erst als reines Bleiweiss in den Handel. Eine jetzt in England
gebräuchliche Modification der holländischen Bleiweissfabrikation besteht
darin, dass man das feingekörnte, mit 1 bis 1,5 Proc. Essig befeuchtete
Blei in die, vom Boden aus mit Dampf auf ungefähr 35° erwärmten Fächer
eines hölzernen Kastens bringt, in welchen ein Strom von Kohlensäure und
hinreichend Dampf geleitet wird, um die Atmosphäre im Innern und das Blei
eben feucht zu halten. Nach 10-14 Tagen ist die Umwandlung vollendet. Das
rohe Bleiweiss wird wie gewöhnlich gewaschen und geschlämmt.
[Sidenote: Nach der englischen Methode.]
Nach der =englischen Methode= wird Blei in einem Kessel geschmolzen, aus
welchem es auf die Sohle eines grossen Flammenofens fliesst, zu welchem
ein Gebläse fortwährend Luft führt. Das Blei zertheilt sich, bietet der
Luft eine grosse Oberfläche dar und fliesst zu einer Rinne, deren
Seitenwände mit kleinen Oeffnungen durchbohrt sind, durch welche die
Bleiglätte abfliesst, während das schwerere Blei auf dem Boden der Rinne
bleibt. Die fein zertheilte Bleiglätte, welche man auf diese Weise
erhält, wird mit 1/100 ihres Gewichtes in Wasser aufgelösten Bleizuckers
befeuchtet und hierauf in horizontale Tröge gebracht, die oben
verschlossen sind und unter einander communiciren. In diesem Zustande
wird durch die Bleiglätte ein Strom von unreiner Kohlensäure geleitet,
die in einem Flammenofen durch Verbrennung von Koks erzeugt wird. Die
Gebläse, welche den Flammenofen speisen, bringen einen hinreichenden
Druck hervor, um das Gas durch Röhren, die durch kaltes Wasser abgekühlt
werden, bis zu der Glätte zu treiben. Krücken, die durch eine
Dampfmaschine bewegt werden, rühren das Oxyd beständig um, wodurch die
Verbindung der Kohlensäure mit dem Oxyd begünstigt wird. Das auf diese
Weise erhaltene Bleiweiss deckt sehr gut und wird von den Engländern dem
auf nassem Wege erhaltenen vorgezogen.
[Sidenote: Bleiweissfabrikation nach der französischen Methode.]
[Illustration: Fig. 31.]
Die =französische Methode= oder das Verfahren von =Thénard= und =Roard=
ist das bei weitem allgemeinere Verfahren der Bleiweissfabrikation. Da
dasselbe auch das rationellste ist, so verweilen wir ein wenig länger bei
demselben. Die Methode besteht darin, Bleiglätte in Essigsäure
(rectificirtem Holzessig) aufzulösen, um eine Lösung von basischem
Bleiacetat (Bleiessig, (C_{2}H_{3}O)_{2}} / Pb} O_{2} + 2PbH_{2}O_{2}) zu
erzeugen. Indem man dann durch diese Lösung Kohlensäuregas leitet, werden
zwei Moleküle Bleioxyd als Bleiweiss ausgefällt, während neutrales
Bleiacetat, in Lösung zurückbleibt. Indem man die zurückbleibende Lösung
von Neuem mit Bleiglätte digerirt, bildet sich wieder basisches
Bleiacetat (Bleiessig), aus welchem durch Kohlensäure abermals zwei
Moleküle Bleioxyd als Bleiweiss ausgefällt werden.
[Sidenote: Der Apparat der Bleiweissfabrikation zu Clichy.]
In =Clichy= bei Paris stellt man auf normale Weise das Bleiweiss in
folgendem Apparate durch Zersetzen des Bleiessigs (basisches Bleiacetat)
mittelst Kohlensäure dar. In dem Bottich _A_ (Fig. 31) bewirkt man die
Auflösung von Bleiglätte in Essigsäure, welche durch den Rührer _BC_
beschleunigt wird; aus diesem Bottich fliesst die Lösung des dreibasisch
essigsauren Bleioxydes in das aus verzinntem Kupferblech bestehende
Reservoir _E_, in welchem sich metallisches Blei, Kupfer und andere
unlösliche Substanzen absetzen. Die klare Flüssigkeit fliesst aus _E_ in
den zur Zersetzung bestimmten Kasten, der mit einem Deckel bedeckt ist,
durch welchen 800 Röhren bis ungefähr 32 Centimeter tief unter das Niveau
der Flüssigkeit führen. Diese Röhren sind durch die gemeinsame grössere
Röhre _gg_ verbunden, welche wiederum mit dem Waschkasten _P_ in
Verbindung steht. In diesem Waschkasten sammelt und reinigt sich die
Kohlensäure, welche in einem kleinen Kalkofen _G_ durch die Zersetzung
von 2-1/2 Maasstheilen Kreide und einem Maasstheile Koks unter Mitwirkung
von atmosphärischer Luft erzeugt wird. Früher wurde die Kohlensäure
durch Verbrennen von Holzkohle erzeugt. Nach Verlauf von 12 bis 14
Stunden ist die Zersetzung beendigt. Man lässt die über dem Bleiweiss
stehende klare Lösung von neutralem essigsauren Bleioxyd in den Kasten
_i_ und den Bodensatz in das Reservoir _O_ fliessen. Vermittelst einer
Pumpe _R_ pumpt man die Lösung von dem neutralen essigsauren Bleioxyd in
den Bottich _A_ zurück und fängt die Operation von Neuem an. Das in dem
Reservoir _O_ befindliche Bleiweiss wird wiederholt mit Wasser gewaschen
und das erste Waschwasser mit der Flüssigkeit in dem Bottich _A_
vereinigt. Das ausgewaschene Bleiweiss wird getrocknet. Um Kohlensäuregas
behufs der Bleiweissfabrikation wohlfeil darzustellen, ist vorgeschlagen
worden, ein Gemenge von kohlensaurem Kalk, Kohle und Braunstein zu glühen
(CaCO_{3} + C + 3MnO_{2} = Mn_{3}O_{4} + CaO + 2CO_{2}); man verwendet
wohl auch die Kohlensäure, die sich bei der Gährung der Bierwürze und
Branntweinmaische entwickelt, oder man benutzt endlich, wo sich die
Gelegenheit darbietet, das der Erde entströmende Kohlensäuregas, indem
man es durch ein Pumpwerk aufsaugt und durch Röhren dahin leitet, wo es
benutzt werden soll. Bei Brohl in der Nähe des Laacher Sees wurde auf
diese Weise die Kohlensäure zur Bleiweissfabrikation benutzt.
Nach der jetzt nicht mehr gebräuchlichen Methode von =Button= und
=Dyer= wird ein inniges Gemisch von schwach befeuchteter Bleiglätte mit
einer geringen Menge Bleizuckerlösung in einen langen steinernen Trog
gebracht und dann unter fortwährendem Durcharbeiten mittelst einer
Maschine heisses Kohlensäuregas darüber geleitet. Ist alle Bleiglätte
in Bleiweiss verwandelt, so wird die Masse gemahlen. Nach =Pallu=
(1859) bringt man (mittelst der Centrifugalmaschine) fein zertheiltes
Blei auf eine schiefe Ebene und befeuchtet es daselbst mit Essigsäure.
Nach einer Stunde etwa ist das Blei in essigsaures und in kohlensaures
Salz übergegangen. Darauf lässt man über die geneigte Ebene eine
Bleizuckerlösung fliessen, welche das krystallisirte Acetat auflöst und
das Bleiweiss fortführt und letzteres in einem Bottich absetzt. Die
darüber stehende klare Flüssigkeit wird über eine zweite Tafel gegossen
u. s. f. Nach einem ähnlichen Principe stellt =Grüneberg= (1860)
Bleiweiss dar, indem er gekörntes Blei der Rotation und der
gleichzeitigen Einwirkung von Luft, Essigsäure und Kohlensäure
aussetzt.
[Sidenote: Bleiweiss aus Bleisulfat.]
Das =Bleisulfat= (PbSO_{4}) wird in ansehnlicher Menge als Nebenprodukt
bei verschiedenen chemischen Operationen, z. B. bei der Darstellung der
essigsauren Thonerde aus Alaun und Bleizucker, oder bei der Essigsäure
aus Bleizucker und Schwefelsäure, als werthloses Nebenprodukt erzeugt,
das der schwierigen Reduction wegen bis jetzt nicht mit Vortheil auf
metallisches Blei verarbeitet werden und seines geringen
Deckungsvermögens wegen auch nicht anstatt Bleiweisses Anwendung finden
konnte. Seit einiger Zeit hat man in Frankreich angefangen, das
schwefelsaure Bleioxyd durch kohlensaure Alkalien in Bleiweiss
umzuwandeln. Man wendet zu diesem Zwecke kohlensaures Ammoniak oder
Natriumcarbonat an. =Payen= empfiehlt diese Methode für Gegenden, in
denen schwefelsaures Bleioxyd zu haben ist. Um das Bleisulfat
vortheilhaft auf metallisches Blei zu benutzen, wird dasselbe
lufttrocken mit 67 Proc. Kreide, 12-16 Proc. Kohle und 37 Proc.
Flussspath gemischt, in einem Ofen geschmolzen. Es wird hierbei zuerst
Bleicarbonat gebildet, das sodann durch die Kohle reducirt wird; auf
der andern Seite entsteht schwefelsaurer Kalk, mit welchem der
Flussspath zu Schlacke zusammenschmilzt:
(PbSO_{4} + CaCO_{3} + 2C + nFl_{2}Ca = Pb + 3CO + CaSO_{4} +
nFl_{2}Ca).
Auf nassem Wege kann man es reduciren, indem man es, wie =Bolley= will,
mit Zink und Wasser zusammenbringt, wobei Chlorzink und metallisches
Blei entsteht. Nach dem Vorschlage von =Krafft= führt man das
Bleisulfat durch Kochen mit Bariumacetat in Bleizucker (und in
Barytweiss) über.
[Sidenote: Theorie der Bleiweissfabrikation.]
Abgesehen von der zuletzt erwähnten Darstellungsart des Bleiweisses aus
dem schwefelsauren Bleioxyd, ist die Bleiweissbildung nach allen
angeführten Methoden abhängig:
1) von der Bildung von basischem Bleiacetat;
2) von der Zersetzung dieser Verbindung in neutrales Bleiacetat und in
Bleiweiss.
Betrachtet man das Bleiweiss einfach als Bleicarbonat, so lässt sich
die Bleiweissbildung durch folgende zwei Formeln anschaulich machen:
I. 2{ C_{2}H_{3}O } O + 3PbO = (C_{2}H_{3}O)_{2} } O_{2}, 2PbH_{2}O_{2};
{ H } Pb }
Essigsäure. Bleioxyd. Basisches Bleiacetat.
II. (C_{2}H_{3}O)_{2} } O_{2}, 2PbH_{2}O_{2} + 2CO_{2} + 2PbCO_{3} +
Pb } Bleicarbonat.
(C_{2}H_{3}O)_{2} } O_{2}
Pb }
Basisches Bleiacetat. Neutral. Bleiacetat.
Man sieht ein, dass eine beträchtliche Menge Bleiweiss durch eine
verhältnissmässig geringe Menge von neutralem essigsauren Bleioxyd
erzeugt werden kann. Die Bleiweisserzeugung würde auf diese Weise ohne
Grenzen sein, wenn nicht das Bleiweiss eine gewisse Menge Bleizucker
enthielte, wenn ferner bei der Fabrikation der Verlust an Essigsäure
vermieden werden könnte.
[Sidenote: Bleiweiss aus Chlorblei.]
[Sidenote: Basisches Chlorblei als Surrogat des Bleiweisses.]
Nach =Tourmentin= wird Bleiweiss mittelst =basischen Chlorbleies= (aus
Kochsalz und Bleiglätte) dargestellt, indem man diese Verbindung mit
Wasser umrührt, durch das Gemenge einen Strom Kohlensäuregas leitet und
die Flüssigkeit in einem bleiernen Kessel mit Kreidepulver so lange
kocht, bis sie filtrirt nicht mehr durch Schwefelammonium geschwärzt
wird. Das gebildete Bleiweiss wird durch Waschen von dem Kochsalz
befreit, geschlämmt und getrocknet. Das basische Chlorblei, das von
=Pattinson= als Ersatzmittel des Bleiweisses vorgeschlagen worden ist,
wird dargestellt, indem man eine heisse Lösung von Chlorblei (PbCl_{2})
die im Kubikfuss 400-500 Grm. enthält, mit einem gleichen Volumen
gesättigten Kalkwassers vermischt. Es setzt sich sogleich ein weisser
Niederschlag (PbCl_{2} + PbH_{2}O_{2}) ab, der getrennt, gewaschen und
getrocknet wird. Das Chlorblei wird durch Zersetzen von fein gemahlenem
Bleiglanz in bleiernen Kesseln mit concentrirter Salzsäure dargestellt.
Das sich hierbei entwickelnde Schwefelwasserstoffgas wird durch eine
Röhre abgeleitet, entzündet und die Flamme in eine Schwefelsäurekammer
geleitet, um auf diese Weise den Schwefel des Bleiglanzes zur
Schwefelsäurefabrikation zu benutzen. Das Pattinson'sche Bleiweiss ist
nicht ganz schneeweiss, sondern von einer etwas ins Bräunliche gehenden
Farbe, welche aber in allen Fällen, wo das Bleiweiss mit etwas Schwarz
oder Blau versetzt werden soll, kaum zu bemerken sein wird. Dagegen
besitzt es eine ausgezeichnete Deckkraft.
[Sidenote: Eigenschaften des Bleiweisses.]
=Bleiweiss= ist im reinen Zustande blendend weiss, ohne Geruch und
Geschmack. Je nach der Darstellungsart zeigt das Bleiweiss ein
verschiedenes Aussehen; von den in den Töpfen gelegenen Bleiblättern
erhält man das sogenannte =Schieferweiss=, das in Gestalt dünner
Platten in den Handel kommt. Diejenigen Bleiplatten, mit denen die
Töpfe zugedeckt waren, bekommen eine dickere Kruste, aus denen das
=gemeine Bleiweiss= gebildet wird. Das =Kremser Weiss= ist reines
Bleiweiss, mittelst Gummiwasser in Täfelchen geformt. =Perlweiss= ist
mit etwas Berlinerblau oder Indigo versetzt. =Mulder=, =Grüneberg= u.
A. fanden das im Handel vorkommende Bleiweiss zusammengesetzt aus 2
Mol. kohlensaurem Bleioxyd und 1 Mol. Bleioxydhydrat 2(PbCO_{3}) + PbO,
H_{2}O. 100 Th. käufliches Bleiweiss (von verschiedener Bezugsart)
enthielten:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Bleioxyd 83,77 85,93 86,40 86,25 84,42 86,72 86,5 86,51
Kohlensäure 15,06 11,89 11,53 11,37 14,45 11,28 11,3 11,26
Wasser 1,01 2,01 2,13 2,21 1,36 2,00 2,2 2,23
1. Kremserweiss. 2. Gefälltes Bleiweiss aus Magdeburg. 3. Harzer
Bleiweiss. 4. Kremserweiss. 5. Kohlensaures Bleioxyd, durch Nachahmung
der holländischen Methode von Hochstetter selbst erzeugt. 6. Bleiweiss
aus Offenbach. 7. Bleiweiss aus Klagenfurt. 8. Englisches Bleiweiss,
nach der holländischen Methode dargestellt.
Was die deckenden Eigenschaften des Bleiweisses anbelangt, so scheint
es sicher zu sein, dass dieselben von dem Aggregationszustande
abhängen; ein durch Fällung erhaltenes lockeres, krystallinisch
körniges Bleiweiss deckt weniger, als ein nach der holländischen
Methode bereitetes, dichteres. Es scheint, als ob die grössere
Deckkraft des Bleiweisses mit dem grösseren Gehalte an Hydrat zunehme.
[Sidenote: Verfälschung des Bleiweisses.]
Man versetzt das Bleiweiss in den Fabriken häufig (in neuerer Zeit
jedoch minder oft) mit Schwerspath (zu 30,66, selbst bis zu 72 Proc.)
und schwefelsaurem Bleioxyd, seltener mit Witherit (kohlensaurem
Baryt), Kreide, Gyps oder Thon. Ein Zusatz von Schwerspath zum
Bleiweiss behufs des Oelanstrichs ist nicht rationell, da der
Schwerspath keine Deckkraft hat und somit viel Oelfirniss ohne Zweck
consumirt wird. Reines Bleiweiss muss sich in verdünnter Salpetersäure
vollständig lösen, durch überschüssig zugesetztes Aetzkali darf in der
klaren Lösung kein Niederschlag entstehen (Kreide); der in
Salpetersäure unlösliche Rückstand deutet auf Gyps, Schwerspath oder
schwefelsaures Bleioxyd. Das Bleisalz verräth sich dadurch, dass eine
Probe desselben auf Kohle vor dem Löthrohre erhitzt, Metallkügelchen
zeigt; Schwerspath giebt sich dadurch zu erkennen, dass eine Probe mit
Kohle erhitzt und der Rückstand mit verdünnter Salzsäure übergossen,
mit Gypslösung einen weissen Niederschlag erzeugt; Gyps ebenso
behandelt, giebt mit Gypslösung keinen, wol aber mit oxalsaurem
Ammoniak einen weissen Niederschlag. Nach =W. Stein= ermittelt man in
einem Gemenge von Bleiweiss mit Schwerspath die Menge des Bleiweisses
am einfachsten durch den Glühverlust, welcher im directen Verhältnisse
zur Menge des kohlensauren Bleioxydes steht. Derselbe beträgt bei
unvermischten Proben durchschnittlich 14,5 Proc.
Ein Gemenge von 33,3 Th. Bleiweiss und 66,6 Th. Schwerspath verlor beim
" " " 66,6 " " " 33,3 " " " "
" " " 80 " " " 20 " " " "
" " " 50 " " " 50 " " " "
Glühen 4,5-5 Proc.
" 6,5-7 "
" 13 "
" 10-10,4 "
[Sidenote: Anwendung des Bleiweisses.]
Die Anwendung des Bleiweisses als Malerfarbe, zum Kitt, zum
Leinölfirniss, zur Darstellung der Mennige ist bekannt. Mit der
Anwendung des Bleiweisses ist der Nachtheil verbunden, dass dasselbe
durch Schwefelwasserstoff ausserordentlich leicht afficirt und in
Schwefelblei verwandelt wird. =Thénard= hat vorgeschlagen, die durch
Verwandlung des Bleiweisses in Bleisulfuret schwarz gewordenen
Oelgemälde durch Behandeln derselben mit Wasserstoffsuperoxyd zu
restauriren. Durch den (als Ozon vorhandenen) Sauerstoff dieser
Verbindung wird nämlich das Schwefelblei in weisses Bleisulfat
verwandelt.
Das Zinn.
(Sn = 118; spec. Gew. = 7,28.)
[Sidenote: Zinn. Vorkommen und Gewinnung desselben.]
[Illustration: Fig. 32.]
Das Zinn findet sich in der Natur nie gediegen, sondern oxydirt als
=Zinnstein= (SnO_{2} mit 79 Proc. Zinn), und als Schwefelzinn mit anderen
Schwefelmetallen verbunden in =Zinnkies= [(2Cu_{2}S + SnS_{2}) + 2(FeS,
ZnS), SnS_{2} mit 26-29 Proc. Zinn] vor. Der Zinnstein, so wie er sich
als Bergzinnerz im Gebirgsgestein, auf Lagern, =Stockwerken=, Gängen, im
Granit, Syenit u. a. m., oder auf secundärer Lagerstätte, den sogenannten
=Seifenwerken= oder =Zinnseifen= (Ablagerungen von verschiedenartigen
Geröllen, besonders von Kieseln, mit Zinnsteingeröllen) als =Seifenzinn=
(Holzzinn, Cornish-Zinn) findet, enthält ausser dem Zinnoxyd Schwefel,
Arsen, Zink, Eisen, Kupfer und andere Metalle. Doch kommt der Zinnstein
im Schuttland, im Sande der Flüsse (z. B. in Cornwall, auf Malacca,
Banca) zuweilen als fast chemisch reine Zinnsäure vor. Ueberhaupt giebt
der Zinnstein der Seifenwerke (weil hier die Natur die mechanische
Scheidung bereits ausgeführt hat) ein weit reineres Zinn als das
Bergzinnerz. Letzteres wird zuerst durch Pochen und Schlämmen von der
anhängenden Bergart und durch Rösten vom Schwefel, Arsen und Antimon
befreit. In Sachsen findet sich der Zinnstein in einem jüngeren Granit,
der, vom älteren Gebirge umgeben, ein Stockwerk bildet. Er ist von
Wolfram, Molybdänglanz, Schwefel- und Arsenkies begleitet und führt den
Namen =Zinnzwitter=. Nachdem zu =Altenberg= (im sächsischen Erzgebirge)
gebräuchlichen Verfahren wird das geröstete Zinnerz im Schachtofen (Fig.
32 I u. II), von etwa 3 Meter Höhe, dessen Wände aus Granit construirt
und der auf einem Mauerwerke von Gneiss ruht, verschmolzen. Ein solcher
Schachtofen besteht aus dem Schacht _A_ und dem Vorherd _B_, der
Bodenstein _D_ besteht aus einem Stück und ist muldenförmig nach _d_ zu
ausgehauen. Der Vorherd _B_ steht durch eine Stichöffnung mit einem
eisernen Kessel in Verbindung; bei _o_ mündet die Düse des Gebläses. Das
Erz wird mit Kohlen (und mit Zinnschlacken) geschichtet; das reducirte
Zinn sammelt sich auf dem Vorherd _B_, von welchem es in den Kessel _C_
fliesst. Es enthält aber Eisen und Arsen. Von diesen Beimengungen wird es
befreit, indem man es auf einem Herde, der mit glühenden Kohlen bedeckt
ist, aussaigert; das reine Zinn schmilzt zuerst, fliesst durch die Kohlen
und sammelt sich auf dem Stichherde an, während eine strengflüssige
Legirung von Zinn mit Eisen u. s. w. in Körnern zurückbleibt. Man nennt
dieselbe =Dörner= und die Operation des Aussaigerns das =Pauschen=. Die
Zinnschlacken werden von Zeit zu Zeit verschmolzen (das
=Schlackentreiben=), wobei sich Zinn und eine Art Ofensau, =Härtlinge=
genannt, bilden, welche eben so wie die Dörner aus einer Legirung von
Eisen und Zinn bestehen. Das im Schachtofen erhaltene Zinn ist sehr rein
und enthält kaum 1/10 Proc. von fremden Metallen; es ist das
=Körnerzinn=. Die zurückbleibende schwerer schmelzbare Legirung wird
nochmals umgeschmolzen und als =Blockzinn= in den Handel gebracht. Das in
Böhmen und Sachsen ausgebrachte Metall führt, je nachdem es in Stangen
geformt, oder in dünne Blätter gegossen worden ist, den Namen
=Stangenzinn= oder =Rollzinn=. Das gleichzeitige Vorkommen des Zinnsteins
mit dem Wolfram erschwert zuweilen die Darstellung des reinen Zinnes
ausserordentlich.
[Sidenote: Eigenschaften des Zinnes.]
Das Zinn besitzt eine silberweisse Farbe mit einem geringen Stich ins
Bläuliche, verbunden mit dem vollkommensten Metallglanze, welcher dem
Glanze des Silbers sehr nahe kommt. Nächst dem Blei ist das Zinn das
weichste der Metalle, doch besitzt es schon so viel Härte, dass eine
frei schwebende Zinnstange beim Anschlagen einen Klang hören lässt.
Reines Zinn nimmt die Eindrücke mit dem Nagel des Fingers kaum mehr an.
Beim Biegen knirscht es um so stärker, je reiner es ist. Das Zinn ist
ausserordentlich geschmeidig und lässt sich zu dünnen Blättern
ausstrecken. Die Dehnbarkeit ist geringer. Beim Reiben ertheilt das
Zinn den Fingern einen eigenthümlichen und lange anhaftenden Geruch.
Das spec. Gewicht des reinen Zinnes ist 7,28, das durch Hämmern und
Walzen bis auf 7,29 erhöht werden kann. Ein Kubikfuss Zinn kann je nach
den vorhandenen Verunreinigungen 375-400 Pfd. wiegen. Bis fast auf den
Schmelzpunkt erhitzt, wird das Zinn spröde und lässt sich durch
kräftige Hammerschläge zertheilen. Sein Schmelzpunkt ist bei 228°.
Dient das Zinn zu Gusswaaren, so hängen Glanz und Festigkeit gänzlich
von der Temperatur des geschmolzenen Zinnes im Augenblicke des
Ausgiessens ab; war es so stark erhitzt, dass die Oberfläche des
Metalles Regenbogenfarben zeigte, so erscheint es nach dem Erstarren
auf der Oberfläche gestreift und rothbrüchig; war es dagegen zu wenig
erhitzt, was sich durch das matte Ansehen der Oberfläche zu erkennen
giebt, so ist es auch nach dem Erstarren matt und kaltbrüchig. Das Zinn
hat nach dem Erstarren den grössten Glanz und die meiste Festigkeit,
wenn die entblösste Oberfläche des flüssigen Metalles rein und
spiegelhell erscheint. Bei starker Weissglühhitze beginnt das Zinn zu
sieden und sich langsam zu verflüchtigen. Das geschmolzene Zinn bedeckt
sich an der Luft mit einer grauen, aus Zinnoxydul und metallischem Zinn
bestehenden Haut, =Zinnkrätze= genannt. Durch fortgesetztes Schmelzen
bei Luftzutritt verwandelt sich das Zinn vollständig in gelblichweisses
Zinnoxyd (=Zinnasche=). An der Luft büsst das Zinn nach und nach seinen
Glanz ein.
[Sidenote: Anwendung des Zinnes.]
Man wendet das Zinn an zu Legirungen (Kanonenmetall, Bronze,
Glockenmetall) und früher häufiger als jetzt zu Geschirren zum Haus-
und Tischgebrauch, zu Destillirhelmen, Kühlapparaten und Röhren, zu
Kesseln für Färber und Apotheker etc. In Verbindung mit Blei wird das
Zinn zu den Zinngeschirren verarbeitet, weil diese Legirungen härter
sind als jeder der Componenten für sich und daher der Abnutzung besser
widerstehen. Eine Legirung von Zinn mit Blei heisst 2pfündig, wenn sie
auf 1 Pfd. Zinn 1 Pfd. Blei enthält; sie heisst 3pfündig, wenn sie auf
2 Pfd. Zinn 1 Pfd. Blei enthält etc. Theils durch Walzen, theils durch
Schlagen unter dem Stanniolhammer stellt man aus dem Zinn die
=Zinnfolie= (=Stanniol=) dar, von welcher die stärkere Sorte
(=Spiegelfolie=) zum Belegen der Spiegelplatten, die dünnere (Folie)
zum Ausfüttern von Büchsen, Kästen, zum Einwickeln von Chocolade,
Seife, Käse u. s. w. benutzt wird. Das =Schlagsilber= oder =unechte
Blattsilber= (Silberschaum) ist Zinn mit etwas Zink versetzt und in
dünne Blättchen ausgeschlagen. Zinn mit kleinen Mengen Kupfer, Antimon
und Wismuth legirt, bildet das häufig zu Löffeln u. s. w. verarbeitete
=Compositionsmetall=. Eine ähnliche Legirung ist das
=Britanniametall=, das neuerdings zu Löffeln, Leuchtern, Zuckerdosen,
Kaffee- und Theetöpfen häufige Anwendung findet, indem es mehr als Zinn
dem Ansehen des Silbers sich nähert, bei grösserer Härte auch grösseren
Glanz annimmt und leichtere Formen erlaubt. Es lässt sich auch zu Blech
verarbeiten. Es besteht aus 10 Th. Zinn und 1 Th. Antimon. Da das im
Handel vorkommende Zinn gewöhnlich mit anderen Metallen verunreinigt
ist, die sämmtlich ein höheres spec. Gewicht als das Zinn haben, so hat
man in der Bestimmung des spec. Gewichts des Zinnes ein Mittel, seine
Reinheit zu prüfen. Je geringer das spec. Gewicht ist, desto reiner ist
das Zinn. Eine Legirung von Zinn und Blei zeigt in den gebräuchlichsten
Legirungsverhältnissen folgende spec. Gewichte:
Verhältnisse. Spec. Gew. Verhältnisse. Spec. Gew.
1 Th. Sn. + 1 Th. Pb. 8,864 1 Th. Sn. + 4 Th. Pb. 10,183
2 " + 3 " 9,265 3 " + 2 " 8,497
1 " + 2 " 9,553 2 " + 1 " 8,226
2 " + 5 " 9,770 5 " + 2 " 8,109
1 " + 3 " 9,9387 3 " + 1 " 7,994
2 " + 7 " 10,0734
Durch Glühen des Zinnes an der Luft erhält man die =Zinnasche=, die zum
Poliren von Glas und Metall und zum Weissfärben des Emails dient.
[Sidenote: Verzinnen.]
[Sidenote: Verzinnen von Kupfer.]
[Sidenote: von Messing.]
[Sidenote: von Eisenblech.]
Oft überzieht man Gefässe aus anderen Metallen mit Zinn, was
=Verzinnung= genannt wird. Bedingungen des Verzinnens sind, dass die
Oberfläche des zu verzinnenden Metalles rein, d. h. oxydfrei sei, und
dass beim Auftragen des geschmolzenen Zinnes die Oxydation desselben
verhindert werde. Die zu verzinnenden Gegenstände werden deshalb vorher
durch Scheuern, Abschaben oder durch saure Beizen gereinigt. Die
Oxydation des aufgetragenen Zinnes wird durch Colophonium und Salmiak
vermindert, welche beide Substanzen das entstandene Oxyd augenblicklich
wieder reduciren. Die =Verzinnung des Kupfers=, =Messings= und
=Schmiedeeisens= geht leicht vor sich, indem man das zu verzinnende
Gefäss fast bis zum Schmelzpunkte des Zinnes erhitzt, geschmolzenes
Zinn darauf schüttet und das Metall vermittelst eines Büschels Werg,
der mit etwas Salmiak bestreut worden ist, auf der Oberfläche des
Kupfers durch Reiben vertheilt. Gegenstände von =Messing=, wie
Stecknadeln, werden behufs des Verzinnens in einen verzinnten Kessel
mit Zinnkörnern (=Weisssud= oder =Zinnsud=), und mit einer Lösung von
saurem weinsauren Kali (Cremor tartari) einige Stunden lang gekocht.
Die verzinnten Gegenstände werden mit Kleie oder mit Sägespänen
abgerieben. Um =Eisenbleche= zu verzinnen, werden die Bleche erst mit
sauer gewordenem Kleienwasser und mit Schwefelsäure gebeizt, darauf in
schmelzenden Talg und dann in geschmolzenes Zinn eingetaucht. Durch den
Talg wird die Oxydation des Zinnes verhindert. Nachdem die Bleche
hinreichend mit Zinn überzogen sind, werden sie aus dem Zinnbade
entfernt, durch Schlagen mit einer Ruthe oder durch eine Hanfbürste von
überflüssigem Zinn befreit und mit Kleie gereinigt. Die auf diese Weise
verzinnten Bleche haben den Fehler grosser Weichheit und
Leichtflüssigkeit, was nach =Budy= und =Lammatsch= dadurch vermieden
werden kann, dass man das Zinn mit 1/16 Nickel legirt. Der höhere Preis
der Legirung soll dadurch compensirt werden, dass man nur halb so viel
bedürfe.
[Sidenote: Moiré metallique.]
Wenn man verzinntes Blech mit Säuren behandelt, so geschieht es häufig,
dass sich auf der Oberfläche des Zinnes perlmutterartig glänzende
Zeichnungen zeigen, die davon herrühren, dass das Zinn bei schnellem
Erkalten krystallisirt. Durch Behandeln des Bleches mit Säuren, am
besten mit einem Gemenge von 2 Th. Salzsäure, 1 Th. Salpetersäure, und
3 Th. Wasser werden die krystallinischen Stellen blosgelegt, die, durch
die ungleiche Reflexion des Lichtes, mattere und lichtere Stellen
zeigen. Man nennt solches Blech =gemort= oder =geflammt= (_moiré
metallique_).
Zinnpräparate.
[Sidenote: Musivgold.]
Das =Musivgold= (Zinnsulfid SnS_{2}) wird im Grossen dargestellt, indem
man ein Amalgam, aus 4 Th. Zinn mit 2 Th. Quecksilber bestehend, mit
2-1/3 Th. Schwefel und 2 Th. Salmiak innig mischt, das Gemenge in einen
Kolben giebt, welchen man in einem Sandbade, ungefähr zwei Stunden lang,
anfangs nicht völlig bis zum Glühen, dann nach und nach stärker erhitzt.
Zuerst entweicht der Salmiak, darauf sublimirt das Quecksilber als
Zinnober mit kleinen Mengen von Zinnchlorid verunreinigt, und zurück
bleibt das Musivgold, von welchem jedoch in den meisten Fällen nur die
obere Schicht aus einem brauchbaren Präparat besteht, während die untere
Schicht als missfarbig abgesondert wird.
Der Vorgang bei der Bildung des Musivgoldes nach der gegebenen
Vorschrift scheint folgender zu sein: Das Zinn zersetzt den Salmiak und
bildet Zinnchlorür, welches sich mit unzersetztem Salmiak verbindet,
ausserdem Wasserstoff und Ammoniak. Der Wasserstoff verbindet sich im
Augenblicke des Freiwerdens mit dem Schwefel zu Schwefelwasserstoff,
welcher mit dem Ammoniak zu Ammoniumsulfhydrat zusammentritt. Letztere
Verbindung setzt sich mit dem Zinnchlorür zu Salmiak und
Einfach-Schwefelzinn um. Das Einfach-Schwefelzinn geht sofort durch
Aufnahme von Schwefel in Musivgold über. Es ist auch möglich, dass das
Ammoniumsulfhydrat sich mit dem Schwefel zu einem Ammoniumpolysulfuret
vereinigt, welches unmittelbar aus dem Zinnchlorür Musivgold bilden
kann. Das Quecksilber verflüchtigt sich als Zinnober und scheint
hierbei keinen andern Zweck zu haben, als zu bewirken, dass das
Musivgold für Augenblicke Gasform annehmen kann. Der Salmiak und das
Quecksilber wirken aber auch physikalisch günstig bei der Bildung von
Musivgold ein, indem sich beide von der Rothglühhitze verflüchtigen und
daher jede Wärmemenge binden, welche eine höhere Temperatur erzeugen
und eine Zersetzung des Musivgoldes nach sich ziehen würde. Es ist
übrigens Thatsache, dass Musivgold untadelhaft auch ohne Quecksilber
dargestellt werden kann. Das Musivgold erscheint, wenn die Operation
gut gelungen, in zarten goldgelben oder bräunlichgelben
metallglänzenden Schuppen, welche sich zwischen den Fingern wie Talg
anfühlen lassen. Es löst sich in Schwefelkalimetallen zu Sulfosalzen,
aus denen durch Zusatz von Säuren nichtkrystallinisches gelbes
Zweifach-Schwefelzinn ausgeschieden wird. Möglich, dass es gelingen
wird, durch sehr langsame Abscheidung des Zweifach-Schwefelzinns aus
einer Lösung von Zinnsulfid-Schwefelnatrium das Musivgold =auf nassem
Wege= zu erhalten. Es lässt sich auf die Oberfläche der Körper in den
dünnsten Schichten zertheilen und wird zur unechten Vergoldung auf
Holz, Gyps, Pappe, Papiermaché, Messing, Kupfer etc. verwendet, indem
man es mit Eiweiss aufträgt; man überzieht es nachher, wie bei Lampen,
mit einem Lack. Gegenwärtig ist es zum grossen Theile durch die weit
schöneren Bronzepulver (Bronzefarben) verdrängt worden und findet nur
noch beim Bronziren der Lampenfüsse Anwendung, da das gewöhnliche
Bronzepulver durch das sauer reagirende Rüböl bald aufgelöst werden
würde. Ehedem gebrauchte man es auch zum Bestreichen des Reibkissens
der Elektrisirmaschinen.
[Sidenote: Zinnsalz.]
Das =Zinnsalz=, (Chlorzinn SnCl_{2}) wird im krystallisirten Zustande
(SnCl_{2} + 2H_{2}O) durch Auflösen von Zinnspänen in Salzsäure und
Abdampfen der Lösung dargestellt. Nach =Nöllner= soll man die Salzsäure,
so wie sie sich aus den Retorten entwickelt, sogleich auf granulirtes
Zinn, das in Vorlagen von Steingut eingefüllt ist, einwirken lassen, und
die aus den Vorlagen abfliessende concentrirte Zinnsalzlösung in
zinnernen Pfannen unter Zusatz von granulirtem Zinn eindampfen. -- Das
Zinnsalz erscheint in farblosen, durchsichtigen Krystallen, die sich sehr
leicht in Wasser lösen. Die Lösung scheidet sehr bald ein basisches Salz
ab. Diese Abscheidung wird durch Zusatz von Weinsäure vermieden. Man
benutzt das Zinnsalz als Reductionsmittel von Indigo, Eisenoxyd und
Kupferoxyd und als Beizmittel, hauptsächlich zur Darstellung der rothen
Farben mit Cochenille[12] und in der Krapp- und Türkischrothfärberei zum
Aviviren und Rosiren.
[12] Das sogenannte =salpetersaure Zinn= der Färber wird durch Auflösen
von gekörntem Zinn in Königswasser erhalten; diese Auflösung führt
in der Färberei auch den Namen =Physik=, =Composition=,
=Rosirsalz=; sie enthält Zinnchlorid (SnCl_{4}) und Zinnchlorür.
Eine Verbindung des Zinnchlorids mit Salmiak (SnCl_{4} +
2NH_{4}Cl) wird unter dem Namen =Pinksalz= in der Kattundruckerei
als Beize benutzt. Eine concentrirte wässerige Lösung dieses
Salzes ändert sich beim Kochen nicht, die verdünnte aber lässt
alles in dem Doppelsalze enthaltene Zinnoxyd durch Kochen fallen.
Dieses Verhalten, sowie seine neutrale Eigenschaft machen das
Pinksalz besonders geeignet, anstatt des immer sauer reagirenden
Zinnchlorürs als Beizmittel zu dienen. Das reine Zinnchlorid wird
in Frankreich vielfach zur Bereitung von Fuchsin verwendet. In
flüssiger Form dient es unter Anderem zum Färben mit Jodgrün auf
Wolle und Halbwolle nach dem von Th. =Peters= in Chemnitz (1869)
angegebenen vortrefflichen Verfahren. Man erhält es in schönen
grossen Krystallen von der Formel SnCl_{4} + 5H_{2}O bei Dr.
=Gerlach= in Kalk bei Cöln a./Rh.
[Sidenote: Natriumstannat.]
Das =Natriumstannat= (Sodastannat, Zinnoxyd-Natron), eine gegenwärtig in
der Färberei und Zeugdruckerei häufig angewendete Verbindung, lässt sich
auf verschiedene Weise darstellen. Früher erhielt man dieselbe dadurch,
dass man metallisches Zinn mit Chilisalpeter verquickte, die erhaltene
Masse auflöste und zur Krystallisation abdampfte. Nach der von =Young=
vorgeschlagenen Methode ist die Reduction des Zinnes aus seinen Erzen
überflüssig; nach ihr schmilzt man den Zinnstein mit Aetznatron zusammen
und lässt die klare Lösung der geschmolzenen Masse krystallisiren. Eisen,
Kupfer u. dergl., die sich in kleiner Menge stets in dem Zinnstein
finden, werden durch das überschüssige Natron als unlösliche Oxyde
abgeschieden. =Brown= fand, dass sich beim Kochen von metallischem Zinn
mit Bleioxyd und Natronlauge unter Abscheidung von metallischem Blei
Natriumstannat bildet. Darauf gründet =Häffely= seine Methode der
Darstellung von Natriumstannat. Man digerirt in einem Metallgefässe
Bleiglätte mit Natronlauge von ungefähr 22 Proc. Natrongehalt und
verdünnt die entstandene Lösung, wenn man das zu erzeugende
Natriumstannat in Lösung aufbewahren will, und zwar über dem
Niederschlage. In die Lösung des Natriumplumbates, welche zur
Beschleunigung der Operation erhitzt wird, bringt man granulirtes Zinn,
worauf Blei in Form von Bleischwamm sich ausscheidet und Natriumstannat
sich bildet. Man kann jedoch auch sofort die Natronlauge mit Bleiglätte
und granulirtem Zinn zusammenbringen und das Gemisch kochen, bis alles
Zinn gelöst ist.
In den letzten Jahren ist in England in der Färberei ein Doppelsalz von
Natron mit Arsensäure und Zinnsäure (Zinnoxyd) in Gebrauch gekommen.
Die Anwendung dieses giftigen Doppelsalzes als Ersatz für reines
zinnsaures Natron, welche nur durch die damit verbundene Ersparniss
veranlasst wurde, ist aber keineswegs zu rechtfertigen. Das
Natriumstannit -- =Präparir=- oder =Grundirsalz= -- wird der
Wohlfeilheit wegen auch zuweilen durch Auflösen von Zinnsalz in
überschüssiger Natronlauge dargestellt. In diesem Falle bildet sich
allerdings Natriumstannit-Zinnoxydul-Natron, (Sodastannit), welches
sich aber durch die Kohlensäure der Luft in kohlensaures Kali und
Zinnoxydul zersetzt; letzteres geht an der Luft sofort in Zinnoxyd
über. Auch beim ruhigen Stehen der Lösung von Natriumstannit zersetzt
sich das Zinnoxydul in Zinn und Zinnoxyd; ersteres geht in der Luft
nach und nach in Zinnoxyd über.
Das Wismuth.
(Bi = 210; spec. Gew. = 9,79.)
[Sidenote: Wismuth. Vorkommen und Gewinnung desselben.]
Das Wismuth ist eines der seltener vorkommenden Metalle; es findet sich
im Erzgebirge, in Peru und in Australien meist gediegen auf Kobalt- und
Silbergängen im Granit, Gneus, Glimmerschiefer, und im Uebergangs- und
Kupferschiefergebirge. Ausserdem kommt es oxydirt vor als =Wismuthocker=
(BiO_{3} mit 89,9 Proc. Wismuth), mit Schwefel verbunden als
=Wismuthglanz= (BiS_{3} mit 80,98 Proc. Wismuth) und als
=Wismuthkupfererz= (mit 47,24 Proc. Wismuth). Da das Wismuth meist
gediegen vorkommt, so ist die Gewinnung desselben ziemlich einfach, da
man es in Folge seines niederen Schmelzpunktes durch Aussaigern
(Ausschmelzen) von der Gangart trennen kann.
[Sidenote: Wismuthsaigerofen.]
[Illustration: Fig. 33.]
Bei Schneeberg im sächsischen Erzgebirge besteht ein =Wismuthsaigerofen=,
auf welchem man das Wismuth auf folgende Weise ausbringt. Die
durchschnittlich 4-12 Proc. Wismuth enthaltenden Erze werden so viel als
möglich von der Gangart getrennt und in haselnussgrossen Stücken in
gusseiserne Röhren _A_ (Fig. 33) eingetragen, welche durch das Feuer auf
dem Roste geheizt werden, das ausgeschmolzene Wismuth fliesst in eiserne
Näpfe _B_, die durch darunter befindliche glühende Kohlen erhitzt
werden. In diesen Näpfen befindet sich Kohlenpulver, welches das flüssige
Wismuth vor der Oxydation schützt. Die in den Röhren zurückbleibenden
Erze werden in einen mit Wasser angefüllten Kasten _D_ gedrückt. Man
gewinnt auf diese Weise etwa 2/3 vom Wismuth, indem der Rest in den
Rückständen verbleibt. -- Bei der Verarbeitung mit Kobaltspeise (siehe
Seite 38) gewinnt man das Wismuth als werthvolles Nebenprodukt. Auch aus
der Testasche vom Raffiniren des Blicksilbers stellt man in Freiberg auf
nassem Wege Wismuth dar, indem man dieselbe mit verdünnter Salzsäure
extrahirt, aus der Flüssigkeit fällt man durch Wasser basisches
Chlorwismuth, welches nach dem Trocknen durch Schmelzen mit Soda reducirt
wird.
[Sidenote: Eigenschaften des Wismuths.]
Das Wismuth ist ein röthlichweisses Metall, von starkem Glanz,
grossblättriger Textur, Härte und solcher Sprödigkeit, dass es gepulvert
werden kann. Bei vorsichtigem Hämmern ist es jedoch etwas dehnbar. Es
schmilzt bei 249° (nach =Crighton=), nach =Erman= bei 265° und erstarrt
bei 242° mit bedeutender Volumenvergrösserung. Sein specifisches Gewicht
= 9,799.
Die Zusammensetzung von sächsischem ([Greek: a]) und von peruanischem
([Greek: b]) Wismuth ist folgende:
([Greek: a]) ([Greek: b])
Wismuth 96,731 93,372
Antimon 0,625 4,570
Arsen 0,432 --
Kupfer 1,682 2,058
Schwefel 0,530 --
--------------------
100,000 100,000
[Sidenote: Anwendung des Wismuths.]
Man benutzt das Wismuth zu Legirungen, als Oxyd mit Borsäure und
Kieselsäure geschmolzen zu optischen Gläsern, neuerdings in sehr
bedeutender Menge zu Porcellanlüsterfarben, und als basisch
salpetersaures Wismuthoxyd zu weisser Schminke (_Blanc de fard_). Unter
den Legirungen des Wismuths sind die mit Blei, Zinn und Kadmium (s. d.)
die wichtigeren. =Newton='s leichtflüssige Legirung besteht aus 8 Th.
Wismuth, 3 Th. Zinn und 5 Th. Blei und schmilzt bei 94,5° C. =Rose='s
Metall besteht aus 2 Th. Wismuth, 1 Th. Blei und 1 Th. Zinn und
schmilzt bei 93,75° C. Ein geringer Zusatz von Kadmium macht diese
Legirungen noch leichtflüssiger. Eine Legirung von 3 Th. Blei, 2 Th.
Zinn und 5 Th. Wismuth, deren Schmelzpunkt bei 91,66° C. liegt, eignet
sich zum Abklatschen (Clichiren) von Holzschnitten, Druckformen,
Stereotypen u. s. w. Ehe man z. B. einen Holzschnitt in die Masse
abgedrückt, muss dieselbe schon so weit erkaltet sein, dass sie teigig
zu werden anfängt. Das Wismuth eignet sich zu diesem Zwecke ganz
besonders wegen seiner Ausdehnung beim Erstarren. Eine ähnliche
Legirung benutzt man zu Metallbädern, um Stahlarbeiten darin
anzulassen, ferner zu Stiften, welche anstatt der Graphitstifte auf
besonders (mit Knochenasche) präparirten Papieren dienen. Endlich hat
man eine Wismuthlegirung von bestimmtem Schmelzpunkte angewendet, um
dem Explodiren der Dampfkessel vorzubeugen; zu diesem Zwecke
verschliesst man ein kurzes Rohr, das in dem Dampfkessel eingeschraubt
ist, mit einer Platte von dieser Legirung; wenn die Temperatur der
Dämpfe bis zum Schmelzpunkte der Legirung steigt, so schmilzt die
Platte und die Dämpfe entweichen.
Das Zink.
(Zn = 65,2; spec. Gew. = 7,1-7,3.)
[Sidenote: Zink. Vorkommen desselben.]
Das Zink kommt in der Natur nie gediegen, sondern an Schwefel gebunden
als =Zinkblende= (ZnS) mit 67 Proc. Zink und zuweilen kleinen Mengen von
Indium, oxydirt als =edler Galmei=, =kohlensaures Zinkoxyd= oder
=Zinkspath= (ZnCO_{3}) mit 52 Proc. und als =gewöhnlicher Galmei= oder
=Kieselzinkerz= (eine Verbindung von Zinksilicat mit Wasser) mit 53,8
Proc. Zink vor. Ausserdem findet es sich als =Rothzinkerz=, ein durch
Manganoxyd röthlich gefärbtes Zinkoxyd, als =Gahnit= (AlZnO_{4}) und in
einigen Fahlerzen.
[Sidenote: Gewinnung des Zinkes.]
Das Verfahren der =Gewinnung des Zinkes= aus seinen Erzen besteht im
Wesentlichen in der Behandlung der gerösteten Zinkerze (gebrannter
Galmei oder geröstete Blende) in einem Schacht- oder Gefässofen, in
welchen man ein Gemenge von Erz, Zuschlag und Brennmaterial von oben
aufgiebt; die Verbrennung darin wird durch ein Gebläse unterhalten. Erz,
Zuschlag und Brennstoff werden in solchen Verhältnissen angewendet, dass
das in den Erzen enthaltene Zink sich reduciren und verflüchtigen kann,
während alle anderen Bestandtheile mit dem Zuschlage Schlacken bilden.
Das Brennmaterial wird in solcher Menge aufgegeben, dass es nicht nur zur
vollständigen Reduction genügt, sondern in grossem Ueberschusse vorhanden
ist, damit vor den Formen nicht etwa ein oxydirendes Gas wie Kohlensäure
entstehen könne. Der Zuschlag muss so beschaffen sein, dass bei der
Bildung der Schlacke in keinem Falle eine oxydirende Substanz sich bilden
kann. Erfordert z. B. die Beschaffenheit des Erzes die Benutzung von Kalk
als Zuschlag, so wendet man denselben gebrannt und nicht als kohlensauren
an. Man leitet vorzugsweise getrocknete Luft in den Ofen. Die Produkte
der Behandlung sind 1) Zinkdämpfe, die sich in abgekühlten Canälen
verdichten, 2) die durch die Verbrennung erzeugten Gase, welche zum
Heizen des Dampfkessels der Gebläsemaschine, zum Brennen des als Fluss
verwendeten Kalkes, zum Umschmelzen des destillirten Rohzinkes und zum
Trocknen und Rösten der Erze verwendet werden, 3) die nicht flüchtigen
Stoffe (Schlacken, Stein, reducirte Metalle).
[Sidenote: Destillation des Zinkes in Muffeln.]
[Illustration: Fig. 34.]
[Illustration: Fig. 35.]
[Illustration: Fig. 36.]
Die Destillation des Zinkes aus seinen Erzen (Galmei) aus
=muffelähnlichen Destillationsgefässen=, ist in =Oberschlesien=
(Königshütte, Lydogniahütte etc.), =Stolberg= bei Aachen, in
=Westphalen=, =Belgien= etc. üblich. Die Muffeln werden über Schablonen
aus feuerfestem Thon und zerstossenen gebrannten Muffelscherben
gefertigt. Die vordere Seite der Muffel hat zwei Oeffnungen; die untere
ist mit einer Platte _a_ (Fig. 34 und 35) verschlossen, welche entfernt
wird, wenn die Destillationsrückstände herausgenommen werden sollen. Oben
ist ein knieförmig gebogenes Rohr eingesetzt, welches bei _c_ mit einer
während der Destillation verschlossenen Oeffnung versehen ist, durch
welche die Beschickung eingetragen wird. Durch die Oeffnung _d_ tröpfelt
das flüssige Zink in den darunter befindlichen Raum. Früher wendete man
Oefen mit 6-10 Muffeln, gegenwärtig solche mit 20 an. Die Muffeln stehen
in dem gewölbten Zinkofen (Fig. 36), zu beiden Seiten einer langen
Rostfeuerung auf Bänken, so das sie die Flamme des Brennmaterials so viel
als möglich umspielt. Fig. 36 zeigt die äussere Ansicht des Ofens. Das
destillirende Zink wird in den Räumen _t_, _t_ aufgefangen. Das bei
Beginn der Destillation sich bildende Zinkoxyd enthält fast alles
Kadmiumoxyd und wird zur Darstellung des Kadmiums verwendet. Im Anfange
sind die Verdichtungsräume noch so kühl, dass die Zinkdämpfe sich nicht
zu flüssigem, sondern sofort zu festem, fein zertheiltem Metall
verdichten, welches den Namen =Zinkrauch= führt. In einem Zinkrauch aus
Schlesien fanden sich gegen 98 Proc. Zink. Die später sich bildenden
Zinktropfen (=Tropfzink=) werden durch Schmelzen gereinigt; man giesst
das geschmolzene Metall in Form von Tafeln und liefert es (als
=Werkzink=) in den Handel.
[Sidenote: Destillation des Zinkes In Röhren.]
[Illustration: Fig. 37.]
[Illustration: Fig. 38.]
[Illustration: Fig. 39.]
[Illustration: Fig. 40.]
Nach der =belgischen Methode= (auf der _Vieille montagne_) geschieht die
Reduction des Galmei und die Destillation des Zinkes in Thonröhren,
welche reihenweise und etwas geneigt neben und übereinander liegen. Die
=Röhren= (Fig. 37) sind cylindrisch, gewöhnlich 1 Meter lang und haben
eine Weite von 18 Centimeter im Lichten. Die Dicke der Röhren beträgt 5
Centimeter. Sie sind an dem einen Ende geschlossen. Mit der vorderen
Oeffnung berühren die Röhren die Vorwand des Ofens; sie dient zum
Eintragen der Beschickung, zum Abziehen der Zinkdämpfe und zum Entfernen
der Destillationsrückstände. An jeder dieser Röhren wird eine
gusseiserne, 25 Centimeter lange Ansetzröhre (Fig. 38) befestigt und an
diese endlich noch eine 20 Centimeter lange Röhre von Eisenblech (Fig.
39) geschoben, welche inwendig mit Lehm verstrichen ist, in der sich die
Zinktropfen sammeln. Fig. 40 zeigt den senkrechten Durchschnitt eines
belgischen Zinkdestillationsofens. Das Rösten geschieht meist in
Schachtöfen. Die Destillirröhren kommen in acht Reihen übereinander in
den Ofen. Zu diesem Behufe befinden sich in der hinteren Mauer _b d_ des
Ofens acht vorspringende Bänke, auf welchen das geschlossene Ende der
Röhren ruht. Man giebt den Röhren eine geringe Neigung nach vorn. Das
Eintragen der Beschickung in die Röhren geschieht täglich Morgens 6 Uhr;
die Röhren (Fig. 40) werden abgenommen, der Rückstand aus der Retorte
entfernt, die Beschickung durch die Ansetzröhre (Fig. 38) in die
Destillirröhren gebracht und die Eisenblechröhren wieder aufgeschoben.
Die Blechröhren werden auf gusseisernen Vorlagen befestigt.
[Sidenote: Destillation des Zinkes in Tiegeln.]
[Illustration: Fig. 41.]
Nach der =englischen Zinkgewinnungsmethode= (in Wales, Sheffield,
Birmingham) findet eine sogenannte abwärts gehende Destillation und zwar
in =Tiegeln= statt. Die Reduktionsöfen sind so eingerichtet, dass auf dem
Herde 6 bis 8 Tiegel _c c_ (Fig. 41) aufgestellt werden können. Das über
den Tiegeln und der Feuerung befindliche Gewölbe ist mit Oeffnungen
versehen, durch welche man zu den Tiegeln gelangen kann. Die Tiegel sind
aus feuerfestem Thon gefertigt. In der Mitte des Bodens der Tiegel
befindet sich eine Oeffnung, aus welcher die Zinkdämpfe sich in die
Verdichtungsröhren begeben. Beim Füllen verstopft man diese Oeffnung
mittelst eines Holzpfropfens, der in der Hitze bald verkohlt. Das
Eintragen der Beschickung in die Tiegel geschieht durch eine im Deckel
des Tiegels befindliche Oeffnung, die auch noch ungefähr zwei Stunden
nach dem Eintragen offen bleibt, bis eine blaue Färbung der Flamme die
beginnende Reduktion anzeigt. Darauf wird die Oeffnung im Deckel durch
eine Platte aus feuerfestem Thon geschlossen, die Verdichtungsröhre an
die untere Tiegelöffnung gefügt und darunter das zur Aufnahme des Zinkes
bestimmte Gefäss gestellt, welches öfters mit Wasser gefüllt wird, um das
Umherspritzen des niederfallenden Zinkes zu verhüten. Die untere Mündung
der Fallröhre bleibt aber immer noch einige Zoll über dem Niveau des
Wassers. Das destillirende Zink sammelt sich in Tropfen und als feines
Pulver mit Zinkoxyd gemengt in den Gefässen und wird demnächst in
eisernen Gefässen umgeschmolzen. Das auf der Oberfläche sich
abscheidende Oxyd wird abgeschöpft und das Metall in Formen gegossen.
[Sidenote: Zinkgewinnung aus Blende.]
Zum =Zugutemachen der Zinkblende= giebt es zwei Wege: nach dem einem
röstet man und führt sie in den Zustand des Oxydes über, worauf man wie
bei dem Galmei verfährt; nach dem anderen und vortheilhafteren macht
man die Zinkblende =direct= zu gute. Dies geschieht dadurch, dass man
eine zur gänzlichen Entschwefelung der Blende und Freiwerden des Zinkes
hinreichende Menge Eisenerz zusetzt. Als Zuschlag wird gebrannter Kalk
angewendet. Enthalten die zuzusetzenden Eisenerze Wasser und
Kohlensäure, so müssen letztere durch vorhergehende Röstung entfernt
werden, damit keine Substanz in den Ofen gelangt, welche das reducirte
Zink wieder oxydiren kann. Giebt das Eisenerz Veranlassung zur Bildung
einer grossen Menge von oxydirenden Substanzen, so wird die Zinkblende
direct mit Roh- oder Schmiedeeisen zu gute gemacht. =Swindells= hat
vorgeschlagen, die Zinkblende mit Kochsalz zu rösten, wobei Glaubersalz
und Chlorzink sich bilden, aus der durch Auslaugen erhaltenen
Flüssigkeit zuerst krystallisirtes Glaubersalz zu gewinnen, dann daraus
das Zinkoxyd durch Kalk niederzuschlagen und ersteres auf gewöhnliche
Weise zu reduciren.
[Sidenote: Eigenschaften des Zinkes.]
Das Zink ist von grauweisser, ins Bläuliche gehender Farbe, von meist
blätterig krystallinischem, bisweilen sehr kleinblätterigem Gefüge, mit
starkem Metallglanz auf den Flächen. Farbe, Gefüge und Glanz ändern
sich in verschiedener Richtung ab, je nachdem das Zink mit anderen
Metallen mehr oder weniger verunreinigt ist. Nach =Bolley= hat das nahe
der Schmelzhitze ausgegossene Zink nach dem schnellen Erkalten ein
spec. Gewicht von 7,178, langsam erkaltet von 7,145, das in der
Glühhitze ausgegossene schnell erkaltet 7,109, langsam erkaltet, 7,120.
Durch Hämmern und Walzen wird das spec. Gewicht bis auf 7,2, sogar bis
auf 7,3 erhöht. Ein Kubikfuss Zink wiegt demnach 360-390 Pfd. Das Zink
ist etwas härter als das Silber, aber weniger hart als das Kupfer; es
lässt sich schwer mit der Feile bearbeiten, weil das Metall sehr bald
die Zähne der Feile verstopft, leichter mit der Raspel. Im reinen
Zustande hat es fast Silberklang. Im Allgemeinen gehört es zu den
spröden Metallen und besitzt nur geringe absolute Festigkeit (sie
beträgt für den Quadratzoll im gegossenen Zustande nur etwa 2500, bei
Draht und Blech dagegen 16,700-19,800 Pfd.). Dem Zusammendrücken
dagegen widersteht es mit grosser Kraft. Zink im vollkommen reinen
Zustande ist schon bei gewöhnlicher Temperatur etwas dehnbar und kann
zu dünnen Blechen ausgetrieben werden, ohne Kantenrisse zu erhalten.
Diese Dehnbarkeit verschwindet aber schon durch geringe Verunreinigung
mit anderen Metallen, sodass das nicht vollkommen reine Zink bei
gewöhnlicher Temperatur unter dem Hammer zerspringt. Das Zink schmilzt
bei 412°. Bei angehender Weissglühhitze (bei 1040° nach =Deville= und
=Troost=) verflüchtigt es sich und lässt sich bei Abschluss der Luft
destilliren. Bei 500° entzündet es sich und verbrennt mit grünlicher,
hellleuchtender Flamme zu nicht flüchtigem Zinkoxyd (=Zinkweiss=). In
der Wärme dehnt sich das Zink sehr stark und zwar unter allen technisch
wichtigen Metallen am stärksten aus (von 0-100° im Längendurchmesser um
1/310, das gehämmerte um 1/322), weshalb sich das geschmolzene Zink
beim Erstarren sehr stark zusammenzieht. Beim Ausgiessen des Zinkes
müssen die gusseisernen Formen stark erhitzt und die Temperatur des
geschmolzenen Zinkes nicht sehr erhöht werden, damit die Erstarrung
allmälig und bei einer möglichst geringen Temperaturdifferenz erfolge.
Die Dehnbarkeit des Zinkes ist zwischen 100 und 150° am grössten und
selbst das mit allen Metallen verunreinigte Zink lässt sich bei dieser
Temperatur ausdehnen. Diese Eigenschaft des Zinkes, in einer die
Siedehitze des Wassers etwas übersteigenden Temperatur dehnbar zu sein
und im ausgedehnten Zustande es auch bei gewöhnlicher Temperatur zu
bleiben, ist für die Technik von unschätzbarem Werthe. Ueber 150°
verringert sich die Geschmeidigkeit des Zinkes, bei 200° ist das Metall
so spröde, dass es zu Pulver gestossen werden kann. Durch überhitzte
Wasserdämpfe oxydirt sich Zink (H_{2}O + Zn = ZnO + H_{2}), von welcher
Eigenschaft man beim Entzinken des Bleies Gebrauch macht. An feuchter
Luft überzieht sich das Zink mit einer Haut von Oxyd, welche die
darunter liegenden Zinktheile vor weiterer Oxydation schützt. Seiner
leichten Oxydirbarkeit durch Wasser und Säuren wegen eignet es sich
nicht zu Koch- und Milchgeschirren. Die das käufliche Zink
verunreinigenden Metalle sind Eisen und Blei. Ein Bleigehalt von 0,5
Proc. macht das Zink geschmeidiger; man giebt deshalb dem zur
Blechfabrikation dienenden Zink zuweilen einen geringen Bleizusatz. Für
Zink, welches zu Messing benutzt werden soll, ist ein Bleigehalt schon
von 0,25 Proc. höchst schädlich, indem dadurch die Festigkeit des
Messings bedeutend abnimmt. Ein Eisengehalt von 0,3 Proc. --
gewöhnlich eine Folge des Umschmelzens des Zinkes in eisernen Kesseln
-- ist auf die Geschmeidigkeit des Zinkes ohne Einfluss. Durch einen
grösseren Eisengehalt wird aber das Zink spröde und brüchig. Im
Allgemeinen ist das =Galmeizink= reiner als das =Blendezink=. Der beim
Auflösen des Zinkes in Säuren bleibende schwarze Rückstand, früher für
Zinkcarburet gehalten, besteht aus Eisen, Blei und Kohle. Mit Eisen in
Berührung, bewahrt das Zink das Eisen vor Oxydation (galvanisirtes
Eisen). Das Zink fällt viele andere Metalle aus ihren Lösungen, so
namentlich Kupfer, Silber, Blei, Kadmium, Arsen etc. Die Auflöslichkeit
des Zinkes in verdünnten Säuren ist um so grösser, je mehr dasselbe mit
fremden Metallen verunreinigt ist. Das käufliche Zink lässt sich durch
wiederholte Destillation, besonders wenn der zuerst übergehende
Antheil, aus kadmiumhaltigem Zink bestehend, beseitigt und die
Destillation nicht bis zur Verflüchtigung des ganzen Zinkes fortgesetzt
wird, von dem grössten Theile der fremden Metalle trennen.
[Sidenote: Anwendung des Zinkes.]
Das Zink findet Anwendung als Blech zum Dachdecken, zu Gefässen, zu
Rinnen und Röhren, zur Druckerei, zu Platten und Cylindern für
galvanische Apparate, den Zinklegirungen (Messing, Bronze, Goldschaum,
leonische Waaren, Bronzefarben), als Bestandtheil der galvanischen
Batterie, zum Entsilbern des Werkbleies, zur Darstellung von
Wasserstoff unter Mitwirkung von Wasser und Schwefelsäure oder
Salzsäure (H_{2}SO_{4} + Zn = ZnSO_{4} + H_{2}) zum Protegiren des
Eisens, zum Ueberziehen der Telegraphendrähte und überhaupt zur
Verzinkung von Draht, Ketten und Blech, zur Bereitung von Zinkvitriol,
Zinkweiss u. s. w. Eine Hauptanwendung des Zinkes ist die zu Gusswaaren
(=Zinkguss=) anstatt der Bronze, des Gusseisens und selbst der
Steinmetzarbeiten (zu architektonischen Zwecken). Neuerdings stellt man
Kartätschen aus Zink dar.
Die =Zinkproduktion= (1870) ist etwa folgende:
Schlesien 780,000 Centner.
Die rheinischen Gesellschaften 220,000 "
Die Vieille Montagne 704,000 "
Die übrigen belgischen Gesellschaften 190,000 "
Spanien 30,000 "
England 150,000 "
Frankreich 10,000 "
Oesterreich 40,000 "
Polen 30,000 "
------------------
2,154,000 Centner.
Zinkpräparate.
[Sidenote: Zinkweiss.]
Das =Zinkweiss=, Zinkoxyd, ZnO, das jetzt häufig als Ersatzmittel für
Bleiweiss angewendet wird, stellt man aus schlesischem oder belgischem
Zink durch Erhitzen an der Luft dar. Zu diesem Zwecke bringt man das Zink
in Retorten aus Glashäfenmasse, welche denen der Leuchtgasfabriken sehr
ähnlich und mit einer Oeffnung versehen sind, durch welche sie beschickt
werden, und wodurch die Zinkdämpfe entweichen. Die Retorten liegen zu
8-18 in zwei rückwärts zusammenstossenden Reihen in einem Flammenofen.
Sobald die Retorten bis zum Weissglühen erhitzt worden sind, werden 1-2
Zinktafeln in jede Retorte gebracht. Das Metall verwandelt sich in
Dämpfe, welche durch die Oeffnung der Retorte entweichen und sogleich
nach ihrem Austritt aus der Retorte einen bis auf 300° erhitzten
Luftstrom treffen, durch welchen das Zink verbrannt und in Zinkoxyd
verwandelt wird. Das entstandene lockere Zinkoxyd wird durch den
Luftstrom fortgerissen und in Kammern geführt, in welchen es sich
allmälig absetzt. Das so erhaltene Zinkoxyd ist von weisser Farbe und
kann sofort, ohne Mahlen oder Schlämmen mit dem Firniss verrieben werden.
Auch durch Behandeln von Zink mit überhitzten Wasserdämpfen erhält man
(unter Wasserstoffentwicklung) Zinkoxyd. Das Zinkweiss kommt etwas
theurer zu stehen als das Bleiweiss, deckt aber besser und zwar decken 10
Gewichtstheile Zinkweiss denselben Flächenraum wie 13 Gewichtstheile
Bleiweiss. Der Zinkweissanstrich hat ferner vor dem Bleiweissanstrich den
Vortheil, dass er auch bei schwefelwasserstoffhaltigen Ausdünstungen eine
weisse Farbe behält. Durch Zusatz verschiedener Metallfarben kann man dem
Zinkweiss jede beliebige Färbung ertheilen, so grün durch =Rinmann='s
Grün, blau durch Ultramarin, citronengelb durch Schwefelkadmium und
chromsaures Zink, orangegelb durch Schwefelantimon, schwarz durch
Kienruss.
[Sidenote: Zinkvitriol.]
Der =Zinkvitriol=, Zinksulfat, schwefelsaures Zinkoxyd, auch weisser
Vitriol oder Galitzenstein (ZnSO_{4} + 7H_{2}O), kommt theils in der
Natur als neueres Gebilde durch Verwitterung der Zinkblende entstanden
vor, theils wird er künstlich aus der Blende dargestellt, theils auch
als Nebenprodukt bei der Entwickelung von Wasserstoff erhalten. Er
kommt in weissen Stücken vor, die zusammenziehend metallisch schmecken
und als Zusatz zu den trocknenden Oelen bei der Firnissbereitung, zur
Feuerversilberung, zum Desinficiren der Kloaken und in den
Kattundruckereien benutzt werden. Beim Erhitzen zerfällt der
Zinkvitriol in Zinkoxyd, schweflige Säure und Sauerstoff (neue und
praktische Methode der Darstellung des Sauerstoffs im Grossen).
[Sidenote: Chromsaures Zinkoxyd.]
Das =Zinkchromat= (chromsaures Zinkoxyd), durch Fällen von Zinkvitriol
mit Kaliumbichromat erhalten, ist ein schön gelber Niederschlag, der in
dem Kattundruck Anwendung findet, da er sich in Ammoniak löst und nach
der Verflüchtigung des Ammoniaks als unlösliches Pulver wieder
abscheidet. Seit einiger Zeit kommt auch ein basisches Zinkchromat
unter dem Namen =Zinkgelb= in dem Handel vor.
[Sidenote: Chlorzink.]
Das =Chlorzink= ZnCl_{2} erhält man durch Auflösen von metallischem
Zink in Salzsäure oder am vortheilhaftesten als Nebenprodukt in den
Soda- und Schwefelsäurefabriken, wenn man die überflüssige und häufig
kaum zu verwerthende Salzsäure noch warm auf gemahlene Zinkblende
einwirken lässt und den entweichenden Schwefelwasserstoff sogleich
durch Verbrennen zu schwefliger Säure und Wasser wieder zur
Schwefelsäurefabrikation benutzt. Die erhaltene Lösung wird bis zur
Syrupconsistenz abgedampft. Wasserfrei erhält man das Chlorzink durch
Erhitzen eines Gemenges von Zinkvitriol und Kochsalz (ZnSO_{4} + 2NaCl
= Na_{2}SO_{4} + ZnCl_{2}), wobei Chlorzink sublimirt. Ihrer
Eigenschaft wegen, gewisse organische Substanzen in Folge von
Wasserentziehung mehr oder minder zu verändern, lässt sich eine
concentrirte Chlorzinklösung in vielen Fällen anstatt der englischen
Schwefelsäure verwenden. So ist z. B. das Chlorzink im Stande, die
Schwefelsäure beim Läutern des Brennöls zu ersetzen, da das Chlorzink
nur die Unreinigkeiten, nicht aber das Oel selbst angreift. Da die
Farbstoffe des Krapps durch Chlorzink nicht verändert werden, dagegen
die Holzfaser dadurch zerstört wird, so ist es sehr wahrscheinlich,
dass man Krapp ebenso wol durch Chlorzinklösung als durch Schwefelsäure
in Garancin wird überführen können. Dass dort, wo die Schwefelsäure
durch Bildung gepaarter Substanzen wirkt, wie z. B. beim Auflösen des
Indigs, oder wo sie zur Zersetzung von Salzen dient, wie z. B. bei der
Ausscheidung der Stearinsäure aus dem Kalksalze, das Chlorzink nicht
als Ersatzmittel angewendet werden kann, bedarf kaum der Erwähnung.
Neuerdings ist das Chlorzink auch beim Verseifen der Fette behufs der
Abscheidung der Stearinsäure anstatt der Schwefelsäure angewendet
worden, ebenso bei der Bereitung des Pergamentpapieres und des Aethers.
Mit dem grössten Vortheil hat man das Chlorzink zum Conserviren von
Holz, namentlich der Eisenbahnschwellen, benutzt, ferner (nach den
Vorschlägen von =Varrentrapp= und =Rostaing=) zum Zersetzen des
Chlorkalkes, zum Bleichen der Papiermasse und zum Leimen derselben. In
England findet es unter den Namen _Sir William Burnett's Fluid_ oder
_Drew's Desinfectant_ als Desinfectionsmittel vielfache Anwendung. Das
sogenannte =Löthsalz= ist eine Verbindung von Chlorzink mit Salmiak
(2NH_{4}Cl + ZnCl_{2}); in Lösung als =Löthwasser= erhält man es durch
Auflösen von 3 Loth Zink in starker Salzsäure und Zusetzen von 3 Loth
Salmiak. =Zinkoxychlorür= (basisch salzsaures Zinkoxyd), dadurch
erhalten, dass man in flüssiges Chlorzink (oder Eisen- oder
Manganchlorür) Zinkweiss (Zinkoxyd) einrührt, ist in neuerer Zeit von
=Sorel= als plastische Masse (Metallkitt, Zahnkitt) vorgeschlagen
worden.
Das Kadmium.
(Cd = 112; spec. Gew. = 8,6.)
[Sidenote: Kadmium.]
Das Kadmium, ein seltener vorkommendes und technisch noch wenig benutztes
Metall, ist ein fast steter Begleiter des Zinkes in den Zinkerzen,
besonders in dem schlesischen Galmei, aber auch in der Zinkblende. Es
wurde 1817 fast gleichzeitig von =Stromeyer= in Hannover und =Hermann= in
Schönebeck entdeckt. Das Kadmium steht hinsichtlich seiner Eigenschaften
in der Mitte zwischen Zinn und Zink; es ist zinnweiss, stark glänzend,
dehnbar und hämmerbar und verliert an der Luft nach und nach seinen
Glanz. Es hat ein spec. Gewicht von 8,6, schmilzt bei 360°, siedet bei
860° (nach =Deville= und =Troost=; bei 746,2° nach =Becquerel=) und lässt
sich leicht destilliren. In den Handel kommt es gewöhnlich in 60-90 Grm.
schweren Stäben. Schlesischer Galmei enthält bis 5 Proc. und darüber,
Galmei von Wiesloch über 2 Proc., Zinkblende vom Oberharz 0,35-0,79
Proc., Blende von Przibram 1,78 Proc., von Eaton in Nordamerika 3,2 Proc.
Kadmium. Der Kadmiumgehalt dieser Erze concentrirt sich in dem
bräunlichen Rauche, der im Anfang der Zinkdestillation sich zeigt. Dieser
Rauch, aus reinem und kohlensaurem Zink und Kadmium bestehend, dient als
=Kadmiumerz=. Die Reduktion desselben geschieht mittelst Holzkohle in
kleinen, cylindrischen, gusseisernen Retorten, die mit konischem Vorstoss
von Eisenblech versehen sind. Das in dem Vorstosse befindliche Metall
wird in Gestalt von Stangen von Fingerdicke in den Handel gebracht. Die
Gesammtproduktion von Kadmium in Belgien (jedoch nicht aus belgischen,
sondern aus spanischen Zinkerzen) beträgt jährlich nicht viel über 5
Ctr., in Schlesien etwa 2 Ctr.
Mit Blei, Zinn und Wismuth bildet es =Wood's Metalllegirung=. Eine
Legirung von 3 Th. Kadmium, 4 Th. Zinn, 15 Th. Wismuth und 8 Th. Blei
schmilzt schon bei 70°. Sie findet als Metallkitt Anwendung. Für
Clichés empfiehlt =Hofer-Grosjean= eine Legirung von 50 Th. Blei, 36
Th. Zinn und 22,5 Th. Kadmium. Von den Kadmiumpräparaten findet nur das
=Schwefelkadmium= (CdS) als gelbe Malerfarbe (_Jaune brillant_) und in
der Feuerwerkerei zur Erzeugung von blauem Feuer Anwendung. Man erhält
sie am schönsten durch Fällen einer Lösung von schwefelsaurem Kadmium
mit Schwefelnatrium, Auswaschen, Pressen und Trocknen des
Niederschlages.
Das Antimon.
(Sb = 122; spec. Gew. = 6,712.)
[Sidenote: Antimon.]
Das Antimon (Spiessglanz, Spiessglas) findet sich am häufigsten mit
Schwefel verbunden als =Grauspiessglanzerz= oder =Antimonglanz= mit 71,5
Proc. Antimon (Sb_{2}S_{3}), der auf Lagern und Gängen im Granit, und im
krystallinischen Schiefer- und Uebergangsgebirge bricht. Auch findet sich
das Antimon als Antimonoxyd (Sb_{2}O_{3}) und zwar in den beiden
Mineralien =Valentinit= (rhombisch) und =Senarmontit= (tesseral);
letzteres kommt in grosser Menge in Constantine (in Algerien) und auf
Borneo vor. Man gewinnt es, indem man das Grauspiessglanzerz
(Schwefelantimon) aus den Erzen ausschmilzt. Das Ausschmelzen geschieht
in einigen Gegenden, wie auf dem Wolfsberg bei Harzgerode, in Tiegeln
_b_, deren Boden durchlöchert sind und die auf kleineren Tiegeln _c_
stehen, die rund herum von heissem Sand oder Asche umgeben sind. Zu
beiden Seiten der Tiegel sind Mauern mit Zuglöchern aufgeführt (Fig. 42).
[Illustration: Fig. 42.]
Um das Brennmaterial besser zu benutzen, wendet man an anderen Orten,
so in Ungarn, eine ähnliche Vorrichtung mit zwei Töpfen oder Tiegeln
an, bringt die Tiegel aber in der Weise auf den Herd eines
Flammenofens, dass nur die oberen, beschickten Tiegel von der Flamme
bestrichen werden. Die unteren Tiegel stehen ausserhalb des Ofens vor
jedem grösseren Tiegel in kleinen Gewölben und sind mit den Tiegeln
durch Thonröhren in Verbindung gesetzt. Fig. 43 zeigt den
Verticaldurchschnitt, Fig. 44 den Grundriss des zum Aussaigern
angewendeten Ofens. Eine Erläuterung der Zeichnung ist überflüssig.
[Illustration: Fig. 43.]
[Illustration: Fig. 44.]
[Illustration: Fig. 45.]
Am schnellsten lässt sich die Aussaigerung des Schwefelantimons
bewerkstelligen, wenn man das Antimonerz unmittelbar auf den geneigten
Herd eines =Flammenofens= (Fig. 45) bringt und dafür sorgt, dass das
aussaigernde Schwefelantimon von dem tiefsten Punkte des Herdes durch
eine Rinne _e_ nach einem ausserhalb des Ofens befindlichen Recipienten
_f_ fliesst. Erst nachdem das Erz sich in einem erweichten Zustande
befindet und eine Schlackendecke sich gebildet hat, wird die
Abstichöffnung verschlossen und das Feuer verstärkt. Das noch im Erze
zurückgebliebene Schwefelmetall sammelt sich unter der Schlacke und
wird nach Beendigung der Operation abgestochen.
Das =metallische Antimon= stellt man aus dem Schwefelantimon auf
zweierlei Weise dar, entweder röstet man das ausgesaigerte
Schwefelantimon oder man zersetzt es durch angemessene Zuschläge. Zur
Gewinnung des Antimons mittelst der =Röstarbeit= wird das Schwefelantimon
auf der Sohle eines Flammenofens unter beständigem Umrühren geröstet, bis
es zum grössten Theil in antimonsaures Antimonoxyd übergeführt worden
ist. Das geröstete Produkt, die =Spiessglanzasche=, wird in Tiegeln
reducirt. Zur Reduction würde schon Erhitzen allein genügen, da das
Röstgut immer unzersetztes Schwefelantimonium enthält (3Sb_{4}O_{8} +
4Sb_{2}S_{3} = 20Sb + 12SO_{2}), da sich aber Antimonoxyd verflüchtigen
würde, wenn man keine Decke anwendete, so vermischt man die
Spiessglanzasche mit rohem Weinstein oder Kohle und kohlensaurem Natrium.
Zur Reduction genügt starke Rothglühhitze. Man lässt den Regulus langsam
unter der Schlackendecke erstarren, damit er jene sternförmig
krystallinische Oberfläche erhalte, welche man im Handel begehrt.
Zweckmässig entfernt man den Schwefel aus dem Schwefelantimon =durch
Eisen=. Durch die alleinige Anwendung des Eisens ist der Erfolg der
Zersetzung ein ungünstiger, weil die Trennung des Schwefeleisens von
dem Antimon wegen des fast gleichen specifischen Gewichts beider
Substanzen nur schwierig ausgeführt werden kann. Aus diesem Grunde und
um der Schwefelverbindung ausser einem geringeren specifischen Gewicht
grössere Leichtflüssigkeit zu geben, setzt man kohlensaures oder
schwefelsaures Alkali hinzu. 100 Th. Schwefelantimon, 42 Th.
Schmiedeeisen, 10 Th. calcinirtes schwefelsaures Natrium und 3-1/3 Th.
Kohle haben sich als passendes Verhältniss bewährt. Um zugleich einen
arsenfreien Regulus zu erlangen, schmilzt man das nach der angegebenen
Vorschrift erhaltene Antimon und zwar 16 Th. desselben, den man, wenn
er noch nicht eisenhaltig genug ist, mit 2 Th. Schwefeleisen versetzen
kann, mit 1 Th. Schwefelantimon und 2 Th. trockener Soda zusammen und
erhält die Masse eine Stunde lang im Fluss. Den Regulus schmilzt man
noch ein zweites Mal mit 1-1/2 Th. und ein drittes Mal mit 1 Th. Soda,
bis die Schlacke hellgelb ist. Zur Abscheidung des Arsens scheint die
Gegenwart von Schwefeleisen Bedingung zu sein, indem wahrscheinlich
eine dem Arsenkies ähnlich zusammengesetzte Verbindung entsteht.
[Sidenote: Eigenschaften des Antimons.]
Das im Handel vorkommende Antimon ist niemals chemisch rein, sondern
enthält Arsen, Eisen, Kupfer und Schwefel. Der Einfluss dieser
Verunreinigungen auf die physikalischen Eigenschaften des Antimons ist
um so weniger bekannt, als man die Eigenschaften des reinen Antimons
selbst so gut als noch nicht kennt. Durch Schmelzen des Antimons mit
Antimonoxyd reinigt man das Antimon; das Oxyd oxydirt dabei den
Schwefel und das Eisen und wird in demselben Verhältniss reducirt. Das
Antimon ist fast silberweiss mit einem Stich ins Gelbliche, besitzt
starken Metallglanz und eine blätterig krystallinische Struktur. Es
krystallisirt ebenso wie das isomorphe Arsen und Wismuth in deutlichen
Rhomboëdern, hat ein spec. Gewicht von 6,712 und schmilzt bei 430° C.
Beim Erstarren dehnt sich das geschmolzene Metall nicht aus. Es ist
ziemlich feuerbeständig und beginnt erst in starker Weissglühhitze sich
zu verflüchtigen. Es ist ausserordentlich spröde und nicht dehnbar und
lässt sich sehr leicht in Pulver verwandeln. An Härte übertrifft es das
Kupfer. Mit anderen Metallen vereinigt es sich leicht und ertheilt
denselben im Allgemeinen Sprödigkeit. Zinn und Blei wird zuweilen
durch Zusatz von etwas Antimon hart gemacht. Da das Antimon an der Luft
ziemlich unverändert bleibt, so hat man jüngst den Vorschlag gemacht,
Kupfer zum Schutze mit einer Schicht von Antimon zu überziehen. Das
unter dem Namen =Eisenschwarz= vorkommende und zum Bronziren von Gyps-
und Papiermachéfiguren, auch von Zinkgussgegenständen angewendete
Pulver, durch welches diese Figuren das Ansehen von blankem Stahl
erhalten, ist =fein zertheiltes Antimon=, aus einer Antimonlösung durch
Ausfällen mittelst Zink erhalten.
[Sidenote: Legirungen des Antimons.]
Das Antimon wird in grösster Menge von den Schriftgiessern gebraucht.
Das =Schriftgiessermetall= besteht aus 1 Th. Antimon und 4 Th. Blei,
ausserdem häufig noch aus einer geringen Menge Kupfer.
Antimonpräparate.
[Sidenote: Antimonoxyd.]
Das =Antimonoxyd=, (Sb_{2}O_{3}), durch Rösten von Schwefelantimon oder
durch Fällen von Chlorantimonlösung mit kohlensaurem Natrium,
Auswaschen und Trocknen des Niederschlages dargestellt, ist neuerdings
als =Bleiweisssurrogat= vorgeschlagen worden. Seiner Eigenschaft wegen,
bei Gegenwart von Alkali Sauerstoff aufzunehmen und dadurch in
=Antimonsäure= Sb_{2}O_{5} überzugehen, die zur Bereitung von
Anilinroth unlängst in Vorschlag gebracht worden ist, kann man das
Antimonoxyd zur Umwandelung des Nitrobenzols in Anilin, ferner zur
Darstellung von Jodcalcium benutzen. Im letztem Falle trägt man in
Antimonoxyd, welches in Kalkmilch suspendirt ist, Jod ein, so lange als
dasselbe sich noch löst.
[Sidenote: Schwefelantimon.]
Das ausgesaigerte =Schwefelantimon= (Sb_{2}S_{3}) findet sich im Handel
meist in der kegelförmigen Gestalt der Gefässe, in denen es erstarrt;
es ist metallischglänzend, graphitfarben, sehr weich und auf dem Bruche
strahlig krystallinisch. Es enthält gewöhnlich Eisen, Blei, Kupfer und
Arsen. Es findet zum Ausbringen des Goldes aus goldhaltigem Silber, in
der Veterinärmedicin, in der Feuerwerkerei und zur Bereitung der
Zündpillen der Zündnadelgewehre Anwendung.
=Neapelgelb.=
Das =Neapelgelb=, eine orangegelbe, sehr beständige Oel- und
Schmelzfarbe, ist wesentlich antimonsaures Bleioxyd und wird auf
folgende Weise dargestellt: Man mengt 1 Th. Brechweinstein
(Antimon-Kalium-Tartrat) mit 2 Th. Bleinitrat und 4 Th. Kochsalz, glüht
das Gemenge bei mässiger Rothglühhitze zwei Stunden lang, sodass es
schmilzt, und bringt die geglühte Masse nach dem Erkalten in Wasser, wo
sie zu einem feinen Pulver zerfällt und das Kochsalz sich auflöst. Für
Schmelzfarben wird das Neapelgelb, um es heller zu machen, mit Bleiglas
zusammengeschmolzen. Neuerdings stellt man es durch Rösten eines
Gemenges von antimoniger Säure mit Bleiglätte dar.
[Sidenote: Antimonzinnober.]
Der =Antimonzinnober= (Antimonoxysulfuret von der Formel
Sb_{6}S_{6}O_{3} ein dem Zinnober an Farbe ähnliches Präparat, wird
erhalten, indem man Natrium- oder Calciumdithionit auf Antimonchlorür
und Wasser einwirken lässt; es bildet sich beim Erhitzen bis zum Sieden
ein Niederschlag, der sich leicht absetzt, ausgewaschen und getrocknet
wird. Er bildet ein carminrothes zartes Pulver von sammetähnlicher
Beschaffenheit. Luft und Licht verändern ihn nicht. Er kann als
Wasserfarbe wie als Oelfarbe Verwendung finden. Um ihn im Grossen
darzustellen, verfährt man auf folgende Weise: 1) Man röstet
Schwefelantimon in einem Luftstrom, welchem Wasserdampf beigemengt ist;
das Schwefelantimon verwandelt sich hierbei zum grössten Theile in
Antimonoxyd. Die beim Rösten sich bildende schweflige Säure dient zur
Darstellung von Calciumdithionit (aus den Sodarückständen). Das
Antimonoxyd wird in gewöhnlicher Salzsäure gelöst. 2) Man füllt mit
Dampf geheizte grosse Holzbottiche zu 7/8 mit der Lösung des
Calciumdithionits an, setzt dann nach und nach Antimonchlorürlösung zu
und erhitzt unter Umrühren bis auf etwa 60°. Die Reaction tritt bald
ein und es bildet sich ein orangerother Niederschlag, der nach dem
Absetzenlassen auf einem Leinwandfilter gesammelt, ausgewaschen und bei
etwa 50° getrocknet wird.
Das Arsen.
(As = 75; spec. Gew. = 5,6.)
[Sidenote: Arsen.]
Das Arsen findet sich in der Natur entweder gediegen oder mit Schwefel,
Metallen und Schwefelmetallen verbunden. Die Oxydationsstufen des Arsens
kommen dagegen in der Natur nie in solcher Menge vor, dass eine
technische Benutzung desselben möglich wäre. Das Arsen ist ein fester
krystallinischer Körper von stahlgrauer glänzender Farbe. Man stellt es
durch Sublimation des in der Natur vorkommenden =gediegenen Arsens= oder
durch Erhitzen von =Arsenkies= (FeS_{2} + FeAs_{2}) und Arsenikalkies
(Fe_{4}As_{6}) dar oder auch durch Reduktion des weissen Arsens (der
arsenigen Säure: As_{2}O_{3} + 3C = 3CO + 2As). Es erscheint im Handel in
schwarzgrauen, metallglänzenden Krusten und führt den Namen
=Fliegenstein=, =Scherbenkobalt= oder =Näpfchenkobalt=, der zuweilen 8-10
Proc. Schwefelarsen beigemengt erhält. Das reine Arsen findet nur selten
Anwendung, man benutzt es bei der Fabrikation von Schrot und zur
Erzeugung eines Lichtes (durch Verbrennen von Arsen in einem Strom von
Sauerstoff), welcher unter dem Namen »Indisches Feuer« zu
trigonometrischen Signalen benutzt wird.
[Sidenote: Arsenige Säure.]
[Illustration: Fig. 46.]
Die =arsenige Säure= oder das =weisse Arsen=, As_{2}O_{3} (Rattengift,
Giftmehl, Hüttenrauch), wird bei der Verarbeitung arsenhaltiger Erze in
den Blaufarbenwerken, auf Zinn- und Silberhütten u. dgl. als Nebenprodukt
gewonnen, indem man die arsenhaltigen Erze in Flammenöfen röstet und die
sich entwickelnden Dämpfe durch Kanäle und Kammern leitet, um die
arsenige Säure zu verdichten. In Schlesien wird Arsenkies eigens zur
Gewinnung von arseniger Säure geröstet. Man erhält auf diese Weise die
arsenige Säure in pulverförmigem Zustande, als =Arsen=- oder =Giftmehl=;
um sie zu raffiniren, wird dieses Pulver sublimirt. Das Sublimiren
geschieht in eisernen Kesseln _a_ (Fig. 46), auf welche man eiserne Ringe
_b_ _c_ _d_ und auf diese eine Haube _e_ stellt, welche vermittelst der
Röhren mit der Kammer _i_ in Verbindung steht. Neben dieser Kammer
befinden sich noch einige andere Kammern. Nachdem alle Fugen verstrichen
worden sind, beginnt die Sublimation. Die Hitze muss dabei so gesteigert
werden, dass die in der Kammer _i_ sich ansammelnde arsenige Säure weich
zu werden beginnt; nach dem Erkalten erscheint sie als ein vollkommenes
Glas (=Arsenglas=) mit muscheligem Bruche, Glasglanz und
Durchsichtigkeit, das mit der Zeit weiss, porcellanartig, opal- und
wachsartig glänzend wird. Sie ist wie alle anderen Arsenpräparate im
höchsten Grade giftig. Zuweilen finden sich in der arsenigen Säure kleine
Mengen von Schwefelarsen und von Antimonoxyd. Man benutzt die arsenige
Säure in der Kattundruckerei, zur Reinigung des Glases (namentlich des
Krystallglases) während des Schmelzens, zur Darstellung von
Arsenpräparaten (arsenigsaure Alkalien, Schweinfurtergrün und andere
Kupferfarben), beim Ausstopfen von Thierbälgen, in alkalischer Lösung zur
Ueberführung des Nitrobenzols in Anilin, in Salzsäure gelöst zum
Graubeizen von Messing und zuweilen zum Härten von Eisen u. s. w.
[Sidenote: Arsensäure.]
Die =Arsensäure=, (H_{3}AsO_{4}), erhalten durch Kochen von 400 Kilogramm
arseniger Säure mit 300 Kilogr. Salpetersäure (oder Königswasser) von
1,35 spec. Gewicht und Abdampfen der Lösung bis zur Trockne oder in
neuerer Zeit weit vortheilhafter durch Leiten von Chlorgas in Wasser, in
welchem arsenige Säure sich suspendirt befindet, wird zuweilen anstatt
der Weinsäure in der Zeugdruckerei und ausserdem zur Bereitung gewisser
Theerfarben, namentlich des Rosanilins oder Fuchsins[13], angewendet. Das
=saure Natriumarseniat= (saures arsensaures Natron), welches gegenwärtig
in den Färbereien und Zeugdruckereien als Befestigungsmittel der Beizen,
überhaupt als Surrogat des Kuhkothes verwendet wird, und aus 25 Th.
Natron und 75 Th. Arsensäure besteht, wird durch vorsichtiges, aber
längere Zeit fortgesetztes Erhitzen von 36 Th. arseniger Säure mit 30 Th.
Natriumnitrat oder vortheilhafter durch Erhitzen eines Gemenges von
trockenem Natriumarsenit und Natriumnitrat (oder auch als Nebenprodukt
bei der Darstellung von Anilin aus Nitrobenzol) erhalten.
[13] Es giebt Anilinfarbenfabriken, die jährlich über 2000 Ctr.
Arsensäure consumiren.
[Sidenote: Schwefelarsen.]
Unter den =Schwefelungsstufen des Arsens= giebt es zwei, die in der
Technik Anwendung finden; es sind dies der Realgar und das Operment.
[Sidenote: Realgar.]
[Sidenote: Weissfeuer.]
=Realgar=, rothes Arsen, Rubinschwefel, Rauschroth (As_{2}S_{2}) kommt
schon in der Natur häufig auf Erzgängen krystallinisch oder in
deutlichen Krystallen vor und wird künstlich dargestellt, indem man
Schwefel mit überschüssigem Arsen oder arseniger Säure
zusammenschmilzt, oder im Grossen Arsenkies mit Schwefelkies der
Destillation unterwirft. Realgar erscheint als rubinrothe Masse von
muscheligem Bruche, die mit salpetersaurem Kali gemengt und angezündet
unter Verbreitung eines weissen glänzenden Lichtes verbrennt. Auf
dieser Eigenschaft beruht seine Anwendung zu =Weissfeuer=; der Satz
dazu besteht aus 24 Th. Salpeter, 7 Th. Schwefel und 2 Th. Realgar. Das
in England unter dem Namen =indisches Feuer= zu trigonometrischen
Signalen benutzte Licht erhält man durch Verbrennen von metallischem
Arsen in einem Strome von Sauerstoff.
[Sidenote: Operment.]
[Sidenote: Rusma.]
=Operment=, =Auripigment=, Rauschgelb (As_{2}S_{3}) findet sich
ebenfalls in der Natur und wird künstlich durch Zusammenschmelzen von
Schwefel mit arseniger Säure oder Realgar, oder durch Destillation von
einer entsprechenden Mischung von Arsenkies und Schwefelkies
dargestellt. Es erscheint in derben, hellorangegelben, durchsichtigen
Massen, die fast stets arsenige Säure enthalten, sodass das auf
trockenem Wege dargestellte gelbe Schwefelarsen vielleicht (analog dem
Antimonzinnober) als ein Arsenoxysulfuret betrachtet werden kann. Auf
nassem Wege erhält man es durch Fällen einer salzsauren Lösung von
arseniger Säure mit Schwefelwasserstoffgas, oder durch Zersetzen von
Schwefelarsen-Schwefelnatrium (As_{2}S_{3}, Na_{2}S durch Schmelzen von
arseniger Säure mit Schwefel und kohlensaurem Kali dargestellt) mit
verdünnter Schwefelsäure. Man benutzt es in der Färberei als
Reductionsmittel des Indigs und zur Darstellung des =Rusmas=; letzteres
besteht aus 9 Th. Kalk und 1 Th. Operment mit etwas Wasser zu einem
Teig gemacht. Es wird von den Orientalen als Enthaarungsmittel
angewendet, lässt sich aber zweckmässig durch das =Calciumsulfhydrat=,
erhalten durch Leiten von Schwefelwasserstoffgas in Kalkbrei, bis
letzterer eine graublaue Farbe angenommen hat, ersetzen.
Das Quecksilber.
(Hg = 200; spec. Gew. = 13,5.)
[Sidenote: Quecksilber. Vorkommen und Gewinnung.]
Das Quecksilber gehört zu den seltener vorkommenden und nur sparsam in
der Erdrinde vertheilten Metallen. Die wichtigen Vorkommnisse sind: 1)
=Gediegen Quecksilber=, zuweilen etwas Silber enthaltend, kommt fast in
allen Quecksilberbergwerken, doch meist nur in geringer Quantität, in
Gestalt von Tröpfchen vor, die in den Höhlungen des porösen Gesteines
haften. 2) =Zinnober= (HgS mit 86,29 Quecksilber und 13,71 Schwefel); er
bricht auf Lagern und Gängen im krystallinischen Schiefergebirge, im
Uebergangs- und Flötzgebirge, besonders mit Quecksilber, auch mit
Schwefelkies und anderen Erzen, in Begleitung von Quarz, Eisenspath,
Kalkspath etc., und kommt zuweilen auch auf secundären Lagerstätten, in
losen abgerundeten Stücken vor. Die ausgezeichnetsten Fundorte des
Zinnobers sind Almaden und Almadenejas in Spanien, wo er schon im
Alterthume gewonnen wurde, und Idria in Krain. Ferner findet sich der
Zinnober in der bayerischen Rheinpfalz (bei Wolfstein, am Stahlberge,
Moschellandsberg, am Potzberge bei Kusel), bei Olpe in Westphalen, in
einigen Gegenden Kärntens, zu Eisenerz in Steiermark, Horzowitz in
Böhmen, an mehreren Orten Ungarns und Siebenbürgens, zu Vall'alta in
Venetien, am Ural, in China und Japan, in dem District Sarawak auf
Borneo, in Mexico, zu Huancavelica in Peru und in sehr bedeutender Menge
in Californien. Der Zinnober (welcher auch die Namen Stahlerz,
Korallenerz, Ziegelerz führt) ist das Hauptquecksilbererz.
Hierher verdient auch das =Quecksilberlebererz= Erwähnung, ein
unreiner, mit vielen thonigen und bituminösen Theilen gemengter
Zinnober oder auch ein zinnober- und paraffinreicher Kohlenschiefer.
Das Vorkommen des Lebererzes ist, so viel bekannt, auf Krain
beschränkt. Von den übrigen Quecksilbererzen sei nur noch das
=Quecksilberfahlerz= mit 2-15 Proc. Quecksilber erwähnt.
Die =Production an Quecksilber= (1870) ist annähernd folgende:
Spanien 22,000 Ctr.
Californien 56,000 "
Peru 3200 "
Oesterreich, Zollverein und Frankreich 2600 "
Italien {Toscana 700 "
{Agordo in Venetien
----------
84,500 Ctr.
Die Gewinnung des Quecksilbers aus dem Zinnober geschieht
1) durch =Rösten= und zwar in Schachtöfen, wobei die Verdichtung der
Quecksilberdämpfe in gemauerten oder eisernen Kammern vor sich geht wie
in Idria, oder in röhrenartig zusammengefügten Thongefässen (Aludeln)
wie zu Almaden in Spanien;
2) durch =Zerlegen= des Zinnobers in geschlossenen Räumen durch
Zuschläge wie durch Eisenhammerschlag oder durch Kalk, wie in Böhmen
und in der Pfalz.
[Sidenote: Verfahren in Idria.]
[Illustration: Fig. 47.]
[Illustration: Fig. 48.]
[Illustration: Fig. 49.]
Die Apparate, die zur Gewinnung des Quecksilbers in Idria Anwendung
finden, sind durch die Zeichnungen Fig. 47, 48 und 49 versinnlicht. _A_
ist ein Röstofen, welcher auf beiden Seiten mit einer Reihe von
Verdichtungskammern _C_, _C_ ... _D_ in Verbindung steht. Das zu röstende
Erz schüttet man in groben Stücken auf das Gewölbe _nn'_ des Ofens,
welcher mit zahlreichen Oeffnungen versehen ist, und füllt den Raum _V_
vollständig damit an; auf das Gewölbe _pp'_ kommt Erz in kleinen Stücken,
endlich auf _r r'_ bringt man Staub und die quecksilberhaltigen
Rückstände früherer Operationen. Nachdem der Ofen beschickt ist,
entzündet man das Brennmaterial, gewöhnlich Buchenholz, auf dem Roste.
Man steigert nach und nach die Hitze bis zum Dunkelrothglühen und erhält
sie darin 10-12 Stunden. Durch den stattfindenden starken Zug gelangt die
zum Rösten des Schwefels erforderliche Luft in den Ofen. Durch die hohe
Temperatur entweicht der Zinnober aus dem Erz in Dampfgestalt und
verwandelt sich durch die Einwirkung des Sauerstoffs der Luft in
schweflige Säure und metallisches Quecksilber (HgS + 2O = SO_{2} + Hg).
Die Verbrennungsprodukte entweichen durch ein Rohr in die massiven, mit
Cement überzogenen Verdichtungskammern _C C_..., deren Sohle aus
festgestampftem Thon in Form zweier gegen einander geneigter Ebenen
besteht, von welchen das condensirte Quecksilber in einer Steinrinne in
ein Reservoir aus Porphyr abfliesst. In der letzten Kammer fliesst aus
dem Wasserbehälter fortwährend kaltes Wasser ein. Die letzten Spuren von
Quecksilber verdichten sich in den Rauchkammern _D D_.
Um Brennmaterial und Zeit zu ersparen, hat man in der neueren Zeit in
Idria Versuche mit =Flammenöfen= angestellt, welche eine
ununterbrochene Quecksilberdestillation gestatten.
[Sidenote: Verfahren in Spanien.]
[Illustration: Fig. 50.]
[Illustration: Fig. 51.]
[Illustration: Fig. 52.]
Bei der Einrichtung in =Almaden= geschieht die Verdichtung der
Quecksilberdämpfe in =Aludeln=, d. i. birnförmigen, an beiden Enden
offenen Gefässen von gebranntem Thon, welche so in einander gefügt
werden, dass, wie Fig. 50 zeigt, das dünnere Ende des einen in das
weitere des anderen passt, und dass nach dem Lutiren der Fugen mit Thon
und Asche lange Reihen -- =Aludelschnüre= -- entstehen. Der Ofen _A_
(Fig. 51 und 52) ist ein cylindrischer Schachtofen, der durch ein
durchbrochenes Gewölbe in zwei Abtheilungen getheilt ist. In der untern
Abtheilung wird gefeuert, in die obere wird das Erz gebracht, in der
Weise, dass zu unterst grosse Stücke eines zinnoberhaltigen Sandsteines
gebracht werden, der wegen geringen Gehaltes keine weitere Scheidung
zulässt; auf diese Steine bringt man das reiche Erz. Ein Gewölbe
schliesst oben den Ofen; die Oeffnung zum Eintragen der obersten
Schichten ist mit einer lutirten Thonplatte bedeckt. Die Dämpfe treten
zuerst in die Kammern _c c_ und dann in die zwölf Aludelreihen. Jede
Reihe ist 20-22 Meter lang und zählt 44 Aludeln; es sind demnach 528
Aludeln in jedem Ofen. Die Reihen liegen auf dem geneigten =Aludelplan=.
Aus der am tiefsten Punkte liegenden Aludel bei _f_ fliesst das
verdichtete Quecksilber durch eine Rinne _g_ in die steinernen Behälter
_h h_. Die in den Aludeln nicht verdichteten Dämpfe gelangen in die
Kammer _B_, wo sie sich vollständig niederschlagen. Der Rauch entweicht
durch den Schornstein _b_. Das mit Russ verunreinigte Quecksilber wird
dadurch gereinigt, dass man es über eine etwas geneigte Fläche fliessen
lässt. Der Russ adhärirt der Fläche, während das Quecksilber ziemlich
rein in einen Sumpf abfliesst. Der russige Staub wird ebenso wie der in
der Kammer _B_ sich ansammelnde gesammelt und von Neuem destillirt. Die
in dem Ofen eingesetzte Erdmasse beträgt 250-300 Ctr., welche 25-30,
zuweilen, obgleich selten, 60 Ctr. liefert. Das Quecksilber wird in
schafledernen Beuteln oder auch in schmiedeeisernen Flaschen versendet.
[Sidenote: Gewinnung des Quecksilbers durch Zerlegen des
Schwefelquecksilbers durch Zuschläge.]
[Illustration: Fig. 53.]
=Verfahren zu Horzowitz in Böhmen.= Der mit Thoneisenstein brechende
Zinnober wird mit 1/4-1/3 Eisenhammerschlag (Eisenoxydul-Oxyd)
beschickt und in einem =Glockenofen= (Fig. 53) auf eiserne Teller oder
Schalen _b b_ gebracht, die an einem eisernen Dorne befestigt und mit
einer eisernen und in Wasser tauchenden Glocke _e e_ bedeckt sind. Die
Glocke befindet sich in einem gemauerten Ofenschachte und wird durch
Steinkohlenfeuer zum Glühen gebracht. Das niederfallende Quecksilber
sammelt sich in dem Wasser in _d_ an. Jede Glocke, deren sechs in einem
Ofen sich befinden, enthält 1/2 Ctr. Erz und 1/4 Ctr. Hammerschlag, zu
deren Verarbeitung 30 bis 36 Stunden erforderlich sind.
=Verfahren in der Rheinpfalz.= Die Gruben am Rosswalde bei Stahlberg,
nördlich von Rockenhausen, wurden schon im Jahre 1410 eröffnet. Man
gewann anfänglich Eisenkies und silberhaltige Kupfererze und lernte
erst später das Zugutemachen der Quecksilbererze. Etwas neuer als die
Gruben am Stahlberge sind jene im Landsberge bei Moschel, im Potzberge
bei Kusel und bei Wolfstein; übrigens fallen Entdeckung und Benutzung
der dortigen Quecksilbererzlagerstätten gleichfalls ins 15.
Jahrhundert. Der Zinnober ist in Sandstein eingesprengt. Der
Quecksilbergehalt des Gesteines macht gewöhnlich 0,005 und zuweilen
0,01 Proc. aus. Soll die Ausbeute an Quecksilber die Kosten des
Ausbringens lohnen, so muss der Quecksilbergehalt des Erzes 1/600
betragen. Man nimmt die Zersetzung des Schwefelquecksilbers in eisernen
Retorten, von denen 30-50 Stück in einem Galeerenofen liegen, durch
Kalk vor, wobei Quecksilberdämpfe entweichen und ein Gemenge von
Schwefelcalcium, unterschwefligsaurem und schwefelsaurem Kalk
zurückbleibt. Zu =Obermoschel= enthält jede Retorte ein Gemenge von 40
Pfd. reichem Erz und 15-18 Pfd. Kalk, und ist mit einer thönernen
Vorlage versehen, welche zur Hälfte mit Wasser gefüllt ist. Die
zusammengefügten Stellen werden mit Lehm lutirt. Man steigert allmälig
die Hitze bis zum Rothglühen. Jede Operation dauert zehn Stunden. Nach
deren Beendigung wird der Inhalt der Vorlagen in ein mit Wasser
gefülltes Thonbecken gezogen und darin verwaschen; das Quecksilber
bleibt darin zurück, das Wasser aber fliesst nebst einem schwarzen
Pulver (=Quecksilberschwarz=), wahrscheinlich aus fein zertheiltem
Quecksilber und Schwefelquecksilber bestehend, ab. Dieses schwarze
Pulver wird gesammelt und mit Kalk einer neuen Destillation
unterworfen. Am =Landsberge= werden sämmtliche Retorten jedesmal mit 5
Ctr. und 1-2 Ctr. Kalk besetzt. Die Destillation dauert sechs Stunden.
Drei Destillationen liefern ungefähr 1/2 Ctr. Quecksilber.
[Sidenote: Eigenschaften des Quecksilbers.]
[Sidenote: Anwendung des Quecksilbers.]
Das =Quecksilber= ist metallglänzend, zinnweiss, bei gewöhnlicher
Temperatur tropfbar flüssig, bei -39,5° wird es fest, dehnbar, es
siedet bei 360°. Sein spec. Gewicht = 13,5. Es verbindet sich mit
vielen Metallen und bildet mit denselben die =Amalgame=, es verbindet
sich leicht mit Blei, Wismuth, Zink, Zinn, Silber, Gold, schwer mit
Kupfer, nicht mit Eisen, Nickel, Kobalt und Platin. Auf dieser
Eigenschaft, sich mit den meisten Metallen zu verbinden, beruht seine
Anwendung zur Scheidung einiger Metalle, wie des Goldes und Silbers von
den Erzen (Amalgamation, Verquickung); man benutzt Amalgame zum
Spiegelbelegen, zur Feuervergoldung, für das Reibzeug der
Elektrisirmaschinen. Das Quecksilber findet ferner Anwendung zur
Anfertigung physikalischer Instrumente, zur Darstellung der Secretage
für Hutmacher (einer Lösung von Quecksilber in Salpetersäure), zur
Fabrikation des Sublimats, Zinnobers, Knallquecksilbers u. s. w. Für
die Naturwissenschaft ist das Quecksilber ganz unentbehrlich. Ohne
dasselbe würde die Gasometrie noch wenig ausgebildet sein und die
Wärmelehre, sowie die Lehre vom Luftdruck noch auf einem niedrigen
Standpunkte sich befinden. Neuerdings ist gefunden worden, dass durch
geeigneten Natriumzusatz zum Quecksilber das Auflösungsvermögen
desselben für gewisse Metalle (besonders Gold und Silber) beträchtlich
erhöht wird. Ferner ist die Beobachtung gemacht worden, dass Natrium
das Quecksilber in einen starren Körper überführt, der mit Leichtigkeit
und ohne die Anwendung geeigneter Gefässe transportirt und durch
Digestion mit schwefelsäurehaltigem Wasser leicht wieder vom Natrium
getrennt werden kann.
Quecksilberpräparate.
[Sidenote: Verbindungen des Quecksilbers.]
Von den Verbindungen des Quecksilbers, die technische Anwendung finden,
sind nachstehende Präparate die wichtigsten.
[Sidenote: Quecksilberchlorid.]
Das =Quecksilberchlorid= (Sublimat), HgCl_{2} (in 100 Th. 73,8 Th.
Quecksilber und 26,2 Th. Chlor) wird durch Sublimation eines Gemenges von
schwefelsaurem Quecksilberoxyd mit Kochsalz oder auf nassem Wege durch
Auflösen von Quecksilberoxyd in Salzsäure, oder endlich durch Kochen
einer Chlormagnesiumlösung mit Quecksilberoxyd (MgCl_{2} + HgO = HgCl_{2}
+ MgO) dargestellt. Im sublimirten Zustande bildet es eine weisse
kristallinische Masse, die bei 260° schmilzt, bei 290° siedet, sich in
13,5 Th. Wasser von 20° und in 1,85 Th. Wasser von 100°, ferner in 2,3
Th. kaltem und in 1,18 Th. siedendem Alkohol auflöst. Das
Quecksilberchlorid findet Anwendung zum Conserviren von Holz
(Kyanisiren), zur Bereitung von Anilinroth, im Zeugdruck als Reservage,
zum Stahlätzen und zur Darstellung anderer Quecksilberpräparate. Als
Holzconservationsmittel hat man jüngst die Verbindung HgCl_{2}, 2 KCl,
die man durch Kochen von Carnallit mit Quecksilberoxyd erhält, in
Vorschlag gebracht.
[Sidenote: Zinnober.]
Der =Zinnober= (Schwefelquecksilber, Quecksilbersulfid, Mercuriumsulfid)
HgS kommt, wie schon erwähnt, in der Natur als natürlicher Zinnober in
rothen, derben Massen oder in durchsichtigen, rothen Krystallen vor, und
war schon zu =Plinius=' Zeiten unter dem Namen =Minium= bekannt. Man
stellt jedoch den Zinnober, um ihn als Farbematerial anzuwenden, stets
künstlich und zwar auf =trockenem Wege= und =auf nassem= dar. Auf
=trockenem Wege= erhält man den Zinnober, indem man 540 Th. Quecksilber
mit 75 Th. Schwefel innig mengt und das entstandene schwarze Pulver in
eisernen Gefässen bei mässigem Feuer bis zum Schmelzen, und darauf in
irdenen, nur lose verstopften Gefässen im Sandbade erhitzt. Die
sublimirte Masse erscheint cochenillerothglänzend, im Bruche faserig; sie
giebt beim Zerreiben ein scharlachrothes Pulver, den =präparirten
Zinnober=, dessen Farbe um so schöner ist, je reiner die Materialien und
je freier die schwarze Verbindung von überschüssigem Schwefel war.
Einigen Chemikern zufolge soll man die Scharlachfarbe des Zinnobers
dadurch sehr erhöhen, dass man dem Gemenge vor dem Sublimiren 1 Proc.
Schwefelantimon zusetzt und den Zinnober nach dem Zerreiben Monate lang
an einem dunklen Orte mit verdünnter Salpetersäure digerirt oder den etwa
beigemengten Schwefel durch Digestion mit Kalilauge entfernt. Auf
=nassem= Wege erhält man den Zinnober, indem man =weissen Präcipitat=
(Mercur. praecipit. alb. s. Hydrarg. amidato-bichlorat., NH_{2}HgCl, das
man durch Fällen einer Auflösung von Quecksilbersublimat mit Ammoniak
erhält) mit einer Auflösung von Schwefel in Schwefelammonium digerirt
(=Liebig=) oder nach =Martius=, indem man 1 Th. Schwefel, 7 Th.
Quecksilber und 2-3 Th. concentrirter Schwefelleberlösung Tage lang mit
einander schüttelt. Nach der =Brunner='schen Methode, die den schönsten
Zinnober liefert, mengt man 114 Th. Schwefel mit 300 Th. Quecksilber und
setzt zur Beschleunigung des Processes etwas Kalilösung zu. Auf einfache
Weise geschieht das Mischen dadurch, dass man beide Bestandtheile in gut
verschlossene, starke Flaschen bringt und dieselben an irgend einen sich
hin und her bewegenden Balken einer Dampfmaschine oder den einer
Sägemühle befestigt. Die schwarze Verbindung wird mit einer Lösung von 75
Th. Kali in 400 Th. Wasser gemischt und im Wasserbade bei 45° erhitzt.
Nach einigen Stunden nimmt die Masse eine rothe Farbe an; sie wird zur
Abkühlung in kaltes Wasser gegossen, auf Filtern gesammelt, gewaschen und
getrocknet. -- Der im Handel vorkommende Zinnober wurde früher mitunter
mit Mennige, Eisenoxyd und Chromzinnober verfälscht; gegenwärtig kommt
nicht selten Gyps (bis zu 15-20 Proc.) beigemengt vor. Beim Erhitzen
bleiben diese Substanzen zurück. Mennige, das gewöhnlichste
Verfälschungsmittel des Zinnobers, lässt sich auch dadurch nachweisen,
dass ein mit Mennige verfälschter Zinnober beim Ueberziehen mit
Salpetersäure -- in Folge von Bleisuperoxydbildung -- braun wird und mit
Salzsäure behandelt Chlorgas entwickelt. Reiner Zinnober ist in
Natriumsulfhydrat (NaSH) leicht und vollkommen löslich.
[Sidenote: Knallquecksilber.]
Das =Knallquecksilber= oder =knallsaure Quecksilberoxyd=
C_{2}Hg_{2}N_{2}O_{2} besteht in 100 Theilen aus 77,06 Th.
Quecksilberoxyd und 23,94 Th. Knallsäure, vorausgesetzt, dass man die
Existenz der noch niemals für sich dargestellten Knallsäure zugiebt.
Nach einer neueren, wie es scheint, richtigeren Anschauung, die zuerst
von =Gerhardt= ausgesprochen wurde, ist das Knallquecksilber eine
Nitroverbindung und kann betrachtet werden als Cyanmethyl, in welchem
der Wasserstoff des Methyls durch Untersalpetersäure und durch
Quecksilber ersetzt worden ist C {Hg_{2}} / NO_{2}}, CN. Es wurde von
=Howard= entdeckt und früher =Howard's Knallpulver= genannt. Es wird im
Grossen auf folgende Weise dargestellt. Man löst bei gelinder Wärme 2
Pfd. Quecksilber in 10 Pfd. Salpetersäure von 1,33 spec. Gewicht und
versetzt die Lösung mit noch 10 Pfd. Salpetersäure. Die Flüssigkeit
wird in sechs tubulirte Retorten vertheilt und in jede Retorte zu der
noch warmen Flüssigkeit 10 Liter Alkohol von 0,833 spec. Gewicht
zugegossen. Misst man Quecksilber, Salpetersäure und Alkohol, so nimmt
man auf 1 Volumen Quecksilber 7-1/2 Volumen Salpetersäure und 10
Volumen Alkohol. Nach Verlauf von einigen Minuten beginnt eine grosse
Menge Gas sich zu entwickeln, und es bildet sich ein weisser
Niederschlag, der auf einem Filter gesammelt und zur Entfernung der
Säure mit kaltem Wasser gewaschen wird. Das Filter wird darauf mit dem
Niederschlage auf einem Kupferbleche oder auf einer Porcellanplatte,
welche durch Wasserdampf nicht bis zu 100° erwärmt wird, ausgebreitet
und getrocknet. Aus 100 Th. Quecksilber erhält man auf diese Weise
118-128 Th. Knallquecksilber; nach der Theorie müsste man 142 Th.
erhalten. Der getrocknete Niederschlag wird in kleine Partien getheilt
und eine jede derselben in Papier eingeschlagen, besonders aufbewahrt.
Das knallsaure Quecksilberoxyd bildet weisse, durchsichtige
Krystallnadeln, die bis zu 186° erhitzt oder heftig gestossen mit
starkem Knalle detoniren. Vorzüglich leicht explodirt das
Knallquecksilber auf Eisen, wenn es mit einem eisernen Instrumente
geschlagen wird. Mit 30 Proc. Wasser gemischt, lässt es sich ohne
Gefahr auf einer Marmortafel mit einem hölzernen Pistill fein reiben.
[Sidenote: Zündhütchen.]
Das Knallquecksilber wird in grosser Menge zum Füllen der =Zündhütchen=
gebraucht. Die =Zündhütchen= sind aus dünn gewalztem Kupferblech
gefertigt, die, um das Auseinanderspringen während des Entzündens zu
vermeiden, häufig an den Seiten gespalten sind. Um die Zündhütchen zu
füllen, reibt man 100 Th. Knallquecksilber auf Marmortafeln mit Reibern
oder Walzen aus Buchsbaumholz mit 30 Th. Wasser fein und setzt zu dem
Brei 50 Th. Salpeter, oder 62,5 Th. Salpeter und 29 Th. Schwefel, oder
60 Th. Mehlpulver. Der nasse Brei wird auf Papierunterlagen getrocknet
und vermittelst Haarsieben gekörnt. Die Körner werden auf Papier
ausgebreitet und in flachen Holzkästen getrocknet. Auf das in das
Zündhütchen gelegte Korn des Zündpulvers wird in manchen Fabriken ein
kleines Kupferplättchen gelegt, das fest auf die Zündmasse aufgepresst
wird. Andere Fabriken überkleiden das Korn mit einer weingeistigen
Lösung von Schellack, Mastix oder Sandarak, welche aber wegen der
oxydirenden Einwirkung auf das Kupfer zu verwerfen sind; am
zweckmässigsten ist eine Auflösung von Mastix in Terpentinöl. Das Korn
wird in dem Hütchen mit einer Harzauflösung befestigt und zum Schutze
vor der Feuchtigkeit mit dieser Lösung überzogen. Ein Kilogramm
Quecksilber, das man in Knallquecksilber verwandelt, ist zur Füllung
von 40,000 Zündhütchen ausreichend. Für Jagdflinten reicht diese Menge
für 57,600 Zündhütchen hin. Obgleich das Knallquecksilber weit
schneller explodirt als das Schiesspulver, so geschieht doch die
Explosion langsam genug, um ein Projectil fortschleudern zu können. Auf
diesem Umstande beruht die Möglichkeit, mit Zündhütchen ohne Pulver zu
schiessen.
Das Platin.
(Pt = 197,4; spec. Gew. = 21,0-23,0.)
[Sidenote: Platin. Vorkommen.]
Das Platin findet sich nur gediegen und zwar in geringer Menge in dem
=Platinerze=, das besonders in Südamerika (Columbia) im aufgeschwemmten
Lande und am Ural in Form kleiner, rundlicher, metallglänzender,
stahlgrauer Körner vorkommt. In der neueren Zeit hat man auch gediegenes
Platin unter Waschgold in Californien, im Oregongebirge, in Brasilien,
auf Haïti, ferner in Australien und auf der Insel Borneo gefunden,
endlich auch jüngst im norwegischen Kirchspiele Roeraas als
Körnereinsprengung in felsigem Gesteine[14]. Dass das Platin überhaupt
viel allgemeiner verbreitet sei, als man früher annahm, geht aus den
Untersuchungen =v. Pettenkofer='s hervor, in welchen nachgewiesen wird,
dass alles Silber, das nicht direct aus einer Scheidung herrührt, einen
geringen Platingehalt habe. Das Platin wurde von den Spaniern in Amerika
entdeckt, von denen es anfänglich für Silber gehalten wurde, bis 1752
=Scheffer= das Platin als eigenthümliches Metall erkannte.
[14] Auf den bei =Ibbenbüren= in Westfalen gelegenen Bleigruben soll im
Mai 1870 Platin gefunden worden sein.
[Sidenote: Platinerz.]
Die unter dem Namen =Platinerz=, gediegen Platin, rohes Platin, in dem
Handel vorkommenden Erze sind Gemenge von Platin mit Palladium, Rhodium,
Iridium, Osmium, Ruthenium, Eisen, Kupfer und Blei, und enthalten
ausserdem gewöhnlich noch Körner von Osmium-Iridium, Gold, Chromeisen,
Titaneisen, Spinell, Zirkon und Quarz. Nach der Zerstörung der
Gebirgsmassen, in denen es enthalten war, ist es von den Fluthen
fortgerissen worden. =Boussingault= fand in Südamerika in einem Gange von
verwittertem Syenit die primäre Lagerstätte des Platins, und am Ural ist
es jedenfalls der Serpentin, in welchem das Platinerz vorkommt, der durch
geologische Ereignisse zerstört und weggewaschen wurde, mit Zurücklassung
der darin enthaltenen schweren Mineralien, wie z. B. Chromeisen,
Titaneisen, Zirkon u. s. w. Auf Borneo findet sich dem Platinerz
Rutheniumsesquisulfuret beigemengt, welchem =Wöhler= (1866) den
mineralogischen Namen =Laurit= gab.
=Berzelius= (a), =Svanberg= (b und c), =Bleekerode= und =Weil= (e) fanden
bei der Analyse des =Platinerzes= von Ural (a), Columbien (b), Choco (c),
Borneo (d) und Californien (e):
a b c d e
Platin 86,50 84,30 86,16 71,87 57,75
Rhodium 1,15 3,46 2,16 -- 2,45
Iridium -- 1,46 1,09 7,92 3,10
Palladium 1,10 1,06 0,35 1,28 0,25
Osmium -- 1,03 0,97 0,48 0,81
Osmium-Iridium 1,14 -- 1,91 8,43 27,65
Kupfer 0,45 0,74 0,40 0,43 0,20
Eisen 8,32 5,31 8,03}
Kalk -- 0,12 -- } 8,40 7,70
Quarz -- 0,60 -- }
Im Durchschnitt beträgt nach =H. Deville= der Platingehalt bei
Platinerzen aus
Columbien 76,8-86,20 Proc.
Californien 76,5-85,50 "
Oregon 50,45 "
Australien 59,80-61,40 "
Sibirien 73,5-78,9 "
Borneo 57,75-70,21 "
Die jährliche =Ausbeute an Platin= beträgt 35-50 Centner, wovon auf den
Ural 28-40 Centner, auf Columbia und Brasilien 6-8 Centner kommen.
[Sidenote: Gewinnung des Platins aus den Platinerzen.]
Das Platin wird aus den Erzen (nach dem älteren, jedoch von den Pariser
Platinfabrikanten =Chapuis= und =Desmoutis & Quennessen= noch heutzutage
angewendeten Verfahren von =Wollaston=) auf folgende Weise gewonnen. Nach
dem Waschen werden dieselben bis zum Rothglühen erhitzt und darauf mit
Salzsäure behandelt. Dann übergiesst man diese Erze mit kaltem
Königswasser, um das Gold zu entfernen, filtrirt ab und behandelt den
Rückstand in einer Retorte von Neuem mit Königswasser. Die abdestillirte
Flüssigkeit enthält Osmiumsäure, der ungelöste Rückstand Osmium-Iridium,
Ruthenium, Chromeisenstein und Titaneisen, während in der Flüssigkeit
Palladium, Platin, Rhodium und eine geringe Menge Iridium enthalten sind.
Diese Lösung wird mittelst kohlensauren Natriums neutralisirt und mit
einer Lösung von Cyanquecksilber versetzt, wodurch das Palladium als
Cyanpalladium ausgeschieden wird[15]. Die vom Cyanpalladium abfiltrirte
Flüssigkeit wird durch Abdampfen concentrirt und mit einer gesättigten
Lösung von Salmiak versetzt, wodurch =Platinsalmiak= (PtCl_{4},
2NH_{4}Cl) mit einer Spur Iridium gefällt wird. Behufs der technischen
Anwendung ist diese geringe Beimischung des Platins vortheilhaft zu
nennen, da es dem Platin die zum Verarbeiten nöthige Härte ertheilt. Der
Platinsalmiak wird getrocknet und geglüht, wodurch das metallische Platin
als schwammige Masse, als =Platinschwamm=, zurückbleibt. Der
Platinschwamm wird in eisernen Cylindern, die mit stählernen Kolben
versehen sind, bei der Rothglühhitze zusammengepresst und diese Operation
so lange wiederholt, bis das Platin das Ansehen von geschmolzenem Platin
hat und zum Verarbeiten hinreichend compact ist. Nach =Descotil= und
=Hess= soll man die Platinerze behufs der Abscheidung des Platins mit der
2-4fachen Menge Zink zusammenschmelzen, die entstehende gleichartige
spröde Masse pulvern und sieben, mit verdünnter Schwefelsäure das Zink
und den grössten Theil des Eisens ausziehen, die zurückbleibende Masse
erst zur Entfernung von Eisen, Kupfer und Blei mit Salpetersäure und dann
mit Königswasser behandeln, welches den Rückstand seiner Zertheilung
wegen weit besser löst, und darauf wie gewöhnlich verfahren. =Jeanetty=
(in Paris) machte das Platin durch Zusatz von Arsen leicht schmelzbar und
entfernte das Arsen durch Verflüchtigen.
[15] Aus einer Legirung von Palladium mit Wasserstoff hat =Th. Graham=
(1869) Denkmünzen prägen lassen.
[Sidenote: Verfahren von Deville und Debray.]
Das vorzüglichste Verfahren der Gewinnung des Platins aus dem Platinerze
ist das von =H. Deville= und =H. Debray= im Jahre 1859 angegebene,
welches darauf beruht, dass das Blei alle Metalle des Platinerzes
auflöst, mit alleiniger Ausnahme des Osmium-Iridiums und des Eisens. Man
schmilzt das Platinerz in einem Flammenofen mit dem gleichen Gewicht
Bleiglanz zusammen (wobei das Eisen einen Theil des Bleiglanzes zersetzt
und daraus metallisches Blei abscheidet) und erhält dadurch einen
Regulus, auf dessen Grund das Osmium-Iridium sich befindet, während auf
dem Regulus eine Bleischlacke schwimmt. Der platinhaltige Regulus wird
hierauf auf dem Treibherde (siehe Silber) abgetrieben, wobei alle fremden
Metalle sich verflüchtigen oder sich in die Herdmasse ziehen, während das
zurückbleibende Platin durch Umschmelzen in Kalktiegeln gefeint wird; der
Kalk wirkt hierbei auf alle Unreinigkeiten des Platins wie Silicium,
Eisen, Kupfer u. dergl. ein und verwandelt sie in schmelzbare
Verbindungen, die sich in die poröse Masse der Schmelzgefässe ziehen. Das
Heizmaterial ist Leuchtgas, das mit Sauerstoff verbrannt wird. Um 1
Kilogr. Platin zu schmelzen, braucht man 100 Liter Sauerstoff und 300
Liter Leuchtgas[16]. Das nach der Schmelzmethode erhaltene Platin wird
noch unter den Hammer gebracht und geschmiedet, um es dicht zu machen.
[16] Die Firma =Johnson, Matthey u. Co.= in London hat auf der
internationalen Ausstellung des Jahres 1862 durch einen massiven,
2-1/3 Ctr. schweren Block von reinem Platin (im Werthe von 85,000
Frcs.) eine Probe dafür abgelegt, dass sie die Schmelzung der
grössten Massen Platin, die je auf einmal zur Verarbeitung kommen
dürften, nach der Schmelzmethode von =Deville= und =Debray= völlig
in der Gewalt hat.
[Sidenote: Eigenschaften des Platins.]
[Sidenote: Platinschwamm und Platinmohr.]
[Sidenote: Gehämmertes und geschmolzenes Platin und Anwendung
desselben.]
Das =Platin= ist ein fast silberweisses, doch etwas ins Stahlgraue
gehendes sehr glänzendes, hämmer- und streckbares Metall, das so weich
ist, dass es mit der Scheere geschnitten werden kann. Es lässt sich zu
fast mikroskopischen Drähten ausziehen; zu diesem Behufe überzieht man
einen Platindraht mit Silber und lässt das Stück durch die Drahtstrecke
gehen; wenn der Draht möglichst fein ausgezogen ist, behandelt man
denselben mit Salpetersäure, die das Silber löst, das Platin aber
unangegriffen lässt. Das spec. Gewicht des Platins ist 21,0-23,0. Es
lässt sich schweissen und im Knallgasgebläse schmelzen. Sein
Schmelzpunkt liegt bei 1460-1480° (nach =Deville=). Man kennt das
Platin als =Platinschwamm=, als =Platinmohr= und als =gehämmertes= und
=geschmolzenes Platin=. =Platinschwamm= und =Platinmohr= haben beide
die Eigenschaft, Gase und besonders Sauerstoff in ausserordentlich
bedeutender Menge in ihren Poren aufzunehmen; kommt daher
Wasserstoffgas mit diesen Körpern zusammen, so verbindet sich derselbe
mit dem Sauerstoff unter Mitwirkung des Platins als prädisponirenden
Körpers zu Wasser. Diese Verbindung geht aber unter so grosser
Wärmeentwickelung vor sich, dass das Platin ins Glühen kommt. Der
darauf geleitete Wasserstoff wird deshalb entzündet. Auf den eben
beschriebenen Vorgang gründet sich das bekannte =Döbereiner='sche
=Wasserstofffeuerzeug=. Der =Platinmohr= ist höchst fein zertheiltes
Platin, als schwarzes Pulver erscheinend, das man entweder darstellt,
indem man schwefelsaures Platinoxyd mit kohlensaurem Natron und Zucker
kocht, wodurch das Platinmohr als schwarzes Pulver zu Boden fällt, oder
indem man Zink mit Platin zusammenschmilzt und die Legirung mit
verdünnter Schwefelsäure behandelt. Der Platinmohr besitzt die
Eigenschaft, Sauerstoff zu absorbiren in noch höherem Grade als der
Platinschwamm, er dient zur Erzeugung von Essig aus Alkohol. Das
=gehämmerte Platin= kann durch Austreiben oder auch durch Schmelzen und
Giessen verarbeitet werden. Um seine Verarbeitung haben sich in neuerer
Zeit =Heraeus= in Hanau, ferner die Pariser Firmen Gebr. =Chapuis,
Desmoutis u. Quennessen, Godart u. Labordenave=, endlich und vor Allen
=Matthey= in London höchst verdient gemacht. Es dient zur Anfertigung
vieler chemischer und technischer Apparate, die durch hohe Temperatur
und die meisten Agentien nicht angegriffen werden, nichtsdestoweniger
aber mit der grössten Vorsicht zu behandeln und namentlich vor der
Berührung mit ätzenden Alkalien, schmelzendem Salpeter, freiem Chlor
(Königswasser), Schwefel (Schwefellebern), Phosphor, geschmolzenen
Metallen und leicht reducirbaren Metalloxyden zu hüten sind. Man
fertigt aus dem Platin Bleche, Drähte, Tiegel, Löffel, Löthrohrspitzen,
Blitzableiterspitzen, Retorten, Zangen, Kessel für Affinirwerkstätten
und Schwefelsäurefabriken[17]; man benutzt es ferner zur Construction
galvanischer Elemente, zu Senflöffeln, zu Galanteriewaaren, Uhrketten,
Dosen, zu Glühlampen und zum Ueberziehen von Kupferschalen, Porcellan,
Steingut und Glas. In der neueren Zeit hat man das Platin auch in der
Porcellanmalerei zur Hervorrufung eines grauen Tones angewendet. In
Russland hat man seit dem Jahre 1828 Platin zu Münzen und zwar zu
Drei-, Sechs- und Zwölfrubelstücken ausgeprägt; nach der Ukase vom 22.
Juni 1845 ist aber die Ausprägung von Platinmünzen (die im Ganzen
14,250 Kilogr. ausmachte) eingestellt, und sind die umlaufenden
zurückgezogen worden. In Frankreich fertigt man gegenwärtig aus Platin
Denkmünzen und Preismedaillen. (Die erste Platinmünze wurde in Paris
1799 durch den Graveur =Duvivier= geprägt. Sie trug das Bildniss des
Ersten Consuls. Im Jahre 1788 ward Ludwig XVI. eine Taschenuhr
überreicht, in welcher die Axe und die Zähne des Steigrades aus Platin
gefertigt waren.) Platindrahtgewebe werden, durch eine
Wasserstoffgasflamme glühend gemacht, als Leuchtmittel (Platingas)
benutzt. Nach =Kraut= enthält mancher Platindraht Barium oder eine
Bariumverbindung.
[17] Ein Concentrirkessel für Schwefelsäure (von =Matthey=) zur
täglichen Concentration von 8 Tonnen (= 160 Ctr.) Schwefelsäure
kostet bei =Johnson, Matthey u. Co.= 62,500 Frcs; ein Kessel für 5
Tonnen (= 100 Ctr.) 41,000 Frcs. Das zu letzterem Kessel
erforderliche Platin hat einen Metallwerth von 27,500 Frcs.
[Sidenote: Platinlegirungen.]
Das Platin schmilzt leicht mit den meisten Metallen zusammen. Wichtig
ist eine von =Deville= dargestellte Legirung aus 78,7 Th. Platin und
21,3 Th. Iridium, welche fast nicht von Königswasser angegriffen wird
und zugleich hart und hämmerbar ist. Legirungen mit 10-15 Proc. Iridium
widerstehen den Reagentien und dem Feuer weit besser als Platin, sie
sind strengflüssiger als letzteres, dabei härter und daher die aus
ihnen gefertigten Gefässe nicht so leicht aus der Form zu bringen. Auch
eine Legirung von 92 Th. Platin, 5 Th. Iridium und 3 Th. Rhodium
widersteht den Agentien besser als Platin (nach =Chapuis=). Eine dem
Gold in Bezug auf Farbe, Glanz und Dauer ähnliche Legirung besteht nach
=Bolzani= aus 3 Th. Platin und 13 Th. Kupfer. Eine Legirung von Platin
mit Gold zu chemischen Geräthen verarbeitet, soll nach =Percy= der
Einwirkung der Alkalien vortrefflich widerstehen. Mit Stahl nach
gleichen Gewichtsverhältnissen versetzt, bildet das Platin eine
Legirung, die als Spiegelmetall von keiner anderen Legirung übertroffen
wird; ihre Farbe ist weiss und ihr spec. Gewicht 9,862.
[Sidenote: Elaylplatinchlorür.]
Das =Elaylplatinchlorür= (PtC_{2}H_{3}Cl_{2}) wird erhalten, indem man
Platinchlorid in Weingeist auflöst, die Lösung im Wasserbade verdampft
und das Auflösen und Abdampfen mehrmals wiederholt. Wenn man in die
sehr verdünnte Lösung des Abdampfungsrückstandes Gegenstände aus Glas
oder Porcellan taucht und dieselben sodann über der Lampe erhitzt, so
erhalten sie einen spiegelnden Ueberzug von metallischem Platin. Eine
ähnliche Substanz wendet man zur Erzeugung von Platinlüster in der
Decoration von Porcellangegenständen an.
Das Silber.
(Ag = 108; spec. Gew. = 10,5-10,7.)
[Sidenote: Silber. Vorkommen desselben.]
Das Silber kommt in der Natur ziemlich häufig, und zwar theils gediegen
(meist goldhaltig), theils mit Arsen, Antimon, Tellur und Quecksilber
verbunden, theils als Schwefelmetall mit anderen Sulfureten vereinigt,
selten als Oxyd an Säuren gebunden vor. Die am häufigsten vorkommenden
Silbererze sind: Das =Silberglaserz= oder der =Silberglanz=, Silbergehalt
84-86 Proc. (Ag_{2}S), das =Dunkel-Rothgültigerz=, Silbergehalt 58-59
Proc. (3Ag_{2}S + Sb_{2}S_{3}), das =lichte Rothgültigerz=, Silbergehalt
64-64,5 Proc. (3Ag_{2}S + As_{2}S_{3}), der =Miargyrit= (Ag_{2}S +
Sb_{2}S_{3}), das =Sprödglaserz= (6Ag_{2}S + Sb_{2}S_{3}), Silbergehalt
67-68 Proc., der =Polybasit= [(Ag_{2}S, Cu_{2}S)_{9}, Sb_{2}S_{3}],
Silbergehalt 64-72,69 Proc., und das =Weissgültigerz= [(FeS, ZnS,
Cu_{2}S)_{4}, Sb_{2}S_{3} + (PbS, AgS)_{4}, Sb_{2}S_{3}], Silbergehalt
30-32,69 Proc. Ausserdem findet sich das Silber sehr häufig im
=Bleiglanz=, dessen Silbergehalt gewöhnlich zwischen 0,01-0,03 Proc.
schwankt, zuweilen 0,5, selten 1,0 Proc. erreicht, in den =Kupfererzen=:
Kupferglanz, Kupferkies und Buntkupfererz mit 0,020-1,101 Proc.
Silbergehalt, in den =Fahlerzen= (vergl. S. 44), in den =Zinkerzen=:
Zinkblende und Galmei u. s. w.
[Sidenote: Gewinnung des Silbers.]
Das hüttenmännische Verfahren der Darstellung des Silbers kann geschehen:
I. auf nassem Wege:
1) mittelst Quecksilber
a) europäische }
b) amerikanische} Amalgamation;
2) mittelst Auflösung und Fällung:
a) Augustin's Methode,
b) Ziervogel's Methode,
c) sonstige Methoden.
II. auf trockenem Wege:
1) Gewinnung von silberhaltigem Blei;
2) Abscheidung des Silbers aus silberhaltigem Blei:
a) Abtreiben auf dem Treibherde,
b) Concentriren des Silbers im Werkblei (Pattinsoniren),
c) Entsilberung des Werkbleies durch Zink,
d) Feinmachen des Blicksilbers.
[Sidenote: Durch Ausschmelzung.]
1) Das =Ausschmelzen des Silbers= aus den Erzen findet nur selten statt
und kann nur mit Erzen vorgenommen werden, die sehr reich an gediegenem
Silber sind.
[Sidenote: Durch Ausziehen des Silbers mittelst Amalgamation.]
[Sidenote: Europäische Amalgamation.]
2) =Die Gewinnung des Silbers durch Quecksilber= oder der
=Amalgamationsprocess= wird nur bei sehr silberarmen Erzen (aber auch bei
silberhaltigem Kupferstein, bei Speise etc.) angewendet, die ungefähr 100
bis 120 Grm. im Zollcentner enthalten. Das in =Europa= gebräuchlich
gewesene Verfahren[18] ist folgendes, welches in vier Hauptoperationen:
1) in das Rösten, 2) in das Amalgamiren, 3) in die mechanische Scheidung
des Silberamalgams vom überschüssigen Quecksilber und 4) in die
Verflüchtigung des Quecksilbers aus dem Silberamalgam zerfällt. Man setzt
zu den zu amalgamirenden Erzen 10 Proc. Kochsalz und röstet das Gemenge,
um Antimon und Arsen zu verflüchtigen, welche im oxydirten Zustande in
besonderen Räumen aufgefangen werden. Durch die gegenseitige Einwirkung
des Kochsalzes und gerösteten Schwefelkieses, aus welchem durch das
Rösten schwefelsaures Eisenoxyd geworden, entstehen schwefelsaures
Natrium, Eisenchlorid und entweichende schweflige Säure. Das Eisenchlorid
giebt sein Chlor an das Silber ab und bleibt als Eisenoxyd zurück. Ferner
haben sich gebildet schwefelsaures Kupferoxyd, schwefelsaures Eisenoxyd,
welche den noch unveränderten Theil des Schwefelsilbers zu schwefelsaurem
Silberoxyd oxydiren, während sie selbst zu Oxydulsalzen reducirt werden.
Durch die Einwirkung des noch unveränderten Kochsalzes bildet sich
Chlorsilber und schwefelsaures Natrium. Die übrigen vorhandenen Metalle
werden ebenso wie das Silber in Chlormetalle verwandelt. Die braune Masse
wird nach beendigtem Rösten gemahlen und auf die =Amalgamirfässer=
gebracht, in denen sie mit Wasser, Eisenstückchen und Quecksilber gemengt
16-18 Stunden lang herumgedreht wird, indem die Fässer in jeder Minute
sich 20-22 Mal um ihre Axe drehen. Durch das Eisen werden alle
vorhandenen Metalle regulinisch ausgeschieden, während sich das frei
gewordene Chlor mit dem Eisen zu Eisenchlorür verbindet. Die reducirten
Metalle verbinden sich mit dem Quecksilber zu =Amalgam=.
[18] In Freiberg trat 1858 die nasse Silbergewinnung durch Auslaugen
nach =Augustin= an die Stelle der bis dahin üblichen Amalgamation.
Zur Verdeutlichung des Wesens des Amalgamationsverfahrens nehmen wir
an, es solle aus einem Silbererz, bestehend aus:
(Cu_{2}S, AgS, FeS) + (As_{2}S_{3}, Sb_{2}S_{3})
nach dieser Methode das Silber ausgeschieden werden[19]. Nach dem
Rösten (das bei dem vorliegenden Beispiele in Aufnahme von 30 Mol.
Sauerstoff besteht) mit Kochsalz (ClNa) haben sich folgende Körper
gebildet:
[(Cu_{2}Cl_{2}, AgCl, FeCl_{2}) + 3Na_{2}SO_{4}] +
zurückbleibende Körper [As_{2}O_{3} + Sb_{2}O_{3} + 6SO_{2}]
sich verflüchtigende Körper.
In den Amalgamirfässern verwandeln sich unter Mitwirkung des Eisens,
Quecksilbers und Wassers die zurückbleibenden Körper in:
(Cu_{2}Cl_{2}, AgCl, FeCl_{2}) + 3Na_{2}SO_{4} + 3Fe + nHg =
3Na_{2}SO_{4}+ (Cu, Ag, nHg) + 4FeCl_{2}).
Amalgam.
[19] Bei diesem Beispiele ist auf die zugleich sich bildenden
flüchtigen Chlorverbindungen (Chlorschwefel, Arsenchlorid,
Antimonchlorid etc.) keine Rücksicht genommen worden. Wer
ausführliche Belehrung über den Vorgang bei der obigen Röstung
sucht, den verweise ich auf das Werk von =B. Kerl=, Metallurg.
Hüttenkunde, 1861: Bd. I. pag. 65; 1865: Bd. III. 1. Abtheil. p.
217.
[Illustration: Fig. 54.]
Nach beendigtem Rotiren sammelt sich das Amalgam am unteren Theile der
Fässer an und wird durch den nach unten gerichteten Spund abgelassen. Das
ablaufende Amalgam fliesst durch einen zwillichen Sack in steinerne
Tröge, das Silberamalgam concentrirt sich in dem Sacke, während das
flüssige Quecksilber abläuft. =Zur Trennung des überschüssigen
Quecksilbers vom Silberamalgam= wird der Sack darauf zugeschnürt und
zwischen Brettern ausgepresst. Das in dem Sacke zurückbleibende feste
Amalgam[20] wird zum Ausglühen auf eiserne Teller _b b_ (Fig. 54)
gebracht, welche in der Mitte einen hohlen Dorn haben, sodass ein Teller
auf den anderen gesetzt werden kann. Der unterste Teller _b_ ist auf
einer eisernen Stange _c_ befestigt, die in der Mitte eines mit Wasser
angefüllten Kastens _d_ steht, das Ganze wird mit einer eisernen Glocke
_e_ bedeckt, sodass der innere Raum luftdicht abgesperrt ist. Durch ein
ausserhalb der Glocke befindliches Kohlenfeuer wird das Quecksilber aus
dem Amalgam dampfförmig ausgetrieben, das, keinen Ausweg findend, in dem
Wasser des Kastens _d_ sich condensirt. Das Silber bleibt nebst den
anderen in dem Amalgam enthaltenen Metallen auf den eisernen Tellern
zurück. Durch die Vorrichtung _g_ kann die Glocke aufgezogen und
niedergelassen werden. Es heisst in diesem Zustande =Tellersilber=
(Anquicksilber, Amalgamirmetall)[21]. Jetzt benutzt man gewöhnlich zur
Trennung des Silbers vom Quecksilber einen Apparat, welcher aus einer
weiten gusseisernen, in einem Ofen befindlichen Röhre besteht, an deren
einem Ende eine rechtwinkelig nach abwärts gebogene Röhre befestigt ist,
während sie an dem anderen Ende luftdicht verschliessbar ist und mit dem
Amalgam beschickt wird. Das nach abwärts gebogene Rohr führt unter
Wasser, in welchem sich das condensirte Quecksilber absetzt. In der
neueren Zeit hat man die Benutzung gespannter Wasserdämpfe zur
Destillation des Quecksilbers aus dem Amalgam empfohlen. Um es von dem
grössten Theile der fremden Metalle zu befreien, wird das Tellersilber in
Graphittiegeln, mit Kohlenpulver bestreut, noch einmal umgeschmolzen.
Selbst nach dem Umschmelzen (=Raffinatsilber=) enthält es aber noch 3-5
Loth Kupfer auf die Mark, von welchem es durch =Abtreiben= oder durch
Affiniren befreit wird.
[20] Das feste Silberamalgam besteht nach =Kersten= aus
Silber 11,0
Quecksilber 84,2
Kupfer 3,5
Blei 0,1
Zink 0,2
[21] Freiberger Tellersilber bestand nach =Lampadius= aus
Silber 75,0
Quecksilber 0,7
Kupfer 21,2
Blei 1,5
Freiberger Raffinatsilber nach =Plattner= aus
Silber 71,55
Kupfer 28,01
[Sidenote: Amerikanische Amalgamation.]
Die =amerikanische Amalgamation= ist in Mexico, Peru und Chile üblich.
Die zur Amalgamation bestimmten Silbererze, hauptsächlich
Rothgültigerz, Fahlerz, seltener Chlorsilber und gediegen Silber,
werden trocken gepocht, ohne vorher gewaschen zu werden, und nachher
mit Wasser gemahlen, bis sie einen hohen Grad von Feinheit erlangt
haben, was zum Gelingen der Operation unerlässlich ist. Das gepochte
Erz wird in die Erzmühlen gebracht, unter deren Steinen aus Porphyr
oder Basalt das Mahlen vor sich geht. 6-8 Ctr. Erz brauchen dazu 24
Stunden; die Arbeiter befeuchten das Erz von Zeit zu Zeit, damit es die
Consistenz eines dünnflüssigen Schlammes habe. Der Brei gelangt nun auf
einen mit Steinplatten ausgelegten Hofraum, der etwas abschüssig ist,
damit das Regenwasser abfliessen kann. Nach einigen Tagen setzt man
=Magistral=, d. i. gerösteten und feingeriebenen =Kupferkies=
(FeCuS_{2}) hinzu in der Menge von 1/2-3 Proc., lässt auch diesen durch
Treten einkneten und setzt sodann nach und nach Quecksilber hinzu,
ungefähr das Sechsfache von dem in dem Erz befindlichen Silber (die
=Incorporation=). Das Durchtreten wird einen Tag um den andern 2-5
Monate lang wiederholt, bis die Entsilberung beendigt zu sein scheint,
darauf wird der Quickbrei in ausgemauerten Cisternen verwaschen, um das
Amalgam zu scheiden, welches durch Pressen in Zwillichsäcken vom
überschüssigen Quecksilber befreit und destillirt wird. Die Theorie der
Amalgamation ist folgende: Der Kupferkies wird durch das Rösten in
schwefelsaures Kupferoxyd und schwefelsaures Eisenoxyd übergeführt,
welche beiden Salze sich mit dem Kochsalze zu Kupfer- und Eisenchlorid
und schwefelsaurem Natrium umsetzen. Diese beiden Chloride wirken nun
auf das vorhandene metallische Silber und bilden Chlorsilber, während
sie selbst zu Chlorüren reducirt werden, während das beim
Verwitterungsprocesse gebildete schwefelsaure Silberoxyd direct mit dem
Kochsalze sich umsetzt. Zugleich findet auch eine chlorende Einwirkung
des Kupfer- und Eisenchlorides auf das Schwefelsilber, sowie auf die
übrigen Schwefelmetalle statt. Das Chlorsilber wird vom Kochsalze
aufgelöst und das Silber aus dieser Lösung durch das Quecksilber
ausgeschieden, welches letztere in Quecksilberchlorür übergeht. Das
reducirte Silber wird von nicht verändertem Quecksilber aufgenommen.
Die amerikanische Amalgamation ist mit grossem Zeitaufwande und enormem
Quecksilberverluste (da für jedes Molekül Silber, welches aus dem
Chlorsilber reducirt wird, 1 Molekül Quecksilberchlorür (Hg_{2}Cl_{2})
sich bildet) verbunden, dagegen kann man nach dieser Methode ohne
Brennmaterial und mit geringer Arbeit Erze behandeln, welche so arm
sind, dass die meisten anderen Methoden nicht anwendbar sein würden.
[Sidenote: Augustin's Methode der Silbergewinnung.]
Die älteste hydrometallurgische Silbergewinnungsmethode ist die von
=Augustin= -- die sogenannte =Kochsalzlaugerei= --; dieselbe gründet sich
auf die Bildung eines leicht löslichen Doppelchlorürs, wenn Chlorsilber
mit einer überschüssigen concentrirten Lösung von Kochsalz in der Wärme
zusammengebracht wird, und auf die Fähigkeit des Kupfers, aus der
concentrirten Lösung dieser Verbindung das Silber vollständig
abzuscheiden. Die durch Pochen und Mahlen in ein Mehlpulver verwandelten,
wesentlich aus Schwefelkupfer, Schwefelsilber und Schwefeleisen
bestehenden Kupfersteine werden zuerst =ohne Kochsalz geröstet=, dadurch
bildet sich zuerst Eisensulfat, dann Kupfersulfat und zuletzt bei höherer
Temperatur Silbersulfat, wobei schon alles Eisensulfat und ein grosser
Theil des Kupfersulfats bereits zersetzt ist, sodass das Röstgut nach
Beendigung des Vorröstens aus Eisenoxyd, Kupferoxyd, kleinen Mengen von
Kupfersulfat besteht. Darauf wird durch fortgesetztes =Rösten mit
Kochsalz= das Silbersulfat in Chlorsilber übergeführt. Das Röstgut wird
mit heisser concentrirter Kochsalzlösung ausgezogen, wobei das
Chlorsilber gelöst wird. Aus der Flüssigkeit scheidet man durch
metallisches Kupfer das =Silber= und aus der sich bildenden
kupferchlorürhaltigen Lauge das Kupfer durch Eisen ab.
[Sidenote: Ziervogel's Methode der Silbergewinnung.]
Die =Ziervogel='sche =Silberextractionsmethode= oder die =Wasserlaugerei=
geht anfangs denselben Weg wie die Methode =Augustin='s, trennt sich von
derselben aber insofern, als beim Rösten =kein= Kochsalz zugegeben wird.
Das Röstgut, wesentlich aus Silbersulfat, wenig Kupfersulfat, viel
Kupferoxyd und Eisenoxyd bestehend, wird mit heissem Wasser ausgezogen,
welches das Silber- und das Kupfersulfat auflöst. Aus dieser Lösung wird
das Silber durch metallisches Kupfer niedergeschlagen und als
Nebenprodukt Kupfersulfat erhalten. Im Mansfeld'schen wendet man die
Methode =Ziervogel='s schon seit mehreren Jahren zur Entsilberung der
Kupfersteine an; sie ist weniger complicirt und erfordert, weil das
Auslaugen schneller von statten geht, weniger Röstkosten und Arbeitslohn,
als das Verfahren von =Augustin=, dagegen ist die Röstoperation
schwieriger auszuführen, es werden reichere Steine erfordert und in der
Regel bleiben reichere Rückstände. Bei Gegenwart von Arsen und Antimon
ist =Ziervogel='s Verfahren nicht anwendbar, weil sich beim Rösten
Silberarseniat und Silberantimoniat bilden, die in Wasser unlöslich sind.
Ein Bleigehalt verursacht dagegen leicht Sinterungen, wodurch die Röstung
erschwert wird.
[Sidenote: Andere Methoden der hydrometallurgischen Silbergewinnung.]
=Silberextraction mittelst unterschwefligsauren Natriums und
Chlornatriums.= Nach v. =Hauer='s Vorschlag röstet man die Erze wie
nach der europäischen Amalgamation mit Kochsalz, um das Silber in
Chlorsilber zu verwandeln, und löst letzteres in einer Lösung von
Natriumdithionit (Natriumhyposulfit) auf. Aus der Lösung wird das
Silber durch Kupfer oder Zinn niedergeschlagen. Auch =Patera= schlägt,
veranlasst durch die Unbequemlichkeit, mit welcher die Anwendung einer
heissen concentrirten Kochsalzlösung zur Silberextraction nach
=Augustin='s Verfahren verknüpft ist, ebenfalls Natriumdithionit vor.
Aehnliche Vorschläge sind auch von =Percy= gemacht worden, welcher
ausserdem auf die Anwendbarkeit des Chlorkalkes und Chlors zur
Umwandlung des Silbers in Chlorsilber aufmerksam macht. Schon von
=Rivero= und =Gmelin= wurde vorgeschlagen, die Silbererze nach dem
Rösten mit Kochsalz mit Ammoniakflüssigkeit zu digeriren, aus der
ammoniakalischen Flüssigkeit das Chlorsilber durch Schwefelsäure zu
fällen und durch Schmelzen mit einem Flussmittel zu reduciren.
Erwähnenswerth ist auch die sogenannte =Schwefelsäurelaugerei=, bei
welcher silberhaltige Kupfersteine oder auch Schwarzkupfer mit heisser
verdünnter Schwefelsäure behandelt wird, wobei Kupfersulfat in Lösung
geht, das Silber aber im Rückstande bleibt, welcher durch Verbleien
entsilbert wird.
[Sidenote: Silbergewinnung auf trockenem Wege.]
Die =Extraction des Silbers= aus seinen Erzen =mittelst Blei= beruht:
1) Auf der Eigenschaft des Bleies, Schwefelsilber unter Bildung von
Schwefelblei und Abscheidung von metallischem Silber zu zersetzen:
Ag_{2}S } geben { Ag_{2}Pb_{n}
nPb } { PbS
Andere dem Silber beigemengte Schwefelmetalle, besonders Schwefelkupfer
und Schwefeleisen, werden vom Blei weniger zersetzt. Die Produkte der
Schmelzung sind =silberhaltiges Blei und silberfreier Stein=, aus
Schwefelblei, Schwefelkupfer und Schwefeleisen bestehend. Die
Ausziehung des Silbers durch Blei erfolgt um so vollständiger, je
kupferärmer die Erze sind.
2) Auf der zersetzenden Einwirkung von Bleioxyd und schwefelsaurem
Bleioxyd auf Schwefelsilber, in deren Folge silberhaltiges Blei und
schweflige Säure sich bilden:
Ag_{2}S } geben { Pb_{2}Ag_{2} und Ag_{2}S } geben { PbAg
2PbO } { SO_{2} PbSO_{4} } { 2SO_{2}
3) Auf der reducirenden Einwirkung von Blei auf Silberoxyd oder auf
schwefelsaures Silberoxyd:
2Pb } geben { PbO und 3Pb } geben } PbAg
Ag_{2}O } { Ag_{2}Pb Ag_{2}SO_{4} } } 2PbO
} 2SO_{2}
4) Auf der grösseren Verwandtschaft des Silbers zum Blei als zum
Kupfer. Wird silberhaltiges Kupfer mit Blei zusammengeschmolzen, so
entsteht ein Gemenge von leichtflüssigem silberhaltigem Blei und einer
schwer schmelzbaren Legirung von Kupfer und Blei. Ersteres kann von
letzterem durch Aussaigerung getrennt werden.
[Sidenote: Gewinnung von silberhaltigem Blei (Werkblei).]
Der Bleiarbeit werden =eigentliche Silbererze=, welche geröstete kiesige
Erze, silberhaltige Kupfer- und Bleierze in geröstetem oder ungeröstetem
Zustande, gerösteter silberhaltiger Scherbenkobalt u. s. w. unterworfen.
Das Wesentliche der Bleiarbeit besteht darin, dass man die zu
entsilbernden Substanzen mit geschmolzenem Blei behandelt. Es resultirt
ebenso wie beim Zugutemachen von silberhaltigem Bleiglanz (vgl. Seite 63)
=silberhaltiges Werkblei=.
Die Entsilberung des Werkbleies kann geschehen
1) auf dem Treibherde,
2) durch das Pattinsoniren,
3) vermittelst Zink.
[Sidenote: Die Treibarbeit.]
[Illustration: Fig. 55.]
Das =Treiben= (oder Abtreiben) auf =Treibherden= wird mit dem
silberhaltigen Blei sowol auf den Silberhüttenwerken, als auf den
Bleihüttenwerken vorgenommen. Es beruht darauf, dass das oxydirbare Blei
von den nicht oder nur schwer oxydirbaren Metallen, mit denen es gemischt
ist, durch einfache oxydirende Schmelzung abgeschieden wird, indem man
dafür sorgt, dass das entstehende Bleioxyd theils abgezogen wird, theils
in die Poren des Treibherdes sich einzieht. Die dadurch sich stets
erneuernde Oberfläche des Metallbades wird so lange oxydirt, als die
Metalllegirung noch Blei enthält, bis zuletzt das Silber im reinen
Zustande zurückbleibt. Der Treibherd ist ein runder Gebläse-Flammenofen
mit einer angebauten Feuerung _F_ (Fig. 55); der Herd _A_ ist mit einer
aus Blech gefertigten und inwendig mit feuerfestem Thon ausgeschlagenen
Haube _B_ bedeckt, welche durch die Vorrichtung _D_ aufgehoben und
niedergelassen werden kann. Der Herd wird aus ausgelaugter Asche oder
besser aus Kalkmergel geschlagen, in der Mitte befindet sich eine
Vertiefung _c_ zum Ansammeln des Silbers, _b_ ist der Feuerraum. In dem
aus Bruchsteinen bestehenden, den Herd einschliessenden Raum, dem
Ofenkranz, befindet sich 1) das =Glättloch=, welches mit Herdmasse
während der Arbeit so weit geschlossen gehalten wird, dass sich dasselbe
mit der oberen Fläche des im Treibofen eingeschmolzenen Werkbleies im
Niveau befindet, sodass die über dem Metall sich bildende Glätte
abfliessen kann. Sobald die Menge des Werkbleies abnimmt, wird der
Herdmasse im Glättloch durch Auskratzen derselben ein niedriges Niveau
gegeben; diese rinnenförmige Vertiefung heisst die =Glättgasse=; 2) das
=Blechloch= (Schürloch) _P_, in der Regel gegenüber der Feuerbrücke,
dient zum Eintragen der Herdmasse und der Werke; 3) die =Formen= des
Gebläses _a_ und _a'_.
Die Treibarbeit wird bei gesteigerter Temperatur so lange fortgesetzt,
bis sich das auf dem Herde zurückgebliebene Silber nur noch mit einer
dünnen Schicht von Bleiglätte überzieht, die ebenso schnell zu
verschwinden scheint, als sie entsteht. Das Entstehen und Verschwinden
des Häutchens giebt sich durch ein Farbenspiel, das =Blicken des
Silbers=, zu erkennen. Sobald diese Erscheinung wahrgenommen wird, hört
man mit dem Feuern auf, kühlt das =Blicksilber= durch Besprengen mit
Wasser und hebt es aus dem Ofen. Das abfliessende flüssige Bleioxyd
erstarrt beim Erkalten zu einer blättrig krystallinischen Masse von
gelber oder röthlich gelber Farbe, =Bleiglätte= (vergl. Seite 65).
[Sidenote: Das Pattinsoniren.]
Das =Pattinsoniren=. Der Treibprocess ist bei einem sehr geringen
Silbergehalte des Bleies nicht mehr lohnend. Es gilt im Allgemeinen als
Regel, dass Werkblei mit einem geringeren Silbergehalt als 0,12 Proc.
nicht mehr vertrieben werden kann. Der Umstand nun, dass viele Bleiglanze
Englands ein Werkblei geben, welches nur 0,03-0,05 Proc. Silber enthält,
mithin nicht treibwürdig ist, bewog 1833 =Pattinson= in Newcastle,
Versuche über neue Trennungsmethoden anzustellen, welche ihn zur
Entdeckung des nach ihm genannten Krystallisirprocesses führten, durch
welchen es möglich geworden ist, den Silbergehalt armer Bleie (bis herab
zu 0,009 Proc. Silber) so weit zu concentriren, dass neben höchst
silberarmem Kaufblei treibwürdige Werke erfolgen. Indessen wendet man das
Verfahren auch als Concentrationsarbeit bei schon treibwürdigem Blei an.
Das Pattinsoniren, so wie es gegenwärtig (so zu Stolberg bei Aachen, an
der Lahn, in Schlesien, am Oberharz etc.) ausgeführt wird, gründet sich
auf die Erscheinung, dass, wenn man eine hinreichende Menge von
silberhaltigem Blei in einem eisernen Kessel einschmilzt und die
flüssige Masse gleichmässig sich abkühlen lässt, in derselben sich
kleine Krystalle (Octaëder, an ihren Enden verwachsen) bilden, deren
Menge fortwährend zunimmt. Werden diese Krystalle mit Hülfe eines
durchlöcherten Löffels herausgeschöpft und untersucht, so findet man,
dass sie weit ärmer an Silber sind als die ursprüngliche Legirung,
während in dem flüssig gebliebenen Theile das Silber sich concentrirt
hat. Schmilzt man diese Krystalle und verfährt auf gleiche Art, so
bilden sich von Neuem Krystalle, die abermals silberärmer sind als die
früheren. Die ersten Anschüsse sind die silberärmsten, die späteren
werden immer silberreicher. Das einer Reihe derartiger Separationen
unterworfene Blei ist nach Beendigung der Arbeit in einen kleinen und
reichen Theil, =Reichblei= (mit 0,5-1,5 Proc. Silber) und einen
grössern, sehr silberarmen Theil, =Armblei= (mit 0,001 bis 0,003
Procent Silber) getrennt worden. Als Grenze, bis zu welcher die
Anreicherung des Silbers im Blei durch des Pattinsoniren fortgesetzt
werden kann, sind 2,5 Proc. Silber im Blei anzunehmen.
Die Grenze, bis zu der man in den Pattinsoniranstalten bei den
einzelnen Krystallisationen mit dem Ausschöpfen der Krystalle zu gehen
pflegt, ist verschieden; am gebräuchlichsten ist das =Drittel=- und das
=Achtelsystem=. Bei ersterem schöpft man bei jeder Krystallisation 2/3,
bei letzterem 7/8 des Kesselinhaltes dem Volumen nach an Krystallen
aus, sodass resp. 1/3 und 1/8 flüssiges Blei (Mutterlauge)
zurückbleibt. Die erstere verlangt eine grössere Anzahl von Arbeitern
und von Kesseln und ist bei silberreicherem Blei am Platze, das
Achtelsystem dagegen eignet sich besser für sehr armes Blei. In neuerer
Zeit hat =Boudchen= eine Modification des Pattinsonirens eingeführt,
welche darin besteht, dass man die Bleikrystalle nicht ausschöpft,
sondern sie in dem Bade löst und in demselben in Bewegung erhält, damit
sie nicht zusammenwachsen und silberhaltiges Blei einschliessen, und
dass man zuletzt das angereicherte flüssige Blei am Boden des Kessels
abzieht. In allen Fällen arbeitet man mit grossen Massen (200 Ctr.)
damit der Zeitraum des Abkühlens möglichst gross sei. Das Reichblei
wird abgetrieben (auf der Friedrichshütte bei Tarnowitz geben 100 Th.
Reichblei beim Abtreiben 1,28 Th. Silber).
[Sidenote: Entsilberung des Werkbleies mittelst Zink.]
Die Entsilberung des Werkbleies =durch Zink= ist im Jahre 1850 von
=Parkes= in Vorschlag gebracht, in jüngster Zeit aber erst durch
=Cordurié= (in Toulouse) u. A. ausgebildet und in die Praxis eingeführt
worden. Diese Methode, die nach dem gegenwärtigen Standpunkte zu
urtheilen (Mai 1870), das Pattinsoniren vollständig verdrängen wird,
gründet sich darauf, dass 1) Blei und Zink mit einander keine Legirung
bilden; 2) die Verwandtschaft des Silbers zum Zink grösser ist als die
zum Blei.
Man trägt in einen eisernen Kessel 20 Ctr. Werkblei ein,[22] versetzt
diese nach dem Schmelzen mit 1 Ctr. geschmolzenem Zink und lässt es
nach gehörigem Umrühren so lange stehen, bis das Zink an der Oberfläche
zu einem Kuchen erstarrt, den man vom Bleiherd abhebt. Das Zink wird
(nach dem älteren Verfahren) von dem Silber durch Destillation
geschieden. Nach Beendigung der Destillation nimmt man die Rückstände
heraus und treibt, nachdem man etwas Blei hinzugefügt hat, wie
gewöhnlich auf dem Treibherde ab. Das condensirte Zink dient zur
Entsilberung neuer Quantitäten Blei. Nach dem neuen (von =Cordurié=
eingeführten) Verfahren oxydirt man, zum Zweck der Trennung des Silbers
vom Zink letzteres im glühenden Zustande durch überhitzten Wasserdampf
(Zn + H_{2}O = ZnO + H_{2}). -- Das bei der Entsilberung des Werkbleies
durch Zink zurückbleibende zinkhaltige Werkblei wird durch Erhitzen mit
Chlorblei oder einer Mischung von Bleisulfat und Chlornatrium (oder
Stassfurter Chlorkalium) entzinkt, wobei sich Chlorzink bildet (Zn +
PbCl_{2} = ZnCl_{2} + Pb).
[22] Auf dem Hüttenwerke zu Call in der Eifel enthält das Werkblei
durchschnittlich 0,25 Kil. Silber in 1000 Kilogr.
[Sidenote: Feinbrennen des Blicksilbers.]
=Feinbrennen des Blicksilbers.= Das unmittelbar aus den Erzen gewonnene
Silber, mag es nun durch Amalgamation oder durch Bleiarbeit, oder
endlich durch Niederschlagen aus seiner Lösung durch metallisches
Kupfer dargestellt worden sein, ist niemals rein, sondern enthält immer
noch mehrere Procente anderer Metalle. Auch bei der Treibarbeit wird
der Process nie so lange fortgesetzt, bis alle fremden Metalle
vollkommen oxydirt wären, und gewöhnlich beträgt der Silbergehalt des
Blicksilbers oft nicht ganz 95 Proc. (in Tarnowitz, wie oben bemerkt,
nur 93,7 Proc.). Die Reinigung des Silbers von allen Beimischungen
anderer Metalle durch Oxydation nennt man das =Feinbrennen des
Silbers=. Enthält das Silber nur noch Blei oder macht letzteres den
vorwiegenden Bestandtheil des fremden Metalles aus, so ist das
Feinbrennen nichts als ein fortgesetzter Treibprocess, welcher aber
nicht auf den grossen Herden der Treiböfen, sondern in einem mehr
concentrirten Raume vorgenommen wird. Macht dagegen das Blei nicht den
überwiegenden Bestandtheil der Verunreinigungen aus, so wird erst dem
Silber durch Schmelzen ein Zusatz von Blei gegeben und darauf erst die
Oxydation vorgenommen. Stets entstehen beim Feinbrennen kleine
Quantitäten von Bleiglätte, welche man aber nicht wie bei dem
Treibprocess von der Oberfläche des Silbers ablaufen, sondern von der
gewöhnlichen Masse (Knochenasche, Mergel) absorbiren lässt, aus welcher
die Gefässe, deren man sich zum Feinbrennen bedient, gefertigt sind. Im
Allgemeinen lassen sich drei Arten des Feinbrennens unterscheiden,
nämlich 1) das Feinbrennen in Testen, Schalen oder eisernen Ringen,
welche mit Knochenasche ausgefüttert sind, vor dem Gebläse; 2) das
Feinbrennen unter der Muffel; 3) das Feinbrennen im Flammenofen.
Letzteres Verfahren ist das vortheilhafteste und einfachste. 100 Th.
Blicksilber geben 96,8 Th. =Brandsilber= (mit 99,9 Proc. Silber).
[Sidenote: Silberproduktion.]
Die jährliche Produktion an Silber schätzt man (nach Angaben von 1868)
auf circa 60 Mill. Thaler; von letzterer Summe kommen auf
Russland 1,500,000 Thlr.
Schweden und Norwegen 500,000 "
Grossbritannien 1,620,000 "
Preussen mit dem Harz 1,400,000 "
Sachsen 920,000 "
Das übrige Deutschland 1,800,000 "
Oesterreich 80,000 "
Frankreich 2,100,000 "
Spanien 425,000 "
Australien und Oceanien 4,900,000 "
Chile 7,600,000 "
Bolivia 600,000 "
Peru 5,480,000 "
Ecuador 240,000 "
Brasilien 18,000 "
Mexiko 30,000,000 "
Vereinigte Staaten 600,000 "
[Sidenote: Chemisch reines Silber.]
=Chemisch reines Silber= erhält man, indem man kupferhaltiges Silber in
Salpetersäure löst, aus der Lösung das Silber durch Kochsalz oder
Salzsäure fällt und das entstandene Chlorsilber reducirt. Zu diesem
Zwecke trägt man es in schmelzendes kohlensaures Kali ein oder glüht es
mit Colophonium und Potasche. Auf nassem Wege reducirt man Chlorsilber,
indem man dasselbe mit Zink und verdünnter Salzsäure zusammenbringt
(2AgCl + Zn + ClH = ZnCl_{2} + Ag_{2} + ClH).
[Sidenote: Eigenschaften des Silbers.]
Das reine Silber (=Feinsilber=) ist von rein weisser Farbe und von
starkem Glanz, der durch Politur ausserordentlich erhöht wird. Auf dem
frischen Bruche hat es ein mehr geflossenes und dichtes, als ein
hakiges Ansehen. Es ist weicher als Kupfer, aber härter als Gold. Im
reinen Zustande ist es am weichsten und besitzt einen dumpfen Klang. Es
ist ausserordentlich dehnbar und geschmeidig und übertrifft in dieser
Beziehung mit Ausnahme des Goldes alle übrigen Metalle. Höchst geringe
Beimischungen anderer Metalle vermindern die Dehnbarkeit und
Geschmeidigkeit; ein Kupfergehalt ist dagegen nicht nachtheilig, ein
Goldgehalt sogar vortheilhaft. Sehr nachtheilig ist dagegen ein Gehalt
von Blei und Antimon. Durch Schmelzen mit Kohle verliert des Silber an
Geschmeidigkeit und erhält bei Bearbeitung unter dem Hammer und
Walzwerk Risse und Sprünge. Durch das Umschmelzen des Silbers im
Graphittiegel wird das Silber in seinen Eigenschaften nicht verändert.
Das spec. Gewicht des Silbers ist ungefähr 10,5 und kann durch Hämmern
bis auf 10,7 erhöht werden. Die absolute Festigkeit des Silbers ist
geringer als jene des Kupfers. In der Wärme dehnt es sich von 0-100° um
1/524 aus und schmilzt bei 916° (nach =Deville=). Bei sehr hoher
Temperatur, die nur durch das Knallgasgebläse, durch Brennspiegel
oder durch galvanische Batterien hervorgebracht werden kann,
verflüchtigt sich das Silber[23]. Im geschmolzenen Zustande und bei
Luftzutritt absorbirt das Silber Sauerstoffgas, welches erst bei dem
Erkalten des Silbers, oft mit Geräusch und unter Umherspritzen von
flüssigem Silber, entweicht (=Spratzen= oder =Sprützen= des Silbers).
Enthält das Silber eine geringe Quantität Blei oder etwa 1 Proc.
Kupfer, so erstarrt es ruhig mit concaver Oberfläche, indem es nach dem
Erkalten ein geringeres Volumen einnimmt als im geschmolzenen Zustande.
Das Silber wird von schwachen Säuren nicht angegriffen, von
Salpetersäure aber schon in der Kälte, von concentrirter Schwefelsäure
beim Erhitzen gelöst.
[23] =Stass= (in Brüssel) hat neuerdings (1869) behufs der Darstellung
von chemisch reinem Silber durch die Knallgasflamme 50 Grm. Silber
überdestillirt.
[Sidenote: Legirungen des Silbers.]
Das Silber bildet mit Blei, Zink, Wismuth, Zinn, Kupfer und Gold
Legirungen, von denen die mit Blei für die Gewinnung des Silbers von
Wichtigkeit ist. Die wichtigste der Legirungen ist aber die mit Kupfer,
weil das reine Silber als zu weich, fast nie, sondern nur mit Kupfer
legirt, verarbeitet wird. Diese Legirungen sind härter und klingender als
reines Silber. In Deutschland bezeichnete man früher allgemein und
zuweilen gegenwärtig noch den Gehalt dieser Legirungen an reinem Silber
auf die Weise, dass man die =Lothe= angiebt, die in der Mark enthalten
sind. (Eine Mark = 16 Loth; ein Loth = 18 Grän.) Eine =feine Mark= = 16
Loth Feinsilber. Eine =rauhe= oder =beschickte= Mark enthält Kupfer und
Silber in verschiedenen Verhältnissen; 12löthig heisst z. B. Silber, das
in der Mark auf 4 Loth Kupfer 12 Loth Silber enthält. In Frankreich und
seit 1870 fast allgemein auch in Deutschland bezeichnet man das
Feinsilber mit 1000/1000 und deutet den Feingehalt der Legirungen durch
Tausendtheile an. Wären die Silbermünzen in allen Staaten gleichmässig
legirt, so würde der Münzverkehr ausserordentlich einfach sein, da man
dann den Werth der fremden Münzsorten in einheimische nur nach dem
Gewicht zu reduciren brauchte. Da dies aber nicht der Fall ist, so wird
durch den =Münzfuss= eines Landes der Feingehalt (=Korn=) und das Gewicht
(=Schrot=) bestimmt und angegeben, wie viel einer gewissen Art Münzstücke
aus einer feinen Mark geprägt werden sollen.
[Sidenote: Münzgewicht.]
In Deutschland war bis zum Jahre 1857 die =kölnische Mark= oder
=Vereinsmark= (= 233,855 Grm.) das Münzgewicht. Die feine Mark Silber
lieferte
nach dem 14 Thalerfusse 14 Thaler,
" " 24-1/2 Guldenfusse 24-1/2 Gulden oder 49 halbe Gulden,
" " 20 Guldenfusse 20 Conventionsgulden.
[Sidenote: Neuer Münzfuss.]
Nach dem =Wiener Münzvertrage= vom 24. Januar 1857 gelten in allen
deutschen und österreichischen Staaten folgende Bestimmungen: 1) Das
Pfund (1/2 Kilogr.) dient der Ausmünzung zur Grundlage. 2) Mit
Festhaltung der reinen Silberwährung wird die Münzverfassung der
betheiligten Staaten in der Art geordnet, dass, je nachdem in denselben
die Thaler- oder Guldenrechnung eingeführt ist, entweder der 30
=Thalerfuss= (an Stelle des früheren 14 Thalerfusses) zu 30 Thalern aus
dem Pfunde Feinsilber, oder der 45 =Guldenfuss= zu 45 Gulden aus dem
Pfunde Feinsilber, und der 52-1/2 =Guldenfuss= (an Stelle des früheren
24-1/2 Guldenfusses) zu 52-1/2 Gulden aus dem Pfunde Feinsilber, als
Landesmünzfuss gilt. 3) Unter Münzen der =Thalerwährung= sind die des
30 Thalerfusses, der =österreichischen Währung= die des 45
Guldenfusses, der =süddeutschen Währung= die des 52-1/2 Guldenfusses zu
verstehen. 4) Der Feingehalt wird nicht mehr wie früher in Lothen,
sondern wie in Frankreich und England in Tausendtheilen ausgedrückt. 5)
Das Mischungsverhältniss der Vereinsmünzen ist
900 Silber,
100 Kupfer.
Es werden demnach 13-1/2 doppelte oder 27 einfache Vereinsthaler 1 Pfd.
wiegen[24]. Die Abweichung im Mehr oder Weniger darf im Feingehalte nie
mehr als drei Tausendtheile, im Gewicht aber bei den einzelnen
Vereinsthalern nie mehr als vier Tausendtheile seines Gewichtes
betragen. Die Feinheit kann mithin 0,897 oder 0,903 sein; das Gewicht
von 30 Vereinsthalern kann 498 oder 502 Grm. (anstatt 500 Grm.)
ausmachen. 6) Die =Silberscheidemünze= wird nie nach einem leichtem
Münzfusse als 34-1/2 Thaler in Thalerwährung, 51-3/4 Gulden
österreichischer Währung und 60-3/8 Gulden süddeutscher Währung
ausgeprägt. (Die preussischen 1/6 Thaler haben einen Silbergehalt von
0,520, die Silbergroschen von 0,220.)
[24] Ein Vereinsthaler wiegt somit 18,518 Grm. und enthält 16,666 Grm.
Silber.
In den Ländern des =lateinischen Münzvereins= (Frankreich, Italien,
Belgien, Portugal und Schweiz), welchen sich nach der Revolution von
1868 auch Spanien angeschlossen hat, prägt man aus 1 Kilogr. Silber von
900/1000 200 Franken (= 222-2/9 Franken aus 1 Kilogr. Feinsilber); die
1 und 2 Frankenstücke, ebenso auch die 50 und 20 Centimesstücke werden
seit 1865 nur zu 835/1000 Silbergehalt ausgeprägt. (1 Kilogr. Silber
von 0,900 = 20 Fünffrankenstücken.) In =England= prägt man aus einem
Troy-Pound (= 373,248 Grm.) Silber von 925/1000 66 Schilling, aus einem
Troy-Pound Feinsilber 71-13/37 Schilling.
[Sidenote: Legirung der Silberarbeiter.]
Was die =Legirung der Silberarbeiter= betrifft, so bestehen in den
meisten Ländern gesetzliche oder usuelle Legirungsverhältnisse, aus
welchen die Silberarbeiten gefertigt werden. Silber von dem
vorgeschriebenen Feingehalt heisst =Probesilber=. Es hält
in Bayern[25], Oesterreich 13 Loth -- Grän = 0,812
" Preussen, Sachsen etc. 12 " -- " = 0,750
" England 14 " 14,4 " = 0,925
{ a. 15 " 3,6 " = 0,950
" Frankreich { b. 12 " 14,4 " = 0,800
[25] Kosten 500 Grm. Feinsilber 52-1/2 fl. s. W., so kosten 500 Grm.
13löthiges Silber (= 0,812) 42,6 fl. (1/32 Pfd. = 1 Loth davon
1,31 fl.).
Seit einiger Zeit findet die sogenannte =Drittel-Silberlegirung=
(_tiers-argent_), angeblich aus 1/3 Silber und 2/3 Nickel, aber
factisch aus 27,56 Proc. Silber und 59 Proc. Kupfer, 9,57 Proc. Zink
und 3,42 Proc. Nickel bestehend, in der Silberarbeiterei Anwendung. Der
Verkaufspreis dieser Legirung ist 90 Frcs. per Kilogr. Die aus
derselben gefertigten Bestecke und Tafelgeschirre lassen nichts zu
wünschen übrig, sie besitzt grössere Härte als Silber und lässt sich
trefflich ciseliren.
[Sidenote: Silberprobe.]
Um den Feingehalt einer Legirung (vorausgesetzt, dass dieselbe nur aus
Silber und Kupfer besteht) kennen zu lernen, wendet man 1) die Probe
auf trockenem Wege, die Kupellation, 2) die Probe auf nassem Wege, die
Titrirmethode, 3) die Hydrostatische Probe an.
[Sidenote: Probe auf trockenem Wege.]
Der =eigentlichen Probe auf trockenem Wege= oder der =Kupellation= geht
eine approximative Bestimmung des Feingehaltes der zu untersuchenden
Probe voran, die darin besteht, dass man mit der Probe einen Strich auf
den Probirstein (Basalt, Kieselschiefer) macht und ebenso mit
Probirnadeln, die aus Legirungen derselben Metalle verfertigt und ihrer
Zusammensetzung nach bekannt sind. Aus der Aehnlichkeit der Farbe der
Striche schliesst man auf die Aehnlichkeit der Legirung; hierbei ist
jedoch der Umstand nicht ausser Acht zu lassen, dass die Oberfläche von
Silberlegirungen durch Ansieden häufig silberreicher gemacht worden
ist. Darauf schmilzt man die Legirung auf einer Kapelle (d. h. einem
kleinen Gefässe, das aus 3/4 ausgelaugter Asche von harten Hölzern und
1/4 gebrannten Knochen angefertigt ist) mit Blei zusammen, und zwar mit
einer um so grösseren Menge desselben, je geringer der Silbergehalt
ist. Zuerst macht man die Kapelle in einer Muffel glühend, bringt dann
das Blei hinein und wenn dieses geschmolzen ist, auch die Silberprobe.
Kupfer und Blei oxydiren sich und ziehen sich in die poröse Masse der
Kapelle. Wenn die Oberfläche des geschmolzenen Silbers oxydfrei
erscheint, so ist die Kupellation beendigt. Nach dem Erkalten wird das
Silberkorn gewogen und daraus der Feingehalt der Legirung berechnet.
Man stellt stets zwei Proben an, die, wenn sie Gültigkeit haben sollen,
bis auf 1/1152 übereinstimmen müssen.
[Sidenote: Probe auf nassem Wege.]
Die =Probe auf nassem Wege= oder die =Titrirmethode= wurde wegen der
Ungenauigkeit der Kupellation auf Veranlassung der französischen
Regierung von =Gay-Lussac= ausfindig gemacht. Sie ist leichter
auszuführen und bis auf 1/2000 = 1/20 Proc. genau. Diese Methode beruht
auf der Eigenschaft des Kochsalzes, das Silber aus seiner
salpetersauren Lösung als Chlorsilber niederzuschlagen. Da man weiss,
dass 5,4274 Grm. Kochsalz genau 1 Grm. Silber aus seiner Lösung fällen,
so kann man bei Anwendung der gewöhnlichen Titrirapparate einen Schluss
auf den Feingehalt der aufgelösten Legirung ziehen.
[Sidenote: Hydrostatische Probe.]
Für diejenigen Fälle, in welchen die Silberproben durch Kupellation und
durch Titriren nicht zulässig sind, wie z. B. bei dem geprägten Gelde,
sucht =Karmarsch= die =hydrostatische= Probe zu substituiren, nach
welcher durch alleinige Bestimmung des spec. Gewichtes einer
Kupfer-Silberlegirung der Feingehalt angegeben wird. Da Kupfer und
Silber beim Legiren sich ausdehnen, eine Legirung aber um so dichter
wird, je mehr sie dem mechanischen Druck unterworfen war, so liegt
darin eine Unsicherheit der Basis der hydrostatischen Silberprobe,
welche die Probe nicht für gegossenes und wenig bearbeitetes, sondern
nur ausschliesslich für geprägtes Silber anwendbar macht. Bei geprägtem
Silber weichen die berechneten Resultate von der Probe durch
Kupellation selten mehr als 3 Grän, d. i. 10,4/1000 ab. Die empirische
Regel der Bestimmung des Silbers nach der hydrostatischen Methode ist
folgende: Man subtrahirt von dem gefundenen spec. Gewichte der Legirung
die Zahl 8,814, hängt dem Reste zwei Nullen an und dividirt diese Zahl,
die jetzt als Ganzes gilt, durch 579. Der Quotient giebt den Feingehalt
in Gränen an. Es sei z. B. das spec. Gewicht einer Legirung = 10,076,
so ist der Feingehalt derselben = 216 Grän oder 0,750, denn:
10,076 - 8,814 = 1,251
und
125100/579 = 216.
[Sidenote: Versilbern.]
[Sidenote: durch Plattiren,]
[Sidenote: durch Feuer,]
[Sidenote: auf kaltem Wege,]
[Sidenote: auf nassem Wege.]
Das =Ueberziehen= von Metallen =mit Silber= oder das =Versilbern= kann
geschehen 1) durch =Plattiren=, 2) durch =Feuer= (Feuerversilberung),
3) =auf kaltem=, 4) =auf nassem= und 5) =auf galvanischem Wege=. Um
Kupferblech mit einer Schicht von feinem Silber zu überziehen
(Plattiren), bringt man auf die sorgfältig gereinigte Oberfläche des
Kupfers eine Auflösung von salpetersaurem Silberoxyd, wodurch eine
dünne Silberschicht entsteht. Auf diese Schicht bringt man eine
Silberplatte, glüht beide und streckt sie dann unter Walzen,
Kupferdraht lässt sich schon übersilbern, indem man auf denselben
Silberblech legt und ihn dann heiss durch cannellirte Walzen gehen
lässt. -- Das =Versilbern im Feuer= geschieht mit Hülfe eines
Silberamalgams oder eines Gemenges von 1 Th. gefälltem Silber, 4 Th.
Salmiak, 4 Th. Kochsalz, 1/4 Th. Quecksilberchlorid, das man auf die
sorgfältig gereinigte Oberfläche des Metalles aufreibt; aus dem
Ueberzuge von Silberamalgam wird das Quecksilber durch Ausglühen
entfernt. Zum Versilbern der Knöpfe empfiehlt man einen Teig von 48 Th.
Kochsalz, 48 Th. Zinkvitriol, 1 Th. Quecksilberchlorid und 2 Th.
Chlorsilber. -- Behufs der =Versilberung auf kaltem Wege= wird die
gereinigte Oberfläche des zu versilbernden Metalles mit einem mit
Wasser angefeuchteten Gemenge von gleichen Theilen Chlorsilber,
Kochsalz, 2/3 Kreide und 2 Th. Potasche mittelst eines Korkes
angerieben, bis die gewünschte Silberfarbe zum Vorschein gekommen ist.
Nach Prof. =Stein= soll man 1 Th. salpetersaures Silberoxyd mit 3 Th.
Cyankalium zusammenreiben und so viel Wasser hinzusetzen, dass ein
dicker Brei entsteht, welchen man mit einem wollenen Lappen rasch und
gleichförmig aufreibt. =Roseleur= und =Lavaux= empfehlen zu gleichem
Zwecke ein Bad aus 100 Th. schwefligsaurem Natrium und 15 Th. irgend
eines Silbersalzes. =Thiede=, Uhrmacher in Berlin, schlug vor, die
Uhrzifferblätter dadurch mit einer schönen, matten, weissen körnigen
Silberschicht zu überziehen, dass man mittelst Kupfer gefälltes Silber
mit einem Gemenge von gleichen Theilen Kochsalz und Weinstein mit den
Fingern auf die Kupfer- und Bronzeplatten einreiht. Um =Eisen zu
versilbern=, muss dasselbe erst mit einer Schicht Kupfer überzogen
werden. Bei der auf =nassem Wege= bewirkten =Versilberung= oder dem
=Silbersud= wird das zu versilbernde Metall in eine siedend heisse
Lösung von gleichen Theilen Weinstein und Kochsalz mit 1/4 Chlorsilber
gebracht, bis die Versilberung hinreichend eingetreten ist. Von der
=galvanischen Versilberung=, welche die jetzt allgemein gebräuchlichere
ist, wird am Ende des Kapitels von den Metallen die Rede sein.
[Sidenote: Schwarzfärben des Silbers.]
Das jetzt gebräuchliche =Schwarzfärben= von silbernen Gegenständen, das
sogenannte =Oxydiren= oder =Galvanisiren= des Silbers wird entweder
durch Schwefel oder durch Chlor bewirkt; ersterer giebt einen
blauschwarzen, letzteres einen braunen Ton. Die Färbung durch Schwefel
wird durch Eintauchen des Gegenstandes in Schwefelkaliumlösung, die
durch Chlor durch Eintauchen in eine Lösung von Kupfervitriol und
Salmiak hervorgebracht.
[Sidenote: Silbernitrat.]
[Sidenote: Zeichentinte.]
Das =Silbernitrat= (Silbersalpeter, Höllenstein) AgNO_{3} wird aus
kupferhaltigem Silber dargestellt, indem man dasselbe in Salpetersäure
löst, die Lösung zur Trockne verdampft und den Rückstand bis zum
vollständigen Zersetzen des salpetersauren Kupferoxydes erhitzt. Die
zurückbleibende Masse wird mit Wasser ausgezogen, filtrirt und zum
Krystallisiren abgedampft; die erhaltenen Krystalle werden geschmolzen
und in Form von Stängelchen gebracht. Man benutzt das Silbernitrat zum
Wegbeizen von Wucherungen in der Chirurgie, in grösster Menge zu
photographischen Zwecken (in Berlin wurden im Jahre 1869 allein mehr
als 115 Ctr. Silber auf Silbernitrat verarbeitet)[26] und endlich zum
Zeichnen der Wäsche. Eine dazu anwendbare =Zeichentinte=
(unauslöschliche Tinte) besteht aus zwei verschiedenen Flüssigkeiten,
wovon die eine, mit welcher man die zu beschreibende Stelle befeuchtet,
aus einer Lösung von Pyrogallussäure in einem Gemisch von Wasser und
Weingeist, die andere, womit man schreibt, aus einer mit etwas
arabischem Gummi versetzten ammoniakalischen Lösung von Silbersalpeter
besteht. (Das Anilinschwarz, auf dem Gewebe mittelst Anilinlösung und
einer Lösung von Kupferchlorid und chlorsaurem Natrium hervorgerufen,
ist als waschächte Zeichentinte sehr zu empfehlen). Das _Sel Clément_,
welches in neuerer Zeit für photographische Zwecke warm empfohlen wird,
ist ein geschmolzenes Gemenge von Silbernitrat mit Natrium- und
Magnesiumnitrat. Es soll vor dem reinen Silbernitrat mancherlei Vorzüge
besitzen.
[26] Nach einer Schätzung ist die Grösse des Silberverbrauches in der
Photographie gegenwärtig (1870) jährlich
in Deutschland 400 Ctr.
" Frankreich 400 "
" England 400 "
" Nordamerika 200 "
---------
1400 Ctr.
im Werthe von 4,200,000 Thalern.
Das Gold.
(Au = 197; spec. Gew. = 19,5-19,6.)
[Sidenote: Gold, Vorkommen und Gewinnung desselben.]
Das Gold findet sich fast nur gediegen und zwar als =Berggold= auf seiner
ursprünglichen Lagerstätte, meist auf Gängen, seltener auf Lagern,
vorzüglich in Gesellschaft von Quarz, Schwefelkies und Brauneisenstein;
dann secundär als =Waschgold= (Goldsand) in Körnern, Blättchen und
abgerundeten Stücken im Sande der Flüsse und im Seifengebirge, dem von
Flüssen aufgeschwemmten lockeren Lande, dessen Hauptmasse aus Thon- und
Quarzsand besteht, zwischen welchen Glimmerblättchen, Gerölle von Syenit,
Chloritschiefer, Körner von Chromeisen und Magneteisen, Spinell, Granat
u. s. w. sich befinden. Im gediegenen Zustande enthält es stets mehr oder
weniger Silber, so das Elektrum, das Palladgold u. s. w.
Nach neueren Analysen enthielt Gediegengold aus
I. II.
Siebenbürgen Südamerika Sibirien Californien Australien
Gold 64,77 88,04 86,50 89,60 99,2 95,7
Silber 35,23 11,96 13,20 10,06 0,43 3,9
Eisen
und andere
Metalle -- -- 0,30 0,34 0,28 0,2
Ausserdem trifft man das Gold häufig im gediegenen Tellur und
Tellursilber, zuweilen im Rothgültigerz, ferner in Schwefelkies,
Kupferkies, im Antimonglanz, in der Zinkblende, dem Arsenkies (z. B. dem
von Reichenstein in Oberschlesien) und nach =Eckfeldt= in allen Arten von
Bleiglanz und in manchen Thonsorten. Afrika, Ungarn, der Ural, Australien
und Amerika, (Mexico, Brasilien, Peru, Californien, Columbien, Victoria
in Neuholland etc.) liefern die grösste Menge des Goldes.
Die =Goldausbeute= soll nach den vorhandenen (bis Ende 1869 reichenden)
Angaben betragen 400 Millionen Thaler. Diese Summe vertheilt sich etwa
in folgender Weise:
Californien 100,000,000 Thlr.
Die übrigen Theile der Union 45,000,000 "
Britisch-Columbia 8,600,000 "
Mexiko 35,000,000 "
Südamerika 20,000,000 "
-----------------
Ganz Amerika 208,600,000 Thlr.
Russland 31,000,000 Thlr.
Uebriges Europa 10,000,000 "
Asien und Afrika 14,000,000 "
Australien (Neusüdwales, }
Queensland, Westaustralien, }
Südaustralien, Victoria) } 110,500,000 "
Neuseeland und Tasmanien } 17,000,000 "
Alle übrigen Länder 8,900,000 "
-----------------
Summa 191,400,000 Thlr.
Im Ganzen daher 208,600,000 Thlr.
191,400,000 "
-----------------
400,000,000 Thlr.
[Sidenote: Gewinnung des Goldes aus dem Goldsande durch Waschen.]
[Sidenote: durch Quecksilber,]
[Sidenote: durch Verschmelzen,]
[Sidenote: durch Behandeln mit Alkali.]
[Sidenote: Aus eingesprengtem Golde.]
Die =Gewinnung des Goldes= richtet sich nach der Art des Vorkommens. Die
grösste Menge des circulirenden Goldes wird aus dem Goldsande oder
verwitterten goldhaltigen Felsarten durch Auswaschen des =Waschgoldes=
gewonnen. Man nimmt das Waschen häufig in hölzernen Näpfen oder in
Kürbisflaschen vor, die mit dem goldhaltigen Sand angefüllt sind; man
schüttelt diesen Sand so lange mit Wasser, bis die grösste Menge
fortgewaschen ist. In anderen Districten geschieht das Waschen in Wiegen
auf schiefgestellten Tafeln, Wasch- oder Schlämmherden. Das so erhaltene
Gold ist nicht rein, sondern mit Körnern von Titaneisen, Magneteisen u.
s. w. vermischt. =Die Ausziehung des Goldes= aus dem Goldsande =durch
Quecksilber= wird in sogenannten Quick- oder Goldmühlen vorgenommen, in
welchen der durch Wasser aufgeschwemmte Sand in vielfache Berührung mit
dem Quecksilber kommt. Durch Zusatz von etwas Natrium zum Quecksilber
(=Natriumamalgamation=) wird nach den Versuchen von =H. Wurtz= die
Extraction des Goldes erleichtert und vervollständigt. Das erhaltene
Goldquecksilber wird durch Pressen in Beuteln von Leder, Barchent oder
Zwillich vom überschüssigen Quecksilber befreit und das zurückbleibende
Amalgam in eisernen Retorten oder Glockenöfen geglüht. Am vollständigsten
wird das Gold aus dem Goldsande durch Ausschmelzen gewonnen, wobei man
25-30 Mal mehr Gold als durch Verwaschen gewinnt. Man verschmilzt den
Goldsand in Eisenhochöfen mit Flussmitteln auf goldhaltiges Roheisen und
scheidet daraus das Gold mittelst Schwefelsäure ab. Nach dem Vorschlage
von =Hardings= soll man das Gold aus goldführenden Quarzen dadurch
gewinnen, dass man den Quarz unter Hochdruck in Alkalilauge löst, wodurch
sich als Nebenprodukt Wasserglaslösung bildet. Befindet sich Gold
eingesprengt in Kupfer- und Bleierzen, so behandelt man diese Erze auf
gewöhnliche Weise, d. h. man röstet sie und wäscht sie aus. Bei
goldreichen Erzen wendet man die =Amalgamation= an. In anderen Fällen
wendet man die =Eintränkungsarbeit= an, welche darin besteht, dass man
die goldhaltigen Schwefelmetalle röstet und schmilzt. Den erhaltenen
Rohstein, in welchem sich das Gold angesammelt befindet, röstet man
abermals, schmilzt ihn nach dem Rösten mit Bleiglätte zusammen, welche
das in dem Rohstein enthaltene Gold in sich aufnimmt und von letzterem
durch =Abtreiben= auf dem Treibherde geschieden wird.
[Sidenote: Extraction des Goldes aus armen güldischen Erzen.]
Bei der Extraction armer güldischer Erze, z. B. der Arsenabbrände von
Reichenstein in Schlesien, hat man die Behandlung derselben mit
Chlorwasser oder einer angesäuerten Chlorkalklösung in Anwendung
gebracht. Das Gold löst sich in dem Chlorwasser als Goldchlorid
(AuCl_{3}) auf, und wird aus der Lösung durch Eisenvitriol (oder durch
Schwefelwasserstoff) niedergeschlagen. Diese Methode, von =Plattner=
ermittelt und von =Th. Richter=, =Georgi= und =Duflos= geprüft, dürfte
manche bisher gebräuchliche Extractionsmethoden des Goldes zu verdrängen
im Stande sein. Nach =Allain= kann man aus Kiesen, welche zuvor geröstet
und durch Behandlung mit Schwefelsäure von Eisen, Zink, Kupfer etc.
befreit worden sind, mittelst Chlorwasser noch 1/10,000 Gold extrahiren.
[Sidenote: Goldscheidung.]
Das nach vorstehenden Methoden erhaltene Gold enthält kleine
Beimischungen von anderen Metallen und stets Silber. Um das Gold von
diesen Beimischungen zu scheiden, wendet man folgende Methoden an:
1) die Goldscheidung durch Schwefelantimon (Sb_{2}S_{3});
2) die Goldscheidung durch Schwefel und Bleiglätte;
3) die Goldscheidung durch Cementation;
4) die Scheidung in die Quart (Quartation);
5) die Goldscheidung durch Schwefelsäure (Affinirung).
Da die letztere Methode der Goldscheidung alle übrigen verdrängt hat, so
wird es hinreichend sein, die vier ersten nur kurz zu erwähnen.
[Sidenote: Durch Schwefelantimon.]
1) =Die Goldscheidung durch Schwefelantimon= oder das Giessen des
Goldes durch Spiessglanz geht vor sich, indem man die Goldlegirung
(Gold, Silber, Kupfer u. a.), die mindestens 60 Proc. enthält, in einem
Graphittiegel bis zum Schmelzen erhitzt und dann gepulvertes
Schwefelantimon (in der Menge von 2 Th. auf 1 Th. der Legirung)
einträgt. Die geschmolzene Masse wird in eine mit Oel ausgestrichene
gusseiserne Form gegossen. Nach dem Erkalten findet man die Masse in
zwei Schichten gesondert, von denen die obere, das =Plachmal= (Plagma)
aus Schwefelsilber, Schwefelkupfer und Schwefelantimon, die untere aus
dem König (dem Antimongold) besteht. Durch Wiederholung dieses
Processes wird das Plachmal von noch beigemengtem Golde befreit. Das
Gold aus dem König wird vom Antimon durch Erhitzen der Legirung unter
der Muffel oder vor dem Gebläse, wobei das Antimon wegraucht, getrennt,
und das zurückbleibende Gold mit Borax, Salpeter und Glaspulver
zusammengeschmolzen.
[Sidenote: Durch Schwefel.]
2) Die =Goldscheidung durch Schwefel und Bleiglätte= (Scheidung durch
Guss und Fluss, =Pfannenschmied='scher Process) bezweckt nicht die
vollständige Trennung des Goldes von seinem Legirungsmetall (Silber,
Kupfer), sondern nur das Concentriren in einer geringeren Quantität
Silber, als in der ursprünglichen. Die Goldscheidung durch Schwefel ist
demnach eine Concentrationsarbeit, eine Vorbereitungsarbeit für die
Scheidung auf nassem Wege, besonders für die Scheidung durch die Quart.
Die Absicht bei dieser Scheidung ist demnach nur die Ersparung an
Salpetersäure. Es wird die granulirte goldhaltige Legirung mit 1/7 Th.
befeuchteten Schwefelpulvers in einen glühenden Graphittiegel
eingetragen und mit Kohlenpulver bedeckt. Der Tiegel wird 2-2-1/2
Stunden in einer schwachen Glühhitze erhalten und dann bis zum
Schmelzen erhitzt. Enthielt die Legirung grössere Mengen Gold, so
sondert sich jetzt ein goldreiches Silber ab, während nur eine sehr
kleine Menge des Goldes in dem Plachmal zurückbleibt. War die Legirung
dagegen sehr arm an Gold, so findet eine derartige Absonderung entweder
gar nicht oder nur unvollständig statt. Um diese zu bewirken, streut
man auf die geschmolzene Masse Bleiglätte (auf jede Mark Silber 1-
1-1/2 Loth), deren Sauerstoff einen Theil des Schwefelsilbers zu
schwefliger Säure verbrennt, während die freigewordene, äquivalente
Quantität Silber mit dem grössten Theil des Goldes ausfällt. Das
reducirte Blei schmilzt mit den Schwefelmetallen zusammen.
[Sidenote: Durch Cementation.]
3) Bei der =Goldscheidung durch Cementation= wird die goldhaltige
Legirung in feinen Granalien oder in Gestalt dünner Bleche mit
Cementpulver (aus 4 Th. Ziegelmehl, 1 Th. Kochsalz und 1 Th. geglühtem
Eisenvitriol bestehend) in einem Tiegel (der Cementirbüchse)
geschichtet und derselbe einer allmälig gesteigerten, mehrstündigen
Hitze ausgesetzt. Durch Einwirkung des Eisenvitriols auf Kochsalz
entwickelt sich Chlor, welches das Silber in Chlorsilber umwandelt, das
Gold aber nicht angreift. Das Chlorsilber wird von dem Ziegelmehl
aufgesogen. Nach dem Erkalten kocht man die Masse mit Wasser aus, um
die Goldgranalien und Bleche zu gewinnen. Unlängst (1869) hat =F. B.
Miller= (in Sidney) auf die Eigenschaft des Chlorgases auf Gold bei
höherer Temperatur nicht einzuwirken, Silber, Kupfer und andere Metalle
dagegen in Chlormetalle überzuführen, eine neue Methode der
Goldscheidung gegründet.
[Sidenote: Scheidung in die Quart.]
4) =Die Scheidung auf nassem Wege= oder die =Scheidung in die Quart=
oder die =Quartation= hat davon ihren Namen, dass man früher annahm,
dass, wenn man die Scheidung des Goldes vom Silber auf nassem Wege
vornehmen wolle, der Silbergehalt das Dreifache des Goldgehaltes
betragen müsse. M. von =Pettenkofer='s Untersuchungen haben aber
gezeigt, dass die doppelte Menge von Silber hinreichend sei, um durch
gehörig concentrirte Salpetersäure, durch hinreichendes Kochen aus
einer Legirung von Gold und Silber letzteres aufzulösen. Man schmilzt
bei dieser Scheidung die Legirung mit der erforderlichen Menge Silber
zusammen, granulirt das Metallgemisch und übergiesst es in einem
Platinkessel mit vollkommen =chlorfreier= Salpetersäure von 1,320 spec.
Gewicht. Silber wird gelöst, während Gold zurückbleibt. Das Gold wird
in einem Tiegel mit Borax und Salpeter umgeschmolzen.
[Sidenote: Goldscheidung durch Schwefelsäure.]
5) =Die Goldscheidung durch Schwefelsäure= oder die =Affinirung= ist
schon in der Kürze bei dem Kupfervitriol (s. S. 56) angegeben worden. Sie
empfiehlt sich vor der Quartation mittelst Salpetersäure durch grössere
Einfachheit, Wohlfeilheit und durch den Umstand, dass man mit Hülfe
dieser Methode Legirungen von fast jedem Goldgehalte scheiden kann. Um
sie auszuführen, darf die Legirung nicht über 20 Proc. Gold und 10 Proc.
Kupfer enthalten. Am vortheilhaftesten soll nach den Erfahrungen von =M.
v. Pettenkofer= die Scheidung mit einer Legirung vor sich gehen, die in
16 Th. nicht viel mehr als 4 und nicht viel weniger als 3 Th. Gold, das
übrige Silber und Kupfer enthält. Meist wird die Legirung in Form von
Granalien angewendet. Zur Auflösung dienten früher Platingefässe, jetzt
wendet man allgemein gusseiserne Kessel oder Porcellangefässe an. Die zur
Scheidung angewendete Schwefelsäure muss ein spec. Gewicht von 1,848
haben. Man übergiesst in dem Gefässe 1 Molek. der Legirung mit 2 Molek.
an Schwefelsäure und erhitzt, bis nach 12 Stunden die Lösung des Silbers
und des Kupfers vollständig vor sich gegangen ist. Die während dieser
Operation sich entwickelnden Dämpfe von Schwefelsäure und schwefliger
Säure werden entweder in eine Esse abgeleitet oder besser noch, wie von
=Poizat= bei Paris zur Fabrikation von Schwefelsäure oder auch zur
Herstellung von Antichlor verwendet. Wenn alles Silber in Sulfat
umgewandelt worden ist, wird die Lösung in eine Bleipfanne abgegossen,
das darin zu einem Krystallbrei erstarrte Silbersulfat wird mit einem
eisernen Spaten ausgestochen und in bleierne, mit heissem Wasser gefüllte
Fällpfannen gethan (1 Th. Silbersulfat löst sich in 88 Th. siedendem
Wasser). Das Ausfällen des Silbers geschieht durch Kupferblechstreifen.
Die entstehende Lösung von Kupfersulfat wird, nachdem die freie
Schwefelsäure durch Kupferoxyd neutralisirt worden ist, auf Kupfersulfat
verarbeitet. Das ungelöst zurückbleibende Gold wird durch Kochen mit
Natriumcarbonat und Behandlung mit Salpetersäure von beigemengtem
Eisenoxyd, Schwefelkupfer, Bleisulfat befreit, getrocknet und mit etwas
Salpeter umgeschmolzen. Die Anwendung dieser Scheidungsart hat es möglich
gemacht, kupferhaltiges Silber mit einem Goldgehalte von 1/12-1/10 Proc.,
den man in allen älteren Silbermünzen findet, zu affiniren. Nach =M. v.
Pettenkofer='s Untersuchungen enthält das auf diese Weise erhaltene Gold
noch etwas Silber und Platin (97,0 Th. Gold, 2,8 Th. Silber und 0,2 Th.
Platin), von welchen Metallen es durch Umschmelzen mit Salpeter und
Natriumbisulfat befreit wird.
Die Pariser Affiniranstalten liefern dem Eigenthümer des zu
affinirenden goldhaltigen Silbers sowol das Silber, als auch das
abgeschiedene Gold zurück und erhalten für ihre Arbeit nur das in der
Legirung enthaltene Kupfer nebst 5-5-1/2 Franken für das Kilogramm
des affinirten Metalles. Enthält die Legirung weniger als 1/10 Gold, so
behalten sie 1/2000 des Goldes und alles Kupfer, liefern dagegen alles
übrige Gold und alles Silber ab und zahlen ausserdem eine Prämie von 75
Centimes auf das Kilogramm feingemachten Metalles. Verlangt der
Eigenthümer alles Gold und Silber zurück, so berechnet der Affineur 2
Franken 10-68 Centimes (je nach dem Cours des Silbers) pro Kilogramm
und behält ausserdem das Kupfer. Für das Affiniren von silberhaltigem
Gold zahlt man in Paris ebenfalls 5 Franken pro Kilogramm. In Paris und
Umgegend werden jährlich für 130 Mill. Franken für die Bank von
Frankreich, für die Münze und für die Privatspeculation affinirt. --
Die badische Regierung übergab einer Scheideanstalt in Frankfurt a. M.
den Kronenthaler (eine Geldmünze, die laut Münzvereinbarung vom 7.
August 1858 bis zum Jahre 1864 aus dem Verkehr verschwunden sein
musste) zum Einschmelzen unter folgenden Bedingungen: 1) Für Schmutz
wird 1/1000 in Abzug gebracht; 2) Der Feingehalt der Kronenthaler wird
nach der Probe zu 0,876 (d. h. in 1 Kilogr. Kronenthaler 876 Grm.
Feinsilber) berechnet; 3) Die Rücklieferung geschieht in Barren zu
0,990-0,998 Feingehalt; 4) für das Gold, das die Scheideanstalt aus 1
Kilogr. Silber zieht, hat sie 30 Kreuzer (= 1 Frank 7 Centimes) zu
vergüten; der Mehrbetrag an Gold ist das, was sie daran verdient.
[Sidenote: Chemisch reines Gold.]
Um chemisch reines Gold zu erhalten, löst man Gold in Königswasser auf,
dampft die Lösung zur Trockne, löst das zurückbleibende Goldchlorid in
Wasser und fällt das Gold daraus durch Eisenvitriollösung:
Goldchlorid 2(AuCl_{3})} {Gold 2Au
Eisenvitriol 6FeSO_{4} } geben {Schwefelsaures Eisenoxyd 2Fe_{2} 3SO_{4}
} {Eisenchlorid Fe_{2}Cl_{6}
Nach =Jackson= erhält man das Gold in Gestalt eines gelben Schwammes,
wenn man zu concentrirter Goldchloridlösung kohlensaures Kali und eine
ziemliche Menge krystallisirter Oxalsäure setzt und die Lösung rasch
bis zum Sieden erhitzt;
Goldchlorid 2(AuCl_{3}) } {Gold 2Au
Oxalsäure 3C_{2}H_{2}O_{4}} geben {Salzsäure 6ClH
} {Kohlensäure 6CO_{2}.
Auch das Wasserstoffsuperoxyd schlägt (nach =Reynolds=) das Gold aus
der sauren Lösung in schönen metallglänzenden Flittern nieder:
Goldchlorid 2(AuCl_{3}) } {Gold 2Au
Wasserstoffsuperoxyd 3H_{2}O_{2}} geben {Salzsäure 6ClH
} {Sauerstoff 6O.
[Sidenote: Eigenschaften des Goldes.]
Man wendet zum Fällen des Goldes zuweilen auch Chlorantimon oder
Chlorarsen an. Das nach dem einen oder dem anderen Verfahren erhaltene
Gold wird in einem Graphittiegel unter einer Boraxdecke umgeschmolzen.
Die Farbe des Goldes ist allgemein bekannt, aber schon höchst geringe
Mengen anderer Metalle können die goldgelbe Farbe dieses Metalls
modificiren. Durch Poliren nimmt es hohen Glanz an. An Härte übertrifft
es nur wenig das Blei, dagegen ist es das geschmeidigste aller Metalle.
Neben der Geschmeidigkeit und Dehnbarkeit besitzt das Gold grosse
absolute Festigkeit, welche jener des Silbers fast gleich kommt. Die
Elasticität ist unbedeutend, daher es auch wenig Klang besitzt. Das
spec. Gewicht des Goldes geht von 19,25 im gegossenen und nicht
ausgestreckten Zustande bis 19,55, selbst bis zu 19,6, wenn es durch
Bearbeitung verdichtet worden ist. Gold dehnt sich beim Erwärmen von 0
bis 100° um 1/682 aus, schmilzt bei 1037° (nach =Deville=) und zieht
sich nach dem Guss in den Formen stark zusammen, woraus hervorgeht,
dass es im geschmolzenen Zustande beträchtlich ausgedehnt worden sein
muss. Schmelzendes Gold leuchtet mit meergrüner Farbe. Die Eigenschaft
des Goldes, an der Luft, im Wasser und bei der Berührung mit allen
Säuren, mit Ausnahme des Königswassers, unverändert zu bleiben, erhöht
den Werth des Goldes beträchtlich. Nach Versuchen von =Hatchett=
vermindern schon sehr kleine Mengen von Blei, Antimon und Wismuth die
Dehnbarkeit des Goldes; die übrigen technisch wichtigen Metalle folgen
bezüglich ihres Einflusses auf die Dehnbarkeit in nachstehender Reihe:
Arsen, Zink, Nickel, Zinn, Platin, Kupfer und Silber, so dass in der
That nur zwei Metalle, Kupfer und Silber, existiren, welche mit dem
Golde legirt werden können, um ihm mehr Härte zu ertheilen, ohne seine
Dehnbarkeit merklich zu beeinträchtigen. Unter allen Metallen hat das
Gold die grösste Verbindungsfähigkeit mit dem Quecksilber. Das zu
dünnen Blättern ausgeschlagene Gold lässt das Licht, je nach dem Grade
seiner Ausplattung, bald mit blauer, bald mit grüner Farbe durchfallen.
[Sidenote: Legirungen des Goldes.]
Feines Gold wird seiner Weichheit wegen nicht verarbeitet; es wird nur
zum Blattgold und zum Malen und Decoriren von Glas oder Porcellan
angewendet[27]. Das so verarbeitete Gold ist stets mit Kupfer oder mit
Silber legirt, ein solches Gemisch ist weit härter als feines Gold. Man
berechnet die Goldlegirungen nach Karat und Grän; man theilt die Mark =
1/2 Pfund in 24 Karate, den Karat in 12 Grän. Unter 18karätigem Golde
versteht man solches, das auf die Mark 18 Karat Gold und 6 Karat Kupfer
oder Silber enthält. Die Kupferlegirung wird die =rothe Karatirung=,
die Silberlegirung die =weisse Karatirung= genannt; eine Legirung mit
beiden Metallen heisst =gemischte Karatirung=. Diese verschiedenen
Legirungen werden behufs der Verarbeitung zu Goldarbeiten, nach
gesetzlichen Bestimmungen dargestellt. So verarbeitet man in Frankreich
18, 20 und 22karätiges, in Deutschland 8, 14 und 18karätiges Gold. Zu
leichteren Waaren verarbeitet man oft auch 6karätiges (Joujou-Gold),
oder noch schlechteres, wobei dem äusseren Ansehen durch Vergoldung
nachgeholfen werden muss. Die österreichischen Ducaten haben einen
Feingehalt von 23 Karat 9 Grän, die holländischen von 23 Karat 6-6,9
Grän, die engl. Victoria's 22 Karat, die preussischen Wilhelmsd'or
21-2/3 Karat, die Zwanzigfrankenstücke (6,451 Grm. zu 900/1000
Feingehalt) 21 Karat 7-1/5 Grän. Nach dem Wiener Münzvertrage vom 24.
Januar 1857 werden in allen deutschen und österreichischen Staaten
=Vereinshandelsmünzen= in Gold unter der Benennung =Krone= und =Halbe
Krone= ausgeprägt und zwar 1) die Krone zu 10 Gramm Feingold, 2) die
Halbe Krone zu 5 Gramm Feingold. Das Mischungsverhältniss dieser
Goldmünze ist
Gold 900
Kupfer 100
Es werden demnach 45 Kronen und 90 Halbe Kronen ein Pfund (= 500 Gramm)
wiegen. (Das Werthverhältniss von Silber und Gold ist etwa 1 : 15,3 bis
1 : 15,5.)[28]
[27] Das Gold wird zur Decoration von Thonwaaren in grösserer Menge
verbraucht als man sich vorstellen mag. Im Jahre 1869 wurden in
England allein (hauptsächlich in den Potterien Staffordshire's)
für diesen Zweck nahezu für 350 bis 400,000 Thaler Gold consumirt.
[28] Nach dem internationalen Münzvertrage vom 23. Decbr. 1865 ist in
den Ländern des =lateinischen Münzvereins= (Frankreich, Spanien,
Portugal, Belgien, Italien und Schweiz) das Preisverhältniss
zwischen Gold und Silber zu 1 : 15-1/2 angenommen. In Frankreich
ist jedoch die praktische Werthrelation beim Austausch von fremdem
Silber gegen französisches Gold -- in Folge der Kosten der
Umprägung, die gegenwärtig (1870) 3/4 Proc. betragen -- nicht
1 : 15,50, sondern wie 1 : 15,61. Der Münzverein umfasst (nach der
Einverleibung Venetien's in Italien und nachdem nach der
Vertreibung der Bourbonen auch in Spanien wirthschaftlich
geordnetere Verhältnisse Platz gegriffen haben) heute 90 Millionen
europäische Staatsangehörige.
[Sidenote: Färben des Goldes.]
Alle Goldlegirungen zeigen nach dem Poliren eine Farbe, welche von der
des reinen Goldes verschieden ist, sie erscheinen röthlichweiss oder
blassgelb. Um diesen Legirungen nun die hochgoldgelbe Farbe des Goldes
zu ertheilen, pflegt man sie durch Kochen in einer Flüssigkeit
(=Goldfarbe=), aus Kochsalz, Salpeter und Salzsäure bestehend, zu
=färben=. Die Wirkung der Goldfarbe beruht auf ihrer Eigenschaft, durch
das aus ihr sich entwickelnde Chlor aus dem vergoldeten Gegenstand
etwas Gold aufzulösen und es sodann als ein dünnes Häutchen reinen
Goldes auf der Oberfläche wieder abzusetzen. Der Zweck des Färbens kann
eben so gut durch eine schwache galvanische Vergoldung erreicht werden.
[Sidenote: Goldprobe.]
Um den Feingehalt einer Goldlegirung zu ermitteln, bedienen sich die
Goldarbeiter des Probirsteines und der Probirnadeln (siehe Seite 107),
und behandeln den Strich mit verdünntem Königswasser, um aus dem
Verschwinden oder Unverändertbleiben einen Schluss auf den Goldgehalt
zu ziehen. Wie sich von selbst versteht, kann diese Methode nur
annähernde Resultate geben; man hat ferner dabei zu berücksichtigen,
dass die Oberfläche der zu prüfenden Legirung durch Färben und Ansieden
häufig goldreicher gemacht worden ist, dass also, bei
Bijouteriearbeiten namentlich, die ersten Striche auf dem Probirsteine
nicht entscheiden. -- Am besten nimmt man die Goldprobe =durch
Kupellation= vor. Zu diesem Zwecke schmilzt man das goldhaltige Korn,
je nach seiner Farbe, mit dem dreifachen, doppelten oder gleichen
Gewichte an Silber und mit ungefähr der zehnfachen Menge an Blei
zusammen, und treibt dann ab. Nach dem Abtreiben plattet man das
silberhaltige Korn aus und digerirt das Blech mit Salpetersäure, das
zurückbleibende Gold wird ausgewaschen, getrocknet, geglüht und
gewogen.
[Sidenote: Technische Anwendung des Goldes.]
Man wendet das Gold bekanntlich an zu Geräthen, Schmucksachen, zu
=Münzen= und zum Ueberziehen metallener Gegenstände mit Gold
(=Vergoldung=); die Bedeutung desselben in der Porcellan- und
Glasmalerei wurde schon erwähnt.
[Sidenote: Vergolden.]
Das =Vergolden= geschieht entweder =durch Blattgold=, auf =kaltem Wege=,
auf =nassem Wege=, =durch die Feuervergoldung= oder =auf galvanischem
Wege=.
[Sidenote: Vergolden durch Blattgold.]
=Mit Blattgold= (geschlagenem Gold) vergoldet man Holz, Stein und
dergl. Das zu diesem Zwecke angewendete Blattgold wird dargestellt,
indem man feines Gold zuerst in Stangen (Zaine) ausgiesst, diese dann
zu Platten ausschlägt und durch Walzen in Bleche verwandelt. Zwanzig
Ducaten geben Goldblech von 50 Fuss Länge und 1 Zoll Breite, welche man
in Stückchen (Quartiere) von 1 Zoll Länge schneidet. Diese Bleche
werden zuerst zwischen Pergamentblättern (Pergamentform), darauf
zwischen Goldschlägerhäutchen, der äusseren feinen Haut vom Blinddarme
des Rindes (Hautform) geschlagen. Die fertigen Goldplättchen werden in
kleine Bücher aus sehr glattem Papier eingelegt, das mit etwas Bolus
oder Röthel bestrichen ist, um das Anhaften des Goldes zu verhindern.
Der Abfall (Schawine, Krätze) dient zur Darstellung der =Goldbronze=
(Muschelgold, Malergold). Die mit Blattgold zu vergoldenden Gegenstände
werden zuerst mit einem Gemenge von Bleiweiss und Firniss oder Leim und
Kreide überstrichen und dann mit Blattgold bedeckt. Eiserne und
stählerne Gegenstände, wie Säbelklingen, Gewehrläufe, werden zuerst mit
Salpetersäure behandelt, dann erhitzt, bis sie blau anlaufen und mit
Blattgold überdeckt.
[Sidenote: Auf kaltem Wege.]
[Sidenote: Auf nassem Wege.]
Auf =kaltem Wege= vergoldet man, indem man feines Gold in Königswasser
löst, in diese Goldlösung Leinwandläppchen taucht, dieselben trocknet
und dann zu Zunder verbrennt. Die Asche (=Goldzunder=) enthält fein
zertheiltes Gold und Kohle, das man vermittelst eines in Salzwasser
getauchten Korkes auf die vorher gereinigte und polirte Oberfläche des
zu vergoldenden Kupfers, Messings oder Silbers aufreibt. Die
=Vergoldung auf nassem Wege= geschieht, indem man die Gegenstände in
eine verdünnte Goldchloridlösung oder in ein siedend heisses Gemenge
von verdünnter Goldchloridlösung mit einer Lösung von kohlensaurem
Natron oder Kali taucht. Eisen und Stahl, die auf diese Weise vergoldet
werden sollen, werden zuerst mit einer Kupfervitriollösung verkupfert.
Eisen und Stahl lassen sich auch dadurch auf nassem Wege vergolden,
dass man die Gegenstände zuerst mit Salpetersäure ätzt und dann mit
einer Lösung von Goldchlorid in Aether bestreicht und erhitzt. Als Bad
zum Vergolden auf nassem Wege ist auch in der neueren Zeit eine Lösung
von Goldchlorid in pyrophosphorsaurem Natrium empfohlen worden.
[Sidenote: Feuervergoldung.]
Die Gegenstände sollen sich fast augenblicklich vergolden. Die
=Feuervergoldung= wird besonders bei Gegenständen von Bronze, Messing
und Silber angewendet. Sie geht auf dieselbe Weise wie die
entsprechende Feuerversilberung vor sich, indem man auf die zu
vergoldende Fläche mit Hülfe einer Lösung von Quecksilber in
Salpetersäure ein Goldamalgam aufträgt und den Gegenstand behufs des
Abdampfens des Quecksilbers erhitzt, wobei das Gold als dünne Schicht
auf dem Gegenstande zurückbleibt. Das hier angewendete Goldamalgam
besteht aus 2 Th. Gold und 1 Th. Quecksilber. Man ertheilt der
Vergoldung entweder durch Poliren ein =glänzendes Ansehen= oder man
=mattirt= sie. Letzteres geschieht, indem man den zu mattirenden
Gegenstand mit einem geschmolzenen Gemenge von Salpeter, Alaun und
Kochsalz erhitzt und ihn sodann in kaltes Wasser taucht. Auch
stellenweise lässt sich das Mattiren ausführen, indem man die später zu
polirenden Stellen mit einem Gemenge von Kreide, Zucker und Gummi
bedeckt (=aufspart=) und das Mattiren auf die nicht bedeckten Theile
ausführt. Das Mattiren gründet sich darauf, dass aus dem schmelzenden
Salzgemenge sich Chlorgas entwickelt, welches das Gold ätzt und dadurch
matt macht. Soll die Vergoldung die röthliche Färbung der
Kupferkaratirung besitzen, so taucht man die Bronze nach dem Verrauchen
des Quecksilbers in geschmolzenes =Glühwachs= oder Vergolderwachs (ein
Gemenge von Wachs, Bolus, Grünspan und Alaun) und lässt das Wachs über
Kohlenfeuer abbrennen. Hierbei wird das Kupferoxyd des Grünspans zu
Kupfer reducirt, das sich mit dem Golde zu rother Karatirung verbindet.
Stahl und Eisen werden vorher verkupfert. Um bei der Feuervergoldung
die Anwendung des gesundheitsschädlichen Quickwassers (salpetersaure
Quecksilberlösung) und das umständliche Auftragen des Amalgam zu
vermeiden, bringt =Masselotte= in Paris die zu vergoldenden Stücke in
ein =basisches= Bad eines Quecksilbersalzes, verbindet sie mit der
Kathode einer galvanischen Batterie und lässt den Strom durchgehen, bis
die Stücke vollständig mit Quecksilber überzogen sind, vergoldet (resp.
versilbert) sie dann in einem sehr reichen Bad und bringt sie dann
nochmals in das erste Bad, wo sie bei Durchleitung des Stromes mit
einer zweiten Quecksilberschicht bedeckt werden. Zuletzt lässt man die
Stücke in einem Ofen mit verschliessbarer Glaswand abrauchen, wobei
kein Arbeiter zugegen zu sein braucht. Man erhält so eine sehr schöne
und solide Vergoldung. Nach =H. Struve= besteht die bei der
Feuervergoldung zurückbleibende Schicht nicht aus reinem Gold, sondern
aus einem quecksilberarmen Goldamalgam (mit 13,3-16,9 Proc.
Quecksilber). Von der Vergoldung auf =galvanischem Wege= wird in dem
folgenden Abschnitte die Rede sein.
[Sidenote: Goldpurpur.]
=Der Goldpurpur= oder Purpur des Cassius ist ein zuerst von =Cassius=
in Leyden 1683 dargestelltes Goldpräparat, das bekanntlich angewendet
wird, um Glasflüssen eine Purpurfarbe zu ertheilen. Man stellt ihn dar,
indem man eine Lösung von Goldchlorid mit Zinnsesquichlorid versetzt.
Nach =Bolley= verfährt man am zweckmässigsten, wenn man 10,7 Th.
Zinnchlorid-Chlorammonium mit Zinn digerirt, bis dasselbe aufgelöst
ist, mit 18 Th. Wasser verdünnt, die Goldlösung mit 36 Th. Wasser
verdünnt und beide Flüssigkeiten vermischt. -- Er erscheint als
braunes, purpurrothes oder schwarzes Pulver, über dessen chemische
Constitution noch nicht entschieden ist, ob es goldsaures Zinnoxyd oder
zinnsaures Goldoxyd ist. Dass das Gold darin nicht im feinzertheilten
metallischen Zustande, sondern oxydirt enthalten ist, ist
wahrscheinlicher als die neuerdings von =Knaffl=, =Fischer= u. A.
ausgesprochene Ansicht, dass das Gold darin in einer purpurrothen
Modification enthalten sei. Nach dieser Ansicht wäre der Goldpurpur
nichts Anderes, als eine Mischung von höchst fein vertheiltem
metallischem Golde mit Zinnoxyd. Nach anderen Forschern (namentlich
=Th. Scheerer= in Freiberg) erschiene keine Combination für den
Goldpurpur wahrscheinlicher als Au_{2}O, Sn_{2}O_{3}. Ein gut
zubereiteter Goldpurpur muss 39,68 Proc. Gold enthalten.
[Sidenote: Goldsalz.]
Das =Goldsalz=, welches in der Photographie zur Tonung der Papierbilder
Anwendung findet, ist entweder =Goldchlorid-Chlornatrium= (AuCl_{3},
NaCl + 2H_{2}O) oder =Goldchlorid-Chlorkalium= (2AuCl_{3}, KCl +
5H_{2}O).
Der Braunstein und die Manganpräparate.
[Sidenote: Der Braunstein.]
Das in technischer Beziehung allein wichtige Manganerz ist der durch
Aufbereiten der Erze gewonnene =Braunstein= (Mangansuperoxyd, Pyrolusit,
Polianit, Graubraunsteinerz, Weichmanganerz, Glasmacherseife), welcher in
reinem Zustande 63,64 Mangan und 36,36 Sauerstoff enthält und nach der
Formel MnO_{2} zusammengesetzt ist, aber in der Regel geringe Mengen von
Baryt, Kieselerde und Wasser, nicht selten auch grössere Mengen von
Nickel, Kobalt und Thallium enthält. Ausserdem sind von bisweilen
angewendeten Manganerzen anzuführen der =Braunit= Mn_{2}O_{3}, der
=Manganit= Mn_{2}O_{3}, H_{2}O, der =Hausmannit= Mn_{3}O_{4},
Manganoxydul zum Theil ersetzt durch Kali, Baryt, Magnesia, Kupferoxydul
etc. Der Braunstein des Handels ist meist ein Gemenge von Pyrolusit mit
Hausmannit, Braunit und anderen Manganerzen.
Der Braunstein dient zur Bereitung von Sauerstoffgas, von Chlor und
unterchlorigsauren Salzen (Chlorkalk), zur Darstellung des Broms aus
den Mutterlaugen von der Verarbeitung der Stassfurter Carnallite und
Kainite, zur Jodgewinnung aus dem Kelp, zum Entfärben und Färben des
Glases, in der Glas- und Emailmalerei, zur braunen Töpferglasur, zur
Färbung der Masse gewisser Arten feineren Steingutes, zum Färben und
Marmoriren der Seifen, beim Eisenpuddeln, in der Färberei und
Zeugdruckerei zur Erzeugung von Bisterbraun, zur Darstellung des
übermangansauren Kalis, welches in der Desinfection eine grosse Rolle
spielt etc. Die wichtigste Anwendung des Braunsteins ist die zur
Entwickelung von Chlor.
[Sidenote: Braunsteinproduktion.]
Die =Produktion an Braunstein= in Deutschland ist etwa folgende:
Grossherzogthum Hessen: Giessen 150,000 Ctr. }
Battenberg 2500 " } 155,300 Ctr.
Rossbach 2000 " }
Eimelrod 800 " }
Nassau 400,000 "
Stromberg bei Kreuznach 25,000 "
Crettnich bei Birkenfeld 1,400 "
Grossherzogthum Baden 1,500 "
Königreich Bayern (bei Göpfersgrün) 800 "
Oesterreich (Platten in Böhmen) 3,200 "
Königreich Sachsen 4,000 "
Ilfeld und Elbingerode am Harze 60,000 "
Schmalkalden 2,500 "
Fürstenthum Schwarzburg-Sondershausen 12,000 "
Herzogthum Sachsen-Gotha (Liebenstein) 60,000 "
------------
655,700 Ctr.
[Sidenote: Braunsteinprobe.]
Der Handelswerth des Braunsteins ist abhängig: 1) von der Quantität des
ausserhalb des Manganoxyduls (MnO) vorhandenen Sauerstoffs oder auch des
Chlors, welche der Braunstein zu entwickeln vermag; 2) von den
Beimengungen an in Säure löslichen Substanzen (kohlensaurer Kalk,
kohlensaurer Baryt, Eisenoxyd), welche bei der fabrikmässigen Anwendung
des Braunsteins zur Chlorentwickelung einen Theil der benutzten Säure
sättigen; auch können zwei verschiedene, von jenen Beimengungen freie
Braunsteinsorten, um eine gleiche Menge Chlor zu entwickeln, verschiedene
Quantitäten Säure erfordern und dadurch ungleichen Werth erhalten; dies
ist z. B. der Fall, wenn eine Braunsteinsorte ausser Mangansuperoxyd
(MnO_{2}) auch Manganoxyd (Mn_{2}O_{3}) und zwar als Hydrat enthält.
Durch beigemengte Gangarten wie Quarz, Schwerspath wird der Preis durch
den Raum und das Gewicht, welche sie auf dem Transporte nutzlos
einnehmen, sehr erhöht; 3) von dem Wassergehalte, der bis zu 15 Proc.
betragen kann.
Nach den Versuchen von =Fresenius= ist die zum Trocknen des Braunsteins
geeignetste Temperatur 120°, weil dabei alles hygroskopische Wasser,
aber kein Hydratwasser fortgeht. Für Handelszwecke ist es bequemer und
vollkommen ausreichend, den fein gepulverten Braunstein in dünner
Schicht sechs Stunden lang bei 100° zu trocknen, zumal auch in England
alle Braunsteinproben mit bei 100° getrockneten Pulvern angestellt
werden und eine allgemeine Uebereinstimmung in diesem Punkte nicht hoch
genug angeschlagen werden kann. Da die bei 100° getrockneten
Braunsteine bei vollständigem Trocknen bei 120° noch 0,3 bis 0,5 Proc.
Feuchtigkeit abgeben, so lässt sich ja nöthigenfalls der eine Zustand
auf den anderen mit Leichtigkeit reduciren.
Unter der grossen Anzahl der vorgeschlagenen =Braunsteinproben= sei die
zuerst von =Thomson= und =Berthier= vorgeschlagene und später von
=Will= und =Fresenius= vereinfachte Methode angeführt, welche sich
darauf gründet, dass ein Molekül Mangansuperoxyd mit Schwefelsäure
übergossen und erhitzt, durch seinen frei werdenden Sauerstoff ein
Molekül Oxalsäure in zwei Moleküle Kohlensäure umzuwandeln vermag.
1 Mol. Mangansuperoxyd MnO_{2} } { 1 Mol. Mangansulfat MnSO_{4}
1 Mol. Schwefelsäure H_{2}SO_{4} } geben { 2 Mol. Kohlensäure 2CO_{2}
1 Mol. Oxalsäure C_{2}H_{2}O_{4} } { 2 Mol. Wasser 2H_{2}O.
Aus dem Gewichte der entwichenen Kohlensäure lässt sich dann leicht der
Gehalt des Braunsteins an Mangansuperoxyd berechnen.
[Illustration: Fig. 56.]
Zur Ausführung der Braunsteinprobe nach =Will= und =Fresenius= bedient
man sich des in Fig. 56 abgebildeten Apparates. Zwei Glaskölbchen _A_
und _B_ werden durch luftdicht geschlossene Korke vermittelst einer
rechtwinklig gebogenen Glasröhre verbunden, welche in dem Kolben _A_
nur bis durch den Kork, in _B_ aber bis auf den Boden reicht. In jedem
Kolben befindet sich noch eine an beiden Seiten offene Glasröhre _c_
und _d_. In den Kolben _A_ bringt man das Gemenge des zu
untersuchenden, vorher bei 120° getrockneten Braunsteins mit der
Oxalsäure oder des oxalsauren Kalis und so viel Wasser, dass der Kolben
ungefähr bis zum dritten Theile angefüllt ist. Den Kolben _B_ füllt man
zur Hälfte mit englischer Schwefelsäure an. Nachdem dies geschehen,
verschliesst man die obere Oeffnung der Röhre _c_ mit etwas Wachs und
wägt den Apparat; darauf zieht man mit dem Munde durch die Röhre _d_
etwas Luft aus dem Kolben, so dass beim Entfernen des Mundes eine
kleine Quantität Säure in den Kolben =A= tritt. Die Entwickelung der
Kohlensäure tritt sofort ein; sie entweicht durch die Schwefelsäure in
den Kolben _B_ und wird dadurch getrocknet. Lässt die
Kohlensäureentwickelung nach, so saugt man abermals etwas Schwefelsäure
herüber und fährt so fort, bis aller Braunstein zersetzt ist, was
ungefähr 5 bis 10 Minuten Zeit erfordert. Die Beendigung des Versuches
erkennt man nicht nur in dem Aufhören der Kohlensäureentwickelung,
sondern auch daran, dass kein schwarzes Pulver mehr am Boden des
Kolbens sich befindet. Nach vollendeter Kohlensäureentwickelung
entfernt man das Wachs bei _c_ und saugt längere Zeit bei _d_, um alle
Kohlensäure aus dem Apparate zu entfernen. Durch nochmaliges Wägen
erfährt man den Gewichtsverlust und daraus durch Berechnung die
Quantität des in dem Braunstein enthaltenen Mangansuperoxydes, da sich
zwei Moleküle Kohlensäure (2CO_{2} = 88) zu einem Molekül
Mangansuperoxyd (MnO_{2}) verhalten wie die gefundene Kohlensäure zu x.
Wendet man zu dem Versuche 2,98 Gramm getrockneten Braunstein an und
dividirt die Quantität der Kohlensäure durch 3, so sind die Centigramme
der entwichenen Kohlensäure der Ausdruck des Procentgehaltes an reinem
Superoxyd. Auf einen Theil Braunstein wendet man 1-1/2 Th. neutrales
Kaliumoxalat an. Braunsteinsorten, welche kohlensaure Erden enthalten,
werden von diesen Beimengungen vor dem Versuche befreit, indem man eine
gewogene Menge des Braunsteins mit sehr verdünnter Salpetersäure
digerirt, den Braunstein dann auf ein Filter bringt, mit Wasser
auswäscht und dann mit dem Filter vorsichtig in das Kölbchen _A_ wirft,
worauf die Operation wie gewöhnlich vorgenommen wird.
Von anderen Braunsteinproben seien noch die von =Nolte= und einige
volumetrische Proben erwähnt. Das Wesen der von =Nolte= empfohlenen
Probe besteht darin, dass der Braunstein für jedes Atom Superoxyd als
Salzsäure 1 Atom Chlor frei macht und dieses wiederum 2 Atome Kupfer in
Chlorür verwandeln kann. Man übergiesst 0,687 Gramm Braunstein in einem
Kolben mit starker Salzsäure und Eisenchlorürlösung, welche 0,9 Gramm
Eisen enthält, setzt 2,0 Gramm Kupferblech hinzu und erhitzt, bis die
dunkelbraune Lösung hellgelb geworden ist. Das ungelöst gebliebene
Kupfer wird gewogen. Betrug der Gewichtsverlust 0,78 Gramm, so enthielt
der Braunstein 78 Proc. MnO_{2}.
Auf titriranalytischem Wege führt man die Braunsteinprobe aus:
1) indem man nach =Mohr= den Braunstein durch Schwefelsäure unter
Zusatz von überschüssiger titrirter Oxalsäure versetzt, und den
unzersetzt gebliebenen Theil der Oxalsäure durch Chamaeleonlösung
ermittelt;
2) indem man aus dem Braunstein mittelst Salzsäure Chlor sich
entwickeln lässt und das Chlor entweder mittelst arseniger Säure
bestimmt, welche durch das Chlor in Arsensäure übergeführt wird
(As_{2}O_{3} + 4Cl + 2H_{2}O = As_{2}O_{5} + 4ClH), oder durch das
Chlor Jod aus einer Jodkaliumlösung abscheidet (Cl + JK = J + ClK) und
des Jod mittelst schwefliger Säure oder unterschwefligsaurem Natriums
bestimmt;
3) indem man den Braunstein in einem Gemenge von Eisenchlorür und
Salzlösung löst (MnO_{2} + 3FeCl_{2} + 4HCl = MnCl_{2} + Fe_{2}Cl_{6} +
2H_{2}O + FeCl_{2}) und den unzersetzt gebliebenen Antheil Eisenchlorür
mittelst Chamaeleon oder zweifach chromsaurem Kali bestimmt.
Kaliumpermanganat.
[Sidenote: Uebermangansaures Kalium.]
Das übermangansaure Kalium (KMnO_{4}), welches zu Desinfections- und
Bleichzwecken, so wie als Oxydationsagens in der volumetrischen Analyse
vielfach benutzt wird, verdankt seine Anwendung seinem grossen
Ozongehalte. Mit Säure, z. B. verdünnter Schwefelsäure zusammengebracht,
bildet es Manganoxydul und Ozon (Mn_{2}O_{7} = 2MnO + 5O).
Man stellt das Kaliumpermanganat (zu technischen Zwecken) auf folgende
Weise dar. 500 Kilogr. Kalilauge von 45° B. (= 1,44 spec. Gewicht)
werden mit 105 Kilogr. Kaliumchlorat eingedampft und während des
Eindampfens mit 180 Kilogr. gepulverten Braunsteins gemengt und das
Erhitzen so lange fortgesetzt, bis die Masse ruhig fliesst. Man rührt
bis zum Erkalten. Die pulverige Masse wird nun in kleinen eisernen
Kesseln zur Rothgluth erhitzt, bis sie halbflüssig geworden, die
erkaltete Masse zerschlagen, dann in einem Kessel mit viel Wasser
erhitzt und eine Stunde der Ruhe überlassen. Die von dem
ausgeschiedenen Mangansuperoxydhydrat abgegossene klare Lösung wird
hierauf zur Krystallbildung abgedampft. 180 Kilogr. Braunstein geben
98-100 Kilogr. krystallisirtes Permanganat. Der Vorgang hierbei ist
annähernd folgender:
[Greek: a]) Beim Schmelzen der Mischung bildet sich Kaliummanganat und
Chlorkalium:
6MnO_{2} + 2KClO_{3} + 12KOH = (3K_{2}MnO_{4}) + KCl + 6H_{2}O;
[Greek: b]) Beim Auflösen der Schmelze zerfällt das mangansaure Kali in
Kalihydrat, Mangansuperoxydhydrat und übermangansaures Kali:
3K_{2}MnO_{4} + 6H_{2}O = 4KOH + 2KMnO_{4} + MnO_{2} + 4H_{2}O.
Es geht folglich 1/3 der Mangansäure unter Bildung von Mangansuperoxyd
verloren. Dasselbe ist der Fall, wenn man nach den Vorschlägen von
=Tessié du Motay= die Ueberführung des mangansauren Kalis in
übermangansaures durch schwefelsaure Magnesia bewirkt:
3K_{2}MnO_{4} + 2MgSO_{4} = 2KMnO_{4} + MnO_{2} + 2K_{2}SO_{4} + 2MgO.
Aus diesem Grunde ist die Idee =Staedeler='s, das mangansaure Kali
durch Chlor in übermangansaures überzuführen, eine sehr
beachtenswerthe:
K_{2}MnO_{4} + Cl = KCl + KMnO_{4}.
Zu Desinfectionszwecken dient meist ein Gemenge von Kali- und
Natronsalz oder auch nur übermangansaures Natron, welches von =H. B.
Condy= in London in die Technik eingeführt wurde. Eine Lösung davon ist
_Condy's liquid_; ein Gemisch von übermangansaurem Natron und
schwefelsaurem Eisenoxyd (=nicht= Eisenoxydul) ist unter dem Namen
=Kühne='s Desinfectionsmittel bekannt. Ausser zum Desinficiren und
Bleichen wendet man das übermangansaure Kali zur Erzeugung von
Manganbraun auf Baumwolle und unter dem Namen Chamaeleonbeize zum
Färben gewisser Holzarten an.
Das Aluminium.
(Al = 27,4; spec. Gew. = 2,5.)
[Sidenote: Gewinnung.]
Das Aluminium (Alumium, Thonerdemetall), als Thonerde (Aluminiumoxyd) zu
den verbreitetsten Elementen auf der Erdoberfläche gehörend, wurde im
Jahre 1827 von =Wöhler= in Göttingen entdeckt und durch Reduction von
Chloraluminium mittelst Kalium dargestellt. =Deville= beschäftigte sich
seit 1853 mit der Darstellung des Aluminiums und fand, dass es sich weit
weniger leicht oxydire, als man bis dahin geglaubt hatte, dass es auch
beim Schmelzen und Giessen sich nicht oxydire, in siedendem Wasser blank
bleibe und durch verdünnte Säuren nicht angegriffen werde. =Deville='s
Mittheilung veranlasste durch die in seiner Abhandlung ausgesprochene
Hoffnung, das in der Natur so überaus verbreitete Aluminium werde grosse
technische Wichtigkeit erlangen, dass auf kaiserliche Rechnung dieses
Metall in Javelle bei Paris fabrikmässig dargestellt wurde. Gegenwärtig
existiren in Frankreich zwei Aluminiumfabriken (zu Salyndres und zu
Amfreville bei Rouen) und eine in England (zu Washington bei
Newcastle-on-Tyne).
Das Aluminium wird durch Zersetzen von Chloraluminium-Chlornatrium
mittelst Natrium dargestellt. Das Natrium wird durch Glühen eines
Gemenges von 100 Th. calcinirter Soda, 15 Th. Kreide und 45 Th.
Steinkohle erhalten; hierzu ist nicht einmal die zur Zinkgewinnung
nöthige Temperatur erforderlich. Das Chloraluminium wird erhalten,
indem ein geglühtes Gemenge von reiner Thonerde, durch Glühen von
Ammoniakalaun oder besser aus dem Bauxit dargestellt, mit Kochsalz und
mit Steinkohlentheer gemengt, in einer eisernen Gasretorte bei gelindem
Glühen mit Chlorgas behandelt wird, wobei die Kohle mit dem Sauerstoff
der Thonerde zu Kohlenoxyd, das Aluminium mit dem Chlor und dem
Chlornatrium zusammentritt, sich als Chloraluminium-Chlornatrium
verflüchtigt und in einer gemauerten, im Innern mit Fayence
ausgekleideten Kammer verdichtet wird. Hier ist eine Verunreinigung des
Chlor-Aluminiums mit Eisenchlorid nicht zu vermeiden, weshalb denn auch
das Pariser Aluminium immer eisenhaltig ist. Aus dem
Chloraluminium-Chlornatrium wird das Aluminium dadurch ausgeschieden,
dass man es in Dampfform oder besser auf der Sohle eines Flammenofens
mit Natrium zusammenbringt, wobei freies Aluminium und eine aus
Chloraluminium-Chlornatrium und überschüssigem Chlornatrium bestehende
wenig flüchtige Salzmasse sich bildet, welche das metallische Aluminium
umschliesst. =H. Rose= in Berlin wandte zu seinen Versuchen nicht das
künstlich dargestellte Chloraluminium, sondern den =Kryolith=, eine
Verbindung von Fluoraluminium mit Fluornatrium (Al_{2}Fl_{6} + 6NaFl)
an. Indem man den Kryolith in der Hitze mit Natrium behandelt, bildet
sich Aluminium und Fluornatrium, welches letztere durch Behandeln mit
Aetzkalk in Aetznatron und Fluorcalcium übergeführt wird. Auch aus dem
Bauxit hat man neuerdings Aluminium darzustellen versucht.
[Sidenote: Eigenschaften des Aluminiums.]
Eine reine blanke Fläche des Metalles erscheint grauweiss von einem
Farbenton, welcher zwischen der Farbe des Zinnes und jener des Zinkes
liegt; es hat ein spec. Gewicht von 2,5, ist härter als Zinn, aber
weicher als Zink und Kupfer, etwa eben so hart als Feinsilber; es hat
einen starken Klang; es ist nicht sehr biegsam und bricht mit unebener,
zackig feinkörniger Fläche; es ist leicht zu feilen, verstopft aber den
Feilhieb wie Zinn oder Blei. Unter dem Hammer zeigt es sich geschmeidig,
doch erhält es bei etwas starkem Austreiben viele Kantenrisse. Es lässt
sich zu Blech auswalzen; das Blech ist leicht zerbrechlich, zeigt grosse
Steifheit, jedoch keine auffallende Elasticität. Aluminiumblech von
Papierdünne kann wiederholt hin- und hergebogen werden, ehe es zerbricht.
Es lässt sich auch gleich dem Gold und dem Silber zu den dünnsten
Blättern (Blattaluminium) ausschlagen, welche anstatt des Blattsilbers
Anwendung finden. Es lässt sich nur schwer zu Draht ziehen. Es hält sich
an der Luft sehr gut und erträgt selbst Glühhitze, ohne sich beträchtlich
zu oxydiren, doch bildet sich auf der Oberfläche ein dünnes Häutchen von
Thonerde, das beim Schmelzen und Giessen die Vereinigung der
Metalltheilchen erschwert. Man wendet daher ein Flussmittel an, wozu sich
Chlorkalium besonders eignet. Der Schmelzpunkt des Aluminiums liegt bei
etwa 700°. In Salzsäure und Natron- oder Kalilauge löst es sich unter
stürmischer Wasserstoffentwickelung. Salpetersäure, verdünnte, wie
concentrirte, sind, kalt und warm angewendet, ohne alle Einwirkung. Durch
Quecksilber wird es nicht amalgamirt, mit Zinn bildet es eine ziemlich
harte, aber doch streckbare Legirung, mit Kupfer bildet es die
=Aluminiumbronze= (aus 90 bis 95 Proc. Kupfer und 10 bis 5 Proc.
Aluminium bestehend); sie hat ihrer goldähnlichen Farbe wegen Anwendung
gefunden. Ebenso wie das Eisen und Zink legirt sich das Aluminium mit
Blei nicht. Das im Handel vorkommende Aluminium ist stets von Silicium
und Eisen verunreinigt. Man hat bis 0,7 Proc. Silicium und 4,6-7,5 Proc.
Eisen, im Aluminiumdraht 3,7 Proc. Silicium und 1,6 Proc. Eisen
gefunden[29].
[29] =Rammelsberg= fand (1868) in einer aus Kryolith und Natrium in
einem Porcellantiegel dargestellten Aluminiumsorte 10,46 Proc.
Silicium! Die Darstellung von _reinem_ Aluminium dürfte somit wohl
noch ein Problem sein.
[Sidenote: Anwendung des Aluminiums.]
Nach dem auf der internationalen Industrieausstellung in Paris 1867 zu
Tage getretenen Standpunkte der gegenwärtigen Aluminiumindustrie kann
man dem Aluminium eine grosse technische Bedeutung nicht einräumen.
Doch sind einige seiner Anwendungen immerhin von Interesse. So hat man
z. B. sogleich bei dem Bekanntwerden dieses Metalles die Frage
aufgeworfen, ob das Aluminium nicht zum Münzprägen angewendet werden
könnte. Durch Leichtigkeit und Reinlichkeit würde solche Münze sehr
angenehm sein, und das Falschmünzen wäre ausgeschlossen, weil kein
anderes hier anwendbares Metall ein so geringes spec. Gewicht hat. Mit
der Zeit wird man ohne Zweifel dahin gelangen; aber für jetzt sind noch
zu viele Modificationen in den Verhältnissen der Fabrikation zu
erwarten und noch zu viele Ungleichheiten zwischen den verschiedenen
Ländern in Beziehung auf die Gewinnung des Metalls vorhanden. Man
könnte hinzufügen, dass ein Metall, welches sich in Seifensiederlauge
begierig auflöst, nicht den für Geld (abgesehen von Scheidemünze)
unerlässlichen Charakter eines edeln Metalls an sich trägt; dass das
Münzmetall auch für andere Gebrauchszwecke vorzügliche Tauglichkeit
haben muss, wenn es sich in Werthschätzung erhalten soll; besonders
aber, dass Silber und Gold durch keinerlei äussere Einflüsse, selbst
nicht durch Auflösung in Säuren etc. eigentlich verloren gehen, sondern
durch leichte Verfahrungsarten mit wenig Kosten wiederhergestellt
werden können, wogegen das Aluminium, in Thonerde verwandelt, völlig
werthlos ist und zu seiner Wiederherstellung ganz ebenso grossen
Kostenaufwand wie zu der ersten Gewinnung erfordert. Zudem vergesse man
nicht, dass Gold und Silber ihren hohen Werth zum wesentlichen Theile
ihrem seltenen Vorkommen verdanken; Aluminium aber könnte in jeder
chemischen Fabrik ohne Schwierigkeit bereitet werden. Es wäre daher die
Geldprägung aus Aluminium ein den Grundbedingungen des Geldwesens
widersprechendes Unternehmen; und wenn schon das russische Platingeld
sich nicht halten konnte, so hätte das Aluminiumgeld noch hundertfach
weniger Aussicht. Aber zur Verfertigung von Denkmünzen, Preismedaillen
bei Ausstellungen, Rechenpfennigen, Spielmarken und Gewichten hat das
Aluminium schon ziemlich mannichfaltige Anwendungen gefunden, zu
welchen es durch seine Geschmeidigkeit und seine Unveränderlichkeit an
der Luft ausgezeichnet geeignet ist, zumal es durch das Leuchtgas und
die Ausdünstung der Abtritte nicht leidet, welche das Silber, das
Kupfer und deren Legirungen so schnell schwärzen. Gegen diese
Anwendungen ist gerade kein Einwurf zu erheben; die Vorliebe dafür wird
sich aber grösstentheils auf Curiositätenliebhaber beschränken.
Medaillen aus Britanniametall geprägt und galvanisch versilbert, sehen
übrigens weit schöner aus als die wenigstens zwanzigmal so theuern
Aluminiummedaillen, und genügen gewiss Jedem, der silberartiges
Aussehen ohne die grossen Kosten des Silbers wünscht. Die
Schmuckwaarenfabrikation hat sich schnell des Aluminiums bemächtigt,
dessen Leichtigkeit für Armbänder und Kopfschmuck höchst schätzbar ist,
und welches vermöge seiner Gussfähigkeit, seiner Geschmeidigkeit beim
Prägen, seiner Tauglichkeit zu ciselirter Arbeit, seines
unveränderlichen Glanzes, seines schönen Matt, selbst seiner Farbe,
welche jene des Goldes hebt, einen vortrefflichen Ersatz für das Silber
in allen den Fällen gewährt, wo nicht Gold ausschliesslich der Stoff
des Schmuckes ist. -- Es scheint, dass das Aluminium in der
Schmuckfabrikation etwa eine Rolle spielen könnte, wie jetzt die des
Platins ist, nämlich zur Herstellung weisser Verzierungen auf
Goldwaaren; selbständige Schmuckgegenstände aus Aluminium dürften
ebenso wenig Liebhaber finden als solche aus Platin, weil ihre Farbe
nicht schön genug ist. Aus dem nämlichen Grunde ist eine erfolgreiche
Concurrenz mit dem Silber nicht zu erwarten, und wollte man etwa das
Aluminium versilbern, so fiele jeder Grund weg, es dem viel
wohlfeileren Neusilber und Britanniametall vorzuziehen. Ein Pariser
Fabrikant hat den Vortheil erkannt, welchen er aus dem neuen Metall
ziehen konnte: er wendet es in vielerlei Gestalten an, zu eingelegter
Arbeit, zum Ausfüttern der Fächer in Chatoullen u. dgl., zu Deckeln auf
Gläsern, zu kleinen Gefässen und Geräthen jeder Art; er will es selbst
statt Krystallglas gebrauchen, um den Reisenecessaires die grösste
Leichtigkeit zu verleihen. Ein Schritt weiter und man kommt zur
Anfertigung massiv aus Aluminium gegossener, ciselirter, guillochirter,
damascirter Tabakdosen, Büchsen, Etuis u. dgl. Petschafte, Federhalter,
Schreibzeuggarnituren, Briefbeschwerer, Cigarrengestelle, Hemdknöpfe,
Jagdgeräthe, Stock- und Reitpeitschenknöpfe, Fingerhüte,
Pferdegeschirrbeschläge, Statuetten, Leuchter, Armleuchter,
Verzierungen auf Tischuhren, Becher, Vasen und tausend andere Artikel
bieten sich von selbst dar. Die Vergoldung wird diese Benutzungen des
Aluminiums noch bedeutend erweitern. Man macht bereits aus Aluminium
Hausschlüssel, Dessertmesserklingen, Messer- und Gabelhefte, Löffel,
Gabeln, Serviettenringe, Brillengestelle, Fassungen für Operngläser,
Sextanten, Nivellirinstrumente u. s. w. -- Kein Zweifel, dass man alle
die genannten Waaren, und viele mehr, aus Aluminium machen kann, aber
wir sind überzeugt, dass bei dem hohen Preise -- das Kilogramm kostet
1870 immer noch 120-140 Frcs. -- die Liebhaber sich meist verlieren
werden, sobald der Reiz der Neuheit verschwunden ist. Für eine dauernde
und allgemeine Anwendung ist das Aluminium bei seinem immer noch hohen
Preise nicht schön und edel genug. Die Uhrmacherkunst, die Fabrikation
chirurgischer und musikalischer Instrumente, die Verfertigung
künstlicher Gebisse könnten aus der Benutzung des Aluminiums manchen
Vortheil ziehen.
Das Magnesium.
(Mg = 24; spec. Gewicht = 1,743.)
[Sidenote: Magnesium.]
Das Magnesium, welches in unerschöpflichen Mengen als Chlor- und
Brommagnesium im Meerwasser und im Carnallit, als Magnesiumsulfat im
Kieserit, Schoenit und Kainit und als Carbonat in dem Magnesit und den
Dolomiten sich findet, ausserdem als Silicat einen Hauptbestandtheil
vieler Gesteine ausmacht, ist seit einigen Jahren, gleich dem Aluminium,
in den Kreis der technisch benutzten Metalle gezogen worden. Es ist
silberweiss, auf dem frischen Bruche bald schwach krystallinisch, bald
feinkörnig oder selbst fadig. Es hat etwa die Härte des Kalkspathes und
läuft an der Luft etwas an, aber nicht schneller als das Zink, auch geht
die Veränderung nicht tief. Es schmilzt nahe dem Schmelzpunkte des
Zinkes. Etwas oberhalb des Schmelzpunktes entzündet es sich und verbrennt
mit blendend weissem Licht zu Magnesia. Die Lichtintensität des in
Sauerstoff verbrennenden Magnesiums übertrifft die einer Kerzenflamme um
mehr als das Fünfhundertfache. Es lässt sich auch zu Draht ziehen. Sein
specifisches Gewicht ist = 1,743. Es lässt sich leicht feilen, bohren,
sägen und zu Blech ausschlagen, ist aber kaum ductiler als Zink bei
gewöhnlicher Temperatur. Es geht nahezu bei derselben Temperatur in Dampf
über wie das Zink und kocht wie dieses. Das geschmolzene Magnesium ist
teigig, wenig beweglich und lässt sich schwer formen. Die Anwendung des
Magnesiums beschränkt sich vor der Hand auf die des Magnesiumdrahtes, der
beim Verbrennen in einer Gas- oder Wasserstoffflamme das in der
Photographie, als Signallicht und zu Beleuchtungszwecken verwendbare
Magnesiumlicht giebt. Im Kriege England's gegen Theodor von Abyssinien
(1868) wurde von dem Magnesiumlichte ein ausgedehnter Gebrauch gemacht.
Ausserdem ist es in seiner Legirung mit Kupfer statt des Zinkes zur
Messingfabrikation, mit Zink zu Feuerwerkszwecken vorgeschlagen worden.
Man stellt das Magnesium ganz analog dem Aluminium dar, indem man eine
geeignete Magnesiumsverbindung durch Erhitzen mit Natrium reducirt, so
Chlormagnesium (nach =Bunsen=, =Deville= und =Caron=),
Magnesiumnatriumfluorür (=Tissier=), Magnesiumnatriumchlorür
(=Sonstadt=), Tachhydrit (Magnesiumcalciumchlorür =H. Schwarz=),
Carnallit (Magnesiumkaliumchlorür =Reichardt=). =Petitjean= will
Magnesium durch Einwirkung von Kohlenwasserstoffen auf
Schwefelmagnesium oder durch Zusammenschmelzen des letzteren mit
Eisenfeile darstellen. Ob die Vorschläge =Marquart='s, Magnesium durch
Destillation von Dolomit oder Magnesit mit Kohle in Zinkretorten
darzustellen, zu einem günstigen Resultate führen werden, sei der
Zukunftsmetallurgie anheimgegeben. Das Magnesium wird von der unter der
Leitung =Mellor='s stehenden _Magnesium Metal Company_ in Manchester
und der _American Magnesium Company_ in Boston im Grossen dargestellt.
Die englische Fabrik stellt jährlich gegen 20 Centner Magnesium dar.
Die Galvanotechnik.
[Sidenote: Anwendung des Galvanismus.]
[Sidenote: Elektrolytisches Gesetz.]
Es ist gewiss eine der hervorragendsten Eigenschaften der strömenden
Elektricität, dass gewisse zusammengesetzte Körper durch dieselbe in ihre
Bestandtheile zerlegt werden, wobei sich die Bestandtheile an den Stellen
abscheiden, an welchen der Strom in den zu zersetzenden Körper eintritt;
der eine Bestandtheil befindet sich an der Eintrittsstelle des
elektrischen Stromes in die Flüssigkeit, der andere Bestandtheil an der
Austrittsstelle. Die Wissenschaft und das Gewerbewesen haben aus dieser
Eigenschaft den grössten Nutzen gezogen und noch sind von derselben die
grössten Entdeckungen zu erwarten. Die Zerlegung eines zusammengesetzten
Körpers durch strömende Elektricität wird die Elektrolyse genannt;
derjenige Körper, der fähig ist, durch Elektricität zerlegt zu werden,
heisst ein Elektrolyt; die Stellen des Ein- und Austrittes die Elektroden
und zwar die Eintrittsstelle oder der positive Pol die Anode, und die
Austrittsstelle oder der negative Pol die Kathode. Die Bestandtheile des
durch Elektricität zerlegten Körpers nennt man die Ionen, und zwar den an
der Anode (dem + Pole) ausgeschiedenen Bestandtheil das Anion, und den an
der Kathode auftretenden Körper das Kation. Derjenige elektrische Strom,
der die Elektrolyse von einem Molekül Wasser zu bewirken vermag, ist im
Stande, in jedem anderen binär zusammengesetzten Körper, der von dem
elektrischen Strom durchströmt wird, ebenfalls ein Molekül zu zersetzen.
Daraus geht hervor, dass die durch den elektrischen Strom zerlegten
Gewichtsmengen sich wie die chemischen Aequivalente verhalten. Dieses
Gesetz wurde von =Faraday= aufgestellt, es ist unter dem Namen des
elektrolytischen bekannt. Die Physik lehrt, dass die an der Anode (dem +
Pole) sich ansammelnden Körper elektronegative sind, weil ungleichnamige
Elektricitäten sich anziehen und gleichnamige sich abstossen. Die an der
Kathode (dem - Pole) sich ansammelnden sind demnach die elektropositiven.
Weil Wasser das gewöhnliche Auflösungsmittel der Körper ist, so treten
häufig seine Bestandtheile bei der Elektrolyse mit ins Spiel und
veranlassen secundäre Erscheinungen. So giebt z. B. Kupfervitriol an der
Anode Sauerstoffgas und an der Kathode metallisches Kupfer, indem das an
letzterer auftretende Kupferoxyd durch den zugleich auftretenden
Wasserstoff des Wassers zu Kupfer oxydirt wird. Der dagegen an der Anode
frei gewordene Sauerstoff verbindet sich mit dem daselbst befindlichen,
als Leiter dienenden Zink zu Zinkoxyd, das mit der Schwefelsäure zu
Zinksulfat zusammentritt. Für jedes Aequivalent Kupfer (= 63,4), das
gefällt wird, löst sich ein Aequivalent Zink (= 65,2) auf. Wendet man
anstatt des Kupfervitriols passende Lösungen von Gold, Silber u. s. w.
an, so kann man auch auf galvanischem Wege vergolden, versilbern u. dgl.
Von der technischen Anwendung der Elektrolyse seien folgende Fälle
angeführt:
[Sidenote: Galvanoplastik.]
1) =Galvanoplastik.= Wie oben gesagt wurde, lagert sich das aus dem
Kupfersulfat elektrolytisch abgeschiedene Kupfer an der Kathode in
zusammenhängender Form ab. Durch fortgesetzte Operationen kann man das
Kupfer zu einer solchen Dicke anwachsen lassen, dass dasselbe von den
Rändern der Form, auf welcher die Abscheidung geschah, losgetrennt werden
kann und einen Abdruck der Form darstellt. Auf diesem Umstande beruht die
=Galvanoplastik=, die 1839 von =v. Jacobi= in Petersburg und fast
gleichzeitig von =Spencer= in Liverpool erfunden wurde. Diese Kunst wurde
verbessert von =Bequerel=, =Elsner=, =Smee=, =Ruolz=, =Elkington=,
=Christofle=, =Bouilhet=, =Meidinger=, =Klein=, =Oudry=, =Feuquières=,
=Braun=, =Varrentrapp= u. v. A.
Die =Metalllösung=, welche zur Darstellung galvanoplastischer Abdrücke
angewendet wird, ist stets eine gesättigte Lösung von Kupfersulfat. Die
=Form= (das Modell oder die Matrize), auf welcher die Ablagerung vor sich
gehen soll, darf aus keinem Metall bestehen, das von der
Kupfervitriollösung angegriffen wird, namentlich nicht aus Zinn, Zink
oder Eisen. Zuweilen wendet man Kupfer an, das mit einer dünnen Schicht
Silber (auf nassem Wege) überzogen worden ist. Häufiger benutzt man
Formen aus Gyps und Guttapercha. Damit der Strom gleichmässig gehe, ist
es wesentlich, das Zink, das sich an dem elektropositiven Pol befindet,
zu amalgamiren. Das Amalgamiren geschieht, indem man das Zink in
Salzsäure eintaucht, dann einige Tropfen Quecksilber darauf fallen lässt,
und dieselben durch Reiben oder Bürsten auf der Oberfläche verbreitet.
[Sidenote: Anfertigung von Kupferplatten.]
Um Kupferplatten auf galvanischem Wege zu erzeugen, dient folgender
Apparat. In einem hölzernen Troge, der mit Harz ausgegossen ist, bringt
man am Boden die gravirte Platte an, auf der sich das Kupfer ablagern
soll. Ueber derselben ist ein Holzrahmen angebracht, der an seiner
unteren Seite mit einer Blase, mit Pergament oder mit einer porösen
Thonplatte, einem sogenannten Diaphragma, verschlossen ist. Unmittelbar
über diesem Rahmen befindet sich eine Zinkplatte, die vermittelst eines
Bleistreifens mit der Kupferplatte verbunden ist. In den Trog giesst
man eine in der Kälte gesättigte Kupfervitriollösung, die man durch
Hineinlegen einiger Stückchen Kupfervitriol gesättigt erhält. Um den
inneren Theil des Rahmens bringt man eine concentrirte Lösung von
Zinkvitriol. Von grosser Wichtigkeit ist die Galvanoplastik für die
Herstellung von Matrizen für die Schriftgiesserei, von
Stereotypplatten, zur Vervielfältigung von Holzschnitten, zur billigen
und getreuen Reproduktion von Kunstgegenständen (massive Objecte,
Statuen, Monumente) u. s. w. geworden.
[Sidenote: Anfertigung von Medaillen.]
Um Medaillen und ähnliche kleine Gegenstände galvanoplastisch
nachzubilden, benutzt man einige Elemente einer schwachen galvanischen
Batterie. An der Kathode befestigt man die Platte, auf welcher der
Niederschlag erfolgen soll, in verticaler Stellung, und ihr gegenüber
die Platte, welche das Material zu der neuen Platte liefern soll,
ebenfalls in verticaler Stellung. In dem Verhältniss, als sich Metall
an der Kathode niederschlägt, löst sich Metall an der Anode, sodass die
Flüssigkeit immer gleichmässig concentrirt ist. Nicht leitende
Substanzen, die man galvanoplastisch nachbilden will, wie Gypsabgüsse,
Wachs-, Paraffin- oder Stearinsäureabdrücke macht man auf der
Oberfläche durch Graphit, Silber- und Goldbronze oder Eisenoxyd-Oxydul
leitend; so kann man auf diese Art Kupfer auf Gyps oder Stearinsäure
niederschlagen. Gyps muss vor dem Auftragen von Graphit mit Paraffin
oder Stearinsäure eingelassen werden, damit er keine Flüssigkeit
einsaugen kann. Die Guttapercha eignet sich ihrer Eigenschaft wegen, in
heissem Wasser zu einer plastischen teigartigen Masse zu erweichen,
sich in diesem Zustande in alle Formen pressen zu lassen und nach dem
Erkalten genau die Form zu behalten, in welche sie gepresst wurde,
besonders gut zur Herstellung von Formen, die man gleichfalls durch
Graphit etc. leitend macht. -- Um einen zähen, geschmeidigen
Kupferabsatz zu erhalten, hat =v. Kobell= vorgeschlagen, die
Kupfervitriollösung mit einem Zusatz von Zinkvitriol und Glaubersalz zu
versehen. -- Das Kupfer wird galvanisch nur dann im cohärenten
regulinischen Zustande gefällt, wenn die Kupfervitriollösung in
ziemlich concentrirter Form angewendet wird und der elektrische Strom
gerade hinreicht, die Metalllösung, aber nicht auch Wasser zu ersetzen.
Entwickelt sich neben dem abgeschiedenen Metalle auch noch Wasserstoff
an der Kathode, so wird das Metall nicht in cohärenter Form, sondern in
Gestalt eines dunklen Pulvers abgeschieden.
[Sidenote: Vergoldung, Versilberung u. s. w. auf galvanischem Wege.]
[Sidenote: Goldlösung.]
[Sidenote: Silberlösung.]
2) =Vergoldung, Versilberung u. s. w. auf galvanischem Wege.= Um
Gegenstände von Kupfer, Bronze, Messing u. s. w. auf galvanischem Wege zu
vergolden, muss die Oberfläche derselben vollkommen gereinigt sein. Das
Reinigen geschieht durch Eintauchen des Gegenstandes in siedende
Natronlauge, wodurch das Fett und der Schmutz aus den Vertiefungen
entfernt werden. Man bedient sich zur Vergoldung, wie auch zur
Versilberung allgemein der galvanischen Batterie mit einer
Zersetzungszelle und zwar ist die jetzt von =Smee= construirte Batterie,
die aus platinirtem Silberblech, das mit amalgamirtem Zinkblech umgeben
ist, die bei weitem gebräuchlichere. Die Elemente dieser Batterie hängen
in bleiernen, inwendig verpichten Gefässen. Als =Zersetzungsflüssigkeit=
benutzt man die Verbindung des Cyankaliums mit Gold oder Silber. Eine
Auflösung von Cyankalium in Wasser hat die Eigenschaft, fein zertheiltes
metallisches Gold, Goldoxyd, Gold- oder Silberchlorid zu lösen und
Doppelcyanüre zu bilden, deren Lösung sich am besten als
Zersetzungsflüssigkeit eignet. Die zu vergoldenden oder versilbernden
Gegenstände werden in die Zersetzungszelle mittelst eines Drahtes
eingehängt, der mit dem positiven Pole der Batterie in Verbindung steht.
Ein zweiter Draht ist mit dem negativen Pole der Batterie verbunden, der
in der Zersetzungszelle in ein angenietetes Platinblech endet. Anstatt
der Leitungsdrähte wendet man sehr zweckmässig Drahtseile an. Der Process
der galvanischen Vergoldung oder Versilberung dauert nur einige Minuten,
deshalb hängt man die Anode nicht ein, sondern bewegt dieselbe in der
Auflösung mit der Hand hin und her, damit die Vergoldung gleichmässig
ausfalle. Anstatt der Anode aus Platin, wendet man zweckmässig Bleche aus
Gold oder Silber an, die von dem sich ausscheidenden Cyan nach und nach
aufgelöst werden; dadurch wird bezweckt, dass der Gehalt der Lösung an
Gold und Silber stets gleich bleibt. Um eine geeignete =Goldlösung= zu
bereiten, wendet man 100 Gramme Cyankalium auf ein Liter destillirtes
Wasser an. Für diese Lösung löst man 7 Gramme Feingold in Königswasser,
dampft die Lösung im Wasserbade vorsichtig zur Trockne, löst den
Rückstand in etwas destillirtem Wasser und setzt die Flüssigkeit zu der
Lösung des Cyankaliums. -- Da die Lösung des Goldchlorids, das sich durch
Auflösen von Gold in Königswasser bildet, trotz des Abdampfens noch freie
Säure enthalten kann, die aus der Cyankaliumlösung Blausäure entwickelt,
so hat man vorgeschlagen, das Gold aus dieser Lösung mittelst
Eisenvitriol zu fällen, das fein zertheilte Gold auf einem Filter zu
sammeln, mit destillirtem Wasser auszuwaschen und dann in die erwärmte
Cyankaliumlösung zu bringen, in der sich das Gold löst. Nach =Braun= löst
man das Gold in Königswasser, dampft die vom ausgeschiedenen Chlorsilber
abfiltrirte Lösung, zu welcher man Kochsalzlösung gesetzt hatte (auf 3
Th. Gold 10 Th. Kochsalz), zur Trockne ein, löst den Rückstand in Wasser
und fällt die Lösung mit überschüssigem Ammoniak. Der Niederschlag
(Knallgold) wird ausgewaschen und in einer hinreichenden Menge von
Cyankalium gelöst. Nach dem Herzog von =Leuchtenberg= ist es zweckmässig,
der Goldlösung etwas Aetzkali zuzusetzen. =Elsner= benutzt anstatt des
Cyankaliums das Blutlaugensalz, das schon vorher von =Elkington= und
=Ruolz= vorgeschlagen worden war. Man löst zu diesem Zwecke 28 Gr.
gewalztes Gold in Königswasser, verdampft die Lösung im Wasserbade zur
Trockne, löst den Rückstand in Wasser und setzt zu der Lösung 210 Gr. mit
etwas Wasser angerührter Magnesia. Die entstandene goldsaure Magnesia
wird auf einem Filter mit Wasser ausgewaschen und dann mit Salpetersäure
behandelt, welche die Magnesia auflöst, das Goldoxyd zurücklässt. Nach
hinreichendem Auswaschen wird das Gold in einer Auflösung von 500 Gr.
Blutlaugensalz in 4 Litern Wasser gelöst. Die Lösung =zum Versilbern= auf
galvanischem Wege stellt man dar, indem man gut ausgewaschenes, frisch
gefälltes Chlorsilber in Cyankaliumlösung (100 Gr. Cyankalium auf 1 Liter
Wasser) einträgt, so viel sich darin aufzulösen vermag, und zu dieser
Lösung eine gleiche Menge von der Cyankaliumlösung setzt.
Die galvanische Versilberung ist auf Kupfer, Glockengut, Messing,
Tombak, Roh- und Stabeisen direct mit gutem Erfolge ausführbar; Zinn
und polirter Stahl müssen dagegen vorher galvanisch verkupfert werden,
wenn die Versilberung dauerhaft sein soll; Zink muss auf jeden Fall
vorher verkupfert sein. Sehr beliebt sind gegenwärtig die aus Neusilber
und aus Britanniametall hergestellten und galvanisch versilberten
Gegenstände, welche unter dem Alfénide (Chinasilber vgl. Seite 55) in
dem Handel vorkommen. Auf 1 Quadratmeter Metallfläche hat man von 1,0
bis zu 22,0, ja selbst 240 Grm. Silber niedergeschlagen, die Dicke der
Silberschicht mithin 1/9400, 1/450, 1/42 Millimeter betrug. Man giebt
den galvanisch versilberten Metallwaaren in England zuweilen einen
schwachen Ueberzug von Palladium zur Verhütung des Schwarzwerdens durch
schwefelwasserstoffhaltige Exhalationen.
[Sidenote: Kupferlösung.]
Eben so empfiehlt man eine Lösung von 1 Th. Cyansilber in 100 Th. Wasser.
Zur =galvanischen Verkupferung= ist eine Auflösung von Kupferoxyd in
Cyankalium die tauglichste Zersetzungsflüssigkeit. Um sie darzustellen,
erhitzt man eine Kupfervitriollösung mit etwas Kali und Traubenzucker,
bis sich ein Absatz von rothem Kupferoxydul gebildet hat, den man auf
einem Filter mit destillirtem Wasser auswäscht und in einer
Cyankaliumlösung löst. Nach der von =Weil= (in Paris) eingeführten
trefflichen Methode der galvanischen Verkupferung von Gusseisen, Stahl
und Stabeisen wendet man als Zersetzungsflüssigkeit eine Lösung von 350
Grm. Kupfersulfat, 1500 Grm. Kalium-Natrium-Tartrat (Seignettesalz),
400-500 Grm. Aetznatron in 10 Liter Wasser gelöst an.
=Oudry's= Verfahren der galvanischen Verkupferung von Eisen, welche in
Paris zur Verkupferung der Gascandelaber, der Fontainen am
Concordienplatze etc. etc. Anwendung gefunden, unterscheidet sich von
der gewöhnlichen galvanischen Verkupferung in zwei Richtungen. Einmal
dadurch, dass das Kupfer nicht unmittelbar auf das Eisen gefällt,
sondern dass dieses vorerst mit einer für Wasser und saure
Flüssigkeiten undurchdringlichen Hülle überzogen und dieses sodann
durch Einreiben von Graphit für den galvanischen Strom leitend gemacht
wird, und dann dadurch, dass das Ausfällen des Kupfers in der Regel so
lange fortgesetzt wird, bis eine Kupferschicht von 1 bis 2 Millimetern
Dicke gebildet ist, wodurch die Verkupferung sehr dauerhaft wird. Die
Oberfläche der Artikel, welche verkupfert werden sollen, bedarf nicht
erst einer oft mühsamen Reinigung von Eisenoxyd, sondern sie wird nur
allenfalls mit Meissel und Feile abgeglichen und mit einer Bürste aus
Eisendraht gereinigt. Hierauf werden dieselben mit einer gut deckenden
und schnell trocknenden Farbe zwei Mal überstrichen, deren färbender
Bestandtheil meistens aus Mennige besteht, und sonach wird der Ueberzug
mit Graphit gut eingerieben. Im Falle irgend ein Theil vorzugsweise der
Abnutzung ausgesetzt ist, kann dieser, wie dies z. B. mit den Füssen
der Gascandelaber in Paris geschieht, vor der Bedeckung mit der Farbe
mit Kupferblech bekleidet werden, welches natürlich nicht bemalt wird.
Die solcher Gestalt präparirten Eisenstücke werden nun in eine
concentrirte Lösung von Kupfervitriol gelegt und mit einer
entsprechenden Anzahl galvanischer Elemente in Verbindung gesetzt. Hat
man z. B. einen gewöhnlichen Gascandelaber zu verkupfern, so wird
dieser in eine etwas saure Lösung von Kupfervitriol in einem seiner
Grösse entsprechenden Holzreservoir eingelegt und von allen Seiten mit
porösen Thoncylindern von ungefähr 0,5 Meter Höhe und 12 Centimeter
Durchmesser umgeben, welche Cylinder verdünnte Schwefelsäure enthalten,
in welche Zinkcylinder eingesetzt sind, die unter einander durch
Leitungsdrähte verbunden werden; hiernach werden beide Enden sammt dem
Mitteltheil des Candelabers in leitende Verbindung mit den
Zinkelementen gesetzt. Zur Ausfällung einer 1 Millimeter dicken
Kupferlage bei einem solchen Candelaber sollen 4-1/2 Tage genügen. Die
grossen Fontainen des Concordienplatzes, welche verkupfert worden sind,
sollen aber 2 Monate im Bade gelegen haben. Der Preis für das
Verkupfern ist für Stücke von der Grösse gewöhnlicher Candelaber 9 Fr.,
kann aber für grosse Kunstgegenstände bis auf 25 Fr. per Kilogramm
ausgefällten Kupfers steigen. Wenn die ausgefällte Kupferlage sehr dick
ist, so wird deren Oberfläche ein wenig knollig, und muss daher, wenn
sie vollkommen glatt sein soll, mit der Feile etwas abgeglichen werden.
[Sidenote: Zink- und Zinnlösung.]
Zum =Verzinken= des Eisens kann man eine Lösung von Zinksulfat anwenden.
Das mit einer Zinkhaut überzogene Eisen führt den Namen =galvanisirtes
Eisen=; dasjenige, welches im Handel diesen Namen führt, ist jedoch nicht
auf galvanischem Wege mit Zink überzogen, sondern auf gewöhnlichem Wege
verzinktes Eisen. Zum =Verzinnen= wendet man eine Zinnauflösung an,
welche man dadurch gebildet hat, dass man als Zersetzungsflüssigkeit
Aetznatronlauge, als Kathode ein Eisenblech, als Anode eine Zinnstange
benutzt.
Auch ein galvanisches Ueberziehen mit Eisen (=Verstählen=) findet
statt. Seit einer Reihe von Jahren pflegt man gestochene Kupferplatten
(nach dem von =H. Meidinger= angegebenen Verfahren) mit Eisen zu
überziehen (zu verstählen), um solche für längeren Gebrauch tauglich zu
machen. Dies geschieht, indem man ein Bad von Eisenvitriol und Salmiak
anwendet, eine Eisenplatte am Zinkpol und die zu verstählende Platte am
Kupferpol befestigt und in die Flüssigkeit einhängt. Die so verstählten
Platten zeigen eine grauweisse glänzende Farbe. Ist die zwar sehr
dünne, aber dennoch äusserst harte Eisenschicht, welche 5000-15,000
Abdrücke aushält, abgenutzt, so kann die nämliche Platte beliebig oft
von Neuem verstählt werden, ohne dass sie irgendwie darunter leidet.
Die Anwendung von eisernen Clichés (nach der Methode von =Klein=,
=Feuquières= und =Varrentrapp=[30] dargestellt), überhaupt das
Verfahren der Reduction des Eisens auf galvanischem Wege ist als ein
sehr bedeutender Fortschritt in der Galvanotechnik anzusehen.
[30] Vergl. Jahresbericht der chem. Technologie, 1868 p. 141 u. 145.
[Sidenote: Das Aetzen auf galvanischem Wege.]
=Das Aetzen auf galvanischem Wege= gründet sich auf die Thatsache, dass
unter gewissen Bedingungen die an den Elektroden ausgeschiedenen Stoffe
sich mit denselben chemisch verbinden. Erfolgt eine Verbindung, so wird
die Elektrode nach und nach zerstört. Regulirt man dieses Zerstören
dergestalt, dass die Elektrodenplatte durch Ueberziehen mit Aetzgrund
(aus 4 Th. Wachs, 4 Th. Asphalt und 1 Th. schwarzem Pech dargestellt)
bis auf gewisse freigelassene Stellen unzerstörbar ist, so hat man alle
Bedingungen zum Aetzen. In die mit Aetzgrund bedeckte Kupferplatte wird
die beabsichtigte Zeichnung bis auf das blanke Metall einradirt, und
darauf als positive Elektrode einer constanten Kette in
Kupfervitriollösung, einer anderen als negative Elektrode dienenden
blanken Kupferkette gegenüber gestellt. Während sich die letztere mit
Kupfer überzieht, wird an den radirten Stellen durch den Sauerstoff des
zersetzten Wassers Kupferoxyd gebildet und dieses von der in
Kupfervitriol frei gewordenen Schwefelsäure immer wieder aufgenommen
und entfernt.
[Sidenote: Metallochromie.]
4) =Metallochromie= oder =galvanische Metallfärbung=. Auch
zusammengesetzte Körper, wie z. B. Metalloxyde, können durch den
galvanischen Strom in cohärenter Form auf Metallflächen
niedergeschlagen werden. Bleioxyd (Bleiglätte) hat vorzüglich die
Eigenschaft, aus seiner Lösung in Aetzkali oder Aetznatron als
Superoxyd abgeschieden zu werden. =Becquerel= hat darauf ein Verfahren
begründet, Metalle mit diesem Superoxyd zu überziehen, das unter dem
Namen =Metallochromie= oder =galvanische Metallfärbung= bereits
Anwendung gefunden hat, da dasselbe die Hervorbringung verschiedener
Farben gestattet. Diese Farben gehören in die bekannte Kategorie der
Farben dünner Schichten. Bringt man in eine vollkommen gesättigte
Auflösung von Bleioxyd in Aetzkali eine Platte, die mit der Anode einer
galvanischen Batterie in Verbindung steht, während ihr gegenüber eine
Platinplatte als Kathode dient, so wird auf der Platte Bleisuperoxyd
abgelagert, und die Farbe ändert sich mit der Dicke der Schicht; ist
die gewünschte Wirkung erreicht, so muss der Körper sogleich aus der
Flüssigkeit genommen und abgewaschen werden. Hält man die Spitze ruhig
über eine Stelle, so entstehen um dieselbe herum die bekannten
Nobili'schen Farbenringe. Um diese zu vermeiden, muss man die Elektrode
in fortwährender Bewegung und in einer gewissen Entfernung von der
Oberfläche des Körpers halten. Die Metallochromie findet Anwendung zur
Verzierung von Gegenständen aus Kupfer, Tombak und Messing, welche
vorher eine dünne galvanische Vergoldung empfangen haben. Die
Hauptfarbe ist grün oder purpurroth, welche in Nebenfarben (hellroth,
blau, violett, gelb) übergeht. Anstatt der Lösung des Bleioxydes in
Aetzkali kann man auch eine mit Kalilauge versetzte Lösung von
Kupfervitriol und Kandiszucker in Wasser anwenden.
[Sidenote: Elektrotypie.]
=Elektrotypie.= Um Lettern auf galvanoplastischem Wege zu
vervielfältigen, wird der Lettersatz mit Spatien in solcher Ausdehnung
umgeben, als die Grösse der von jeder Letter darzustellenden Matrize es
erfordert. Der Satz wird dann mit Schnüren festgebunden, an den Rändern
mit Wachs umgeben, davon ein galvanoplastischer Abdruck erzeugt und die
einzelnen Matrizen mit einer Scheere ausgeschnitten. Auf der Rückseite
werden dieselben verzinnt und mit Lettermetall zur gehörigen Dicke
ausgegossen. Zur Erzeugung von Stereotypplatten und zur Copirung von
Holzschnitten ist die Guttapercha als Material zur Matrize besonders
geeignet.
[Sidenote: Glyphographie.]
Die =Glyphographie= ist eine Anwendung der Galvanoplastik, um
Holzschnitte nachzuahmen. Sie ist eine Erfindung =Palmer='s in London
und ist durch =V. Ahner= in Leipzig verbessert worden. Seitdem die
galvanisch in Kupfer oder Eisen reproducirten Holzschnitte als Clichés
allgemein Anwendung gefunden, hat die Glyphographie allen Boden
verloren. Sie bezweckt die von dem Künstler ausgeführte Zeichnung
direct in eine Typenplatte zu verwandeln; die Zeichnung kann dabei in
ihrer natürlichen Richtung, nicht verkehrt wie beim Holzschnitt,
gemacht werden, worin besonders bei solchen Sachen, in welchen viel
Schrift vorkommt, eine grosse Erleichterung ist. Das Verfahren, soweit
es bekannt ist, besteht in Folgendem: Eine vollkommen eben geschliffene
Kupferplatte wird mit Schwefelleberlösung angestrichen und dadurch ihre
Oberfläche geschwärzt; die mit Wasser abgespülte und gereinigte Platte
wird mit einem weissen Radirgrund versehen, der aus einer Mischung von
Burgunderpech, weissem Wachs, Colophonium, Wallrath und schwefelsaurem
Blei besteht. In diesen weissen Grund zeichnet der Künstler mit den
dazu bestimmten Nadeln, sodass der schwarze Grund blossgelegt wird und
die Zeichnung schwarz auf weiss erscheint. Die fertige Radirung wird
dem Galvanoplastiker übergeben, welcher nunmehr die mechanischen
Beihülfen zur Erzeugung eines galvanoplastischen Abdruckes besorgt. Es
werden vor Allem die breiten weissen Flächen mittelst einer dicken,
breiartigen Firnissmasse erhöht, damit sie nicht überwachsen. Dann wird
die Platte copirt und der galvanoplastische Abdruck auf einem
Holzklotze befestigt, sodass er mit dem Letternsatze gleiche Höhe
erhält und gleichzeitig mit diesem abgedruckt werden kann. Von der
radirten Platte können auch Gypsabgüsse hergestellt und hiervon
Stereotypplatten abgegossen werden, und es scheint, als ob dieser
Vorgang in England häufiger angewendet wird, als die galvanoplastische
Copie, da überdies die Druckerschwärze von galvanoplastischen Modellen
nie so gut angenommen wird, als von Stereotypplatten. Eine, wie es
scheint, der Glyphographie sehr ähnliche Methode zur Herstellung von
Reliefplatten für den Buchdruck ist von den Herren =Haase= und =Söhne=
in Prag in Anwendung gebracht, jedoch nicht veröffentlicht worden.
[Sidenote: Galvanographie.]
Kurze Zeit (1842) nach der Entdeckung der Galvanoplastik durch =Jacobi=
wurde durch =v. Kobell= in München die Idee gefasst, die neue Kunst zu
benutzen, um in Tuschmanier gemalte Bilder auf galvanischem Wege in
Kupfer vertieft dargestellt, zu copiren, dass sie nun durch druckbare
Platten vervielfältigt werden können, welche Kunst mit dem Namen
=Galvanographie= bezeichnet worden ist. Es wird auf eine glatte und
versilberte Kupferplatte eine Tuschzeichnung in Oelfarbe (=v. Kobell=
empfiehlt eine mit Dammarfirniss versetzte und mit Graphit abgeriebene
Lösung von Wachs in Terpentinöl) gemalt; sobald die Farbe eingetrocknet
ist, wird darauf eine Kupferplatte erzeugt, welche dann unmittelbar zum
Abdruck in der Kupferdruckpresse dient und dieselbe Tuschzeichnung, wie
sie der Künstler auf der Platte hervorbrachte, in beliebiger Anzahl von
Abdrücken auf Papier wiedergiebt. Die Abdrücke nähern sich am meisten
der sogenannten Aquatinta-Manier, unterscheiden sich aber von ihr durch
ausserordentliche Weichheit der Schattirungen, welche in der That denen
eines getuschten Bildes täuschend ähnlich sind; die Platten ertragen
ohne beträchtliche Abnutzung über 600 Abdrücke. Die Bilder werden in
einer Farbe gemalt, damit die Tuschzeichnung durch höheres oder flaches
Auftragen der Farbe eine Art Relief bildet, das sich in der
galvanoplastischen Platte vertieft darstellt und zur Aufnahme der
Druckerschwärze dient, die alle diese Vertiefungen in demselben
Verhältnisse ausfüllt und dann an die Oberfläche des Papiers sich
anheftet.
II. Abschnitt.
Rohstoffe und Produkte der chemischen Industrie.
Das Kaliumcarbonat.
(K_{2}CO_{3} = 138,2; in 100 Th. 68,2 Th. Kali und 31,8 Th. Kohlensäure.)
[Sidenote: Quellen des Kalis.]
Das =Kaliumcarbonat= (kohlensaures Kali) in der Form, in welcher es im
Handel vorkommt, führt den Namen =Potasche=, weil in früherer Zeit das
meiste Kaliumcarbonat aus der Asche (Holzasche) gewonnen wurde. Das Kali
findet sich in reichlichster Menge in der Natur und zwar niemals frei,
sondern als Silicat, als Chlorkalium, als Kaliumsulfat, als
pflanzensaures Kalium und endlich als fettsaures Kalium. Es kommt im
Mineralreich und in der organischen Natur vor. Für technische Zwecke
benutzbare Kaliquellen sind gegenwärtig folgende:
{ I. die Stassfurter und Kaluczer Salzmineralien
A. Anorganische { Carnallit, Sylvin, Kainit und Schoenit,
Kaliquellen { II. der Feldspath und ähnliche Gesteine,
{ III. das Meerwasser und die Mutterlauge der Salinen,
{ IV. der natürliche Kalisalpeter;
{ V. die Asche der Vegetabilien,
B. Organische { VI. die Schlempekohle von der Verarbeitung der
Kaliquellen { Rübenmelasse,
{ VII. die Tange (als Nebenprodukt der Jodgewinnung),
{ VIII. der Schweiss der Schafwolle.
[Sidenote: Kalisalze aus den Stassfurter Salzmineralien.]
I. Aus den =Stassfurter= und =Kaluczer Kalimineralien=, dem (in neuerer
Zeit auch für die Bromgewinnung wichtig gewordenen) Carnallit, ferner aus
dem Sylvin (ClK) und dem Kainit (einer Verbindung von Kaliumsulfat mit
Magnesiumsulfat und Chlormagnesium) stellt man gegenwärtig grosse Mengen
von Kalisalzen dar, namentlich aus dem Carnallit, welcher in der obersten
Region des Stassfurter Steinsalzlagers (übrigens auch an anderen Orten,
so z. B. zu Kalucz in Galizien, in der Nähe der Lemberg-Czernowitzer
Bahn; ferner zu Maman in Persien) sich findet, nach der Formel KCl,
Mg {Cl_{2} / {Br_{2} + 6H_{2}O und, abgesehen von dem Brom, in 100 Th. aus
Chlorkalium 27
Chlormagnesium 34
Wasser 39
---
100
Die Fabrikation der Kalisalze aus den Salzmineralien der Carnallit-Region
zerfällt
[Greek: a]) in die Darstellung von Chlorkalium;
[Greek: b]) " " " " Kaliumsulfat;
[Greek: g]) " " Fabrikation von Potasche.
[Greek: a]) =Darstellung von Chlorkalium.= Nach dem ursprünglichen
(1861 patentirten) Verfahren =A. Frank='s wurden die Abraumsalze im
Flammenofen mit oder ohne Wasserdampf einem Glühprocesse unterworfen
und dann mit Wasser extrahirt. Aus der Lauge sollte durch Eindampfen
und Aussoggen das Chlorkalium gewonnen werden. Diesem Verfahren liegt
die Thatsache zu Grunde 1) dass der Carnallit des Abraumsalzes durch
Wasser in Chlorkalium und Chlormagnesium sich spaltet und 2) letzteres
beim Glühen in Wasserdampf sich zersetzt in Salzsäure, die entweicht,
und in zurückbleibende Magnesia. Beim Betrieb im Grossen gab das
Verfahren jedoch ungenügende Resultate. In Folge des Vorhandenseins
anderer Chlormetalle in dem Abraumsalze (Chlornatrium und Tachhydrit)
geht die Zersetzung des Carnallits nur partiell und äusserst langsam
vor sich. Ausserdem giebt der Kieserit des Abraumsalzes zur Bildung von
Schoenit Veranlassung, welches Doppelsalz das erhaltene Chlorkalium
verunreinigt. Endlich findet sich dem Chlorkalium noch fast alles
Chlornatrium beigemengt, das in dem Abraumsalz sich fand. Es war eine
glückliche Idee =Grüneberg='s, vor der Verarbeitung der Abraumsalze
deren Bestandtheile einer mechanischen Separation zu unterwerfen. Die
Grundzüge dieses Verfahrens sind folgende: Das Abraumsalz besteht der
Hauptsache nach aus den drei Salzen,
dem Carnallit mit dem spec. Gew. 1,618
" Kochsalz " " " " 2,200
" Kieserit " " " " 2,517
Wenn das Abraumsalz grob gemahlen und zu verschiedenen Kornsorten
gleicher Grösse gesiebt wird, so lassen sich die einzelnen Salze dem
specifischen Gewichte nach trennen in Apparaten, wie sie im Bergwesen
zur Trennung der Erze von der Gangart benutzt werden. Anstatt Wasser,
welches die Salze während des Setzprocesses lösen würde, wird eine
gesättigte Chlormagnesiumlösung, die als letzte Mutterlauge massenhaft
erhalten wird und keinen Einfluss auf die zu scheidenden Salze ausübt,
angewendet. Der Carnallit, als das specifisch leichteste der
Abraumsalzbestandtheile, bildet nach der Setzung die obere Schicht der
gesetzten Salze, das Kochsalz die mittlere und der Kieserit die
unterste Lage. Die drei Schichten werden durch sauberes Abheben
getrennt. Die Carnallitlage wird zur Chlorkaliumfabrikation verwendet.
Das Kochsalz, die mittlere Schicht, ist so frei von Kali, dass es
direct verwendet werden kann. Der Kieserit endlich geht, nachdem er
durch Waschen mit kaltem Wasser von dem anhängenden Kochsalz befreit
worden ist, in die weiter unten zu beschreibende Fabrikation von
Kaliumsulfat über.
[Illustration: Fig. 57.]
[Illustration: Fig. 58.]
Die meisten Fabriken in Stassfurt verarbeiten jedoch die Abraumsalze
so, wie sie von der Grube geliefert werden, und zwar nach folgendem
Verfahren, das aus fünf auf einander folgenden Operationen besteht. 1)
Auslaugen des Carnallits mit einer zur völligen Lösung unzureichenden
Menge heissen Wassers, wodurch hauptsächlich nur Chlorkalium und
Chlormagnesium gelöst werden, die grösste Menge des Kochsalzes und des
Magnesiumsulfates aber zurückbleibt; 2) Auskrystallisiren des
Chlorkaliums durch Abkühlung; 3) Abdampfen und Abkühlung der
Mutterlauge, wodurch eine zweite Krystallisation von Chlorkalium
erhalten wird; 4) nochmaliges Abdampfen und Abkühlung der Mutterlaugen,
wo das Doppelsalz von Chlorkalium und Chlormagnesium (künstlicher
Carnallit) erhalten wird, welcher dann ebenso wie der natürliche
verarbeitet wird; 5) Auswaschen des Chlorkaliums, Trocknen und
Einpacken.
[Illustration: Fig. 59.]
1) Der Carnallit wird in gusseiserne Auslaugegefässe gebracht und mit
3/4 seines Gewichts von Wasser, welches zum Waschen von Chlorkalium
gedient hat und viel Kochsalz und etwas Chlorkalium enthält, übergossen
und dann durch ein ringförmiges Rohr _T_ (Fig. 59) Dampf von 120° C.
hineingeleitet. In der Fabrik von =Douglas=, welche gemahlenen
Carnallit verarbeitet, fassen die Bottiche (Fig. 57, 58, 59) 20 Tonnen
davon, sind mit einem dicht schliessenden Deckel bedeckt, in welchem
nur eine Oeffnung zum Entweichen des überflüssigen Dampfes befindlich
ist. Eine von einer Dampfmaschine bewegte verticale eiserne Welle _C_
mit Armen geht durch die Achse des Gefässes und bewegt das Salz
beständig umher. Dies dauert etwa drei Stunden, worauf man zwei Tage
ruhig stehen lässt. Die Auflösung ist dann ganz gesättigt und zeigt 32°
B. Der obere Hahn _r_ wird nun geschlossen und ein unterer _r'_ mit
einer auswärts gehenden Röhre _s_ geöffnet. Der Dampf drückt die Lösung
in diese hinauf nach dem Krystallisationsraume. Der Rückstand, welcher
etwa 1/3 des angewendeten Carnallits beträgt, wird noch ein oder zwei
Mal mit Wasser ausgelaugt.
[Illustration: Fig. 60.]
[Illustration: Fig. 61.]
2) Die Krystallisationsgefässe aus Eisenblech oder Holz sind entweder
flache Kästen oder hölzerne Fässer von 1,20 Meter Durchmesser und 1,5
bis 1,9 Meter Höhe. Beim langsamen Abkühlen krystallisirt das
Chlorkalium mit etwas Kochsalz gemischt und stark mit Chlormagnesium
imprägnirt. Das an den Seiten der Gefässe sich ansetzende ist reiner
und enthält etwa 70 Proc. Chlorkalium, das Bodensalz unreiner (55
Proc.). In flachen Gefässen geht die Abkühlung schneller, das Salz ist
feiner, was zu weiterer Verwendung vortheilhaft ist, aber es ist
unreiner als das gröber krystallisirte und verlangt längeres und
sorgfältigeres Auswaschen. Man nimmt dazu reines Wasser, welches man
eine Stunde darauf stehen lässt und dann abzapft. Dieses Wasser dient,
wie oben erwähnt, zum Auskochen des Carnallits. Eine einzige solche
Waschung bringt das grob krystallisirte von den Seiten der Gefässe auf
80 Proc. Chlorkalium, das fein krystallisirte verlangt zwei bis drei
Waschungen. Die meisten Fabriken liefern das Salz mit diesem Gehalt von
80 Proc., einige wenige treiben es auf 85 bis 90 Proc.
3) Das Eindampfen der ersten Mutterlauge geschieht in eisernen Pfannen
von verschiedener Grösse. Da beim Eindampfen reichlich Kochsalz
niederfällt, welches am Boden festbrennen könnte, so lässt man die
Flammen nur seitlich die Wände des Kessels (wie Fig. 61 zeigt) umspülen
und rührt beständig um, damit sich an diesen das Salz nicht festsetzt.
Nachdem die Lauge auf etwa 2/3 ihres Volumens eingedampft ist, zeigt
sie 33° B. Man lässt sie dann in die Krystallisationsgefässe ablaufen
und nimmt das niedergefallene Salz aus den Pfannen heraus. Es besteht
aus 60-65 Proc. Kochsalz, 6 Proc. Chlorkalium und 30 Proc. des
Doppelsalzes von Magnesiumsulfat und Kaliumsulfat, das unter dem Namen
Schoenit oder Pikromerit auch fertig gebildet unter den Stassfurter
Salzen auftritt. Es wird als Dünger verwandt. In einigen Fabriken
erhitzt man die Abdampfkessel durch Dampf. Vier Röhren _T_ (Fig. 60)
liegen dazu parallel den langen Seiten im Kessel und öffnen sich dann
in den Raum _U_ zwischen dem Kessel und einem ihn umgebenden Mantel.
Der unbenutzte Dampf entweicht durch das Rohr _T'_. Die Concentration
geht schneller als bei der directen Erhitzung. Die Krystallisation der
zweiten Lauge giebt eine neue Quantität Chlorkalium, welches aber nur
50-60 Proc. enthält und 2-3 Waschungen erfordert, um auf 80 gebracht zu
werden.
4) und 5) Die zweite Mutterlauge wird bis auf 35° B. concentrirt, wobei
ein ähnliches Salzgemenge wie bei der ersten Concentration niederfällt,
welches mit diesem vereinigt wird. Dieses Gemenge enthält dann gegen 10
Proc. Kali und wird mit Vortheil als Dünger verwandt. Diese
concentrirte Lauge giebt nun aber beim Krystallisiren nicht
Chlorkalium, sondern künstlichen Carnallit, welcher ebenso behandelt
wird wie der natürliche, nur ist die Arbeit bei seiner grösseren
Reinheit viel einfacher und rascher. Man löst etwa drei Tonnen davon
auf einmal in heissem Wasser auf, was drei Stunden erfordert, lässt
zwei Stunden ruhig stehen und zapft dann in die Krystallisationsgefässe
ab. Da der künstliche Carnallit nur wenig Kochsalz enthält, so fällt
das Chlorkalium viel reiner aus und man kann es durch Auswaschen auf
85-90 Proc. bringen.
Das durch Waschen gereinigte =Chlorkalium= wird schnell getrocknet,
entweder in einem Flammenofen, wo es eine schwache Calcination
erleidet, oder auf dem metallenen Boden einer Kammer, welche durch
Röhren erhitzt wird, die durch die Feuerluft eines Braunkohlenfeuers
geheizt werden. Nach dem Trocknen wird das Salz zerdrückt, gesiebt und
in Fässer von Tannenholz gepackt, welche etwa 500 Kilogr. enthalten.
Sie werden dann in der Fabrik selbst auf Waggons der Magdeburger
Eisenbahn geladen und nach den verschiedenen europäischen Märkten
versandt. Das käufliche Chlorkalium, welches 80-86 Proc. KCl. enthält,
wandert entweder in die Salpeterfabriken, wo es mit Natriumsalpeter in
Kaliumsalpeter umgesetzt wird, oder in die Alaunfabriken, oder man
verwendet es zur Darstellung von Kaliumchlorat und Kaliumchromat, oder
endlich dient es zur Fabrikation von Kaliumsulfat und Kaliumcarbonat.
[Greek: b]) =Darstellung von Kaliumsulfat.= Das Kaliumsulfat lässt sich
darstellen
a) aus Chlorkalium und Schwefelsäure;
b) aus Chlorkalium und Schwefelkies, durch den =Longmaid='schen
Röstprocess (siehe Sodafabrikation) und in vielen Fällen der chlorirenden
Röstung in der Metallurgie, wenn das bisher übliche Kochsalz durch
Chlorkalium ersetzt wird;
c) aus Chlorkalium und Kieserit;
d) aus dem Kainit.
Die Umsetzung von Chlorkalium in Kaliumsulfat durch Glaubersalz, die
wiederholt zur Darstellung von Kaliumsulfat versucht wurde, hat sich im
Grossen als nicht praktisch erwiesen, weil die beiden Sulfate der
Alkalien allzugrosse Neigung haben, sich mit einander zu einem
Doppelsalze zu verbinden. Die sub a und b genannten Methoden können nur
unter gewissen Bedingungen mit Gewinn ausgeübt werden. In England
stellt man jedoch fabrikmässig Kaliumsulfat aus dem Chlorkalium (der
Kelpfabriken) und aus Schwefelsäure dar. Dies geschieht genau in
derselben Weise, wie die Umwandlung des Kochsalzes in Glaubersalz bei
der Sodafabrikation, und in den identischen Apparaten und Oefen. Eine
weit grössere Bedeutung als die vorstehenden Methoden haben die sub c
und d angeführten Verfahren, das Kaliumsulfat mit Hülfe der
Schwefelsäure des Kieserits darzustellen. Die Hauptgrundzüge des von
=H. Grüneberg= eingeführten Verfahrens sind folgende: Man beginnt mit
der Darstellung von Schoenit (vergl. S. 129) und gleichzeitig auch von
Carnallit, indem man Chlorkalium und Kieserit heiss löst und die Lösung
krystallisiren lässt:
4 Mol. Kieserit } = { 2 Mol. Schoenit,
3 " Chlorkalium } { 1 " Carnallit;
Beide Salze, der Schoenit und der künstliche Carnallit werden durch
Krystallisation geschieden und ersteres nach folgendem Schema mit
Chlorkalium zerlegt:
4 Mol. Schoenit } { 4 Mol. Kaliumsulfat,
3 " Chlorkalium } = { 2 " Schoenit,
{ 1 " Carnallit.
Die einzelnen Salze werden durch Krystallisation getrennt und das
zuerst sich ausscheidende Kalisulfat durch Waschen mit kaltem Wasser
gereinigt. Wie weit die Anreicherung des Kalisulfates aus dem Schoenit
durch blosses Umkrystallisiren desselben und ohne Chlorkaliumzusatz
getrieben werden kann, ist noch zu ermitteln. Es scheint aber
festzustehen, dass in dem zur Potaschenfabrikation bestimmten
schwefelsaurem Kali ein einige Procente betragender Schoenitgehalt
nicht ungern gesehen wird.
Seitdem der =Kainit= in dem Hangenden der Kalisalze der
Carnallit-Region massenhaft gefunden worden, dient auch er zur
Darstellung von Kaliumsulfat. Zu dem Ende wird der Kainit mit Wasser
behandelt und dadurch in Folge Austretens von Chlormagnesium in
Schoenit übergeführt:
Kainit } = { Schoenit
_minus_ Chlormagnesium } {
Der Schoenit wird dann mit Chlorkalium in Kaliumsulfat umgewandelt. Das
Kaliumsulfat ist entweder Zwischenprodukt für die Potaschendarstellung
oder Handelsartikel für die Alaunfabrikation oder endlich einer der
wichtigsten Bestandtheile der Kalidüngerfabrikate.
[Greek: g]) =Darstellung von Kaliumcarbonat= (Mineralpotasche). Behufs
der technisch vortheilhaftesten Ueberführung von Chlorkalium und
schwefelsaurem Kali in Potasche sind zahlreiche Vorschläge gemacht
worden, die aber zum kleinsten Theil nur realisirbar sind. Das einzige
von der Praxis adoptirte Verfahren der Darstellung von Mineralpotasche
ist eine Nachbildung des =Leblanc='schen Sodabildungsprocesses.
Das =Leblanc='sche Verfahren, von =H. Grüneberg= (1865) zuerst zur
Potaschedarstellung angewendet, hat sich nicht überall bewährt, so
führt z. B. =Lunge= an, dass in einer englischen Fabrik langjährige und
kostspielige Versuche, =Leblanc='s Process zur Potaschenfabrikation
einzuführen, zu einem negativen Resultate geführt hätten. Es war dort
überhaupt nur dann möglich, eine brauchbare Handelswaare zu erzeugen,
wenn man eine bedeutende Menge (bis zur Hälfte) amerikanischer
Perlasche mit hineinarbeitete. Der eigentliche Grund des Scheiterns der
Versuche ist nicht bekannt geworden; doch scheint es, als ob die
erzielte Potasche ein gar zu unscheinbares Ansehen gehabt hätte; man
konnte sie nicht, wie die Soda, einfach weissbrennen, sondern musste
sie auflösen, wieder eindampfen und calciniren und diesen Process sogar
mehrfach wiederholen, was natürlich zu kostspielig wurde. Ein ähnliches
Verfahren macht sich nur für wirkliche gereinigte Potasche (für
Glasfabrikanten) bezahlt, welche dann auch wirklich in derselben Fabrik
in grossem Maassstabe, aber nur aus amerikanischer Perlasche
dargestellt wurde. Vermuthlich zeigte sich bei den Versuchen über
künstliche Potasche nach =Leblanc='s Verfahren auch der Uebelstand,
welchen schon vor einigen Jahren =E. Kopp= bei ähnlichen Versuchen in
der grossen Sodafabrik in Dieuze bei Nancy beobachtet hat: nämlich die
Bildung von Cyankalium, wol auch cyansaurem Kali, welche nur schwierig
zu entfernen sind.
In Kalk bei Cöln und in Stassfurt werden grosse Mengen Mineralpotasche
von tadelloser Beschaffenheit nach =Leblanc='s Process seit Jahren
dargestellt. Das Nähere des Verfahrens wird zur Zeit noch geheim
gehalten. Bekannt ist, dass man (schoenithaltiges) Kaliumsulfat mit
Kreide und Steinkohlenklein calcinirt und die calcinirte Masse mit
Wasser auslaugt, wobei Mineralpotasche in Lösung geht und
Schwefelcalcium zurückbleibt, aus welchem man nach =Schaffner='s
Verfahren Schwefel regenerirt. Die Gegenwart einer gewissen Menge
Schoenit oder Magnesiumsulfat in dem zur Fabrikation von
Mineralpotasche bestimmten Kaliumsulfat ist eher vortheilhaft als
schädlich, indem durch die Magnesia die Rohpotasche porös wird und
leichter und vollständiger ausgelaugt werden kann, als die mit reinem
Kaliumsulfat dargestellte Rohpotasche.
[Sidenote: Kali aus Feldspath.]
II. =Kalisalze aus Feldspath.= Die analytische Chemie hat gezeigt, dass
in den verbreitetsten Arten von Mineralien, die als Gemengtheile ganzer
Gebirgsmassen vorkommen, eine unversiegbare Kaliquelle sich findet. Der
Kaligehalt einiger der bekanntesten Gebirgsarten und Fossilien ist
folgender: 10-16 Proc. im Kalifeldspath (Orthoklas) und in einigen
feldspathreichen Fossilien. 8-10 Proc. im Kaliglimmer. 7-8 Proc. im
Glaukonit, Phonolith, Trachyt. 6-7 Proc. im Granulit und Porphyr,
Glimmerschiefer. 5-6 Proc. im Granit, Syenit, Gneis. 1-2 Proc. im
Dolerit, Basalt, Kaolin, Thon, Lehm.
Vor dem Auffinden der Kalischätze in Stassfurt, Kalucz u. a. O. stand
die Kaligewinnungsfrage aus Feldspath und ähnlichen Gesteinen permanent
auf der Tagesordnung in der technischen Chemie. Gegenwärtig ist
begreiflicherweise angesichts der blühenden Mineralkalisalzindustrie
aus Carnallit und Kainit die Feldspathkalifrage _ad calendas graecas_
vertagt und alle Vorschläge, welche die Extraction des Kalis aus dem
Feldspath zum Zwecke hatten, haben heute nur noch historisches
Interesse zu beanspruchen. Das beste Verfahren zur Darstellung der
Kalisalze aus dem Feldspath ist das von =Ward= (1857) angegebene, bei
welchem das Fluor als Aufschliessungsmittel des Feldspaths dient.
Es besteht wesentlich darin, dass man den bis zur Feine des
Portland-Cämentes gemahlenen Feldspath mit feingepulvertem Flussspath
(die Menge des Fluors darin soll der im Gestein enthaltenen Kalimenge
äquivalent sein) und einem Gemisch von Kreide und Kalkhydrat mengt und
in Gypsöfen, Gasretorten, Cementbrennöfen etc. frittet und die
gefrittete Masse, die in Folge des Kreidezusatzes porös und deshalb
leicht auszulaugen ist, mit Wasser auslaugt, wo der Kali des Feldspaths
sofort als Aetzkali in die Lösung übergeht. Der Rückstand vom Auslaugen
giebt nach dem Brennen und Mahlen einen hydraulischen Mörtel.
[Sidenote: Kalisalze aus dem Meerwasser.]
III. =Kalisalze aus dem Meerwasser.= Die Gewinnung der Kalisalze aus dem
Meerwasser, namentlich aus dem Wasser des mittelländischen Meeres,
welches nach einer Analyse von =Usiglio= in 10,000 Gewichtstheilen 5,05
Gewichtstheile Kali enthält, geht auf dieselbe Weise vor sich, wie die
Verarbeitung der Mutterlaugen der Salinen von Schönebeck, Dürrenberg u.
s. w., die bereits zu Anfang dieses Jahrhunderts von =Herrmann= in
Schönebeck eingeführt wurde.
Die Kalisalzgewinnung wird am Mittelmeere im grossen Maassstabe von der
=Compagnie Merle= in Alais (Gard) ausgeübt. Das gegenwärtig angewendete
Verfahren von =Balard= und =Merle= liefert unter Anwendung von
künstlicher Kälte mittelst des =Carré='schen Apparates von 1 Kubikmeter
Mutterlauge von 28° B. (entsprechend circa 75 Kubikmeter Meerwasser)
40 Kilogr. wasserfreies Natriumsulfat,
120 " raffinirtes Seesalz,
10 " Chlorkalium.
Vor einigen Jahren noch liess man die auf 28° B. (= 1,225 spec. Gew.)
gebrachten Mutterlaugen künstlich abkühlen, um sie auf Chlorkalium zu
verarbeiten, heutzutage zieht man es vor, die Mutterlaugen in den
Salzgärten selbst sich concentriren zu lassen, wobei folgende drei
Sorten Salz nach einander sich absetzen: a) das =erste= Salz, welches
aus der bis 32° B. (= 1,266 spec. Gew.) concentrirten Mutterlauge sich
abscheidet, ist nur unreines Seesalz; b) das =zweite= Salz, zwischen 32
und 35° B. (= 1,266 bis 1,299) sich absetzend, besteht aus gleichen
Theilen Kochsalz und Bittersalz und heisst =gemischtes Salz=; c) das
=dritte= Salz, welches zwischen 35 und 37° B. (= 1,299 bis 1,321) sich
abscheidet, heisst =Sommersalz=; es enthält noch Kochsalz und
Bittersalz, aber auch alles Kali und zwar zum Theil als Schoenit, zum
Theil auch als Carnallit. Das =zweite= Salz (gemischtes Salz) wird
sofort aufgelöst und die Lösung in die =Carré='sche Eismaschine
gebracht, wo sich in Folge von Umsetzung der Bestandtheile Glaubersalz
krystallisirt ausscheidet. Das =dritte= Salz (Sommersalz) wird in
siedendem Wasser gelöst; beim Erkalten scheidet sich die Hälfte des
Kalis als Kainit ab; aus der Mutterlauge, die ausser Carnallit noch
Kochsalz und Bittersalz enthält, erhält man durch Abkühlung noch
Glaubersalz und durch Abdampfen der Flüssigkeit und durch Versetzen
derselben mit Chlormagnesium einer früheren Operation, alles Kali in
Form von Carnallit, welches durch Auflösen in bekannter Weise in seine
beiden Bestandtheile, Chlorkalium und Chlormagnesium, zerlegt wird.
Auf diese Weise ist es gelungen, von dem in der Mutterlauge
befindlichen Kali 45 Proc. als Chlorkalium und 55 Proc. als Schoenit zu
gewinnen. Letzteres wird von der Compagnie =Merle= auf Kaliumsulfat und
auf Potasche verarbeitet.
[Sidenote: Kali aus der Pflanzenasche.]
IV. =Kalisalze aus der Asche der Vegetabilien.= Verbrennt man eine
Pflanze oder einzelne Theile derselben, so bleibt ein unverbrennlicher
Rückstand, den man Asche nennt. Dieser Rückstand enthält die
anorganischen Bestandtheile, welche die Pflanze während ihrer Vegetation
aus dem Boden genommen. Sie besteht aus Kali, kleinen Mengen von Natron,
Lithion und Rubidion, Kalk, Magnesia, etwas Eisen- und Manganoxydul und
zwar gebunden an Phosphorsäure, Schwefelsäure, Kieselsäure, Chlor, Brom,
Jod, Fluor und Kohlensäure. Die in der Asche sich findenden Verbindungen
sind nicht durchgehends dieselben, welche in den Pflanzen vorkommen; die
zum Einäschern erforderliche hohe Temperatur zerstört vorhandene
Verbindungen und bildet neue. Die Quantität und Qualität der Asche ist
nicht bei allen Pflanzen gleich; während die am Meeresstrande und im
Meere selbst wachsenden Pflanzen vorzugsweise Natron (Soda) enthalten,
sind die Binnenpflanzen besonders kalireich; die Aschenmenge ist nicht
allein bei den verschiedenen Pflanzen eine verschiedene, sondern es geben
auch die verschiedenen Pflanzentheile verschiedene Quantitäten. Die
saftreichsten Pflanzen und Pflanzentheile geben im Allgemeinen die meiste
Asche, Kräuter grössere Mengen als Sträucher, letztere grössere Mengen
als Bäume, Blätter und Rinde der Bäume mehr als der Stamm. Es ist
einleuchtend, dass die Menge der in dem Pflanzensafte enthaltenen
auflöslichen unorganischen Bestandtheile, also hauptsächlich die
Quantität der Salze der Alkalien, in den saftreichsten Pflanzentheilen am
grössten sein muss.
=Böttinger= fand in der Buchenholzasche
21,27 Proc. lösliche Bestandtheile,
78,73 " unlösliche "
Die löslichen Bestandtheile waren
Kaliumcarbonat 15,40 Proc.
Kaliumsulfat 2,27 "
Natriumcarbonat 3,40 "
Chlornatrium 0,20 "
-----------
21,27 Proc.
Der Werth einer Asche als Rohstoff der Potaschenfabrikation wird
hauptsächlich durch ihren Gehalt an Kaliumcarbonat bestimmt.
Nachstehende Hölzer und Vegetabilien liefern im Durchschnitt in 1000
Th. folgende Mengen an Potasche:
Fichte 0,45 Buchenrinde 6,00
Pappel 0,75 Farnkraut 6,26
Buche 1,45 Maisstengel 17,50
Eiche 1,53 Bohnenstengel 20,0
Buchsbaum 2,26 Sonnenblumenstengel 20,0
Weide 2,85 Brennnesseln 25,03
Rüster 3,90 Wickenkraut 27,50
Weizenstroh 3,90 Disteln 35,37
Rinde von Eichenästen 4,20 Trockne Weizenstengel vor
Wollgras 5,00 der Blüthe 47,0
Binse 5,08 Wermuthkraut 73,0
Weinrebe 5,50 Erdrauchkraut 79,0
Gerstenstroh 5,80
Nach =Höss= geben 1000 Theile
Asche. Potasche. Asche. Potasche.
Fichtenholz 3,40 0,45 Weidenholz 28,0 2,85
Buchenholz 5,8 1,27 Weinreben 34,0 5,50
Eschenholz 12,2 0,74 Farnkraut 36,4 4,25
Eichenholz 13,5 1,50 Wermuth 97,4 73,00
Ulmenholz 25,5 3,90 Erdrauch 219,0 79,90
Die Gewinnung der Potasche aus der Asche der Vegetabilien zerfällt in
drei Hauptoperationen, nämlich
a) in das Auslaugen der Asche;
b) in das Versieden der Rohlauge;
c) in das Glühen oder Calciniren der rohen Potasche.
In Bezug auf die Verbrennungsmethode der zur Potaschenbereitung
verwendeten Vegetabilien ist derjenigen der Vorzug zu geben, bei
welcher dafür gesorgt ist, dass die Verbrennung nur langsam erfolgt, da
bei zu lebhaftem Luftzug und zu starkem Feuer ein Theil der Asche
mechanisch mit fortgerissen, ein anderer Theil durch Reduktion der
Alkalien zu Metallen verflüchtigt wird, keine unverbrannte
Kohlentheilchen zurückbleiben und der Asche keine Kalisalze entzogen
werden können, welches letztere leicht geschieht, wenn die Asche auf
feuchtem Erdboden dargestellt wurde. Die im Walde durch Niederbrennen
von Bäumen und Sträuchern erhaltene Asche heisst =Waldasche=, die als
Nebenprodukt in den Feuerungsanlagen gewonnene Ofen- oder Herdasche
führt dagegen den Namen =Brennasche=. Die Brennasche kann verfälscht
sein mit schon ausgelaugter Asche (Bückelasche), sie kann ausserdem
Torfasche, Braunkohlen- und Steinkohlenasche enthalten. Annähernd kann
man die Asche auf ihren Gehalt an löslichen Salzen auf die Weise
prüfen, dass man eine bestimmte Menge davon mit einer gewogenen Menge
siedendem Wasser auslaugt und dessen specifisches Gewicht nach dem
Auslaugen mit Hülfe eines Aräometers ermittelt. Je höher das
specifische Gewicht der Lauge sich zeigt, desto grösser wird im
Allgemeinen der Gehalt der Asche an auflöslichen Salzen sein. In
früheren Zeiten wurde die Waldasche von besonderen Arbeitern, den
Aescherern oder Aschenschwelern, meist im Walde selbst mit Wasser oder
mit Aschenlauge zu einem Teig geknetet, getrocknet, calcinirt und in
diesem Zustande an die Potaschensieder abgegeben, die sie dann weiter
reinigten. Von dieser Art ist der =Okras= oder =Ochras=, ein Mittelding
zwischen roher Asche und Potasche, das in Ostpreussen in der Umgegend
von Danzig und in Schweden bereitet wird.
a) Das Auslaugen der Asche bezweckt die Trennung der löslichen Salze
der Holzasche, die circa 25-30 Proc. vom Gesammtgewicht ausmachen, von
den im Wasser unlöslichen. Es geschieht in Holzbottichen von der
Gestalt eines umgekehrten abgeschnittenen Kegels, in welchen sich über
dem eigentlichen Boden ein zweiter durchlöcherter befindet, der auf
einem hölzernen Kreuze ruht und mit Stroh bedeckt ist. Diese
Auslaugebottiche, =Aescher= genannt, ruhen neben einander auf einem
Gerüste, jeder ist am unteren Theile mit einem Zapfen versehen, um die
Lauge ableiten zu können. Unter jedem Aescher befindet sich ein zum
Theil in die Erde gegrabenes Gefäss (ein =Sumpf=), das zum Aufnehmen
der Rohlauge aus dem Aescher dient. Die auszulaugende, durch Sieben von
einem grossen Theile der Kohlepartikelchen befreite Asche wird in einem
besonderen Kasten, dem =Netzkasten=, mit kaltem Wasser benetzt, mit
Schaufeln durch einander gearbeitet und 24 Stunden ruhig liegen
gelassen. Dieses Benetzen und Liegenlassen im benetzten Zustande hat
zum Zweck, nicht nur das spätere Auslaugen zu erleichtern, sondern auch
die Menge der Potasche dadurch zu erhöhen, dass während des
Liegenlassens das in der rohen Asche vorhandene Kaliumsilicat durch die
Kohlensäure der Luft in Kaliumcarbonat und Kieselsäure zersetzt wird.
Ist die Asche hinreichend mit Wasser imprägnirt, so beschickt man die
Aescher damit und stampft die Asche darin fest. Nachdem die obere
Fläche geebnet ist, wird kaltes Wasser aufgegossen, bis die Lauge am
Zapfenloche auszufliessen anfängt. Die zuerst in den Sumpf abfliessende
Lauge enthält gewöhnlich gegen 30 Proc. lösliche Salze. Wenn der Gehalt
nur noch 10 Proc. beträgt, setzt man das Auslaugen mit heissem Wasser
fort, so lange als noch etwas gelöst wird. Die schwachen Laugen lässt
man durch neue Aescher gehen, um alle Lauge auf einen Salzgehalt von
20-25 Proc. zu bringen. Obgleich durch das spätere Auslaugen mit
heissem Wasser auch das Kaliumsulfat der Asche aufgelöst und der
Potasche einverleibt wird, so zieht man doch dieses Verfahren vor, weil
man dadurch das Gewicht des Produktes vermehrt und ja auch zu gewissen
Zwecken der Kaligehalt des Kaliumsulfates mitwirkt.
Der nach dem Auslaugen in dem Aescher bleibende Rückstand
(=Seifensiederasche=) ist in Folge des Gehalts an Calciumphosphat als
Düngemittel von Werth. Man verwendet ihn ferner zur Fabrikation von
grünem Bouteillenglas, sowie in den Salpetersiedereien zum Bau der
Salpeterhaufen.
b) Das Versieden der Lauge. Die durch Auslaugen der Holzasche gewonnene
Lauge ist dunkelbraun gefärbt, indem das Kaliumcarbonat aus den nur
unvollständig verkohlten Holzstückchen Humussubstanz mit brauner Farbe
auflöst. Das Abdampfen oder Versieden der Lauge geschieht in flachen
eisernen Pfannen oder Kesseln unter fortwährendem Zusatz von frischer
Lauge, bis eine herausgenommene Probe der Lauge (die =gare Lauge=)
krystallinisch erstarrt. Ist dieser Zeitpunkt eingetreten, so mässigt
man das Feuer; es scheidet sich an den Wandungen der Pfanne eine
Salzkruste ab, welche sich vergrössert, bis endlich alle Lauge in eine
trockene Salzmasse verwandelt ist, welche man nach dem Erkalten mit
Hülfe von Hammer und Meissel aus der Pfanne schlägt. Die so erhaltene
Potasche heisst =rohe Potasche= oder =Fluss= oder =ausgeschlagene
Potasche=; sie erscheint als eine dunkelbraun gefärbte Masse und
enthält gegen 6 Proc. Wasser. Diese Methode des Abdampfens ist mit dem
Uebelstand behaftet, dass der Boden der Pfanne oder des gusseisernen
Kessels, in welchem das Versieden vor sich geht, in dem Grade, als er
sich mit einer stärkeren Salzrinde überzieht, stärker erhitzt wird, als
der obere Theil, wodurch sehr leicht ein Durchbrennen oder ein
Zerspringen desselben herbeigeführt wird; bei dem Ausschlagen der
Salzmasse kann ferner leicht eine Beschädigung der Pfanne stattfinden.
Man wendet deshalb auch folgende Methode der Eindampfung an: Man
versiedet die Lauge in dem Kessel unter fortwährendem Zufluss von neuer
Lauge, bis Salz sich abzuscheiden beginnt; hierauf hemmt man den
Zufluss frischer Lauge und bringt den Inhalt des Kessels unter
fortwährendem Umrühren mit eisernen Rührhaken zur Trockne. Dieses
Rühren beschleunigt das Trocknen und verhindert das Ansetzen der
Potasche an die Wände des Abdampfgefässes. Die Potasche bleibt als
braunes Pulver zurück, welches gegen 12 Proc. Wasser enthält. Die so
erhaltene Potasche heisst zum Unterschied von der ausgeschlagenen
=ausgerührte Potasche=. In einigen Potaschefabriken trennt man das in
der Lauge enthaltene Kaliumsulfat zum grössten Theile von der Potasche,
indem man die bis zu einer gewissen Consistenz eingedampfte Lauge, bei
welcher jedoch noch kein kohlensaures Kali krystallinisch sich
ausscheiden kann, in hölzernen Bottichen unter öfterem Umrühren
erkalten lässt. Es scheidet sich dadurch der grösste Theil des
Kaliumsulfates krystallinisch aus. Die darüber stehende Flüssigkeit
wird abgezapft und zur Trockne verdampft. Häufig wird jedoch die
Potasche erst bei ihrer Verwendung von dem Kaliumsulfat befreit, so z.
B. in den Blutlaugensalzfabriken. Das ausgeschiedene Kaliumsulfat wird
zur Darstellung von Kalialaun oder zur Glasfabrikation verwendet.
c) Das Calciniren der rohen Potasche bezweckt die vollständige
Entwässerung und die Zerstörung der färbenden organischen Substanzen.
Früher nahm man das Calciniren in eisernen Töpfen (Potten, daher der
Name Pott-Asche oder Potasche) vor, gegenwärtig geschieht es allgemein
in besonderen Calciniröfen (Fig. 62), die sich von anderen Flammenöfen
durch die doppelte Feuerung unterscheiden. Gewöhnlich sind zwei solcher
Oefen neben einander aufgeführt. Die Flammen der beiden Feuerungen
(von denen die eine _A_ in Fig. 62 im Durchschnitt abgebildet ist)
schlagen in der Mitte zusammen und gehen dann durch die Arbeitsöffnung
_o_ in den vor dem Ofen angebrachten Schornstein _K_. Die Feuerung
geschieht mit Holz. Zwischen den beiden Feuerbrücken liegt der 1-1,3
Meter breite Arbeitsraum (=Calcinirherd=) _C_.
[Illustration: Fig. 62.]
Das Heizen des Calcinirofens erfordert viel Brennmaterial; es ist
deshalb in den Potaschesiedereien die Einrichtung getroffen, dass das
Calciniren dann erst seinen Anfang nimmt, wenn eine recht grosse Menge
roher Potasche vorräthig ist und man also eine Zeit lang fortcalciniren
kann. Zuerst wärmt man den Ofen gehörig aus, welches 5-6 Stunden Zeit
erfordert. Hierbei muss man mässig zu feuern anfangen und es ist der
Ofen ausgeheizt genug, wenn man im Gewölbe des Ofens keine dunkle
Flecken mehr wahrnimmt; bei diesem Zustande des Ofens können die beim
Verbrennen des Holzes sich bildenden Wasserdämpfe im Innern des Ofens
sich nicht mehr verdichten. Ist der Ofen gehörig ausgewärmt, so wird
der Anfang mit dem Eintragen der in Stücke von der Grösse eines
Hühnereies zerschlagenen Potasche gemacht. Bei einem Ofen, welcher 3
Ctr. rohe Potasche fasst, geschieht dies auf folgende Weise: Man theilt
zuerst den Centner in drei gleiche Theile, trägt hiervon das Drittel
mit eisernen Schaufeln fast ganz vorn in den Ofen und legt die
eingetragene Potasche so, dass sie eine quer über den Herd laufende
Lage bildet und dass, wenn die beiden anderen Drittel auf dieselbe
Weise eingetragen werden, nur erst das vorderste Drittel der Herdfläche
mit Potasche bedeckt ist. Nach einigen Minuten trägt man das zweite und
wieder nach einigen Minuten das dritte Drittel des eingetheilten
Centners der rohen Potasche ein. Ist nun auf diese Weise das vorderste
Drittel der Herdfläche mit Potasche überlegt worden, so wird auf
dieselbe Weise auch der zweite und dritte Centner Potasche eingetragen
und also der ganze Herd gleich dick mit Potasche belegt. Unter
fortgesetztem mässigem Heizen fängt die Potasche an zu schäumen und es
entweicht das in ihr enthaltene Wasser. Durch Umrühren mit eisernen
Haken sucht man das Festbacken der Potasche an der Herdsohle zu
verhindern und die Entwässerung zu befördern. Nach etwa einer Stunde
ist die Potasche entwässert, sie fängt in dieser Zeit Feuer, wird
anfangs durch Verkohlung der organischen Substanzen schwarz, sehr bald
aber durch Verbrennung der kohligen Theile heller und heller, bis ihre
Oberfläche weissglänzend wird. Sie wird nun mit der Schaufel gewendet,
der vordere Theil in den Hintergrund des Ofens gebracht und der hintere
Theil nach dem vorderen Raume hin. Die Hitze ist genau zu reguliren, um
die Einwirkung des kohlensauren Kalis auf die Silicate der Herdsohle
und das Schmelzen der Potasche zu verhüten. Das Calciniren und das
zeitweilige Umrühren wird fortgesetzt, bis eine herausgenommene Probe
auch im Innern keine schwarzen Punkte mehr zeigt. Die fertige Potasche
wird mit einer eisernen Krücke aus dem Ofen ausgezogen und auf einen
vor demselben befindlichen, mit Backsteinen gepflasterten Platze, dem
=Kühlherde=, erkalten gelassen. Nach dem Erkalten wird die Potasche
sogleich in Fässer geschlagen, die, da die Potasche leicht Flüssigkeit
anzieht, möglichst dicht sein müssen.
In den Vereinigten Staaten und in Canada stellt man die auf dem
europäischen Markte mit dem Namen =amerikanische Potasche= bezeichnete
Potaschesorten dar, von denen dreierlei Produkte zu unterscheiden sind,
nämlich 1) die =Potasche=, die auf dieselbe Weise gewonnen wird wie in
Europa; 2) die =Perlasche=, die man aus der Potasche durch Auslaugen
mit Wasser, Absetzenlassen der Lauge, Abdampfen bis zur Trockne und
Calciniren der zurückbleibenden weissen Salzmasse erhält; 3) die
=Steinasche= ist ein Gemenge von (nicht calcinirter) Potasche mit
Aetzkali und wird dargestellt, indem man die Lauge vor dem Abdampfen
mit Aetzkalk theilweise ätzend macht und dann hartsiedet. Sie findet
sich im Handel in Bruchstücken von 6 bis 10 Centim. Dicke, ist, ähnlich
dem Aetznatron, steinhart und durch beigemengtes Eisenoxyd roth
gefärbt. Sie enthält bis zu 50 Proc. Kalihydrat.
Die Zusammensetzung der Potasche des Handels ist eine ziemlich
veränderliche, wie folgende Beispiele von Potaschenanalysen zeigen:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Kaliumcarbonat 78,0 74,1 71,4 68,0 69,9 38,6 49,0 50,84
Natriumcarbonat -- 3,0 2,3 5,8 3,1 4,2 -- 12,14
Kaliumsulfat 17,0 13,5 14,4 15,3 14,1 38,8 40,5 17,44
Chlorkalium 3,0 0,9 3,6 8,1 2,1 9,1 10,0 5,80
Wasser -- 7,2 4,5 -- 8,8 5,3 -- 10,18
Unlöslicher Rückstand 0,2 0,1 2,7 2,3 2,3 3,8 -- 3,60
1. von Kasan, von =Hermann=; 2. von Toscana; 3. und 4. von Nordamerika
(4. war von röthlicher Farbe); 2., 3. und 4. analysirt von =Pesier=; 5.
von Russland; 6. aus den Vogesen (5. und 6. analysirt von =Pesier=); 7.
aus Helmstedt in Braunschweig, von =Limpricht=; 8. aus Russland, von
=Bastelaer=.
Die calcinirte Potasche ist theils weiss, theils perlgrau, gelblich,
röthlich oder bläulich. Die röthliche Färbung rührt her von Eisenoxyd,
die bläuliche von kleinen Mengen Kaliummanganates; sie erscheint als
eine harte, aber leichte, poröse und nicht krystallinische Salzmasse,
die sich niemals vollständig in Wasser löst.
In früherer Zeit stellte man grosse Mengen von =Potasche aus
Weinrückständen= dar. Der Wein enthält Kaliumbitartrat. In solchen
Ländern, in denen der Wein behufs der Spiritusgewinnung destillirt
wird, bleibt in der Brennblase dieser Weinstein mit andern Körpern
gemengt als =Hefenschlempe= oder =Vinasse= zurück. Man trocknete sie
und verkohlte und calcinirte den Rückstand, um dadurch eine sehr
gesuchte Potasche zu erhalten. 1 Hectoliter Hefenschlempe gab im
Durchschnitt 1 Kilogr. kohlensaures Kali. Wie gross die Menge der so
dargestellten Potasche war, ergiebt sich daraus, dass in den 19
weinproducirenden Departements Frankreichs jährlich 9-10 Millionen
Hectoliter Schlempe erhalten werden, die man gegenwärtig auf Weinstein,
auf Glycerin und auf Weinsäure verarbeitet.
[Sidenote: Kali aus der Melasse.]
V. =Kalisalze aus der Schlempekohle von der Rübenmelasse.= Den
Potaschearten, die man durch Einäschern von Vegetabilien erhält, hat sich
eine neue Sorte Potasche angereiht, deren Fabrikation eine grosse
wirtschaftliche Bedeutung erlangt hat. Wir sprechen von der Potasche aus
den Zuckerrüben, die zuerst in Frankreich von =Dubrunfault= dargestellt
wurde. In den Zollverein wurde ihre Fabrikation 1840 durch =H. Varnhagen=
in Mucrena in der preuss. Provinz Sachsen eingeführt.
Unter den Pflanzen, die bei der Verbrennung eine kalireiche Asche
hinterlassen, steht die Zuckerrübe mit oben an. Bereits im ersten
Decennium des laufenden Jahrhunderts, als die Rübenzuckerindustrie
Wurzel zu fassen begann, bezeichnete der französische Agronom =Mathieu
de Dombasle= die Rübe als eine der beachtenswerthesten Pflanzen in
Hinsicht auf die Produktion von Kalisalzen. Er suchte die Rübe sogar
gleichzeitig zur Erzeugung von Zucker und von Potasche zu verwenden,
indem er vorschlug, die Rübenpflanze während der Cultur zu entblättern
und die Blätter durch Verbrennen auf Potasche zu verarbeiten. Der
Versuch hatte ihm gelehrt, dass 100 Kilogr. trockne Rübenblätter 10,5
Kilogr. Asche hinterlassen, aus welcher 5,1 Kilogr. Potasche
dargestellt werden konnte. Die Praxis zeigte aber bald das Irrige in
der Anschauungsweise =Dombasle='s. Die Entblätterung vertrug sich nicht
mit der Erzeugung zuckerreicher Rüben und die Kalisalzgewinnung fiel
der Vergessenheit anheim. Gegen das Jahr 1838 nahm =Dubrunfault= die
Frage wieder auf. Nachdem durch die Erfahrung dargethan, dass alle
Alkalisalze, welche die Rübe während ihrer Vegetation aufgenommen, in
den Saft übergehen und sich nach der Abscheidung des grössten Theiles
des Zuckers in der Mutterlauge, in der sogenannten =Melasse=
concentriren, suchte er die Melasse zu verwerthen, indem er den Zucker
darin durch Gährung in Alkohol verwandelte und nach dem Abdestilliren
desselben den salzreichen Rückstand, die =Schlempe= oder Vinasse, zur
Trockne brachte, die trockne Masse durch Verkohlen in die
=Schlempekohle= überführte und endlich durch Calcination derselben und
Raffination der zurückbleibenden Salzmasse Potasche und andere
Kalisalze darstellte. Von nun an ward die Gewinnung der Potasche aus
der Schlempekohle der Melassebrennereien ein blühender Industriezweig.
Im Jahre 1865 erreichte sie das enorme Quantum von 240,000 Centnern,
welche sich auf folgende Länder vertheilen:
Frankreich 96,000 Ctr.
Zollverein 86,000 "
Oesterreich 38,000 "
Belgien 20,000 "
------------
240,000 Ctr.
Wenn noch im Jahre 1862 zur Zeit der Londoner Ausstellung die
Potaschegewinnung aus Rübenmelasse als irrationell bezeichnet werden
konnte, »indem es vernünftiger sei, die Kalisalze der Melasse den
Rübenfeldern zurückzuerstatten, als sie in den Handel zu bringen«, so
ist heute die Sachlage eine andere. Mit Recht verkauft der
Rübenzuckerfabrikant die Kalisalze der Melasse und giebt dem Boden in
Form von billigem Stassfurter Kalidünger das, was demselben durch die
Vegetation der Rübe entzogen wurde. Indem das Kalipräparat durch den
Rübenorganismus wandert, findet im technologischen Sinne eine
Veredelung, d. h. eine Wertherhöhung statt.
Die Rübenmelasse, wie sie aus den Zuckerfabriken in die
Melassebrennereien gelangt, um dort in Spiritus und in Schlempekohle
verwandelt zu werden, besteht in 100 Theilen aus
Brunner. Fricke. Lange. Heidenpriem.
Wasser 15,2 18,0 18,5 19,0 19,7
Zucker 49,0 48,0 50,7 46,9 49,8
Salzen und
organischen Substanzen 35,8 34,0 30,8 34,1 30,5
Ein Bild von der Zusammensetzung der Melassenasche geben folgende
Analysen von =Heidenpriem=:
1. 2. 3.
Kali 51,72 47,67 50,38
Natron 8,00 11,43 8,29
Kalk 5,04 3,60 3,12
Magnesia 0,18 0,10 0,18
Kohlensäure 28,90 27,94 28,70
Phosphorsäure, Kieselsäure, Chlor, Eisenoxyd etc., was an Hundert
fehlt. Der Aschengehalt beträgt 10 bis 12 Proc. Nach =Dubrunfault= ist
der alkalimetrische Grad der Rübenmelassen nahezu eine constante
Grösse. Die Asche von 100 Grm. Melasse neutralisirt im Mittel 7 Grm.
Schwefelsäure (H_{2}SO_{4}).
Die Verarbeitung der Melasse geschieht gegenwärtig auf folgende Weise:
Zunächst wird die Melasse mit Wasser oder besser mit Schlempe auf 8-11°
B. reducirt und mit 0,5-1,5 Proc. reiner Mineralsäure versetzt.
Letzterer Zusatz hat nicht nur den Zweck, die alkalische Beschaffenheit
der Melasse aufzuheben, sondern auch den nicht gährungsfähigen
rechtsdrehenden Rohrzucker in gährungsfähigen linksdrehenden Zucker
überzuführen. Früher wendete man hierzu die Schwefelsäure an, aber auf
die Empfehlung von =A. Wurtz= hin wendet man gegenwärtig allgemein die
Salzsäure an. Man umgeht dadurch die unangenehme Bildung von
Schwefelkalimetallen aus den Sulfaten unter Mitwirkung der in der
Melasse enthaltenen organischen Körper. Die Kehrseite der Anwendung der
Salzsäure zeigt sich in der grösseren Schwierigkeit der Abscheidung der
Salze aus der Schlempe, da die Chlorüre, die sich nun bilden, leichter
löslich sind als die Sulfate. Die mit Salzsäure versetzte Melasse wird
mit Hefe der Gährung überlassen und nach Beendigung der Gährung der
Alkohol abdestillirt. Die in der Brennblase zurückbleibende =Schlempe=
ist eine dünne Flüssigkeit von etwa 4° B., die neben unzersetzter Hefe,
Ammoniaksalzen und sonstigen organischen Körpern sämmtliche
anorganische Salze des Rübensaftes enthält. Das Kali ist wol zum
grössten Theile als Kaliumnitrat darin, obgleich ein Theil der
Salpetersäure während der Gährung der mit Salzsäure angesäuerten
Melasse entweicht und mitunter zur Bildung rother Dämpfe in dem
Gährungslokale Veranlassung giebt. =Evrard= will den Salpeter sogar aus
der eingedampften Rübenmelasse durch Krystallisation erhalten und durch
Ausschleudern reinigen.
Die Säure der Schlempe wird durch Calciumcarbonat neutralisirt und dann
in Kesseln oder flachen Pfannen abgedampft. Die zur Verdampfung der
Schlempe dienende Einrichtung besteht aus dem Heizofen und einer im
Ganzen 20,3 Meter langen Pfanne. Diese letztere ist in zwei
Abtheilungen getheilt, davon die eine grössere und 14,3 Meter lange die
eigentliche Abdampfpfanne ist; die andere umfasst den 6 Meter langen
Calcinirofen. Beide haben eine Breite von im Ganzen 1,6 Meter; die
lichte Weite beträgt 2 Meter und die Höhe der Pfanne 0,34 Meter; das
Gewölbe darüber ist 0,6 Meter hoch; es ist aus Charmottesteinen
angefertigt. Der Ofen hat eine Breite von 1,3 Meter und die Rostfläche
beträgt 3,3 Quadratmeter. Die Abdampfung geschieht mit Oberfeuerung;
die Flamme und die Feuergase gehen zunächst über die Feuerbrücke und
streichen dann der ganzen Länge nach über die Pfanne hin. -- Zunächst
dem Ofen ist die Calcinirpfanne aufgebaut, dahinter die Abdampfpfanne,
welche dicht an den Schornstein anschliesst, so dass die Dämpfe sofort
in denselben abgeführt werden. Die aus den Blasen nach beendigter
Destillation abgedampfte Schlempe wird zunächst in einer Cisterne
gesammelt. Eine Pumpe führt dieselbe alsdann in ein über der
Abdampfpfanne nicht weit vom hinteren Ende derselben aufgestelltes
Reservoir, von wo dieselben im continnirlichen Strahle nach der
Abdampfpfanne abfliesst. Im Anfange der Schicht werden beide Pfannen
mit der Schlempe gefüllt; später wird die in der Abdampfpfanne
concentrirte Lauge in dem erforderlichen Maasse in die Calcinirpfanne
abgelassen und hier schliesslich zur Trockne verdampft. Die
Calcinirpfanne wird täglich einmal entleert und wird im Durchschnitt
eine tägliche Ausbeute von etwa 5-5-1/2 Ctnr. Schlempekohle erzielt.
Als Zusammensetzung der Schlempekohle ergiebt sich annähernd folgende:
In Wasser unlösliche Bestandtheile = 23 Proc.
Kaliumsulfat = 10,07 "
Chlorkalium = 11,61 "
Kaliumcarbonat = 31,40 "
Natriumcarbonat = 23,26 "
Kieselsäure u. Kaliumhyposulfit Spur
----------
99,34
[Illustration: Fig. 63.]
In den meisten Melassebrennereien des norddeutschen Bundes wird die
Schlempekohle an die Salpeterfabriken abgegeben, in andern Brennereien,
namentlich in denen Belgiens und Frankreichs, wird die Schlempekohle
durch Calcination, Auslaugen und Krystallisirenlassen der einzelnen
Salze weiter verarbeitet. Zu dem Ende dampft man die dünne Schlempe in
Pfannen bis auf 38-40° B. (= 1,33-1,35 spec. Gew.) ab und bringt die
concentrirte Schlempe zum Verkohlen und Calciniren in einen Ofen,
dessen Construktion aus beistehender Zeichnung erhellt (Fig. 63). Die
eingedampfte Schlempe kommt zunächst in das Reservoir _V_, aus welchem
es in den Ofen abgelassen werden kann. Der Ofen hat drei Abtheilungen,
ähnlich einem Sulfat- oder Glaubersalzofen. Auf den Rost _G_ der ersten
Abtheilung kommt das Brennmaterial, in die zweite Abtheilung _M_ (den
Calcinirraum) die trockne Masse, die durch Abdampfen der Schlempe in
der dritten Abtheilung des Ofens _M'_ sich bildet. Vor jeder dieser
Abtheilungen befindet sich eine Arbeitsthür, ebenso eine Thür an der
andern Seite des Ofens bei _P_. Die zum Calciniren erforderliche Luft
strömt theils durch den Rost _G_, theils durch Oeffnungen _B_ in der
Brustmauer der Feuerung ein. Wie oben bereits bemerkt, läuft die bis
auf 38-40° abgedampfte Schlempe in die als Abdampfpfanne fungirende
Abtheilung _M'_, welche von _M_ durch eine Brücke _A'_ getrennt ist.
Durch die Einwirkung der Hitze wird sie bald dick und teigig, durch
fleissiges Rühren mit Krücken _R_ sucht man das Zusammenballen der
Masse zu vermeiden. Nachdem sie zur Trockne gebracht, schaufelt man die
braungefärbte Salzmasse über _A'_ nach dem Calcinirraum _M_ und lässt
in die Pfanne _M'_ neue Schlempe fliessen. Die Salzmasse in _M_ fängt
alsbald an sich zu entzünden und stösst widrig riechende Dämpfe aus.
Der Calcinirprocess oder das Weissbrennen wird übrigens wesentlich
befördert theils durch den Luftstrom, der durch die Oeffnungen bei _B_
einströmt, theils durch das in der Salzmasse enthaltene salpetersaure
Kali. Die Temperatur darf übrigens dabei nicht zu hoch steigen, weil
sonst die Salze zu einer compacten, schwer auszulaugenden Masse
schmelzen und das Kaliumsulfat zu Schwefelkalium reducirt werden würde,
welches letztere aus der Potasche nicht entfernt werden könnte.
Die =weissgebrannte= Schlempekohle, oder das =Salin=, so wie es aus dem
Calcinirofen kommt, enthält 10 bis 25 Proc. unlösliche Substanzen
(Calciumcarbonat, Kohle und Calciumphosphat) und 3 bis 4 Proc.
Feuchtigkeit; der Rest besteht aus Kalium- und Natriumcarbonat,
Kaliumsulfat und Chlorkalium, zuweilen auch aus namhaften Mengen von
Cyankalium. Das Verhältniss des Kalis zum Natron ist kein constantes
und ist abhängig von der Beschaffenheit des Bodens, auf welchem die
Rübe gewachsen. In Frankreich hat man die Beobachtung gemacht, dass die
Melassenpotasche aus dem Departement du Nord minder kalireich sei als
aus den Departements der Oise und der Somme. Im Allgemeinen aber wird
man annehmen können, dass die Salzmasse oder Salin im Mittel enthalte
7-12 Proc. Kaliumsulfat
18-20 " Natriumcarbonat
17-22 " Chlorkalium
30-35 " Kaliumcarbonat
Folgende ausführliche Analysen des Salins geben ein Bild der
Zusammensetzung der weissgebrannten Schlempekohle:
a. b. c. d.
Wasser und Unlösliches 26,22 19,82 17,47 13,36
Kaliumsulfat 12,95 9,88 2,55 3,22
Chlorkalium 15,87 20,59 18,45 16,62
Chlorrubidium 0,13 0,15 0,18 0,21
Natriumcarbonat 25,52 19,66 19,22 16,54
Kaliumcarbonat 23,40 29,90 42,13 50,05
---------------------------
100,00 100,00 100,00 100,00
Die löslichen Salze der weissgebrannten Schlempekohle werden nach dem
von =Kuhlmann= angegebenen =Raffinirverfahren= von einander geschieden.
Zunächst wird die Salzmasse durch cannelirte Walzen gemahlen. Hierauf
kommt das zerkleinerte Material in die Auslaugebottiche, von denen ein
jeder 26,4 Centner fasst. Das Auslaugen geschieht methodisch, genau so
wie in den Sodafabriken. Die aus den Bottichen ablaufende Lauge hat
eine Dichte von 1,229 (= 27° B.). Der Rückstand dient als Düngemittel.
Die Lauge läuft in ein grosses Reservoir von 210 Hektoliter Inhalt und
wird mit abgängiger Wärme bis auf 1,26 (= 30° B.) eingeengt. Bei diesem
Concentrationsgrade scheidet sich nach dem Erkalten der Lauge ein
grosser Theil des Kaliumsulfates ab, welches man ausschöpft, abtrocknen
lässt und durch Abwaschen möglichst von der anhängenden Mutterlauge
befreit. Es enthält 80 Proc. Kaliumsulfat und ausserdem Kaliumcarbonat
und organische Körper und wird nach dem =Leblanc='schen Process in
Potasche übergeführt.
Die Lauge von 30° B. wird nun in Kesseln von 90 Hektoliter Capacität
mit Hülfe von Dampf von drei Atmosphären bis auf 42° B. (= 1,408)
eingedampft. Hierbei scheidet sich ein Gemenge von Natriumcarbonat und
Kaliumsulfat ab, welches oft 30 alkalimetrische Grade zeigt. Die Lauge
kommt nun in Krystallisirgefässe, in denen man sie bis auf 30° C., aber
nicht weiter, abkühlen lässt. Während des Erkaltens krystallisirt
Chlorkalium heraus (90 Proc. Chlorkalium und einige Procente
Natriumcarbonat, entsprechend 3-5 alkalimetrischen Graden). Wenn aus
Mangel an Aufsicht die Temperatur der Krystallisationsgefässe unter 30°
C. fallen sollte, so überziehen sich die Chlorkaliumkrystalle mit
Krystallen von Natriumcarbonat, was begreiflicher Weise sorgfältigst zu
vermeiden ist. Die Flüssigkeit, welche nun eine Dichte von 42° B. und
eine Temperatur von 30° C. besitzt, wird in grossen Pfannen von 20
Hektoliter Inhalt
im Winter bis zu 1,494 Dichte (= 48° B.),
" Sommer " " 1,51 " (= 49° B.)
abgedampft. Während dieser Arbeit fällt Natriumcarbonat in reichlicher
Menge nieder; die ersten Antheile davon zeigen 82 alkalimetrische
Grade, später nimmt aber die Reinheit ab bis auf 50 Grade.
Nachdem das Natriumcarbonat sich abgeschieden, bringt man die Lauge in
kleine Krystallisirgefässe von 2-1/2 Hektoliter Inhalt, in welchen man
die Lauge sich selbst überlässt. Jedes Gefäss giebt nahezu 130 Kilogr.
Krystalle von wechselnder Zusammensetzung, denen aber ein Doppelsalz
von der Formel (K_{2}CO_{3} + Na_{2}CO_{3} + 12 H_{2}O) zu Grunde
liegt. Die dunkelgefärbte Mutterlauge davon wird in einem Flammenofen
abgedampft und calcinirt und bildet eine halbraffinirte Potasche, die
durch Eisenoxyd röthlich gefärbt ist und den Namen =Rothsalz= führt.
Dieses Produkt wird mit Wasser ausgelaugt und die Lauge bis auf
1,51-1,525 Dichte (= 49-50° B.) gebracht, wobei sich viel Kaliumsulfat
und Natriumcarbonat absetzen. Die Mutterlauge wird zur Trockne gebracht
und im Flammenofen weissgebrannt. Das so erhaltene Produkt ist
=raffinirte Potasche= und besteht durchschnittlich in 100 Theilen aus
Kaliumcarbonat 91,5
Natriumcarbonat 5,5
Chlorkalium und Kaliumsulfat 3,0
-----
100,0
Das früher ausgeschiedene Natriumcarbonat von 80-85 alkalimetrischen
Graden wird durch Waschen mit einer kalten und gesättigten Lösung von
Natriumcarbonat von den Kalisalzen befreit und dadurch ein Produkt
erhalten, welches 90 alkalimetrische Grade zeigt. Die zum Abdampfen der
concentrirten Laugen und zum Weissbrennen des trocknen Produkts
dienenden Oefen müssen bis zum Rothglühen erhitzt sein, bevor man die
Flüssigkeit auf die Backsteinsohle des Ofens bringt. Denn bei
unzureichendem Vorwärmen filtrirt die Lauge in das Gemäuer ein und
zerstört es in der kürzesten Zeit.
Die während des Raffinirprocesses abgeschiedenen Salze -- Kaliumsulfat
und Chlorkalium -- werden weiter gereinigt. Das Doppelsalz der beiden
Alkalicarbonate wird mit kleinen Mengen siedenden Wassers behandelt,
wodurch das Kaliumcarbonat in Lösung geht, die beim Abdampfen eine sehr
reine Potasche liefert.
Folgende Analysen =raffinirter= Rübenpotaschesorten mögen ein Bild von
deren Zusammensetzung geben:
a. b. c.
Kaliumcarbonat 88,73 94,39 89,3
Natriumcarbonat 6,44 Spuren 5,6
Kaliumsulfat 2,27 0,28 2,2
Chlorkalium 1,00 2,40 1,5
Jodkalium 0,02 0,11 --
Wasser 1,39 1,76 --
Unlösliches 0,12 -- --
a und b Potasche aus Waghäusel in Baden, c französische doppelt
raffinirte Potasche. Die =rohen= Rübenpotaschen (nicht zu verwechseln
mit der sogenannten Rohpotasche, mit welchem Namen man gewöhnlich das
Produkt des Weissbrennens der Schlempekohle, das Salin, bezeichnet)
zeigen folgende Zusammensetzung:
a. b. c. d. e.
Kaliumcarbonat 53,9 79,0 76,0 43,0 32,9
Natriumcarbonat 23,1 14,3 16,3 17,0 18,5
Kaliumsulfat 2,9 3,9 1,19 4,7 14,0
Chlorkalium 19,6 2,8 4,16 18,0 16,0
a französische Potasche, b aus Valenciennes, c aus Paris, d aus
Belgien, e aus Magdeburg.
[Sidenote: Kalisalze aus den Seealgen.]
VI. =Kalisalze aus den Seealgen oder Tangen.= Aus den Seetangen werden
als Nebenprodukt der Jod- und Bromgewinnung grosse Mengen von Kalisalzen
dargestellt. Man wendet dazu =drei= verschiedene Methoden an, nämlich
a) die =ältere= oder das =Calcinationsverfahren=, welches die Tange
verbrennt und die zurückbleibende Asche einem methodischen Auslauge- und
Krystallisirprocess unterwirft;
b) das =Verkohlungsverfahren= oder =Stanford='s Methode, nach welcher die
Tange durch trockne Destillation in =Tangkohle= übergeführt werden,
welche gleichfalls dem Auslaugen unterworfen wird. Die hierbei
auftretenden Produkte der trocknen Destillation (photogenähnliche
Flüssigkeiten) vermindern die Herstellungskosten der Kalisalze;
c) nach einem =dritten= (von =Kemp= und =Wallace=) vorgeschlagenen
Verfahren werden die Seetange mit Wasser ausgekocht, die Abkochung wird
eingedampft und der Rückstand vorsichtig eingeäschert.
Das hauptsächlich angewendete Verfahren ist das =ältere=. Es wird
ausgeübt in Frankreich an den Küsten der Bretagne und der
Basse-Normandie, insbesondere in den Umgebungen von Brest und
Cherbourg; ferner in Schottland und Irland.
Die Fabrikation der Kalisalze beginnt mit der Einäscherung der
Pflanzen, wodurch eine halbverglaste Masse entsteht, welche man in
Frankreich =Varech= oder =Vraic=, in England und Schottland =Kelp=
nennt. Man unterscheidet den =getrifteten Tang= oder die =Treibalgen=
und den =geschnittenen Tang= oder die =Schnittalgen=; der von beiden
Sorten gelieferte Kelp zeigt in Hinsicht auf Zusammensetzung und auf
Handelswerth grosse Verschiedenheiten. Der geschnittene Tang (Fucus
serratus und F. nodosus), in der Volkssprache der Normandie =Meereiche=
genannt, wächst auf den Felsen und Klippen und am Meeresufer und muss
gesammelt werden; der getriftete Tang (Laminaria digitata), im Munde
des Volkes =Seequecke= und =Seeruthe= genannt, dagegen wird von den
Wogen an die Küste geworfen; er enthält 25 Proc. mehr Kali und 300
Proc. mehr Jod, als der geschnittene Tang. Letzterer ist also nicht nur
kaliärmer, als der getriftete Tang, sondern enthält auch mehr Natron
und hat deshalb einen geringeren Werth. Der getriftete Tang ist ferner
reicher an Chloralkalien, als an schwefelsauren Salzen; bei den
geschnittenen Tangen gilt das Gegentheil. Da der Preis des kohlensauren
Kalis den der Soda übersteigt und das Chlorkalium weit mehr werth ist,
als das Chlornatrium, so ist es begreiflich, dass die getrifteten Tange
(abgesehen von der grösseren Jodmenge, die sie enthalten) eine weit
kostbarere Kaliquelle darbieten, als die geschnittenen Tange. Es folgt
daraus, dass die westlichen Küsten Grossbritanniens, die vom Ocean
bespült und durch die Stürme reichlich mit getriftetem Tang versehen
werden, eine weit bessere Varechsorte liefern müssen, als die östlichen
Küsten, die eine mehr geschützte Lage haben und an welchen sich
vorzugsweise der geschnittene Tang findet. Allerdings ist vieler Orten
dieser natürliche Vortheil zum Theil durch die Sorglosigkeit der
Landleute, die mit der =Einäscherung des Tangs= sich beschäftigen,
compensirt.
Der Kelp hat im Durchschnitt folgende Zusammensetzung:
Unlösliches 57,000
Kaliumsulfat 10,203
Chlorkalium 13,476
Chlornatrium 16,018
Jod 0,600
Andere Salze 2,703
-------
100,000
Den besten Kelp der Westküste liefert die Insel Rathlin. Die Tonne
Rathlin-Kelp (= 22-1/2 Ctr.) hat in Glasgow einen Werth von 7-1/2 bis
10-1/2 Pfd. Sterl. (= 187,50 bis 262,50 Frcs.), während der Galway-Kelp
in Folge des absichtlich oder zufällig beigemengten Sandes nur 2 bis 3
Pfd. (= 50 bis 75 Frcs.) kostet. 22 Tonnen Tang im feuchten Zustande
liefern
1 Tonne Kelp guter Mittelqualität,
5 bis 6 Ctr. Chlorkalium,
3 Ctr. Kaliumsulfat.
Das käufliche Chlorkalium besteht aus 80 Proc. Chlorkalium, 8 bis 9
Proc. Wasser und 11 bis 12 Proc. Chlornatrium und Natriumsulfat. Das
Kaliumsulfat aus Kelp besteht etwa zur Hälfte aus Kaliumsulfat, zur
anderen Hälfte aus 20 Proc. Wasser und 30 Proc. eines Gemenges von
Kochsalz und Glaubersalz.
Die Verarbeitung des Kelps geschieht in Schottland auf folgende Weise:
Die erste Operation, die mit dem Kelp vorgenommen wird, ist die, ihn
mittelst grosser Hämmer in kleine Stücke von der Grösse der kleinen
Chausseesteine zu zerschlagen. So vorbereitet wird er in grossen
gusseisernen Gefässen mit heissem Wasser übergossen, um alle löslichen
Bestandtheile auszuziehen. Es wird dabei wie beim Auslaugen der rohen
Soda verfahren, indem dieselbe Flüssigkeit mit verschiedenen
Quantitäten Kelp zusammengebracht wird, zuerst mit beinahe schon ganz
ausgelaugtem und erst zuletzt mit frischem Kelp, bis die Flüssigkeit 36
bis 40 Grad Tw. oder ein specifisches Gewicht von 1,18 bis 1,20 zeigt.
Der bei diesem Auslaugen bleibende Rückstand beträgt 30 bis 40 Proc.
des Kelps und bildet eine dunkelgrüne erdartige Masse, der Hauptsache
nach aus Kieselerde bestehend (wol meist von dem den Seepflanzen vor
dem Verbrennen noch anhängenden Sande herrührend), ferner aus Calcium-
und Magnesiumcarbonaten, -sulfaten und -phosphaten und Stückchen
unverbrannter Kohle. Dieser Rückstand wird von Glashütten, welche
Bouteillen anfertigen, gern gekauft.
Der so erhaltene wässerige Auszug des Kelps wird in gusseisernen fast
halbkugelförmigen Kesseln von 2,1-2,2 Meter Durchmesser über freiem
Feuer abgedampft; er enthält der Hauptsache nach Chlorkalium, viel
weniger Chlornatrium, Kaliumsulfat, Kaliumcarbonat, Natriumcarbonat,
endlich Jodkalium, Schwefelkalium und Kalium- und Natriumdithionit;
diese Salze werden zum grössten Theile nur durch abwechselndes
Abdampfen und Abkühlen in Folge ihrer verschiedenen Löslichkeit
getrennt. Das Kaliumsulfat als das bei weitem unlöslichste, fällt schon
während des ersten Eindampfens fortwährend zu Boden und wird von den
umstehenden Arbeitern mit grossen siebartig durchlöcherten Löffeln
herausgeschöpft und noch feucht als _plate sulfate_ in den Handel
gebracht. Nachdem dieses Salz ziemlich vollständig entfernt ist, lässt
man die Flüssigkeit in ein grosses gusseisernes Gefäss (_cooler_)
abfliessen, wo beim Erkalten eine grosse Menge Chlorkalium
herauskrystallisirt und sich an den Gefässwänden festsetzt. Die
Mutterlauge hiervon wird wieder nach dem Kessel zurückgebracht. Bei dem
weiteren Eindampfen fängt nun das Chlornatrium an
herauszukrystallisiren. Dasselbe hat die Eigenthümlichkeit, in heissem
Wasser nur sehr unbedeutend mehr löslich zu sein, als in kaltem,
während die Löslichkeit der meisten anderen Salze mit der Temperatur
ausserordentlich zunimmt. Man kann daher mit der Concentration der
Lauge immer fortfahren, bis man glaubt, dass auch schon Chlorkalium mit
herausfallen könnte. Dann schöpft man das zu Boden fallende Kochsalz
heraus und bringt die Lauge wieder zur Krystallisation einer neuen
Menge Chlorkalium in die Kühlgefässe, ohne besorgen zu müssen, dasselbe
durch Chlornatrium verunreinigt zu erhalten. Auf diese Weise verfährt
man viermal und erhält vier Krystallisationen von Chlorkalium. Die
erste Krystallisation davon enthält etwa 86 bis 90 Proc. reines
Chlorkalium, das übrige ist meist Kaliumsulfat; die zweite und dritte
Krystallisation sind sehr rein und enthalten 96 bis 98 Proc.
Chlorkalium; die vierte enthält schon etwas Natriumsulfat beigemischt.
Die nach der vierten Krystallisation bleibende Mutterlauge wird nicht
wieder eingedampft; sie zeigt 66 bis 76 Grad Tw. oder ein spec. Gewicht
von 1,33 bis 1,38; sie enthält noch Natriumsulfat, Schwefelverbindungen
der Alkalien und unterschwefligsaure Salze derselben, die kohlensauren
Alkalien und Jodkalium. Diese Flüssigkeit wird in einem flachen
offenen, unter freiem Himmel stehenden Gefässe langsam mit verdünnter
Schwefelsäure versetzt. Es erfolgt ein heftiges Aufbrausen, indem
Kohlensäure und Schwefelwasserstoff gasförmig davon gehen; an der
Oberfläche setzt sich in Folge der Zersetzung der Polysulfurete und
Hyposulfite ein dicker Schaum von reinem Schwefel ab. Man schöpft ihn
zum Abtropfen und Trocknen ab, um ihn dann in den Handel zu bringen.
Nachdem die genannten Gase vollständig entwichen sind, mischt man die
Flüssigkeit mit einer noch grösseren Quantität Schwefelsäure, fügt eine
gewisse Menge feingemahlenen Braunstein hinzu und verarbeitet die
Mischung auf Jod (siehe dieses).
Da bei der Verarbeitung der Seealgen durch Einäschern und Auslaugen der
Asche (Kelp, Varech) grosse Mengen werthvoller Stoffe, insbesondere
namhafte Antheile von Jod, durch Verflüchtigung verloren gehen, so hat
man versucht, die Einäscherung zu umgehen und die Algen =durch
Destillation= nur zu verkohlen. Die =Tang=- oder =Algenkohle= ist
alsdann (analog der Schlempekohle) das Material zur Darstellung der
Kalisalze und des Jods. Diese Methode wird allgemein das
=Stanford='sche =Verfahren= genannt. Die Algen werden getrocknet, zu
Kuchen zusammengepresst, ähnlich dem Presstorf, und dann in Gasretorten
der trocknen Destillation unterworfen. Die Produkte der Destillation
werden in gewöhnlicher Weise aufgesammelt. Die so erhaltene Algen- oder
Tangkohle giebt beim Behandeln mit siedendem Wasser alle Salze (Jodüre,
Chlorüre, Sulfate etc.) ab und zeichnet sich nach dem Trocknen durch
grosses Entfärbungsvermögen aus. Die Fucuskohle enthält 33 Proc. Kohle,
der Rest besteht aus Alkali- und Erdsalzen. Die flüchtigen Produkte
sollen auf Paraffin, Photogen, Essigsäure, Ammoniaksalze und Leuchtgas
verarbeitet werden. Bei der Destillation geben 100 Th. frische Algen
68,5-72,5 Th. ammoniakalisches Wasser,
4,0 " Theer,
7,0-7,5 " Algenkohle,
2,0-2,5 " Leuchtgas.
Obgleich =Stanford='s Verfahren durchaus rationell zu nennen ist, so
zeigen sich doch bei seiner Ausführung im Grossen mannichfache
Schwierigkeiten, die seine Einführung in Frankreich und Schottland
verhindert haben. Ebenso unausführbar erwiesen sich die Vorschläge von
=Kelp= und =Wallace=, die Algen mit Wasser zu extrahiren und aus dem
Auszuge die Salze und insbesondere das Jod zu gewinnen.
Was die =Menge= der aus den Seealgen gewonnenen =Kalisalze= betrifft,
so belief sich dieselbe im Jahre 1865 nach =Joulin=
in Frankreich auf 1,500,000 Kilogr.
" Schottland, Irland und England auf 1,200,000 "
------------------
2,700,000 Kilogr. = 54,000 Ctr.
Angesichts der riesigen Stassfurter und Kaluczer Chlorkaliumfabrikation
hat somit die Kalisalzgewinnung aus Seealgen nur noch geringe
Bedeutung.
[Sidenote: Kalisalze aus dem Wollschweisse.]
VII. =Kalisalze aus dem Schweisse der Schafwolle.= Es ist bekannt, dass
mit den Kräutern und Gräsern, welche die Schafe auf der Weide fressen,
dem Boden grosse Mengen von Kali entzogen werden, welche, nachdem sie
durch den Schaforganismus gewandert, zugleich mit dem Schweiss durch die
Haut ausgeschieden und in der Wolle als Wollschweiss (suint) abgelagert
werden. Die Untersuchungen =Chevreul='s haben gezeigt, dass der
Wollschweiss fast den dritten Theil des Gewichts roher Merinowolle
ausmacht und dass der in kaltem Wasser lösliche Theil aus dem Kalisalze
einer Fettsäure (sudorate potassique, suintate de potasse) besteht. Nach
=Reich= und =Ulbricht= sind die im Wollschweiss enthaltenen Säuren
Verbindungen der Oel- und Stearinsäure, wahrscheinlich auch der
Palmitinsäure. Der Schweiss findet sich in geringerer Menge in grober
Wolle als in feiner. Im Durchschnitte beträgt er 15 Proc. vom Gewicht des
rohen Vliesses.
Die Menge des Wollschweisses, welche beim Waschen der Wolle in Lösung
tritt, und das Quantum des darin enthaltenen Kalis ist so bedeutend,
dass im Jahre 1860 von den französischen Technikern =Maumené= und
=Rogelet= auf die Verarbeitung des Wollschweisses eine Methode der
Potaschengewinnung gegründet wurde, welche in den Centren der
französischen Wollindustrie, in Rheims, Elbeuf und Fourmies, Wurzel
gefasst hat. Man kauft die Waschwässer nach einem Tarif, der sich nach
der Concentration dieser Wässer richtet (1000 Kilogr. Wolle geben
Waschwässer, welche nach =Chandelon= bei einem spec. Gewicht von 1,03
mit 5 Fr. 48 Ct., von 1,05 mit 10 Fr. 45 Ct., von 1,25 mit 18 Fr. 47
Ct. bezahlt werden), dampft dieselben zur Trockne ab und erhitzt den
trocknen kohligen Rückstand in Gasretorten, wobei Kohlenwasserstoffgas
und Ammoniak sich entwickeln, die durch Gasreiniger geleitet werden,
damit das Ammoniak zurückgehalten und das Kohlenwasserstoffgas als
Leuchtgas Anwendung finden könne. In dem kohligen Rückstand in der
Retorte sind die Kalisalze enthalten, welche mittelst Wasser extrahirt
werden. Die durch Auslaugen erhaltene Flüssigkeit enthält
Kaliumcarbonat und Kaliumsulfat und Chlorkalium, die man nach dem
gewöhnlichen Verfahren durch Abdampfen und Krystallisirenlassen von
einander trennt. Der ausgelaugte Rückstand enthält erdige Körper und
eine kohlige Substanz, die so fein zertheilt ist, dass sie als
schwarze Farbe Anwendung finden könnte. Nach =Maumené= und =Rogelet=
enthält ein Vliess von 4 Kilogr. Schwere 600 Grm. Wollschweiss, welcher
198 Grm. reines Kaliumcarbonat zu liefern vermag. Nach einer Schätzung
von =Fuchs= reducirt sich die Menge Wollschweiss auf 300 Grm., worin
Kaliumsulfat 7,5 Grm. = 2,5 Proc.
Kaliumcarbonat 133,5 " = 44,5 "
Chlorkalium 9,0 " = 3,0 "
organische Stoffe 150,0 " = 50,0 "
-----------------------
300,0 Grm. 100,0 Proc.
Die Wollfabrikanten
von Rheims waschen jährlich 10 Millionen Kilogr. Wolle
" Elbeuf " " 15 " " "
" Fourmies " " 2 " " "
--------------------------
27 Millionen Kilogr. Wolle
welche von 6,750,000 Stück Schafen geliefert werden. Diese Quantität
Wolle würde nach =Maumené= 1,167,750 Kilogr. Potasche liefern können,
einen Werth von 80-90,000 Pfd. Sterl. repräsentirend. =Maumené= und
=Rogelet= schätzen die Anzahl der Schafe in Frankreich auf 47 Millionen
Stück; könnte man aus der Wolle derselben alles Kali gewinnen, so würde
Frankreichs Boden alles Kali liefern, das die französische Industrie
bedarf. Diese Wolle könnte nämlich an Kaliumcarbonat 12 Mill. Kilogr.
liefern, daraus, sagen die Urheber des neuen Verfahrens, könne man
darstellen 17-1/2 Mill. Kilogr. Salpeter und 1870 Mill. Patronen, jede
mit 12,5 Grm. Schiesspulver. (Nach =P. Havrez= (in Verviers) ist es
vortheilhafter, wenn man den Wollschweiss, welcher in neuester Zeit
(1869) von =Märcker= und =Schulze=[31] einer genauen Untersuchung
unterworfen wurde, gleichzeitig auf Kaliumcarbonat und Blutlaugensalz,
als wenn man ihn nur auf Kaliumcarbonat verarbeitet.)
[31] Journ. für prakt. Chemie Bd. 108 p. 193-208.
Begreiflicherweise kann die neue Potaschengewinnung nur in den
Mittelpunkten der Wollindustrie Eingang finden, der kleine Landwirth
wird immer besser thun, mit seinen Wollwaschwässern den Boden zu düngen
und somit ihm das zurückzugeben, was er durch die Vegetation, die als
Schaffutter diente, verlor. Wirthschaftlich wichtiger ist die Einfuhr
von ausländischem Wollschweiss. So hat England allein im Jahre 1868 aus
Australien und vom Cap 63 Mill. Kilogr. rohe Wolle erhalten, die 1/3
Wollschweiss enthielten. Aus diesem Schweisse könnten 7-8 Mill. Kilogr.
reine Potasche im Werthe von 6,400,000 Frcs. erhalten werden.
Ist nun auch durch die Stassfurter Kalisalzindustrie die Verarbeitung
des Schafwollschweisses auf Potasche in den Hintergrund gedrängt, so
bietet doch diese eigenthümliche Potaschegewinnung Stoff genug zum
Nachdenken für den Schafzüchter und für den Physiologen. Denn sehr nahe
liegt der Gedanke, dass, da die Bildung des Wollhaares und Abscheidung
von Kalisalzen in dem Organismus des Schafes zu gleicher Zeit und an
dem nämlichen Orte stattfinden, möglicherweise eine vermehrte
Kalizufuhr die Qualität der Wolle beeinflussen könnte. Wenn es sich um
die Produktion von Wollsorten mit bestimmten Eigenschaften handelt,
wäre es vielleicht vortheilhaft, das Lecksalz zeitweilig durch
Stassfurter Chlorkalium zu ersetzen. Es ist bemerkenswerth, dass die
Schafe einem Gemenge von Chlorkalium und Chlornatrium den Vorzug geben
vor reinem Kochsalz.
=Darstellung gereinigter Potasche.= In früherer Zeit, als man die
Potasche vorzugsweise durch Auslaugen der Holzasche erhielt, musste die
Potasche als ein Gemenge von Kaliumcarbonat, Kaliumsulfat und Chlorkalium
betrachtet werden, in welchem der Gebrauchswerth der einzelnen Kalisalze
ein sehr verschiedener war. Seitdem das Kaliumcarbonat aus der
Schlempekohle und auf chemischem Wege durch Umsetzung von Chlorkalium und
Kaliumsulfat dargestellt wird und somit ein reineres Produkt als früher
in den Handel kommt, sucht man die Rohlauge methodisch zu verarbeiten,
wie es bei der Darstellung der amerikanischen Potasche, bei der
Verarbeitung der Salze der Schlempekohle und des Kelpes der Fall ist, und
die einzelnen Salze derselben in möglichst reiner Gestalt auszuscheiden.
Kaliumcarbonat, wie es als Laboratoriums- oder pharmaceutischer Artikel
auftritt, erhielt man früher durch Glühen von Weinstein oder eines
Gemenges von Weinstein und Salpeter, oder auch durch Glühen von
essigsaurem Kali. Gegenwärtig stellt man es durch vorsichtiges Glühen
eines Gemenges von Kaliumsalpeter mit überschüssiger Kohle, oder durch
Glühen von Kaliumcarbonat dar.
In England geschieht die Darstellung von Kaliumcarbonat fabrikmässig.
Man verwendet es dort zur Flintglasfabrikation. Das Flintglas Englands
verdankt seine Farblosigkeit wol nicht allein der Anwendung von
Bleiglas überhaupt, sondern im Speciellen auch der Verwendung ganz
reiner Materialien. Das hier in Rede stehende Präparat ist reines
krystallisirtes Kaliumcarbonat mit 16 bis 18 Proc. Wassergehalt, was
nicht ganz 2 Molekülen Krystallwasser entspricht; das zweite Molekül
wird durch die Hitze bei der Fabrikation schon theilweise ausgetrieben.
Das Salz erscheint in kleinen Würfeln. Als Rohmaterial dient die
amerikanische Perlasche; dieselbe hat drei Flammenofen-Operationen zu
passiren, bevor sie in dem Schlussstadium anlangt. Zuerst wird sie in
einem Flammenofen von der Bauart eines gewöhnlichen Sodaofens
geschmolzen und zwar unter Zusatz von Sägespänen, um das ätzende Kali
und Schwefelkalium in kohlensaures zu verwandeln. Die geschmolzene
Asche wird nun aufgelöst und die Lösung durch Ruhe geklärt, dann von
dem Bodensatze klar abgezogen und in einem Flammenofen zur Trockne
verdampft; die Masse stellt jetzt ein grauschwarzes Pulver dar. Nun
wird sie noch einmal aufgelöst, die Lösung durch Absitzenlassen geklärt
und in einem dritten Flammenofen zur Trockne verdampft; jetzt erscheint
das Produkt erst weiss. Es wird nun zum dritten Male aufgelöst, so weit
verdampft, dass beim Erkalten alles schwefelsaure Kali
herauskrystallisirt und die Mutterlauge davon wiederum so lange
eingedampft, bis sie beim Erkalten zu einer Krystallmasse mit dem oben
erwähnten Wassergehalte erstarrt.
Die specifischen Gewichte von Lösungen von Kaliumcarbonat (bei 15°)
sind (nach =Gerlach=):
Proc. Spec. Gew. Proc. Spec. Gew.
1 1,009 30 1,301
2 1,018 35 1,358
4 1,036 40 1,418
5 1,045 45 1,480
10 1,092 50 1,544
15 1,141 51 1,557
20 1,192 52 1,5704
25 1,245 52,024 1,5707
[Sidenote: Aetzkali.]
=Darstellung von Aetzkali.= Das Aetzkali (Kaliumhydroxyd, KHO, in 100
Theilen aus 83,97 Kali und 16,03 Wasser bestehend) wird gegenwärtig,
namentlich in England, fabrikmässig dargestellt.
Die hauptsächlich dazu angewendete Methode besteht darin,
Kaliumcarbonat, (wie es aus dem Chlorkalium der Kaluczer Sylvine, der
Stassfurter Carnallite, der Schlempekohle und des Kelps durch
=Leblanc='s Process gewonnen wurde) in Form von Rohpotasche (d. h. mit
Schwefelcalcium und Kalkhydrat gemengt, wie dieselbe aus dem
Calcinirofen kommt) mit Wasser auszulaugen und die Lauge durch
Behandeln mit Aetzkalk kaustisch zu machen. Vortheilhafter, d. h. zeit-
und materialersparender ist es, wenn man die Quantität Steinkohle,
welche man dem Gemenge von Kaliumsulfat und Kalkstein behufs der
Fabrikation von Mineralpotasche zusetzt, etwas vergrössert, die
Schmelzung entsprechend länger währen lässt und die gewonnene
Rohpotasche sofort mit Wasser von 50° C. auslaugt. Man umgeht dadurch
die nachträgliche Kaustificirung der Rohlauge durch Kalk. Die Lauge
wird, um an Brennstoff beim Abdampfen zu sparen, nach dem von =Dale=
gegebenen Beispiele zum Speisen des Dampfkessels benutzt und darin bis
auf das spec. Gewicht von 1,25 gebracht. Hierauf wird sie in offenen
Pfannen unter Ausschöpfung der sich ausscheidenden fremden Salze zur
Trockne abgedampft. Man verwendet gegenwärtig vielfach das Aetzkali zur
Umsetzung des Natriumsalpeters in Kalisalpeter und (neben Aetznatron)
zur Darstellung der Oxalsäure aus Sägespänen. Unter denjenigen
Reaktionen, bei denen Aetzkali auftritt, sind für die Bereitung von
Aetzkali örtlich beachtenswerth: 1) Zersetzung von Kaliumsulfat mit
Aetzbaryt; 2) Ueberführung von Chlorkalium in Kieselfluorkalium und
Zersetzen des letzteren durch Aetzkalk; 3) Glühen von Kalisalpeter mit
Kupferblech. Folgende Tabelle zeigt den Gehalt der Kalilauge an Kali
bei den verschiedenen spec. Gewichten:
Spec. Gewicht. Grade nach =Baumé=. Kaliprocente.
1,06 9 4,7
1,11 15 9,5
1,15 19 13,0
1,19 24 16,2
1,23 28 19,5
1,28 32 23,4
1,39 41 32,4
1,52 50 42,9
1,60 53 46,7
1,68 57 51,2
Der Salpeter.
(KNO_{3} = 101,2. In 100 Th. 46,5 Th. Kali und 53,5 Th. Salpetersäure.)
[Sidenote: Salpeter.]
Der Salpeter (Kalisalpeter, Kaliumnitrat) kommt theils fertig gebildet in
der Natur vor, theils wird er als chemisches Produkt künstlich
dargestellt. Es ist bekannt, dass an den Mauern der Ställe häufig
Auswitterungen (Mauerfrass, Salpeterfrass) beobachtet werden, die zum
grössten Theil aus salpetersauren Salzen bestehen. Eben so findet man
diese Auswitterung in Höhlen und auf der Oberfläche des Bodens in
Spanien, Ungarn, Aegypten, Ostindien (am Ganges und auf Ceylon) und
mehreren Theilen Südamerikas (so namentlich zu Tacunga im Staate
Ecuador); in Chile und Peru findet man sogar salpetersaures Natrium
(Chilesalpeter) in ungeheuren Massen in einer Erstreckung von mehr als 30
Meilen unter einer Schicht von Thon.
[Sidenote: Vorkommen des natürlichen Salpeters.]
Der natürliche Salpeter kommt unter sehr verschiedenen Verhältnissen
vor, welche jedoch sämmtlich die Mitwirkung organischer Substanzen
erkennen lassen; er bedeckt den Boden mit Efflorescenzen, die gleich
einer Vegetation üppig emporwuchern. Wird der Salpeter durch Abkehren
entfernt, so währt es nicht lange und es sind neue Ausblühungen da, die
der Ernte harren. So gewinnt man den Salpeter aus dem durch die
Ueberschwemmungen des Ganges abgelagerten Schlamme, so erhält man in
Spanien den Kalisalpeter durch Auslaugen des Ackerbodens, welcher
demnach nach Belieben als Salpeterplantage oder als Weizenfeld benutzt
wird. In den natürlichen Salpeterbildungsstätten bildet sich der
Salpeter unter sehr verschiedenen Bedingungen, er entsteht in der
Ackererde im intensiven Sonnenlicht so gut als wie im Schatten des
Waldbodens und der Dunkelheit der Höhlen; in allen Fällen muss aber
eine Bedingung erfüllt sein, nämlich das Vorhandensein organischer
Stoffe, des Humus, welcher durch seine langsame Verbrennung die
Salpeterbildung einleitet. Trockene Luft, regenarme oder regenlose
Gegend, sind die unerlässlichen Bedingungen nicht nur zur Bildung,
sondern auch =zur Conservation= des Salpeters. Eine andere, aber vom
Klima unabhängige Bedingung ist das Vorhandensein von verwittertem
krystallinischen Gestein, das Feldspath als Gemengtheil enthält. Aus
dem Kali dieses Gesteins bildet sich nun der Kalisalpeter, der in Folge
seiner mangelnden Hygroskopicität durch Capillarität an die Oberfläche
gelangt und durch die erwähnten Ausblühungen sich kund giebt. Alle bis
jetzt bekannten natürlichen Salpeterbildungsstätten sind mit dem
feldspathigen Element versehen, auch die von Tacunga, deren Boden aus
Trachyten und Tuff entstanden ist, die unter den vulkanischen Gesteinen
des Staates Ecuador vorherrschen. Zwischen der Fruchtbarkeit und der
Salpeterbildung eines Erdreichs findet ein thatsächlicher Zusammenhang
statt. Dies gilt ebenso gut für Südamerika wie für die salpeterhaltigen
Felder Spaniens, die nach Belieben des Cultivators Salpeter oder Weizen
liefern, wie für die Ufer des Ganges, welche Kehrsalpeter geben neben
den üppigsten Tabak-, Mais- und Indigpflanzen. Der Ursprung der
Salpetersäure ist wie oben erwähnt in der langsamen Verbrennung der
stickstoffhaltigen organischen Substanzen zu suchen, die in dem Humus
enthalten sind, und nicht in der Salpetersäure der Luft, in welcher
bekanntlich, wie die Untersuchungen von =Boussingault=, =Millon=,
=Zabelin=, =Schönbein=, =Froehde=, =Böttger= und =Meissner= gelehrt
haben, durch Elektricität und durch die geheimnissvolle Rolle des Ozons
sich auch immense Mengen von Salpetersäure und salpetriger Säure
bilden. Wie =Goppelsröder='s Untersuchungen gezeigt haben, findet sich
in den natürlich vorkommenden Salpetersorten fast durchweg etwas
salpetrige Säure.
[Sidenote: Gewinnung des Salpeters.]
In Ländern, in welchen wie z. B. in Ungarn, der Salpeter auswittert, ist
die Gewinnung desselben sehr einfach; man laugt die salpeterhaltige Erde
(=Gayerde=, =Gaysalpeter=, =Kehrsalpeter=) mit Wasser, oft unter Zusatz
von Potasche, aus, um den in der Erde enthaltenen salpetersauren Kalk zu
zersetzen, verdampft die Lauge und bringt dieselbe zur Krystallisation.
Den Salpeterbildungsprocess der Natur ahmt man in den =Salpeterplantagen=
künstlich nach, in denen man alle Bedingungen, welche die Salpeterbildung
begünstigen, zu erfüllen sucht. Die Vortheile der Salpeterplantagen sind
früher übertrieben dargestellt worden; gegenwärtig ist man, namentlich
seitdem die Fabrikation des Conversionssalpeters und die Einfuhr von
indischem Salpeter den Verbrauch in Europa zum grossen Theile deckt, in
den meisten Ländern des nördlichen Europas zu der Einsicht gekommen, dass
es weit grösseren Nutzen bringe, das hierzu erforderliche Land, den
Dünger und die Arbeitskraft dem Ackerbau zuzuwenden.
Als Materialien wählt man Erde, die reich ist an Calciumcarbonat, wie
Mergel, Bauschutt, Holz-, Torf-, Braunkohlen-, Steinkohlenasche, Staub
und Koth von Chausseen, Abfall aus Stuben, Ställen, Städten, Schlamm
aus Teichen und Schleusen, Kalkrückstände aus Soda-, Gas-,
Papierfabriken, Bleichereien, Asche und Kalk von Seifensiedern etc.,
und als Stickstofflieferer: düngerhaltige Materialien oder Dünger
selbst, thierische Abfälle, wie Fleisch, Sehnen, Häute, Blut aller Art
aus den Schlachthäusern und Wasenmeistereien, Rückstände aus chemischen
Fabriken, aus Gerbereien und Leimfabriken, von wollenen Lumpen aus
Tuchfabriken; man schichtet auch nicht selten die frischen thierischen
Abfälle mit Vegetabilien, namentlich mit solchen, welche, wie
Kartoffelkraut, Runkelrübenblätter, Bilsenkraut, Nesseln, Sonnenblumen,
Borretsch etc., Salpeter enthalten, und begiesst die Haufen von Zeit zu
Zeit mit Jauche oder Gülle. Die Principien, welche man bei der
zweckmässigsten Mischung der Erde zur Salpeterbildung zu befolgen hat,
sind dieselben, welche die Agriculturchemie zur Herstellung des
Compostes kennen gelehrt hat. Aus der präparirten Erde, =Muttererde=,
welche man mit Stroh oder mit Reissig durchflicht, um der Luft
möglichst allseitig Zutritt zu gestatten, bildet man auf einem
geneigten, festgeschlagenen Lehmboden Haufen von 2-2-1/2 Meter Höhe von
der Form einer abgestutzten Pyramide. Man kann auch in besonderen
Haufen (=Faulhaufen=) die Fäulniss der thierischen Substanzen einleiten
und die so erhaltene Masse mit der übrigen Erde mischen. Wenn die
Salpetererde der Reife sich nähert, lässt man die Haufen austrocknen;
es bildet sich dann an der Oberfläche eine 6-10 Centimeter dicke Rinde,
welche reicher ist an salpetersauren Salzen als die andere Masse, da
sich durch Capillarwirkung die Lauge an die Oberfläche zieht und dort
ihr Wasser verliert. Diese Kruste wird so oft abgekratzt, bis der Kern
des Haufens der Luft zu wenig Oberfläche darbietet, wo er dann mit
bereits ausgelaugter Erde =umkränzt= oder ganz abgetragen und neu
aufgebaut wird. In der =Schweiz= gewinnt man in mehreren Cantonen den
Salpeter in den Ställen, welche in der Regel an Bergabhängen liegen,
sodass blos der Eingang zu ebener Erde ist, während der
gegenüberliegende Theil des Gebäudes einige Fuss höher ist als der
Boden und auf Pfählen ruht. Auf diese Weise ist der gedielte Boden des
Stalles vom Erdboden durch eine Luftschicht getrennt. Unter dem Stalle
wird eine Grube von 0,6-1,0 Meter Tiefe gegraben; diese Grube füllt man
mit einer porösen Erde, welche den erforderlichen Kalkgehalt hat, und
tritt dieselbe fest. Diese Erde absorbirt den Harn der Thiere. Nach 2-3
Jahren nehmen die Salpetersieder in den leerstehenden Sommerstallungen
die Bodenbretter ab, entfernen die Salpetererde aus der Grube und
laugen dieselbe mit Wasser aus. Die Lauge wird in einer Hütte, in
welcher ein Kessel in einem in die Erde eingegrabenen Herde eingesenkt
ist, versotten. Die ausgelaugte Erde kommt in die Ställe zurück. Es
lohnt sich erst nach sieben Jahren, aus demselben Stalle wieder
Salpeter zu gewinnen. Ein einziger Stall soll 50-200 Pfd. Rohsalpeter
liefern, nach anderen Angaben kann sich der Ertrag bei einem Stalle auf
10 Ctr. belaufen. Die Lauge wird mit Asche und Aetzkalk versetzt, vom
Bodensatze abgegossen, in der Siedehütte eingedampft und der
Krystallisation überlassen. Man lässt die Krystalle in Körben
abtropfen, verpackt sie in Säcke und versendet sie an die
Raffiniranstalten der Pulvermühlen. In =Schweden=, wo jeder
Grundbesitzer zur Lieferung von Salpeter an die Behörde als Steuer
verpflichtet ist, sind die salpeterbildenden Materialien in hölzerne
Kästen oder Schuppen eingetragen, werden darin von Zeit zu Zeit mit
Rindsharn übergossen und umgeschaufelt. Nach 2-3 Jahren ist die Erde
reif.
[Sidenote: Behandeln der reifen Salpetererde.]
Aus der reifen Salpetererde wird in den Salpetersiedereien der
Kalisalpeter auf folgende Weise dargestellt: _a_) die Erde wird mit
Wasser ausgelaugt (=Darstellung der Rohlauge=); _b_) die Lauge (Rohlauge)
wird gebrochen, d. h. sie wird mit der Lösung eines Kaliumsalzes
zusammengebracht, um das vorhandene Calcium- und Magnesiumnitrat in
Kaliumnitrat zu verwandeln (=Brechen der Rohlauge=); _c_) die gebrochene
Lauge wird abgedampft, um den Salpeter (=Rohsalpeter=) krystallisirt zu
erhalten; _d_) der Rohsalpeter wird geläutert und raffinirt.
[Sidenote: Darstellung der Rohlauge.]
Die siedewürdige Erde wird mit Wasser ausgelaugt, um die in Wasser
löslichen Bestandtheile von den unlöslichen zu trennen. Hierbei ist das
Auslaugen mit der geringsten Menge Wasser vorzunehmen, um später bei der
Verdampfung an Brennmaterial zu ersparen. Laugen von 12-13 Proc. Gehalt
sind siedewürdig.
[Sidenote: Brechen der Rohlauge.]
Die Rohlauge (in Oesterreich =Grundwasser= genannt) enthält die Nitrate
von Calcium, Magnesium, Kalium und Natrium, Chlorcalcium, Chlormagnesium,
Chlorkalium, Ammoniaksalze und vegetabilische und thierische Substanzen.
Um die Nitrate des Calciums und Magnesiums, welche sich in der Rohlauge
vorfinden, in Kaliumnitrat überzuführen, wird die Rohlauge =gebrochen=,
d. h. es wird die Rohlauge mit einer Auflösung von 1 Th. Potasche in 2
Th. Wasser versetzt:
Calciumnitrat Ca(NO_{3})_{2} } { Kaliumnitrat 4KNO_{3}
Magnesiumnitrat Mg(NO_{3})_{2} } geben { Calciumcarbonat CaCO_{3}
Kaliumcarbonat 2K_{2}CO_{3} } { Magnesiumcarbonat MgCO_{3}
Zu gleicher Zeit werden auch die Chlorüre des Calciums und Magnesiums
zersetzt und in Chlorkalium und Calcium- und Magnesiumcarbonat zerlegt.
Von der Potaschenlösung wird so lange zugesetzt, als noch ein
Niederschlag in der Flüssigkeit sich bildet. Um einen Maasstab für die
Quantität der zuzusetzenden Potaschenlösung zu haben, macht man mit etwa
1/2 Liter der Rohlauge eine vorläufige Probe, welche Menge
Potaschenlösung zugesetzt werden muss, bis kein Niederschlag mehr
entsteht.
Zuweilen wendet man zum Brechen der Rohlauge auch Kaliumsulfat anstatt
der Potasche an. Die Anwendung des Kaliumsulfates verlangt zuerst eine
Zersetzung der Magnesiasalze der Rohlauge durch Kalkmilch und
nachheriges Abdampfen; auf Zusatz von Kaliumsulfat scheidet sich sodann
Calciumsulfat aus (Ca(NO_{3})_{2} + K_{2}SO_{4} = 2KNO_{3} + CaSO_{4}).
Auch bei der Anwendung von Chlorkalium zum Brechen der Lauge entfernt
man zuerst die Magnesiasalze mittelst Kalkmilch. Hierauf setzt man zu
der decantirten Flüssigkeit die erforderliche Quantität eines Gemenges
von Chlorkalium und Glaubersalz nach gleichen Molekülen. Hierdurch wird
der Kalk als Gyps niedergeschlagen; das entstandene Natriumnitrat setzt
sich mit dem Chlorkalium zu Kaliumsalpeter und Kochsalz um.
[Sidenote: Versieden der Rohlauge.]
[Illustration: Fig. 64.]
Die von dem aus kohlensauren Erden bestehenden Absatz klar
abgegossene Rohlauge besteht aus einer Lösung von Kaliumnitrat,
Chlorkalium und Chlornatrium, kohlensaurem Ammoniak und überschüssiger
Potasche; ausserdem finden sich darin färbende Stoffe, jedoch weniger als
vorher. Das Versieden der Lauge geschieht in kupfernen Kesseln (Fig. 64),
deren Anlage so gemacht ist, dass die Feuergase durch die den Kessel
umgebenden Züge _c c_ unter die Vorwärmpfanne _D_ und von da in den
Schornstein _q_ gehen. In einigen Fabriken benutzt man die entweichende
Wärme zum Trocknen des Salpetermehls. In den Siedekessel lässt man durch
einen Hahn so viel Rohlauge nachfliessen, als durch das Kochen Wasser
entweicht. Am dritten Tage etwa fangen die Chlormetalle (Chlornatrium,
Chlorkalium) an sich auszuscheiden, der Arbeiter muss nun Sorge tragen,
dieselben nicht anbrennen zu lassen, was zu Explosionen oder mindestens
zu Störungen des Betriebes Anlass geben könnte; zu diesem Zwecke wendet
er eine hölzerne, keilförmig zugeschärfte Stange an, mit deren Hülfe er
die bereits ausgeschiedenen festen Theile umrührt. Nach jedesmaligem
Umrühren schöpft er das Lockergewordene mit einem kupfernen Siebe heraus.
Da sich dessenungeachtet an den Wandungen des Kessels Kesselstein
ansetzt, so wendet man jetzt fast allgemein den =Pfuhleimer=, d. h. ein
flaches Gefäss _m_ an, welches man mittelst einer Kette _h_ in die Mitte
der Lauge ungefähr 6 Centimeter vom Boden des Kessels herablässt. Der
Pfuhleimer wird mit Backsteinen beschwert. Die ausgeschiedenen festen
Theile setzen sich nämlich nicht sofort als Kesselstein ab, sondern
bleiben einige Zeit in der Flüssigkeit suspendirt, indem sie von dem
Boden des Kessels an den Wänden hinaufgetrieben werden, um von der
Oberfläche in der Mitte wieder auf den Boden zu gelangen. Durch den
Pfuhleimer wird nun das Herabfallen derselben auf den Boden verhindert,
indem sich darin nach und nach alle festen Theile ansammeln. Da in dem
Pfuhleimer kein Kochen stattfindet, so fallen auch die einmal
hineingekommenen Theilchen nicht wieder heraus. Von Zeit zu Zeit wird
dieses Gefäss emporgezogen und in einen über den Kessel befindlichen, mit
Löchern versehenen Kasten geleert, aus welchem die den festen Theilchen
anhängende Lauge wieder in den Kessel zurückläuft. Das in dem Kessel
Abgeschiedene besteht grösstentheils aus kohlensauren Erden und Gyps.
Nachdem ein Theil der Verunreinigungen durch den Pfuhleimer entfernt
worden ist, enthält die Lauge häufig noch Chlornatrium. Da dieses Salz
nicht gleich dem Salpeter in heissem Wasser leichter löslich ist als in
kaltem, so krystallisirt es schon während des Abdampfens heraus. Man
entfernt dann den Pfuhleimer aus der Lauge; das Chlornatrium scheidet
sich an der Oberfläche der Flüssigkeit und am Boden des Kessels aus und
wird mit einem Schaumlöffel herausgenommen. Sobald das Kochsalz
reichlich herauskrystallisirt, hat die Lauge die zum Krystallisiren
erforderliche Stärke erreicht. Ist die Lauge in der That gar, so
erstarrt ein Tropfen derselben, auf kaltes Metall gebracht, sogleich zu
einer festen Masse. Man kann auch ein Wenig der zu prüfenden Lauge in
einen Blechlöffel schöpfen und sehen, ob nach der Abkühlung der
Salpeter in Nadeln anschiesst. Die gare Lauge wird in besondere
Bottiche gebracht und darin 5-6 Stunden stehen gelassen; während dieser
Zeit setzen sich noch mehr Unreinigkeiten ab, die Lauge klärt sich und
kühlt zum Theil aus. Ist die Abkühlung bis auf etwa 60° vorgeschritten,
so schöpft man die klare Lauge in kupferne Krystallisirgefässe. Nach
zweimal 24 Stunden ist die Krystallisation beendigt; man trennt nun die
Mutterlauge (=Altlauge=, =Hecklauge=), welche dem nächsten Rohsieden
zugesetzt wird, von den Krystallen.
[Sidenote: Läutern oder Raffiniren des Rohsalpeters.]
Der =Rohsalpeter= (Salpeter vom ersten Sude) ist gelb gefärbt und enthält
durchschnittlich 20 Proc. zerfliessliche Chlormetalle, Erdsalze und
Wasser. Die die Entfernung der Verunreinigungen bezweckende Operation
nennt man das =Läutern= oder =Raffiniren des Salpeters=. Ein grosser
Theil des Salpeters wird gegenwärtig einfach durch Raffiniren des
=indischen Salpeters=[32] dargestellt. Die ursprüngliche Methode der
Salpetergewinnung durch Auslaugen salpeterhaltiger Erden ist in Europa
nur noch an wenigen Orten in Anwendung.
[32] Aus Indien (Bombay, Madras, Pegu) wurden in England folgende
Mengen von indischem Salpeter eingeführt:
1860 16,460,300 Kilogr. 1864 22,259,840 Kilogr.
1861 15,690,150 " 1865 27,244,360 "
1862 22,162,400 " 1866 29,322,400 "
1863 20,238,250 " 1867 29,420,600 "
1868 33,062,000 "
Das Raffiniren gründet sich darauf, dass der Salpeter in heissem Wasser
sich weit leichter löst als die beiden Chlorüre Chlornatrium und
Chlorkalium. Man bringt in einen Kessel 12 Ctr. (= 600 Liter) Wasser
und löst darin 24 Ctr. Rohsalpeter bei gelinder Wärme auf; darauf
erhitzt man die Lösung bis zum Sieden und trägt noch 36 Ctr.
Rohsalpeter ein. Enthielt der Rohsalpeter 20 Proc. Chloralkalien, so
wird der Salpeter von der angewendeten Wassermenge in der Siedehitze
gelöst, von den Chloralkalien bleibt dagegen ein Theil ungelöst zurück
und wird aus dem Kessel herausgekrückt. Der auf der Oberfläche der
Flüssigkeit sich zeigende Schaum wird mit einer Schaumkelle abgenommen.
Darauf sucht man die noch nicht abgeschiedenen organischen Stoffe durch
Leim niederzuschlagen. Gewöhnlich rechnet man auf 1 Ctr. Rohsalpeter
20-50 Grm. Tischlerleim, welche in etwa 2 Liter Wasser aufgelöst
werden. Damit keine Krystallisation des Salpeters eintrete, setzt man
der Flüssigkeit so viel Wasser zu, dass die Totalmenge desselben 20
Ctr. (1000 Liter) betrage. Der Leim reisst alle in der Flüssigkeit
schwimmenden Körper mit sich auf die Oberfläche, wodurch eine grosse
Menge Schaum entsteht, der sofort abgenommen wird. Die Flüssigkeit wird
nach dem Abschäumen etwa 12 Stunden auf der Temperatur von 88° erhalten
und dann vorsichtig in die kupfernen Krystallisirbecken geschöpft,
deren Boden nach der Mitte zu abschüssig ist und an dem einen Ende
höher steht als an dem anderen. In diesen Becken kühlt sich die Lauge
ab und es würden sich grosse Salpeterkrystalle bilden, wenn man dies
nicht absichtlich durch Umrühren mit Krücken verhinderte, wodurch
=Salpetermehl= sich bildet. Das Salpetermehl kommt aus den
Krystallisirbecken in die =Waschgefässe=, kleine Tröge von 10 Fuss
Länge auf 4 Fuss Breite, von der Gestalt der Auslaugekästen, jedoch mit
einem Doppelboden versehen, von welchem der innere durchlöchert ist.
Seitlich befinden sich zwischen den beiden Böden mit Zapfen zu
verschliessende Löcher. Das Salpetermehl wird hierin mit 60 Pfd. einer
gesättigten Lösung reinen Salpeters übergossen und bei geschlossenen
Zapfen 2-3 Stunden damit in Berührung gelassen; dann zapft man ab,
lässt abtropfen und wiederholt diese Operation zweimal, erst mit 60
Pfd., dann mit 24 Pfd. Salpeterlösung, indem man nach jedem Aufguss der
Salpeterlösung mit einer gleichen Menge Wasser nachwäscht. Die zuerst
ablaufenden Waschwässer, welche die Chloralkalien enthalten, werden
beim Raffiniren des Rohsalpeters zugesetzt, die letzten Waschwässer --
fast reine Salpeterlösungen -- werden bei den ersten Waschungen anderen
Salpetermehls angewendet. Nachdem man das ausgewaschene Salpetermehl
einige Zeit auf dem Waschkasten gelassen hat, wird es in einer
Trockenpfanne bei gelinder Wärme getrocknet, gesiebt und verpackt. In
einigen preussischen Salpeterfabriken bringt man es aus dem Waschkasten
in den sogenannten =Aufschüttekasten= und dann auf Trockentafeln,
welche mit Leinwand überzogen sind.
[Sidenote: Darstellung des Kaliumnitrates aus Chilisalpeter.]
Seit etwa zwanzig Jahren stellt man sehr bedeutende Mengen von
Kaliumsalpeter aus dem Chilisalpeter dar. Man nennt diesen Salpeter zum
Unterschiede von dem indischen und Plantagensalpeter
=Conversionssalpeter=. Es lassen sich folgende vier Methoden anwenden:
1) Es wird das Natriumnitrat mit Chlorkalium zerlegt. Der Vorgang ist
dabei folgender:
100 Kilogr. Natriumnitrat } geben { 119,1 Kilogr. Kaliumsalpeter
87,9 " Chlorkalium } { 68,8 " Kochsalz.
=Longchamp= und nach ihm =Anthon= und =Kuhlmann= haben dieses Verfahren
empfohlen. Es wird auch in der That gegenwärtig häufig im Grossen
benutzt, da die Zersetzung beider Salze eine schnelle und vollständige
ist, das abfallende Kochsalz leicht von allem anhängenden Salpeter
befreit werden kann, ebenso auch die Reinigung des Salpeters vom Kochsalz
einfach und vollständig ist. Es sei hierbei erwähnt, dass in einigen
Ländern die Steuerbehörde von dem dabei abfallenden Kochsalze die
Salzsteuer erhebt. Das erforderliche Chlorkalium wird durch die
Zersetzung des Carnallits erzeugt, oder auch bei der Verarbeitung des
Kelps oder der Schlempekohle und der Kaluczer Sylvine gewonnen.
In einem gusseisernen Kessel von etwa 4000 Liter Inhalt werden
äquivalente Mengen von Chilisalpeter und Chlorkalium aufgelöst, genau
nach der Procentigkeit der jedesmal vorliegenden Handelswaare
berechnet. Der Chilisalpeter schwankt in der Regel nur unbedeutend um
96 Proc.; aber das Chlorkalium von 60-90 Proc., man nimmt gewöhnlich 7
Ctr. des ersteren und die entsprechend berechnete Menge der letzteren.
Zuerst wird das Chlorkalium für sich aufgelöst, bis die Lösung
1,200-1,210 (heiss gemessen) zeigt; dann wird der Chilisalpeter
zugesetzt und nun so lange gefeuert, bis die Flüssigkeit 1,500 zeigt;
das sich fortwährend ausscheidende Chlornatrium wird, sowie es sich
bildet, herausgekrückt und auf einer schiefen Ebene so ablaufen
gelassen, dass die Mutterlauge in den Kessel zurückfliesst. Es wird
dann noch gewaschen, bis es höchstens 1/2 Proc. Salpeter enthält, und
auch die Waschwässer werden in den Kessel gegeben. Wenn die Lauge im
Kessel auf 1,500 gekommen ist, lässt man sie kurze Zeit absitzen, wobei
das niederfallende Salz allen Schmutz mit sich reisst, und lässt dann
die klare Lauge nach den Krystallisirgefässen laufen. In der
ursprünglichen Patentbeschreibung ist eine Grädigkeit von 1,550
vorgeschrieben; dies zeigte sich aber nicht vortheilhaft, weil bei
solcher Concentration die Lauge theils während des Absitzens, theils
beim Ablaufen schon stark krystallisirte und die Rinnen verstopfte. Die
Krystallisirgefässe sind ganz flach, sodass schon nach 24 Stunden die
Krystallisation vollständig ist; durch gelegentliches Umrühren erreicht
man es, dass die Krystalle so fein wie Bittersalz fallen. Die
Mutterlauge wird abgezogen und die Krystalle vollständig abtropfen
gelassen. Dann übergiesst man die Krystalle mit so viel Wasser, dass
sie davon bedeckt werden, und lässt dies 7-8 Stunden stehen; hierauf
zieht man es ab und überlässt die Krystalle über Nacht dem Abtropfen;
am nächsten Tage wiederholt man dasselbe Verfahren noch einmal.
Natürlich kann man die Waschungen, wenn nöthig, beliebig oft
fortsetzen; aber ein hinreichender Grad der Reinheit wird meist schon
nach dem zweiten Male erreicht sein. Die erste Mutterlauge, sowie alle
Waschwässer kehren in den ursprünglichen Auflösekessel zurück.
2) Es wird der Natriumsalpeter durch Chlorbarium in Bariumsalpeter
übergeführt und dieser dann durch Kaliumsulfat oder Potasche in
Kaliumnitrat verwandelt.
[Greek: a]) 85 Kilogr. Natriumnitrat}geben{130,5 Kilogr. Bariumnitrat,
122 " Chlorbarium } { 58,5 " Kochsalz.
[Greek: b]) 130,5 Kilogr. Bariumnitrat } 87,2 Kilogr. Kaliumsulfat
brauchen bei ihrer Umwandelung} oder
in Kaliumsalpeter } 69,2 " Kaliumcarbonat.
Bei Anwendung von Kaliumsulfat erhält man als Nebenprodukt =Barytweiss=,
welches sich gut verwerthen lässt, in dem andern Falle Bariumcarbonat,
welches durch Salzsäure wieder in Chlorbarium übergeführt werden kann.
Stellt man sich die Frage, ob die Nachtheile, die aus dem Hereinziehen
der Barytverbindungen in diesen Process, erwachsen können, sich durch die
Vortheile aufwiegen lassen, so sind besonders die folgenden Momente als
leitend festzuhalten: a) Lohnt es sich, aus dem natürlichen vorkommenden
Bariumcarbonat durch Umwandlung in Chlorbarium (vielleicht durch
Verdichtung der in der Sodafabrikation zuletzt entweichenden
Salzsäuredämpfe durch Witherit erhalten) und Fällen mit verdünnter
Schwefelsäure das Barytweiss als Hauptprodukt darzustellen, so ist
anzunehmen, dass ein werthvolles Nebenprodukt den Mehraufwand an Arbeit
wohl lohnen werde; b) der Umweg und die dadurch vermehrte Arbeit wird
reichlich compensirt durch grössere Ausbeute und reineres Produkt.
3) Es wird der Natriumsalpeter durch Potasche in Kaliumsalpeter
übergeführt, wobei als Nebenprodukt reine =Soda= fällt:
85 Kilogr. Natriumsalpeter } geben { 101,2 Kilogr. Kaliumsalpeter
69,2 " Kaliumcarbonat } { 53 " Soda (calcinirte).
Diese Art der Salpeterfabrikation hat sich erst seit dem Krimkriege
(1854-55) in Deutschland eingebürgert, und zwar ist =Wöllner= in Cöln als
derjenige Chemiker anzusehen, welcher zuerst Conversionssalpeter mittelst
Potasche fabrikmässig darstellte. Die politischen und geographischen
Verhältnisse Deutschlands liessen in jener Zeit Preussen vor Allem als
für diese Fabrikation geeignet erscheinen, und zwar war es nächst Harburg
Stettin, welches durch seine günstige Lage (Seeverbindung mit Russland)
in dieser Hinsicht am meisten bevorzugt war, und woselbst alsbald das
erste grössere Werk für diesen Industriezweig gegründet wurde. Dieses
Werk vermochte jedoch trotz seinem bedeutenden Umfange seiner Zeit nicht
den täglich gesteigerten Anforderungen der russischen Regierung zu
genügen; es entstanden nach und nach andere Fabriken und kleinere Werke
dehnten sich aus, sodass nach Beendigung des Krieges bereits an fünf
Orten Deutschlands diese Salpeterfabrikation in grösserem Umfange
betrieben wurde.
Im Jahre 1862 wurden in Deutschland nach diesem Principe in acht
Fabriken circa 7,500,000 Pfd. Kalisalpeter dargestellt. Diese starke
Concurrenz hatte das Sinken der Salpeterpreise zur nächsten Folge, aber
sie spornte auch die einzelnen Producenten zur fortwährenden
Vervollkommnung ihrer Fabrikation und in gleichem Maasse zur Aufsuchung
billigerer Rohstoffe für dieselbe an. Während früher fast
ausschliesslich das aus dem Kelp gewonnene Chlorkalium zur
Salpeterfabrikation angewendet wurde, ging man während des Krimkrieges
zur Verwendung der russischen Potasche über. Doch auch dieser Rohstoff
wurde alsbald zu theuer, und man wandte sich zu der aus der
Rübenmelasse als Nebenprodukt gewonnenen Schlempekohle. Die
entstehenden neuen Fabriken wurden lediglich für Verarbeitung dieses
letzteren Rohstoffes angelegt. Freilich stiegen bei Verwendung so
unreiner Rohstoffe auch die Schwierigkeiten der Fabrikation, denn es
galt, aus diesen Rohstoffen nicht allein einen reinen Salpeter, sondern
auch eine =hochgrädige Soda= zu gewinnen. Dies ist nun gelungen und es
wird in den Salpeterfabriken, die Conversionssalpeter mittelst Potasche
darstellen, eine Soda erzielt, welcher der nach dem =Leblanc='schen
Verfahren erhaltenen nichts nachgiebt.
4) Es wird der Natriumsalpeter durch Aetzkali zerlegt, welche sich
vollständig zu Kaliumsalpeter und Aetznatron umsetzen.
Dieses zuerst von =Landmann= und =Gentele=, später in modificirter Form
von =Schnitzer= empfohlene und von =C. Nöllner= in die Praxis
eingeführte Verfahren wird in einer Salpeterfabrik in Lancashire (nach
der Beschreibung von =Lunge=) in folgender Weise ausgeführt. Zu
Kalilauge von 1,5 spec. Gewicht wird eine äquivalente Menge von
Natriumsalpeter zugesetzt und nach kurzer Einwirkung zur
Krystallisation gebracht. Den sich ausscheidenden Kaliumsalpeter trennt
man von der Mutterlauge, welche jetzt bedeutend weniger als 1,50 zeigt,
dampft diese wieder bis zu demselben spec. Gewicht ein und lässt
wiederum erkalten. Man erhält eine zweite Krystallernte von
Kaliumsalpeter; die Mutterlauge ist gewöhnlich so gut wie ganz frei
davon und enthält nur Aetznatron und verunreinigende Salze; zuweilen
jedoch ist sie noch so reich an Salpeter, dass man eine dritte
Krystallisation desselben vornehmen muss. Was sich während des
Eindampfens abscheidet, ist meist Natriumcarbonat, herstammend von dem
Chlornatriumgehalte des Handelschlorkaliums, welcher sich natürlich
ebenfalls als kohlensaures Salz wiederfindet. Die geringen Mengen
unzersetzten Chlorkaliums, Chlornatriums und Calciumsulfates bleiben
fast ganz in der Mutterlauge von kaustischer Soda zurück. Die letztere
wird weiter eingedampft, zuletzt bis zum glühenden Flusse, und
überhaupt mit ihr ganz wie gewöhnlich verfahren. Man erlangt jedoch aus
ihr nie ein Aetznatron von so schöner weisser Farbe, wie es sich jetzt
häufig im Handel findet, sondern es behält immer eine schwach bläuliche
Färbung. Der in beiden Krystallisationen erhaltene Salpeter wird in
eisernen Gefässen mit kaltem Wasser, resp. früheren Waschwässern, so
lange gewaschen, bis er nur noch 0,1 Proc. Chlornatrium enthält: die
Waschwässer werden bei den folgenden Operationen in systematischer
Reihenfolge weiter verwendet. Den gewaschenen Salpeter löst man in
eisernen Kesseln in der Hitze auf und lässt ihn in anderen eisernen
Kesseln erkalten, wobei öfter umgerührt wird. Das ausgeschiedene
Krystallmehl wird von Neuem gewaschen, bis der gewünschte Grad von
Reinheit erreicht ist. Trotzdem ausschliesslich eiserne Gefässe in
Anwendung sind, findet man doch kein Eisen im Salpeter; natürlich
werden die Gefässe immer vollkommen sauber gehalten. Zum Trocknen des
Salpeters dient eine Kammer aus Ziegeln, ganz so gebaut, wie man häufig
die Chlorkalkkammern trifft: nämlich in zeltartiger Form, also ein
spitzbogiges Gewölbe, vom Boden aus aufsteigend und im Scheitel 2 Meter
hoch, sodass ein Mann darin arbeiten kann. Die Breite ist etwa 2 Meter,
die Länge 5 Meter. Salpeter wird darin auf hölzernen Gerüsten
ausgebreitet und durch eiserne Röhren, welche darin herumgeführt sind
und die heisse Luft einer Feuerung leiten, wird die Temperatur auf 70°
C. gehalten; das Trocknen erfolgt daher sehr schnell.
[Sidenote: Prüfung des Salpeters.]
=Prüfung des Salpeters.= Reiner Salpeter erstarrt nach vorsichtigem
Schmelzen zu einer weissen Masse, die auf dem Bruche grobstrahlig ist.
Eine Verunreinigung von 1/80 Chlornatrium macht den Bruch schon etwas
körnig, bei 1/10 ist der Kern schon nicht mehr strahlig und weniger
durchsichtig und bei 1/30 ist das Strahlige nur noch an den Kanten zu
bemerken. Das Nämliche geschieht durch eine Verunreinigung mit
salpetersaurem Natron. Diese Methode (von =G. Schwartz=) benutzt die
Behörde in Schweden, wo jeder Grundbesitzer verpflichtet ist, eine
gewisse Menge Salpeter an den Staat abzugeben. -- Andere Methoden, wie
die von =Riffault=, =Huss=, =Gay-Lussac=, sind theils zeitraubend,
theils für die Praxis nicht geeignet. Die Methode von =Riffault= beruht
auf der Eigenschaft einer gesättigten Salpeterlösung, bei der
Temperatur, bei welcher sie gesättigt ist, noch Chlornatrium aufnehmen
zu können. Die Methode des k. k. Obersten =Huss= gründet sich darauf,
dass eine bestimmte Menge Wasser nur eine bestimmte Menge Salpeter bei
einer gewissen Temperatur gelöst enthalten kann. Man hat daher nur
nöthig, durch Versuche zu ermitteln, bis zu welcher Temperatur
Salpeterlösungen von verschiedener Concentration abgekühlt werden
müssen, damit Salpeter sich auszuscheiden beginne; aus dieser
Temperatur lässt sich der Gehalt an reinem Salpeter berechnen. Die
beste Methode, den raffinirten Salpeter, der zur
Schiesspulverfabrikation angewendet werden soll, auf Chlormetalle
(Kochsalz) zu prüfen, besteht darin, eine Lösung desselben mit einer
Lösung von Silbernitrat zu versetzen. Es darf dadurch keine oder nur
eine sehr geringe Trübung und kein Niederschlag erfolgen. =G. Werther=
bediente sich sehr zweckmässig zur Ermittelung des Chlorgehaltes, sowie
des Schwefelsäuregehaltes titrirter Lösungen von Silber- und
Bariumnitrat. Die Lösungen sind so abgestimmt, dass jeder Theilstrich
der Silberlösung 0,004 Grm. Chlor und jeder Theilstrich der
Bariumlösung 0,002 Grm. Schwefelsäure entspricht. Man kann nun entweder
in derselben Lösung zuerst den Chlor- und hierauf sogleich den
Schwefelsäuregehalt ermitteln, oder man kann in zwei besonderen Gläsern
in verschiedenen Proben Chlor und Schwefelsäure bestimmen. Nach der
Probe von =Reich= erhitzt man 0,5 Grm. trockenen, gepulverten Salpeter
mit dem 4-6fachen Quarzpulver gemengt bis zum Dunkelrothglühen; es wird
alle Salpetersäure ausgetrieben und der Gewichtsverlust giebt den
Gehalt des Salpeters an Salpetersäure. Schwefelsaure Salze oder
Chlorverbindungen werden bei der angegebenen Temperatur nicht zersetzt.
Ist der Gewichtsverlust = d, so hatte man
1,874. d Kaliumsalpeter,
oder 1,574. d Natriumsalpeter.
=Al. Müller= schlägt zur Bestimmung der Salpetersäure eine Methode vor,
die sich darauf gründet, dass für Kalium und Natrium NO_{3} = Cl und
durch Zersetzung des ersteren durch das letztere je ein Atom um 52-35,5
= 26,5 leichter wird. Der gewogene Salpeter wird mit concentrirter
Salzsäure wiederholt zur Trockne gebracht, bis alle Salpetersäure
entfernt ist; der Rückstand wird geglüht und gewogen. Chemisch reiner
Kaliumsalpeter darf mit Kaliumcarbonat, Chlorbarium, Silbernitrat und
Kaliummetaantimoniat keinen Niederschlag geben. Zieht Salpeter
Feuchtigkeit aus der Luft, so ist dies ein Zeichen, dass er
Natriumsalpeter enthält oder beim Schmelzen, wenn ein solches
stattgefunden hat, zu stark erhitzt und theilweise zerstört worden ist.
Nach =R. Böttger= ist fast aller im Handel vorkommende Salpeter durch
salpetrigsaures Kali mehr oder weniger verunreinigt.
[Sidenote: Anwendung des Kaliumsalpeters.]
Der Salpeter wird zu den mannigfaltigsten Zwecken angewendet; seine
Hauptanwendungen sind folgende: 1) zur Fabrikation des Schiesspulvers;
2) zur Darstellung der englischen Schwefelsäure und der Salpetersäure;
3) in der Glasfabrikation zum Reinigen der Glasmasse; 4) als
Oxydations- und Flussmittel bei verschiedenen Metallarbeiten; als
Flussmittel verwendet man häufig ein Gemenge von Salpeter mit
Weinstein, welches Gemenge zuweilen vorher erhitzt wird. Erhitzt man
ein Gemenge von 1 Th. Salpeter mit 2 Th. Weinstein, so entsteht der
=schwarze= Fluss, d. i. ein Gemenge von Kaliumcarbonat mit fein
zertheilter Kohle. Erhitzt man gleiche Theile Salpeter und Weinstein,
so erhält man den =weissen Fluss=, d. i. ein Gemenge von Kaliumcarbonat
mit unzersetztem Salpeter. Beide Vorschriften werden in den Gewerben
häufig benutzt; da aber der Salpeter bei der ersten Vorschrift
sämmtlichen Sauerstoff, bei der zweiten einen Theil desselben einbüsst,
so ist es einleuchtend, dass der schwarze Fluss zweckmässiger durch
Mengen von Potasche mit Russ, der weisse Fluss durch Mengen von
Potasche mit etwas Salpeter dargestellt werden kann. Der schwarze Fluss
wird benutzt, wenn Metalle nur umgeschmolzen werden sollen, der weisse
dagegen, wenn sich ein Theil der Metalle oxydiren soll; 5) zum
Einpökeln des Fleisches neben Kochsalz und zuweilen auch Zucker; 6) zur
Bereitung des Schnellflusses und Knallpulvers. Der =Schnellfluss von
Baumé= ist ein Gemenge von 3 Th. Salpeter, 1 Th. Schwefelpulver und 1
Th. Sägespänen (am besten von harzreichem Holze); bringt man in dieses
Gemenge eine Silber- oder Kupfermünze, so schmilzt diese, weil sich
leicht schmelzbare Schwefelmetalle (Schwefelsilber und Schwefelkupfer)
bilden. Das =Knallpulver= ist ein Gemisch von 3 Th. Salpeter, 2 Th.
Kaliumcarbonat und 1 Th. Schwefel, welches in einem Schälchen über der
Lampe erhitzt, heftig explodirt, indem es durch seine ganze Masse
hindurch auf einmal zersetzt wird und dabei grosse Quantitäten Gas sich
entwickeln:
Salpeter 6KNO_{3} } { Stickstoffgas 6N
Potasche 2K_{2}CO_{3} } = { Kohlensäure 2CO_{2}
Schwefel 5S } { Kaliumsulfat 5K_{2}SO_{4}
7) als Düngemittel in der Landwirthschaft; 8) zur Darstellung vieler
chemischer und pharmaceutischer Präparate; 9) zum Frischen des Eisens
(Salpeterfrischen) nach dem Verfahren von =Heaton= (vergl. Seite 27).
[Sidenote: Natriumsalpeter.]
Der =Natriumsalpeter= (Natriumnitrat, salpetersaures Natron, kubischer
Salpeter, Chilisalpeter) NaNO_{3} (in 100 Th. aus 36,47 Th. Natron und
63,53 Th. Salpetersäure bestehend) findet sich im District Atacama und
Tarapaca, nicht weit vom Hafen Yquique in Peru (drei Tagereisen von
Conception) in Lagern (_caliche_ oder _terra salitrosa_ genannt) von
wechselnder Dicke (0,3-1,0 Meter) in einer Erstreckung von mehr als 30
Meilen (bis in die Nähe von Copiapo im Norden von Chile), mit Thon
bedeckt. Die Lager bestehen fast ganz aus reinem, trockenem, hartem Salz
und liegen fast unmittelbar unter der Oberfläche des Erdreiches. An
anderen Orten in Peru bildet der Natriumsalpeter, der über Valparaiso,
dem Hauptstapelplatze des in Peru, Bolivien und Chile gewonnenen
Salpeters, als =Chilisalpeter= nach Europa gebracht wird, den
Hauptgemengtheil einer sandigen Ablagerung, welche an einzelnen Stellen
bis zur Oberfläche der Erde herauftritt, während sie an anderen Stellen
bis zu einer Tiefe von höchstens 2,6 Meter unter der Bodenfläche liegt.
Der ungereinigte Chilisalpeter stellt eine aus krystallinischen
Bruchstücken bestehende, meist bräunlich oder gelblich gefärbte, etwas
feuchte Masse dar, indessen kommt dieses Salz gewöhnlich an Ort und
Stelle des Vorkommens durch Auflösen in Wasser und Eindampfen der Lösung
bis zur Trockne ganz oder halb gereinigt in den Handel. Eine Probe davon
enthielt:
Natriumnitrat 94,03
Natriumnitrit 0,31
Chlornatrium 1,52
Chlorkalium 0,64
Natriumsulfat 0,92
Natriumjodat 0,29
Chlormagnesium 0,96
Borsäure Spuren
Wasser 1,96
-------
100,00
Er lässt sich nur bedingt zur Fabrikation des Schiesspulvers, wol aber zu
der des Sprengpulvers benutzen, da er Feuchtigkeit aus der Luft anzieht,
dagegen verwendet man ihn zur Darstellung der Salpetersäure, der
englischen Schwefelsäure, zum Reinigen des Aetznatrons, zur Darstellung
des Chlors in den Chlorkalkfabriken, zur Fabrikation von arsensaurem
Natron, zum Einpökeln des Fleisches, zur Glasbereitung, zur Bereitung von
Bleioxychlorür (als Bleiweisssurrogat), zur Regeneration des Braunsteins,
bei der Bereitung von Mennige, in sehr bedeutender Menge zur Umwandelung
des Roheisens in Stahl nach dem Verfahren von =Hargreaves= (1868) und
=Heaton= (1869), und hauptsächlich zur Fabrikation des Kaliumsalpeters,
seitdem das Chlorkalium (durch Zersetzen des Carnallits und Reinigen des
Sylvins, als Produkt der Kelpverarbeitung und aus der Schlempekohle) so
überaus billig in den Handel gebracht wird. Seit etwa 30 Jahren hat er in
Folge seiner günstigen Wirkung auf das Wachsthum der Halmfrüchte eine
wichtige Anwendung in der Agricultur als Düngemittel erhalten.
In dem Chilisalpeter findet sich stets etwas salpetrigsaures Natrium,
ausserdem sind darin kleine Mengen von Jod enthalten, welches sich in
den Mutterlaugen, die man beim Reinigen des Chilisalpeters durch
Umkrystallisiren erhält, ansammelt. In Tarapaca stellt man täglich 40
Kil. Jod dar. Nach =L. Krafft= enthält 1 Kilogr. Rohsalpeter 0,59 Grm.
Jod. Nach =Nöllner= (1868) spielten bei der Bildung der
südamerikanischen Salpeterlager die stickstoffhaltigen Jodsammler, die
Seetange, eine Hauptrolle. Der Jodgehalt des Chilisalpeters würde
demnach denselben Ursprung haben, wie das Jod der schottischen und
französischen Fabriken. Folgende Zusammenstellung zeigt die Grösse der
Ausfuhr an Natriumsalpeter aus Südamerika:
1830 18,700 Ctr. 1858 1,220,240 Ctr. 1865 2,992,000 Ctr.
1835 140,399 " 1860 1,732,160 " 1866 3,040,000 "
1840 227,362 " 1861 1,825,170 " 1867 3,502,000 "
1845 376,239 " 1862 2,255,350 " 1868 3,845,000 "
1850 511,845 " 1863 2,063,000 " 1869 2,965,000 "
1853 866,241 " 1864 2,523,000 "
Die Salpetersäure.
[Sidenote: Salpetersäure. Gewinnung derselben.]
Die =Salpetersäure= (NHO_{3}) wird fast durchgängig durch Zersetzen von
Natriumsalpeter (seltener Kaliumsalpeter) mittelst Schwefelsäure und
Verdichtung der hierbei sich bildenden Dämpfe erhalten.
[Sidenote: Darstellung der Salpetersäure.]
[Illustration: Fig. 65.]
Man stellt die Salpetersäure fabrikmässig dar, indem man in einen
gusseisernen Kessel _A_ (Fig. 65) durch die obere Oeffnung das
salpetersaure Salz (Kalium- oder Natriumnitrat) einführt und mit Hülfe
eines Trichters Schwefelsäure auf das Salz giesst, den Kessel
verschliesst und durch eine mit Lehm ausgefütterte eiserne Röhre _B_ mit
dem gläsernen Retortenhalse _C_ verbindet, der in die als Vorlage
dienende steinerne Flasche _D_ mündet. Die Flasche _D_ steht durch ein
Rohr mit einer zweiten ähnlichen Flasche _D'_ in Verbindung, diese mit
einer dritten u. s. f., in welcher die in der ersten Flasche nicht
condensirten Dämpfe aufgefangen werden. Der Kessel wird durch den
seitlich vorhandenen Feuerherd erhitzt, die Verbrennungsgase entweichen
durch den Rauchfang _G H_. Im Anfange der Operation ist der in dem Kanal
vorhandene Schieber _d_ niedergeschoben, so dass er den unteren Kanal
schliesst; der Rauch geht dann durch _E_ und erwärmt die Vorlagen _D_,
_D'_ und _D''_, was erforderlich ist, um ein Springen derselben durch die
überdestillirende heisse Säure zu verhüten. Sobald die Destillation im
Gange ist, stellt man den Schieber so, dass _E_ geschlossen ist und die
Verbrennungsgase nur durch den unteren Kanal _G_ entweichen können.
Die in den ersten als Vorlage dienenden Flaschen enthaltene Salpetersäure
ist für den Verkauf hinlänglich stark, während die späteren, in welche
zur besseren Condensation der Dämpfe Wasser durch die Oeffnung _b_, _b'_,
_b''_ eingegossen worden war, eine schwächere Säure, das gewöhnliche
Scheidewasser, enthalten.
Häufig wendet man zur Destillation der Salpetersäure =Galeerenöfen= an,
wobei man die Salpetersäure aus gläsernen Retorten destillirt.
Beabsichtigt man chemisch reine Salpetersäure darzustellen, so stellt
man die zuerst bei der Destillation übergehende Portion als
salzsäurehaltig bei Seite.
Die anzuwendenden Quantitäten der Materialien betragen auf
30 Kilogr. Kaliumsalpeter 29 Kilogr. engl. Schwefelsäure
17 " Natriumsalpeter 14,6 " " "
Das bei Anwendung von Natriumsalpeter zurückbleibende Natriumbisulfat
dient entweder zur Darstellung rauchender Schwefelsäure oder mit
Kochsalz geglüht zur Bereitung von Sulfat und von Salzsäure.
Die auf diese Weise erhaltene Salpetersäure (NHO_{3}) erscheint als
farblose, durchsichtige Flüssigkeit von 1,55 spec. Gewicht und 80° C.
Siedepunkt. An der Luft raucht sie, indem sie aus derselben
Feuchtigkeit anzieht. Mit Wasser zusammengebracht, erhitzt sich die
Salpetersäure und ihr Siedepunkt steigt. Eine Säure aus 100 Th.
Salpetersäure (NHO_{3}) und 50 Th. Wasser bestehend, siedet erst bei
129°; bei weiterer Verdünnung erniedrigt sich der Siedepunkt, so dass
beim Erhitzen einer verdünnten Salpetersäure über 100° zuerst Wasser
mit etwas Salpetersäure übergeht, bis endlich der Siedepunkt nach und
nach wieder bis auf 130° gestiegen ist, bei welcher Temperatur das
=doppelte Scheidewasser= (von 1,35-1,45 spec. Gewicht) überdestillirt.
Das gewöhnliche =einfache Scheidewasser= hat ein spec. Gewicht von
1,19-1,25.
[Sidenote: Bleichen der Salpetersäure.]
[Illustration: Fig. 66.]
Die stärkere Salpetersäure ist gewöhnlich durch Untersalpetersäure gelb
oder roth gefärbt; wenn es sich darum handelt, eine farblose, von
Untersalpetersäure vollkommen freie Salpetersäure darzustellen,
unterwirft man sie dem =Bleichen=. Zu dem Ende erhitzt man dieselbe in
gläsernen Ballons, die in einem bis auf 80-90° erhitzten Wasserbade
sich befinden (Fig. 66), so lange, als noch rothe Dämpfe entweichen,
welche letztere man entweder in eine Schwefelsäurekammer leitet und sie
sofort verwerthet oder sie durch ein Rohr ins Freie führt. Durch dieses
Erhitzen wird zugleich die vorhandene Salzsäure in Gestalt von Chlor
verflüchtigt. Von vielleicht vorhandener Schwefelsäure kann man die
Salpetersäure durch Destillation über salpetersauren Baryt und von den
letzten Spuren von Salzsäure durch Destillation über salpetersaures
Silberoxyd befreien.
[Sidenote: Condensation der Salpetersäure.]
In neuerer Zeit sind in der Salpetersäurefabrikation Verbesserungen
aufgetaucht, die sich theils auf die =Umgehung des Bleichens=, theils
auf die Condensationsapparate beziehen. In erster Hinsicht ist eine in
der Fabrik von =Chevé= in Paris übliche Vorrichtung anzuführen. Es ist
dem Praktiker bekannt, dass die rothen Dämpfe bei der Fabrikation der
Salpetersäure sich nur bei Beginn und gegen das Ende der Destillation
bilden. Man braucht daher nur fractionirt zu destilliren, um einerseits
rothe Säure, andererseits weisse Säure zu erhalten, die, ohne der
Bleichung zu bedürfen, sofort in den Handel gebracht werden kann. Zu
dem Ende wendet man einen Hahn aus Steinzeug von der in Fig. 67
abgebildeten Form an, dessen Rohr _A_ mit dem Destillirapparat in
Verbindung steht, während die Rohre _B_ und _B'_ in verschiedene zum
Auffangen bestimmte Ballons münden. Der Hahn ist so gebohrt, dass man
nach Belieben die Communikation zwischen _A_ und _B'_, wobei _B'_
abgeschlossen ist, oder zwischen _A_ und _B_ herstellen kann. Durch
geeignetes Stellen des Hahnes kann man daher die rothe Säure von der
weissen vollständig und kostenfrei trennen.
[Illustration: Fig. 67.]
[Illustration: Fig. 68.]
Eine zweite Verbesserung von =Plisson= und =Devers= bezieht sich auf
den =Condensationsapparat=, der hier aus einer Batterie von 10 Flaschen
besteht, von denen 6 unten offen sind und in Trichter endigen, so dass
sie in die Mündungen gewöhnlicher Flaschen passen. _G_ (Fig. 68) zeigt
eine solche unten offene Flasche. Aus dem hinter dem Mauerwerk _M_
versteckten Cylinder geht ein Rohr aus Steinzeug, mit welchem ein
zweimal gebogenes Glasrohr _G_ in Verbindung steht, das in eine der
drei Mündungen der ersten Flasche _A_ führt. In dieser Flasche sammelt
sich das zuerst Uebergehende, das was vielleicht übersteigt, und
überhaupt alle Unreinigkeiten. Die Flasche _A_ ist inwendig mit einem
kleinen Rohr _T_ versehen, das einen hydraulischen Verschluss bewirkt
in der Weise, dass, wenn die Flüssigkeit in der Flasche eine Höhe von
einigen Centimetern erreicht hat, der Ueberfluss durch das Rohr _T_ in
die gut verschlossene Flasche _A'_ abfliesst. In der zweiten Mündung
der Flasche _A_ ist ein Trichter, durch welchen Wasser aus _F_ in die
Flasche _A_ fliesst und die Condensation unterstützt. Durch das
Glasrohr _F_ gehen die Säuredämpfe in die Flasche _B_, welche ebenso
wie die beiden Flaschen _B'_ und _B''_ die in ihnen verdichteten
Produkte durch das Rohr _T'_ in den Ballon _A''_ führt. Die in _B_
nicht condensirten Dämpfe gehen nach _C_ und von da nach _D_; in diesen
beiden Flaschen verdichtet sich ein Theil der Säure, der nach _B_ und
endlich nach _A''_ fliesst; der nicht condensirte Rest geht durch das
Glasrohr _G_ nach _D'_; dann nach _C''_ und endlich nach _B'_, worin
die verdichteten Theile sich ansammeln. Von da gehen die Dämpfe durch
die Flaschen _B''_ _C''_ _D''_ und aus der letzten Flasche das, was
noch nicht verdichtet ist, in den Rauchfang. Aus den =Mariotte='schen
Flaschen _F'_ und _F''_ fliesst Wasser zu, was im Verein mit dem Wasser
aus _F_ die producirte Säure bis auf 36° B. (= 1,31 spec. Gewicht =
42,2 Proc. N_{2}O_{5}) verdünnt. Um jedem Druck in den Flaschen _A'_
und _A''_ vorzubeugen, geht ein Rohr _H_ und ein ähnliches _H'_ (in der
Abbildung weggelassen) von _T_ und _T'_ ab, um die nicht verdichteten
Dämpfe in die Flasche _B''_ zu führen, wo sie sich mit dem nicht
condensirten Reste vereinigen. -- Der ganze Apparat, der auf den ersten
Anblick complicirt zu sein scheint, ist äusserst leicht zu handhaben;
die Säuredämpfe condensiren sich im Anfange in der Flasche _A_, aus
welcher sie in einen besonderen Recipienten _A'_ geführt werden, darauf
verdichten sie sich in den Flaschen _B_ _B'_ _B''_, aus welchen das
Produkt in den allgemeinen Recipienten _A''_ fliesst.
[Illustration: Fig. 69.]
[Illustration: Fig. 70.]
Dieser neue Verdichtungsapparat ist äusserst vortheilhaft. Einmal
zusammengesetzt, braucht er nur sehr selten auseinander genommen zu
werden. Die Handarbeit des Leerens und Zusammenfügens bei dem
gewöhnlichen Apparate und der damit zusammenhängende grosse
Kittverbrauch fallen bei dem neuen Apparate hinweg. In Folge des langen
Weges, den die Dämpfe zurückzulegen haben, geht die Condensation
vollständiger vor sich, wie die Ausbeute von 132-134 Kilogr. Säure von
36° auf 100 Kilogr. Salpetersäure beweist, während ältere Apparate nur
125-128 Kilogr. liefern. Die innere Einrichtung der Flaschen und der
den hydraulischen Schluss bewirkende Hebetrichter ergiebt sich aus
Folgendem. In jeder der =Flaschen= der unteren Reihe befindet sich ein
gebogenes Rohr aus Steinzeug _T_ (Fig. 69), dessen Mündung _O_ ins
Freie geht; eine spaltenförmige Oeffnung _L_ stellt die Communikation
zwischen der Flüssigkeit und dem Innern der Röhre her; die Flüssigkeit
kann demnach in der Flasche nur bis zu einer gewissen Höhe sich
ansammeln. Es ist klar, dass hierdurch die Flasche einen hydraulischen
Schluss erhält. -- Der =Hebetrichter= besteht aus einem steinernen
Rohre von etwa 3 Centim. Durchmesser, dessen Seitenwand der Länge nach
durchbohrt ist (Fig. 70); die in das Innere der Röhre gelangende
Flüssigkeit kann mithin nur bis zur Oeffnung _O_ steigen; sobald diese
Höhe erreicht ist, fliesst die Flüssigkeit in demselben Verhältniss
aus, als durch den Trichter _E_ nachströmt.
[Sidenote: Andere Methoden der Salpetersäuredarstellung.]
Ausser durch die Einwirkung von Schwefelsäure auf Kalium- oder
Natriumnitrat, lässt sich Salpetersäure aus den Nitraten auch noch auf
andere Art darstellen. Von den vielen Vorschlägen in dieser Hinsicht
seien einige der besseren angeführt:
1) Einwirkung von Manganchlorür (Rückstände von der Chlorbereitung) auf
Natriumnitrat. Wenn ein Gemenge beider Salze bis auf etwa 230° erhitzt
wird, so entwickeln sich salpetrige Dämpfe (NO_{2} + O) und es bleibt
ein Manganoxyd zurück, welches wieder zur Chlorentwickelung dienen
kann:
5MnCl_{2} } { (2MnO + 3MnO_{2})
und } geben { 10NaCl
10NaNO_{3} } { 10NO_{2} + 2O
Indem man das Gemenge von Untersalpetersäure und Sauerstoff in den
Condensationsapparat mit Wasser zusammen bringt, verwandelt es sich in
Salpetersäure; der Ueberschuss der Untersalpetersäure zersetzt sich in
Salpetersäure und Stickstoffoxyd. Wenn die in den Apparaten enthaltene
Luft hinreichend ist, um die ganze Menge des letzteren wieder in
Salpetersäure zu verwandeln, so wiederholt sich dieser Vorgang; wenn
dagegen die Luftmenge unzureichend ist, so löst das Stickstoffoxyd sich
in der Salpetersäure auf und der Ueberschuss desselben entweicht in die
Luft. Aus zahlreichen Versuchen, welche =Kuhlmann= unter Benutzung von
Thonretorten anstellte, hat sich ergeben, dass 100 Th. salpetersaures
Natrium nach diesem Verfahren im Mittel 125-126 Th. Salpetersäure von
35° liefern. Es ist dies nahezu dieselbe Ausbeute wie beim gewöhnlichen
Verfahren (127-128 Proc.). Es wurden auch Versuche mit anderen
Chlorüren, namentlich mit Chlorcalcium, Chlormagnesium und Chlorzink
angestellt, wobei ein entsprechender Vorgang eintrat, nämlich
Salpetersäure, Chlornatrium und Kalk, Magnesia oder Zinkoxyd gebildet
wurden;
2) Einwirkung gewisser Sulfate auf salpetersaure Alkalisalze.
=Kuhlmann= hat durch viele Versuche bewiesen, dass die schwefelsauren
Salze, selbst solche, welche sehr beständig sind und keineswegs die
Rolle einer Säure spielen, die Zersetzung der salpetersauren
Alkalisalze bewirken können. Mangansulfat zersetzt Natriumnitrat unter
Bildung ähnlicher Produkte wie beim Manganchlorür. Aehnliche Reaktionen
finden statt mit Zinksulfat, mit Magnesiumsulfat, ja selbst mit Gyps;
3) aus Natriumnitrat und Kohle, wobei neben Soda Salpetersäure
auftritt;
4) aus Natriumnitrat und Kieselerde (oder Thonerde). Mit der
Darstellung der Salpetersäure mit der Bereitung von Natriumsilicat und
von Soda;
5) aus Bariumnitrat und Schwefelsäure (ohne Destillation). Die vom
Barytweiss abgegossene Salpetersäure (von 10 bis 11° B.) kann durch
Kochen bis auf 25° B. gebracht werden.
[Sidenote: Dichten der Salpetersäure.]
Nach =J. Kolb= steht das specifische Gewicht einer Salpetersäure mit
seinem Gehalt an concentrirter Salpetersäure in folgendem Zusammenhange:
=======================+========================
100 Theile enthalten | Dichte
NHO_{3} | N_{2}O_{5} | bei 0° | bei 15° C.
----------+------------+-----------+------------
100,00 | 85,71 | 1,559 | 1,530
97,00 | 83,14 | 1,548 | 1,520
94,00 | 80,57 | 1,537 | 1,509
92,00 | 78,85 | 1,529 | 1,503
91,00 | 78,00 | 1,526 | 1,499
90,00 | 77,15 | 1,522 | 1,495
85,00 | 72,86 | 1,503 | 1,478
80,00 | 68,57 | 1,484 | 1,460
75,00 | 64,28 | 1,465 | 1,442
69,96 | 60,00 | 1,444 | 1,423
65,07 | 55,77 | 1,420 | 1,400
60,00 | 51,43 | 1,393 | 1,374
55,00 | 47,14 | 1,365 | 1,346
50,99 | 43,70 | 1,341 | 1,323
45,00 | 38,57 | 1,300 | 1,284
40,00 | 34,28 | 1,267 | 1,251
33,86 | 29,02 | 1,226 | 1,211
30,00 | 25,71 | 1,200 | 1,185
25,71 | 22,04 | 1,171 | 1,157
23,00 | 19,71 | 1,153 | 1,138
20,00 | 17,14 | 1,132 | 1,120
15,00 | 12,85 | 1,099 | 1,089
11,41 | 9,77 | 1,075 | 1,067
4,00 | 3,42 | 1,026 | 1,022
2,00 | 1,71 | 1,013 | 1,010
Folgende Tabelle giebt vergleichende Angaben der Dichte und der Grade
nach =Baumé=:
========+=========+========================+========================
| | |
Grade | Dichte. |100 Theile enthalten bei|100 Theile enthalten bei
nach | | 0° | 15° C.
Baumé. | | NHO_{3} | N_{2}O_{5} | NHO_{3} | N_{2}O_{5}
--------+---------+-----------+------------+-----------+------------
6 | 1,044 | 6,7 | 5,7 | 7,6 | 6,5
7 | 1,052 | 8,0 | 6,9 | 9,0 | 7,7
9 | 1,067 | 10,2 | 8,7 | 11,4 | 9,8
10 | 1,075 | 11,4 | 9,8 | 12,7 | 10,9
15 | 1,116 | 17,6 | 15,1 | 19,4 | 16,6
20 | 1,161 | 24,2 | 20,7 | 26,3 | 22,5
25 | 1,210 | 31,4 | 26,9 | 33,8 | 28,9
30 | 1,261 | 39,1 | 33,5 | 41,5 | 35,6
35 | 1,321 | 48,0 | 41,1 | 50,7 | 43,5
40 | 1,384 | 58,4 | 50,0 | 61,7 | 52,9
45 | 1,454 | 72,2 | 61,9 | 78,4 | 72,2
46 | 1,470 | 76,1 | 65,2 | 83,0 | 74,1
47 | 1,485 | 80,2 | 68,7 | 87,1 | 74,7
47° B. entsprechen 96° Twaddle
46° " " 92° "
45° " " 88° "
43° " " 84° "
42° " " 80° "
38° " " 70° "
34° " " 60° "
29° " " 50° "
25° " " 40° "
20° " " 30° "
14° " " 20° "
7° " " 20° "
Salpetersäure von 1,52 siedet bei 86°
" " 1,50 " " 99°
" " 1,45 " " 115°
" " 1,42 " " 123°
" " 1,40 " " 119°
" " 1,35 " " 117°
" " 1,30 " " 113°
" " 1,20 " " 108°
" " 1,15 " " 104°
[Sidenote: Rauchende Salpetersäure.]
Wenn man bei Darstellung der Salpetersäure auf 1 Molekül Kaliumnitrat 1
Molekül Schwefelsäure verwendet, so erhält man als Destillat eine
rothgelbe Flüssigkeit, aus einem Gemenge von Salpetersäure und
Untersalpetersäure bestehend. Die Flüssigkeit führt den Namen =rothe
rauchende Salpetersäure=. Bei Anwendung gleicher Moleküle von
Kaliumnitrat und Schwefelsäure wird nämlich nur die Hälfte der
Salpetersäure ausgetrieben, die andere Hälfte aber zerlegt in
Untersalpetersäure und Sauerstoff, welche erstere sich mit der
unzerlegten Salpetersäure zu rauchender Salpetersäure vereinigt. Wendet
man dagegen zur Zersetzung des Kalium- oder Natriumnitrates zwei Moleküle
Schwefelsäure an, so erhält man alle Salpetersäure unzersetzt und in der
Retorte bleibt Kalium- oder Natriumbisulfat zurück. Bei Anwendung von
Natriumnitrat braucht man jedoch, da dieses Nitrat weit leichter von der
Schwefelsäure zersetzt wird, als die entsprechende Kaliumverbindung,
erfahrungsgemäss nicht 2 Moleküle Schwefelsäure anzuwenden. Man begnügt
sich mit 1,25-1,50 Molekülen. 100 Th. Chilisalpeter geben 120-110 Th.
Salpetersäure von 36° B.
Zum Zwecke der Darstellung von =rauchender= Salpetersäure setzt man in
neuerer Zeit bei der gewöhnlichen Darstellung der Salpetersäure einen
Körper zu, welcher zersetzend auf sie einwirkt. Früher wendete man
hierzu Schwefel an, gegenwärtig Stärkemehl. Nach =C. Brunner='s
Vorschrift wird ein Gemenge von 100 Th. Salpeter mit 3-1/2 Th.
Stärkemehl in einer Retorte mit 100 Th. englischer Schwefelsäure von
1,85 spec. Gewicht übergossen. Die Destillation beginnt gewöhnlich
schon ohne Erwärmung. Durch schwaches Erhitzen wird sie beendigt. 100
Th. Kaliumnitrat liefern auf diese Weise ungefähr 60 Th. stark roth
gefärbte rauchende Salpetersäure. Es ist anzurathen, die Retorte nur
bis zu 1/3 anzufüllen.
[Sidenote: Anwendung der Salpetersäure.]
Die technische =Anwendung= der Salpetersäure beruht auf ihrer
Eigenschaft, mit gewissen Körpern zusammengebracht, in Stickoxyd und
Untersalpetersäure und in Ozon zu zerfallen, letzteres bildet entweder
mit dem betreffenden Körper ein Oxyd oder es oxydirt ihn zu
eigenthümlichen Verbindungen, während die Untersalpetersäure bei
Gegenwart organischer Verbindungen zuweilen in die Zusammensetzung der
organischen Körper eintritt und sogenannte Nitroverbindungen
(Nitrobenzol oder künstliches Bittermandelöl, Nitronaphtalin,
Nitroglycerin oder Sprengöl, Nitromannit, Schiessbaumwolle,
Martiusgelb, Pikrinsäure) bildet. Eine grosse Anzahl der Metalle löst
sich in Salpetersäure, wenn dieselbe nicht zu concentrirt ist. Höchst
concentrirte Salpetersäure kann mit Blei und Eisen zusammengebracht
werden, ohne dass eine Zersetzung der Salpetersäure stattfindet.
Eiweissähnliche Körper (Haut, Wolle, Seide, Horn, Federn) werden durch
starke Salpetersäure dauernd gelb gefärbt (wahrscheinlich durch Bildung
von Pikrinsäure), daher ihre Anwendung zum Gelbfärben der Seide etc.;
längere Zeit fortgesetzte Einwirkung der Salpetersäure auf die
genannten Stoffe führt ihre gänzliche Zerstörung und theilweise
Ueberführung in Pikrinsäure herbei. Viele stickstofffreie organische
Stoffe, wie Cellulose, Stärkemehl, Zucker etc., werden durch die
Einwirkung von Salpetersäure unter Bildung von Oxalsäure zerstört.
Kurze Einwirkung sehr verdünnter Salpetersäure führt das Stärkemehl in
Dextrin, concentrirte Salpetersäure führt es in das explosive Xyloïdin
über. Die Eigenschaft der Salpetersäure, gewisse Farbstoffe, wie das
Indigblau, zu zerstören, benutzt man in der Kattundruckerei, um durch
Aufdrucken von Salpetersäure auf blauem Grunde gelbe Muster zu
erzeugen, ferner in der Tuchweberei zum Gelbbeizen der Sahlleisten,
damit die Tuche das Aussehen von in der Wolle gefärbten Geweben
annehmen, bei denen die gelben Leisten angewebt sind. In der
Hutfabrikation verwendet man eine Auflösung von Quecksilber in
Salpetersäure, um die glatten Haare zum Verfilzen geeignet zu machen.
Ein Hauptverbrauch der Salpetersäure ist der zur Fabrikation der
Schwefelsäure; sie findet ferner in der Metallverarbeitung mannichfache
Anwendung, so u. A. um Stahl und Kupfer zu ätzen, zum Gelbbrennen des
Messings und der Bronze, zum Färben des Goldes, zur Bereitung der unter
dem Namen =Rouille= zum Schwarzfärben der Seide angewendeten Eisenbeize
(in Lyon allein verbraucht man von dieser Beize täglich gegen 250
Centner), zur Bereitung der Pikrinsäure aus Carbolsäure, des
Martiusgelbes aus dem Naphtalin, des Nitrobenzols und Nitrotoluols der
Anilinfabriken, zur Darstellung der Phtalsäure (aus Naphtalin) behufs
der künstlichen Fabrikation der Benzoësäure, zur Bereitung von
Anthrachinon zum Zweck der Alizarindarstellung aus Anthracen, zur
Fabrikation des Silbernitrates (bei der enormen Ausbreitung der
Photographie ein wichtiger Gebrauch der Salpetersäure), der Arsensäure
(für die Fuchsinbereitung), des Knallquecksilbers, des Sprengöls (und
der beiden Präparate Dynamit und Dualin) u. s. w.
Technik der explosiven Körper.
a) _Das Schiesspulver und chemische Principien der Feuerwerkerei._
[Sidenote: Schiesspulver. Allgemeines.]
Das gewöhnliche =Schiesspulver= ist ein gekörntes Gemenge von
Kaliumsalpeter, Schwefel und Kohle in bestimmten Verhältnissen. Bei einer
Temperatur von etwa 300° und bei der Berührung mit glühenden oder
brennenden Körpern oder endlich durch Reibung und Schlag entzündet es
sich, verbrennt mit einer gewissen Geschwindigkeit und giebt als
Verbrennungsprodukte Stickstoff, Kohlensäure oder Kohlenoxydgas und als
Rückstand ein Gemenge von Kaliumsulfat und Kaliumcarbonat. Wenn die
Entzündung in einem verschlossenen Gefässe vor sich geht, so erleiden die
Wände durch die grosse Menge der sich entwickelnden heissen Gase einen
solchen Druck, dass sie unfehlbar zerreissen würden, wenn nicht, wie in
dem Geschütz, die Einrichtung getroffen wäre, dass ein Theil der Wand
nachgiebt. Auf diese Weise wird die Kugel nach einer Richtung hin
fortgeschleudert. Dabei ist wohl zu beachten, dass nur derjenige Theil
der entwickelten Gase zur Wirkung kommt, welcher gebildet wird, so lange
die Kugel den Lauf noch nicht verlassen hat; je langsamer also ein Pulver
abbrennt, je geringer ist seine Wirkung auf das Projectil.
[Sidenote: Fabrikation des Schiesspulvers.]
Die zur Pulverfabrikation dienenden Materialien müssen von der grössten
Reinheit sein, der Salpeter darf keine Chlormetalle, der Schwefel keine
schweflige Säure enthalten, deshalb wendet man nie Schwefelblumen,
sondern stets Stangenschwefel an. Die grösste Aufmerksamkeit ist auf die
Wahl der =Kohle= zu verwenden. Zur Darstellung der Kohle verwendet man
Pflanzen, die eine vorzüglich ausgebildete Bastfaser besitzen, wie Flachs
und Hanf. Von Bäumen wählt man mehrjährige Zweige, deren Durchmesser
ungefähr 5-9 Centim. beträgt. In dem grössten Theile von Deutschland,
Frankreich und Belgien verkohlt man hauptsächlich Faulbaumholz (_Prunus
Padus_), aber auch Holz der Pappel, Linde, Erle, Weide, Rosskastanie, in
England schwarze Corneliuskirsche und Erle, in Italien nur Hanf, in
Spanien Hanf, Flachs, Weinreben, Weiden, Oleander und Taxus, in
Oesterreich Hundsbeer-, Haselstrauch oder Erle; die Kohle dieser
Vegetabilien eignet sich, wegen ihrer leichten Zerreiblichkeit, am besten
zur Pulverfabrikation. Alle die genannten Substanzen geben bei der
Verkohlung, die man in Cylindern, die denen der Gasanstalten ähnlich
sind, in Gruben, in Kesseln, mittelst erhitzten Wasserdampfes, vornimmt,
ungefähr 35-40 Proc. Kohle. Wenn bei der Verkohlung des Holzes die
möglichst niedrige Temperatur angewendet worden ist, so erhält man eine
röthlichbraune, glatte, mit vielen Querrissen versehene Kohle, die
=Rothkohle= (_charbon roux_). Die durch Erhitzen in Cylindern gewonnene
Kohle bezeichnet man ziemlich unpassend, zum Unterschied von anderer,
durch Verkohlen von Holz in Gruben erhalten, mit dem Namen =destillirter
Kohle=.
[Sidenote: Reiben und Mengen der Materialien.]
Die mechanische Bereitung des Schiesspulvers zerfällt in:
1) das Pulverisiren der Materialien; 2) das Mischen derselben; 3) das
Anfeuchten des Pulversatzes; 4) das Verdichten desselben; 5) das Körnen
und Sortiren des Pulvers; 6) das Poliren desselben; 7) das Trocknen und
8) das Ausstäuben des Pulvers.
[Sidenote: Das Pulverisiren der Materialien.]
Das Pulverisiren oder Zerkleinern der Materialien kann auf dreierlei
Weise geschehen, entweder
a) durch die Pulverisirtrommeln, oder
b) durch Walzmühlen, oder endlich
c) durch Stampfmühlen.
a) Das Zerkleinern der Materialien mit Hülfe der =Pulverisirtrommeln=
wurde zuerst Ende des vorigen Jahrhunderts in Folge des
ausserordentlichen Bedarfs an Schiesspulver durch die französischen
Revolutionskriege angewendet. Es eignet sich dieses Verfahren
(Revolutionsverfahren) sehr gut zum Pulverisiren der
Pulverbestandtheile, indem es bequem ist, fördert und keinen Staub
erzeugt. Die dazu angewendeten Trommeln bestehen aus zwei starken
Holzscheiben, welche durch Bretter zu einem hohlen Cylinder verbunden
sind. Im Innern befinden sich vorspringende Leisten, durch welche die
herabfallenden Kugeln aufgehalten werden. Die Trommel ist inwendig mit
Leder überzogen. Man bringt die zu pulverisirende Substanz mit einer
gewissen Anzahl bronzener Kugeln von 1/4 Zoll Durchmesser in die
Trommel, die auf einer Axe ruht und um dieselbe drehbar ist.
Man pulverisirt nun Kohle und Schwefel (jeden dieser Körper für sich),
da der in Gestalt von Salpetermehl erhaltene Salpeter schon die nöthige
Feinheit besitzt.
b) Die Zerkleinerung durch =Walzmühlen= mit vertical auf einem
Bodensteine umlaufenden schweren Walzen ist gegenwärtig sehr
gebräuchlich.
c) Die Zerkleinerung durch =Stampfmühlen= geschieht gegenwärtig nur
noch in kleineren Fabriken. Die Stampfen, von denen in der Regel 10-12
in einer Reihe nach einander durch eine Daumenwelle gehoben werden,
sind von Holz (Ahorn- oder Weissbuchenholz) und mit einem Schuh aus
Bronze versehen. Die Stampfen haben bei einer Länge von 8 Fuss ein
Gewicht von ungefähr 1 Ctr. und machen in der Minute 40-60 Stösse. Die
Stampflöcher sind in einem Troge von Eichenholz (dem Grubenstock)
birnenförmig ausgemeisselt. In jedem Loche stampft man 16-20 Pfd.
Substanz auf einmal. In der Schweiz wendet man anstatt der Stampfen
=Hämmer= an.
[Sidenote: Das Mengen der Materialien und das Anfeuchten des Salzes.]
Das Mengen der gepulverten Materialien geht in den =Mengtrommeln= vor
sich, welche sich von den Pulverisirtrommeln dadurch unterscheiden, dass
sie aus Leder bestehen. Das Mengen dauert mit 100 Kilogr. Satz und 150
Kilogr. Bronzekugeln etwa 3 Stunden bei 10 Umdrehungen in der Minute. In
den Fabriken, in denen man Walzmühlen oder Stampfmühlen anwendet,
schliesst sich das Mengen sofort an das Pulverisiren an. Der Satz wird
mit 1-2 Proc. Wasser befeuchtet, was gewöhnlich durch eine an der Axe der
Walze angebrachte und mit einem Ventil versehene Giessvorrichtung
bewerkstelligt wird. Eine salbenähnliche Beschaffenheit deutet die
Vollendung des Mengens an. Man verbindet zuweilen das Pulverisiren der
Kohle und des Schwefels in Trommeln mit dem Mengen des Satzes in
Walzmühlen.
Bei Anwendung von Stampfmühlen werden Schwefel und Kohle, welche vorher
für sich durch 1000 Stösse zerkleinert worden sind, mit dem Salpeter
gemischt und eine Zeit lang bearbeitet. Nach 2000 und später nach 4000
Stössen wird der Inhalt der Stampflöcher ausgewechselt, es werden
wieder 4000 Stösse gegeben u. s. f., bis nach Verlauf von elf Stunden
40,000 Stösse gegeben worden sind. Man wiederholt das Auswechseln des
Inhalts 6-8 mal. Dort, wo man sich der Trommeln zum Mengen der
Materialien bedient, folgt auf das Mengen die Operation des
=Anfeuchtens=. Zu diesem Zwecke kommt der trockene Satz aus den
Trommeln in einen hölzernen Kasten, über welchem sich ein siebähnlich
durchlöchertes Rohr befindet, durch welches von Zeit zu Zeit der Satz
mit Wasser besprengt wird, bis derselbe, wobei mit einem Holzspatel
wiederholt umgerührt wird, 8-10 Proc. Wasser enthält.
[Sidenote: Das Verdichten des Satzes.]
Wenn, wie erwähnt, in den Stampfmühlen das Verdichten mit dem Mengen
zusammenfällt, so ist bei Anwendung von Trommeln und Walzmühlen eine
besondere Operation, das =Verdichten des Satzes=, nothwendig. In den
französischen und preussischen Pulvermühlen geschieht die Verdichtung
durch Zusammenpressen des Satzes zwischen zwei Walzen von 0,6 Meter
Durchmesser, von welchen die untere von Holz, die obere von Bronze ist.
Zwischen beiden Walzen bewegt sich ein Tuch ohne Ende, auf welches an der
einen Seite der befeuchtete Satz gelegt wird. Auf der andern Seite kommt
derselbe als =Pulverkuchen= von 1-2 Centim. Dicke und dem Ansehen und
fast der Härte des Thonschiefers heraus.
Die Operation des Verdichtens ist für die Eigenschaften des Pulvers von
grosser Wichtigkeit. Je stärker der dabei angewendete Druck ist, desto
mehr wirksame Bestandtheile, bis zu einer gewissen Grenze, befinden
sich in einem bestimmten Volumen und desto grösser ist die bei der
Zersetzung entwickelte Gasmenge. Je grösser die Zusammenpressung ist,
desto langsamer zersetzt sich des Pulver, desto niedriger ist die
Temperatur und demnach auch die Ausdehnung der Gase. War das Pulver
dagegen nur einem sehr schwachen Drucke ausgesetzt, so wird das Pulver
in seiner ganzen Masse plötzlich zersetzt und wirkt explodirend.
[Sidenote: Das Körnen des Pulverkuchens und das Sortiren des Pulvers.]
Das Körnen des Pulverkuchens geschieht entweder
1) durch Siebe oder
2) durch Walzen (Congreve'sche Methode), oder
3) nach dem Verfahren von Champy.
Die =Körnmethode in Sieben= geschieht auf folgende Weise: Die Siebe
selbst bestehen aus runden hölzernen Rahmen, zwischen welchen mit
Löchern versehenes Pergament eingespannt ist. Die Löcher haben
verschiedene Dimensionen. Man unterscheidet die Siebe je nach der
Grösse ihrer Löcher und dem Zwecke, wozu sie gebraucht werden, als
=Schrotsiebe=, welche zum Zerbröckeln oder Schroten des verdichteten
Pulverkuchens dienen; es wird ein Läufer (eine linsenförmige Scheibe)
aus hartem Holz (Guajakholz, Vogelbeer- oder Eichenholz) auf das Sieb
gelegt und letzteres und der Läufer durch Schütteln bewegt. Durch die
zweite Art der Siebe, das =Kornsieb=, wird dem geschroteten Pulver die
erforderliche Grösse des Kornes ertheilt; durch die dritte Art endlich,
das =Sortir=- oder =Staubsieb=, werden die gleich grossen Körner von
den übrigen und der Staub von dem gekörnten Pulver gesondert. Man
wendet in deutschen und französischen Fabriken häufig die
=Körnmaschine= von =Lefebvre= mit acht Sieben an, die in einen
achteckigen Holzrahmen eingesetzt sind.
Die =Congreve='sche =Körnmaschine= besteht aus drei Paar Messingwalzen
von 0,65 Meter Durchmesser, welche mit 2 Millimeter hohen, flachen,
vierseitigen Pyramiden (sogenannten Diamantspitzen) versehen sind. Die
obersten Walzen sind grobzähniger als die anderen. Der geschrotete
Pulverkuchen wird dem obersten Walzenpaare durch ein Tuch ohne Ende
zugeführt. Die Art der Beschickung des Tuches ist eigenthümlich: der
Boden des viereckigen Kastens, in welchem der Pulverkuchen sich
befindet, kann nämlich nach Art eines Kolbens sich senken und heben;
nachdem dieser Kasten mit verdichtetem Pulverkuchen gefüllt ist, steigt
der Boden, durch die Maschine in Bewegung gesetzt, langsam aufwärts und
lässt aus einer seitlichen Oeffnung die Pulvermasse gleichmässig auf
das Tuch fallen. Indem das geschrotete Pulver zwischen den Walzen
hindurchgeht, wird es gekörnt und fällt dann auf zwei Systeme von
Sieben aus Drahtgeflecht, welche durch die Maschine, welche sie
fortbewegt, zugleich eine rüttelnde Bewegung erhalten. Unter den
Walzenpaaren liegt ein langes, geneigtes Sieb, dessen Maschen so eng
sind, dass sie das Kanonenpulver nicht, wol aber das Musketenpulver und
den Staub hindurchlassen. Unter ihm in paralleler Lage befindet sich
ein zweites feines Sieb, welches nicht das Musketenpulver, sondern nur
den Staub hindurchfallen lässt. Unter diesem endlich liegt ebenfalls
geneigt der Boden des Siebapparates, auf welchem der Staub sich
ansammelt. Die Quantität des Staubes ist bei der Congreve'schen
Körnmaschine verhältnissmässig eine geringe, da durch diese Maschine
nur eine zerbröckelnde, aber keine zerknirschende Wirkung auf den
Pulverkuchen ausgeübt wird.
In der ersten französischen Revolution machte sich das Bedürfniss eines
schnelleren Verfahrens der Darstellung des Pulvers und vorzugsweise der
Operation des Körnens fühlbar. Man erreichte ein schnelleres Körnen und
zugleich ein rundes Pulver durch das Verfahren von =Champy=. Der dabei
angewendete Apparat besteht in einer hölzernen Trommel, durch deren
hohle Axe ein mit feinen Löchern versehenes Kupferrohr mitten in der
Trommel mündet. Durch die Brause strömt Wasser als ein feiner Regen in
den Pulversatz. Die Trommel wird um ihre Axe bewegt. Jedes
Wassertröpfchen bildet den Mittelpunkt eines Pulverkornes, welches
unablässig in dem feuchten Pulversatze sich herumbewegt und sich auf
diese Weise abrundet und durch concentrische Schichten einem Schneeball
ähnlich sich vergrössert. Das Rotiren der Trommel wird eingestellt,
sobald die Körner die erforderliche Grösse erreicht haben. Die Körner
sind fast vollkommen kugelförmig, aber nicht von gleicher Grösse. Durch
Sieben sortirt man die Körner von einander und von dem Staube. Die zu
grossen Körner werden aufs Neue pulverisirt. Die zu feinen Körner
wendet man dagegen bei der nächsten Operation an, welches, indem es den
Kern bildet, sehr leicht grössere Körner giebt. Nach dem Berner
Verfahren stellt man =runde= Pulverkörner dar, indem man das gekörnte
eckige Pulver in Barchentsäcken sich drehen lässt, wodurch die eckigen
Körner sich abrunden und zugleich glätten. Durch diese Methode wird ein
grosser Theil des Pulvers in Staub verwandelt.
[Sidenote: Das Poliren des gekörnten Pulvers.]
Das Poliren, Glätten oder Schleifen des gekörnten Pulvers hat zum Zweck,
nicht nur die Körner von allem Staub zu befreien, sondern deren
Oberfläche zu glätten. Zu diesem Behufe bringt man etwa 5 Ctr. gekörntes
Pulver in eine Trommel, wie sie zum Pulverisiren der Materialien und zum
Mengen des Pulversatzes angewendet wird, und lässt die Trommel, natürlich
ohne Kugel und Leisten, einige Stunden sich langsam um ihre Axe drehen.
In anderen Ländern bedient man sich zum Glätten des Pulvers länglicher
Tonnen (=Rollfässer=), welche mit Hülfe einer durch die Axe gehenden
Welle umgedreht werden können. Man vermehrt die Reibung der
Pulverkörner dadurch, dass in dem Fasse in der Richtung der Axe
viereckige Stäbe angebracht sind. Der in Holland gebräuchliche Zusatz
von Graphit während des Polirens ist nachtheilig, indem er die
Leichtentzündlichkeit auf Kosten des Glanzes verringert.
[Sidenote: Trocknen des Pulvers.]
In kleinen Pulvermühlen setzt man das Pulver, in dünne Schichten
ausgebreitet, zum Trocknen der Luft oder der Sonnenwärme aus, auch
bedient man sich daselbst eines in der Mitte des Trockenraumes stehenden
Ofens, welcher im Zimmer selbst geheizt wird, während das Pulver auf
Horden an den Wänden ausgebreitet liegt. In grösseren Pulverwerken wendet
man künstliche Trocknungsmethoden an.
Es ist für die Qualität des Pulvers wichtig, dass das Trocknen nur
langsam geschehe, ausserdem treten von zu schnellem Trocknen noch
folgende Nachtheile ein: a) es zieht sich aus dem Pulver, besonders
wenn dasselbe sehr feucht und nicht polirt ist, mit dem entweichenden
Wasser Salpeter auf die Oberfläche und die Körner backen sehr zusammen;
b) es entstehen durch den entweichenden Wasserdampf Kanäle in den
Körnern, welche deren Dichte verringern und eine grössere Oberfläche
hervorbringen, demnach auch die Ursache einer grösseren Hygroskopie
werden; c) ein schnell getrocknetes Pulver liefert mehr Abgang beim
Ausstäuben. Aus diesen Gründen wird selbst in Pulverwerken, in denen
künstliche Trocknungsmethoden angewendet werden, das Pulver vorher in
luftigen und warmen Räumen einer kurzen Lufttrocknung unterworfen.
[Sidenote: Ausstäuben des getrockneten Pulvers.]
In einigen Fabriken wird das Pulver nach beendigter Trocknung in der
erwähnten Trommel nochmals eine kurze Zeit polirt. In anderen und zwar in
den meisten Fabriken lässt man das zweite Poliren weg und beschliesst mit
dem =Ausstäuben= die Fabrikation des Pulvers. Diese Operation geht in
schräg aufgehängten Säcken oder Schläuchen von Zwillich vor sich, welche
durch eine einfache Vorrichtung in rüttelnde Bewegung versetzt werden,
wodurch der Staub durch die feinen Oeffnungen des Zwillichs geht, das
Pulver aber in einen Kasten fällt. Der Abgang beim Ausstäuben beträgt
ungefähr 0,148 Proc. vom Gewichte des angewendeten Pulvers; er ist
reicher an Kohle als das Schiesspulver und darf daher nicht zu neuem
Satze hinzugegeben werden.
[Sidenote: Eigenschaften des Pulvers.]
Ein gutes Pulver muss, ausser der zweckmässigen Zusammensetzung,
gewisse physikalische Eigenschaften haben, aus welchen man einen
Schluss auf seine Güte ziehen kann. Diese Eigenschaften sind folgende:
1) Es muss schieferfarbig (blaugrauschwarz) sein; eine blos
bläulichschwarze Farbe deutet auf ein zu grosses Verhältniss an Kohle,
eine zu schwarze Farbe auf vorhandene Feuchtigkeit. Wurde bei der
Fabrikation anstatt der schwarzen Kohle Röstkohle (_charbon roux_)
angewendet, so hat das Pulver eine bräunlichschwarze Farbe; 2) es darf
nicht glänzend polirt sein: einzelne schimmernde Punkte auf der
Oberfläche deuten auf Salpeter, der sich dort durch Krystallisation
ausgeschieden hat; 3) die Körner müssen nahezu gleiche Grösse haben,
wenn das Pulver nicht absichtlich ein Gemenge von zweierlei Sorten ist;
4) die Körner müssen beim Drücken in der Hand gleichsam knirschen; sie
müssen so fest sein, dass sie sich mit den Fingern in der flachen Hand
nicht leicht zerreiben lassen; 5) die Körner müssen nach dem Zerdrücken
einen unfühlbaren Staub bilden; scharfe Theile, die durch das Gefühl
darin unterschieden werden, deuten auf nicht hinlänglich fein
gepulverten Schwefel; 6) das Pulver darf nicht abfärben, wenn man es
über den Handrücken oder über Papier rollen lässt, sonst enthält es
Mehlpulver oder zu viel Feuchtigkeit; 7) ein kleines Häufchen Pulver
auf weissem Papier entzündet, muss schnell verbrennen, ohne einen
Rückstand zu hinterlassen und ohne das Papier zu entzünden; schwarze
Flecken deuten auf zu viel oder schlecht gemengte Kohle; sieht man nach
dem Abbrennen des Pulvers auf dem Papier gelbe Streifen, so ist
dasselbe mit dem Schwefel der Fall; bleiben kleine Körner zurück, so
ist das Pulver nicht gut gemengt; lassen sich diese Körner nicht weiter
entzünden, so enthält es unreinen Salpeter, ein Fall, der gegenwärtig
kaum noch vorkommt; brennt das Pulver endlich Löcher in das Papier, so
ist es feucht oder von sehr untergeordneter Qualität.
Dass Pulversorten von gleichem kubischen Gewichte nicht gleiches spec.
Gewicht haben, lehrt folgende Tabelle. Es hatten:
1 Kubikfuss (preuss.)
in Pfunden Spec. Gewicht
Geschützpulver von Neisse (ord.) 60 1,77
" " " (neue Fabrik) 60 1,67
" " Berlin " " 60 1,63
" " Russland (ord.) 60-5/16 1,56
" " Bern (No. 6) 59-3/8 1,67
Gewehrpulver von Berlin (neue Fabrik) 60 1,63
" " Bern (No. 4) 60-5/8 1,67
" " Hounslow 59 1,72
Pürschpulver von Berlin (alte Fabrik) 62 1,77
Pürschpulver von Le Bouchet 59-1/4 1,87
Sehr grobkörn. Pulver, niederländisch (ord.) 60-3/16 1,87
" " " österreichisches 64-3/8 1,72
Das Pulver kann über 14 Proc. Feuchtigkeit aus der Luft absorbiren. Hat
es nicht mehr als 5 Proc. absorbirt, so erhält es durch das Trocknen
seine frühere Wirksamkeit wieder; enthält es aber mehr Feuchtigkeit, so
verliert es die Eigenschaft, rasch zu verbrennen, und beim Trocknen
überziehen sich die einzelnen Körner mit einer Salpeterkruste, wodurch
die gleichförmige Mischung und folglich auch die Wirksamkeit des
Pulvers leidet. Selbst gutes, anscheinend trockenes Pulver enthält
wenigstens 2 Proc. Wasser. Das Pulver lässt sich durch Stoss und
Temperaturerhöhung entzünden. In Bezug auf die Entzündlichkeit des
Schiesspulvers durch Schlag und Stoss hat man gefunden, dass am
leichtesten durch den Schlag von Eisen auf Eisen, von Eisen auf
Messing, von Messing auf Messing eine Entzündung vor sich gehe, minder
leicht von Blei auf Blei, von Blei auf Holz, am wenigsten leicht von
Kupfer auf Kupfer oder von Kupfer auf Bronze. Wird trockenes Pulver
schnell einer Temperatur von 300° C. ausgesetzt, so verpufft es. Ganz
dasselbe geht vor sich, wenn auch nur an einem kleinen Theile eines
Pulverquantums die nöthige Temperaturerhöhung bewirkt wird, wie es der
Fall ist bei der Berührung mit der Lunte oder dem glühenden
Stahlstückchen des Feuerstahls oder endlich der Flamme des
explodirenden Knallquecksilbers. Es wird gegenwärtig als ausgemacht
angesehen, dass unter den Pulverbestandtheilen die Kohle zuerst Feuer
fängt und darauf die Entzündung auf die übrigen Materialien überträgt.
Was die zuerst von =Hearder= beobachtete Nichtentzündlichkeit des
Pulvers unter dem Recipienten einer Luftpumpe durch einen glühend
gemachten Platindraht betrifft, so hat =v. Schrötter= gefunden, dass
Schiesspulver, welches sich im Vacuum der Luftpumpe befindet, mit der
Spirituslampe rasch erhitzt, immer explodirt. Zu ähnlichen Ergebnissen
gelangte =F. A. Abel= in Woolwich.
[Sidenote: Zusammensetzung des Schiesspulvers.]
Das Schiesspulver besteht ziemlich genau aus je 2 Mol. Kaliumnitrat, 1
Mol. Schwefel und 3 Mol. Kohle, demnach in 100 Th. aus:
74,84 Salpeter,
11,84 Schwefel,
13,32 Kohle (No. I).
Mit dieser Zusammensetzung stimmt annähernd die der besten Jagd- und
Flintenpulver überein. Die ordinären oder Sprengpulver enthalten auf
gleiche Moleküle Salpeter und Schwefel 6 Moleküle Kohle, mithin in 100
Theilen:
66,03 Salpeter,
10,45 Schwefel,
23,52 Kohle (No. II).
[Sidenote: Produkte der Verbrennung.]
=Bunsen= und =Schischkoff= fanden ein Jagd- und Scheibenpulver
zusammengesetzt aus:
Salpeter 78,99
Schwefel 9,84
{ Kohlenstoff 7,69
Kohle { Wasserstoff 0,41
{ Sauerstoff 3,07
{ Asche Spuren
-------
100,00
Der Pulverrückstand bestand aus
Kaliumsulfat 56,62
Kaliumcarbonat 27,02
Kaliumhyposulfit 7,57
Schwefelkalium 1,06
Kaliumhydroxyd 1,26
Schwefelcyankalium 0,86
Salpeter 5,19
Kohle 0,97
Ammoncarbonat }
Schwefel } Spuren
-------
100,55
Aus dieser Analyse folgt, dass der Pulverrückstand wesentlich aus
Kaliumsulfat und Kaliumcarbonat und nicht, wie früher angenommen wurde,
aus Schwefelkalium besteht. Für den Pulverdampf wurde folgende
Zusammensetzung gefunden:
Kaliumsulfat 65,29
Kaliumcarbonat 23,48
Kaliumhyposulfit 4,90
Schwefelkalium --
Kaliumhydroxyd 1,33
Schwefelcyankalium 0,55
Salpeter 3,48
Kohle 1,86
Ammonsesquicarbonat 0,11
Schwefel --
------
100,00
Daraus lässt sich der Schluss ziehen, dass der Pulverrauch im
Wesentlichen die Zusammensetzung des Pulverrückstandes besitzt, dass
darin der Schwefel und Salpeter des Pulvers etwas vollständiger zu
Kaliumsulfat verbrannt sind und statt des fehlenden Schwefelkaliums
kohlensaures Ammoniak auftritt. Die =gasförmigen Verbrennungsprodukte=
zeigen folgende Zusammensetzung in 100 Raumtheilen:
Kohlensäure 52,67
Stickstoff 41,12
Kohlenoxyd 3,88
Wasserstoff 1,21
Schwefelwasserstoff 0,60
Sauerstoff 0,52
Stickoxydul --
------
100,00
Die =festen Verbrennungsprodukte= (Rückstand und Rauch), die sich bei
vorstehenden Gasen bildeten, bestanden aus
Kaliumsulfat 62,10
Kaliumcarbonat 18,58
Kaliumhyposulfit 4,80
Schwefelkalium 3,13
Schwefelcyankalium 0,45
Kaliumnitrat 5,47
Kohle 1,07
Schwefel 0,20
Ammonsesquicarbonat 4,20
------
100,00
Die Umsetzung, welche das Schiesspulver beim Abbrennen erleidet, lässt
sich durch folgendes Schema ausdrücken:
Grm.
{Salpeter 0,789} {K_{2}SO_{4} 0,422
1 Grm. {Schwefel 0,098} {K_{2}CO_{3} 0,126
Pulver {Kohle { C 0,076} giebt {K_{2}S_{2}O_{3} 0,032
{ { H 0,004} verbrannt {K_{2}S 0,021
{ { O 0,030} Rückstand {KCNS 0,003
0,680 {KNO_{3} 0,037
{C 0,007
{S 0,001
{(NH_{4})_{2}CO_{3} 0,028
Kubik-
Grm. centim.
{N 0,099 = 79,40
Gase {CO_{2} 0,201 = 101,71
0,314 {CO 0,009 = 7,49
----- {H 0,0002 = 2,34
0,994 {SH_{2} 0,0018 = 1,16
{O 0,0014 = 1,00
------
193,10
Bei verschiedenem Druck bilden sich indessen verschiedene
Verbrennungsprodukte, wie die Versuche von =Craig= und die jüngsten von
=N. Fedorow= (1869) unwiderlegbar gezeigt haben.
Das Schiesspulver ist durch keine andere bekannte Substanz zu ersetzen,
da andere ähnliche Stoffe, wie Knallquecksilber, Kaliumchlorat u. s.
w., zu schnell explodiren und das Geschütz unfehlbar zertrümmern,
andere Stoffe, wie die Schiessbaumwolle, unter den Zersetzungsprodukten
Wasser und salpetrige Säure erzeugen, die auf die Wände des Geschützes
und auf den nachfolgenden Schuss von grossem Einflusse sind.
[Sidenote: Neue Sprengpulver.]
Unter dem Namen =Pyronone= ist kürzlich ein neues Sprengpulver
aufgetaucht, welches aus 52,5 Th. Natriumnitrat, 20 Th. Schwefel und
27,5 Th. Gerberlohe besteht. Es ist weit billiger als das gewöhnliche
Sprengpulver, ob auch wirksamer, ist zu bezweifeln. Zweckmässiger ist
das von =Wynands= unter dem Namen =Saxifragin= eingeführte
Sprengpulver, aus 76 Th. Bariumnitrat, 22 Th. Holzkohle und 2 Th.
Kalisalpeter bestehend. Das von Hauptmann =E. Schultze= 1864 erfundene
neue Schiess- und Sprengpulver besteht aus Holzkörnern, die mit
Salpetersäure und Schwefelsäure behandelt und dann mit einer Lösung von
Salpeter getränkt und endlich getrocknet werden. Es wird in
Edgeworthlodge in Hampshire dargestellt. =Bändisch= hat ein Verfahren
erfunden, das =Schultze='sche Pulver zu einem festen Körper
zusammenzupressen, wodurch er in kleinerem Umfange die grösste Kraft
enthält und sich gefahrlos transportiren lässt. Das unter der
Bezeichnung =Lithofracteur=[33] in Belgien angewendete weisse
Sprengpulver ist eine explosive Substanz, welche sich dem Pyroxylin an
die Seite stellt. Das =Haloxylin= von =Neumeyer= und =Fehleisen= ist
ein Gemenge von Kohle, Salpeter und Blutlaugensalz. -- Das Sprengpulver
von =Callou= ist ein Gemenge von Kaliumchlorat und Operment. -- Das
unter dem Namen =Sprengöl= (Nitroleum) vorkommende flüssige
Sprengpräparat ist Nitroglycerin, aus welchen man die weiter unten zu
beschreibenden Sprengmischungen =Dynamit= und =Dualin= darstellt. Seit
einigen Jahren findet in England und Frankreich das pikrinsaure Kalium
zum Füllen der zur Zerstörung der Panzerplatten der Kriegsschiffe
bestimmten Bomben Anwendung, ebenso zur Darstellung des sogenannten
=Pikratpulvers=.
[33] Vergl. =C. Luckow=, Ueber Sprengpulver und Sprengpulversurrogate,
namentlich über verbesserten Lithofracteur. Deutz 1869.
[Sidenote: Pulverprobe.]
Um die Kraft des Schiesspulvers zu messen, die bei gleichen
Bestandtheilen von der mechanischen Bearbeitung abhängig ist, bedient
man sich der =Probemörser=, der =Stangenprobe=, der =Hebelprobe=, der
=Pendelprobe= und des =Chronoskops=. Ersterer besteht aus einem
bronzenen Mörser, der eine Kugel von 58-6/10 Pfd. (29,4 Kilogr.) unter
einem Winkel von 45° durch eine Ladung von 92 Grm. des Pulvers
fortschleudert. Die Bohrung des Mörsers hat 191 Millimeter im
Durchmesser und 239 Millimeter Tiefe. Das Pulver muss die Kugel 225
Meter weit schleudern. Sehr gutes Pulver trägt 250, ja 260 Meter weit.
Die =Stangenprobe= besteht aus einem vertikal liegenden Mörser, der
durch 22-25 Grm. Pulver ein Gewicht von 8 Pfd. hebt, das sich zwischen
gezähnten Stangen bewegt. Aus der Höhe, bis zu welcher das Gewicht
gehoben wird, lässt sich auf die Güte des Pulvers ein Schluss ziehen.
Bei der =Hebelprobe= giebt die Grösse der Reactionsbewegung den
Maassstab der Kraftäusserung des zu probirenden Pulvers. An einem
Winkelhebel, dessen Arme senkrecht auf einander stehen, befindet sich
an dem Ende des bei der Anwendung horizontal stehenden Armes ein
kleiner Böller, der mit 30 Graden Pulver geladen und darauf mit Hülfe
eines eingesetzten Stupinenfadens entzündet wird. Durch die
Reactionskraft des ausströmenden Gases wird der Böller mit seinem Arme
nach abwärts gedrückt, der andere Arm dagegen mit dem daran
befindlichen Gegengewichte gehoben und zwar um so mehr, je stärker das
Pulver ist. Ein kleiner Steller an dem äussersten Endpunkte des ersten
Hebelarmes gleitet während seiner Bewegung nach abwärts an den Zähnen
eines vertikal dagegen stehenden Bogens und verhindert das Zurückgehen
des Hebels in seine alte Lage. Das Mittel von vier Schüssen wird als
das erforderliche Maass der Stärke des Pulvers angesehen. Bei der
Hebelprobe soll
Sprengpulver 22 Grade
Stückpulver 60 "
Scheibenpulver 130 "
Musketenpulver 80 "
schlagen. Bei der =Pulverprobe von Regnier= (_éprouvette à main de
Regnier_), welche vorzüglich in Frankreich zur Prüfung des Jagdpulvers
Anwendung findet, wird die Wirkung, sowohl die vor- als rückwärts
wirkende, des Pulvers auf eine Elasticität einer Stahlfeder ausgeübt.
An der zweischenkeligen freihängenden Stahlfeder ist die kleine Kanone
so befestigt, dass sie sich mit der Mündung an das Ende des einen
Schenkels, mit der Traube dagegen an ein mit dem anderen Schenkel fest
verbundenes, hakenförmiges Querstück von Eisen stützt. Es ist mithin
die Gesammtkraft des sich zersetzenden Pulvers in Wirksamkeit, beide
Schenkel einander zu nähern, indem der eine Schenkel durch die vorwärts
wirkende Kraft, der andere durch die Reactionskraft bewegt wird. Der
Grad dieser Annäherung wird an einem mit Läufen versehenen Gradbogen
abgelesen. Gewöhnliches Jagdpulver zeigt an diesem Instrumente 12°, das
feinste aber 14°. Die =Pendelprobe= oder das =ballistische Pendel=
(_pendule ballistique_) hat zweierlei Einrichtung, entweder wird dabei
die Grösse der Reactionsbewegung in Graden an einem Bogen gemessen,
welche ein pendelartig aufgehängter Kanonenlauf beim Abfeuern zeigt,
oder auch die Wirkung der Kugel auf den als Pendel aufgehängten
Kugelfang beobachtet. In der sogenannten =hydrostatischen Pulverprobe=
ist eine kleine Kanone senkrecht auf einem Schwimmer befestigt. In
Folge der Reactionsbewegung wird letzterer bis zu einer gewissen Tiefe
in das Wasser eingetaucht. Man drückt die Tiefe in Graden aus. Auch das
elektromagnetische =Chronoskop= (namentlich den elektroballistischen
Chronographen von =le Boulengé=) hat man zur Ermittelung der
Geschwindigkeit von Geschossen angewendet. Mit Hülfe dieses Apparates
misst man die Zeit, und somit die Geschwindigkeit, welche die Kugel
braucht, um einen bestimmten Weg zurückzulegen, dadurch, dass die Kugel
in dem Momente, wo sie den Lauf verlässt, den Schlussdraht einer
elektromagnetischen Kette zerreisst, wodurch der Zeiger einer Uhr in
Bewegung gesetzt wird, während durch den Aufschlag der Kugel auf die
Fangplatte die Kette geschlossen und dadurch die Uhr arretirt wird. Aus
dem Wege, welchen inzwischen der Zeiger zurückgelegt hat, lässt sich
die Zeit ablesen. Bei der von =Melsens= (in Brüssel) jüngst in
Vorschlag gebrachten =calorimetrischen Probe= ist der Haupttheil ein
Apparat, aus einem mit Quecksilber gefüllten Holzgefässe bestehend, in
welches der Probemörser eingeführt wird. Zu Messung der vor und nach
dem Schusse bestehenden Temperaturen des den Mörser umgebenden
Quecksilbers dienen zwei Thermometer. Die Differenz beider Temperaturen
dient als Anhaltepunkt zur Bestimmung der beim Schiessen mit einer
bestimmten Pulversorte freigewordenen Wärmemenge.
[Sidenote: Weisses Schiesspulver.]
Im Jahre 1849 ist von =Augendre= eine neue Art Schiesspulver, als
=weisses Pulver= zusammengesetzt worden, welches auch unter der
Bezeichnung =deutsches Weisspulver= oder =amerikanisches Pulver=
Anwendung findet. Dasselbe besteht aus gelbem Blutlaugensalz,
Kaliumchlorat und Rohrzucker, und entzündet sich sowol als feiner
Staub, wie im gekörnten Zustande bei Berührung mit rothglühenden
Körpern oder mit der Flamme. Durch Reibung zwischen polirten Körpern
entzündet es sich nicht, eben so wenig durch Schlag von Holz auf Holz
oder von Holz auf Metall. Es hat vor dem gewöhnlichen Schiesspulver
folgende Vorzüge: Es besteht aus unveränderlichen Substanzen und kann
daher durch Abwägen der Bestandtheile immer von derselben
Beschaffenheit erhalten werden. Seine Bestandtheile sind an der Luft
unveränderlich. Die Fabrikation erfordert wenig Zeit. Die Kraft des
Pulvers ist weit grösser; man kann in demselben Raume mehr Schüsse
unterbringen. Endlich hat es noch den Vorzug, dass der Staub dieselbe
Wirkung hat wie das gekörnte Pulver; man kann daher das Körnen
ersparen. Als Schattenseiten des neuen Pulvers werden angeführt: Es
oxydirt die eisernen Läufe stark, wodurch sich sein Gebrauch auf
Bronzeläufe und zum Füllen der hohlen Projectile beschränkt. Es ist
viel leichter entzündlich als das gewöhnliche Schiesspulver, indessen
nicht so leicht wie andere Gemische mit chlorsaurem Kali. Vor Allem
möchte aber der hohe Preis die Anwendung des neuen Pulvers untersagen.
=J. J. Pohl= hat (1861) das neue Pulver untersucht und als das beste
quantitative Mischungsverhältniss ermittelt ein Gemenge aus
28 Th. Blutlaugensalz,
23 " Rohrzucker,
49 " Kaliumchlorat
welches ein sehr gut abbrennendes Pulver liefert und nahezu dem
Verhältnisse
1 Mol. Blutlaugensalz,
1 " Rohrzucker,
3 " Kaliumchlorat.
entspricht, welches in 100 Th. 28,17 Th. Blutlaugensalz, 22,78 Th.
Rohrzucker und 49,05 Th. Kaliumchlorat enthält. Ueber die
Verbrennungsprodukte dieses Schiesspulvers ist um so weniger ohne
genaue Analysen etwas Bestimmtes zu sagen, als das Abbrennen im Freien
oder im geschlossenen Raume, sowie rasch oder absichtlich verlangsamt,
von Einfluss auf die Art der Zerlegung sein werden. Nimmt man hierbei
möglichste Zerlegung an, so könnte die Zersetzung nach folgendem Schema
vor sich gehen:
100 Th. Pulver liefern:
Stickstoff 1,865 Th.
Kohlenoxyd 11,192 "
Kohlensäure 17,587 "
Wasser 16,788 "
----------
Summa der gasförmigen Produkte 47,442 Th.
Ferner:
Cyankalium 17,385 Th.
Chlorkalium 29,840 "
Kohleneisen (FeC_{2}) 5,333 "
----------
Summa der nicht flüchtigen Theile 52,558 Th.
Auf Raumtheile bezogen, lieferten hingegen 100 Grm. bei 0° C. und 760
Millimeter Barometerstand:
Stickstoff 1927,0 Cubikcentim.
Kohlenoxyd 8942,9 "
Kohlensäure 8942,9 "
Wasserdampf 20867,9 "
--------------------
40680,4 Cubikcentim.
Die Verbrennungstemperatur berechnet man zu 2604,5°, somit beträgt die
Menge der gelieferten Gase 431162 Cubikcentim.
[Sidenote: Feuerwerkerei, chemische Principien derselben.]
=Chemische Principien der Feuerwerkerei.= Unter dem Namen
=Feuerwerkssätze= versteht man in der Artillerietechnik und in der
Lustfeuerwerkerei gewisse Mischungen von brennbaren Körpern, wie Kohle,
Schwefel u. s. w., mit Sauerstoff abgebenden, d. h. die Verbrennung
unterhaltenden Körpern, von welchen letzteren hauptsächlich der Salpeter
und das Kaliumchlorat in Anwendung kommen. Diese Mischungen sollen je
nach dem Zwecke, den sie zu erfüllen haben, unter grösserer oder
geringerer Gas-, Licht- und Wärmeentwickelung bald schneller, bald minder
schnell verbrennen. Je nach ihrer Bestimmung nennt man diese Mischungen
Brandsätze, Zündsätze, Leuchtsätze u. s. w.
Das Princip, das bei einer rationellen Anfertigung von Feuerwerkssätzen
befolgt werden soll, ist, dass man von den Materialien keinen Ueberschuss
weder der brennbaren Körper, noch der Verbrennungsunterhalter, und von
den zur Verbrennung nichts beitragenden fremden, jedoch unvermeidlichen
Substanzen, wie z. B. von den die pulverförmigen Sätze zusammenhaltenden
Bindemitteln, nur die unumgänglich nothwendige Quantität anwende. Es
lässt sich theoretisch sehr leicht ermitteln, in welchem
Gewichtsverhältniss die brennbaren Körper und die Verbrennungsunterhalter
unter einander zu mischen seien. So wäre es z. B. bei der Mischung von
Salpeter und Schwefel behufs eines Feuerwerksatzes unzweckmässig, auf 2
Aeq. Salpeter 1 Aeq. Schwefel (1), oder auf 2 Aeq. Salpeter 3 Aeq.
Schwefel (2) anzuwenden; im letzteren Falle hätte man zu viel des
brennbaren Körpers, im ersteren Falle zu viel des
Verbrennungsunterhalters angewendet:
(1) S kann aus 2KNO_{3} höchstens 3O aufnehmen, daher bleiben 3O
unbenutzt.
(2) 3S und 2KNO_{3} geben entweder K_{2}S und 2SO_{3} oder ein Gemenge
von K_{2}SO_{4}, K_{2}S und SO_{2}; in beiden Fällen ist Schwefel
übrig, der unbenutzt bleibt.
In vielen Fällen sind wir aber nicht im Stande, theoretisch die Art der
Zersetzung der Feuerwerkssätze anzugeben, weil die Verwandtschaftskraft
der in den Sätzen in Wechselwirkung tretenden Körper von den bekannten
Gesetzen abweicht, je nachdem Nebenumstände, die theoretisch noch nicht
ermittelt sind, auf den Zersetzungsprocess ihren Einfluss ausüben. Die
zweckmässigsten Mischungsverhältnisse können bis jetzt nur durch Versuche
ermittelt werden. Erst dann, wenn man die constant auftretenden
Zersetzungsprodukte der Feuerwerkssätze erkannt und gewisse Fragen
bezüglich der Wärmeentwickelung bei der Verbrennung der brennbaren Körper
in den Sätzen zu verschiedenen Oxydationsstufen, und bezüglich der
specifischen Wärme beantwortet haben wird, erst dann wird man im Stande
sein, zur Beurtheilung des Werthes und der Wirksamkeit eines Satzes
chemische Grundsätze anzuwenden. Bei der Beurtheilung der
Mischungsverhältnisse aus alter Zeit traditionell überlieferter
Feuerwerkssätze hat sich gezeigt, dass die der Theorie am besten
entsprechende Zusammensetzung mancher Sätze schon ehemals durch Versuche
richtig ermittelt war. Die meisten aber haben die durch die
wissenschaftlichen Principien erforderlichen Veränderungen erlitten.
Zuweilen behält man indessen auch alte Sätze bei, welche die Wissenschaft
nicht zu rechtfertigen vermag, welche sich aber in der Anwendung gut
bewähren.
[Sidenote: Die gebräuchlichsten Feuerwerkssätze.]
Die am häufigsten angewendeten Sätze bestehen aus Salpeter, Schwefel
und Kohle, und zwar in dem Verhältniss wie im Schiesspulver, oder mit
Ueberschuss von Schwefel und Kohle. Gewisse Sätze enthalten anstatt des
Salpeters oder neben demselben Kaliumchlorat und gewisse Salze, welche
letztere nicht zur Verbrennung wesentlich sind, sondern der Mischung
während des Brennens ein lebhaftes Licht oder eine bestimmte Färbung
ertheilen. Hierher gehören die =Signal=- und =Leuchtsätze=.
[Sidenote: Schiesspulver.]
Feuerwerkssätze, die bei schneller Verbrennung grosse Quantitäten von
Gas und stark treibende Kraft entwickeln sollen, enthalten vorzugsweise
Schiesspulver. Will man eine verhältnissmässig langsame Verbrennung
erzielen, so wendet man das Pulver in nicht gekörntem Zustande, als
=Mehlpulver=, und mehr oder minder stark zusammengepresst, wie z. B. in
den Raketen an. Beabsichtigt man dagegen eine plötzliche Verbrennung
des Schiesspulvers, wie z. B. in den Kanonenschlägen, so wendet man
gekörntes Pulver an.
[Sidenote: Salpeterschwefel.]
[Sidenote: Grauer Satz.]
Der =Salpeterschwefel= ist ein Gemisch von 2 Mol. Salpeter (75
Gewichtsth.) und 1 Mol. Schwefel (25 Gewichtsth.), das als
Hauptbestandtheil für diejenigen Sätze angewendet wird, welche
langsamer verbrennen und zu gleicher Zeit starkes Licht entwickeln
sollen. Für sich allein ist der Salpeterschwefel keiner Anwendung
fähig, weil er nicht die zu seinem Fortbrennen nöthige Wärme
entwickelt, ferner als treibende Kraft nicht benutzt werden kann, da er
im günstigsten Falle nur 1 Mol. schweflige Säure zu liefern im Stande
ist:
2KNO_{3} + S = K_{2}SO_{4} + SO_{2} + N,
d. i. auf 1 Volumen der Mischung nur etwa 7,28 Volumen Gas. Aus diesen
Gründen vermischt man den Salpeterschwefel entweder mit Kohle oder mit
Mehlpulver. Ein solches Gemisch, das sich durch die Praxis bewährt hat
und den Namen =grauer Satz= führt, besteht aus 93,46 Proc.
Salpeterschwefel und 6,54 Mehlpulver. Dieses Gemisch wird als
Grundmischung für andere Sätze benutzt, die langsam verbrennen und
dabei intensives Licht entwickeln sollen. Bezüglich der
Lichtentwickelung ist der graue Satz eine vorzügliche Mischung, weil
sich bei der Verbrennung desselben ein nicht flüchtiges und
unschmelzbares Salz, Kaliumsulfat bildet, das in der Flamme der
verbrennenden Mischung zum Glühen gebracht wird. Alle Leuchtsätze, die
bei ihrer Verbrennung =farbiges= Licht erzeugen sollen, müssen nach
jenem Princip angefertigt sein, und namentlich muss das Salz, welches
die Färbung erzeugen soll, bei der Temperatur der Verbrennung des
Satzes noch feuerbeständig sein.
[Sidenote: Mischungen von Kaliumchlorat.]
[Sidenote: Frictions-Zündsatz.]
[Sidenote: Satz zu Zündnadelgewehren.]
Das Kaliumchlorat KClO_{3} giebt im Gemisch mit brennbaren Körpern
seinen Sauerstoff vollständig, leichter und mit grösserer Schnelligkeit
als der Salpeter ab. Man benutzt daher dieses Salz als Gemengtheil zu
Sätzen, bei denen schnelle Entzündlichkeit und schnelle Verbrennung in
Betracht kommen. Ein Gemisch von Kaliumchlorat (80 Gewichtsth.) mit
Schwefel (20 Gewichtsth.), =Chlorkalischwefel= genannt, wurde früher
als Zusatz zu den schnell verbrennlichen Theilen solcher
Feuerwerkssätze benutzt, welche aus langsamer verbrennlichen Salzen
bestanden. Ein Gemenge von Schwefel, Kohle und Kaliumchlorat stellt ein
sehr wirksames Percussionspulver dar. Ein Gemenge von gleichen
Gewichtstheilen Schwefelantimon und Kaliumchlorat wird ausschliesslich
zur =Zündung= gebraucht; es ist durch Reibung, Schlag und Stoss
entzündlich und findet zur Entzündung des Schiesspulvers mittelst der
sogenannten Schlagröhren in groben Geschützen Anwendung. Noch sicherer
wirkt die =Armstrong='sche Mischung, aus rothem Phosphor und
Kaliumchlorat bestehend. Der Satz für =Zündnadelgewehre= besteht
entweder aus einem Gemenge von Kaliumchlorat und Schwefelantimon oder
aus einer Knallquecksilbermischung. Folgende Vorschrift liefert ein
gutes Präparat: 16 Th. Kaliumchlorat, 8 Th. Schwefelantimon, 4 Th.
Schwefelblumen, 1 Th. Kohlenpulver werden mit etwas Gummiwasser oder
Zuckerwasser angefeuchtet, worauf man noch fünf Tropfen Salpetersäure
hinzusetzt. Von diesem Satze befindet sich eine kleine Menge (die
Zündpille) an der Patrone. Die Reibung einer im Augenblicke des
Abdrückens schnell vorwärts geschobenen stählernen Nadel bewirkt die
Entzündung des Satzes. In England bedient man sich wieder der obigen
Mischung aus amorphem Phosphor und Kaliumchlorat. Die =explosiven
Körper= und ihre Anwendbarkeit in der Kriegsfeuerwerkerei sind, wenn
man von dem Knallquecksilber absieht, noch nicht gehörig studirt.
Beachtung und Verwendung verdienen der =Nitromannit= (Knallmannit), die
=pikrinsauren Alkalien= und vor Allem das weiter unten erwähnte
=Nitroglycerin=. =Dessignolle=, welcher bei der Bereitung des Pulvers
den Salpeter durch Kaliumpikrat ersetzen will, sah bei der Explosion
des pikrinsauren Kaliums verschiedene Produkte sich bilden, je nachdem
die Entzündung in freier Luft ([Greek: a]) oder unter Druck ([Greek:
b]) stattfand. Es bilden sich in beiden Fällen:
[Greek: a]) 2C_{6}H_{2}K(NO_{2})_{3}O = K_{2}CO_{3} + 5C + 2N + NO +
Kaliumpikrat NO_{2} + 4CO_{2} + 2CHN.
[Greek: b]) " = K_{2}CO_{3} + 6C + 3N + 5CO_{2} + 2H_{2} + O.
Auch das =Knallanilin= (chromsaures Diazobenzol, durch die Einwirkung
von salpetriger Säure auf Anilin und Fällen des Produktes mit einer
salzsauren Lösung von zweifach-chromsaurem Kali erhalten), ist nach
=Caro= und =Griess= ein Körper, welcher das Knallquecksilber ersetzen
könnte.
[Sidenote: Brandsätze.]
Die =Brandsätze= bestehen wesentlich aus Mehlpulver und grauem Satz,
und gewissen organischen Substanzen wie Pech, Harz, Theer, die sich
leicht entzünden und leicht verbrennlich sind, zu ihrer vollständigen
Verbrennung jedoch eine viel längere Zeit brauchen, als die am
langsamsten verbrennenden Feuerwerkssätze. Die Temperatur, die sich bei
der Verbrennung der Sätze erzeugt, ist eine viel höhere, als die zum
Entzünden von Holz erforderliche, sie ist aber zu schnell
vorübergehend, um eine Entwickelung der brennbaren Gase aus dem Holze,
die zum Fortbrennen desselben nothwendig ist, zu bewirken. Eine längere
Zeit währende Hitze erzeugen nur jene organischen Substanzen, indem
sie, durch den Feuerwerkssatz entzündet, Kohlenwasserstoffe entwickeln,
welche die Entzündung von Holz und ähnlichen brennbaren Körpern
bewirken.
[Sidenote: Farbige Feuer.]
Von den Salzen, die zu =farbigen Feuern= Anwendung finden, sind es die
salpetersauren Verbindungen des Baryts, Strontians und des Natrons,
sowie das schwefelsaure Kupferammoniak. Das sogenannte
=Kaltgeschmolzenzeug=, aus grauem Satz, Mehlpulver und Schwefelantimon,
die unter Branntwein zusammengerührt werden, bestehend, wird zum
weissen Feuer benutzt. Die in der Kriegsfeuerwerkerei gebräuchlichen
Mischungsverhältnisse sind folgende, für 100 Theile berechnet:
Grün Roth Gelb Blau Weiss
Kaliumchlorat 32,7 29,7 -- 54,5 --
Schwefel 9,8 17,2 23,6 -- 20
Holzkohle 5,2 1,7 3,8 18,1 --
Bariumnitrat 52,3 -- -- -- --
Strontiumnitrat -- 45,7 -- -- --
Natriumnitrat -- -- 9,8 -- --
Kupfer-Ammon-Sulfat -- -- -- 27,4 --
Salpeter -- -- 62,8 -- 60
Schwefelantimon -- 5,7 -- -- 5
Mehlpulver -- -- -- -- 15[34]
[34] Es ist vielleicht nicht überflüssig, daran zu erinnern, dass das
Zusammenreiben der Materialien sehr gefährliche Explosionen zur
Folge haben kann. Die Materialien sind =einzeln= fein zu reiben
und blos mit der Hand unter einander zu mengen.
Eine schöne =weisse= Flamme, welche mit einem prachtvoll blauen Rande
umgeben ist, erhält man nach =Uhden= aus 20 Th. Salpeter, 5 Th.
Schwefel, 4 Th. Schwefelkadmium und 1 Th. Kohle. Chlorthallium giebt in
geeigneter Mischung eine prächtig grüne Flamme. Das =Magnesiumlicht=
ist gleichfalls zu pyrotechnischen Zwecken in neuerer Zeit
vorgeschlagen worden.
Unter den die Farbe ertheilenden Salzen sind selbstverständlich
diejenigen die vorzüglichsten, deren Säure durch Sauerstoffabgabe den
Verbrennungsprocess zu unterstützen im Stande ist. In dieser Beziehung
würden die chlorsauren Salze der die Färbung ertheilenden Basen die
vortheilhaftesten sein, da die Chlorsäure ihren Sauerstoff leichter und
vollständiger abgiebt als die Salpetersäure. Der Anwendung dieser Salze
stehen aber mehrere Hindernisse entgegen: sie werden theils an der Luft
leicht feucht, theils zersetzen sie sich ausserordentlich leicht, sogar
freiwillig und unter Explosion, endlich sind sie noch nicht durch den
Handel zu beziehen. -- Anstatt der salpetersauren Salze des Bariums und
Strontiums wendet man auch häufig die Carbonate derselben an. Nach
=Dessignolle= und =Casthelaz= lassen sich prächtige farbige Flammen mit
pikrinsaurem Ammoniak erhalten und zwar aus folgenden Mischungen:
Gelb { Pikrins. Ammoniak 50
{ Pikrins. Eisenoxydul 50
Grün { Pikrins. Ammoniak 48
{ Salpeters. Barium 52
Roth { Pikrins. Ammoniak 54
{ Salpeters. Strontium 46
b) _Nitroglycerin_.
[Sidenote: Nitroglycerin.]
Das =Nitroglycerin= (Sprengöl, Nitroleum, Trinitrin, Glycerylnitrat,
Glonoïn) wurde im Jahre 1847 im Laboratorium von Professor =Pelouze= in
Paris durch =Sobrero= entdeckt, von dem Schweden =Alfred Nobel= im Jahre
1862 aber zuerst fabrikmässig dargestellt und als Sprengmaterial in die
Technik eingeführt. Es hat die Formel C_{3}H_{5}N_{3}O_{9} oder
C_{3}H_{5}} O_{3}, es ist mithin Glycerin C_{3}H_{5}} O_{3}, in welchem 3
At. (NO_{2})_{3}} H_{3}} durch 3 At. NO_{2} ersetzt sind. Bei der
Verbrennung desselben geben 100 Theile
Wasser 20 Th.
Kohlensäure 58 "
Sauerstoff 3,5 "
Stickstoff 18,5 "
---------
100,0 Th.
Da das spec. Gewicht des Sprengöls 1,6 ist, so giebt 1 Vol. davon bei der
Verbrennung
Wasserdampf 554 Vol.
Kohlensäure 469 "
Sauerstoff 39 "
Stickstoff 236 "
---------
1298 Vol.
Nach in Belgien angestellten Versuchen bilden sich bei der Verbrennung
des Nitroglycerins grosse Mengen von Stickoxydul und kein freier
Sauerstoff; der Vorgang bei der Explosion lässt sich mithin durch
folgende Gleichung veranschaulichen:
2 Molek. } { Kohlensäure 6CO_{2}
Nitroglycerin C_{3}H_{5}N_{3}O_{9} } = { Wasser 5H_{2}O
} { Stickoxydul N_{2}O
} { Stickstoff 4N
Nach der Angabe =Nobel='s werden bei der Entzündung des Sprengöls diese
Gase auf das Achtfache ihres Volumens ausgedehnt. Mithin gäbe 1 Vol.
Sprengöl 10,384 Vol. Gase, während 1 Vol. Pulver nur 800 Vol. bildet. Die
Kraft des Sprengöls verhält sich folglich zu der des Pulvers
dem Volumen nach wie 13 : 1,
dem Gewichte nach wie 8 : 1.
Zum Zwecke der Darstellung mischt man rauchende Salpetersäure von 49-50°
B. mit der doppelten Gewichtsmenge concentrirter Schwefelsäure. 3300 Grm.
des wohlerkalteten Gemisches von Schwefelsäure und Salpetersäure bringt
man in einen Glaskolben -- anstatt dessen kann man auch einen Topf von
Steingut oder eine Porcellanschale benutzen -- welches in einer mit
kaltem Wasser gefüllten Wanne steht, und lässt dann langsam und unter
beständigem Umrühren 500 Grm. Glycerin von 30-31° B. hineinfliessen. Nach
der von =E. Kopp= (1868) gegebenen Vorschrift wendet man ein vorher
bereitetes Säuregemisch von 3 Th. rauchender Schwefelsäure von 66° B. und
1 Th. rauchender Salpetersäure von 49-50° B. (=Nitrirsäure=) zum Nitriren
des Glycerins an. Auf 350 Grm. Glycerin rechnet man 2800 Grm.
Nitrirsäure. Von grösster Wichtigkeit ist es, eine merkliche Erwärmung
des Gemisches zu vermeiden, indem sonst eine stürmische Oxydation des
Glycerins, mit Bildung von Oxalsäure, eintreten würde. Aus diesem Grunde
muss das Gefäss, in welchem die Umwandlung des Glycerins in Nitroglycerin
stattfindet, fortwährend durch kaltes Wasser von aussen abgekühlt werden.
Ist das Ganze innig gemischt, so lässt man es 5-10 Minuten lang ruhig
stehen und giesst es dann in das fünf- bis sechsfache Volumen kalten
Wassers, welches vorher in rotirende Bewegung versetzt worden ist. Sehr
rasch sinkt nun das entstandene Nitroglycerin in Form eines schweren
Oeles nieder; man sammelt dasselbe durch Decantiren in einem mehr hohen
als breiten Gefässe, wäscht es in demselben einmal mit Wasser, decantirt
dieses und giesst das Nitroglycerin in Flaschen. Dasselbe ist jetzt zum
Verbrauche fertig, wenn auch in diesem Zustande noch etwas säure- und
wasserhaltig, indess bleibt dies ohne Nachtheil, da, wenn das Präparat
bald nach seiner Darstellung verwendet wird, diese Beimischungen auch
seinem Detoniren keineswegs Eintrag thun. Es ist immer anzurathen, das
Nitroglycerin =nie= zu transportiren, sondern den für einen Tag
erforderlichen Bedarf an Ort und Stelle des Verbrauches selbst
darzustellen.
Das Nitroglycerin ist eine ölartige Flüssigkeit von gelber bis
bräunlicher Farbe, schwerer als Wasser. Im Wasser ist es unlöslich,
löslich dagegen in Alkohol, Aether u. s. w. Einer selbst wenig
intensiven, jedoch länger anhaltenden Kälte ausgesetzt, krystallisirt
es in langen Nadeln. Das beste Mittel, Nitroglycerin zur Detonation zu
bringen, ist ein recht kräftiger Stoss und Schlag; übrigens lässt sich
leicht und ohne grosse Gefahr mit ihm umgehen. In dünner Schicht flach
ausgegossen, lässt es sich durch einen brennenden Körper nur schwierig
entzünden und es brennt nur theilweise ab; man kann ein Nitroglycerin
enthaltendes Fläschchen gegen einen Stein werfen, so dass es zerbricht,
ohne dass das Präparat explodirt. Auch lässt es sich durch vorsichtiges
Erwärmen ohne Zersetzung verflüchtigen; fängt es aber dabei lebhaft an
zu kochen, so droht Detonation. Lässt man einen Tropfen Nitroglycerin
auf eine mässig heisse Gusseisenplatte fallen, so verflüchtigt er sich
ruhig; ist die Platte rothglühend, so entzündet sich der Tropfen
unmittelbar und brennt ebenso wie ein Pulverkorn ohne Geräusch ab. Wenn
dagegen die Platte nicht rothglühend, indessen doch so heiss ist, dass
das Nitroglycerin sofort in's Kochen geräth, so zersetzt sich der
Tropfen plötzlich unter heftiger Detonation. Uebrigens kann das
Nitroglycerin, namentlich wenn es unrein und sauer ist, nach Verlauf
einer bestimmten Zeit eine freiwillige Zersetzung erleiden, welche von
Gasentwickelung und Bildung von Oxalsäure begleitet ist. Dieselbe rührt
wahrscheinlich von einer ähnlichen Ursache her, wie die freiwilligen
Explosionen des Nitroglycerins, deren beklagenswerthe Wirkungen durch
die Zeitungen bekannt geworden sind. Da das Nitroglycerin in sehr gut
zugestopften Flaschen eingeschlossen war, so konnten die bei seiner
freiwilligen Zersetzung entstandenen Gase nicht entweichen, übten
folglich einen starken Druck auf das Nitroglycerin aus, und unter
diesen Verhältnissen war der geringste Stoss und die schwächste
Erschütterung hinreichend, die Explosion hervorzurufen. Man muss daher
(nach =K. List=) dafür sorgen, dass die sich entwickelnden Gase
ungehindert entweichen können, was bei ruhigem Stehen durch losen
Verschluss, beim Versenden durch Sicherheitsventile geschehen kann.
Auch durch Vermeidung von Erwärmung lässt sich, wie es scheint, der
Zersetzung vorbeugen. Um das Sprengöl =unexplodirbar= zu machen, löst
=A. Nobel= dasselbe in reinem Holzgeist (Methylalkohol) auf. Aus dieser
Lösung kann man das Nitroglycerin mit allen seinen Eigenschaften durch
Behandeln mit Wasser wieder abscheiden. Zu vorstehendem Vorschlage
bemerkt =Ch. Seely=, dass derselbe in mehreren Beziehungen bedenklich
sei, 1) wegen der Kosten des Holzgeistes und des Nitroglycerinverlustes
beim Auswaschen, 2) wegen der Flüchtigkeit des Holzgeistes, der zum
Theil an der Luft entweicht, so dass das Nitroglycerin ungeschützt
zurückbleiben könne; 3) sei eine chemische Wirkung zwischen beiden
Substanzen wahrscheinlich und 4) sei der Holzgeist und dessen Dampf
sehr entzündlich und gebe letzterer, mit Luft gemischt, ein
explodirendes Gemenge. In Amerika sind noch verschiedene andere
Vorschläge aufgetaucht, das Nitroglycerin unexplodirbar zu machen. So
ist empfohlen worden, dasselbe -- ähnlich wie es =Gale= für
Schiesspulver mittelst Glassand bewirken will -- mit Sand oder einem
ähnlichen Körper zu vermengen, wodurch aber das Gewicht und Volumen
vergrössert und durch die Adhäsion des Sprengöls am Sande Verlust
herbeigeführt wird. =H. Wurtz= macht den sehr beachtenswerthen
Vorschlag, das Nitroglycerin mit einer gleich dichten Lösung von Zink-,
Kalk- oder Magnesianitrat zu einer Emulsion zu verarbeiten und die
Emulsion bei dem Gebrauch mit Wasser zu versetzen, worauf das Sprengöl
sich abscheidet und durch Decantiren von dem Zusatze getrennt werden
kann. =Seely= schlägt endlich vor, der Zersetzung des Sprengöls dadurch
vorzubeugen, dass man darin eine kleine Menge einer Substanz
suspendirt, welche jede Spur der sich etwa bildenden Säure neutralisirt
(ohne dabei jedoch ein Gas zu bilden). Der Geschmack des Nitroglycerins
ist zuckerartig, zugleich aber brennend und gewürzhaft. Es wirkt
giftig; schon in sehr kleinen Dosen verursacht es heftigen Kopfschmerz.
Sein Dampf wirkt ähnlich und dieser Umstand könnte der Verwendung des
Präparates in tiefen Stollen und auf wetternöthigen Strecken, wo die
Dämpfe nicht so leicht abziehen können, wie bei Steinbruchs- und
Tagebauen, möglicherweise hinderlich sein. Rationeller ist der
Vorschlag von =E. Kopp= in Saverne. Danach sollen die Steinbrecher,
anstatt das Sprengöl zu kaufen, das richtig bereitete Gemisch von
Schwefelsäure und Salpetersäure und höchst concentrirtes und
wohlgereinigtes Glycerin, sowie endlich die wenigen Mess-, Mischungs-
und Trennungsapparate beziehen und das Sprengöl selbst darstellen. In
den Händen eines intelligenten, gut instruirten Arbeiters wird sich
diese Methode stets als die wenigst gefährliche bewähren. Eines
geübten Chemikers bedarf es zur Ausführung solcher Versuche im kleinern
Maassstab nicht. Es soll täglich nur die am gleichen Tag verbrauchte
Menge Sprengöl dargestellt werden. Es ist freilich auch damit nicht das
volle Maass der wünschenswerthen Gefahrlosigkeit gegeben, da die
Hilfsmittel in den Steinbrüchen und Bergwerken stets etwas mangelhaft
sein werden, Störungen der Arbeit nahe liegen, sichere
Aufbewahrungsorte schwer zu finden sind u. s. w. Es steht ganz fest,
dass die Wirkungen des Sprengöles die jedes andern bisher gebrauchten
Sprengmittels übertreffen. Es bietet den Vortheil grosser Arbeits- und
Zeitersparniss beim Bohren der Löcher, grössere Leichtigkeit des
Besetzens derselben und neuer Anwendungen, z. B. zum Sprengen von
Metallblöcken. Diese Vortheile sind trotz aller angeführten
Schattenseiten desselben so gross, dass wir von der vorschreitenden
Wissenschaft und Technik viel eher Vervollkommnungen und gewisse
Sicherungsmittel gegen die mannichfaltigen Gefahren, die es zur Stunde
noch involvirt, zu erwarten haben, als dass die Furcht vor
Unglücksfällen es verdrängen werde. Ein Verbot des Sprengöles in seiner
heutigen Unvollkommenheit, wie es z. B. nach gemachten Erfahrungen in
Belgien, Newcastle, in Wales, Stockholm und Sydney in vielen Ländern
erfolgte, glauben wir vorläufig als vollberechtigt erklären zu müssen.
Ein Gemisch, das zur Darstellung des Nitroglycerins sehr geeignet ist,
wird nach =Nobel= erhalten, wenn man in 3-1/2 Th. Schwefelsäure von
1,83 spec. Gewicht 1 Th. Kalisalpeter löst und abkühlt. Es
krystallisirt dann ein Salz aus, welches aus 1 Mol. Kali, 4 Mol.
Schwefelsäure und 6 Mol. Wasser besteht. Jene Säure scheidet beim
Abkühlen auf 0° fast die ganze Menge des gebildeten Salzes aus und kann
von letzterem durch vorsichtiges Abgiessen befreit werden. Tropft man
einer solchen Säure Glycerin zu, so geht sehr rasch die oben erwähnte
Bildung des eigentlichen Sprengöles vor sich, welches durch Wasser
abgeschieden und gewaschen das Trinitroglycerin darstellt.
[Sidenote: Nobels Dynamit.]
Unter dem Namen =Dynamit=[35] bringt =Nobel= seit 1867 ein neues
Sprengmaterial in den Handel, welches dadurch hergestellt wird, dass
man irgend einen porösen Körper in Pulverform z. B. Holzkohle,
Infusorienerde oder Kieselguhr mit Sprengöl tränkt. Gewöhnlich besteht
es aus 75 Th. Nitroglycerin und 25 Th. Kieselerde. Es hat vor dem
reinen Nitroglycerin (wie die Versuche von =Bolley= und =Kundt= gelehrt
haben) den Vorzug, selbst durch den stärksten Stoss nicht zu
explodiren. Das Pulver bedarf in Folge dessen einer künstlichen
Zündung, wobei es eine solche Gewalt ausübt, dass selbst ohne Besatz
die grössten Eisenblöcke gesprengt werden. Es verbrennt in offenem
Raume oder unter üblicher Verpackung ohne Explosion. Es entwickelt bei
seiner Verbrennung in der Luft etwas salpetrige Dämpfe, bei seiner
Explosion nur Kohlensäure, Stickstoff und Wasserdampf, also
unschädliche Gase. Es entwickelt bei der Verbrennung keinen Rauch, aber
hinterlässt weisse Asche. Es erleidet keine Veränderung durch
Feuchtigkeit. In geschlossenem Raume mit sehr starker
Widerstandsfähigkeit explodirt es durch Funken; unter allen anderen
Umständen erfolgt die Explosion nur durch künstliche Zündung. Die
Vorzüge gegen Sprengpulver sind: Grosse Arbeitsersparniss, weil weniger
Bohrlöcher von geringerem Durchmesser erforderlich sind. Eine grosse
Beschleunigung der Arbeit, da sich die Sprengungen doppelt so rasch,
wie bei Schiesspulver ausführen lassen. Ersparniss von
Sprengmaterialkosten. Das Dynamit kostet vier Mal so viel, leistet aber
acht Mal so viel als Pulver. Die fast vollständige Gefahrlosigkeit.
Unschädlichkeit der Explosionsgase und Abwesenheit von Rauch. Einfache
Anwendung bei nassen Bohrlöchern. Da weniger Bohrlöcher erforderlich
sind, Ersparniss von Gezähkosten. Für den Gebrauch bedient man sich
geleimter Papierpatronen, in welche das Pulver fest eingedrückt wird.
In Kohle kann das Pulver locker verwendet werden. Zur Zündung bedient
man sich einer Zündschnur mit aufgeschobenem und mittelst Zange darauf
festgekniffenen Patentzündhütchen. Diese wird 3 Centimeter tief in das
Pulver geschoben, dies fest angedrückt und die Patrone mit einem
Papierstöpsel geschlossen. Der Besatz wird aus losem Sand hergestellt.
Als Vorsichtsmaassregeln schreibt man vor: Vermeiden des Stäubens mit
dem Pulver, weil der Staub giftig ist, und Füllen der Patrone mit einem
Löffel aus demselben Grunde. Ferner soll es im Interesse der Oekonomie
gerathen sein, möglichst enge Bohrlöcher zu bohren, da sie bei der
grossen Kraft des Dynamits ausreichen. (=Nobel= verkauft das Dynamit
mit Emballage in Fässern von 50 Pfund per Pfund zu 18 Sgr.
Patentzündhütchen für Dynamit kosten 100 Stück 15 Sgr.) Beim Transport
bietet das Dynamit keine Gefahr der Explosion dar. Das von =Dittmar=
erfundene =Dualin= ist ein Gemisch von Nitroglycerin mit Sägespänen,
oder Holzzeug der Papierfabriken, das vorher mit einem Gemisch von
Salpeter- und Schwefelsäure behandelt wurde.
[35] Auch bei der Fabrikation des Dynamits sind Unglücksfälle nicht
ausgeschlossen. Am 26. Januar 1870 fand in der Dynamitfabrik zu
Dünwald bei Cöln a./R. eine Explosion statt, welche 15 Menschen
das Leben kostete; eine nicht minder verhängnissvolle am 29. Mai
1870 zu Krümmel (Herzogthum Lauenburg), sowie am 2. April zu
Waldenburg (Oberschlesien).
c) _Schiessbaumwolle_.
[Sidenote: Schiessbaumwolle.]
Die =Schiessbaumwolle= (Schiesswolle, Pyroxylin, Fulmicoton) wurde 1846
gleichzeitig von =Schönbein= in Basel und von =R. Böttger= in Frankfurt
a. M. entdeckt. Nach der 1846 von =W. Knop= (in Leipzig) veröffentlichten
Methode der Darstellung nimmt man gleiche Volumen Schwefelsäure von 1,84
spec. Gewicht und rauchende Salpetersäure (nach =Lenk= 3 Gewichtstheile
Schwefelsäure auf 1 Gewichtstheil Salpetersäure), mischt beide
Flüssigkeiten in einer Porcellanschale und taucht dann in die Flüssigkeit
so viel gekrempelte und durch Auskochen in Sodalösung von aller
Fettsubstanz befreite Baumwolle, als die Flüssigkeit aufzunehmen vermag,
bedeckt das Gefäss mit einer Glasplatte und lässt das Ganze bei
gewöhnlicher Temperatur einige Minuten lang stehen. Darauf nimmt man die
Baumwolle heraus, wäscht sie mit kaltem Wasser, trocknet sie in warmer
Luft und krempelt sie nach dem Trocknen, um alle zusammengeballten Theile
zu zertheilen. Die Baumwolle darf nicht zu lange Zeit in dem Säuregemisch
stehen bleiben, weil sie sich sonst unter heftiger Entwickelung rother
Dämpfe auflösen würde. Die in der Pulverfabrik zu Paris hinsichtlich der
vortheilhaftesten Fabrikation der Schiessbaumwolle angestellten Versuche
führten zu folgenden Erfahrungssätzen: 1) gleiche Theile Schwefel- und
Salpetersäure und gereinigte Baumwolle; 2) die beste Zeitdauer scheint
10-15 Minuten zu sein; 3) das einmal gebrauchte Gemisch kann nochmals
benutzt werden, dann aber ist die Baumwolle eine längere Zeit
einzutauchen; 4) das Präparat muss langsam getrocknet werden, namentlich
darf man dasselbe, so lange es feucht ist, keiner höheren Temperatur als
100° aussetzen; 5) durch Imprägniren mit Salpetersäure erhält die
Baumwolle noch mehr Kraft.
[Sidenote: Eigenschaften der Schiessbaumwolle.]
Die Schiessbaumwolle hat das Ansehen gewöhnlicher Baumwolle und ist
selbst unter dem Mikroskop nicht von derselben zu unterscheiden. Sie
fühlt sich aber rauher an und hat an Elasticität verloren; sie ist in
Wasser, Alkohol und Essigsäure unlöslich, schwer löslich in reinem
Aether, leicht löslich in alkoholhaltigem Aether und Essigäther. Bei
längerem Aufbewahren erleidet die Schiessbaumwolle eine freiwillige
Zersetzung, die sogar mit einer Selbstentzündung endigen kann; bei
dieser Zersetzung entwickeln sich Wasserdämpfe und salpetrige Säure,
und der zurückbleibende Theil enthält Ameisensäure. Die Angaben über
die Temperatur, bei welcher die Schiessbaumwolle sich entzündet, sind
nicht übereinstimmend. Häufig lässt sich die Schiessbaumwolle bei
90-100° ohne Gefahr der Entzündung trocknen, während die Entzündung
schon bei 43° vorgekommen sein soll. Die Explosion aber eines kleinen
mit Schiessbaumwolle angefüllten Magazins im _Bois de Vincennes_ in
Paris, das an einem Tage stark von der Sonne beschienen wurde, sowie
die fürchterlichen Explosionen in le Bouchet und Faversham, wo die
Temperatur des Trockenraumes nicht über 45-50° steigen konnte, machen
die grösste Vorsicht beim Trocknen und der Aufbewahrung der
Schiessbaumwolle nothwendig. Sie entzündet sich ferner durch starken
Stoss und Schlag und hinterlässt nach der Verbrennung keine Spur von
Rückstand. Auf gekörntem Schiesspulver abgebrannt, entzündet sich
dasselbe nicht. Die Schiessbaumwolle ist sehr hygroskopisch und lässt
sich selbst längere Zeit unter Wasser aufbewahren, ohne ihre explosiven
Eigenschaften einzubüssen. Nach den besten Analysen hat die
Schiessbaumwolle die Formel der Trinitro-Cellulose,
C_{6}H_{7}(NO_{2})_{3}O_{5}, sie ist demnach zu betrachten als
Baumwolle C_{6}H_{10}O_{5}, in welcher 3 Atome Wasserstoff durch 3
Atome Untersalpetersäure ersetzt worden sind. In 100 Theilen besteht
sie aus
Kohlenstoff 24,24
Wasserstoff 2,36
Sauerstoff 59,26
Stickstoff 14,14
------
100,00
Wenn wir von der Schwefelsäure, deren Anwendung zur Darstellung der
Schiessbaumwolle durch ihre wasserbildende Eigenschaft bedingt ist,
absehen, so lässt sich die Umwandlung der Baumwolle in Schiessbaumwolle
durch folgende Gleichung ausdrücken:
C_{6}H_{10}O_{5} + 3HNO_{3} = C_{6}H_{7}(NO_{2})_{3}O_{5} + 3H_{2}O
Baumwolle Schiessbaumwolle
Wenn bei der Darstellung die Cellulose gänzlich in Trinitro-Cellulose
übergeht, so müssen 100 Th. Baumwolle 185 Th. Schiessbaumwolle geben;
wenn sie sich in Binitro-Cellulose verwandelt, müssen 100 Th. Baumwolle
155 Th. Schiessbaumwolle bilden. Die Versuche gaben ein mittleres
Resultat; 100 Th. Baumwolle gaben:
Pelouze (bei 10 Versuchen) (1849) 168-170 Th. Schiessbaumwolle.
Schmidt und Hecker (1848) 169 " "
Vankerckhoff und Reuter (1849) 176,2 " "
W. Crum (1850) 178 " "
Redtenbacher, Schrötter u.
Schneider (1864) 178 " "
v. Lenk (1862) 155 " "
Blondeau (1865) 165,25 " "
Die Zersetzungsprodukte der entzündeten Schiessbaumwolle sind im
luftleeren Raume Kohlenoxyd, Wassergas und Stickstoffgas; im luftleeren
Raume dieselben Körper, ausserdem aber noch salpetrige Säure und Cyan.
1 Grm. Schiessbaumwolle giebt nach =Emil Schmidt= bei der Verbrennung
im Vacuum 588 Kubikcentim. Gas. Nach der Analyse von =Károlyi= bestehen
die Gase in Volumenprocenten aus
Kohlenoxyd 30
Kohlensäure 20
Sumpfgas 10
Stickoxyd 9
Stickstoff 8
Wasserdampf 23
---
100
1 Gewichtstheil Schiessbaumwolle wirkt so viel wie 4,5-5 Th.
Schiesspulver.
[Sidenote: Schiessbaumwolle als Ersatzmittel des Schiesspulvers.]
[Sidenote: Fernere Anwendung der Schiessbaumwolle.]
Die Anwendung der Schiessbaumwolle anbelangend, so scheint es, als ob
sich dieselbe als Ersatzmittel für das Schiesspulver nicht praktisch
erweisen wollte. Obgleich es den Anschein hat, als wäre die
Schiessbaumwolle ihrer Leichtigkeit, Reinlichkeit, der Gefahrlosigkeit
des Transports wegen, dem Schiesspulver vorzuziehen, so liegen doch
bedeutende Unbequemlichkeiten in ihrem grossen Volumen und den damit
verbundenen Schwierigkeiten des Transports, so wie in der Erzeugung
einer grossen Menge von Feuchtigkeit (Wasser und salpetrige Säure) in
dem Rohre, welche beim Schuss nachtheiliger als der feste
Pulverrückstand wirkt. Im stark comprimirten Zustand wirkt die
Schiessbaumwolle durchaus nicht; sie ist demnach zu Zündern, Raketen u.
s. w. nicht anwendbar. Die günstigsten Resultate wurden bei der
Anwendung der Schiessbaumwolle zum Sprengen erhalten. =Pelouze=
empfiehlt die Schiessbaumwolle mit Kaliumchlorat gemengt zur Füllung
der Zündhütchen; die so dargestellten Zündhütchen sind aber weder
sicher noch kräftig genug. Für die Verwendung der Schiessbaumwolle als
Pulversurrogat ist es als ein namhafter Fortschritt zu betrachten, dass
es in den letzten Jahren den Bestrebungen =Abel='s gelungen ist, die
Schiessbaumwolle =mechanisch= der Art zu verarbeiten, dass sie
hinsichtlich ihres Effektes dem Pulver ähnlich ist. Gewöhnlich wird die
Schiessbaumwolle immer in losem, faserigem oder wolligem Zustande
angewendet; in der neuesten Zeit wurde sie auch zu Lunten, Garn oder
Zwirn gesponnen und in Form von Flechten oder Bändern zu Patronen
verarbeitet. Dadurch will man bezwecken, die Schiessbaumwolle dem
Schiesspulver möglichst ähnlich zu machen, indem sie durch dieselbe auf
mechanischem Wege in eine feste, zusammenhängende Masse verwandelt und
als solche zu Körnern oder zu irgend einer anderen Form verarbeitet
wird, welche die zur Erzielung einer gewissen Schnelligkeit oder
Intensität der Verbrennung erforderliche Oberfläche und Dichtigkeit
besitzt. Das Verfahren zur Behandlung der Schiessbaumwolle, welchem man
in der Praxis den Vorzug giebt, ist das folgende: Zunächst wird die
Baumwolle auf bekannte Weise in Schiessbaumwolle verwandelt, zu welchem
Behufe man vorzugsweise die Form von losen Lunten (Vorgespinnst)
anwendet. Nachdem das Präparat durch Auswaschen in laufendem Wasser und
in einer sehr verdünnten Alkalilösung gereinigt worden ist, wird es
mittelst einer der Stoffmühle (Holländer) der Papierfabriken ähnlichen
Maschine zu einem Brei oder Zeug zerkleinert, welcher dann durch die
gewöhnlichen Processe, mittelst deren man Papierzeug in verschiedene
Formen bringt, zu Blättern (Bogen), Scheiben, Cylindern oder anderen
durchbrochenen oder massiven Körpern geformt wird. Dem Zeuge oder Breie
kann man eine geringe Menge von Gummi oder von einem anderen in Wasser
löslichen Bindemittel zusetzen. Um der Masse jeden erforderlichen Grad
von Dichtigkeit und Festigkeit zu ertheilen, unterwirft man sie im noch
feuchten Zustande dem Drucke hydraulischer oder anderer Pressen. Zum
Körnen =der Schiessbaumwolle= werden die erwähnten Bogen, Scheiben etc.
zu Stückchen von der erforderlichen Grösse zerschnitten, oder der noch
Wasser und ausserdem eine geringe Menge Bindemittel enthaltende Zeug
wird in ein Gefäss gebracht, welchem man eine schwingende Bewegung
ertheilt, wodurch er rasch in Körnchen von verschiedener Grösse
verwandelt wird, die dann noch sortirt werden können, falls dies für
nöthig befunden werden sollte. Bei diesen mechanischen Processen können
anstatt Wasser auch andere Flüssigkeiten, z. B. Holzgeist, Weingeist,
Aether oder Gemische von diesen Flüssigkeiten, mit oder ohne ein in
diesen Flüssigkeiten lösliches Bindemittel zur Anwendung kommen.
Anstatt die ganze Masse der Schiessbaumwolle in Zeug oder Brei zu
verwandeln, kann man auch einen Theil derselben in ihrem ursprünglichen
Zustande lassen und mit dem Brei in solchen Verhältnissen mengen, dass
das Gemenge nach dem Pressen eine feste, zusammenhängende Masse von der
erforderlichen Dichtigkeit bildet. Diese solide Schiessbaumwolle kann,
mag sie nun aus Zeug (Brei) allein, oder aus einem Gemenge von diesem
mit faserigem Pyroxylin dargestellt worden sein, auch noch mit
Collodium, also mit löslicher Schiessbaumwolle, in flüssiger oder
gelöster Form überzogen oder damit imprägnirt werden. Solche feste
Schiessbaumwolle kann auch aus Gemengen mehrerer Schiessbaumwollsorten
von verschiedener Zusammensetzung, deren Eigenschaften bekannt sind, d.
h. aus Schiessbaumwolle, welche in Gemischen von Alkohol und Aether,
und in reinem oder mit Alkohol gemischtem Holzgeist löslich ist, und
aus Pyroxylin, welches sich in diesen Flüssigkeiten nicht löst,
dargestellt werden; in diesem Falle können entweder beide oder nur eine
von den beiden Schiessbaumwollsorten in Zeug oder Brei verwandelt
werden, während die andere ihren faserigen Zustand beibehält; oder es
können auch beide Sorten im faserigen Zustande mit einander gemengt
werden. Die Umwandlung dieser Gemenge in feste Massen kann dann
entweder durch Druck allein -- sofern nämlich eine oder beide
Varietäten Breiform -- oder dadurch bewirkt werden, dass die in dem
Gemenge vorhandene lösliche Schiessbaumwolle durch Behandlung mit den
oben genannten, als Lösungsmittel wirkenden Flüssigkeiten als
Bindemittel benutzt wird, in welchem Falle die Gemenge mit oder ohne
die Anwendung von Druck in feste Massen verwandelt werden können.
Neuerdings ist die Schiessbaumwolle zum Filtriren starker Säuren und
ähnlicher energisch wirkender Agentien empfohlen worden.
[Sidenote: Collodium.]
=Maynard= benutzt die Auflösung der Schiessbaumwolle in Aether als
klebendes Mittel und bezeichnet dasselbe mit dem Namen =Collodium= oder
=Klebäther=. Diese Lösung ist von Syrupconsistenz. Bringt man dieselbe
als dünnen Ueberzug auf die Haut, so bildet sich durch Verdunsten des
Aethers eine fest anhängende, undurchdringliche Schicht. Sie dient in
der Chirurgie zum Verschliessen von Schnittwunden statt des englischen
Pflasters, zur Erzeugung photographischer Bilder auf Glas, als
wasserdichter Ueberzug statt des Harzfirnisses, so z. B. bei der
Fabrikation der Salonzündhölzchen etc. Wenn man dieselbe der Luft
aussetzt, so verdunstet der darin enthaltene Aether und hinterlässt ein
dünnes, festes Häutchen, das in Wasser und Weingeist vollkommen
unlöslich ist und, mit der trockenen Hand gerieben, in hohem Grade
negativ elektrisch wird. Eine vollkommen zusammenhängende und
luftdichte Platte von Collodium kann so dünn dargestellt werden, dass
sie die Farben der Newton'schen Ringe zeigt. =Legray= stellt durch
folgendes Verfahren eine Schiessbaumwolle dar, die sich vollständig in
Aether löst: Man mischt 80 Grm. pulverisirten und getrockneten
Kalisalpeter mit 120 Grm. englischer Schwefelsäure; die breiartige
Mischung wird, wenn sie sich zu stark erhitzt haben sollte, durch
Eintauchen des Gefässes in kaltes Wasser abgekühlt; hierauf bringt man
4 Grm. getrockneter Baumwolle hinein und arbeitet sie mit einem
Porcellan- oder Glasspatel etwa fünf Minuten lang darin herum. Man
bringt nun das Ganze in eine Schale mit Regenwasser, und sucht so
schnell als möglich durch Zapfen und Drücken die Säure von der
Baumwolle zu trennen. Nachdem durch mehrmaliges Auswaschen mit
erneuerten Portionen frischen Wassers alle Säure entfernt worden,
trocknet man die Baumwolle in gelinder Wärme. Nach =Mann= (in St.
Petersburg) kommt es bei der Bereitung der Collodiumbaumwolle
vorzüglich auf den Wassergehalt der Schwefelsäure, auf die Temperatur
und Zeit bei der Einwirkung und auf die Gegenwart einer gewissen Menge
Untersalpetersäure in der Salpetersäure an. Eine Schwefelsäure von
1,830-1,835 bei 15° (enthaltend 94 Proc. Monohydrat) eignet sich am
besten zur Zersetzung des Salpeters. In einem Glascylinder übergiesst
man 20 Th. gepulverten Salpeter mit 31 Th. Schwefelsäure und rührt
beide so lange um, bis der Salpeter ganz zergangen ist. In die noch
heisse Mischung, deren Temperatur aber höchstens 50° betragen darf,
trägt man alsdann die Baumwolle ein und arbeitet gut durch, worauf man
den Cylinder mit einer Glasplatte bedeckt und das Ganze ungefähr 24
Stunden lang bei einer Temperatur von 28-30° stehen lässt. Das Gemenge
wird mit kaltem Wasser so lange ausgewaschen, bis die zurückbleibende
Wolle nicht mehr sauer reagirt. Die noch feuchte Wolle wird zuletzt
durch die Behandlung mit kochendem Wasser von den letzten Spuren
schwefelsauren Kalis, die von der Faser der Baumwolle hartnäckig
zurückgehalten werden, befreit. Bleibt die Baumwolle 5-6 Tage lang bei
ungefähr 30° in der Mischung liegen, so gewinnt die Collodiumwolle nur
an Güte. Eine 10-20 Minuten lange Behandlung der Baumwolle giebt ein
vollkommenes Präparat. Auch mit Natronsalpeter kann Collodiumwolle
erhalten werden; man wendet an 33 Th. Schwefelsäure von 1,80 spec.
Gewicht, 17 Th. Natronsalpeter und 1/2 Th. Baumwolle. Nach =Béchamp=
erhält man stets lösliche Schiessbaumwolle, wenn man die Baumwolle in
das noch heisse Gemisch von Salpeter und Schwefelsäure eintaucht und
nicht wartet, bis dasselbe erkaltet ist; im entgegengesetzten Falle ist
das Produkt unlöslich, man kann es aber löslich machen, indem man es
ein zweites Mal in das warme Gemenge der Säure mit dem Salpeter
eintaucht. Essigäther, essigsaures Methyloxyd, Holzgeist und Aceton
lösen gleichfalls die Collodiumwolle auf; alkoholfreier Aether scheint
auf dieselbe nicht einzuwirken. Gewöhnlich wendet man zum Lösen von 1
Th. Collodiumwolle ein Gemisch von 18 Th. Aether und 3 Th. Alkohol an.
[Sidenote: Anhang zur Schiessbaumwolle.]
Durch gleiches Behandeln mit dem oben erwähnten Säuregemisch kann man
auch Werg, Holzspäne, Papier (Pyropapier), Stroh, Zucker, Stärke und
besonders, wie bekannt, auch Glycerin und Mannit explosiv machen.
Das Kochsalz.
[Sidenote: Vorkommen.]
Das =Kochsalz= (Salz, Chlornatrium) besteht aus
Chlor Cl 35,5 60,41
Natrium Na 23 39,59
-------------
58,5 100,00
und ist sowol im festen Zustande (als Steinsalz), als auch aufgelöst im
Meerwasser und als Salzsoole in der Rinde des Erdkörpers in reichlichster
Menge vorhanden. Als =Steinsalz= findet es sich in grossen Massen. Es
kommt mit Zwischenlagern von Thon und Gyps in grossen, fast ganz reinen
Stöcken in Lagern von bedeutender Mächtigkeit, meist erst in Tiefen von
100 Meter vor. Massenhafte Steinsalzlager finden sich in den
Tertiärgebilden der Karpathen und zwar im Norden derselben bei Wieliczka,
Bochnia, Laczko, Stebnik u. s. w., in der südlichen Abdachung bei
Szlatina, Vizackna u. s. w.; in der Kreideformation bei Cardona in der
spanischen Provinz Catalonien; in den Alpen und zwar in den Ostalpen
Bayerns, ferner in Salzburg, Steiermark und Tyrol sind die allbekannten
Salzlager von Berchtesgaden, Hall, Hallein, Aussee, Hallstadt, Ischl u.
s. w. In der Triasformation kommen wichtige Salzlager vor im Teutoburger
Walde, in Württemberg, in der preussischen Provinz Sachsen, obenan die
Salzlager von Stassfurt und Erfurt, und in der Mark Brandenburg zu
Sperenberg bei Berlin[36]. Bemerkenswerth ist das gleichzeitige Vorkommen
von Steinsalz und Erdöl (Petroleum) in den Alpen, den Karpathen, im
asiatischen Russland, in Syrien, Persien und an den Abfällen des
Himalaya; in Afrika, in Algerien und Abyssinien; in Amerika, sowol in der
Union und in Canada, als auch am Fusse der peruanischen und bolivischen
Anden etc. Nicht selten findet sich das Steinsalz mit Thon oder Mergel
gemengt und bildet dann den =Salzthon= und das =Haselgebirge=. Von der
ursprünglichen Lagerstätte des Steinsalzes ist sein secundäres Vorkommen
zu unterscheiden. Atmosphärische Wasser, welche in die Tiefe dringen,
lösen Salztheile auf und führen sie auf die Oberfläche. Auf solche Weise
bilden sich sowol einzelne Salzquellen, als auch Salzsümpfe und Salzseen,
aus denen durch allmälige Verdampfung das Salz sich wieder abscheidet;
damit steht auch das Vorkommen des Kochsalzes als Efflorescenz aus dem
Boden der Salzsteppen (=Steppensalz=, =Wüstensalz=, =Erdsalz=) in
Zusammenhang. Bekanntere =Salzseen= sind der salzige See bei Eisleben,
der Eltonsee in der Nähe der Wolga, das Todte Meer und der durch die
Mormonen bekannt gewordene =Salt-Lake= bei Utah im Osten von dem
Felsengebirge in Nordamerika. Was die Bildung der =Salzquellen= oder
=Soolen= betrifft, so erleidet es keinen Zweifel, dass sie ihren
Kochsalzgehalt durch Auslaugung von Steinsalz sich aneigneten. Der
grossen Verbreitung der Flötzformation, welche durch das Vorkommen von
Steinsalz sich besonders auszeichnet, entspricht die grosse Anzahl von
Salzquellen in Deutschland. Das Kochsalz findet sich ferner im Meerwasser
gelöst als =See=- oder =Meersalz=, oder in den Polargegenden auf den
Eisflächen in Körnerform abgeschieden, wo es den Namen =Rassol= führt.
Endlich ist nicht unerwähnt zu lassen, dass das Chlornatrium bei gewissen
chemischen Processen massenhaft als =chemisches Produkt= auftritt, so z.
B. in der Salpeterfabrikation aus Natriumnitrat und Chlorkalium.
[36] Die im norddeutschen Bunde gelegenen Steinsalzlager wurden in
folgenden Teufen erbohrt:
Heinrichshall bei Gera 91 Meter
Stotternheim (S.-Weimar) 334 "
Erfurt 345 "
Artern 286 "
Stassfurt 259 "
Schöningen (Braunschweig) 519 "
Schönebeck 555 "
[Sidenote: Gewinnung des Kochsalzes aus dem Meerwasser.]
Das Meerwasser der verschiedensten Gegenden enthält immer dieselben
Bestandtheile. Die Verschiedenheit in der Menge derselben ist äusserst
gering und wird durch gewisse örtliche Verhältnisse, durch den Untergrund
des Meeres, durch die Verdünnung des Meerwassers an den Küsten und
Mündungen der Flüsse durch Flusswasser, durch Eismassen in den
Polargegenden u. s. w. bedingt. Das spec. Gewicht des Meerwassers
schwankt bei +17° zwischen 1,0269 und 1,0289; das des Rothen
Meeres ist weit höher und beträgt 1,0306. In 100 Th. Meerwasser sind
enthalten:
================+=========+==============+==========+========
| Grosser | Atlantischer | Nordsee. | Rothes
| Ocean. | Ocean. | | Meer.
================+=========+==============+==========+========
Chlornatrium | 2,5877 | 2,7558 | 2,5513 | 3,030
Bromnatrium | 0,0401 | 0,0326 | 0,0373 | 0,064
Kaliumsulfat | 0,1359 | 0,1715 | 0,1529 | 0,295
Calciumsulfat | 0,1622 | 0,2046 | 0,1622 | 0,179
Magnesiumsulfat | 0,1104 | 0,0614 | 0,0706 | 0,274
Chlormagnesium | 0,4345 | 0,3260 | 0,4641 | 0,404
Chlorkalium | -- | -- | -- | 0,288
----------------+---------+--------------+----------+--------
| 3,4708 | 3,5519 | 3,4384 | 4,534
Das in den verschiedenen Meeren aufgelöste Salz ist, wie folgt,
zusammengesetzt:
A: Kaspisches Meer.
B: Schwarzes Meer.
C: Ostsee[37].
D: Nordsee durchschnittl. von 7 Stellen.
E: Mittelländ. Meer durchschnittl. von 3 Stellen.
F: Atlant. Ocean durchschnittl. von 3 Stellen.
G: Todtes Meer durchschnittl. von 5 Stellen.
A B C D E F G
Gehalt { feste Salzmasse 0,63 1,77 1,77 3,31 3,37 3,63 22,30
überhaupt { Wasser 99,37 98,23 98,23 96,69 96,63 96,37 77,70
Die gelösten festen Bestandtheile
enthalten in 100 Theilen
{ Chlornatrium 58,25 79,39 84,70 78,04 77,07 77,03 36,55
{ Chlorkalium 1,27 1,07 -- 2,09 2,48 3,89 4,57
{ Chlorcalcium -- -- -- 0,20 -- -- 11,38
{ Chlormagnesium 10,00 7,38 9,73 8,81 8,76 7,86 45,20
{ Bromnatrium und
{ -Magnesium -- 0,03 -- 0,28 0,49 1,30 0,85
{ Calciumsulfat 7,78 0,60 0,13 3,82 2,76 4,63 0,45
{ Magnesiumsulfat 19,68 8,32 4,96 6,58 8,34 5,29 --
{ Calcium- und
{ Magnesiumcarbonat 3,02 3,21 0,48 0,18 0,10 -- --
{ Stickstoffh. u.
{ bituminöse Substanzen -- -- -- -- -- -- 1,00
[37] Im Ostseewasser aus dem grossen Sunde zwischen den Inseln Oesel
und Moon fand Baron =Sass= (1866) bei 1,00474 spec. Gewicht nur
0,666 Proc. feste Bestandtheile.
1 Kubikmeter Meerwasser enthält mithin etwa 28-31 Kilogr. Chlornatrium
und 5-6 Kilogr. Chlorkalium.
Man erhält das Kochsalz aus dem Meerwasser
a) vermittelst der Salzgärten durch Verdunstung;
b) mit Hülfe von Frost;
c) mit Hülfe von Brennmaterial.
[Sidenote: Mit Hülfe von Salzgärten.]
Die Gewinnung des Kochsalzes aus dem Meerwasser in den Meersalinen mit
Hülfe von =Salzgärten= erstreckt sich in Europa in den am Atlantischen
Ocean gelegenen Ländern (Frankreich, Spanien, Portugal) nur bis zum 48°
nördl. Breite. Ausser an den Küsten des Oceans wird von Seiten
Frankreichs und Spaniens die Meersalzgewinnung am Mittelmeere, Italiens
am Tyrrhenischen und Adriatischen Meere, Oesterreichs in Istrien und
Dalmatien betrieben. Sie geschieht auf folgende Weise: Man legt die
Salzgärten in einer flachen Gegend am Meeresufer an und zwar so, dass sie
gegen die Flut geschützt sind; das Meerwasser geht zuerst in ein grosses
Reservoir, in welchem es höchstens 2 Meter oder mindestens 0,3 Meter hoch
steht. In diesem Behälter setzen sich alle Substanzen ab, welche
suspendirt in dem Meerwasser sich befanden. Durch einen hölzernen Kanal
läuft das Wasser in kleinere Behälter, aus welchen es durch unterirdische
Röhren in die Gräben fliesst, welche den Salzgarten allenthalben umgeben,
in welchen sich das Seesalz zum grossen Theil auf der Oberfläche des
Wassers abscheidet. Das Salz wird gesammelt und auf den Gängen angehäuft.
Man bildet aus dem herausgenommenen Salze entweder Kegel oder Pyramiden,
welche man durch Bedecken mit Seegras oder Stroh gegen den Regen schützt.
Indem diese Haufen sich längere Zeit überlassen bleiben, ziehen die
zerfliesslichen Salze -- das Chlormagnesium und das Chlorcalcium -- sich
in den Boden und hinterlassen das Seesalz ziemlich rein. Die in den
Salzgärten verbleibende Mutterlauge wird auf Chlorkalium (vergl. Seite
132), Glaubersalz und Magnesiasalze verarbeitet, nach einem Verfahren,
welches ursprünglich von =Herrmann= in Schönebeck herrührt und in
Frankreich von =Balard= eingeführt und von =Merle= verbessert wurde.
[Sidenote: Mit Hülfe von Frost.]
Auch durch =Frost= lässt sich aus dem Meerwasser das Kochsalz gewinnen.
Die dabei angewendete Methode gründet sich darauf, dass eine Lösung von
Kochsalz bei einer Temperatur von einigen Graden unter dem
Gefrierpunkte des Wassers sich spaltet in fast reines gefrierendes
Wasser und eine flüssigbleibende reichhaltigere Soole. Entfernt man das
Eis und setzt man die Flüssigkeit von Neuem der Kälte aus, so lässt
sich wieder ein Theil ihres Wassers als Eis entfernen und man erhält
endlich eine Salzsoole, aus welcher sich durch schwaches Eindampfen
schon Kochsalz ausscheidet. Um ein reineres Produkt zu erhalten,
reinigt man die Soole vor dem Eindampfen durch Kalk, wodurch die
Magnesiasalze ersetzt werden.
[Sidenote: Mit Hülfe von Brennmaterial.]
Das mit Hülfe von =Brennmaterial= aus dem Meerwasser dargestellte
Kochsalz (_sel ignifère_) wird in der Normandie, besonders zu
Avranchin, in den =Laverien= auf folgende Weise gewonnen. Man benutzt
dort den salzhaltigen Sand an der Meeresküste, um des Seewasser mit dem
darin enthaltenen Salze zu sättigen. Das so erhaltene salzreiche
Seewasser wird darauf abgedampft. Häufig wird am Ufer ein Damm oder
Wall von Meeressand aufgeworfen, welcher zur Zeit der höchsten Flut vom
Meere überflutet wird. In der Zwischenzeit von einer Flut zur andern
wird der Sand theilweise trocken und bedeckt sich an der Oberfläche mit
einer Efflorescenz von Seesalz. Nur der vollkommen trockene Sand wird
gesammelt und zwar täglich zwei bis drei Mal an der nämlichen Stelle.
Die heissen Sommertage sind für das Sammeln des Sandes am günstigsten.
Um den Sand auszulaugen, werden hölzerne Kästen angewendet, deren Böden
aus schwachen Brettern bestehen, die man mit Strohschichten bedeckt.
Die Kästen werden mit dem salzhaltigen Sand gefüllt und über denselben
in jeden Kasten Seewasser gegossen. Indem dasselbe durch den Sand
sickert, erhält es ein specifisches Gewicht von 1,14 bis 1,17. Die
Dichte dieser Soole wird mit Hülfe dreier Wachskugeln bestimmt, die mit
Blei belastet sind. Die Salzsieder zu Avranchin halten Soole von 1,16
specifischem Gewicht für die zum Abdampfen am meisten sich eignende.
Das Wasser wird in flachen viereckigen Bleipfannen eingesotten. Während
des Siedens wird fleissig abgeschäumt und von Zeit zu Zeit neues
Salzwasser nachgefüllt, bis das Salz sich krystallisch auszuscheiden
beginnt. Ist dieser Zeitpunkt gekommen, so setzt man noch eine kleine
Menge Salzwasser hinzu, um die Bildung von neuem Schaum zu bewirken,
welchen man wieder entfernt. Hierauf wird unter fortwährendem Umrühren
die Masse zur Trockne gebracht. Die so erhaltene fein zertheilte, aber
höchst unreine Masse wird in einem Korb über der Siedepfanne
aufgehängt. Durch die Einwirkung der Wasserdämpfe werden die
zerfliesslichen Salze -- Chlormagnesium und Chlorcalcium -- zum
grössten Theile entfernt. Darauf bringt man das Salz in ein Magazin,
dessen Boden aus durch Auslaugen gereinigtem, trocknem und
festgestampftem Sand besteht. Hier vollendet sich die Reinigung des
Salzes von den zerfliesslichen Salzen, wodurch es noch gegen 20 bis 28
Proc. an Gewicht verliert. Das so erhaltene Salz ist weiss und sehr
rein. 700 bis 800 Liter Salzwasser liefern, je nach dem Salzgehalt des
angewendeten Sandes, 150 bis 225 Kilogr. Salz.
Zu Ulverstone in Lancashire wendet man jetzt noch ein Verfahren zur
Gewinnung des Seesalzes aus dem Meerwasser an, welches dem
französischen sehr ähnlich ist. Eine andere Methode ist zu Lymington an
der Küste von Hampshire, so wie auf der Insel Wight gebräuchlich; sie
besteht darin, das Seewasser durch natürliche Verdampfung etwa bis zu
1/6 des ursprünglichen Volumens zu concentriren und die erhaltene Soole
in gewöhnlicher Art in Pfannen zu verdampfen. Das Concentriren
geschieht in den sogenannten =Sonnenwerken= oder =Auswerken=, welche
mit den gewöhnlichen Salzgärten übereinstimmen und sich von diesen nur
dadurch unterscheiden, dass das concentrirte Meerwasser nicht bis zur
Ausscheidung des Salzes in den Bassins stehen bleibt. In und bei
Liverpool gewinnt man den Salzgehalt des Meerwassers auf die Weise,
dass man sich desselben zum Auflösen des zu raffinirenden Steinsalzes
bedient. Das Vortheilhafte dieses Verfahrens ist einleuchtend, wenn man
erwägt, dass dabei mindestens noch 2,3 Proc. Kochsalz aus dem
Meerwasser gewonnen werden können. An der Ostküste Englands gestattet
es der niedrige Preis der Steinkohlen, das Meerwasser durch
unmittelbares Versieden auf Kochsalz zu benutzen, ohne es vorher durch
Verdunstung zu concentriren. Aus den =Salzseen= (vergl. Seite 176)
scheidet sich während der heissen Jahreszeit Salz mitunter in so
grosser Menge ab, dass es wie eine Kruste den Boden bedeckt. Der
Eltonsee allein liefert jährlich auf diese Weise 20 Millionen Kilogr.
Salz. Enorme Mengen Salz werden ferner aus dem merkwürdigen =Salt-Lake=
im von den Mormonen bewohnten Territorium Utah in Nordamerika gewonnen.
[Sidenote: Gewinnung des Steinsalzes.]
Das =Steinsalz= ist sehr häufig von Anhydrit, Thon und Mergel begleitet.
Nicht selten findet sich das Steinsalz in unregelmässigen stockförmigen
Massen eingeschlossen, welche im Wesentlichen aus Thon bestehen
(Salzthon); oder es werden die Salzmassen durch Mergellager
(Haselgebirge) eingeschlossen und von anderen Gebirgsarten getrennt. Im
Steinsalze selbst befinden sich zuweilen andere Mineralien abgesondert,
so z. B. der =Brongniartin= (Na_{2}SO_{4} + CaSO_{4}) bei Villarrubia in
Spanien, und die merkwürdigen =Mineralien des Steinsalzlagers in
Stassfurt=. Das Steinsalzlager bei Stassfurt ist mit einer Decke von
bitteren, bunten und zerfliesslichen Salzen, sogenanntem =Abraumsalz=
(aus 55 Proc. Carnallit, Sylvin und Kainit, 25 Proc. Kochsalz, 16 Proc.
Kieserit und 4 Proc. Chlormagnesiumhydrat bestehend), in einer Dicke von
nahezu 65 Meter versehen, welches über 12 Proc. Kali enthält und dadurch
für die Technik als neue und überaus wichtige Kaliquelle auftritt.
Die Zusammensetzung des Steinsalzes zeigt sich aus folgenden Analysen:
I. II. III. IV. V. VI.
Chlornatrium 100,00 99,85 99,92 99,43 98,14 99,63
Chlorkalium -- -- -- -- Spur 0,09
Chlorcalcium -- Spur -- 0,25 -- 0,28
Chlormagnesium Spur 0,15 0,07 0,12 -- --
Calciumsulfat -- -- -- 0,20 1,86 --
-----------------------------------------
100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
I. Weisses Steinsalz von Wieliczka, II. weisses und III. gelbes
Steinsalz von Berchtesgaden, IV. von Hall in Tyrol, V. Knistersalz von
Hallstadt, VI. Steinsalz von Schwäbischhall.
Das sogenannte =Knistersalz=, welches zu Wieliczka in
krystallinisch-körnigen Massen vorkommt, hat die Eigenthümlichkeit, bei
der Auflösung in Wasser unter kleinen Detonationen Gas zu entwickeln.
Die mikroskopischen Höhlen, in denen sich das Gas eingeschlossen
befindet, erleiden allmälig in dem Maasse, als das Salz sich löst, eine
Verdünnung ihrer Wände, die das Gas sehr bald befähigt, die Wände unter
Explosion zu durchbrechen und zu entweichen. Das entweichende Gas ist
entzündlich. Es besteht aus comprimirten Kohlenwasserstoffgasen,
welche, wenn das Knistersalz von unterirdischen Wassern aufgelöst, zum
Theil als Gas zum Ausströmen gelangen, theils im verdichteten Zustande
als Petroleum oder Bergöl ausfliessen. Beachtenswerth ist, wie schon
oben erwähnt, das gleichzeitige Vorkommen von Petroleum und Steinsalz
an vielen Orten. Die im =Stassfurter= Steinsalzlager sich findenden
Mineralien sind nach F. =Bischof=, =Reichardt=, =Zincken= u. A.
folgende:
A = Chemische Formel.
B = In 100 Gewichtstheilen sind enthalten:
C = Spec. Gewicht d. Verbindung.
D = 100 Gewichtstheile Wasser lösen bei 18-3/4°C.
E = Synonym und Bemerkungen.
==========+=============+=====================+======+=======+=========
| A | B | C | D | E
==========+=============+=====================+======+=======+=========
| | | | |
Anhydrit | CaSO_{4} |100 Calciumsulfat. | 2,968| 0,20 |Karste-
| | | | |nit.
{| |26,82 Magnesia. |} |fast |
Boracit {|B_{16}O_{30} |62,57 Borsäure. |} 2,91|unlös- |Stassfur-
{| Cl_{2}Mg_{7}|10,61 Chlormagnesium.|} |lich. |tit.
| | | | |
{| |26,76 Chlorkalium. |} | |
Carnallit{| KMgCl_{3} |34,50 Chlormagnesium.|}1,618| 64,5 |Enthält
{| + 6 H_{2}O |38,74 Wasser. |} | |Brom.
| | | | |
Eisen- | Fe_{2}O_{3} | 100 Eisenoxyd. | 3,35 | unlös-|{Eisen-
glimmer | | | | lich. |{glanz.
| | | | |{Eisen-
| | | | |{rahm.
| | | | |
{| MgSO_{4} + |87,10 Magnesium- |} | 40,9 |Martin-
Kieserit {| H_{2}O[38] | sulfat. |}2,517| |sit?
{| |12,90 Wasser. |} | |
| | | | |
{| 2CaSO_{4} |45,18 Calciumsulfat. |} | zer- |
{| MgSO_{4} |19,93 Magnesium- |}2,720| setzt |
Polyhalit{| K_{2}SO_{4} | sulfat. |} | sich |
{| 2H_{2}O |28,90 Kaliumsulfat. |} |bei der|
{| | 5,99 Wasser. |} | Auflö-|
{| | |} | sung. |
| | | | |
Steinsalz | NaCl |100 Chlornatrium. | 2,200| 36,2 |
| | | | |
| | | | |{Schät-
| | | | |{zellit.
Sylvin | KCl |100 Chlorkalium. | 2,025| 34,5 |{Hövelit.
| | | | |{Leopol-
| | | | |{dit.
| | | | |
{| CaCl_{2} |21,50 Chlorcalcium. |} | |
Tach- {| 2MgCl_{2} |36,98 Chlormagnesium.|}1,671| 160,3 |
hydrit {| 12H_{2}O |41,52 Wasser. |} | |
| | | | |
{| K_{2}SO_{4} |36,34 Kaliumsulfat. | | |{
Kainit {| MgSO_{4} |25,24 Magnesium- | | |{Enthält
{| MgCl_{2} | sulfat. | | |{Brom.
{| 6H_{2}O |18,95 Chlormagnesium.| | |{
{| |19,47 Wasser. | | |{
| | | | |
Schönit {| K_{2}SO_{4} |43,18 Kaliumsulfat. | | |
oder {| MgSO_{4} |29,85 Magnesium- | | |
Pikro- {| 6H_{2}O | sulfat. | | |
merit {| |26,97 Wasser. | | |
[38] Der sehr verschiedene Wassergehalt, der bei den Analysen des
=Kieserits= gefunden wurde, machen es nach =Rammelsberg= nicht
unwahrscheinlich, dass dieses Mineral ursprünglich =wasserfrei=
ist.
Der Sylvin kommt ausser in Stassfurt auch noch in grösster Menge im
Hangenden des oberen Salzthonlagers bei =Kalucz= in Galizien vor.
[Sidenote: Gewinnung des Steinsalzes.]
Das =Verfahren zur Gewinnung des Steinsalzes= ist ein sehr
verschiedenes, je nachdem das Steinsalz zu Tage tritt oder durch
Schächte, Stollen, Schürfe oder Bohrlöcher entweder unter der
Erdoberfläche oder unter einer Gebirgsdecke vorkommt. Tritt das
Steinsalz zu Tage, so wird es =steinbruchähnlich= gewonnen und diese
Methode der Gewinnung ist natürlich die einfachste und billigste. Ist
aber die unterirdische bergmännische Gewinnung erforderlich, so ist
dieselbe um so kostspieliger, in je grösserer Tiefe das Steinsalz
lagert. Häufig ist aber nicht nur die Tiefe der Steinsalzlager unter
der Oberfläche der Erde, sondern auch die Beschaffenheit der Ablagerung
selbst, auch wol die einmal eingeführte Art der Benutzung des
Steinsalzes auf die Wahl der Gewinnungsart von Einfluss. Oefters ist
das Steinsalz aus Gemengen von Steinsalz, Salzthon, Gyps, Dolomit etc.
zusammengesetzt; das so verunreinigte Steinsalz würde als Kochsalz
nicht angewendet werden können, sondern erst durch Auflösen und
Versieden in Siedesalz umgewandelt werden müssen. Im letzteren Falle
sucht man die Förderungs- und Auflösungskosten dadurch zu ersparen,
dass man der Natur das Geschäft des Auflösens auf der Lagerstätte
selbst überträgt und die gesättigte Salzlösung zu Tage fördert. Ob man
durch =Schächte= (senkrechte Gruben) oder durch =Stollen= (horizontale
Gänge, welche von aussen bis zu dem Salzlager geführt werden) am
zweckmässigsten den Sulzberg erreicht, darüber entscheidet nicht nur
die Tiefe desselben, sondern auch die Art des zu durchbrechenden
Gesteines und die Möglichkeit, zudringende Wässer abzuleiten. Für den
Bau auf Steinsalz ist es ein höchst günstiger Umstand, dass in das
Steinsalzgebirge so leicht kein Wasser eindringt, indem der das
Steinsalz umgebende Salzthon das Wasser zurückhält und das massive
Steinsalz sich durch die entstehende gesättigte Soole einen natürlichen
Schutzdamm gegen das eindringende Wasser bildet. Nicht allein nur die
unbedeutende Menge des Wasserzuflusses, sondern auch das massenhafte
Vorkommen des Steinsalzes, dessen Cohäsionsverhältnisse es gestatten,
dass hangende Steinsalz- und Salzthonmassen keine Unterstützung
brauchen, durch deren Beschaffung die Gewinnungsarbeiten, z. B. bei den
Steinkohlen, so bedeutend erschwert und vertheuert werden, tragen zur
Erleichterung des Bergbaues auf Steinsalz wesentlich bei. Ist das
Gebirge, welches das Steinsalz bedeckt, frei von Spalten, durch welche
Wasser eintreten kann, so lassen sich Steinsalzmassen auf weite
Strecken ausbrechen, ohne den darüber lagernden Schichten eine Stütze
zu geben. Diese Abbaumethode führt den Namen =Glockenbau=; sie ist in
den südöstlichen Karpathenländern gebräuchlich. Eine andere
Abbaumethode ist der =Kammerbau=, bei welchem das Steinsalz in durch
mächtige Pfeiler von einander getrennten Räumen (Kammern) weggenommen
wird.
[Sidenote: Gewinnung der Salzsoolen.]
Die =Salzsoolen= finden sich in der Natur in den Salzquellen. In den
letzten Jahrzehnden hat man die Natur dadurch unterstützt, dass man sich
den Salzlagern, welche die süssen Quellen in Salzquellen überführten,
=durch Bohrlöcher= zu nähern oder dieselben zu erreichen suchte. Die
Bohrlöcher sind mithin künstlich dargestellte Soolquellen von solcher
Reichhaltigkeit, dass nach und nach die Benutzung der schwachen
natürlichen Salzquellen überflüssig wird. Der Salzgehalt eines Bohrloches
ist begreiflicherweise am grössten, wenn das Steinsalzlager selbst
erreicht worden ist; in einzelnen Fällen wird durch ein Bohrloch eine
Anreicherung einer salzarmen Soole herbeigeführt. Um die natürlichen
Soolquellen zu gewinnen, werden dieselben gefasst, d. h. sie werden in
einen Schacht oder Brunnen (Soolbrunnen), welcher zugleich als Reservoir
für grössere Mengen von Soole dienen kann, vereinigt. Da die meisten
natürlichen Soolen zu salzarm sind, um sofort versotten werden zu können,
sondern erst durch den Gradirprocess einen Theil ihres Wassergehaltes
verlieren müssen, so ist es beim Heben der Soole aus dem Brunnen am
vortheilhaftesten, dieselbe sogleich auf die Gradirhäuser zu heben.
Aelter als die Gewinnung der gesättigten Salzsoole mit Hülfe von tiefen
Bohrlöchern ist die Darstellung der gesättigten Soolen auf der
Salzlagerstätte in den sogenannten =Sinkwerken=, =Wöhren= oder
=Sulzenstücken=. Das älteste Verfahren zum Auslaugen des
steinsalzhaltenden Salzthones bestand darin, in den Salzthon eine Grube
oder eine Cisterne auszugraben und diese mit Wasser auszufüllen. Nachdem
das Wasser alles Salz aufgelöst hatte, wurde es ausgeschöpft und in
Kesseln eingekocht. Das ausgelaugte Gebirge heisst =Heidengebirge=. Die
aus den Sinkwerken abgelassene Soole bleibt in Reservoiren zum Abklären
einige Tage ruhig stehen, ehe sie versotten wird. Von der Bereitung
gesättigter Soolen in den Sinkwerken unterscheidet sich die Gewinnung
zahlreicher oder gesättigter Soolen mit Hülfe von =Bohrlöchern=. Diese
Soole stammt entweder von einer fliessenden Salzquelle oder einem
Soolreservoir im Steinsalzgebirge oder endlich davon her, dass
Grubenwasser oder absichtlich eingeleitetes Tagewasser Steinsalz im
Gebirge auflöste. Es ist einleuchtend, dass ein jedes Bohrloch als der
senkrechte Schenkel einer communicirenden Röhre, deren anderer Schenkel
durch gegen den Horizont geneigte Quellen gebildet wird, in der That ein
artesischer Brunnen ist; diese Quellen werden durch das Bohrloch früher
mit der Erdoberfläche in Verbindung gesetzt, als es bei dem natürlich
fortgesetzten Laufe der Quellen geschehen sein würde. Die zur Hebung der
Soole erforderliche Kraft ist von der Höhe abhängig, bis zu welcher die
Quelle im Bohrloche aufsteigt. Ist die Steigkraft so gross, dass sich das
Wasser nicht nur bis zur Mündung des Bohrloches, sondern durch
aufgesetzte Röhren noch über die Erdoberfläche erheben würde, so wird die
hebende Kraft in der Pumpe (das Einsetzen und Bewegen eines Kolbens)
überflüssig. Die aus den Bohrlöchern gehobene Soole ist meist durch
Schlammtheilchen von Salzthon oder von Gyps getrübt. Die Soole muss
deshalb in den Reservoirs einige Zeit zum Abklären stehen bleiben, ehe
sie zum Sieden verwendet wird. Zum Fortleiten der Soole wendet man
hölzerne und gusseiserne Röhren, früher auch Bleiröhren an.[39]
[39] In Berchtesgaden wird die überschüssige Sinkwerkssoole nach
Reichenhall geleitet, mit der dortigen Quellsoole gattirt und auf
den drei Salinen Reichenhall, Traunstein und Rosenheim auf Salz
verarbeitet. Die Länge der Soolenleitung von Berchtesgaden über
Reichenhall nach Rosenheim beträgt 12,5 deutsche Meilen, wozu noch
eine fast 1,5 Meilen lange Röhrenleitung vom Theilungspunkte bei
Hammer bis nach Traunstein kommt, so dass eine fast 14 Meilen
lange Röhrenfahrt erforderlich gewesen, um die Verbindung zwischen
sämmtlichen südbayerischen Salinen zu Stande zu bringen.
Man theilt je nach der Art der Verunreinigung die Soolen in zwei
Klassen, die =Soolen erster Klasse= sind mit schwefelsauren Salzen
(Bittersalz, zuweilen auch Glaubersalz) und mit Chlormagnesium
verunreinigt, die =Soolen zweiter Klasse= enthalten neben dem Kochsalz
Chlorcalcium und Chlormagnesium. Die Soolen, besonders diejenigen,
welche durch Torfgründe oder Braunkohlenlager fliessen oder in einem
solchen Terrain zu Tage treten, enthalten färbende =organische
Substanzen= (Humussäure, Quellsäure, Quellsatzsäure).
[Sidenote: Darstellung des Kochsalzes aus den Soolen.]
Die Gewinnung des Kochsalzes aus den Soolen zerfällt in zwei Operationen:
a) in die Anreicherung der Soolen
[Greek: a]) durch Erhöhung des Salzgehaltes,
[Greek: b]) durch Verminderung des Wassergehaltes;
b) in das Versieden der siedewürdigen Soole.
[Sidenote: Die Anreicherung der Soolen.]
Die natürlichen Soolquellen enthalten selten so viel Kochsalz, dass sie
siedewürdig erscheinen. Es folgt daraus die Nothwendigkeit, ihren
Salzgehalt zu erhöhen (die Soole anzureichern), was entweder ([Greek: a])
geschehen kann durch Auflösen von Salz (Steinsalz), welches im
natürlichen Zustande oft nicht zu verwenden ist und deshalb dem
Reinigungsprocess unterworfen werden muss, oder ([Greek: b]) durch
Verminderung des Wassergehaltes ohne Anwendung von Brennmaterial. Ob das
Anreicherungsmittel Steinsalz oder Meersalz oder gesättigte künstliche
Salzsoole; ob ferner das Auflösungsmittel schwache Quellsoole oder
Meerwasser oder eine nicht gesättigte Bohrlochs- oder Sinkwerkssoole ist,
hat auf die Bereitung der Soole keinen Einfluss. Bedient man sich zur
Anreicherung der Quellsoole zugleich des Steinsalzes und der Gradirung,
so ist es am zweckmässigsten, das zur Anreicherung anzuwendende Steinsalz
unter die Dornenwände des letzten Gradirfalles zu bringen.
[Sidenote: Durch Gradiren.]
Die Anreicherung einer Soole durch Verminderung des Wassergehalts heisst
das =Gradiren der Soole=. Diese Anreicherung kann geschehen durch
Frostkälte (Eisgradirung) oder durch Verdunsten des Wassers (eigentliche
Gradirung). Die =eigentliche Gradirung= durch Verdunstung eines Theiles
des Wassers ist _a_) Sonnengradirung, _b_) Tafelgradirung, _c_) Dach-
oder Pritschengradirung, _d_) Tröpfelgradirung.
Die =Sonnengradirung= wird bei der Gewinnung des Seesalzes in den
Salzgärten angewendet und geschieht auch in den Salzseen Russlands, aus
welchen des Salz blos durch Verdunsten des Wassers mittelst der
Sonnenwärme ausgeschieden wird. Setzt man die Sonnengradirung bis zur
Aussonderung des Salzes fort, so nennt man das so erhaltene Salz
=Sonnensalz=. Die =Tafelgradirung=, eine zu Reichenhall versuchsweise
angewendete Verdunstungsmethode, besteht darin, die zu gradirende Soole
langsam aus staffelförmig unter einander gestellten Reihen von Kasten
herabfliessen zu lassen. Die Soole wird also bis in die oberste Reihe
von Kasten gehoben, läuft aus dieser in die zweite Reihe, dann in die
dritte, vierte Reihe u. s. f., bis sie endlich in die unterste
Kastenreihe gelangt, aus welcher die Soole in ein Bassin läuft, um
entweder zur Siedung abgegeben zu werden oder noch einmal zur weiteren
Concentration die Kastenreihe durchzumachen. Die Vorzüge der
Tafelgradirung vor der Sonnengradirung sollen darin bestehen, dass der
Abdampfungsprocess beschleunigt wird. Die =Dach=- oder
=Pritschengradirung= ist keine besondere Gradirmethode, sondern es ist
die Bedachung der Soolenbehälter nebenbei dazu benutzt worden, die in
das Reservoir zu leitende Soole auf der geneigten Fläche, welche die
Bedachung der Behälter bildet, langsam niederfliessen zu lassen. An
hellen Sonnentagen kann die dadurch bewirkte Anreicherung der Soole
eine sehr bedeutende sein. Man hat ferner eine =Seil=- oder
=Strickgradirung= vorgeschlagen, bei welcher die Soole an Seilen
herabrinnt. Werden anstatt der Seile Streifen aus Leinwand angewendet,
so heisst die Gradirung =Coulissengradirung=.
[Sidenote: Dorn- oder Tröpfelgradirung.]
Die wichtigste Gradirung ohne Feuer ist die =Tröpfel=- oder
=Dorngradirung=. Die =Gradirhäuser= oder =Leckwerke= haben Dornwände, aus
Balkengerüsten bestehend, deren Zwischenräume mit Dornen (Schwarzdorn
oder Schlehdorn, _Prunus spinosa_) ausgelegt sind. Jede Gradirwand, deren
Länge sich nach der Grösse der Saline richtet, steht mit ihrem Fusse über
einem aus Bohlen construirten wasserdichten Behälter (dem =Sumpfe=,
=Bassin= oder =Hälter=), welcher die an den Dornen herabrinnende gradirte
Soole aufzunehmen bestimmt ist. Der obere Theil der Gradirhäuser ist
zuweilen mit einem Dache versehen, häufig auch nicht. Auf dem Gradirhause
läuft der ganzen Länge nach ein wasserdichter Kasten (der =Tropfkasten=
oder =Soolkasten=), der die zum Gradiren bestimmte Soole aufnimmt. Der
Tropfkasten ist mit =Tropfhähnen= versehen, aus welchen die Soole in
Rinnen, an denen Einschnitte sich befinden, läuft; aus diesen
Einschnitten gelangt die Soole auf die Dornen. Die Grösse des
Soolenabflusses aus den Tropfhähnen wird durch das =Stellen= der Hähne
regulirt. Die sogenannte =Geschwindstellung= ist eine
Umstellungsvorrichtung, welche den Zweck hat, die Soole bei geänderter
Richtung des Windes auf die entgegengesetzte Seite der Dornwände zu
leiten. Die bewegenden Kräfte auf den Salinen zum Aufbringen der Soole
auf die Gradirhäuser, so wie zur weiteren Fortleitung der gefallenen
Soole sind Wasserräder, Göpel, Dampfmaschinen und Windmühlen. Man lässt
die Soole wiederholt von den Gradirwerken herabfallen. Die Soole kann
durch das Gradiren bis zu 26 Proc. Salzgehalt angereichert werden,
obgleich eine solche Löthigkeit auf wenigen Salinen erreicht wird.
Die Tröpfelgradirung ist nicht nur ein Anreicherungsprocess, sondern
auch ein =Reinigungsprocess=, indem ein Theil des Rohsalzgehaltes der
Soole, der nicht Kochsalz ist, auf den Dornen der Wände als =Dornstein=
zurückbleibt. Die Beschaffenheit dieses Steines hängt zwar von der
Zusammensetzung der Quellsoole ab, doch ist seine Zusammensetzung
ziemlich übereinstimmend. Meist besteht er nur aus Gyps und auf dem
ersten Soolfalle aus Calciumcarbonat, wenn die Soole viel
Calciumbicarbonat aufgelöst enthielt. Wenn nach einigen Jahren der
Dornstein zu stark wird, müssen die Dornen herausgenommen und durch
frische ersetzt werden. Der Dornstein wird im getrockneten und
gemahlenen Zustande als Düngemittel verwendet. In den Sümpfen, welche
die gradirte Soole aufnehmen, setzt sich ein dicker Schlamm ab,
=Zunder= oder =Sinter= genannt. Er besteht aus Gyps, Calciumcarbonat
und Eisenoxydhydrat. Die Tröpfelgradirung hat in neuerer Zeit, seitdem
die Bohrlöcher fast allenthalben siedewürdige Soole liefern, viel von
ihrer Bedeutung eingebüsst.
[Sidenote: Das Versieden derm Soole.]
Die Aufgabe des Siedeprocesses ist, das Maximum an reinem und trocknem
Salze mit dem Minimum an Brennstoff aus einer gegebenen Soole
darzustellen. Die ältesten Siedeeinrichtungen waren kesselartige Gefässe.
Gegenwärtig wendet man =Siedepfannen= aus zusammengenieteten gehämmerten
Eisenblechplatten an, deren Länge 10 Meter, deren Tiefe 0,6 Meter
beträgt. Sie ruhen theils auf gemauerten Pfeilern, theils auf den
Mauern, wodurch zugleich der Zug bedingt wird. Die Pfannen sind mit einem
Dampfmantel (=Brodemfang=) versehen, welcher oberhalb des Daches
ausmündet und die Wasserdämpfe in die Luft führt. Die Soole, welche man
in die Siedepfanne bringt, enthält, je nachdem sie gradirte Quellsoole
oder Bohrsoole ist, 18 bis 26 Proc. Salz; die Pfannen werden damit bis
zur Höhe von 0,3 Meter angefüllt.
In vielen Salinen zerfällt der Siedeprocess in zwei Abtheilungen:
a) in die Wasserverdampfung bis zur Sättigung der Soole in der
Siedehitze (das =Stören=),
b) in die Wasserverdampfung von der siedend gesättigten Soole, damit
das Salz sich krystallinisch abscheide (das =Soggen=, Soogen oder
Socken).
Das Sieden wird ununterbrochen mehrere Wochen fortgesetzt. Es sondert
sich dabei Gyps und schwefelsaures Natrium theils als Schaum, welcher
abgenommen wird, theils als Absatz aus, welchen man mit einer Krücke
herausschafft. Sobald sich auf der Oberfläche der siedenden Soole eine
Salzhaut bildet, hat die Soole die Gare erreicht und man schreitet zum
Soggen des Salzes. Während der Periode des Soggens wird die Temperatur
der Flüssigkeit auf 50° erhalten. Dabei fällt nun die entstandene
Salzhaut aus der Soole in kleinen Krystallen zu Boden, es bildet sich
eine neue Haut u. s. f., bis sich endlich keine oder nur eine sehr
schwache Salzhaut erzeugt. Von nun an wird das gesoggte Salz
=ausgewirkt=, d. h. mit Schaufeln (Soggestielen) herausgenommen und in
konische Körbe aus Weidengeflecht (=Salzkörbe=) gebracht, die man auf
einem an dem Brodemfang angebrachten Gerüste abtropfen lässt, bis nichts
mehr abfliesst, worauf man das Salz in der =Trockenkammer= (Darrstube),
welche auf dem Bodenraume des Siedehauses (der =Salzkothe=) angebracht
sind, trocknet und zuletzt in Fässer oder Tonnen bringt.
Die Menge der Mutterlauge, welche nach Ablauf einer Siedeperiode von
zwei, drei oder mehreren Wochen zurückbleibt, ist, mit der Menge der
versottenen Soole verglichen, eine sehr geringe. Früher wurde sie meist
weggegossen oder zu Bädern gebraucht. Gegenwärtig bereitet man daraus
Chlorkalium, schwefelsaures Natron, schwefelsaure Magnesia, künstliches
Bitterwasser, auf einzelnen Salinen (Schönebeck und Kreuznach) auch
Brom. Begreiflicherweise erhält man aus einer Soole niemals die
Salzmenge, welche man nach dem Salzgehalte der eingelassenen Soole
erhalten sollte, indem theils fremdartige Stoffe als =Pfannenstein=
beim Sieden abgeschieden werden, theils ein gewisser Theil des Salzes
in der Mutterlauge bleibt. Hierin und in dem Verlust, welcher aus dem
mechanischen Verstreuen des Salzes bei den Arbeiten des Wirkens und dem
Transportiren des Salzes nach den Trockenstuben und nach den Magazinen
sich zeigt, besteht der =Siedeverlust=. Dieser beträgt in den Salinen
zu Reichenhall 8 Procent,
" Traunstein 8 "
" Rosenheim 8 "
" Schönebeck 9,25 "
Bei Soole aus Bohrlöchern ist er zwar geringer, doch beträgt er auch
hier noch 4 bis 6 Procent.
[Sidenote: Denaturirung des Salzes.]
In Folge des monopolistischen Zwanges, welchem das Kochsalz bei der
Gewinnung und dem Verkaufe (bis 1867) unterworfen war, kommt es vor,
dass das Kochsalz absichtlich durch die Administration verunreinigt
(denaturirt) wird, damit es zu dem innerlichen Gebrauche untauglich
werde und nur zu technischen Zwecken oder als Viehsalz (Lecksalz) oder
endlich als Düngemittel Anwendung finde. Nach der Bestimmung des
deutschen Zollbundesrathes vom 8. Mai 1868 über die =Salzdenaturirung=
sind in sämmtlichen Zollvereinsstaaten als Mischungsmittel bestimmt
worden: für Vieh- und Düngsalz 1/4 Proc. Eisenoxyd oder Röthel
(eisenschüssiger Thon), ausserdem 1 Proc. Pulver von unvermischtem
Wermuthkraut wenn Siedesalz, und wenn Steinsalz für Viehsalzbereitung
verwendet wird, 1/2 Proc. desselben Pulvers. Das Wermuthpulver kann
auch durch die doppelte Menge Heuabfälle in völlig zerkleinertem
Zustande theilweise ersetzt werden, und zwar so, dass zum Siedesalze
mindestens noch 1/4, zum Steinsalz mindestens noch 1/8 Proc.
Wermuthpulver verwendet werden muss. Auch darf bei Steinsalz, statt 1/2
Proc. Wermuthpulver, 1/4 Proc. Holzkohle zugefügt werden. Die
Denaturirung aber des zu gewerblichen Zwecken bestimmten Salzes hat zu
geschehen durch Beimischung von 5 Proc. calcinirtem oder mit 11 Proc.
krystallisirtem Glaubersalz, oder endlich mit 5 Proc. Kieserit und 1/2
Proc. gemahlener Holzkohle oder Asche. Ausserdem sind mit Genehmigung
für chemische Fabriken, Seifensiedereien, Gerbereien etc. auch andere
für sie besonders passende Denaturirungsmittel zulässig. (Im
Grossherzogthum Hessen nimmt man seit 1870 zum Denaturiren des Salzes
zum Eisenfrischen 10 Proc. Braunstein oder 3 Proc. conc. Schwefelsäure
mit 4 Th. Wasser; für die Feilenfabrikation 5 Proc. Klauenmehl oder
2-1/2 Proc. Klauenmehl mit 2-1/2 Proc. Photogen oder 33-1/3 Proc.
Lederpulver.)
[Sidenote: Eigenschaften des Kochsalzes.]
Das Kochsalz krystallisirt in farblosen Würfeln oder in einer Form, die
sich auf die Würfelform zurückführen lässt. Nach der Grösse der Würfel
unterscheidet man grob-, mittel- und feinkörniges Salz, ferner Salz von
mildem und von scharfem Korn. Ersteres besteht aus vollkommen
ausgebildeten Würfeln und fühlt sich daher rauh und scharf an. Das
milde Salz besteht zum Theil aus kleinen tafelförmigen und spiessigen
Krystallen und lässt sich mit der Hand zusammenballen, während das Salz
von grobem und scharfem Korn auseinanderfällt, sobald der Druck
nachlässt. Die Grösse der Krystalle hängt von der Zeit ab, in der die
Verdampfung der Soole erfolgt, man hat demnach in der Beschleunigung
und Verzögerung des Abdampfprocesses ein einfaches Mittel, Salz von
beliebiger Korngrösse darzustellen. Soll Salz von grobem Korne
dargestellt werden, so muss das Niedersinken der auf der Oberfläche der
Soole sich ausscheidenden Krystalle durch Ruhigstehenlassen der
Flüssigkeit verzögert werden. Das sogenannte =Sonntagssalz=, welches
während des Sonntags und der Feiertage, an denen nicht gesoggt wird, in
den Pfannen sich abscheidet, ist ein derartiges grobkörniges Salz.
Vollkommen reines Kochsalz ist nicht hygroskopisch; in dem gewöhnlichen
Siedesalz sind es auch nur die Beimengungen von Chlormagnesium und
Chlorcalcium, welche das Salz hygroskopisch machen. Der Wassergehalt
des Salzes beträgt 2,5-5,5 Proc. Beim Erhitzen des Kochsalzes bis zur
Glühhitze verknistert oder decrepitirt es, indem die zwischen den
Lamellen der Krystalle eingeschlossene Mutterlauge Wasserdämpfe
entwickelt und die Krystalle zersprengt. In der hellen Rothglühhitze
schmilzt das Salz zu einer farblosen ölartigen Flüssigkeit, in der
Weissglühhitze verflüchtigt es sich unverändert. Das Kochsalz ist
leicht löslich in Wasser, 100 Theile Wasser lösen bei 12° C. 35,91
Theile Kochsalz. Es ist eine Eigenthümlichkeit des Kochsalzes, von
heissem Wasser nicht in bedeutend grösserer Menge aufgelöst zu werden,
als in kaltem.
Um das Verhältniss des Kochsalzes zum Wasser in einer Soole
auszudrücken, braucht man den Ausdruck =Löthigkeit= oder
=Procentigkeit=. Eine 15löthige Soole besteht mithin in 100
Gewichtstheilen aus 15 Gewichtstheilen Kochsalz und 85 Theilen Wasser.
Die =Grädigkeit= der Soole bezeichnet die Gewichtsmenge Wasser der
Soole, welche 1 Gewichtstheil Kochsalz enthält, so ist eine 15,6grädige
Soole eine solche, in welcher 1 Gewichtstheil Kochsalz von 15,6
Gewichtstheilen Wasser in Lösung gehalten wird. Die =Pfündigkeit= der
Soole drückt die Salzmenge in Pfunden aus, welche in einem Kubikfuss
Soole enthalten ist. Die Löthigkeit einer Soole lässt sich aus dem
specifischen Gewichte nach folgender von =Gerlach= (1859) revidirten
Tabelle ermitteln:
-----------+----------+------------+----------+------------+---------
Löthigkeit.| Spec. | Löthigkeit.| Spec. | Löthigkeit.| Spec.
| Gewicht. | | Gewicht. | | Gewicht.
===========+==========+============+==========+============+=========
1 | 1,0075 | 7,5 | 1,0565 | 16 | 1,1206
1,5 | 1,0113 | 8 | 1,0603 | 17 | 1,1282
2 | 1,0151 | 8,5 | 1,0641 | 18 | 1,1357
2,5 | 1,0188 | 9 | 1,0679 | 19 | 1,1433
3 | 1,0226 | 9,5 | 1,0716 | 20 | 1,1510
3,5 | 1,0264 | 10 | 1,0754 | 21 | 1,1593
4 | 1,0302 | 10,5 | 1,0792 | 22 | 1,1675
4,5 | 1,0339 | 11 | 1,0829 | 23 | 1,1758
5 | 1,0377 | 11,5 | 1,0867 | 24 | 1,1840
5,5 | 1,0415 | 12 | 1,0905 | 25 | 1,1922
6 | 1,0452 | 13 | 1,0980 | 26 | 1,2009
6,5 | 1,0490 | 14 | 1,1055 | 26,39 | 1,2043
7 | 1,0526 | 15 | 1,1131 | |
[Sidenote: Anwendung des Kochsalzes.]
Die überaus wichtige und ausgedehnte Anwendung des Kochsalzes ist so
bekannt, dass es hier eines näheren Eingehens darauf kaum bedarf.
Ausser als Nahrungsmittel (ein Mensch von 75 Kilogr. Gewicht enthält
0,5 Kilogr. Kochsalz und braucht jährlich 7,75 Kilogr.) dient das
Kochsalz zu Zwecken der Agricultur und Viehzucht, zur Bereitung der
Soda, des Chlors, des Salmiaks, in der Weissgerberei (zur Bereitung der
Alaunbeize), in der Loh- oder Rothgerberei (beim Schwitzen der Häute),
zur chlorirenden Röstung der Silbererze (in der Amalgamation und in dem
Verfahren der Silbergewinnung von =Augustin=), bei der
Aluminiumfabrikation, zur Darstellung des Natriums, zum Salzen der
Brunnen, zum Aussalzen der Seife, zum Glasiren von Thongeschirren
(schmilzt man Kochsalz mit eisenhaltigem Thon zusammen, so oxydirt sich
das Natrium auf Kosten des Eisens zu Natron, welches sich mit der
Thonerde und Kieselerde zu Glasur verbindet, während das Eisen sich mit
dem Chlor als Chloreisen verflüchtigt), zum Conserviren von
Schiffsbauholz und Eisenbahnschwellen, zum Einsalzen der Fische, des
Fleisches und der Butter (es hält sich Butter mit Kochsalz unter Zusatz
von 2 Proc. Chlorcalcium gesalzen, weit besser als mit reinem Salz
gesalzene; die Anwendung geschieht so, dass man das Kochsalz mit einer
sehr concentrirten Lösung des Chlorcalciums befeuchtet).
Die =jährliche Produktion= an Salz betrug 1870 in
England 32,400,000 Ctr.
Russland 20,000,000 "
Oesterreich 10,000,000 "
Frankreich 10,500,000 "
Italien 5,000,000 "
Portugal und Spanien 14,000,000 "
Zollverein 10,000,000 "
{Norddeutscher Bund 7,5 Mill. Ctr.}
{Süddeutschland[40] 2,5 " " }
Schweiz 600,000 "
[40] Das Königreich =Bayern= producirt jährlich an Stein- und Siedesalz
in
Berchtesgaden 150,000 Ctr.
Reichenhall 200,000 "
Traunstein 200,000 "
Rosenheim 275,000 "
Die Sodafabrikation.
(Soda oder Natriumcarbonat, Na_{2}CO_{3} = 106. In 100 Th. 58,5 Th.
Natron und 41,5 Th. Kohlensäure.)
[Sidenote: Allgemeines.]
Alle Soda, deren sich die Industrie bedient, hat dreierlei Ursprung, sie
ist nämlich entweder
[Greek: a]) natürliche Soda, oder
[Greek: b]) aus Vegetabilien (der Zuckerrübe und den Sodapflanzen und
Seealgen) stammende, oder endlich
[Greek: g]) auf chemischem Wege dargestellte Soda, indem man gewisse
in der Natur massenhaft vorkommende Natriumverbindungen (Steinsalz,
Glaubersalz, Natriumsalpeter, Kryolith) unter gleichzeitiger Gewinnung
von Nebenprodukten (z. B. Salzsäure, Chlorkalk, Schwefel, Kaliumnitrat,
Alaun, Natriumaluminat) in Soda überführt.
[Greek: a]) _Natürliche Soda._
[Sidenote: Vorkommen der natürlichen Soda.]
In der Natur findet sich die Soda als Bestandtheil vieler Mineralquellen,
z. B. der zu Karlsbad[41], der zu Burtscheid bei Aachen, zu Vichy in
Frankreich, des Geisers auf Island, ferner als Auswitterung an
vulkanischen Gesteinen, z. B. Trass, aber auch Gneuss (so bei Bilin in
Böhmen), so wie als anderthalb-kohlensaures Natrium (Natrium-Pyrocarbonat
C_{3}O_{8}Na_{4} + 3H_{2}O) in grosser Menge und zwar aufgelöst im Wasser
der sogenannten Natronseen. Aegypten, Centralafrika (besonders in der
Provinz Munio des Königreichs Bornu, wie Dr. =Barth= angiebt), die Ebenen
längs des kaspischen und schwarzen Meeres, Californien (so der =Owen
Lake=), Mexiko und mehrere südamerikanische Staaten haben solche Seen
aufzuweisen. In der grossen ungarischen Ebene wittert in der heissen
Jahreszeit kohlensaures Natrium als krystallinische Salzdecke, rohe Soda
oder Széksó aus, welche eingesammelt und in den Handel gebracht wird[42].
Die ägyptische Soda führt den Namen =Trona= (daher der Name Natron). In
Columbia gewinnt man Soda, dort zu Lande =Urao= genannt, aus einem See,
der 48 engl. Meilen von der Stadt Merida entfernt und in einem kleinen
Thal liegt, welches von den Eingeborenen _La Lagunilla_ genannt wird. In
der heissen Jahreszeit krystallisirt die Urao aus dem Wasser heraus,
welches von Tauchern mit Lebensgefahr von dem 3 Meter tiefen Boden des
Salzsees heraufgeholt wird. Die Gewinnung des Salzes dauert ungefähr zwei
Monate und bringt ungefähr 1600 Ctr. Unter der spanischen Regierung,
welche die Urao eben so wie den Tabak zum Monopol gemacht hatte, wurde
diese Soda zu Venezuela zur Bereitung des =Mo= oder eingedickten
Tabaksaftes verwendet. In jüngster Zeit ist ein, wie man behauptet,
unerschöpfliches Lager von natürlicher Soda in Virginien aufgefunden
worden[43].
[41] Die Karlsbader Quelle fördert jährlich gegen 133,700 Ctr.
kohlensaures Natrium zu Tage.
[42] Die Einsammlung der Széksó in Ungarn, welche im Jahre 1852 noch
gegen 17,000 Ctr. betrug, machte im Jahre 1861 8000 Ctr., 1864
6000 Ctr. und im Jahre 1869 kaum noch 5500 Ctr. aus.
[43] Vergl. Chemical News 1870 Nr. 538 p. 129.
Wahrscheinlich entsteht das kohlensaure Natrium der Natronseen durch
Zersetzen des Kochsalzes mittelst kohlensauren Kalkes; möglicherweise
bildet es sich auch aus dem schwefelsauren Natrium, das durch die
Einwirkung organischer Substanzen zu Schwefelnatrium reducirt wird,
welches sich durch die im Wasser gelöste Kohlensäure in
anderthalb-kohlensaures Natrium umwandelt. Die natürliche Soda wird
selten exportirt, sondern in den Ländern verwendet, in welchen sie
producirt wird, mit Ausnahme der ägyptischen Trona, die in erheblichen
Mengen nach Venedig geht, um dort bei der Fabrikation von Glasperlen
Verwendung zu finden. Im Handel findet sie sich meist mit Wüstensand
vermischt und in Ziegelform gebracht.
[Greek: b]) _Aus Vegetabilien stammende Soda (Sodaasche)._
[Sidenote: Soda aus den Sodapflanzen und der Zuckerrübe.]
Eben so wie die Binnenpflanzen aus dem Boden von den Alkalien
hauptsächlich Kali aufnehmen, das man als Kaliumcarbonat in der Asche
dieser Pflanzen trifft (siehe =Potasche=), enthalten die am
Meeresgestade, im Meere selbst, in Salzsteppen u. s. w. wachsenden
Pflanzen unter ihren anorganischen Bestandtheilen mehr oder weniger
Natrium (an Schwefelsäure, sowie an organische Säuren) gebunden, welche
Verbindungen beim Verbrennen und Auslaugen der Asche (unter Mitwirkung
des in der Asche befindlichen Kalkes) kohlensaures Natrium geben. Ausser
den im Meere selbst vegetirenden Fucusarten sind es besonders die
Gattungen Salsola, Atriplex, Salicornia etc., welche zur Fabrikation von
Soda verwendet und zu diesem Zwecke in gewissen Gegenden cultivirt
werden. Um aus diesen Pflanzen die Soda zu gewinnen, werden dieselben
abgemäht, die Fucusarten zur Ebbezeit ans Land gebracht und am Strande
getrocknet. Diese Pflanzen werden darauf in Gruben zu Asche verbrannt.
Die Hitze steigert sich dabei so sehr, dass die Asche in Fluss geräth und
nach dem Erkalten eine harte, graubraune, schlackenartige Masse
darstellt. Die Masse führt den Namen =rohe Soda= oder =Sodaasche=. Der
Gehalt der rohen Soda an Natriumcarbonat ist sehr verschieden; er variirt
von 3-30 Procent. Man verarbeitet sie durch Auslaugen und Abdampfen der
Lauge. Je nach den verschiedenen Ländern und den verschiedenen
Gewinnungsarten unterscheidet man folgende Sodasorten:
a) =Barilla=, Soda von Alicante, Malaga, Cartagena, den canarischen
Inseln; man gewinnt sie aus der Barilla (_Salsola soda_), welche an der
spanischen Küste angebaut wird. Sie enthält 25 bis 30 Proc.
Natriumcarbonat.
b) =Salicor= oder Soda von Narbonne, durch Verbrennen von _Salicornia
annua_ erhalten, welche Pflanze man aussäet und nach der
Samenentwickelung erntet, enthält 14 Proc. Natriumcarbonat.
c) =Blanquette= oder Soda von Aigues-mortes, aus den zwischen
Aigues-mortes und Frontignan vorkommenden Strandpflanzen: _Salicornia
europaea_, _Salsola tragus_, _Salsola Kali_, _Statice limonium_,
_Atriplex portulacoides_ etc. dargestellt, enthält nur 3-8 Proc.
Natriumcarbonat.
d) Der Blanquette-Soda etwa gleichwerthig ist die im südlichen Russland
viel gebrauchte =Araxessoda=, welche in Armenien im Districte Scharus
auf der Araxeshochebene dargestellt wird.
e) Noch geringer als die vorstehende Sorte ist die =Vareksoda=
(Tangsoda), welche in der Normandie und in der Bretagne aus
verschiedenen Tangen, besonders dem Blasentang (_goëmon_, _fucus
vesiculosus_) bereitet wird.
f) Mit der Vareksoda ziemlich gleichwerthig ist der =Kelp=, den man an
den westlichen Küsten Grossbritanniens (in Schottland, Irland und auf
den Orkneyinseln) aus verschiedenen Salsola- und Tangarten (_Fucus
serratus_ und _F. nodosus_, ferner _Laminaria digitata_), hier und da
wie z. B. auf der Insel Jersey aus Seegras (_Zostera marina_)
darstellt. 480 Ctr. getrocknete See- und Strandpflanzen liefern gegen
20 Ctr. Kelp und diese nur 50-100 Pfund Natriumcarbonat. Trotz des so
geringen Sodagehaltes waren vor der Einführung der Sodafabrikation aus
Kochsalz allein auf den Orkneyinseln gegen 20,000 Personen mit der
Kelpgewinnung beschäftigt. Gegenwärtig wird der Kelp hauptsächlich auf
Jod und auf Chlorkalium (vergl. Seite 140) verarbeitet.
g) Unter den Sodasorten vegetabilischer Abkunft ist auch die aus der
=Zuckerrübe stammende Soda= anzuführen, die bei der Verarbeitung der
Schlempekohle der Rübenmelassebrennereien neben Potasche (vergl. Seite
138) in grosser Menge auftritt. Sie enthält (nach den 1868 ausgeführten
Analysen von =Tissandier=) stets einige Procente kohlensaures Kalium.
[Greek: g]) _Auf chemischem Wege dargestellte Soda._
[Sidenote: Chemische Soda.]
Der geringe Gehalt der französischen Sodaaschen an kohlensaurem Natrium
versetzte Frankreich lange Jahre hindurch in eine grosse Abhängigkeit von
Spanien. Alle die zahlreichen Methoden, die von den französischen
Chemikern ausfindig gemacht wurden, aus dem Kochsalze eine der Barilla an
Wohlfeilheit und Güte gleichkommende Soda zu liefern, führten zu keinem
Resultate und grosse Geldpreise, welche die Pariser Akademie der
Wissenschaften auch für die Lösung der Aufgabe ausgesetzt hatte, wurden
nicht errungen. Nach wie vor gingen von Frankreich aus jährlich 20 bis 30
Millionen Franken für Soda nach Spanien. Erst in Folge der
Revolutionskriege, wo die Einfuhr von Soda und Potasche gehemmt war und
alle Potasche, die Frankreich selbst erzeugte, sofort von den
Salpetersiedern und Pulverfabrikanten consumirt wurde, lernte man die
Mittel kennen und anwenden, aus Koch- oder Steinsalz in ergiebiger Weise
Soda zu gewinnen. Der Wohlfahrtsausschuss decretirte im Jahre 1793, dass
ihm über alle Sodafabriken die genauesten Angaben mitzutheilen seien. Der
Fabrikant =Leblanc= war unter den ersten, welche diesem Aufrufe Folge
leisteten, und die Grundsätze, nach denen er im Begriff stand, eine
Sodafabrik zu errichten, der allgemeinen Benutzung überliess. Es wurde
von der Beurtheilungscommission für das zweckmässigste erklärt und ist
auch bis auf die heutige Zeit das fast ausschliesslich angewendete
Verfahren geblieben. Nachdem die Wiedergewinnung des Schwefels aus den
Sodarückständen mit Erfolg ins Leben getreten ist, sind die Sodafabriken
zugleich Werkstätten geworden für eine grossartige Schwefelgewinnung.
[Sidenote: Verfahren von Leblanc.]
Der Process der Sodafabrikation nach =Leblanc= zerfällt gegenwärtig in
vier Phasen:
_a_) in die Erzeugung von Natriumsulfat aus Koch- oder Steinsalz und
Schwefelsäure oder gewissen Sulfaten, oder aus Kochsalz und
Schwefelkies und ähnlichen Schwefelmetallen durch Rösten;
_b_) in die Umwandlung des Sulfates in den Sodaöfen (mittelst eines
Gemenges von Kreide und Steinkohlenklein) in Rohsoda;
_c_) in die Ueberführung der Rohsoda in gereinigte Soda (oder in
Aetznatron) durch Auslaugen und Abdampfen.
_d_) in die Wiedergewinnung des Schwefels aus den Sodarückständen.
[Sidenote: Sulfatöfen.]
[Illustration: Fig. 71.]
_A_) Die =Erzeugung von Sulfat aus Kochsalz= geschieht meist durch
Kammerschwefelsäure. Wie bedeutend der Schwefelsäureverbrauch zu diesem
Zwecke ist, geht daraus hervor, dass 50-75 Proc. aller fabricirten
Schwefelsäure zur Sulfatbereitung dienen. Die zur Condensation der
Salzsäuredämpfe angewendete Methode ist in England allgemein die seit
1836 von =Gossage= eingeführte, welche im Wesentlichen aus Koksthürmen
besteht, in welchen die salzsauren Dämpfe mit kaltem Wasser
zusammentreffen. Die =Koksthürme= oder auch einfach =Condensatoren=
genannt, sind viereckige Thürme von etwa 12-14 Meter Höhe und 1,3 Meter
innerer Weite, aus Bruchsteinen gebaut, die von Salzsäure nicht
angegriffen werden und mit einem Mörtel aus Theer und Lehm gemauert. Eine
nicht ganz bis oben hinaufreichende Scheidewand theilt den Ofen in zwei
Abtheilungen, welche beide mit Koksstückchen gefüllt sind, die auf einem
steinernen Roste liegen. Auf die Koks fliesst fortwährend von oben kaltes
Wasser. Die unter den Rost der ersten Abtheilung geleiteten sauren Dämpfe
gehen aufwärts und geben an das ihnen entgegenkommende Wasser die meiste
Salzsäure ab, gehen dann in der zweiten Abtheilung abwärts und entweichen
endlich in den Schornstein. Die entstandene flüssige Salzsäure, die sich
unterhalb der Roste ansammelt, wird abgelassen. Die Verdichtung der
Salzsäure in den Koksthürmen war aber nie so vollkommen, dass nicht
kleine Mengen davon mit den Gasen in die Luft entwichen wären, bis die
Sulfatöfen eine wesentliche Verbesserung erfuhren. Diese Oefen waren
anfänglich offene Flammenöfen, in welchen die Schwefelsäure auf das
Kochsalz in der Weise reagirte, dass das salzsaure Gas zugleich mit den
Verbrennungsprodukten der Steinkohle entwich. Das so verdünnte und heisse
Gas befand sich somit unter den zur Verdichtung ungünstigsten
Bedingungen, wenn es mit Wasser zusammengebracht wurde. Im Jahre 1836
liess sich =Gossage= einen geschlossenen Flammenofen patentiren, welcher
zuerst und während der ersten Phase der Zersetzung als Destillirapparat
wirkte und später erst, durch directe Feuerung erhitzt, als offener Ofen
fungirte, um die Umwandlung des Kochsalzes in Sulfat zu vollenden. Durch
Combination dieses Ofens mit den Condensatoren gelang es in der ersten
Phase eine concentrirte, zur Chlorkalkfabrikation geeignete Säure, und in
der zweiten Phase der Zersetzung eine schwache Säure zu erhalten. Dieser
Ofen wurde im Jahre 1839 durch =Gamble= wesentlich verbessert; wenigstens
scheint der Genannte der erste gewesen zu sein, welcher die beiden Phasen
der Zersetzung in zwei verschiedenen Abtheilungen des Ofens _G_ und _E_
(Fig. 71) vor sich gehen liess. Allgemein wurde das Princip dieses
Verfahrens angewendet und lange Zeit bedienten sich die Sodafabrikanten
eines Flammenofens, der durch eine nach Belieben zu verschliessende oder
zu öffnende Oeffnung mit einer Art Muffel communicirte, deren Boden aus
einer starken eisernen Platte bestand. Die Flamme der Feuerung ging,
nachdem sie den Flammenofen erhitzt hatte, um die Muffel herum und dann
in den Schornstein. Die Muffel selbst communicirte mit einem
Verdichtungsapparate _M M'_, welcher concentrirte Salzsäure lieferte.
Nach diesem Verfahren liess man das Kochsalz auf die gusseiserne Sohle
der Platte _G_ fallen und die vorher erwärmte Schwefelsäure darüber
fliessen. Es fand eine lebhafte Reaktion statt und die Hälfte oder fast
2/3 der Salzsäure entwichen und konnten leicht verdichtet werden, da die
sauren Dämpfe nicht mit den Verbrennungsgasen der Feuerung gemengt waren.
Das so erhaltene Produkt war ein Gemenge von Natriumbisulfat mit
Kochsalz:
2NaCl + H_{2}SO_{4} = NaHSO_{4} + NaCl + HCl
und wurde dann in den Flammenofen _E_ gekrückt, während die Muffel eine
neue Ladung von Salz und Schwefelsäure empfing. In dem Flammenofen,
dessen Temperatur weit höher war, als die der Muffel, ging das Gemenge
von Kochsalz und Bisulfat in Salzsäure und neutrales Sulfat über:
NaHSO_{4} + NaCl = Na_{2}SO_{4} + HCl
Die hierbei sich entwickelnde Salzsäure war aber nur schwer zu
condensiren, weil sie mit Stickstoff, Kohlensäure und Kohlenoxydgas
gemengt war. Trotz des Condensationsthurmes entwich ein Theil der
Salzsäure in die Luft und es bedurfte sehr complicirter Apparate und
besonderer Vorsichtsmaassregeln, um bei der Anwendung der eben
beschriebenen Sulfatöfen eine genügende Condensation zu erzielen.
[Sidenote: Neuer Sulfatofen.]
Alle diese Uebelstände sind verschwunden, seitdem man die Construktion
der Sulfatöfen in folgender Weise verbessert hat. Der =neue Ofen=,
welcher nichts zu wünschen übrig lässt, besteht aus zwei Muffeln, von
denen die eine aus Gusseisen, die andere aus Backsteinen gemauert ist.
Der innere Theil der ersteren repräsentirt ein Segment einer hohlen
gusseisernen Kugel von 9 Fuss (= 2,74 Meter) Durchmesser und 1 Fuss 9
Zoll (= 0,52 Meter) Tiefe. Er steht auf einer Backsteinlage und ist mit
einem gusseisernen Deckel versehen, der gleichfalls ein Kugelsegment von
1 Fuss (= 0,30 Meter) Tiefe im Centrum darstellt. In dem Deckel befinden
sich zwei durch Thüren verschlossene Oeffnungen; die eine davon dient zum
Eintragen des Kochsalzes, während durch die andere das Gemenge in die
Backsteinmuffel geschafft wird. Die Feuerung befindet sich seitlich von
der gusseisernen Muffel und die Flamme derselben lässt man zunächst auf
den Deckel wirken, dann auf die Schale. Die erforderliche Wärme wird
somit durch Transmission der Substanzen in der Muffel gegeben, und die
Gase, die in diesem Falle nicht mit Luft vermischt werden, entwickeln
sich bei einer verhältnissmässig nicht hohen Temperatur. Die
Backsteinmuffel liegt neben der eisernen Muffel und stellt eine Kammer
von etwa 30 Fuss Länge (9,14 Meter) und 9 Fuss Breite (2,74 Meter) dar;
unter der aus Backsteinen gemauerten Sohle befindet sich eine Reihe von
Zügen; ihr oberer Theil besteht aus einem dünnen Gewölbe von Backsteinen,
welches ein zweites Backsteingewölbe trägt; in dem Raume zwischen beiden
circulirt die Flamme. An einer der beiden Seiten der Backsteinmuffel
befindet sich die Feuerung, deren Flamme zunächst in dem Raume zwischen
den beiden Gewölben circulirt und dann durch die Züge geht, die unter der
Sohle liegen. Auf diese Weise geht die Wärme durch das Mauerwerk der
Wölbung und der Sohle auf das Gemenge von Bisulfat und Kochsalz in der
Muffel über.
Will man mit diesem Apparat arbeiten, so bringt man 1/2 Tonne Kochsalz
in die vorgewärmte eiserne Muffel und darauf die erforderliche Menge
Schwefelsäure (von 1,7 spec. Gew.)[44]. Die Masse wird von Zeit zu Zeit
durchgekrückt. Sie verdickt sich allmählig und nach 1-1/2 Stunde etwa
(nachdem 2/3 der Salzsäure entwichen sind) ist sie so consistent
geworden, dass sie durch den Communikationskanal in die Backsteinmuffel
geschafft werden kann, welche auf lebhafter Rothglühhitze erhalten
wird, damit das salzsaure Gas vollständig entweiche. Will man während
dieser Phase der Operation eine concentrirte Säure erhalten, so kühlt
man das Gas vor seinem Eintritt in den Condensator ab; diese
Vorsichtsmaassregel ist aber überflüssig, wenn man schwache Säure
darzustellen beabsichtigt. Es ist eine Einrichtung zur Unterbrechung
der Communikation zwischen beiden Muffeln vorhanden, so, dass die aus
den beiden Muffeln entweichenden Gase getrennt aufgefangen werden
können. Mittelst dieser Verbesserungen und zweckmässigen Condensatoren
von hinlänglicher Capacität und mit der erforderlichen Menge Wasser
gespeist, lässt sich die Fabrikation des Sulfates mit Leichtigkeit so
leiten, dass die Nachbarschaft der Fabrik nicht die geringste
Belästigung erfährt.
[44] Die Menge der zum Zersetzen des Kochsalzes verwendeten
Schwefelsäure wird so gewählt, dass 1 bis 3 Proc. Kochsalz
unzersetzt bleiben. Man ist in diesem Falle sicher, ein völlig
neutrales Sulfat zu erhalten. 100 Theile Kochsalz brauchen zur
vollständigen Zersetzung:
95 Th. Schwefelsäure von 60° B. = 1,70 spec. Gew.
104 " " " 55° " = 1,62 " "
Seit zwanzig Jahren wendet =Tennant= in Glasgow ähnliche Oefen in
seiner Fabrik an, in welcher wöchentlich bis zu 500 Tonnen (= 10,000
Ctr.) Kochsalz zersetzt werden und zwar inmitten einer dichten
Bevölkerung. Dank diesen verbesserten Einrichtungen ist es möglich
gewesen, Sodafabriken in den Städten selbst anzulegen. Die neuen Oefen,
welche in Belgien durch das Gesetz vorgeschrieben sind, werden auf dem
Continent häufig =belgische Oefen= genannt. Trotz alledem erheben sich
in England in den Sodafabrikationsdistrikten immer noch Klagen über
nicht genügende Condensation der Salzsäuredämpfe.
[Sidenote: Die Umwandlung des Sulfates in Rohsoda.]
_B_) =Die Umwandlung des Sulfates in Rohsoda.= Das Sulfat wird behufs
seiner Umwandlung in Soda mit Kreide (zuweilen auch mit Kalkhydrat) und
Kohle gemischt und das Gemenge auf dem Herde eines Flammenofens
geschmolzen. Die drei Materialien werden nur oberflächlich mit einander
gemischt. Die von =Leblanc= aufgestellten Mischungsverhältnisse sind:
100 Th. Sulfat,
100 " Calciumcarbonat,
50 " Kalk.
In zehn verschiedenen Fabriken schwankt der auf 100 Th. Sulfat
angewendete kohlensaure Kalk zwischen 90 bis 121 Theile, die Kohle
zwischen 40 und 75. Der natürliche kohlensaure Kalk wird neuerdings in
einigen Fabriken zum Theil durch den Kalk der ausgelaugten und
entschwefelten Sodarückstände ersetzt.
[Illustration: Fig. 72.]
[Illustration: Fig. 73.]
In England wendet man meist Flammenöfen mit zwei Etagen
(_balling-furnaces_) an (Fig. 72). Ehedem wurde der Ofen mit dem
=gepulverten= und gemischten Material beschickt, während man heutzutage
es vorzieht, die Materialien in =Stücken= anzuwenden, damit man die
Sodablöcke porös genug erhält, um ihr Zertheilen zu befördern und das
Auslaugen zu erleichtern. In Deutschland haben die Sodaöfen gewöhnlich
nur einen Herd (Fig. 73), auch sind sie weit grösser. In England bleibt
das Gemenge, welches in der oberen Etage durch die verlorene Wärme
vorbereitet wurde, nur etwa eine halbe Stunde lang auf dem unteren Herde,
welcher den eigentlichen Arbeitsofen (_working-furnace_) ausmacht. In den
deutschen Sodafabriken wird das in den stark angeheizten Flammenofen
gebrachte Gemisch von Sulfat, Calciumcarbonat und Kohlenklein _M_
erhitzt, bis die Masse in breiigen Fluss kommt, wobei unter fortwährendem
Bearbeiten der Masse mit langen eisernen Krücken _K_ Blasen von
Kohlenoxyd aus der Masse hervorbrechen und mit blauer Flamme verbrennen.
So wie die Flämmchen erscheinen, wird die Masse sofort durch die
Arbeitsöffnungen _P P_ aus dem Ofen gekrückt und in flache Blechkästen
auf Wägen _C_ befindlich gebracht, in welchen sie erkaltet.
Es ist schwierig zu sagen, ob das englische oder das continentale
Verfahren das vortheilhaftere sei. Vom theoretischen Standpunkte aus
scheint die englische Methode den Vorzug zu verdienen. Da man weniger
Substanz (etwa 7 Centner, in den continentalen Fabriken dagegen 30-70
Centner) auf einmal verarbeitet, so ist die Arbeit weniger mühsam, die
Manipulation leichter und das Gemisch bleibt kürzere Zeit einer
intensiven Hitze ausgesetzt, welche wohl einen Verlust von Natrium
durch Verflüchtigung nach sich ziehen könnte. In englischen Fabriken
verliert man nach den Untersuchungen von =Wright= (1867) bei der
Umwandelung von Sulfat in Soda 20 Proc. des im Sulfat enthaltenen
Natriums. Dieser Verlust vertheilt sich in folgender Weise:
Unzersetztes Sulfat 3,49
Unlösliche Natriumverbindungen 5,44
Verflüchtigung von Natrium 1,14
In den Rückständen bleibendes Natrium 3,61
Verlust beim Abdampfen und Calciniren der Laugen 6,56
-----------
20,24 Proc.
[Sidenote: Sodaofen mit Drehherd.]
[Illustration: Fig. 74.]
Eine eigenthümliche Art Sodaofen ist der =Ofen= mit =Drehherd= (Fig.
74). Im Jahre 1853 schlugen =Elliot= und =Russell= die Vereinfachung
der Sodafabrikation durch die Anwendung eines Drehofens vor, wodurch
das Rühren der Masse mit der Hand entbehrlich wird. Im Wesentlichen
besteht diese Einrichtung darin, dass der Herd des Ofens von einem
Cylinder gebildet wird, welcher um seine horizontale Axe gedreht werden
kann. Später wurde der Ofen durch =Stevenson= und =Williamson=
verbessert. Nach dieser Methode kommt das Gemenge von Sulfat, Kalkstein
und Kohle in den eisernen Cylinder _A_, der inwendig mit feuerfesten
Steinen überkleidet ist. Aeusserlich sind an demselben zwei Rippen _B_
angegossen, mit denen der Cylinder auf zwei Paaren von mit
entsprechenden Nuthen versehenen Rädern _C_ ruht. Das eine Paar Räder
ist mit einer Axe versehen, durch deren Drehung den Rädern und durch
diese dem Cylinder eine Drehung mitgetheilt wird. Die Feuerluft des
Ofens _D_ strömt durch die Oeffnung _E_ in den Cylinder und geht dann
durch _F_ in das Pfannengewölbe _G_ und dann durch den Fuchs _K_ in den
Schornstein. Nachdem das Innere des Cylinders bis zum Rothglühen
erhitzt worden ist, bringt man die für eine Operation geeignete Menge
der Materialien auf einem Eisenbahnwagen _J_ durch einen, mit dem
Cylinder nicht in fester Verbindung stehenden Rumpf oder Trichter _H_
in den Cylinder. Nachdem die Hitze etwa 10 Minuten lang auf den Inhalt
des Cylinders gewirkt hat, setzt man die Räder in Bewegung und lässt
den Cylinder eine halbe Umdrehung machen. Darauf lässt man ihn wieder
etwa 5 Minuten lang in Ruhe, worauf man ihm wieder eine halbe Umdrehung
giebt. In dieser Weise wird fortgefahren, bis die Masse im Cylinder in
Fluss geräth, was nach etwa einer Stunde der Fall ist. Dann wird der
Cylinder in continuirliche Drehung versetzt, so dass er in je drei
Minuten sich ein Mal umdreht. Der Fortgang der Operation wird nun von
Zeit zu Zeit durch Oeffnen einer in dem Cylinder angebrachten Thüre
beobachtet. Ergiebt sich dabei die Beendigung des Processes, so lässt
man die Sodaschmelze in untergestellte eiserne Gefässe aus dem
Cylinder abfliessen. Die Oeffnungen _B_ und _B'_ dienen zum Füllen und
zum Entleeren. Die Vortheile des Drehofens liegen auf der Hand. Da man
kein Werkzeug zum Umrühren der Masse braucht, so kann der Ofen
geschlossen bleiben; die inwendige Lage von Backsteinen hat grosse
Dauer und die Ersparniss an Handarbeit ist ganz bedeutend. Ein Cylinder
von 11 Fuss Länge (= 3,35 Meter) und 7,5 Fuss Durchmesser (= 2,25
Meter) zersetzt 14 Centner Sulfat (= 700 Kilogr.) in einer Zeit von
zwei Stunden und zwar zum Kostenpreise von 2 Sh. 1 Penny (= 2 Fr. 60
Cent.) pro Tonne. Von einer Verflüchtigung von Alkali kann bei dem
Umstande, dass der Ofen geschlossen bleibt, selbstverständlich keine
Rede sein. Die vorstehende, in der That etwas kühne Neuerung ist sehr
verschieden beurtheilt worden. Einige Fabrikanten halten sie für eine
wichtige Verbesserung, während andere der Ansicht sind, dass sie zu
kostspielig sei, der Betrieb leicht Störungen erlitte und die Controle
der Operation grosse Schwierigkeiten mache. Eine Thatsache spricht aber
entschieden zu Gunsten des neuen Verfahrens, nämlich auf den _Jarrow
Chemical Works_ (South-Shields), wo der Drehherd längst eingeführt war,
hat man nach und nach drei neue Oefen nach dem nämlichen Principe
errichtet, was sicher nicht der Fall gewesen wäre, wenn der erste Ofen
nicht befriedigende Resultate geliefert hätte. Seit einigen Jahren
führt man den Drehherd auch auf dem Continente ein.
Die Rohsoda hat annähernd folgende Zusammensetzung:
Natriumcarbonat 45
Schwefelcalcium 30
Aetzkalk 10
Calciumcarbonat 5
Fremde Körper 10
---
100
Beträchtliche Mengen von Rohsoda werden namentlich in England ohne
weitere Behandlung zur Seifenfabrikation, in der Bleicherei und zur
Fabrikation von Bouteillenglas verwendet.
[Sidenote: Auslaugen der Rohsoda.]
_C_) =Ueberführung der Rohsoda in gereinigte Soda= durch Auslaugen und
durch Abdampfen, [Greek: a]) =Das Auslaugen der Rohsoda.= Die Rohsoda
wird durch Auslaugen mit Wasser in eine Lösung von Natriumcarbonat und in
einen unlöslichen Rückstand (Sodarückstand, Sodakalk, Sodamark) zerlegt.
=100= Th. Rohsoda geben dabei
in Wasser löslicher 45,0 Theile
Sodarückstand 58,7 "
------------
103,7 Theile
Die Blöcke der englischen Rohsoda sind im Allgemeinen von dunklerer Farbe
und weit kohlereicher als die Soda der continentalen Fabriken. Vor dem
Auslaugen setzt man sie gewöhnlich 1-2 Tage lang der Luft aus, in einigen
Fabriken sogar 10-12 Tage, nicht nur um sie vollständig erkalten zu
lassen, sondern auch, damit sie etwas zerfallen, wodurch die spätere
Behandlung erleichtert wird.
Die =älteste= Methode des Auslaugens bestand darin, die Rohsoda fein zu
mahlen und das gesiebte Pulver mit der vierfachen Gewichtsmenge Wasser
anzurühren. Nachdem das ungelöst Gebliebene sich abgesetzt, decantirte
man die erhaltene Sodalösung, die mit einem neuen Rohsodaquantum
zusammengebracht wurde, und diesen Vorgang wiederholte man drei- bis
viermal. Zugleich wurde die vom ersten Bottich abgegossene Sodalösung
durch reines Wasser ersetzt, welches nach und nach von einem Bottich
zum andern wanderte. Auf diese Weise wurden der Rohsoda alle löslichen
Bestandtheile entzogen. Wie leicht einzusehen, litt dieses
Auslaugeverfahren an mehreren Uebelständen; einmal ist hierbei die
lösende Kraft des Wassers keine ununterbrochene, indem sie sich nur im
Moment des Umrührens äussern kann; die gelösten Mengen sind daher nie
beträchtlich. Das andere Mal erfordert dasselbe viel Handarbeit. Es
findet daher wol nirgends mehr Anwendung.
[Illustration: Fig. 75].
Die Methode des Auslaugens =durch einfache Filtration=, wegen der
vielen Arbeit auch keineswegs zu empfehlen, besteht darin, die Rohsoda
in Kästen aus Schwarzblech zu bringen, die mit einem siebähnlich
durchlöcherten falschen Boden versehen sind und sie darin mit Wasser
zusammenzubringen. Eine Reihe von Blechkästen _A_, _B_, _C_, _D_ ...
(Fig. 75), von 1,5 Meter Höhe, 1,8 Meter Breite und 2 Meter Länge, ist
neben einander auf einer Erhöhung aus Mauerwerk aufgestellt. 25 Centim.
vom Boden entfernt befindet sich der durchlöcherte falsche Boden von
Holz oder von gelochtem Bleche. Eine über den Kästen angebrachte
hölzerne Röhrenleitung _K_, die durch die Eisen _F_, _F'_ gehalten
wird, leitet durch die Zapfen _t_, _t'_ und _t''_ die Flüssigkeit in
die Kästen. An letzteren sind unterhalb des falschen Bodens Hähne _r_,
_r'_ und _r''_ angebracht, durch welche man die Flüssigkeit aus den
Kästen in die Rinne _K'_ ablassen kann. Die Rohsodablöcke kommen in
Stücke von Kopfesgrösse zerschlagen auf den falschen Boden, wo sie
einem wiederholten Auslaugungsprocess unterworfen werden. Nehmen wir an
ein System der drei Kästen _A_, _B_, _C_ und den Kasten _A_ mit
frischer Rohsoda, _B_ mit einmal und _C_ mit zweimal ausgelaugter
Rohsoda beschickt, so lässt man in jeden der drei Kästen durch die
Rinne _K_ die letzten Aussüsswässer einer vorhergehenden Auslaugung
treten. Diese Wässer bleiben acht Stunden in jedem Kasten. Nach Ablauf
dieser Zeit lässt man die Lauge (die 30° B. zeigt) durch _r_ in die
Rinne _K'_ abfliessen, ebenso auch die weit schwächeren Laugen aus _B_
und _C_, die in grossen Reservoirs sich mit der Lauge aus _A_ mischen
und deren Titre auf etwa 25° B. herabdrücken. Man lässt von Neuem
Aussüsswasser auf _A_ und _B_ und in einen vierten, mit neuer Rohsoda
beschickten Kasten _D_ laufen; nach acht Stunden leitet man die Laugen
in das Reservoir, das bereits die Laugen der ersten Arbeit enthält, u.
s. w. fort. Dadurch ist es möglich, ununterbrochen eine Lauge von 25°
B. Dichte zu haben. Nachdem der Inhalt eines jeden Kastens einer
dreimaligen Auslaugung unterworfen worden war, beendigt man das
Aussüssen der Rückstände mit bis auf 50° C. erwärmtem Wasser. Die
hierbei gewonnenen Flüssigkeiten dienen, wie oben bemerkt, zum
Auslaugen der Soda in den Kästen _A_, _B_ und _C_.
[Illustration: Fig. 76.]
[Illustration: Fig. 77.]
Der von =Clément Desormes= eingeführte Auslaugeapparat besteht (Fig.
76) aus einer Anzahl von staffelförmig aufgestellten Eisenblechkästen.
Die Anzahl der Kästen beträgt 12 bis 14, die Abbildung hat deren nur
fünf, _A_, _B_, _C_, _D_, _E_. Der oberste Kasten _A_ ist von Gusseisen
und doppelt so gross als die übrigen. Durch gebogene Röhren, welche
etwa 15 Centim. über dem Boden angebracht sind, kann die Flüssigkeit
jedes höher stehenden Kastens in den zunächst tiefer stehenden
fliessen, also aus _A_ nach _B_, aus _B_ nach _C_ und so fort. Der
unterste Kasten _E_ giebt die Flüssigkeit in die Klärkästen _F F'_ ab,
von denen sechs vorhanden sind und welche unter einander durch Röhren
in Verbindung stehen, die etwa 3 Zoll unter dem oberen Rande sich
befinden. Die auszulaugende und fein gemahlene Rohsoda kommt in
siebartig durchlöcherte Blechgefässe _f f_, _e e_, _d d_ u. s. w. Soll
das Auslaugen beginnen, so werden die Auslaugekästen mit warmem Wasser
gefüllt, hierauf werden zwei Blechgefässe je mit 50 Kilogr. Rohsoda
beschickt, mittelst einer durch die Handhaben gesteckten Stange, in den
untersten Auslaugekasten _E_ gehängt, nach 25-30 Minuten werden sie
herausgenommen, in _D_ eingehängt, während in _E_ zwei neue kommen, und
so wird fort operirt, so dass nach 8 Stunden, wenn 14 Auslaugekästen
vorhanden sind, nicht allein in dem ersten Kasten _A_ sich Sodagefässe
befinden, welche alle Kästen passirt haben, sondern dass schon zwei
solcher Gefässe _f f_ aus _A_ herausgenommen und zum Abtropfen auf _k_
gestellt sind. Nach einer halben Stunde wird aus diesen Gefässen der
Rückstand in einen Karren geleert, um aus der Fabrik entfernt zu
werden, während _e e_ an die Stelle von _f f_ zum Abtropfen kommen, _d
d_ an die Stelle von _e e_ u. s. f., in _E_ endlich zwei neugefüllte
Gefässe. Jedesmal wenn zwei neue Gefässe in den untersten Kästen
eingehängt werden, lässt man nun in den obersten Kasten _A_ ohngefähr
doppelt so viel Wasser fliessen, als das Volumen der Soda beträgt. Das
Wasser verdrängt die schwerere Lauge am Boden, diese fliesst durch das
Rohr in das nächstfolgende Gefäss _B_, macht hier wieder die schwerere
Lauge nach _C_ überfliessen u. s. w., so dass zuletzt die fast
gesättigte Lösung aus _E_ in die Klärkästen _F F_ läuft, wo sich die
aufgeschwemmten trübenden Substanzen ablagern. Die Temperatur muss in
den Auslaugekästen auf 45 bis 50° C. erhalten werden, nicht höher, weil
sonst, wie man sagt, das Schwefelcalcium eine Zersetzung erleidet. Zum
Erwärmen dienen Dampfröhren, welche in die Kästen münden, etwa in einem
Dritttheile ihrer Höhe. Auch in den Klärkästen wird die Lauge durch
Dampf erwärmt, damit nicht Salz auskrystallisire. Das Einhängen der
Soda in durchlöcherten Gefässen in die Auslaugekästen ist das bekannte
Verfahren, bei welchem man die aufzulösenden oder auszulaugenden
Substanzen an die Oberfläche des Lösungsmittels bringt, was das
Gelöstwerden ausserordentlich beschleunigt, indem die entstandene
concentrirte Lauge sich dabei nicht um den aufzulösenden Körper
ansammelt und so die fernere Einwirkung des Lösungsmittels hindert,
sondern zu Boden fliesst und daher stets dem Lösungsmittel Platz macht.
Haben die Seihgefässe eine so bedeutende Grösse, dass sie, mit Soda
gefüllt, nicht von den Arbeitern direct translocirt werden können, so
geschieht dies mittelst eines verschiebbaren Flaschenzuges. Der
Flaschenzug ist nämlich an einem kleinen Wagen befestigt, welcher oben
auf einer Eisenbahn läuft, die sich über die Reihe der Auslaugekästen
hinzieht. Durch Fig. 77 sind zwei Auslaugekästen in vergrössertem
Maassstabe und von etwas veränderter Einrichtung dargestellt. Jeder
Kasten ist hier in der Mitte durch eine senkrechte doppelte Scheidewand
in zwei Abtheilungen getheilt, welche durch die Oeffnungen _a_ und _b_
mit einander in Verbindung stehen. In den Raum zwischen den beiden
Scheidewänden münden die Dampfröhren _h h_; _g g_ sind die
Ueberlaufröhren; _n n_ ... die Seiher von Eisenblech, an den schmalen
Seitenwänden mit durchlochten Laschen versehen, um die Stange zum
Translociren hindurchstecken zu können. Dieses Auslaugeverfahren findet
noch in vielen Sodafabriken Anwendung.
Nach Angaben von =Dürre= soll der nachstehend beschriebene Apparat dem
eben beschriebenen noch vorzuziehen sein. Es stehen vier
schmiedeeiserne oder gusseiserne Kästen von etwa 1,6 Meter Länge, 1,6
Meter Breite und 1,65 Meter Tiefe terrassenförmig. Von der, zu
faustgrossen Stücken zerschlagenen rohen Soda kommen in jeden dieser
Kästen 10 Centner mit der nöthigen Menge Wasser. Das Auslaugen erfolgt
in 12 Stunden, während der die Soda vier Mal translocirt wird, und zwar
nach jedesmal 3 Stunden in den zunächst höher stehenden Laugekasten, so
dass der Rückstand nach 12 Stunden als erschöpft aus dem obersten
Kasten ausgeworfen wird. In den beiden obersten Kästen findet das
Auslaugen kalt statt, im dritten Kasten bei etwa 44° C., im vierten bei
56° C. Die Lauge gelangt aus dem obersten Kasten ohne Weiteres in den
folgenden, aus diesem aber erst in eine Cisterne, wo sie durch Dampf
erwärmt wird; zwischen dem dritten und vierten Kasten ist ebenfalls ein
Gefäss eingeschaltet, in welchem die Lauge auf ihrem Wege nach dem
vierten Kasten auf 56° C. gebracht wird. Während man nun in den
obersten Kasten alle drei Stunden Wasser nachgiebt, fliesst aus dem
untersten Kasten die Lauge mit der geeignetsten Concentration (24° B.)
in ein grösseres Reservoir. Vier solcher Reihen von Kästen, mit den
dazu gehörenden Wärmegefässen, bilden ein System.
[Illustration: Fig. 78.]
Auf rationelle und ökonomisch vortheilhafte Weise wurde das Problem des
Auslaugens der Rohsoda zuerst durch =James Shanks= in St. Helens
gelöst. Das neue Verfahren -- die =methodische Filtration= -- gründete
sich auf die Thatsache, dass eine Lösung um so dichter wird, je mehr
Salze sie gelöst enthält, und dass einer Flüssigkeitssäule einer
schwachen Lauge von einer gewissen Höhe durch eine minder hohe
Flüssigkeitssäule einer stärkeren Lauge das Gleichgewicht gehalten
wird. Nach diesem Principe stehen die Bottiche in der Zahl von vier bis
acht (Fig. 78) in einer Reihe horizontal neben einander; durch
dieselben läuft Wasser, welches, indem es die Bottiche durchströmt, die
Soda auslaugt und dadurch von Bottich zu Bottich dichter wird; das
Niveau der Flüssigkeit sinkt von Bottich zu Bottich, von dem ersten an,
der reines Wasser enthält, bis zu dem letzten, von welchem gesättigte
Lauge abläuft. Obgleich also die Bottiche in einer Horizontalebene
stehen, ist doch das Niveau der Flüssigkeit darin staffelförmig. Die
Bottiche haben 2,6 Meter Länge und Breite und 2 Meter Tiefe, und sind
mit einem falschen Boden _F_ versehen, der aus gelochtem Blech
zusammengesetzt ist und durch einen Rost getragen wird. Vom Boden eines
jeden Bottichs geht ein Blechrohr _T_, welches an beiden Seiten offen
ist und dessen untere Oeffnung diagonal geschnitten ist, bis an die
Oberfläche und trägt seitlich ein kurzes Rohr _t_, welches, wie aus der
Zeichnung hervorgeht, einen Bottich mit dem andern verbindet. Durch die
mit Hähnen versehenen Wasserleitungsrohre _r_, _r'_, _r_, _r_, kann
jeder Bottich mit Wasser versehen werden. Durch die am Boden der
Bottiche befindlichen Hähne _R_ und _R'_ kann die Lauge in die Rinne
_c'_ geleitet werden. Vier Waschungen sind in der Regel genügend.
Betrachten wir nun die vier Bottiche, welche in der Zeichnung
dargestellt sind. Der eine Bottich enthält Rohsoda, die bereits drei
Waschungen durchgemacht hat, sie enthält daher nur geringe Mengen
löslicher Salze. Dieser Bottich (I) erhält demnach Aussüsswasser,
welches dann, nachdem es der Soda alles Lösliche entzogen, in den
Bottich (II) gelangt, dessen Soda erst zweimal ausgewaschen worden war;
hierauf geht die Lauge in den Bottich (III), dessen Inhalt erst ein
einziges Mal mit Wasser in Berührung gewesen war, und endlich in den
mit frischer Rohsoda beschickten Bottich (IV). Von da aus läuft die
Lauge nach dem Reservoir. Der Bottich (I) wird mit neuer Rohsoda
versehen und ändert durch in die Oeffnungen der Blechrohre gebrachte
Zapfen den Marsch der Lauge in der erforderlichen Weise ab. Diese
Anordnung gestattet dem Arbeiter, sich zwei nebeneinanderstehende
Bottiche herauszusuchen und den einen davon zum Eintritts-, den andern
zum Austrittsbottich zu machen. Da die Bottiche abwechselnd gefüllt und
entleert werden, so enthält derjenige, der zuletzt beschickt wurde,
auch die reichhaltigste Substanz und die gesättigtste Flüssigkeit, die
am dichtesten ist und deshalb am tiefsten steht; folglich ist dieser
Bottich bis zur neuen Reihenfolge, der Austrittsbottich, aus welchem
man die gesättigte Lauge gewinnt. Andererseits enthält der Bottich, in
welchem in diesem Moment die erschöpfteste Masse sich befindet, die
schwächste Lauge und diese folglich im höchsten Niveau. Dieser Bottich
bildet selbstverständlich das Eintrittsgefäss für das reine Wasser.
Sobald die Beschickung in diesem Bottich völlig erschöpft ist, entfernt
man sie und ersetzt sie durch neue Beschickung; durch Oeffnen einer
Reihe von Hähnen wird dieser Bottich in den Austrittsbottich
übergeführt. Zugleich leitet man den Strom kaltes Wasser in den
benachbarten Bottich u. s. w. Je mehr Bottiche eine Reihe enthält, um
so eher lässt sich eine bestimmte Menge Rohsoda in einer gegebenen Zeit
erschöpfen. Es giebt jedoch praktische Grenzen, die nicht überschritten
werden dürfen, sowol für die Anzahl der Auslaugungsgefässe, als auch
für die Schnelligkeit des Wasserstromes. Es genügt, dass die ablaufende
Lauge eine Dichte von etwas unter 1,3 (1,27 bis 1,286) habe; ein
Kubikfuss der Lösung (= 0,028 Kubikmeter) enthält alsdann 4,5 bis 4,95
Kilogr. feste Bestandtheile, was einem Gehalt von ungefähr 13,5 Proc.
vom Gewichte der Flüssigkeit entspricht. Die Vortheile des neuen
Auslaugeverfahrens in seiner Anwendung auf Sodafabrikation sind
folgende: 1) der Transport der Rohsoda von Bottich zu Bottich fällt
hinweg, da die Soda in demselben Behälter bleibt vom Anfang an bis zu
Ende und man erspart beträchtlich an Handarbeit; 2) da die rohe Soda
von der Flüssigkeit bedeckt bleibt, so setzt sie sich niemals so fest
zusammen, wie es nach dem älteren Verfahren häufig geschieht und
wodurch das Auslaugen so bedeutend erschwert wird. Im Gegentheile die
umgebende Flüssigkeit trägt die rohe Soda hydrostatisch, so dass die
Masse immer poröser wird in dem Maasse, als das Auslaugen
fortschreitet, wodurch das Auslaugen befördert und vervollständigt
wird; 3) der abwärts gehende Strom der Flüssigkeit nimmt den dichtesten
Theil der Lösung mit fort, so dass die Operation mit geringeren
Wassermengen, in weniger Zeit und weit vollständiger verläuft, als wenn
die Filtration eine aufsteigende gewesen wäre; 4) die Schnelligkeit und
das Continuirliche der Operation entziehen das Alkali schleunigst der
Einwirkung des unlöslichen Calciumsulfuretes und kürzen die Dauer der
graduellen Reaktionen, durch welche sich lösliche Schwefelmetalle
bilden und zwar zum grossen Nachtheile für das Produkt; 5) die grosse
Concentration der so gewonnenen Lauge kürzt die Abdampfungsdauer ab,
wodurch ganz wesentlich an Brennstoff gespart wird.
Die Beschaffenheit der durch Auslaugen der Rohsoda gewonnenen und durch
Absetzenlassen geklärten =Lauge= ist von der Beschaffenheit der
Rohsoda, von der Dauer der Einwirkung der Luft und des Wassers und der
dabei angewandten Temperatur abhängig, so dass allgemeine Angaben
darüber nicht gemacht worden können. =Kynaston=, =Scheurer-Kestner= und
=J. Kolb= haben nachgewiesen, dass die trockne Rohsoda kein Aetznatron
enthält und dass dessen Gegenwart in der Lauge nur von der Einwirkung
des Kalkes auf das Natriumcarbonat bei Gegenwart von Wasser herrührt.
Auch das Schwefelnatrium kann in einer normal bereiteten Rohsoda nur
spurenweise vorkommen, aber die Menge des Schwefelnatriums, das in der
Lauge sich findet, kann noch weit mehr variiren als die des
Aetznatrons, und ist nur von der Art und Weise des Auslaugens
abhängig. Meistens ist es Natriummonosulfuret, das in der Lauge
enthalten ist, entstände auch Polysulfuret, so würde es durch das
zugleich vorhandene Aetznatron in Monosulfuret verwandelt werden. Das
Eisen ist als Eisenoxyd in der Rohsoda, erst bei der Einwirkung von
Wasser verwandelt es sich in Schwefeleisen, das in dem vorhandenen
Schwefelnatrium sich auflöst und die Laugen grün oder gelbbraun färbt.
Die Menge des Wassers, die man zum Auslaugen der Rohsoda anwendet, ist
ohne Einfluss auf die Kausticität der Lauge, während die
Schwefelnatriummenge, wie oben bemerkt, mit dem Wasserquantum, der
Digestionsdauer, der Temperatur- und Concentrationszunahme gleichfalls
zunimmt. Dies ist eine Folge der vermehrten Löslichkeit des
Schwefelcalciums, welches mit Wasser in Calciumsulfhydrat und
Kalkhydrat zerfällt; erstere Verbindung giebt dann mit dem Aetznatron
Schwefelnatrium und zwar um so leichter, je concentrirter die Lauge
ist. Auch kohlensaures Natrium setzt sich mit dem Schwefelcalcium um:
je verdünnter die Lösung, je höher die Temperatur und je länger die
Einwirkung war.
Für die =Praxis= folgt aus den Arbeiten =J. Kolb='s, dass man die
Rohsoda rasch auslaugen, dabei möglichst wenig Wasser anwenden und die
Temperatur so niedrig wie möglich halten muss. Es wäre ein immenser
Fortschritt, erfände man einen Apparat, mittelst dessen man die Rohsoda
in der Kälte in einigen Stunden (und nicht, wie bei den jetzt
angewendeten Apparaten, in einigen Tagen) auslaugen könnte, und bei
welchem man nur so wenig Wasser anzuwenden brauchte, dass man sofort
ganz concentrirte Laugen erhielte. Diese Laugen würden dann frei von
Schwefelnatrium sein.
Als Beispiel der Zusammensetzung einer Rohlauge sei die Analyse einer
solchen Lauge (aus der chemischen Produkten-Fabrik von =Matthes= und
=Weber= zu Duisburg a/Rh.) angeführt. Spec. Gewicht = 1,25. 1 Liter
Lauge enthält 313,9 Grm. festes Salz, welches in 100 Th.
zusammengesetzt war aus
Natriumcarbonat 71,250
Natriumhydroxyd 24,500
Kochsalz 1,850
Natriumsulfit 0,102
Natriumhyposulfit 0,369
Schwefelnatrium 0,235
Cyannatrium 0,087
Thonerde 1,510
Kieselerde 0,186
Eisen Spuren
-------
100,071
Eine Rohlauge aus dem Klärkessel der Rhenania bei Aachen hatte ein
spec. Gewicht von 1,252 und enthielt ein Liter 311 Grm. festen
Rückstand.
[Sidenote: Abdampfen der Lauge.]
[Greek: b]) =Abdampfen der Lauge.= Die durch Absetzenlassen in den
Klärbassins von allen suspendirten Theilchen befreite Rohlauge enthält
wesentlich Natriumcarbonat und Aetznatron, ausserdem Kochsalz und andere
Natronsalze in geringer Menge. Beachtenswerth ist die Gegenwart von
Schwefeleisen-Schwefelnatrium in der Rohlauge, welches die Ursache der
Färbung des Sodasalzes beim Eindampfen ist. Werden die Laugen abgedampft,
sobald sie die Auslaugeapparate verlassen haben, so befördert man die
Suspension des Sulfosalzes und man erhält ein gefärbtes Salz. Um die
Abscheidung dieser für den Betrieb störenden Eisenverbindung zu
befördern, ist es daher absolut nöthig, dass die Laugen im abgekühlten
und wenig concentrirten Zustande in den Klärbassins längere Zeit
verweilten. Das Sulfosalz kann jedoch auch durch Oxydation beseitigt
werden, wie es in England nach dem Verfahren von =Gossage= mit Hülfe der
atmosphärischen Luft geschieht. Als oxydirende Agentien wendet man auch
ferner Chlorkalk und besonders Natriumsalpeter an. Auch die Anwendung
eines Bleisalzes oder von Kupferoxyd oder von Spatheisenstein ist in
Vorschlag gebracht worden. Da nach =J. Kolb='s Versuchen das
Eisenmonosulfuret in Aetznatron und Natriumcarbonat unlöslich ist, so
kann durch Zusatz von Eisenvitriol das Sulfosalz in Eisenmonosulfuret und
Natriumsulfat übergeführt werden. Das Monosulfuret scheidet sich schnell
ab und die darüberstehende vollkommen farblose Flüssigkeit liefert völlig
weisses Salz.
Die Verarbeitung der Lauge geschieht auf =zweierlei= Weise, nämlich
[Greek: a]) nach der =einen= Art wird die Rohsodalauge ohne Weiteres
zur Trockne eingedampft, so dass keine Mutterlauge bleibt. In diesem
Falle erhält man ein gleichartiges Produkt, in welchem alle
Bestandtheile der Lauge, auch das Aetznatron unverändert sich finden;
[Greek: b]) nach der =anderen= Art dampft man die Lauge (ähnlich wie
die Kochsalzlösung; vergl. Seite 184) bis zu einem gewissen Grade ein,
aus der übersättigten und siedenden Flüssigkeit scheidet sich nun das
kohlensaure Natron als krystallinisches Pulver (=Sodasalz=) und zwar
als Salz mit 1 Molekül Wasser Na_{2}CO_{3} + H_{2}O aus. In dem Maasse,
als die Ausscheidung erfolgt, zieht man es heraus (soggt es). Während
des Verdampfens und Soggens fliessen immer neue Mengen Lauge aus dem
Reservoir oder den höher stehenden Pfannen zu, und dies so lange,
Wochen oder Monate hindurch, als noch ein genügend reines Salz erhalten
wird. Anfangs ist begreiflich in der Lauge die Menge des Carbonates
sehr überwiegend über die Menge der anderen, oben genannten
Bestandtheile der Lauge, aber mit der Zeit wird das Verhältniss immer
ungünstiger. Dies hat zur Folge, dass das sich ausscheidende Carbonat
im Laufe der Verdampfungsperiode immer weniger rein wird, indem sich
gleichzeitig mit ihm immer mehr und mehr Kochsalz und Sulfat
ausscheiden und die anhängende unreine Mutterlauge das Salz immer
stärker verunreinigt. Die schliesslich bleibende Mutterlauge
(=Rothlauge=) enthält vorzugsweise nur Aetznatron und Schwefelnatrium,
weil deren reichliches Vorhandensein das Lösungsvermögen der Lauge für
die Salze fast auf Null reducirt. Das ausgesoggte und durch
Abtropfenlassen oder durch Centrifugiren von der Mutterlauge so viel
als möglich befreite Sodasalz wird auf dem Herde eines mit Koksfeuerung
versehenen Flammenofens unter Umrühren ausgetrocknet und calcinirt, um
das Schwefelnatrium der anhängenden Mutterlauge zu oxydiren und ein
völlig weisses Produkt zu erhalten. Das Produkt ist die =calcinirte
Soda=. Die Qualität dieser Soda, der Gehalt an Carbonat, ist sehr
verschieden, das heisst es kommen sehr verschiedene Sorten dieser Soda
in den Handel. Sie entstehen dadurch, dass man das, während des
Eindampfens der Lauge sich ausscheidende Salz, nach der Zeitdauer des
Verdampfens, in verschiedene Classen theilt. Das zuerst erhaltene Salz
(der erste Ausschlag) liefert die beste Sorte; beim weiteren Verdampfen
wird das Salz, wie gesagt, immer weniger rein, und es liegt in der Hand
des Sodafabrikanten, wie viele Sorten Soda er darstellen will. Meistens
lassen die Fabrikanten den Gehalt von fünf zu fünf Procent abnehmen und
garantiren den Gehalt. Eine Soda, welche 90 Proc. alkalisches Natron
enthält, heisst 90grädige Soda; eine Soda von 70 Procent Gehalt an
alkalischem Natron wird 70grädig genannt. Das Uebrige ist Sulfat und
Kochsalz, neben einer kleinen Menge von Sulfit, das bei dem Calciniren
entstanden ist.
[Illustration: Fig. 79.]
Wird nach der oben angegebenen Methode die Rohsodalauge ohne weiteres
bis =zur Trockne= verdampft, so dass keine Mutterlauge bleibt, so
bedient man sich eines Flammenofens (Fig. 79). Man stampft zuerst auf
der Ofensohle eine dicke Lage Sodasalz fest, damit die einzudampfende
Lauge nicht mit den Backsteinen in Berührung kommt. Sobald der Ofen
durch das auf _A_ brennende Koksfeuer dunkle Rothglühhitze angenommen,
lässt man die bis auf 33° abgedampfte Lauge aus der Vorwärmpfanne _D_
und _E_ in den Ofen fliessen. Sobald die Lauge das heisse Sodasalz
berührt, beginnt heftiges Sieden, die Masse steigt und fällt und lässt
sich leicht zur Trockne bringen. Durch Umrühren mit eisernen Krücken
erhält man das Salz pulvrig. Sobald eine genügende Menge Salz erhalten
worden ist, hemmt man das Nachfliessen der Lauge und zieht das trockne
Salz aus dem Ofen. Durch die Klappen _F_, _G_ und die Züge _C_, _C'_
ist es möglich, die Verbrennungsgase entweder in den Schornstein oder
unter die Laugenpfannen _D_ und _E_ zu leiten. =J. Brown= erhielt bei
der Analyse von =Sodasalz=, durch Eindampfen der Rohlauge:
I. II.
Natriumcarbonat 68,907 65,513
Natriumhydroxyd 14,433 16,072
Natriumsulfit 7,018 7,812
Natriumhyposulfit 2,231 2,134
Schwefelnatrium 1,314 1,542
Chlornatrium 3,972 3,862
Natriumaluminat 1,016 1,232
Natriumsilicat 1,030 0,800
Unlösliche Substanz 0,814 0,974
---------------
100,000 100,000
Dieses Salz wird dann in einem Flammenofen stark erhitzt, durch diesen
Process wird das Schwefelnatrium in Natriumsulfit und ein Theil des
Hydrates in Natriumcarbonat umgewandelt. Das Salz ist, so wie es aus
dem Ofen kommt, zum Verkaufe fertig. In den grossen Alkaliwerken in und
bei New-Castle wird es aufgelöst und nachher mit Kohlensäure behandelt;
das so dargestellte Salz enthält weniger Aetznatron.
Ein weit besseres Produkt erhält man nach der oben erwähnten =anderen=
Methode, nämlich durch Abdampfen der Lauge nicht bis zur Trockne,
sondern nur bis zu einem gewissen Concentrationsgrade, wobei kleine
Krystalle von Sodasalz (Na_{2}CO_{3} + H_{2}O) sich abscheiden.
Was die Art und Weise des Abdampfens der Lauge betrifft, so sind
heutzutage zwei verschiedene Verfahren im Schwange. Nach dem =einen=
Verfahren wirkt die Wärme auf die Oberfläche der Flüssigkeit; das
Abdampfen geschieht in viereckigen Pfannen aus Kesselblech, welche auf
der Sohle des Flammenofens eingemauert sind. Es findet ein schnelles
oberflächliches Sieden statt und die Oberfläche der Flüssigkeit bedeckt
sich mit Salzkrusten, die der Arbeiter zerstört, damit unaufhörlich
neue Portionen der Flüssigkeit mit der Wärme in Berührung kommen. Von
Zeit zu Zeit wird das zu Boden gesunkene Salz durch Seitenöffnungen
herausgekrückt und zum Abtropfen auf eine geneigte Ebene gebracht.
Diese Abdampfungsmethode ist ökonomisch und fördernd, sie hat aber den
Nachtheil die sauern Verbrennungsprodukte -- Kohlensäure und schweflige
Säure -- in unmittelbaren Contakt mit der alkalischen Lauge zu bringen
und dadurch zu veranlassen, dass das Aetznatron in Carbonat und ein
Theil des letzteren in Sulfit übergeht, welches letztere später durch
Oxydation in Sulfat verwandelt wird. Nach dem =zweiten= Verfahren wirkt
die Wärme auf den Boden der Pfanne. Dadurch ist allerdings die
Berührung der Verbrennungsprodukte mit der Lauge abgeschnitten, dagegen
leidet hierbei die Pfanne weit mehr und es bedarf besonderer
Vorsichtsmaassregeln, um dem Verbrennen der Pfanne durch den Absatz
einer die Wärme nicht leitenden Salzschicht vorzubeugen. =Gamble= in
St. Helens wendet, um dem genannten Uebelstande auszuweichen, eine
Pfanne von eigenthümlicher Form an, die im Querdurchschnitt dem eines
Bootes analog ist. Diese Pfanne führt auch den Namen =Bootpfanne=. Die
Flamme, gewöhnlich die verlorene Wärme der Sodaöfen, spielt gegen die
geneigten Wände, deren Neigung die Extraktion des Salzes erleichtert,
welche man auf dieselbe Weise wie das Kochsalz aus den Pfannen der
Salinen auswirkt und dann abtropfen lässt.
Gleichviel ob nach der ersten oder zweiten Methode dargestellt, bringt
man das erzielte Produkt in einen Flammenofen, in welchem es oxydirt
und mit Kohlensäure verbunden wird; das Schwefelnatrium geht hierbei
zum grössten Theile in Sulfit und Sulfat über. Das so erhaltene
Sodasalz besitzt eine graue Farbe. Um es zu reinigen, löst man es
mittelst Dampf in der kleinsten Menge Wasser, lässt die Lösung sich
absetzen, decantirt die klare Flüssigkeit und dampft sie von Neuem zur
Trockne ab. Auf diese Weise erhält man vollkommen weisses Sodasalz
(=raffinirte Soda=). Noch reiner lässt sich das Produkt erhalten, wenn
man nach =Ralston= das unreine Salz methodisch mit einer kalten und
gesättigten Lösung von reinem Natriumcarbonat wäscht, wodurch nur die
fremden Salze, Chlornatrium, Schwefelnatrium und Sulfat, gelöst werden,
während das Natriumcarbonat vollkommen rein zurückbleibt.
Wie oben erwähnt, dampft man in der Regel nicht bis zur Trockne,
sondern nur bis zu einem bestimmten Concentrationspunkt ab, der durch
die Erfahrung ermittelt wird, und schöpft die dabei niederfallenden
Krystalle heraus. Durch Variirenlassen des relativen Volumens der
Flüssigkeit erhält man mehr oder minder reine Produkte. Dampft man z.
B. die gewöhnliche Lauge aus den Auslaugegefässen (von 1,286 spec.
Gew.) bis auf 7/12 ihres Volumens ab und nimmt man dabei sich
ausscheidendes Salz heraus, so erhält man ein Produkt, welches einem
gereinigten Sodasalz von 57 Proc. entspricht. Dampft man dann den Rest
der Lauge auf 3/7 ihres Volumens ab, so entspricht das ausgeschiedene
Salz einer Soda von 50 Proc. Die zur Trockne verdampften Mutterlaugen
geben ein sehr kaustisches Produkt, das alle löslichen Unreinigkeiten
enthält. =Kuhlmann= in Lille stellt diese fractionirten Produkte
einfach durch Abdampfen der Lauge in graduirten Pfannen dar. Die
Reinigung der Rohlauge lässt sich ohne Mitwirkung von Feuer ausführen,
wenn man nach =Gossage= (1853) die Lauge, welche Schwefeleisen durch
das vorhandene Schwefelnatrium gelöst enthält, langsam durch einen
Koksthurm filtrirt, in welchem die Flüssigkeit einen in
entgegengesetzter Richtung sich bewegenden Luftstrom trifft. Hierdurch
wird das Schwefelnatrium oxydirt und das Schwefeleisen unlöslich
ausgeschieden. Die Zusammensetzung von =raffinirter Soda= sei nach den
Analysen von =Tissandier= (1869) durch folgende Beispiele versinnlicht:
1. 2. 3. 4. 5.
Feuchtigkeit 2,22 3,11 1,15 1,00 0,40
Unlösliches 0,12 0,22 0,08 -- 0,06
Chlornatrium 12,48 6,41 3,28 2,11 0,99
Sulfat 8,51 3,25 2,15 1,50 0,35
Carbonat 76,67 87,01 92,34 95,39 98,20
-----------------------------------------
100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
Die Natriumhydroxyd haltigen Sodasorten haben nach =Tissandier=
folgende Zusammensetzung:
1. 2. 3. 4.
Feuchtigkeit 2,10 1,50 2,48 1,38
Unlösliches 0,12 0,11 0,21 0,09
Chlornatrium 4,32 2,43 3,50 4,11
Sulfat 8,80 1,62 2,15 2,50
Carbonat 82,47 88,09 84,54 81,67
Natriumhydroxyd 2,11 6,25 7,12 10,25
------------------------------
100,00 100,00 100,00 100,00
[Illustration: Fig. 80.]
[Illustration: Fig. 81.]
Behufs der Darstellung von =krystallisirter Soda= oder
=Sodakrystallen=, Na_{2}CO_{3} + 10H_{2}O (mit 63 Proc. Wasser) löst
man die calcinirte Soda in heissem Wasser bis zur Sättigung, klärt die
Flüssigkeit durch Absetzenlassen und lässt sie in eisernen Gefässen bis
zum Erkalten stehen, wo die Soda in grossen Krystallen sich absetzt.
Man löst das Sodasalz in Kesseln aus Schwarzblech von konischer Gestalt
(Fig. 80), in welche durch das Rohr _C_ ein Dampfstrom geleitet wird.
Die aufzulösende Soda kommt in den siebähnlich durchlöcherten
Blechkasten _D_, welcher durch Kolben gehoben und gesenkt werden kann.
Der Kessel wird durch den Hahn _B_ zu 3/4 mit Wasser gefüllt und dann
der mit Soda beschickte Kasten in das Wasser getaucht, während durch
_C_ Dampf eingeleitet wird. Es findet schnelle Temperaturerhöhung
statt, in deren Folge die Soda sich löst. Sobald die Lauge eine Dichte
von 30 bis 32° B. zeigt, leitet man sie in die Krystallisirgefässe aus
Schwarzblech, die 5 Meter lang, 2 Meter breit und 0,45 Meter tief sind
und an einem luftigen Orte sich befinden. Bei mittlerer Temperatur ist
nach Verlauf von 5-6 Tagen die Krystallbildung beendigt. Nachdem die
Mutterlauge durch eine am Boden der Krystallisirgefässe befindliche
Oeffnung abgelassen worden ist, die man dann auf eine geringgrädige
Soda verarbeitet, löst man die Krystalle von den Wandungen und
unterwirft sie einer nochmaligen Krystallisation. Zu dem Ende löst man
die Sodakrystalle in einem konischen Blechkessel _A_ (Fig. 81), der
direkt durch die Flamme der Feuerung _C_ erhitzt wird. Mit Hülfe der
Züge _D_, _D_ kann die Flamme den Kessel überall umspielen. Der Kessel
wird mit Krystallen gefüllt, durch das Rohr _B_ etwas Wasser zugeleitet
und dann erhitzt. Das Krystallwasser reicht hin, um alles Salz zum
Schmelzen zu bringen. Nachdem dies erreicht, entfernt man das Feuer,
deckt den Kessel mit einem Holzdeckel zu und lässt die Flüssigkeit sich
absetzen. Ist die Klärung vor sich gegangen, so leitet man die Lauge
mit Hülfe von Hebern in ein Reservoir, giebt sie dann in viereckige
Kasten von Gusseisen, die einen Durchmesser von 40-50 Ctm. haben. Hier
beginnt die Krystallisation, die nach acht Tagen beendigt ist. Die
Krystallbildung wird durch Einhängen 6-9 Centim. breiter Eisenstäbe in
die Flüssigkeit wesentlich befördert. Nachdem die Mutterlauge von den
Krystallen entfernt, stellt man die Kasten kurze Zeit in einen Kessel
mit siedendem Wasser, wodurch die Krystalle von den Wänden in Folge
angehender Schmelzung sich ablösen, so dass durch blosses Umdrehen des
Kastens die Krystallmasse in einem Stück herausfällt. Nach dem
Abtropfenlassen zerschlägt man die Masse und lässt sie in einer bis auf
15-18° C. erwärmten Trockenkammer trocknen, worauf man sie, um
jeglicher Verwitterung vorzubeugen, sofort in Fässer packt.
Das Krystallisirtsein der Soda bietet stets Garantie für grosse
Reinheit. Der allgemeineren Anwendung der krystallisirten Soda steht
ihr grosser Wassergehalt entgegen, der die Fracht unnöthigerweise
vertheuert. Der Verbrauch derselben ist trotzdem in England ein weit
beträchtlicherer als in Frankreich und Deutschland, wo, wenn von der
pharmaceutischen Verwendung abgesehen wird, ihr Gebrauch lediglich auf
die Fälle sich beschränkt, wo die Gegenwart von Aetznatron in der Soda
von Nachtheil sein könnte. --
[Sidenote: Theorie des Leblanc'schen Sodabildungsprocesses.]
=Theorie der Sodabildung.= Der chemische Process, durch welchen das
Natriumcarbonat nach der Methode von =Leblanc= sich bildet, ist erst
durch neuere Untersuchungen von =Gossage= und durch =Scheurer-Kestner=
aufgehellt worden. Früher nahm man, nach der Erklärung von =Dumas= an,
dass beim Calciniren eines Gemenges von Sulfat, Calciumcarbonat und
Kohle, letztere unter Kohlenoxydgasbildung das Sulfat zu
Schwefelnatrium reducire, welches dann durch das Calciumcarbonat unter
Bildung von Natriumcarbonat und Calciumoxysulfuret, und Entweichen
eines Theiles der Kohlensäure zersetzt werde [([Greek: a]) Na_{2}SO_{4}
+ 4C = Na_{2}S + 4CO_{2}; ([Greek: b]) 2Na_{2}S + 3CaCO_{3} =
2Na_{2}CO_{3} + CaO, 2CaS + CO_{2}]. Nach =Unger='s Ansicht, mit
welcher im wesentlichen die von =E. Kopp= (1865) harmonirt, verliert,
nachdem sich das Schwefelnatrium gebildet hat, das Calciumcarbonat die
Kohlensäure und es bleibt ein Gemenge zurück von Aetzkalk,
Schwefelnatrium und Kohle, welches sich zu Calciumoxysulfuret und
Aetznatron umsetzt, welches letztere durch Aufnahme von Kohlensäure in
Folge des Verbrennens von Kohle in Natriumcarbonat übergeht. Letztere
Ansicht ist wol diejenige, die der Wahrheit am nächsten kommt, nur ist
es, wie =Scheurer-Kestner=, =Dubrunfault=, =J. Kolb= und =Th. Petersen=
(1860 bis 1869) nachgewiesen haben, nicht nöthig, die Existenz eines
Calciumoxysulfuretes anzunehmen, um die Nichteinwirkung des
Schwefelcalciums auf das Natriumcarbonat zu erklären, da
Schwefelcalcium fast unlöslich in Wasser ist (12,500 Th. Wasser lösen
bei 12,6° nur 1 Th. Schwefelcalcium). Mit dieser Anschauungsweise
stimmen auch die von =Pelouze= (1866) erhaltenen Resultate überein.
Während des Sodabildungsprocesses im Soda Ofen geht der vorhandene
Kohlenstoff =nur= in Kohlensäure über, nämlich:
[Greek: a]) 5Na_{2}SO_{4} + 10C = 5Na_{2}S + 10CO_{2};
[Greek: b]) 5Na_{2}S + 7CaCO_{3} = 5Na_{2}CO_{3} + 5CaS +
2CaO + 2CO_{2}.
Da sich jedoch während der Operation der Sodabildung und namentlich
gegen das Ende derselben aus dem schmelzenden Gemenge Kohlenoxydgas
entwickelt und mit blauer Flamme verbrennt, eine Gasentwickelung,
welche selbst noch fort dauert, nachdem die Schmelze aus dem Ofen
gezogen worden ist, so muss dieses Kohlenoxyd, _obgleich es ein
secundäres Produkt ist_, mit in die Gleichung aufgenommen werden. Die
Bildung des Kohlenoxydes ist gleichwol von grosser Wichtigkeit, weil
das Auftreten dieses Körpers den Moment wahrnehmen lässt, wo die Hitze
hinlänglich hoch und die Hauptreaktion beendigt ist. Durch die
Untersuchungen =Unger='s ist es ausser allem Zweifel, dass bei der
Reduktion des Sulfates durch Kohle sich nur Kohlensäure und kein
Kohlenoxydgas entwickelt. Das Kohlenoxyd bildet sich also nicht während
der Reduktion des Sulfates, sondern ist das Resultat der Einwirkung der
Kohle auf die überschüssig angewendete Kreide oder den Kalkstein. Die
Reduktion des Calciumcarbonates durch Kohle findet erst bei weit
höherer Temperatur statt als die Reduktion des Sulfates; sie folgt auf
die letztere, d. h. nach Beendigung der Hauptreaktion. In diesem
Stadium ist das Natriumcarbonat fertig gebildet.
Man hat demnach =drei Phasen= in dem =Sodabildungsprocesse= zu
unterscheiden, nämlich
[Greek: a]) zuerst findet Reduktion des Sulfates unter Entwickelung von
Kohlensäure statt (Na_{2}SO_{4} + 2C = Na_{2}S + 2CO_{2});
[Greek: b]) hierauf geht die doppelte Zersetzung zwischen dem
entstandenen Schwefelnatrium und dem Calciumcarbonat vor sich (Na_{2}S
+ CaCO_{3} = Na_{2}CO_{3} + CaS);
[Greek: g]) zuletzt findet theilweise (und durch das Erkalten der Masse
aufgehaltene) Reduktion des überschüssig angewendeten Calciumcarbonates
durch die Kohle statt (2CaCO_{3} + 2C = 2CaO + 4CO). Beim Auslaugen
giebt der entstandene Aetzkalk zur Bildung von Aetznatron Veranlassung.
Die Theorie verlangt mithin auf 100 Th. Sulfat nur gegen 20 Th. Kohle.
Der übliche Zusatz von überschüssigem Kohlenstoff (40 bis 75 Proc.)
gewährt aber in zweifacher Beziehung Vortheil, nämlich einmal als
Ersatz für denjenigen zu dienen, welcher im Laufe der Operation in
Folge unvollkommener Mischung zu Oxyd reducirt worden ist; das andere
Mal erlaubt der Zusatz genau den Zeitpunkt wahrzunehmen, wo die
Reaktion beendigt ist, da die Schmelze der Einwirkung der Ofenhitze
entzogen werden muss, nachdem die Entwickelung von Kohlenoxyd begonnen
und bevor sie aufgehört hat.
[Sidenote: Verwerthung der Sodarückstände.]
=Verwerthung der Sodarückstände.= Wie früher bereits hervorgehoben,
liefert das =Leblanc='sche Sodaverfahren, wenn man von der Kryolithsoda
und von der bei der Darstellung des Conversionssalpeters auftretenden
Soda absieht, trotz der unzähligen Versuche, dasselbe durch andere
Methoden und Processe zu ersetzen, noch immer beinahe ausschliesslich die
ungeheuren Mengen von Soda, Aetznatron und Bicarbonat, welche
gegenwärtig verbraucht werden. Diesen Vorzug vor allen anderen Processen
verdankt =Leblanc='s Methode unzweifelhaft grossentheils der Erzeugung
der =Sodarückstände=, insofern diese eben die werthvolle Eigenschaft
besitzen, sich von dem in der Rohsoda enthaltenen Alkali durch das
Auslaugen leicht und vollständig trennen zu lassen. Gleichwol sind diese
Rückstände stets als die grösste Schattenseite dieses so wichtigen
Zweiges der chemischen Industrie betrachtet worden. Die grosse Menge von
Schwefel, welche in die Fabrikation eingetreten, ist in diesen
Rückständen untergegangen und zwar der Art, dass nach einer Mittheilung
von =A. Oppenheim= der in der Sodafabrik von Dieuze (in Lothringen) in
den festen Rückständen aufgespeicherte Schwefel auf 3-3/4 Millionen
Franken geschätzt wird. Jede Tonne Alkali giebt nicht weniger als 1-1/2
Tonnen trockenen Rückstand und die auf diese Weise erzeugten enormen
Massen werden gewöhnlich in der Nähe der Fabriken aufgehäuft, wo sie oft
ganze Berge von beträchtlicher Höhe bilden. Diese Rückstande entwickeln,
zumal bei heissem Wetter, bedeutende Mengen von Schwefelwasserstoff,
welches die Bewohner der Nachbarschaft in der nachtheiligsten Weise
belästigt; überdies werden aus ihnen durch den Regen und durch die mit
den Halden in Berührung kommenden Tagewässer grosse Quantitäten einer
mehr oder weniger intensiv gelb gefärbten, Calciumsulfuret und
Calciumpolysulfuret enthaltenden Flüssigkeit ausgelaugt, welche das
Wasser aller Brunnen und Wasserläufe, zu denen sie Zutritt hat,
vergiftet. Diese Uebelstände werden durch den Gehalt der Rückstände an
Schwefel bedingt, welcher nicht weniger als 80 Proc. der gesammten, bei
der Sodafabrikation verwendeten Schwefelmenge beträgt und offenbar einen
sehr grossen Verlust repräsentirt. Alle Versuche und Anstrengungen,
diesen Schwefel auf einfache und billige Weise wieder zu gewinnen und
damit die Schädlichkeit, ja Gefährlichkeit dieser Rückstände für das
Allgemeinwohl zu beseitigen, sind bis vor Kurzem gescheitert, obgleich
viele Chemiker und Techniker diesem Gegenstande seit 30 bis 40 Jahren
viel Zeit und Geld geopfert haben. Unter diesen Männern nehmen =W.
Gossage= und =Guckelberger= (in Ringkuhl bei Kassel) mit die ersten
Plätze ein. Sehr zahlreiche Methoden zur Wiedergewinnung des Schwefels
aus den Sodarückständen sind beschrieben und patentirt worden; jedoch war
es bis auf die neueste Zeit durch keine derselben gelungen, die
hauptsächlichste praktische Schwierigkeit der Frage -- die Behandlung so
bedeutender Rückstandsmengen ohne zu grossen Aufwand von Arbeit und Geld
-- zu überwinden.
Erst seit 1863 etwa wird Schwefel aus Sodarückständen in regelmässigem
Betriebe gewonnen und zwar nach =drei= verschiedenen Verfahren von
=Guckelberger= (durch =L. Mond= in modificirter Form in die Praxis
eingeführt), von =Max Schaffner= (in Aussig) und von =P. W. Hofmann= (in
Dieuze). Die Schwefelregeneration machte seitdem so rasche Fortschritte,
dass zur Pariser Ausstellung 1867 nicht weniger als sieben Fabriken
Proben von solchem aus Alkalirückständen dargestellten Schwefel
eingesendet hatten, welcher nach den drei verschiedenen Methoden
regenerirt worden war. Alle diese Methoden beruhen auf demselben
Principe, nämlich auf der Umwandlung der in den Rückständen enthaltenen
unlöslichen Calciumsulfurete in lösliche Verbindungen vermittelst einer
Oxydation durch den atmosphärischen Sauerstoff, Auslaugen der oxydirten
Masse und Fällung des in die Laugen übergegangenen Schwefels durch eine
starke Säure, wozu in der Praxis selbstverständlich Salzsäure verwendet
wird.
[Sidenote: M. Schaffner's, Schwefelregeneration.]
Wir müssen uns begnügen, nur eines dieser Verfahren zu beschreiben, und
zwar =M. Schaffner='s Regenerationsverfahren. Dasselbe zerfällt in
folgende Arbeiten:
[Greek: a]) die Darstellung der schwefelhaltigen Lauge,
[Greek: b]) die Zersetzung der erhaltenen Lauge,
[Greek: g]) die Darstellung des Schwefels.
[Greek: a]) Behufs der =Darstellung der schwefelhaltigen Lauge= werden
die Sodarückstände einem Oxydationsprocesse an der Luft unterworfen,
indem man dieselben in grosse Haufen aufstürzt. -- Der Haufen erwärmt
sich nach einiger Zeit und es beginnt die Bildung von Polysulfureten
und bei weiterer Oxydation die Bildung von unterschwefligsauren Salzen.
Die Praxis lehrt sehr bald durch Beurtheilung der Farbe, wie lange man
den Haufen liegen lassen muss. Nach einigen Wochen hat nämlich der
Haufen im Innern eine gelbgrüne Farbe und er ist zum Auslaugen reif. Er
wird aufgehackt, die grössern Stücke zerschlagen, bleibt noch etwa 24
Stunden an der Luft liegen, wo dann die gewünschte Oxydation
vollständig wird. -- Das Auslaugen geschieht mit kaltem Wasser wie beim
Auslaugen der rohen Soda, so dass man es am Schlusse nur mit
concentrirten Laugen zu thun hat. Nach diesem Auslaugeprocess werden
die Sodarückstände noch einmal oxydirt, indem man sie in 1 Meter tiefe
und ebenso breite Gruben bringt, die neben den Auslaugekasten liegen.
Diese Oxydation in Gruben, wobei die durch den Zersetzungsprocess frei
werdende Wärme mehr zusammengehalten wird, als in freien Haufen, geht
rascher vor sich als die erste Oxydation. Durch den frühern
Auslaugeprocess ist die Masse nun poröser als bei der ersten Oxydation
und somit hat auch die Luft mehr Zutritt und es bilden sich darum neben
Polysulfureten auch mehr unterschwefligsaure Salze. Statt nach dem
ersten Auslaugen die Sodarückstände aus dem Auslaugegefäss zur zweiten
Oxydation in eine Grube zu bringen, kann man sie auch im Auslaugegefäss
liegen lassen und die zweite Oxydation künstlich beschleunigen, dass
man mit einem Ventilator die Gase aus einem Kamin, in welches
Feuerungsanlagen einmünden, unter den doppelten Boden des
Auslaugegefässes führt. Man erspart hierdurch an Arbeitslöhnen, indem
das einmalige Aus- und Einfahren aus dem Auslaugebassin in die Gräben
umgangen wird. Zugleich ist diese Art der Oxydation eine sehr
energische, indem in 8-10 Stunden der Process vollendet und die Masse
abermals zum Auslaugen reif ist. Je nach Beschaffenheit der
Sodarückstände kann man diese Oxydation 3-4 Mal wiederholen. Die
Rauchgase, die im Wesentlichen aus Wasserdampf, überschüssiger warmer
Luft und Kohlensäure bestehen, haben alle Eigenschaften, um auf das
Schwefelcalcium in der Art zersetzend einzuwirken, dass Polysulfuret
und unterschwefligsaures Salz entsteht. Die Gase dürfen jedoch nicht zu
warm zur Anwendung gelangen. Die Laugen, die man von der ersten
Oxydation erhält, bestehen hauptsächlich aus Polysulfuret neben
unterschwefligsauren Salzen; bei den Laugen von der zweiten Oxydation
ist das unterschwefligsaure Salz vorherrschend und die Laugen der
dritten Oxydation enthalten noch mehr unterschwefligsaures Salz.
Sämmtliche Laugen vereinigen sich in einem gemeinsamen Reservoir. Das
Produkt dieser ganzen Manipulation ist also eine Lauge von einem
bestimmten Gehalt an Polysulfureten des Calciums neben einem gewissen
Gehalt an unterschwefligsauren Salzen.
[Illustration: Fig. 82.]
[Greek: b]) Die =Zersetzung der Lauge mit Salzsäure= geschieht in
geschlossenen Apparaten aus Gusseisen oder Stein. Die Zersetzung ist
darauf basirt, dass unterschwefligsaures Salz durch Salzsäure
schweflige Säure entwickelt unter Ausscheidung von Schwefel
(CaS_{2}O_{3} + 2 HCl giebt CaCl_{2} + SO_{2} + S + H_{2}O). Ferner,
dass schweflige Säure das Polysulfuret unter Ausscheidung von Schwefel
in unterschwefligsaures Calcium verwandelt (2 CaS_{1} + 3 SO_{2} = 2
CaS_{2}O_{3} + S_{1}). Durch Titrirung wird die Schwefellauge auf ihren
Gehalt an Polysulfuret und unterschwefligsaures Salz geprüft und
darnach der Sodarückstand schwächer oder stärker oxydirt. In Praxis ist
der Ausfällapparat aus Gusseisen oder Stein; Fig. 82 zeigt den
Ausfällapparat von Gusseisen, wie er in den meisten Fabriken eingeführt
ist. _A_ und _B_ enthalten die zur Zersetzung bestimmte Lauge. _l_ ist
die Laugenleitung, durch einen darin befindlichen Gummischlauch wird
die Lauge bald durch _q_ in das Gefäss _A_ geleitet, bald durch _q'_ in
das Gefäss _B_. _T_ und _T'_ sind Thonröhren und dienen zum Eingiessen
der Salzsäure. Die Röhren _c_ und _d_ correspondiren ebenfalls mit dem
Glasapparat, _c_ sitzt auf dem Deckel von _A_, während sein langer
Schenkel in die Flüssigkeit von _B_ einmündet, bei _d_ ist dies der
umgekehrte Fall, der kurze Schenkel sitzt auf dem Deckel von _B_,
während der lange Schenkel in die Flüssigkeit von _A_ eintaucht. Der
Hahn _a_ wird geschlossen, wenn die Gase durch _c_ in die Flüssigkeit
von _B_ treten sollen, Hahn _b_ wird geschlossen und _a_ geöffnet, wenn
die Gase durch _d_ in die Flüssigkeit von _A_ treten sollen. Durch das
Rohr _R_ entweicht das etwa überschüssige Gas. Nach erfolgter
Zersetzung mit Salzsäure lässt man durch das Ventil _V_ oder _V'_ Dampf
einströmen, um die letzte von der Flüssigkeit absorbirte schweflige
Säure überzutreiben. Ist der Process beendigt, so fliesst der Schwefel
mit der Chlorcalciumlauge durch die Oeffnung _O_ oder _O'_ aus. Zuerst
öffnet man den Holzstöpsel _p_ und lässt den grössern Theil der
Chlorcalciumlauge abfliessen. Um zu erfahren, ob alle schweflige Säure
übergetrieben ist, öffnet man den Holzhahn _h_ oder _h'_ und überzeugt
sich durch den Geruch, ob noch schweflige Säure entweicht. Die Hähne
_f_ und _f'_ sind vorhanden, um sich von der gehörigen Füllung des
Apparates mit Lauge und von dem Gang der Zersetzung überzeugen zu
können. Der Gang der Arbeit ist ganz derselbe wie beim Glasapparat. Zum
Zweck der Reinigung sind alle Röhren mit Deckel versehen.
Der so erhaltene Schwefel ist feinkörnig, enthält etwas Gyps,
hauptsächlich vom Schwefelsäuregehalt der Salzsäure herrührend, er
fliesst sammt der Chlorcalciumlauge in eine Rinne _g_ und von hier in
ein Bassin mit doppeltem Boden; die Lauge fliesst hier ab und der
Schwefel bleibt zurück, er wird mit Wasser abgewaschen und gelangt dann
zum Schmelz- oder Reinigungsprocess.
[Greek: g]) Die =Darstellung des reinen Schwefels= geschieht durch
folgenden einfachen Process, der direct reinen Schwefel liefert,
welcher als =raffinirter Schwefel= in den Handel gebracht werden kann.
Der Schwefel von dem Ausfällapparat wird mit so viel Wasser in einen
gusseisernen geschlossenen Kessel gebracht, dass die Masse eine
breiartige Consistenz hat; man lässt sodann Dampf einströmen, der einen
Ueberdruck von 1-3/4 Atmosphären hat, und rührt dabei um. Es schmilzt
auf diese Weise der Schwefel unter Wasser, die an dem Schwefel
adhärirende Chlorcalciumlauge wird vom Wasser aufgenommen und der Gyps
ist als feines Krystallpulver im Wasser suspendirt. Der unter Wasser
geschmolzene Schwefel sammelt sich im tiefsten Theil des Kessels an und
kann nun abgelassen und in die gewünschten Formen gegossen werden. Ist
aller Schwefel abgeflossen, so fliesst sodann das gypshaltige Wasser
ab, da Schwefel und Wasser sich scharf nach dem spec. Gewicht scheiden.
Gleichzeitig mit dem Schwefel giebt man eine kleine Quantität Kalkmilch
in den Schmelzkessel, um etwa noch vorhandene freie Säure unschädlich
zu machen. Aus dem überschüssigen Kalk bildet sich beim Schmelzen
Schwefelcalcium und wenn der zum Schmelzen gelangende Schwefel
arsenhaltig ist, so löst sich das Schwefelarsen in Schwefelcalcium auf
und somit wird das Schwefelarsen in das über dem geschmolzenen Schwefel
stehende Wasser geführt. Die Vortheile des Schmelzens unter Wasser sind
daher einleuchtend: Man hat nicht nöthig, den gefällten Schwefel
sorgfältig auszuwaschen und zu trocknen, die Destillation wird erspart
und durch denselben Process wird der Schwefel vom Arsen befreit.
Endlich hat die Art des Schmelzens unter Dampfdruck auch noch den
Vortheil, dass der Schwefel nur so weit erhitzt wird, dass er sich
gerade im dünnflüssigsten Zustande befindet und nicht überhitzt werden
kann, was beim nachherigen Giessen in Formen sehr erwünscht ist.
Um den Schmelzkessel zu versinnlichen, wie derselbe in der Praxis
ausgeführt ist, mag beistehende Skizze (Fig. 83 und 84) dienen.
[Illustration: Fig. 83.]
[Illustration: Fig. 84.]
Ein gusseiserner Cylinder _B_ liegt in einem schmiedeeisernen Cylinder
_A_, die Stirnseiten sind mit einander verschraubt. Der Apparat liegt
nach einer Seite geneigt, damit sich der geschmolzene Schwefel am
tiefsten Theil ansammeln kann. In den innern Cylinder _B_ kommt der
Schwefel mit dem nöthigen Wasser und es befindet sich in diesem
Cylinder eine Welle mit Armen zum Umrühren der Masse. Der Rührer wird
durch Maschinenkraft mittelst des Zahnrades _R_ bewegt. An beiden Enden
der Rührerwelle befinden sich Stopfbüchsen. Bei _m_ wird der Schwefel
eingebracht, es ist dies ein Mannlochverschluss (wie bei Dampfkesseln).
Der Dampf strömt aus einem besondern Dampfkessel bei _a_ in den
schmiedeeisernen Cylinder ein, umgiebt also den gusseisernen Cylinder
_B_, strömt bei _o_ in den innern Cylinder und nach beendigter
Schmelzung lässt man den Dampf durch _d_ und das Ventil _v_ entweichen.
Der geschmolzene Schwefel wird durch eine besondere Ablassvorrichtung
bei _z_ abgelassen. _S_ ist ein Sicherheitsventil.
Auf diese Weise gewinnt man etwa 50-60 Proc. des in den Sodarückständen
enthaltenen Schwefels in Form von chemisch reinem Schwefel. Auf einen
Centner Schwefel werden 2-2-1/4 Centner Salzsäure gebraucht.
Bei denjenigen Fabriken, wo die Salzsäure grossen Werth hat, kann man
auch die =Rückstände der Chlorkalkfabrikation= mit in Anwendung bringen
und dadurch chemisch reinen Schwefel erhalten. Die Rückstände der
Chlorkalkfabrikation, die im Wesentlichen aus Manganchlorür mit viel
freier Salzsäure neben Eisenchlorid bestehen, werden zu diesem Zweck
wie folgt behandelt: Zuerst werden die Chlorrückstände von ihrem
Gehalte an Eisenchlorid befreit. Man lässt zu diesem Zwecke diese
Rückstände in ein Gefäss fliessen und durch ein Trichterrohr
Schwefellauge in kleinen Quantitäten einlaufen. Es entwickelt sich
sofort Schwefelwasserstoffgas und dieses reducirt das Fe_{2}Cl_{6} zu
FeCl_{2}. Man rührt dabei um. Ohne weitere Reaktion erkennt man schon
an der Farbe, wenn die Reduktion vorüber ist. Der sich hier
ausscheidende Schwefel ist von graugelber Farbe, derselbe wird von Zeit
zu Zeit gesammelt und in den Schwefelöfen verbrannt. Wenn die
Chlorkalkrückstände auf diese Weise präparirt sind, so enthalten sie
also kein Eisenchlorid. Im Ausfällapparat können nun dieselben wie
Salzsäure verwendet werden. Bei Erklärung des Vorgangs im
Ausfällapparat wurde gezeigt, dass die Polysulfurete immer durch die
schweflige Säure der vorhergehenden Zersetzung in unterschwefligsaure
Salze übergeführt wurden. Wenn also die Zersetzung mit Salzsäure
erfolgt, so ist kein Schwefelcalcium mehr vorhanden. Statt Salzsäure
wendet man nun die präparirten Chlorrückstände an und es wirken die in
denselben vorhandenen freien Salze nun ebenso gut zersetzend auf die
unterschwefligsauren Salze, als reine Salzsäure. Schwefelmangan und
Schwefeleisen kann sich nicht bilden, da gewöhnlich kein
Schwefelcalcium mehr vorhanden ist. Sollte aber doch etwas
Schwefelcalcium vorhanden sein, so setzt man etwas Salzsäure zu, bevor
man die Chlorrückstände anwendet. Man kann auf diese Weise 3/4 der
ganzen Salzsäure ersparen, die sonst nöthig wäre, und erhält doch
reinen Schwefel.
[Sidenote: Sonstige Verfahren der Darstellung von Soda aus Glaubersalz.]
=Andere Methoden der Sodafabrikation.= Unter den sonstigen (fast
zahllosen) Verfahren der Darstellung von Soda sind folgende
erwähnenswerth. Nach =Kopp='s Verfahren der Sodafabrikation (das auf die
Versuche des =P. Malherbe= -- 1777 -- sich stützt und früher unter dem
Namen des =Alban='schen Verfahrens bekannt war) mischt man Natriumsulfat,
Eisenoxyd, Kohle und schmilzt in einem gewöhnlichen Sodaschmelzofen:
2Fe_{2}O_{3} } geben { Fe_{4}Na_{6}S_{3}
3Na_{2}SO_{4} } beim { 14 CO
16C } Calciniren { 2CO_{2}
Die rohe eisenhaltige Soda absorbirt an der Luft ausser Wasser
Sauerstoff und Kohlensäure und verwandelt sich in Natriumcarbonat und
einen unlöslichen Rückstand von natriumhaltigem Schwefeleisen
Fe_{4}Na_{2}S_{3}:
Fe_{4}Na_{6}S_{3} } { 2Na_{2}CO_{3}
2O } geben { Fe_{4}Na_{2}S_{3}
2CO_{2} } {
Das Auslaugen wird mit Wasser von 30-40° vorgenommen. Ist die
Lufttemperatur nicht zu hoch, so liefern die starken Lösungen im
Allgemeinen ohne vorheriges Concentriren nach 24-48 Stunden eine
reichliche und schöne Krystallisation von grossen farblosen
Sodakrystallen. Der unlösliche Rückstand wird getrocknet und geröstet;
die dabei sich entwickelnde schweflige Säure wird in den Bleikammern
sofort wieder in die Schwefelsäure übergeführt, welche wieder zur
Umwandlung von Kochsalz in Sulfat dient, so dass also derselbe Schwefel
immer wieder benutzt wird:
Fe_{4}Na_{2}S_{3} } geben { 2Fe_{2}O_{3}
14O } { Na_{2}SO_{4}
} { 2SO_{2}
Aus dem Röstrückstande wird das Sulfat durch Auslaugen entfernt. Es ist
nicht zu läugnen, dass das =Kopp='sche Verfahren, welches auch von
=Stromeyer= und =Waldeck= empfohlen wird, vor der Methode von =Leblanc=
gewisse Vorzüge darbietet.
[Sidenote: Directe Ueberführung von Kochsalz in Soda.]
Eine =directe Ueberführung des Kochsalzes= in Soda ist auf mannichfache
Weise versucht worden, ohne dass das Problem in genügender Weise gelöst
worden wäre. Man muss indessen zugeben, dass in dieser Richtung noch
viel zu leisten möglich ist. Bringt man Ammonbicarbonat in
concentrirter Lösung mit gesättigter Salzsoole zusammen, oder besser
noch, mischt man die Salzsoole mit fein gepulvertem Ammonbicarbonat und
lässt die Mischung nach wiederholtem Umrühren einige Stunden ruhig
stehen, so sondert sich das schwer lösliche Natriumbicarbonat als
krystallinisches Pulver aus und die darüberstehende Flüssigkeit ist
eine wässerige Salmiaklösung. Da das Natriumbicarbonat schon in
schwacher Rothglühhitze in Natriummonocarbonat übergeht, so hat man
darauf ein Verfahren der Sodafabrikation begründet. So haben =Dyar= und
=Hemming= in England eine fabrikmässige Bereitung der Soda aus Kochsalz
und Ammonbicarbonat ausgeführt; mit welchem ökonomischen Erfolge, ist
nicht bekannt. Das neue Verfahren von =Schloesing= und =Rolland=, auf
welches dieselben 1855 für England ein Patent erhielten, enthält einige
Verbesserungen, obgleich es im Grunde dem vorstehenden Verfahren gleich
ist. =Schloesing= benutzt zur Sodafabrikation eine concentrirte
Kochsalzlösung, welche mit Ammoniak gesättigt ist, und Kohlensäuregas.
Die erste Operation besteht darin, Ammoniak und Kohlensäure auf
Kochsalzlösung einwirken zu lassen. Man wendet hierzu an auf 100 Theile
Wasser 30-33 Theile Kochsalz, 8-1/2-10 Theile Ammoniak und Kohlensäure
im Ueberschuss. Die Absonderung des unlöslich ausgeschiedenen
Bicarbonates von der Flüssigkeit bildet die zweite Operation. Man
bewirkt dieselbe mittelst eines Centrifugalapparates. Soll die Soda
vollkommen rein werden, so wäscht man das Salz im Centrifugalapparate
mit einer Lösung von Bicarbonat. Die dritte Operation, das
Calciniren des Bicarbonates und die dadurch bewirkte Ueberführung
in Soda, wird in einem Cylinder aus Eisenblech ausgeführt. Die
entweichende Kohlensäure wird aufgefangen. Die vierte und fünfte
Operation bezwecken die Wiedergewinnung der Kohlensäure und des
Ammoniaks aus der Flüssigkeit, von welcher das Bicarbonat durch den
Centrifugalapparat getrennt worden ist. Man erhitzt die Flüssigkeit
erst für sich in einem Kessel, wobei Kohlensäure und Dämpfe von
kohlensaurem Ammon entweichen. Diese leitet man durch einen
Cylinder, in welchem eine gleichartige kalte Flüssigkeit über Koks
herabrinnt. Diese Flüssigkeit absorbirt dabei die Ammoniakdämpfe,
lässt aber die Kohlensäure weiter gehen, welche aufgefangen wird.
Die Flüssigkeit wird darauf mit Kalkmilch erhitzt, so dass das
Ammoniak ausgetrieben wird. Nachdem die Flüssigkeit von Kohlensäure
und Ammoniak befreit ist, wird sie durch Absetzenlassen geklärt
und dann das noch darin enthaltene Kochsalz durch Abdampfen wieder
gewonnen, was die sechste Operation bildet. -- Nach Versuchen von
=Heeren= (1858) ist vorstehendes Verfahren mehr zur Darstellung von
Bicarbonat, als von Soda geeignet, doch sollen neuerdings (durch die
Bemühungen von =Margueritte= und =de Sourdeval=) Verbesserungen Platz
gegriffen haben, in der Anwendung des Principes der Dephlegmation der
Alkoholdämpfe zur Extraction des kohlensauren Ammons bestehend, welche
dem Verfahren Zukunft zu sichern scheinen.
[Sidenote: Soda aus Kryolith.]
Gegenwärtig werden grosse Mengen von Soda bei der Verarbeitung des
=Kryoliths= (Al_{2}Fl_{6}, 6NaFl) gewonnen, indem man das Mineral
durch Erhitzen mit Kalk aufschliesst:
1 Mol. Kryolith } geben { 6 Mol. Fluorcalcium
6 " Kalk } { 1 " Natrium-Aluminat
Letztere Verbindung ist in Wasser löslich und wird durch Kohlensäure
zersetzt, wobei sich Thonerde niederschlägt, die auf =Alaun=
verarbeitet wird, und Soda in Lösung bleibt. 100 Kilogr. Kryolith geben
44 Kilogr. trocknes Aetznatron,
75 " calcinirte Soda,
203 " krystallisirtes Natriumcarbonat,
119,5 " Natriumbicarbonat.
Aus dem =Bauxit= (siehe unter Alaun) gewinnt man auf ähnliche Weise
durch Aufschliessen desselben mit Glaubersalz und Kohle neben Thonerde
Soda[45].
[45] Im Jahre 1867 verarbeiteten fünf Fabriken Deutschlands 150,000
Ctr. Kryolith auf etwa 270,000 Ctr. calcinirte Soda. Die
_Pennsylvania Salt manufacturing Company_ verarbeitet in ihrer
Fabrik zu =Natrona= bei Pittsburgh jährlich gegen 50,000 Ctr.
Kryolith.
[Sidenote: Soda aus Natriumsalpeter.]
Bei der Ueberführung des =Natriumsalpeters= in Kaliumsalpeter mittelst
Kaliumcarbonat (vergl. Seite 150) werden gegenwärtig nicht unbedeutende
Mengen hochgrädiger Soda gewonnen. Das Natrium des Natriumsalpeters
kann überhaupt auf folgende Weise in Soda (oder Aetznatron) übergeführt
werden:
a) durch Glühen von Natriumsalpeter mit Kohle;
b) durch Erhitzen von Natriumsalpeter mit Kieselerde und Zersetzen
des kieselsauren Natriums durch Kohlensäure;
c) durch Glühen von Natriumsalpeter mit Braunstein;
d) durch Zersetzen des Natriumsalpeters
[Greek: a]) mit Kaliumcarbonat,
[Greek: b]) mit Aetzkali;
in letzterem Falle tritt neben Kaliumsalpeter Aetznatron auf.
[Sidenote: Aetznatron.]
=Aetznatron= (oder Natriumhydroxyd NaHO). Seit dem Jahre 1851 wird das
Aetznatron entweder in Form höchst concentrirter Lauge, oder häufiger
noch als geschmolzenes Natronhydrat (in 100 Th. Aetznatron aus 77,5 Th.
Natron und 22,5 Th. Wasser bestehend) in den Sodafabriken dargestellt und
unter dem Namen =Soda=- oder =Seifenstein= in den Handel gebracht. Lange
Zeit hindurch stellte man nach althergebrachter Weise das Aetznatron
durch Behandeln nicht zu concentrirter Lösungen von Rohsoda mit Aetzkalk
dar. Um an Brennmaterial behufs des Abdampfens so verdünnter
Flüssigkeiten zu sparen, ahmt man jetzt in vielen Fabriken das von =Dale=
gegebene Beispiel nach, der die verdünnte Natronlösung zum Speisen seines
Dampfkessels benutzt und ohne Inconvenienzen die Lauge darin bis auf das
spec. Gewicht von 1,24 bis 1,25 bringt. Hierauf wird die Lauge in
gusseisernen Kesseln bis auf 1,9 spec. Gewicht abgedampft, bei welchem
Concentrationsgrade sie beim Erkalten erstarrt.
Das gegenwärtig im Grossen angewendete Verfahren der Darstellung von
Aetznatron ist folgendes: Die Anwendung des Kalkes zur Umwandelung der
Soda in Aetznatron ist längst verlassen, vielmehr stellt man bei der
Sodafabrikation sofort Aetznatron an. Dies geschieht dadurch, dass man
die Quantität Steinkohle, welche man dem Gemisch von Sulfat und
Kalkstein (Kreide) zusetzt, etwas vergrössert und die gewonnene Rohsoda
sofort mit Wasser von 50° auslaugt. Nachdem man die Lauge sich hat
klären lassen, concentrirt man sie rasch bis auf 1,5 spec. Gewicht,
wobei sich Natriumcarbonat, Natriumsulfat und Kochsalz am Boden
ausscheiden und die Flüssigkeit eine ziegelrothe Farbe (sie heisst
=Rothlauge=) annimmt, von einer eigenthümlichen Verbindung von
Schwefelnatrium und Schwefeleisen herrührend. Die Lauge wird nachher in
grossen gusseisernen Kesseln oder Pfannen erhitzt und, nachdem sie eine
hohe Temperatur erreicht hat, nach und nach auf je 100 Kilogr. zu
erzielendes Aetznatron mit 3-4 Kilogr. Natriumsalpeter versetzt. In dem
Verhältnisse als das Wasser entweicht, reagirt der Natronsalpeter auf
das Schwefelnatrium und des immer vorhandene Cyannatrium ein und es
findet reichliche Ammoniak- und Stickstoffgasentwickelung statt. Ein
Theil dieses Ammoniaks rührt von der Zersetzung der Cyanüre her, ein
anderer und zwar grösserer Theil ist eine Folge der Oxydation der
Schwefelmetalle, wobei Wasser zersetzt wird und der Wasserstoff die
Salpetersäure zu Ammoniak reducirt. Wenn die abgedampfte Masse die
Dunkelrothglühhitze erreicht, bemerkt man auf der Oberfläche fein
zertheilten Graphit als Zersetzungsprodukt des Cyans. Der Vorgang bei
der Oxydation des Schwefelnatriums durch Natriumsalpeter kann durch
folgende zwei Gleichungen ausgedrückt werden:
[Greek: a]) 2Na_{2}S + 2NaNO_{3} + 4H_{2}O = 2Na_{2}SO_{4} + 2NaHO +
2NH_{3};
[Greek: b]) 5Na_{2}S + 8NaNO_{3} + 4H_{2}O = 5Na_{2}SO_{4} + 8NaHO + 8N.
Nach =Pauli= ist die Art der Reaktion zum grössten Theile von der
Temperatur der erhitzten Lauge abhängig. Zwischen 138 und 143° geht der
Natronsalpeter einfach in salpetersaures Natron über, bei 155°
entwickelt sich Ammoniak unter stürmischem Aufsieden der Flüssigkeit.
Die Menge des sich hierbei entwickelnden Ammoniaks ist so bedeutend,
dass eine Condensation desselben lohnend erscheint; man würde in diesem
Falle den zum Abdampfen dienenden Kessel mit einem gewöhnlichen
Koksthurm verbinden. Bei neuer Concentration der Lauge, so dass der
Siedepunkt weit höher steigt als 155°, hört die Ammoniakentwickelung
auf und es findet reichliche Entwickelung von Stickstoffgas statt. Um
an Natriumnitrat zu sparen -- 1 Tonne = 20 Ctr. Aetznatron nehmen
immerhin 0,75 bis 1 Ctr. Natriumnitrat in Anspruch -- oxydirt man die
Lauge, aus welcher die Soda durch Krystallisirenlassen ausgeschieden
wurde, dadurch in einigen Fabriken, dass man dieselbe durch einen
Koksthurm laufen und dort einem Luftstrom begegnen lässt: das
Schwefeleisen, welches durch das Schwefelnatrium in Lösung erhalten
worden war, schlägt sich hierbei nieder. In anderen Fabriken treibt man
mit Hülfe einer Luftpumpe atmosphärische Luft 6-8 Stunden lang in
dünnen Strahlen durch die heisse Lauge. Dadurch wird das
Schwefelnatrium oxydirt und die Flüssigkeit entfärbt.
[Sidenote: Neuere Methoden der Darstellung von Aetznatron.]
Seit einigen Jahren stellt man auch Aetznatron durch Zersetzen einer
Lösung von Natriumsulfat mit Aetzbaryt dar, wobei als Nebenprodukt
Barytweiss auftritt. Neuerdings ist von =Ungerer= anstatt des Baryts
Aetzstrontian in Vorschlag gebracht worden. Das Aetznatron wird
ausserdem dargestellt bei der Verarbeitung des Kryolith auf
schwefelsaure Thonerde (siehe Alaun), oder durch Glühen von
Natriumsalpeter mit Braunstein; ferner durch Zersetzen von
Kieselfluornatrium oder Fluornatrium mit Aetzkalk. Man reinigt das
Aetznatron durch zwölfstündiges Schmelzen in einem eisernen Tiegel, wo
alle Salze und alle Thonerde und Kieselerde unlöslich sich ausscheiden.
Wo es auf grosse Reinheit ankommt, stellt man gegenwärtig Aetznatron
=auf synthetischem Wege= durch Zusammenbringen von Natrium mit Wasser
(unter Beobachtung der hierbei gebotenen Vorsichtsmaassregeln) dar.
Nach den Untersuchungen von =Dalton= entspricht
ein spec. Gewicht der Natronlauge Procenten an Natriumhydroxyd (NaHO)
2,00 77,8
1,85 63,6
1,72 53,8
1,63 46,6
1,56 41,2
1,50 36,8
1,47 34,0
1,44 31,0
1,40 29,0
1,36 26,0
1,32 23,0
1,29 19,0
1,23 16,0
1,18 13,0
1,12 9,0
1,06 4,7
Das Aetznatron findet seine Hauptanwendung in der Seifenfabrikation, in
der Verarbeitung und Reinigung der Produkte der trocknen Destillation
der Braunkohle, des Torfes etc. zum Zwecke der Darstellung von
Paraffin, Solaröl und Carbolsäure, zum Reinigen des Petroleums, zur
Bereitung des Natronwasserglases etc.
[Sidenote: Natriumbicarbonat.]
Das =Natriumbicarbonat= (zweifach-kohlensaures Natron) NaHCO_{3} (in 100
Theilen aus 36,9 Th. Natron, 10,73 Th. Wasser und 52,37 Th. Kohlensäure
bestehend) wird dargestellt, indem man gewaschenes Kohlensäuregas durch
eine Auflösung von Natriumcarbonat leitet. War die Lösung concentrirt, so
scheidet sich das Bicarbonat als krystallinisches Pulver aus, war sie
verdünnt, so erhält man grosse Krystalle. Da das Kohlensäuregas jedoch
nur langsam von der Lösung absorbirt wird, so ist es vortheilhafter, die
Kohlensäure auf das krystallisirte oder zum Theil verwitterte
Natriumcarbonat einwirken zu lassen. Man nimmt ein inniges Gemenge von 1
Theil krystallisirtem Natriumcarbonat mit 4 Theilen verwittertem Salz
oder auch ein Gemenge beider Salze zu gleichen Gewichtstheilen und
bewirkt die Sättigung dieses Gemenges am einfachsten durch Hinstellen in
flachen Schalen neben gährenden Most, Bierwürze oder Branntweinmaische.
Bei der Bereitung von sogenanntem Wassergas für Beleuchtungszwecke (aus
glühenden Koks und Wasserdämpfen) kann man die Reinigung des Gases von
der Kohlensäure sehr gut mit der Bereitung von Bicarbonat verbinden. Wo
Kohlensäure der Erde entströmt, ist die Bereitung dieses Salzes sehr
vereinfacht.
Durch die Einwirkung des Kohlensäuregases auf das krystallisirte
kohlensaure Natrium entsteht zuerst Sesquicarbonat (dem Urao und der
Trona entsprechend) und aus diesem erst Bicarbonat. Die neun
Mischungsgewichte Wasser, welche aus jedem Mischungsgewicht des
krystallisirten Natriumcarbonates hierbei austreten, lösen einen Theil
des Natriumcarbonates auf und sammeln sich in einem Reservoir an. Diese
Lösung dient bei weiteren Operationen zum Befeuchten der zu
behandelnden Krystalle. Zuweilen stellt man auch das Kohlensäuregas
durch die Einwirkung von Schwefelsäure auf Calciumcarbonat oder, wo es
die Umstände erlauben, von Salzsäure auf Marmor, Dolomit oder Magnesit
dar. Das so erhaltene Bicarbonat wird in einem Strome Kohlensäuregas
bei etwa 40° getrocknet. Man hat ferner vorgeschlagen, das Bicarbonat
dadurch darzustellen, dass man dem Natriummonocarbonat die Hälfte
seines Natriums durch eine Säure entzieht, wobei die andere Hälfte mit
der Kohlensäure zu Bicarbonat zusammentritt. Man löst zu diesem Zwecke
28-1/2 Theile krystallisirtes Natriumcarbonat in der doppelten
Gewichtsmenge warmen Wassers und bringt die Lösung in einen grossen
Glasballon. Darauf bringt man durch eine bis auf den Boden des Ballons
reichende Trichterröhre 4-9/10 Th. englische Schwefelsäure in die
Flüssigkeit, wobei dieselbe nicht bewegt werden darf. Beim ruhigen
Stehenlassen scheidet sich nach einigen Tagen das Bicarbonat in
Krystallen ab, welche mit Wasser abgespült und getrocknet werden. --
Durch Fällen einer concentrirten Kochsalzlösung mit Ammonbicarbonat
erhält man sofort einen Niederschlag von Natriumbicarbonat, während die
darüberstehende Flüssigkeit Salmiak enthält.
Das Natriumbicarbonat krystallisirt in monoklinischen Tafeln, reagirt
schwach alkalisch und verliert schon bei 70°, so wie beim Kochen seiner
Lösung Kohlensäure und geht in Monocarbonat über. An trockner Luft
verwandelt es sich nach und nach in Sesquicarbonat. Man benutzt es zur
Entwickelung von Kohlensäure bei der Herstellung von moussirenden
Getränken, zum Entsäuern des Bieres, bei der Bereitung von Brot ohne
Gährung (mit Salzsäure oder mit saurem Calciumphosphat), zum Fällen der
Thonerde aus der Natrium-Aluminat-Lösung (in der Kryolith- und
Bauxit-Industrie), so wie zur Bereitung eines Bades zum Vergolden und
Verplatiniren. Endlich ist es in neuerer Zeit zum Entschälen der Seide
und zum Reinigen der Wolle vorgeschlagen worden. Es soll die Seide und
die Wolle weit weniger angreifen als Seife und Ammoniak. 1 Gramm dieses
Salzes giebt, mit einer Säure vollständig zersetzt, ungefähr 270
Kubikcentimeter Kohlensäuregas, entsprechend 0,52 Grm.
Die =Grösse der Sodaproduktion= in Europa ist gegenwärtig (1870)
ungefähr folgende:
Grossbritannien 6,250,000 Centner
Frankreich 2,600,000 "
Zollverein 1,650,000 "
Oesterreich 350,000 "
Uebrige Länder 1,000,000 "
------------------
11,850,000 Centner
Die Jod- und Bromgewinnung.
[Sidenote: Gewinnung des Jods.]
Das =Jod= findet sich im Meerwasser und wandert von da in die
vegetabilischen Jodsammler, die Seealgen oder Tange, durch deren
Verarbeitung der grösste Theil des in der Industrie verwendeten Jodes
dargestellt wird. Auch in dem rohen Chilisalpeter, so wie in einigen
Salzsoolen, so in derjenigen der Saline Sulza (Sachsen-Weimar), kommt das
Jod in namhafter Menge vor. Das Vorkommen des Jodes im Mineralreiche als
Bleijodür und in den Phosphoriten von Amberg in Bayern und von Diez (an
der Lahn) in dem preussischen Regierungsbezirke Wiesbaden, ist ohne alle
technische Bedeutung. Der Hauptsitz der Jodfabrikation ist Glasgow in
Schottland, wo 12 Fabriken sich befinden, ausserdem sind zwei Fabriken in
Irland und zwei (Brest und Cherbourg) in Frankreich.
[Illustration: Fig. 85.]
[Illustration: Fig. 86.]
[Sidenote: Aus Kelp.]
Zum Zweck der Jodgewinnung werden die Seealgen (vergl. Seite 140)
eingeäschert und die erhaltene Asche (=Kelp= oder =Varech=) in folgender
Weise behandelt: Man laugt den in kleine Stücke zerschlagenen Kelp mit
Wasser aus, wobei sich 60-70 Proc. lösen und 30-40 Proc. Kelpabfall
bleiben. Die Lauge (von 1,18-1,20 spec. Gew.) enthält Chloralkalien,
Alkalisulfate und -carbonate, Jodkalium, Schwefelkalium und
unterschwefligsaure Alkalien. Durch Eindampfen und Abkühlen der Lauge
erhält man nach und nach daraus Kaliumsulfat, Chlorkalium und Kochsalz.
Die Mutterlauge davon wird in offenen flachen Gefässen mit verdünnter
Schwefelsäure versetzt, wobei unter heftiger Entwickelung von Kohlensäure
und Schwefelwasserstoff ein dicker Schaum von Schwefel sich bildet, der
abgeschöpft, getrocknet und in den Handel gebracht wird. Nachdem die Gase
entwichen sind, setzt man zu der Flüssigkeit noch mehr Schwefelsäure und
eine entsprechende Menge Braunstein (Verfahren von =Wollaston=) und
bringt die Mischung in ein grosses bleiernes Destillirgefäss _C_ (Fig.
85), wobei sich Jod entwickelt, welches in den Thonvorlagen _B_, _B'_,
_B''_, _B'''_ als eine feste krystallinische Masse sich absetzt. In der
grossen Jodfabrik von =Paterson= in Glasgow wendet man zum Destilliren
des Jods einen gusseisernen halbkugelförmigen Kessel von etwa 1,3 Meter
Durchmesser an, auf welchem sich ein bleierner Deckel mit zwei Helmen von
Steinzeug befindet, welche letztere die Joddämpfe in zwei Systeme von
thönernen Vorlagen (jedes zu 4-5 Stück) führen. In Cherbourg gewinnt man
das Jod aus der Lauge (nach dem Verfahren von =Barruel=) einfach durch
Einleiten von Chlorgas. Nach der letzteren Methode wird das Jod aus dem
Jodmagnesium ausgeschieden und durch Chlor ersetzt (MgJ_{2} + Cl_{2} =
MgCl_{2} + J_{2}). Einer neueren Methode zufolge destillirt man die
Jodalkalimetalle behufs ihrer Ausscheidung des Jods mit
Eisenchloridlösung, wobei alles Jod übergeht (2NaJ + Fe_{2}Cl_{6} = 2J +
2NaCl + 2FeCl_{2}). Das Jod ist in Wasser sehr wenig löslich und fällt
als schwarzes Pulver zu Boden. Bei der Ausscheidung durch Chlor muss
genau die zur Zersetzung des Jodmagnesiums nothwendige Menge Chlor
angewendet werden; war die Menge des Chlors zu gering, so scheidet sich
kein Jod aus; im entgegengesetzten Falle bildet sich Chlorjod und freies
Brom, welche beide Körper zum Theil dampfförmig entweichen. Das
abgeschiedene Jod wird von der darüber stehenden Flüssigkeit getrennt,
zum Abtropfen in ein thönernes, mit Löchern versehenes Gefäss gebracht
und auf Löschpapier vollends getrocknet. Bei allen diesen Operationen
muss die Anwendung von Metall vermieden werden. Das so erhaltene Jod wird
durch Sublimation gereinigt. Zu dieser Operation dient der in
beistehender Figur (Fig. 86) abgezeichnete Apparat, der aus steinernen
Retorten _C_, _C_ die sich in dem Sandbade _B_ befinden, welches durch
eine darunter befindliche Feuerung erwärmt wird, besteht. In eine jede
dieser Retorten bringt man ungefähr 40 Pfund Jod, umschüttet sie
vollständig mit Sand, damit sich kein Jod an dem oberen Theile condensire
und den Retortenhals verstopfe. Der Retortenhals führt in die Vorlagen
_R_, _R_, in welchen sich das Jod krystallinisch ansetzt. Die zur Seite
der Vorlagen befindlichen Röhren _ab_, _ab_ leiten die bei der
Sublimation sich entwickelnden Wasserdämpfe ab. 1 Tonne Kelp giebt 4,07
Kilogr. Jod.
[Sidenote: Verfahren der Jodgewinnung nach Stanford und Moride aus dar
Tangkohle.]
Nach der von =E. C. Stanford= 1862 vorgeschlagenen Methode der
Jodgewinnung (vergl. Seite 142) werden die Tange nicht eingeäschert,
sondern einer Destillation mit überhitzten Wasserdämpfen unterworfen,
wodurch der Verflüchtigung des Jodes vorgebeugt wird und die bei der
Destillation sich entwickelnden theerartigen Produkte und brennbaren
Gase mit verwerthet werden können. Die so erhaltene Tangkohle wird nach
dem Erkalten mit Wasser extrahirt und die Lösung der Salze in bekannter
Weise auf Jod, Chlorkalium etc. verarbeitet. Die flüchtigen Produkte
sind Leuchtgas, Essigsäure, Ammoniak, Mineralöl und Paraffin. Nach der
1866 von =Moride= in Nantes beschriebenen Modification vorstehenden
Verfahrens wird die durch Auslaugen der Tangkohle erhaltene Lösung in
durch Dampf geheizten Pfannen abgedampft und aus der Flüssigkeit
Kaliumsulfat, Chlorkalium etc. gewonnen. Nachdem er nun die Mutterlauge
mit Chlor oder mit Untersalpetersäure versetzt hat, extrahirt er das
Jod mit Benzin (nicht Benzol) in einem Apparat, welcher so eingerichtet
ist, dass das Benzin das Jod sofort an Natron oder Kali abgiebt, worauf
es wieder auf's Neue jodlösend wirkt. Die jodhaltige Flüssigkeit wird
auf gewöhnliche Art auf Jod verarbeitet.
[Sidenote: Gewinnung des Jodes aus dem Chilisalpeter.]
Der =rohe Chilisalpeter= (welcher nach der von =Nöllner=
ausgesprochenen Ansicht =jod=haltigen Seetangen sein Dasein verdankt)
enthält constant 0,059 bis 0,175 Proc. Jod und zwar in Gestalt von
Natriumjodat, dann in geringer Menge als Jodnatrium und Jodmagnesium.
Die beim Raffiniren des Rohsalpeters oder die bei dessen Umwandelung in
Kaliumsalpeter fallenden Mutterlaugen, welche 0,28 bis 0,36 Proc. Jod
enthalten, werden auf Jod verarbeitet, indem man in die Lauge
schweflige Säure leitet, bis das ausgeschiedene Jod sich wieder zu
lösen beginnt. Neuerdings giebt man der salpetrigen Säure den Vorzug
vor der schwefligen Säure. Das abgeschiedene Jod wird wie gewöhnlich
getrocknet und durch Sublimation gereinigt. Das in der Flüssigkeit in
Form von Jodmetallen noch enthaltene Jod wird mit Hülfe von Chlor
ausgefällt.
[Sidenote: Eigenschaften und Anwendung des Jod.]
Das Jod (J = 127; spec. Gewicht = 4,94) erscheint als ein
schwarzgrauer, krystallinischer, metallglänzender Körper, dem Graphit
nicht unähnlich, der sich beim Erhitzen in Dämpfe verwandelt, welche
(nach =Stas=) im gesättigten Zustande blau, im verdünnten violett
sind. Es schmilzt bei 115° C. und siedet über 200° C. Das Jod löst sich
etwas in Wasser, leicht in Alkohol und Aether, Jodwasserstoffsäure,
Jodkalium, Schwefelkohlenstoff, Chloroform, Benzol, einer wässrigen
Lösung von schwefliger Säure und einer Lösung von unterschwefligsaurem
Natrium. Eine Auflösung des Jodes mit Stärke zusammengebracht, färbt
letztere violett. Vorgekommene Verfälschung des Jodes mit Kohlenpulver
oder Graphit lässt sich durch Behandeln mit Alkohol oder
Natriumhyposulfit, in welchem Jod vollkommen löslich sein muss, oder
durch Sublimation auffinden. Bisweilen hat man auch das Gewicht des
Jodes durch Wasserzusatz zu vermehren gesucht. -- Man wendet das Jod in
grosser Menge in der Photographie, zur Bereitung des Jodquecksilbers,
des Jodkaliums und anderer Jodpräparate an[46]. In neuerer Zeit benutzt
man es auch zur Herstellung gewisser Theerfarben, so z. B. des
Jodvioletts und Jodgrüns, ferner zur Bereitung des blauen Cyanins,
welches aus der Jodverbindung einer aus der flüchtigen Base Lepidin
sich bildenden basischen Verbindung besteht. Im Jahre 1869 wurden in
der Farbenfabrikation consumirt circa 900 Centner Jod, hiervon kommen
auf den norddeutschen Bund 650 Ctr.
auf Frankreich, England und die Schweiz 250 "
Die =Produktion an Jod= betrug 1869
Schottland und Irland 1829 Ctr.
Frankreich 1324 "
Tarapaca 300 "
---------
3453 Ctr.
[46] Von dem grossen Verbrauche des Jods für die Photographie kann die
Notiz einen Begriff geben, dass eine einzige Fabrik in Berlin
jährlich 30,000 Pfd. Jodkalium (wozu über 200 Ctr. Jod gebraucht
werden) fabricirt.
[Sidenote: Bromgewinnung.]
=Bromgewinnung.= Das Brom findet sich in geringer Menge im Meerwasser. 1
Liter desselben enthält 0,061 Grm. Brom. Dagegen sind die Mutterlaugen
mehrerer Salinen wie z. B. der zu Schönebeck (bei Magdeburg), ferner die
Mutterlauge von der Verarbeitung der Stassfurter Kalisalze (insbesondere
des Carnallits und des Kainits) so reich an =Brom=, dass die Darstellung
dieses Körpers daraus lohnend erscheint. Um die Beimengung des Chlors
möglichst zu vermeiden, versetzt man die Mutterlauge zunächst mit
verdünnter Schwefelsäure, wobei Brom- und Chlorwasserstoffsäure frei
werden, um das Gemenge dann bis auf 120° zu erwärmen und so die flüchtige
Chlorwasserstoffsäure von der minder flüchtigen Bromwasserstoffsäure zu
trennen, welche in der Flüssigkeit zurückbleibt. Beim Erkalten derselben
scheiden sich noch schwefelsaure Salze ab. Die von den Krystallen
getrennte saure Flüssigkeit wird mit Braunstein und Schwefelsäure
destillirt. Als Vorlage dienen zwei Woulff'sche Flaschen, von denen die
erste leer bleibt, die zweite aber Natronlauge enthält. In der ersten
condensiren sich Wasser, etwas Brom, Bromoform und Bromkohlenstoff,
während die Bromdämpfe in die zweite Flasche gehen und sich dort zu
Bromnatrium und Natriumcarbonat lösen. Die Lauge wird zur Trockne
verdampft, der Rückstand geglüht (um das Natriumbromat in Bromnatrium zu
verwandeln) und mit Schwefelsäure und Braunstein destillirt, wodurch man
reines Brom erhält, welches man am besten unter concentrirter
Schwefelsäure auffängt und aufbewahrt.
Nach einem andern Verfahren von =Leisler= (1866 in England patentirt)
lässt man das Brom aus der magnesiahaltigen Flüssigkeit (z. B. aus der
Mutterlauge von der Verarbeitung der Kainite, Carnallite und
Tachhydrite oder aus dem Wasser des todten Meeres)[47] durch
Kaliumbichromat und eine Säure unter Mitwirkung von Wärme abscheiden
und das auf diese Weise verflüchtigte Brom durch einen mit metallischem
Eisen beschickten Condensator leiten, so dass Bromeisen entsteht, aus
welchem sich dann reines Brom oder eine Bromverbindung mit Leichtigkeit
darstellen lässt. Der vom Patentträger angewendete Apparat ist eine
Destillirblase, deren unterer Theil aus Eisen besteht, während der
obere, der Helm, aus Blei oder aus Steinzeug angefertigt, geräumig, von
domartiger oder gewölbter Form und mit einem gebogenen, aus Blei oder
aus Steinzeug bestehenden Ableitungsrohre versehen ist. Dieses Rohr
führt zu einem irdenen Recipienten, der ungefähr wie eine =Woulff='sche
Flasche geformt, aber am Boden mit einer Vorrichtung zum Ablassen der
in ihm enthaltenen Flüssigkeit versehen ist. Die Blase wird bis etwa
zum oberen Rande des gusseisernen Bodens oder Untertheils mit der zu
verarbeitenden Flüssigkeit gefüllt und dann mittelst eines
gewöhnlichen, unter ihr angebrachten Ofens geheizt. Während die
Flüssigkeit sich erhitzt, wird eine gesättigte kalte Lösung von
Kaliumbichromat zugesetzt; dann wird das Ganze tüchtig durch einander
gerührt. Bevor die Flüssigkeit die Temperatur von 66° C. angenommen
hat, wird auf je 100 Volumen der zu verarbeitenden Flüssigkeit 1
Volumen Salzsäure zugesetzt, welche vorher mit ihrem drei- bis
vierfachen Volumen Wasser verdünnt worden ist, und dann wird wiederum
tüchtig durchgerührt, so dass alles sich gehörig vermischt. Darauf wird
der Helm aufgesetzt, Ableitungsrohr, Recipient und Condensator werden
mit einander verbunden und sämmtliche Verbindungen lutirt, nachdem der
Condensator vorher mit Drehspänen von Schmiedeeisen, welche möglichst
gross, leicht und spiralförmig sein sollen, gefüllt worden ist. Das
Feuer wird so regulirt, dass der Inhalt der Blase ununterbrochen und
ruhig im Kochen bleibt und ein gleichmässiger Dampfstrahl durch den
Condensator bläst, bis kein Brom weiter übergeht. Das mit dem Dampfe
übergegangene Brom verbindet sich mit dem im Condensator enthaltenen
Eisen; das entstandene Bromeisen löst sich in der geringen, im
Condensator verdichteten Menge Wasser und fliesst aus demselben in ein
untergesetztes Gefäss. Sobald die Bromentwickelung aufgehört hat, wird
die Blase geöffnet und die rückständige Flüssigkeit aus derselben
mittelst eines Hebers abgezogen; darauf wird die Blase von neuem
beschickt, die Beschickung wiederum mit Kaliumbichromat und Salzsäure
versetzt und die Destillation wiederholt. Das Eisen braucht erst nach
mehreren Operationen erneuert zu werden, da jedes Mal nur eine geringe
Menge desselben verbraucht wird. Das erhaltene Bromeisen wird nach dem
gewöhnlichen Verfahren in Bromkalium oder eine andere Bromverbindung
umgewandelt. Zur Darstellung von Brom wird das Bromeisen in geeigneten
Retorten mit Kaliumbichromat und Säure erhitzt und das übergehende Brom
condensirt und aufgefangen. Zur Erleichterung der ersteren Entwickelung
des Broms können Stückchen von Feuerstein, Quarz oder dergl. in die
Destillirblase gebracht worden; oder es wird Luft oder Dampf durch die
in ihr enthaltene Flüssigkeit geblasen, um den Uebertritt der Dämpfe in
den Condensator zu beschleunigen. -- Das Brom ist das einzige, bei
gewöhnlicher Temperatur flüssige Nichtmetall. Es erscheint als
Flüssigkeit, die in Masse betrachtet dunkelrothbraun, in dünnen
Schichten hyazintroth gefärbt ist; der Geruch ist stark und sehr
unangenehm und dem des Chlors ähnlich. Eingeathmet wirkt das Gas
ähnlich dem Chlor, nur schwächer. Das Brom ist in Wasser weniger
löslich als das Chlor; die wässrige Lösung ist gelbroth und wird im
Lichte gleich dem Chlorwasser unter Freiwerden von Sauerstoff und
Bildung von Bromwasserstoffsäure zersetzt. 100 Th. Bromwasser enthalten
bei 15° 3,226 Th. Brom. Mit Wasser bildet das Brom bei 0° ein festes
krystallisirtes Bromhydrat. Das Brom löst sich leicht in Aether,
Alkohol, Chloroform, Schwefelwasserstoff und Bromwasserstoffsäure. In
wässriger, schwefliger Säure löst es sich (SO_{2} + H_{2}O + 2Br =
SO_{3} + 2BrH) zu Bromwasserstoffsäure; es siedet bei +63° und
verwandelt sich dadurch in dunkelrothe Dämpfe. Bei -7,3° erstarrt es zu
einer bleigrauen, blätterigen, graphitähnlichen Masse. Gegen Farbstoffe
verhält sich das Brom wie das Chlor; organische Substanzen werden von
Brom gebräunt. Das Brom wird bekanntlich ähnlich dem Jod (als
Bromkalium, Bromammon, Bromkadmium und unterbromigsaures Kali) in der
Photographie und als Arzneimittel ausserdem seit einiger Zeit (in Form
von Bromäthyl, Bromamyl und Brommethyl) zur Erzeugung gewisser
Theerfarben (z. B. für Hofmann's Blau und für das aus dem Anthracen
dargestellte künstliche Alizarin) massenhaft verwendet. -- Als
Desinfectionsmittel ist es ebenfalls bedeutungsvoll. Bei der
Darstellung des Ferridcyankaliums lässt sich nach =E. Reichardt= (1869)
das Chlor mit gutem Erfolge durch Brom ersetzen. Die fabrikmässige
Bromdarstellung aus den Carnallit-, Tachhydrit- und Kainitmutterlaugen
ist zuerst von =A. Frank= in Stassfurt (seit 1866) ausgeübt worden. --
Die =Bromproduktion= mag sich gegenwärtig (1870) auf 1150 Centner
belaufen; dieselben vertheilen sich
auf Stassfurt 400 Centner
" Frankreich 100 "
" Schottland 300 "
" Nordamerika 350 "
-------------
1150 Centner.
[47] Nach einer Untersuchung von =Lartet= enthält 1 Liter Wasser des
todten Meeres bei 300 Meter Tiefe 7,093 Grm. (=0,7 Proc.) Brom.
Der Schwefel.
[Sidenote: Schwefel.]
Der =Schwefel=, im Vereine mit der Steinkohle, dem Steinsalz und dem
Eisen eine der Grundlagen der heutigen chemischen Industrie ausmachend,
findet sich häufig im gediegenen Zustande im Gyps und in den damit in
Verbindung stehenden Thon- und Mergellagern, im Flötz- und im tertiären
Gebirge, selten auf Lagern und Gängen, im krystallinischen Schiefer- und
Uebergangsgebirge; ferner auf und in Braun- und Steinkohlenflötzen.
Ausserdem kommt er besonders als vulkanisches Sublimationsprodukt vor, so
in den Solfataren bei Neapel. In Gängen und Ablagerungen findet er sich
am verbreitetsten auf Sicilien, von wo aus fast ganz Europa mit Schwefel
versorgt wird, ferner in Aegypten an den Ufern des rothen Meeres,
namentlich des Golfs von Suez, auf den jonischen Inseln (besonders auf
Corfu), am _Clear_- oder _Borax-lake_ in Californien[48] und am
Popocatepetl (im mexikanischen Staate Puebla), wo man jährlich über 2000
Ctr. Schwefel sammelt. Der Schwefel setzt sich auch aus den
Schwefelquellen (z. B. dem Aachner Wasser) ab. Der Schwefel kommt ferner
mit Metallen verbunden als Schwefelkies (FeS_{2} mit 53,3 Proc. Schwefel
und nicht selten etwas Thallium in dem Pyrit und in dem Markasit oder
Vitriolkies), Kupferkies, Bleiglanz, Zinkblende, Rothgültigerz u. s. w.
und mit Sauerstoff als Schwefelsäure im Anhydrit, Gyps, Kieserit,
Schwerspath, Cölestin u. s. w. vor[49]. Das Vorkommen des Schwefels in
Gestalt von natürlichem Schwefelwasserstoff und schwefliger Säure ist für
die Technik von keiner Bedeutung. Von grosser Tragweite ist dagegen das
mit Erfolg gekrönte Streben der modernen Industrie, den Schwefel aus
gewissen Fabrikationsrückständen (z. B. von der Soda- und
Potaschenbereitung) zu regeneriren!
[48] Der kalifornische Schwefel kommt nicht in Stangenform, sondern in
Holzkisten gegossen von 100 Kilogr. Gewicht im Handel vor.
[49] Der =Schwefelgehalt= der schwefelhaltigen Mineralien ist
folgender:
Pyrit (FeS_{2}) enthält 53,3 Proc. Schwefel.
Kupferkies (Fe_{2}Cu_{6}S_{6}) " 34,9 " "
Magnetkies (Fe_{7}S_{8} oder
nach Th. Petersen FeS) " 39,5 " "
Bleiglanz (PbS) " 13,45 " "
Zinkblende (ZnS) " 33,0 " "
Kieserit (MgSO_{4} + H_{2}O) " 23,5 " "
Anhydrit (CaSO_{4}) " 23,5 " "
Gyps (CaSO_{4} + 2H_{2}O) " 18,6 " "
Steinkohle (namentlich Gaskohle) " 1,0 " "
Die Steinkohlenmenge, welche jährlich in London zur Leuchtgasbereitung
verwendet wird, enthält 200,000 Ctr. Schwefel, entsprechend 612,500 Ctr.
Schwefelsäure!
[Illustration: Fig. 87.]
[Illustration: Fig. 88.]
[Sidenote: Gewinnung des Schwefels durch Ausschmelzen und Läutern.]
Die Gewinnung des vulkanischen Schwefels geht, je nach der Natur des
Rohmaterials und der Reichhaltigkeit desselben, entweder durch
=Ausschmelzen= oder durch =Destillation= vor sich. Bei reichem Rohstoffe
geschieht das Ausschmelzen in gusseisernen =Kesseln= _A_ (Fig. 87),
welche durch ein auf dem Roste _A_ befindliches Kohlenfeuer gelinde
erhitzt werden. Während des Schmelzens wird die Masse mit einem
Eisenstocke umgerührt. Nachdem der darin enthaltene Schwefel geschmolzen
ist, schöpft man das Gestein mit dem Löffel _C_ heraus und giesst den
Schwefel zuletzt in eine mit Wasser benetzte Mulde oder in eine
Blechpfanne _D_. Nach dem Erkalten wird die Schwefelmasse in Stücke
geschlagen und in Fässer verpackt in den Handel gebracht. Das
ausgeschöpfte Gestein wird, ebenso wie ärmeres schwefelhaltiges Gestein
in Haufen oder in =Schachtöfen= (Fig. 88) ausgeschmolzen, wobei als
Brennstoff ein Theil des Schwefels selbst dient. In dem Gestelle dieses
Ofens entzündet man eine kleine Menge unreinen Schwefels und füllt nach
und nach den Schacht _E_ mit groben Bruchstücken des erdigen Schwefels
an, die sehr bald an der Oberfläche sich entzünden und den geschmolzenen
Schwefel austreten lassen. Die Oeffnungen _f_, _f_, _f_ liefern die zur
Verbrennung eines Theiles des Schwefels erforderliche Luft. Der
ausgeschmolzene Schwefel, der sich im unteren Theile des Schachtes
ansammelt, wird durch den Kanal _g_ in Holz- oder Blechgefässe
abgestochen. Weit besser als in Schachtöfen gelingt das Ausschmelzen des
Schwefels in =Meilern=.
[Illustration: Fig. 89.]
Weit rationeller als das vorstehende Verfahren ist die Gewinnung des
Schwefels durch =Destillation=, wobei man nicht mehr wie früher irdene
Töpfe als Retorte und Vorlage, sondern einen wirklichen Destillirapparat
(Fig. 89) anwendet. _A_ ist ein Kessel aus Gusseisen, welcher nach der
Füllung mit Rohmaterial mit einem eisernen Deckel geschlossen wird. Die
Art der Heizung und der Weg, welchen die Verbrennungsgase um den Kessel
und um den Vorwärmer _D_ zurückzulegen haben, ist aus der Zeichnung
ersichtlich. Die Schwefeldämpfe entweichen durch das eiserne Rohr _m_ in
den Condensator _B_, aus welchem der flüssige Schwefel in das Gefäss _k_
läuft. Das vorgewärmte Material wird aus _D_ durch Hinwegnahme eines
Schiebers bei _p_ in den mittlerweile entleerten Destillirkessel
gebracht. Seit einigen Jahren saigert man den Vorschlägen von E. u.
=P. Thomas= gemäss, den Schwefel aus seinen Erzen mittelst Wasserdampf
von 130° aus, mithin nach demselben Principe, nach welchem =M. Schaffner=
den aus den Sodarückständen regenerirten Rohschwefel reinigt. Dass man in
neuester Zeit auch versucht hat, den Schwefel aus dem Gestein durch
=Extraction= mit =Schwefelkohlenstoff= oder auch mit =Steinkohlentheeröl=
von 0,88 zu gewinnen, sei nur beiläufig erwähnt.
Der durch Ausschmelzen erhaltene Schwefel ist der =Rohschwefel=; =Mène=
erhielt bei der Analyse von Proben sicilianischen Schwefels folgende
Resultate:
1. 2. 3. 4. 5.
Schwefel (in CS_{2} löslich) 90,1 96,2 91,3 90,0 88,7
Kohlige Substanz 1,0 0,5 0,7 1,1 1,0
Schwefel (in CS_{2} unlöslich) 2,0 -- 1,5 2,1 1,7
Kieselsand 2,3 1,5 3,3 2,8 5,5
Kalkstein (bisweilen Cölestin) 4,1 1,8 2,5 3,0 2,8
Verlust 0,5 -- 0,7 1,0 0,3
Die unteren Partien der Brote von Rohschwefel enthalten oft bis zu 25
Proc. fremder Körper.
Um ihn von den erdigen Theilen zu befreien, wird der Rohschwefel der
=Raffination= unterworfen und beliebig entweder in Form von Stangen als
=Stangenschwefel= oder als feines Pulver als =Schwefelblumen= in den
Handel gebracht.
[Illustration: Fig. 90.]
[Sidenote: Raffinirapparat von Lamy.]
[Sidenote: Stangenschwefel.]
[Sidenote: Schwefelblumen.]
Der zur Raffination des Schwefels dienende von =Michel= in Marseille
construirte und von =Lamy= verbesserte Apparat besteht wesentlich aus
einem oder aus zwei gusseisernen Cylindern _B_ (Fig. 90), welche die
Stelle einer Retorte vertreten, und einer grossen Kammer _G_, welche als
Vorlage dient. Der erste Cylinder _B_ wird durch den darunter
befindlichen Feuerraum erhitzt. Die Flamme umspielt den Cylinder und
entweicht nebst den Verbrennungsgasen durch den Schornstein _E_, nachdem
sie vorher durch die Züge _C_ einen Theil ihrer Wärme an den Kessel _D_
abgegeben hat, in welchem der Schwefel eine vorläufige Reinigung erleidet
und durch das Rohr _F_ in den Cylinder _B_ fliesst. Die Cylinder _B''_
münden in die gewölbte Schwefelkammer, welche aus Backsteinen construirt
ist. An dem einen Ende der Kammer ist eine (in der Abbildung nicht
angegebene) Thüröffnung, welche von Innen durch eine mit Blei überzogene
Thür von Eisenblech, von Aussen durch Backsteine geschlossen ist. Am
unteren Theile der Kammer ist in einer gusseisernen Platte ein rundes
Loch, welches durch eine konische Stange _J_, _H_ verschlossen oder
geöffnet werden kann. Der durch _H_ ausfliessende Schwefel läuft in den
Kessel _L_, neben welchen ein in Fächer abgetheilter Drehbottig _M_ sich
befindet, in welchen der Schwefel in Stangenform gebracht wird; die
Schwefelstangen werden bei _N_ aufgespeichert. Soll =Stangenschwefel=
dargestellt werden, so verfährt man auf folgende Weise: Man beschickt
einen jeden Cylinder mit Rohschwefel, lutirt die Schliessdeckel und
erhitzt den einen Cylinder; sobald die Destillation darin bis zur Hälfte
vorgeschritten ist, beginnt man mit dem Erhitzen des zweiten Cylinders.
Die Verbrennungsgase aus beiden Herden steigern die Temperatur des
Kessels _D_ dergestalt, dass der Schwefel schmilzt und sich dadurch
reinigt, sowohl durch Absetzen der schweren Unreinigkeiten, als auch
durch Verdunstung des darin enthaltenen Wassers und Abscheidung leichter
Körper an der Oberfläche. Sobald die Destillation des ersten Cylinders
vorüber ist, beschickt man ihn von Neuem und zwar aus dem Kessel _D_ mit
Hülfe des Rohres _F_. Jede Destillation dauert vier Stunden; man erhält
mit den beiden Cylindern in 24 Stunden in sechs Operationen 1800 Kilogr.
Schwefel. Da die Temperatur in der Kammer stets über 112° bleibt, so
erhält sich der Schwefel darin flüssig. Sobald die Schicht des
geschmolzenen Schwefels dick genug ist, zieht man ihn in den kleinen
Kessel _L_ ab und schöpft ihn in Holzformen. Will man =Schwefelblumen=
darstellen, so ist das Verfahren das nämliche, nur darf die Temperatur in
der Kammer =110°= nicht überschreiten, weil sonst der Schwefel schmilzt.
Um diese niedere Temperatur zu erhalten, nimmt man in dem Zeitraume von
24 Stunden nur zwei Destillationen à =150= Kilogr. vor. Sobald die am
Boden der Kammer befindliche Schicht von Schwefelblumen eine gewisse Höhe
erreicht hat, öffnet man die erwähnte Thüre und schaufelt die
Schwefelblumen heraus. Neuerdings (1854) ist der Apparat =Lamy's= durch
=Dujardin= wesentlich verbessert worden.
Bei der Destillation des Schwefels findet ein Verlust von 11-20 Proc.
statt, welcher zum Theil in dem Verbrennen von Schwefel seinen Grund
hat. Der grauschwarze Rückstand in den Kesseln führt den Namen
=Schwefelschlacke=. Die im Handel sich findenden Schwefelblumen
enthalten stets schweflige Säure und Schwefelsäure, wovon man sie zum
grössten Theile durch Auswaschen mit Wasser befreien kann.
[Sidenote: Darstellung des Schwefels durch Destillation von
Schwefelkies.]
Ausser aus vulkanischem Schwefel gewinnt man gegenwärtig grosse
Schwefelmengen auf folgende Weise:
1) aus =Eisenkies= oder =Pyrit= FeS_{2}. Dieses Mineral besteht in 100
Theilen aus 46,7 Theilen Eisen und 53,3 Theilen Schwefel und ist demnach
so zusammengesetzt, dass, wenn man ihm genau die Hälfte des Schwefels
entzieht, Eisen und Schwefel in einem solchen Verhältniss mit einander
verbunden zurückbleiben, dass durch Oxydation dieser Verbindung
Eisenvitriol sich bildet. Der Schwefelkies kann mithin 26,65 Theile
Schwefel verlieren, ohne dadurch durch Eisenvitrioldarstellung untauglich
zu werden. Wollte man jedoch die Hälfte des in dem Schwefelkies
enthaltenen Schwefels durch Erhitzen austreiben, so würde eine Temperatur
anzuwenden sein, bei welcher das zurückbleibende Einfach-Schwefeleisen
schmelzen, sich in die zur Destillation angewendeten Thoncylinder ziehen
und dieselben zerstören würde. Man begnügt sich deshalb, nur 13-14 Proc.
Schwefel aus dem Schwefelkies durch Erhitzen abzuscheiden, wobei der
Rückstand pulverförmig bleibt und die Destillationsgefässe nicht
angreift.
[Illustration: Fig. 91.]
Das übliche Verfahren der Darstellung von Schwefel aus Schwefelkies
durch =Destillation= ist folgendes: Man erhitzt den Schwefelkies in
konischen Röhren aus feuerfestem Thon _A A_, welche, wie Fig. 91 zeigt,
geneigt über einer Feuerung liegen. Die untere Oeffnung wird mit einer
siebähnlich durchlöcherten Scheibe aus gebranntem Thon verschlossen,
welche den Schwefelkies herabzufallen verhindert und doch dem
ausgeschmolzenen Schwefel entweder im flüssigen Zustande oder als
Schwefeldämpfe Austritt gestattet. An diesem Ende befindet sich eine
thönerne Röhre _b_, durch welche der Schwefel in eine mit Wasser
versehene Vorlage _C_ gelangt. Die konischen Röhren werden mit gröblich
gepochtem Schwefelkies beschickt, mit auflutirten Thonplatten
verschlossen und dann erhitzt. Der in der Vorlage befindliche
=Rohschwefel= ist von graugrüner Farbe und wird durch Schmelzen zum
Theil gereinigt; der so erhaltene Schwefel kommt in Stücken als
=geschmolzener Schwefel= in den Handel. Um ihn von beigemengtem
Schwefelarsen zu befreien, läutert man ihn durch Destillation. Der
Rückstand von der Läuterung des Rohschwefels ist der =Rossschwefel=,
welcher in der Thierheilkunde Anwendung findet. Der aus Schwefelkiesen
gewonnene Schwefel verdankt seine orangegelbe Farbe häufiger
beigemengtem Thallium als dem Arsen. =Crookes= fand in spanischem
Pyritschwefel bis zu 0,29 Proc. Thallium.
[Sidenote: Gewinnung des Schwefels durch Rösten von Kupferkies.]
2) durch =Rösten von Kupferkies=. Es lässt sich der Schwefel aus den
Kiesen auch durch =Röstung= (Kernrösten) gewinnen. Hierbei ist der
Schwefel Nebenprodukt bei der Gewinnung des Kupfers; aus kiesigen
Kupfererzen (gewöhnlich Kupferkies) wurde früher am Unterharz in
tropfsteinähnlicher Gestalt der sogenannte =Jungfernschwefel= gewonnen,
indem man den Schwefel aus einer Oeffnung in die Seite des Rösthaufens
heraustropfen liess. Gegenwärtig gewinnt man den Schwefel noch durch
Rösten von Kupferkiesen zu Agordo (in Venedig), zu Wicklow in Irland
und in Mühlbach (Salzburg), wo man im Jahre 1868 gegen 2000 Ctr.
Rohschwefel producirte.
[Sidenote: Gewinnung des Schwefels als Nebenprodukt der
Steinkohlengasfabrikation.]
3) als =Nebenprodukt der Steinkohlengasfabrikation=. Bei der Reinigung
des Steinkohlengases wendet man zum Entschwefeln ein Gemenge von
Eisenoxyd mit porösen Körpern (z. B. Sägespäne) an -- die sogenannte
=Laming='sche Mischung -- in welcher sich der Schwefel (Fe_{2}O_{3} +
H_{2}S = 2FeO + H_{2}O + S) bis zur Menge von 40 Proc. ansammelt. Nach
dem Patent von =Hills= röstet man sie in einem besonderen Röstofen, um
schweflige Säure für die Schwefelsäurefabrikation und andererseits
Eisenoxyd zu erzeugen, welches von Neuem zur Entschwefelung des Gases
verwendet wird. 1 Tonne (= 20 Ctr.) des Gemenges giebt 1,25 Tonnen
englischer Schwefelsäure. Die Steinkohlenmenge, welche in London
jährlich zur Leuchtgasbereitung verwendet wird, enthält 200,000 Ctr.
Schwefel, entsprechend 612,500 Ctr. englischer Schwefelsäure.
4) aus den =Sodarückständen=. Die beim Auslaugen der nach =Leblanc='s
Process erhaltenen Rohsoda verbleibenden =Rückstände=, wesentlich aus
Calciumsulfuret bestehend, liefern gegenwärtig, indem man sie dem von
=M. Schaffner=, =Guckelberger= (und =L. Mond=) und =P. W. Hofmann=
herrührenden =Regenerationsverfahren= (vergl. Seite 202) unterwirft,
namhafte Mengen von =regenerirtem Schwefel=. Die bei der Fabrikation
der Mineralpotasche (aus dem Kaliumsulfat der Kainite und der
Carnallite) sich bildenden Rückstände werden gleichfalls (in Kalk bei
Cöln und in Stassfurt) auf Schwefel verarbeitet[50].
[50] Die =Regenerirung des Schwefels= aus den Sodarückständen (Seite
202) hat bereits grosse Ausdehnung gewonnen; so liefert z. B. der
österreichische Verein für chem. und metallurg. Produktion zu
Aussig (Director =Max Schaffner=) jährlich 450,000 Kilogr. (= 9000
Ctr.) Stangenschwefel (aus den Sodarückständen) in den Handel.
Auch die unter =Hasenclever='s Leitung stehende =Rhenania= in
Aachen producirt massenhaft regenerirten Schwefel. Ebenso auch
Mannheim, Ringkuhl bei Kassel und die meisten englischen
Sodafabriken.
[Sidenote: Gewinnung des Schwefels durch Reaction von Schwefelwasserstoff
auf schweflige Säure.]
5) aus =schwefliger Säure und Schwefelwasserstoff=. =Dumas= machte die
Beobachtung, dass, wenn man 1/3 Schwefelwasserstoffgas verbrennt und
die erzeugte schweflige Säure nebst 2/3 Schwefelwasserstoffgas in eine
feucht zu erhaltende Kammer leitet, man fast allen Schwefel erhalten
könne.
Schweflige Säure SO_{2} } { Schwefel 3S
Schwefelwasserstoff 2H_{2}S } geben { Wasser 2H_{2}O
Diese Reaction, wobei übrigens fast die Hälfte des Schwefels durch
Bildung von Pentathionsäure (die jedoch zweckmässig in unterschweflige
Säure übergeführt werden kann) verloren geht, ist nun häufig zu Grunde
gelegt worden, um den Schwefel aus Gyps, Schwerspath, dem Rückstande
der Sodafabrikation wieder zu gewinnen. Das Verfahren kommt bei allen
Vorschlägen darauf hinaus, dass man z. B. Schwerspath durch Glühen mit
Kohle zu Schwefelbarium reducirt, letzteres mit Salzsäure übergiesst,
um auf der einen Seite Chlorbarium, auf der anderen
Schwefelwasserstoffgas zu erhalten, welches man entweder zum Theil
verbrennt und dann, nach obiger Reaction, durch unverbrannten
Schwefelwasserstoff in Schwefel überführt oder das
Schwefelwasserstoffgas sofort in Wasser leitet, in welches zugleich
schwefligsaures Gas, durch Rösten von Schwefelkies erzeugt, geleitet
wird[51]. Durch eine ähnliche Reaction erhält man auch Schwefel als
wichtiges =Nebenprodukt= bei der =Verarbeitung des Kelps= auf Kalisalze
und auf Jod. In der Jodfabrik von =Paterson= in Glasgow beträgt die
jährliche Ausbeute an (vegetabilischem) =Schwefel aus Kelp= gegen 2000
Ctr. Nach =E. Kopp= lässt sich aus dem Schwefelwasserstoffgas auch
durch unvollständige Verbrennung desselben (H_{2}S + O = H_{2}O + S)
Schwefel ökonomisch vortheilhaft gewinnen.
[51] Dass man den Schwefel aus dem Schwefelwasserstoff auch durch
Leiten des letzteren Gases in Eisenchlorid erhalten kann, ist
bereits von der Technik berücksichtigt und neuerdings (1862) von
=Gossage= wieder empfohlen worden.
[Sidenote: Durch Reaction von schwefliger Säure auf Kohle.]
6) aus =schwefliger Säure und Kohle=. Leitet man schweflige Säure über
glühende Kohlen, so verbrennen letztere zu Kohlensäure und der Schwefel
wird ausgeschieden. Auf diese Weise erhält man beim Rösten der
Zinkblende z. B. zu Borbeck bei Essen namhafte Mengen von Schwefel.
[Sidenote: Durch Erhitzen von Schwefelwasserstoff.]
7) aus =Schwefelwasserstoff=. Schwefelwasserstoffgas zerfällt, wenn es
durch rothglühende Röhren geleitet wird, in seine Bestandtheile.
[Sidenote: Eigenschaften und Anwendung des Schwefels.]
Der Schwefel besitzt in seinem gewöhnlichen Zustande eine
eigenthümliche gelbe Farbe, die bei 100° dunkler wird und bei -50° fast
verschwindet, lässt sich leicht pulverisiren, hat ein spec. Gewicht von
1,98-2,06, schmilzt bei 115° zu einer dünnflüssigen gelben Flüssigkeit,
beginnt bei 160° dickflüssiger und pomeranzengelb zu werden, wird bei
220° zäh und röthlich, zwischen 240 und 260° sehr zäh und rothbraun,
über 340° wieder etwas flüssiger, bis er, ohne seine dunkle Farbe zu
verlieren, bei 420° zu sieden beginnt und sich in dunkelrothbraune
Dämpfe verwandelt. Wenn man bis auf 230° erhitzten Schwefel durch
Eintauchen in Wasser plötzlich abkühlt, so erhält man ihn weich und
plastisch und er kann in diesem Zustande zu Abdrücken von Medaillen und
überhaupt Gravirarbeiten benutzt werden. Da er nach einigen Tagen seine
ursprüngliche Härte wieder erlangt, so können die Abdrücke, die er
liefert, wieder als Matrizen dienen zur Verfertigung sehr reiner
Formen. Wird der Schwefel bei Zutritt der Luft erhitzt, so verbrennt er
zu schwefliger Säure. Er löst sich nicht in Wasser, in unbedeutender
Menge in absolutem Alkohol und Aether, weit leichter in erwärmten
fetten und flüchtigen Oelen (zu =Schwefelbalsam=), leicht in
Schwefelkohlenstoff, Steinkohlentheeröl, Benzol und Chlorschwefel[52].
Er löst sich ferner beim Kochen mit Natron- oder Kalilauge, mit
Lösungen von Schwefelkalium oder -Calcium, mit Lösungen gewisser
Sulfosalze (z. B. der Verbindung Sb_{2}S_{3}, Na_{2}S, welche dadurch
in Sb_{2}S_{5}, Na_{2}S übergeht) und endlich mit schwefligsauren
Alkalien, welche dadurch in unterschwefligsaure Salze übergeführt
werden.
[52] Nach =Cossa= (1868) lösen
100 Th. Schwefelkohlenstoff bei 15° C. 37,15 Th. Schwefel
100 " " " 38° " 94,57 " "
100 " " " 48,5° " 146,21 " "
100 " Benzol " 26° " 0,96 " "
100 " " " 71° " 4,37 " "
100 " Aether " 23,5° " 0,97 " "
100 " Chloroform " 22° " 1,20 " "
100 " Anilin " 130° " 85,27 " "
nach =Pelouze= (1869)
100 Th. Theeröl von 0,88
spec. Gew. " 130° " 43,00 " "
Man benutzt den Schwefel zur Schwefelsäurefabrikation, zur Bereitung
des Schiesspulvers, der Zündrequisiten und Schwefelfäden, zum Schwefeln
des Hopfens, des Weines, zum Einpudern des Weinstockes (bei der
Traubenkrankheit)[53], zur Bereitung von schwefliger Säure,
schwefligsauren und unterschwefligsauren Salzen, Schwefelkohlenstoff,
zur Herstellung von Zinnober, Musivgold und anderen Schwefelmetallen,
zur Fabrikation von Ultramarin, zum Kitten, zum Vulkanisiren und
Hornisiren des Kautschuks und der Guttapercha u. s. w.
[53] Wie gross der Verbrauch an Schwefel zum Einpudern der Trauben
geworden ist, erhellt aus einer Mittheilung von =W. Sartorius= von
=Waltershausen= (Journal für Landwirthschaft von W. Henneberg,
1863, Bd. VIII, p. 62) nach welcher in einem Jahre gegen 850,000
Ctr. Schwefel Siciliens (also gegen 20-25 Proc. der
Gesammtproduktion) theils für Sicilien, theils für Italien,
Frankreich und Spanien zu diesem Zwecke verbraucht werden.
Der meiste Schwefel kommt, wie oben bemerkt, aus Sicilien. Die
Totalausfuhr Siciliens betrug
1853 1,800,000 Ctr.
1854 2,100,000 "
1855 2,000,000 "
1856 2,500,000 "
1857 2,400,000 "
1858 3,000,000 "
1859 2,900,000 "
1860 2,500,000 "
1861 2,800,000 "
1862 3,200,000 "
1863 3,500,000 "
1864 3,750,000 "
1865 3,550,000 "
1866 3,828,000 "
1867 3,724,000 "
1868 4,052,000 "
(deren Werth auf 37 Mill. Lire angegeben wird).
Die Schwefelproduktion in Europa beträgt (1870) gegen 7 Mill. Ctr.,
davon kommen auf
Italien 6,860,000 Ctr.
Spanien 80,000 "
Oesterreich 42,000 "
Norddeutscher Bund 15,500 "
Belgien 8,000 "
Uebriges Europa 7,000 "
--------------
7,012,500 Ctr.
Der regenerirte Schwefel ist hierbei selbstverständlich nicht mit in
Betracht gezogen.
Schweflige Säure und unterschweflige Säure.
[Sidenote: Die schweflige Säure.]
Die =schweflige Säure= (SO_{2} oder wasserhaltig H_{2}SO_{3}) lässt sich
gewinnen
a) durch Oxydation des Schwefels,
b) durch Reduction der Schwefelsäure,
c) durch Combination von a) und b).
Die Darstellung der schwefligen Säure =durch Oxydation des Schwefels=
geschieht [Greek: a]) durch Verbrennen von Schwefel (Stangenschwefel oder
Schwefelblumen) an der Luft; [Greek: b]) durch Rösten von Schwefel- oder
Kupferkies, oder der =Laming='schen Mischung der Leuchtgasfabriken;
[Greek: g]) durch Erhitzen von Braunstein mit Schwefelpulver. Die
Darstellung der schwefligen Säure =durch Rösten von Schwefelmetallen=
(Pyrite, Kupferkies, Zinkblende, Kupferstein, Bleistein etc.) zu
metallurgischen Zwecken ist ohne Zweifel die vortheilhafteste und die im
grössten Maassstabe ausgeübte, namentlich (seit der Einführung des
=Gerstenhöfer='schen Röstofens) behufs der Fabrikation von Schwefelsäure.
Wo die schweflige Säure als Conservationsmittel von Nahrungsstoffen und
Rohmaterialien zur Fabrikation von Nahrungsmitteln dienen soll, wie z. B.
beim Schwefeln des Hopfens, des Weins etc., darf diese Art der
Darstellung von schwefliger Säure nicht Platz greifen, weil die so
erzeugte schweflige Säure stets mit arseniger Säure gemengt ist. Das
=Laming='sche Mittel der Leuchtgasfabriken, ein Gemenge von Eisenoxyd mit
anderen Körpern, in welchem sich beim Reinigen des Gases der Schwefel bis
zur Menge von 40 Proc. ansammelt, wird durch Rösten regenerirt, wobei
colossale Mengen schwefliger Säure sich bilden, welche in London zur
Schwefelsäurefabrikation verwendet wird. Durch =Erhitzen von Metalloxyden
mit Schwefel= kann nur unter gewissen Bedingungen mit Nutzen schweflige
Säure dargestellt werden. Man wendet an entweder Braunstein oder
Kupferoxyd, ersterer giebt, je nach dem Gewichtsverhältniss der
Materialien, entweder nur die Hälfte oder sämmtlichen angewendeten
Schwefel in Gestalt von schwefliger Säure. Auch durch Erhitzen von
Eisenvitriol mit Schwefel (FeSO_{4} + 2S = FeS + 2SO_{2}) stellt man
zuweilen schweflige Säure dar. Zinkvitriol giebt beim Erhitzen schweflige
Säure und Sauerstoff (ZnSO_{4} = SO_{2} + O + ZnO). Kieserit (MgSO_{4} +
H_{2}O) mit Kohle gemengt und erhitzt, giebt alle Schwefelsäure als
schweflige Säure ab.
Die Darstellung der schwefligen Säure durch =Reduction der
Schwefelsäure= findet häufig Anwendung, doch ist in den meisten Fällen
die schweflige Säure Nebenprodukt. Man reducirt die Schwefelsäure durch
Erhitzen derselben mit gewissen Metallen, wie Kupfer, Quecksilber oder
Silber:
Schwefelsäure 2H_{2}SO_{4} } { Kupfersulfat CuSO_{4}
Kupfer Cu } geben { Schweflige Säure SO_{2}
} { Wasser 2H_{2}O
Es bildet sich hierbei eine kleine Menge Schwefelkupfer. In Fällen, in
denen eine Verunreinigung der schwefligen Säure mit Kohlensäure und
Kohlenoxydgas nicht nachtheilig ist, reducirt man die Schwefelsäure
durch Kohlenstaub, Hobelspäne, Sägespäne etc.
Schwefelsäure 2H_{2}SO_{4} } { Schweflige Säure 2SO_{2}
Kohle C } geben { Kohlensäure CO_{2}
} { Wasser 2H_{2}O
Da bei dieser Operation Schwefelsäure und Holz endlich vollständig in
schweflige Säure, Kohlensäure und Wasser übergehen, so kann die
Gasentwickelung ununterbrochen stattfinden, wenn man nur von Zeit zu
Zeit bald neues Holz, bald neue Schwefelsäure zusetzt.
Schwefelsäuredämpfe zerfallen beim Ueberhitzen in schweflige Säure und
Sauerstoffgas (H_{2}SO_{4} = SO_{2} + O + H_{2}O). Die =Reduction der
Schwefelsäure durch Schwefel= ist als ein combinirtes Verfahren der
Darstellung der schwefligen Säure durch Oxydation und durch Reduction
zu betrachten:
Schwefelsäure 2H_{2}SO_{4} } {Schweflige Säure 3SO_{2}
Schwefel S } geben {Wasser 2H_{2}O
Die Operation ist indessen sehr ungestüm und schwer zu regeln, da der
Schwefel schon bei einer Temperatur schmilzt, die weit niedriger ist,
als die, bei der die Reaction stattfindet. Mit der schwefligen Säure
geht ferner häufig Schwefeldampf über, welcher sich in den
Gasleitungsröhren absetzt und dieselben verstopft.
Die schweflige Säure ist bei gewöhnlicher Temperatur ein farbloses,
stechend riechendes Gas von 2,21 spec. Gewicht. Sie löst sich in Wasser
in beträchtlicher Menge (1 Vol. Wasser absorbirt bei 18° 44 Vol. Gas).
In Weingeist löst sie sich noch reichlicher als in Wasser. Bei
Gegenwart von Wasser treten alle höheren Oxydationsstufen des
Stickstoffs an die schweflige Säure Sauerstoff ab und verwandeln
dieselbe zu Schwefelsäure, während sie selbst zu Stickoxyd reducirt
werden. Chlor verwandelt die feuchte schweflige Säure gleichfalls in
Schwefelsäure; Jod verhält sich ebenfalls oxydirend. Mit
Schwefelwasserstoff zusammengebracht, findet Schwefelausscheidung
statt.
Die Hauptanwendung der schwefligen Säure in der Technik ist eine ebenso
wichtige als mannichfaltige, sie dient zur Schwefelsäurefabrikation, in
der Papierfabrikation als Antichlor, zur Fabrikation der =E.
Kopp='schen Krapppräparate, zur Bereitung des Natriumhyposulfits, seit
einiger Zeit zur Fabrikation von Ammonsulfat aus Harn etc. (das sich
bildende schwefligsaure Ammoniak geht an der Luft nach und nach in
schwefelsaures Salz über); zum Aufschliessen von Alaunschiefer behufs
der Alaunfabrikation (=Laminne='s Patent); zum Extrahiren des Kupfers
aus gewissen Kupfererzen; zum Conserviren (Schwefeln) der eingemachten
Früchte, des Weines, des Hopfens, der comprimirten Gemüse, des
Fleisches, des Dextrinsyrups, des Zuckersaftes bei der Rüben- und
Rohrzuckerfabrikation, zum Maischen der Kartoffeln und des Mais in der
Spiritusbereitung, zum Bleichen von thierischen Substanzen (Seide,
Wolle, Badeschwämme, Federn, Leim, Darmsaiten, Hausenblase), welche
durch Chlor nicht farblos, sondern gelb gefärbt werden, von Korb- und
Strohgeflechten, von arabischem Gummi etc. Das Bleichen durch
schweflige Säure lässt sich auf zwei wesentlich von einander
verschiedene Ursachen zurückführen, nämlich in den meisten Fällen auf
eine blosse Verhüllung, in einigen wenigen Fällen aber auf eine
wirkliche Zerstörung des Farbstoffes. Die Pigmente der meisten blauen
und rothen Blumen, Früchte u. s. w. gehen mit der schwefligen Säure
farblose Verbindungen ein: die Farbe ist aber nicht zerstört. Eine
durch schweflige Säure gebleichte Rose erhält durch Befeuchten mit
verdünnter Schwefelsäure ihre ursprüngliche rothe Farbe wieder. Die
Farbstoffe der gelben Blumen verhalten sich indifferent gegen
schweflige Säure und werden durch dieselbe nicht gebleicht. Manche
Farben, wie das Indigblau, das Carmin und der gelbe Farbstoff der
Seide, werden anfänglich durch schweflige Säure nicht gebleicht, später
aber findet eine Bleichung statt dadurch, dass unter dem Einflusse des
Lichtes der mit ihr gemengte Sauerstoff, d. h. als Ozon, eine
Zerstörung der genannten Farben vermittelt. Die sauerstoffentziehende
Eigenschaft der schwefligen Säure hat man auch in neuerer Zeit als
=Feuerlöschmittel= benutzt.
[Sidenote: Calciumsulfit.]
Das =Calciumsulfit= (neutrales schwefligsaures Calcium) SCa_{2}O_{3} +
H_{2}O (in 100 Th. 41 Th. schweflige Säure enthaltend), verdient alle
Beachtung, indem in dieser Verbindung die schweflige Säure in einem
Zustande in den Handel gebracht werden kann, in welchem sie
Haltbarkeit, leichte Transportfähigkeit und billigen Preis vereinigt.
Bei der Anwendung macht man die schweflige Säure durch Schwefelsäure
oder Salzsäure frei. -- Das =Bariumsulfit= ist dem Calciumsalz
vielleicht noch vorzuziehen.
[Sidenote: Natriumhyposulfit.]
Das =unterschwefligsaure Natrium= (Natriumhyposulfit, Natriumdithionit),
S_{2}Na_{2}O_{3} + 5H_{2}O, ein in neuerer Zeit vielfältig und zwar zu
photographischen Zwecken, in der Metallurgie (nach =Patera=) zum Lösen
des Chlorsilbers aus den mit Kochsalz gerösteten Silbererzen und (nach
=Stromeyer=) zur hydrometallurgischen Kupfergewinnung, in der
Kattundruckerei als Mordant, als Antichlor in der Papierfabrikation u. s.
w. angewendetes Salz, lässt sich auf verschiedene Weise darstellen. Nach
=Anthon= mengt man 4 Theile calcinirtes Natriumsulfat mit 1-1-1/4 Theil
Holzkohlenpulver, befeuchtet das Gemenge und setzt es, in einen Tiegel
oder ein eisernes Gefäss gepackt, 6-10 Stunden der Rothglühhitze aus. Die
Masse wird zerkleinert, mit Wasser befeuchtet und in dünnen Lagen der
Einwirkung von schwefliger Säure ausgesetzt. Die wässerige filtrirte
Lösung lässt man abdampfen und krystallisiren. Nach =E. Kopp='s Methode
(die von =M. Schaffner= in Aussig ausgebildet wurde) stellt man zunächst
unterschwefligsaures Calcium dar, indem man schweflige Säure auf das beim
Auslaugen der Rohsoda zurückbleibende Calciumsulfuret der Sodafabriken
(vergl. Seite 202) einwirken lässt, und das so erhaltene Kalksalz durch
eine Lösung von Natriumsulfat zersetzt, wobei sich Gyps niederschlägt und
unterschwefligsaures Natrium in Lösung bleibt. Neuerdings wandelt man die
Pentathionsäure (S_{5}O_{5}, H_{2}O), die in grosser Menge bei der
Reaction von Schwefelwasserstoff und schwefliger Säure behufs der
Schwefeldarstellung (vergl. S. 217) sich bildet, durch Kochen mit
Natronlauge in unterschwefligsaures Natrium (2S_{5}O_{5}, H_{2}O +
3H_{2}O = 5S_{2}O_{2}, H_{2}O) um.
Es hat die in technischer Beziehung so wichtige Eigenschaft, mit
Silberoxyd ein leicht lösliches Doppelsalz (unterschwefligsaures
Silber-Natrium) zu bilden und deshalb unlösliche Silberverbindungen,
wie Jodsilber und Chlorsilber, mit Leichtigkeit aufzulösen, daher seine
Anwendung in der Daguerreotypie und Photographie und zur
hydrometallurgischen Silbergewinnung. Unterschwefligsaures Natrium löst
Jod in grosser Menge, darauf beruht seine Anwendung in der Chlorometrie
und überhaupt den jodometrischen Methoden, von denen einige auch in
technischer Hinsicht von Wichtigkeit sind. Eine mit schwefligsaurem
Natrium versetzte Lösung von unterschwefligsaurem Natrium löst Malachit
und Kupferlasur in Form von unterschwefligsaurem Kupferoxydul-Natrium
auf; diese Eigenschaft ist von =Stromeyer= zur hydrometallurgischen
Kupfergewinnung benutzt worden. Endlich benutzt man das
unterschwefligsaure Natrium auch zur Darstellung des Antimonzinnobers
und zur Bereitung von Anilin- oder Aldehydgrün (Emeraldin). Das
unterschwefligsaure Blei und die Kupferverbindung hat man als
Bestandtheil der Zündmasse phosphorfreier Zündhölzchen anzuwenden
vorgeschlagen. In grosser Menge verwendet man das unterschwefligsaure
Natrium anstatt der Soda zum Reinigen der Wäsche. Die Eigenschaft des
Natriumhyposulfits, bei verhältnissmässig niederer Temperatur in seinem
Krystallwasser zu schmelzen und nach dem Erkalten wieder zu erstarren,
verwerthet =H. Fleck= zum Verschliessen der Glasröhren mit Zündmasse
bei Sprengarbeiten unter Wasser. Wie enorm der Verbrauch an
unterschwefligsaurem Natrium ist, geht daraus hervor, dass eine
chemische Fabrik (die Rhenania bei Aachen) davon jährlich 2000 Centner
darstellt. Die unter =Schaffner='s Leitung stehende Fabrik in Aussig
producirt gegenwärtig sogar 6000 Centner.
Die Schwefelsäurefabrikation.
(Schwefelsäure H_{2}SO_{4} mit dem Mischungsgewicht 196 besteht in 100
Theilen aus 81 Th. wasserfreier Schwefelsäure und 18,5 Th. Wasser.
Technisches Mischungsgewicht = 106.)
[Sidenote: Schwefelsäure.]
Man unterscheidet in der Fabrikation und im Handel zwei Sorten
Schwefelsäure:
_a_) die =rauchende= oder =Nordhäuser Schwefelsäure= (Vitriolöl),
destillirt aus Eisenvitriol oder Natriumbisulfat oder Ferrisulfat
(schwefelsaurem Eisenoxyd), oder durch Zersetzen von Glaubersalz mit
Borsäure behufs der Fabrikation von Borax;
_b_) die =englische= oder =gewöhnliche Schwefelsäure=, entweder aus
schwefliger Säure durch Oxydation mittelst Salpetersäure erzeugt, oder,
wiewohl äusserst selten aus natürlichen Sulfaten, wie z. B. Gyps,
abgeschieden.
[Sidenote: Rauchende Schwefelsäure.]
a) =Rauchende Schwefelsäure.= In der Rothglühhitze werden alle
schwefelsauren Salze zersetzt, mit Ausnahme der schwefelsauren
Verbindungen der Alkalien und alkalischen Erden. Es könnten deshalb alle
schwefelsauren Salze, mit Ausnahme der genannten, zur Fabrikation der
rauchenden Schwefelsäure Anwendung finden. Seiner Billigkeit wegen giebt
man dem Eisenvitriol zum Brennen des Vitriolöls den Vorzug. Dieses Salz
zerfällt in der Rothglühhitze in Eisenoxyd, wasserfreie Schwefelsäure und
schweflige Säure:
} Eisenoxyd Fe_{2}O_{3}
Eisenvitriol 2FeSO_{4} liefert } Schwefelsäure SO_{3}
} Schweflige Säure SO_{2}
Man würde durch das Brennen des Eisenvitriols wasserfreie Schwefelsäure
erhalten, wenn es möglich wäre, denselben vollständig zu entwässern. Es
bleibt beständig Wasser zurück und man erhält deshalb die sogenannte
=rauchende Schwefelsäure=, ein veränderliches Gemenge von wasserfreier
Schwefelsäure mit der englischen Schwefelsäure (H_{2}SO_{4}).
[Illustration: Fig. 92.]
Die Darstellung der rauchenden Schwefelsäure geschieht auf folgende
Weise: Die Eisenvitriollösung oder Vitriolmutterlauge wird bis zur
Trockne abgedampft und in Kesseln möglichst entwässert. Die trockene
und geschmolzene Salzmasse (=Vitriolstein=) wird in dem Brennofen (Fig.
92) weiter behandelt; dieser Ofen ist ein Galeerenofen, in welchem die
Feuerung in zwei Reihen von feuerfesten irdenen Kolben _A_, deren Hälse
so eingemauert sind, dass die Mündungen der Vorlagen _B_, _B_ bequem in
dieselben eingeführt und verkittet werden können, erhitzt. Wenn die
Kolben -- ein jeder mit 2,5 Pfd. der Masse -- beschickt worden sind,
fängt man an zu erhitzen; die zuerst übergehende schweflige Säure
enthaltende wasserhaltige Schwefelsäure wird gewöhnlich nicht
aufgefangen. Beginnen aber weisse Nebel von wasserfreier Schwefelsäure
sich zu zeigen, so legt man die Vorlagen, welche ungefähr 30 Grm.
Wasser enthalten, vor und beginnt die Destillation, nachdem die Fugen
mit Kitt lutirt worden sind. Nach 24 bis 36 Stunden ist die
Destillation beendigt. Die Kolben werden von Neuem gefüllt und bei
beginnender Destillation dieselben Vorlagen mit der schon
übergegangenen Säure abermals vorgelegt. Nach viermaligem Abtreiben hat
das Vitriolöl die erforderliche Concentration. Der in den Retorten
bleibende Rückstand ist rothes, noch etwas Schwefelsäure enthaltendes
Eisenoxyd (Colcothar, Caput mortuum Vitrioli, Pariser Roth). Die
Ausbeute an rauchender Schwefelsäure beträgt zwischen 45 bis 50 Proc.
vom Gewicht des entwässerten Eisenvitriols[54]. Man destillirt weit
zweckmässiger =Ferrisulfat= (Eisenoxydsulfat), aus Colcothar und
englischer Schwefelsäure bereitet, wobei man das in dem Kolben
zurückbleibende Eisenoxyd immer wieder benutzen kann. Häufig bringt man
auch in die Vorlage englische Schwefelsäure und leitet in diese
wasserfreie Schwefelsäure, die man durch Brennen von vollkommen
entwässertem Eisenvitriol oder besser durch Erhitzen von schwefelsaurem
Eisenoxyd erhält. Das bei der Bereitung der Salpetersäure aus
Chilisalpeter als Rückstand bleibende =Natriumbisulfat= (NaHSO_{4})
wird gegenwärtig hier und da ebenfalls zur Fabrikation der rauchenden
Schwefelsäure benutzt. Bei der Destillation bleibt Glaubersalz und ein
Theil des Wassers zurück, während ein Gemenge von wasserfreier
Schwefelsäure mit englischer Schwefelsäure übergeht. Man hat auch in
Frankreich angefangen, mit der Fabrikation von Borax die von rauchender
Schwefelsäure zu verbinden. Zu diesem Zwecke destillirt man ein Gemenge
von calcinirtem =Glaubersalz= und =Borsäure= und leitet die sich
entwickelnden Dämpfe von wasserfreier Schwefelsäure in englische
Schwefelsäure. Die rauchende Schwefelsäure ist ölartig, von
bräunlichgelber bis dunkelbrauner Farbe und stechendem Geruche nach
schwefliger Säure. An der Luft raucht sie; beim Erhitzen giebt sie
Dämpfe von wasserfreier Schwefelsäure. Ihr spec. Gewicht = 1,86-1,92.
Man benutzt sie fast nur noch zum Auflösen des Indigs. 4 Th. rauchender
Schwefelsäure lösen 1 Th. Indig, während von der englischen 8 Th. dazu
erforderlich sind.
[54] In Davidsthal in Böhmen erhält man aus 14 Ctr. Vitriolstein
(geschmolzenem Eisenvitriol) in 36 Stunden 5-1/2 Ctr. rauchende
Schwefelsäure.
[Sidenote: Englische Schwefelsäure.]
Die =englische= oder =gewöhnliche Schwefelsäure= (H_{2}SO_{4}) besteht in
ihrer höchsten Concentration in 100 Theilen aus 81,5 Th. Schwefelsäure
und 18,5 Th. Wasser. Ihre Darstellung im Grossen datirt aus dem Jahre
1746, in welchem Jahre Dr. =Roebuck= von Birmingham die erste Bleikammer
zu Preston-Pans in Schottland baute.
Nach dem Verfahren der Schwefelsäurefabrikation, nach welchem man
schweflige Säure in geeigneter Weise mit Salpetersäure oder salpetriger
Säure zusammenbringt, ist nach =R. Weber='s (1866) und =Winkler='s
(1867) veröffentlichten Versuchen wol kaum zu bezweifeln, dass
folgender Vorgang stattfindet. Die Oxydation der schwefligen Säure
erfolgt in der Bleikammer unter Einfluss des Wasserdampfes
hauptsächlich durch den Sauerstoff der salpetrigen Säure, welche sich
hierbei in Stickoxydgas verwandelt. Letztere Säure bewirkt die
Oxydation, sobald sie von überschüssigem Wasser aufgenommen ist. Die
Lösung derselben bildet sich, indem das Wasser entweder die in der
Bleikammer verbreitete freie salpetrige Säure unverändert aufnimmt oder
die Untersalpetersäure zerlegt. Die Zersetzung der erzeugten
Salpetersäure erfolgt namentlich unter Beihülfe der schon gebildeten
Schwefelsäure. Das Wasser disponirt hier zur Schwefelsäurebildung in
derselben Weise wie bei anderen, durch die schweflige Säure bewirkten
Reductionsprocessen. Durch die anwesende atmosphärische Luft wird das
Stickoxyd zu Untersalpetersäure oder salpetriger Säure oxydirt. Die
Untersalpetersäure wird weiter zersetzt und bei fortwährend
zuströmender schwefliger Säure ist der Process der Schwefelsäurebildung
ein ununterbrochener. Unter Umständen giebt die salpetrige Säure in
Berührung mit schwefliger Säure und überschüssigem Wasser leicht Anlass
zur Bildung von Stickoxydul, wodurch Verluste an nutzbaren Oxyden des
Stickstoffs entstehen. Die mitunter sich bildenden Krystalle,
=Bleikammerkrystalle=, nach =R. Weber= aus (H_{2}SO_{4} + N_{2}O_{3},
SO_{3}) bestehend, entstehen nur bei fehlerhafter Leitung des
Processes, nur bei Mangel an Wasser.
[Illustration: Fig. 93.]
[Illustration: Fig. 94.]
[Sidenote: Das neuere Verfahren der Schwefelsäurefabrikation.]
Die heutige Methode der Schwefelsäurefabrikation wurde 1774 von einem
Zeugdrucker in Rouen eingeführt und von =Chaptal= verbessert. Der
heutzutage überall übliche Apparat besteht im Wesentlichen aus vier
Theilen, nämlich 1) einem Ofen (Brenner) _F_ (Fig. 93), in welchem
schweflige Säure durch Verbrennen von Schwefel oder durch Rösten von
Eisenkies erzeugt wird; die schweflige Säure entweicht durch das Rohr _T_
und führt mit sich die Salpetersäure und die salpetrigen Dämpfe, welche
mittelst besonderer Apparate in dem Ofen _F_ sich erzeugen[55], 2) einem
mit Koksstücken gefüllten Apparat, in welchem von oben nach unten ein
Strom salpetriger Schwefelsäure läuft; 3) einer Anzahl von Kammern aus
Bleiplatten (Bleikammern) _A_, _A'_ und _A''_, in denen die Bildung der
Schwefelsäure unter Mitwirkung von Wasserdämpfen (Hochdruckdämpfen) vor
sich geht und endlich 4) einem grösseren mit Koks angefüllten Apparate
_K_ (=Gay-Lussac='schen Condensationsapparat), in welchem Schwefelsäure
von 66° B. (= 1,84 spec. Gew.) von oben nach unten läuft und welcher die
Bestimmung hat, die Untersalpetersäure und die salpetrige Säure (nicht
aber das Stickoxydgas, wie man vor =Winkler='s Untersuchung glaubte) den
aus der letzten Kammer einströmenden Gasen zu entziehen, ehe dieselben
ins Freie gelangen. Der Ofen, in welchem das Verbrennen des Schwefels
geschieht, hat folgende Einrichtung (Fig. 94). Auf aus Backsteinen
aufgeführten Mauern, die durch Bögen mit einander verbunden sind, liegt
etwa 80 Centimeter über dem Boden eine starke eiserne Platte, die nach
vorn etwas geneigt ist. Auf dieser Platte ruhen die Seitenmauern, während
die hintere Seite und die Decke des Ofens gleichfalls aus Eisenplatten
gebildet sind. Dasselbe gilt auch von der Vorderseite des Ofens, in
welchem mehrere (3-6) grössere Oeffnungen _P_, _P'_ und _P''_ sich
befinden, die durch eiserne mit hölzernen Handhaben versehene Thüren
verschlossen werden. Im Innern auf der Eisenplatte, welche die Herdsohle
bildet, sind der Länge nach drei eiserne Schienen von etwa 10 Centim.
Höhe angebracht, welche den Herd in 3 oder 6 Abtheilungen (der Anzahl der
Thüren entsprechend) theilen. Bei _H_, _H'_ und _H''_ sind Luftlöcher
angebracht. Von der eisernen Platte, welche die Decke des Ofens bildet,
geht ein weites Rohr ab, welches die in dem Ofen gebildeten Gase und
Dämpfe abführt. Beim Betriebe des Ofens bringt der Arbeiter in jede
Abtheilung des Ofens etwa 50 Kilogr. Schwefelstücke und zündet die
Oberfläche derselben an; der Zug durch die Löcher _H_, _H'_ wird der Art
regulirt, dass die erforderliche Menge Schwefel zu schwefliger Säure
verbrennt, aber kein Schwefel sublimirt. Im letzteren Falle würde die
producirte Schwefelsäure trübe und milchig ausfallen[56]. Der
Schwefelofen hat indessen nicht nur den Zweck, schweflige Säure zu
liefern, sondern er soll auch zugleich die salpetrigsauren Dämpfe neben
der schwefligen Säure bilden. Zu dem Ende wird in den geschmolzenen
Schwefel in jede Abtheilung des Ofens mittelst einer Tiegelzange ein mit
Füssen versehener Tiegel _N_ gebracht, in welchem ein Gemisch von
Natriumsalpeter und Schwefelsäure von 52° B. (= 1,56 spec. Gew.)[57]
sich befindet. Durch die Verbrennungswärme des Schwefels entwickelt sich
aus diesem Gemisch Untersalpetersäure und Salpetersäure, welche mit der
schwefligen Säure gemengt durch das gusseiserne Rohr _T_ entweichen. Das
Rohr _T_ geht zunächst durch einen hölzernen, mit kaltem Wasser
versehenen Kühlapparat _B_, um die Temperatur der Dämpfe zu erniedrigen
und führt sie dann in den untern Theil _a_ des von =Gay-Lussac=
eingeführten Condensationsapparates _C_, welcher der =Denitrificateur=
genannt wird. Die Einrichtung desselben ist aus Fig. 95 ersichtlich.
Ueber der leeren Abtheilung des aus Bleiplatten oder Sandstein
bestehenden Apparates befindet sich ein mit Blei überzogener Eisenrost
_G_, unterhalb desselben die Dämpfe durch _M_ einströmen. Oberhalb des
Rostes erhebt sich die Kokssäule, über welche, wie erwähnt, salpetrige
Schwefelsäure fliesst, welche von der Condensation der letzten Produkte
in den Kammern herrührt. Diese Säure gelangt durch Dampfdruck, ähnlich
wie bei einem Montejus aus dem Gefäss _J_ in die Mariotte'sche Flasche
_V_, von wo aus sie durch _T_ auf den Schaukelapparat und von da durch
_T'_ nach der Kokssäule läuft, jedoch vorher durch eine Brause in dem als
hydraulischen Verschluss dienenden Deckel _A_, _F_ fein zertheilt wird.
Indem nun diese Säure mit den noch warmen Gasen in innige Berührung
kommt, giebt sie alle salpetrigen Verbindungen in Dampfform ab, welche
sich den Gasen beimischten und durch die Oeffnung _m_ (Fig. 93) in die
Bleikammern gelangen. Die denitrificirte Säure läuft durch des Rohr _t_
in das Reservoir ab.
[55] Zur Umwandlung von 1 Kilogr. Schwefel in Schwefelsäure braucht man
folgende Luftmengen, wenn der Schwefel vorhanden ist als
freier Schwefel 5275 Liter Luft (mit 4220 Liter Stickstoff)
Pyrit 6595 " " ( " 5276 " " )
[56] Der Theorie nach sollen in den Schwefelofen auf je 1 Mol. Schwefel
nicht mehr als 3 Mol. Sauerstoff eintreten, nämlich 2, um schweflige
Säure zu bilden, und das 3. Mol. zur Umwandlung der letzteren in
Schwefelsäure, mit anderen Worten, 1 Kilogr. Schwefel braucht 1500 Grm. =
1055 Liter Sauerstoff = 5275 Liter Luft (welche 4220 Liter Stickstoff
enthalten). Um dieser Grenze so viel als möglich sich zu nähern, hat man
vielfache Vorschläge gemacht. So wendet man in einigen Fabriken zur
Regelung der Luftzufuhr ein Anemometer, besonders das von =Combes= an,
welches durch ein Rohr mit dem Schwefelofen in Verbindung steht, sodass
alle in den Ofen strömende Luft das Anemometer passiren muss. In Belgien
wendet man zuweilen das von =Stas= vorgeschlagene Verfahren an, nach
welchem man einestheils nur die zum Verbrennen des Schwefels
erforderliche Luft zutreten lässt, anderntheils durch ein mit Klappen
versehenes Rohr die genau gemessene Luftmenge, die zur Ueberführung der
schwefligen Säure in Schwefelsäure gehört. Welches Verfahren auch
angewendet werden mag, die aus den Kammern tretende Luft darf nicht mehr
als 2-3 Proc. Sauerstoff enthalten. Durch sorgfältige Ueberwachung der
Schwefelöfen ist es dem Fabrikanten gelungen, aus 100 Kilogr. käuflichem
Schwefel 306 Kilogr. Schwefelsäure von 1,843 spec. Gewicht zu erhalten,
während nach der gewöhnlichen Methode selten mehr als 280-290 Kilogr.
gewonnen werden.
[57] Auf 100 Th. Schwefel rechnet man etwa 6, höchstens 8 Th.
Natriumsalpeter (oder eine entsprechende Menge Salpetersäure).
[Illustration: Fig. 95.]
In den Bleikammern geht nun die Bildung der Schwefelsäure vor sich.
Häufig ist nur eine Bleikammer vorhanden, welche wie in Fig. 93 durch
Wände aus Bleiplatten _R_, _R'_ in drei Abtheilungen getheilt ist, die
mit ihrem untern Ende in die Schwefelsäure tauchen, womit der Boden der
Kammern bedeckt ist. Durch Rohre ist, wie aus der Zeichnung
ersichtlich, die Communication zwischen den Kammerabtheilungen
hergestellt. Die Röhren _v_, _v'_ und _v''_ führen Dampfstrahlen in die
Kammern, welche die Gase mischen und das zur Schwefelsäurebildung
erforderliche Wasser zuführen. In der mittleren Abtheilung oder Kammer,
der grössten von allen, geht die Hauptbildung der Säure vor sich, die
an den Wänden der Kammer sich niederschlägt und mit vielem Wasser
verbunden (als Kammersäure) auf dem Boden der Kammer sich ansammelt.
Die in der letzten Abtheilung befindlichen Gase, welche nur sehr wenig
schweflige Säure enthalten und hauptsächlich aus atmosphärischem
Stickstoff und salpetrigen Dämpfen bestehen, gehen durch das Rohr _T'_
nach dem Reservoir aus Bleiblech _D_, in welchem sich die letzten
Antheile der Schwefelsäure niederschlagen. In dem Rohr _T'_ ist ein
Schaufenster _L_, durch welches man die Farbe der Gase wahrnehmen kann.
Aus dem Reservoir _D_ gehen die Gase durch das Rohr _T''_ nach dem von
=Gay-Lussac= und =Lacroix= eingeführten Apparat _K_, in welchem sie
alle salpetrigsauren Verbindungen abgeben. Dasselbe gründet sich auf
die Löslichkeit der salpetrigen Säure in concentrirter Schwefelsäure
und auf die Bildung einer Verbindung beider Körper. Er besteht
wesentlich aus einer Kokssäule von 8-10 Meter Höhe, über welche aus der
Mariotte'schen Flasche _M'_ Schwefelsäure von 62 oder 64° B. mittelst
eines Schaukelapparates strömt. Die Schwefelsäure nimmt aus den Gasen
alle salpetrige Säure auf und geht durch die Bleiröhre _h h_ in ein
Reservoir _J_, aus welchem die Säure durch Dampfdruck mittelst _h'_
nach der Mariotte'schen Flasche geleitet werden kann[58]. Das Rohr
_T'''_ endlich führt die Gase in den Fabrikschornstein ab. -- Was die
Capacität der Bleikammern betrifft, so ist für je 20 Kilogr. Schwefel,
die in 24 Stunden umgewandelt werden, ein Kammerraum von 1000 Kubikfuss
rh. (= 30 Kubikmeter) erforderlich. Da hierbei etwa 6O Kilogr.
Schwefelsäurehydrat entstehen, so erzeugt obiger Raum von 1000
Kubikfuss pro Stunde etwa 2,5 Kilogr. Schwefelsäure.
[58] Die Absorption der salpetrigen Dämpfe durch Schwefelsäure in dem
Koksthurm ist in neuester Zeit in Folge des niedrigen Preises des
Natriumsalpeters an vielen Orten aufgegeben worden.
[Illustration: Fig. 96.]
[Sidenote: Anwendung von Eisenkies zur Bildung schwefliger Säure.]
Die zur Schwefelsäurebildung erforderliche schweflige Säure wird nicht
immer durch Verbrennen von Schwefel in Substanz, sondern auch noch auf
andere Weise erzeugt, so z. B. durch Erhitzen von Kieserit mit Kohle oder
durch =Rösten von Schwefelmetallen= (Eisen- und Magnetkies, Kupferkies,
Zinkblende[59], Kupferrohstein[60] etc.) zu metallurgischen Zwecken oder
direct zum Behufe der Schwefelsäurefabrikation. In letzterer Hinsicht
verdient hauptsächlich der =Eisenkies= oder =Pyrit= FeS_{2} (mit 53,5
Proc. Schwefel) Beachtung. Reiche Fundorte dieses technisch so wichtigen
Minerals sind z. B. in der Provinz Huelva in Spanien, in der Grafschaft
Wicklow in Irland, in Belgien, in Schweden und Norwegen, in England (in
Dorset, Devon und Cornwall), am Harz, im bayerischen Walde, bei Meggen an
der Ruhr-Sieg-Bahn u. s. w. Auch der beim Aufbereiten der Steinkohlen
bleibende Rückstand wird, wenn er reich an Schwefelkies ist, zur
Schwefelsäurefabrikation verwendet. In England, wo dieser Rückstand für
Schwefelsäure zum Aufschliessen der Phosphate in den Düngerfabriken
vielfach verwendet wird, führt er den Namen »=Scotch gold=«. Das Rösten
der Pyrite geschieht in besonderen Oefen (Kilns); die Pyrite kommen
entweder in Pulverform oder in Stücken von etwa Nussgrösse zur Anwendung.
Die Construction der zum Rösten der Pyrite dienenden Oefen ist eine sehr
verschiedene, häufig sind sie jedoch Schachtöfen, den gewöhnlichen
Kalköfen nicht unähnlich. In neuerer Zeit sind jedoch die Kilns durch
Oefen mit Rosten ersetzt worden, bei welchen die quadratischen Roststäbe
mittelst eines Schlüssels drehbar gemacht sind, wodurch sich deren Fugen
nach Belieben mehr öffnen und schliessen lassen. Man kann dadurch die
Verbrennung auf das Genaueste reguliren. Die vollkommenste Röstung geht
jedoch in den seit 1864 aufgetauchten und glänzend bewährten
=Gerstenhöfer='schen Rostöfen vor sich. Dieser Ofen (Terrassen- oder
Schüttofen) (Fig. 96) gründet sich auf die Bewegung des Erzes durch den
Fall in der einen und Bewegung der erhitzten Verbrennungsluft in der
entgegengesetzten Richtung. Um das Erz eine genügende Zeit im Ofen
verweilen zu lassen, was auch die Einführung eines grobem Pulvers
gestattet, ohne dem Schachte eine zu grosse Höhe zu geben, wird die
Geschwindigkeit des Erzes durch den Stoss gegen Bänke gehemmt, die in
gewissen Zwischenräumen in dem Schachte angebracht sind. Das zerkleinte
Erz fällt durch die mit canellirten Walzen versehenen
Vertheilungstrichter _a_ auf thönerne Träger oder Bänke _b_ und rutscht
von einer Etage auf die andere, wobei dasselbe durch die glühenden
Ofenwände, welche vorher durch Feuerung auf einem wegnehmbaren Rost
erhitzt sind, entzündet wird und unter Einfluss der durch _c_ oder besser
seitlich eintretender Gebläseluft oder gewöhnlicher Zugluft fortröstet.
Das auf die Sohle des, wohl nach unten zusammengezogenen, Ofens gefallene
Röstgut wird durch eine seitliche Oeffnung ausgezogen. Die schweflige
Säure gelangt durch Canäle _d_ oder einen seitlichen Canal in
Schwefelsäurekammern, nachdem sie nöthigenfalls Flugstaubkammern passirt
hat.
[59] In der Rhenania bei Aachen und in Zwickau verwendet man z. Th.
Zinkblende bei der Schwefelsäurebereitung.
[60] Auf den Mansfelder Kupferhütten erhielt man 1868 durch Rösten der
Rohsteine im =Gerstenhöfer='schen Ofen gegen 10,000 Ctr. Das
Communion-Bergamt Goslar producirte 1867 50,000 Ctr. und die
erzgebirgischen Hütten 66,000 Ctr. =metallurgischer=
Schwefelsäure.
Erzeugt man die salpetrigen Dämpfe wie gewöhnlich mittelst
Natriumsalpeter und Schwefelsäure, so wird das Gemenge dieser beiden
Körper in Tiegeln gleichfalls in den Ofen gebracht. Bei der Verwendung
von Kiesen zur Erzeugung der schwefligen Säure tritt der Uebelstand
auf, dass das Volumen der Verbrennungsgase weit beträchtlicher ist als
bei Anwendung von sicilianischem Schwefel; diese Zunahme ist eine
Folge der Oxydation des Eisens der Pyrite, welche Stickstoff im
Ueberschuss den Gasen zugesellt (2FeS_{2} + 11O = 4SO_{2} +
Fe_{2}O_{3}). Während 1 Kilogr. freier Schwefel zu seiner Ueberführung
in Schwefelsäure nur 5275 Liter Luft bedarf, braucht 1 Kilogr. Schwefel
in Form von Pyrit angewendet, 6595 Liter Luft. Die aus dem Röstofen
kommenden Gase, welche nicht nur aus schwefligsaurem Gase, sondern, wie
=Fortmann= (1868) gezeigt, auch aus Dämpfen von wasserfreier
Schwefelsäure bestehen, gehen, ehe sie in die Bleikammern gelangen, in
vier besondere kleine Kammern (Vorkammern), in welchen die mechanisch
mit fortgerissenen und die leichter condensirbaren flüchtigen Körper
(Eisenoxyd, Selen, Thalliumverbindungen, arsenige Säure etc.) sich
ablagern. Dieser Absatz (Schlamm) gab bei der Untersuchung seiner Zeit
die Veranlassung zur Entdeckung des Selens (1817) und des Thalliums
(1862), welches letztere in sehr vielen Pyriten, namentlich in den
Kiesen von Meggen im Siegerlande sich findet[61]. Obgleich in den
Vorkammern ein grosser Theil arseniger Säure sich absetzt, so ist es
doch kaum möglich, mittelst der Pyrite eine arsenfreie Schwefelsäure
darzustellen, so dass man immer noch sicilianischen Schwefel anwendet,
wo man völlig freie Schwefelsäure erhalten will.
[61] =Carstanjen= fand (1868) in dem Flugstaube aus den Kiesröstöfen
der Oranienburger Schwefelsäurefabrik, welche Pyrite aus Meggen
röstet, 3,5 Proc. Thallium.
Die schweflige Säure, die in dem Hüttenrauch und in den =gasigen
Produkten des Erzröstens= enthalten ist, wird in neuerer Zeit an vielen
Orten auf Schwefelsäure verarbeitet, so z. B. auf den Freiberger
Schmelzhütten, auf der Muldner und Halsbrückner Hütte in Sachsen, in
Oker am Unterharze. An letzterem Orte ist der Betrieb der
Schwefelsäurefabrik auf die Abröstung von Kupfer- und Bleierzen
basirt[62].
[62] Wie gross die Menge des Schwefels ist, die beim Erzrösten meist
noch verloren geht, ergiebt sich aus einer -- im Jahre 1861
angestellten -- Berechnung =Leplay='s, nach welcher der jährlich
in den Hütten von Süd-Wales ausgetriebene Schwefel einen Werth von
200,000 Pfd. Sterl. (= 1,3 Mill. Thlr.) repräsentirt. Jährlich
gingen gegen 46,000 Tonnen (à 1000 Kilogr.) in die Luft, welche
der Atmosphäre 92,000 Tonnen schwefliger Säure (entsprechend
1,400,000 Ctr. engl. Schwefelsäure) zuführten! Durch die
Einführung der =Gerstenhöfer='schen Röstöfen ist diesem Verluste
zum grossen Theile vorgebeugt.
[Sidenote: Kammersäure.]
Die Säure, welche sich aus den verschiedenen Bleikammern in einem
Hauptreservoir angesammelt hat (=Kammersäure=), wird von hier
abgezogen, sobald sie ein spec. Gewicht von 1,5 oder 50° B. oder 104°
Tw. erreicht hat. Diese Säure wird entweder, wie z. B. zum
Aufschliessen der Phosphate in den Düngerfabriken, in der
Sodafabrikation, der Darstellung von Stearinsäure, Salpetersäure,
Eisenvitriol etc., sofort verwendet oder, wenn sie versendet werden
soll, durch Abdampfen zur höchsten Concentration gebracht. Ist sie
arsenhaltig, so wird sie vor dem Abdampfen durch =Behandeln mit
Schwefelwasserstoffgas= von dem Arsen befreit.
[Illustration: Fig. 97.]
[Sidenote: Concentration der Kammersäure.]
[Sidenote: In Bleipfannen.]
Die Concentration der Kammersäure zerfällt in zwei verschiedene Phasen.
Die erste kann in Bleigefässen ausgeführt werden, die zweite dagegen
erfordert die Anwendung von Platin- oder Glasgefässen. In Bleipfannen
kann die Schwefelsäure nur bis zu einer gewissen Concentration gebracht
werden, weil sonst das Blei angegriffen und sogar schmelzen würde.
Schwache Schwefelsäure greift das Blei nur wenig an, concentrirte und
siedende Säure dagegen bildet unter Entwickelung von schwefliger Säure
Bleisulfat. Manche Fabrikanten concentriren ihre Säure bis zu 60° B. (=
1,71 spec. Gew.) in den Bleipfannen, andere nur bis zu 55° (= 1,59 spec.
Gew.), noch andere nur bis zu 52° B. (= 1,54 spec. Gew.). Die zur
Concentration angewendeten Bleipfannen sind viereckig, weit und ziemlich
flach und ruhen auf Eisenplatten, so dass sie nicht unmittelbar von dem
Feuer getroffen werden. Ihre Aufstellung ist terrassenförmig (Fig. 97),
so dass die erste _m_, unter deren Vordertheil der Rost liegt, am
niedrigsten steht, und die beiden übrigen _n_ durch die erwärmte Luft,
die unter denselben fortströmt, erwärmt werden. Die Schwefelsäure wird
daher in der ersten Pfanne am stärksten, in der letzten Pfanne am
schwächsten erhitzt. Die Säure darf in den Bleipfannen höchstens 24-36
Centimeter hoch stehen. Nachdem die Säure in den Bleipfannen bis zur
erforderlichen Concentration gelangt ist, bringt man sie (als
=Pfannensäure=) zur weiteren Concentration in Glas-, Steingut- oder
Platingefässe.
[Illustration: Fig. 98.]
[Illustration: Fig. 99.]
[Sidenote: Im Platinkessel.]
Der heutzutage häufig angewendete =Concentrirapparat aus Platin=[63]
(Fig. 98) befindet sich neben den Bleipfannen; die Einrichtung ist so
getroffen, dass die Feuerung des Kessels mit dem Feuerraum _A_
communicirt. Er wird von der Pfanne, in der das Niveau fast
unveränderlich bei _n_ ist, durch den Bleiheber _x_ gespeist, dessen
längerer Schenkel in ein Gefäss taucht, das mit Hülfe einer fixen Rolle
bis über das Niveau _n_ gehoben und auch wieder bis zur Rinne _d_
niedergelassen werden kann. Sobald das erstere der Fall ist, steht die
Schwefelsäure in der Pfanne und dem Gefässe in gleichem Niveau und der
Heber ist geschlossen; wirkt aber der Heber gesenkt, so beginnt der Heber
an zu spielen und die Säure fliesst durch den Ausguss _c_ und den
Trichter _d_ in den Kessel _B_. Der auf demselben befindliche kleinere
Hut _C_ mündet in das Schlangenrohr eines Kühlapparates, in welchem die
überdestillirte verdünnte Säure verdichtet wird. Die condensirte
Flüssigkeit besteht zuerst aus Wasser mit sehr wenig Säure. Sobald aber
die Temperatur der siedenden Säure bis auf 310-320° gestiegen ist,
verdichtet sich in dem Kühlapparat die concentrirteste Säure. Seit
einiger Zeit bringt man im Innern der Platinblase eine Vorrichtung an,
wodurch die an den Seitenwänden sich verdichtende Flüssigkeit, anstatt in
die concentrirte Säure zurückzufliessen, nach aussen abgeleitet wird.
Dadurch findet die Concentration der Säure weit schneller statt als bei
den gewöhnlichen Apparaten[64].
[63] Ein in der chem. Fabrik zu Griesheim bei Frankfurt a. M.
aufgestellter Concentrirapparat für eine Produktion von circa 50
Ctr. Säure aus der Platinfabrik von =Johnson=, =Matthey= u. Co. in
London kostete 9816 fl. s. W. (incl. Fracht und Zoll).
[64] Eine solche Platinblase von 3 Hektoliter Capacität, in 24 Stunden
60-70 Ctr. Säure von 66° liefernd, kostete früher nebst Zubehör
44,000 Frcs.
Um die bis zu 1,78-1,80 (= 63-66° B.) specifischem Gewicht concentrirte
Säure aus dem Kessel zu entfernen, bedient man sich des =Breant='schen
Hebers (Fig. 99); derselbe ist von Platin. Sein ausserhalb des Kessels
befindlicher Schenkel ist ungefähr 5 Meter lang und mit einer 15
Centimeter weiten kupfernen Röhre von 36 Centimeter Länge versehen,
welche bei _a_ aus _M_ mit kaltem Wasser gefüllt wird, während das
erwärmte Wasser bei _b_ abfliesst. Zur Vermehrung der Oberfläche des
Hebers theilt sich das Hauptrohr in vier enge Röhren. Man füllt den
Heber, indem man den Hahn bei _c_ schliesst, dann bei dem Kugelventile
_b_ und dem bei _e_ Schwefelsäure eingiesst; darauf giesst man zum
luftdichten Verschluss in die Kugelventile etwas Schwefelsäure und
öffnet den Hahn bei _c_, worauf die Schwefelsäure abfliesst. Müsste man
mit dem Abziehen der Säure warten, bis dieselbe sich in dem Kessel
abgekühlt hätte, so würde man Zeit verlieren und der Kessel nicht in
einem seinem hohen Preise entsprechenden Verhältnisse benutzt werden
können. Die Säure tritt siedend heiss in den kürzeren Schenkel des
Hebers, der in dem Kühlapparate _K_ liegt, kühlt sich aber, während sie
durch den längeren Schenkel fliesst, ab und gelangt ziemlich erkaltet
in die zur Versendung dienenden Krüge oder Ballons _A_, _A'_, _A''_.
[Sidenote: Concentration in Glasgefässen.]
[Illustration: Fig. 100.]
Dort, wo die Glasretorten zu billigem Preise zu haben sind, concentrirt
man die Schwefelsäure in =Glasretorten=, welche in der Zahl von 10 in
Sandbädern in einem Galeerenofen (Fig. 100) liegen. Diese Retorten werden
in grosser Menge und guter Qualität von der Firma =Stone=, =Fawdry= and
=Stone= in Birmingham geliefert. Die Retorten sind mit Allongen versehen,
welche in irdene Ballons münden, um die sich entwickelnden Dämpfe zu
condensiren, oder sie bestehen aus Retorte und Glashelm. In England
werden 70 Proc. aller fabricirten Schwefelsäure in Glasgefässen
concentrirt. Neuerdings bedient man sich zum Concentriren der
Schwefelsäure zuweilen auch =gusseiserner= Kessel.
[Sidenote: Andere Methoden der Schwefelsäurefabrikation.]
Von den vielen in neuerer Zeit aufgetauchten Principien der Darstellung
der Schwefelsäure auf anderen als dem gewöhnlichen Wege seien einige
der wichtigeren erwähnt. =Hahner= oxydirt die schweflige Säure bei
Gegenwart von Wasserdämpfen durch Chlor:
Schweflige Säure SO_{2} } { Schwefelsäure H_{2}SO_{4}
Wasserdämpfe 2H_{2}O } geben { Salzsäure 2ClH
Chlor 2Cl } {
Das Chlor wird aus der bei der Sodafabrikation entstehenden Salzsäure
erzeugt. Soll die Schwefelsäure wieder zur Zersetzung von Kochsalz
dienen, so braucht sie begreiflicher Weise nicht von der Salzsäure
befreit zu werden. Dem von =Persoz= beschriebenen Verfahren der
Schwefelsäuredarstellung liegen folgende zwei Reactionen zu Grunde: 1)
Oxydation der schwefligen Säure durch Salpetersäure, indem man die
schweflige Säure entweder in bis auf 100° erhitzte Salpetersäure
leitet, welche vorher mit dem vier- bis sechsfachen Volumen Wasser
verdünnt wurde, oder in eine Mischung von einem salpetersauren Salze
mit Salzsäure, wodurch sich nun Chloruntersalpetersäure
N_{2}Cl_{4}O_{2} bildet; 2) die Dämpfe der Untersalpetersäure werden
wieder mittelst des Sauerstoffs der Luft unter Mitwirkung von
Wasserdämpfen zu Salpetersäure oxydirt, welche man darauf wieder zur
Oxydation von schwefliger Säure verwendet. Das Verfahren von =Persoz=
soll folgende Vortheile bieten: 1) es macht die Bleikammern
überflüssig; 2) es lässt sich schweflige Säure beliebigen Ursprungs
anwenden, wenn sie auch mit Stickstoff, Kohlensäure und anderen Gasen
gemengt ist. Die schweflige Säure lässt sich daher nicht nur durch
Verbrennung von Schwefel und Rösten von Schwefelmetallen, sondern auch
auf die Weise erzeugen, dass man Eisen-, Kupfer- und Zinkvitriol bei
erhöhter Temperatur der Einwirkung von Sauerstoff, Kohlenoxyd, Kohle
oder organischen Substanzen aussetzt, wobei schweflige Säure sich
entwickelt und ein Metall oder ein Oxyd zurückbleibt, sodass sich mit
der Schwefelsäurefabrikation auch die Gewinnung gewisser Metalle
verknüpfen lässt; es wird immer wieder die nämliche Salpetersäure
benutzt.
Um die Schwefelsäure aus dem =Gyps= und ähnlichen Sulfaten
darzustellen, sind schon unzählige Vorschläge gemacht worden, ohne dass
es bis jetzt gelungen wäre, nur eines der verschiedenen vorgeschlagenen
Verfahren in die Praxis einzuführen. Im Folgenden seien einige dieser
Vorschläge näher angeführt: =Tilghman= bringt Gypsstücke in einem
vertikal stehenden, inwendig mit Magnesit überzogenen Thoncylinder zur
starken Rothglühhitze, leitet durch den Boden und die damit verbundenen
glühenden Thonröhren Wasserdämpfe und durch den Deckel die gasförmigen
Zersetzungsprodukte -- nämlich Sauerstoff, Schwefelsäure und schweflige
Säure -- nach den Bleikammern. In der Retorte soll Aetzkalk
zurückbleiben; in gleicher Weise wird Bittersalz behandelt. =Shanks=
bringt in einen steinernen Behälter gepulverten Gyps und Chlorblei und
eine grössere Menge bis auf 50-60° erhitztes Wasser. Die Mischung muss
tüchtig umgerührt werden. Beide Salze zersetzen sich sehr schnell:
Gyps CaSO_{4} + 2H_{2}O } { Chlorcalcium CaCl_{2}
Chlorblei PbCl_{2} } geben { Schwefels. Blei PbSO_{4}
} { Wasser 2H_{2}O
Das Chlorcalcium bleibt aufgelöst, während das schwefelsaure Blei einen
Niederschlag bildet, welchen man, nachdem das Chlorcalcium getrennt
wurde, mit Salzsäure und zwar, um eine vollständige Zersetzung zu
bewirken, mit mehr als einem Mischungsgewicht behandeln muss:
Schwefelsaures Blei PbSO_{4} } { Chlorblei PbCl_{2}
Salzsäure 2ClH } geben { Schwefelsäure H_{2}SO_{4}
Die Mischung wird umgerührt und bis auf etwa 60° erhitzt, wobei
Chlorblei sich am Boden ansammelt und die Schwefelsäure in die Lösung
übergeht. Die Schwefelsäure wird auf die gewöhnliche Weise concentrirt.
Das Chlorblei dient wieder zur Zersetzung von schwefelsaurem Calcium.
Ein ähnliches Verfahren ist von =v. Seckendorff= beschrieben worden.
Leitet man salzsaures Gas über bis zum Glühen erhitzten Gyps, so
entweicht Schwefelsäure und Chlorcalcium bleibt zurück:
Gyps CaSO_{4} } { Schwefelsäure H_{2}SO_{4}
Salzsäure 2HCl } geben { Chlorcalcium CaCl_{2}
[Sidenote: Eigenschaften und Anwendung der Schwefelsäure.]
Die höchst concentrirte englische Schwefelsäure von der Formel
H_{2}SO_{4} enthält 18,46 Proc. Wasser, hat ein spec. Gewicht von 1,848
und ist eine im reinen Zustande vollkommen farblose Flüssigkeit, welche
aber gewöhnlich durch zufällig hineingerathene Staubtheilchen gelblich
oder bräunlich gefärbt ist. Ihre Consistenz ist eine dickflüssige und
ölartige. Sie zerstört viele organische Stoffe unter Abscheidung von
Kohle, raucht nicht an der Luft und ist in so hohem Grade
hygroskopisch, dass sie nach und nach das Fünfzehnfache ihres Volumens
Wasser anzuziehen vermag. Mit Wasser gemischt, entbindet sie grosse
Mengen von Wärme. Die Schwefelsäure besitzt unter allen flüchtigen
Säuren die grösste Verwandtschaft zu den Basen und treibt beim Erhitzen
alle übrigen flüchtigen Säuren aus ihren Salzen aus; dagegen wird die
Schwefelsäure aus ihren Salzen in der Glühhitze ausgetrieben durch
Kieselsäure, Borsäure und Phosphorsäure. Der Siedepunkt der höchst
concentrirten Säure liegt bei 338°.
Tabelle über den Gehalt der englischen Schwefelsäure an wasserfreier
Schwefelsäure bei verschiedenem spec. Gewicht und 15,5° Temperatur:
=====================+==============+=============
Schwefelsäurehydrat. | Specifisches | Wasserfreie
| Gewicht. | Säure.
=====================+==============+=============
| |
100 | 1,8485 | 81,54
99 | 1,8475 | 80,72
98 | 1,8460 | 79,90
97 | 1,8439 | 79,09
96 | 1,8410 | 78,28
95 | 1,8376 | 77,40
94 | 1,8336 | 76,65
93 | 1,8290 | 75,83
92 | 1,8233 | 75,02
91 | 1,8179 | 74,20
90 | 1,8115 | 73,39
89 | 1,8043 | 72,57
88 | 1,7962 | 71,75
87 | 1,7870 | 70,94
86 | 1,7774 | 70,12
85 | 1,7673 | 69,31
84 | 1,7570 | 68,49
83 | 1,7465 | 67,68
82 | 1,7360 | 66,86
81 | 1,7245 | 66,05
80 | 1,7120 | 65,23
79 | 1,6993 | 64,42
78 | 1,6870 | 63,60
77 | 1,6750 | 62,78
76 | 1,6630 | 61,97
75 | 1,6520 | 61,15
74 | 1,6415 | 60,34
73 | 1,6321 | 59,55
72 | 1,6204 | 58,71
71 | 1,6090 | 57,89
70 | 1,5975 | 57,08
69 | 1,5868 | 56,26
68 | 1,5760 | 55,45
67 | 1,5648 | 54,63
66 | 1,5503 | 53,82
65 | 1,5390 | 53,00
64 | 1,5280 | 52,18
63 | 1,5170 | 51,37
62 | 1,5066 | 50,55
61 | 1,4960 | 49,74
60 | 1,4860 | 48,92
59 | 1,4760 | 48,11
58 | 1,4660 | 47,29
57 | 1,4560 | 46,58
56 | 1,4460 | 45,68
55 | 1,4360 | 44,85
54 | 1,4265 | 44,03
53 | 1,4170 | 43,22
Die Grade nach =Baumé= (rationelle Scala) und nach =Twaddle=
entsprechen folgenden spec. Gewichten:
Grade nach Baumé. Grade nach Twaddle. Spec. Gewicht.
66 168 1,84
63 154 1,77
60 140 1,70
57 130 1,65
50 104 1,52
45 88 1,44
40 76 1,38
35 62 1,31
30 52 1,26
25 42 1,21
(Die Scala der =Baumé='schen Aräometer ist sehr häufig von den
Mechanikern empirisch und =fehlerhaft= erhalten worden, indem dieselben
den Punkt, bei welchem das Instrument in Schwefelsäure von üblicher (?)
Concentration einsinkt, mit 66° bezeichnen, den Abstand zwischen diesem
Punkte und dem Wasserpunkte in 66 Theile theilen und die Theilung über
66° fortsetzen. Factisch ist die concentrirte englische Schwefelsäure
nach der Formel SO_{3} + 1-1/2H_{2}O zusammengesetzt; sie enthält 91-92
Proc. Schwefelsäurehydrat SH_{2}O_{4} oder SO_{3}, H_{2}O und hat das
spec. Gewicht von 1,82-1,83.
Die Schwefelsäure findet eine ausserordentlich ausgedehnte und
mannichfache Anwendung, davon sei angeführt: zur Darstellung vieler
Säuren (Salpetersäure, Salzsäure, schweflige Säure, Kohlensäure,
Weinsäure, Citronensäure, Stearinsäure, Palmitinsäure und Oelsäure,
Phosphorsäure), zur Darstellung des sauren Calciumphosphates (oder
schwefelsauren Knochenmehls als Dünger für Rüben, Gras und Cerealien),
zur Bereitung des Chlors, der Stearinkerzen (zum Zersetzen der
Kalkseife), des Phosphors (zum Zersetzen der Knochenerde), zur
Fabrikation von Glaubersalz behufs der Sodadarstellung, und der
Fabrikation von Kaliumsulfat (aus dem Chlorkalium des Carnallits) zum
Zwecke der neuern Methode der Potaschendarstellung, schwefelsaurem
Ammoniak (z. B. bei der Reinigung des Leuchtgases), Alaun und Vitriol
(Eisen- und Kupfervitriol), Barytweiss, zuweilen zum Zersetzen des
Kryoliths, zur Darstellung von Wasserstoffgas, zur Darstellung des
Nitrobenzols in den Theerfarben-Fabriken, zur Scheidung des Goldes vom
Silber, zur Entsilberung des Kupfersteins und des Schwarzkupfers durch
die sogenannte Schwefelsäurelaugerei, zum Raffiniren des Rüböls,
Solaröls, Petroleums und Paraffins, zum Verseifen der Fette und Oele,
zum Auflösen des Indigos, zur Darstellung des Garancins und anderer
Krapppräparate (auch zur Darstellung des künstlichen Alizarins aus dem
Anthracen), zur Fabrikation des Stärkezuckers, in der
Spiritusfabrikation (nach =Leplay=) anstatt des Malzes zur Umwandlung
der Stärke in Dextrose, zur Fabrikation des Pergamentpapiers, zur
Bereitung des Mineralspiritus aus Steinkohlen, der Wichse, als
desinficirendes Mittel, zum Entwässern der Gebläseluft für
Eisenhochöfen, zum Trocknen der Luft für Trockenräume (z. B. für Leim),
zum Beizen des Eisenblechs vor seiner Umwandelung in Weissblech
u. s. w.
Der Schwefelkohlenstoff.
[Sidenote: Schwefelkohlenstoff.]
Der =Schwefelkohlenstoff= (Schwefelalkohol, Kohlensulfid CS_{2}), im
Jahre 1796 von =Lampadius= in Freiberg entdeckt und in 100 Theilen aus
15,8 Th. Kohlenstoff und 84,2 Th. Schwefel bestehend, wird gewonnen,
indem man dampfförmigen Schwefel mit glühenden Kohlen zusammenbringt,
oder gewisse Schwefelmetalle, wie Schwefelkies, Schwefelantimon,
Zinkblende etc. mit Kohle destillirt[65]. Die Ausbeute an
Schwefelkohlenstoff ist (nach =Sidot= und =W. Stein=) am grössten, wenn
man den Schwefeldampf bei =mittlerer= Rothglut auf die Kohle einwirken
lässt.
[65] Höchst beachtenswerth ist der Vorschlag von =Sussex= (vergl.
=B. Kerl=, Hüttenkunde, 1863; Bd. II. p. 475) beim Zugutemachen
kiesiger Kupfererze den Schwefel durch Kohlezusatz in Form von
Schwefelkohlenstoff zu entfernen.
[Illustration: Fig. 101.]
Bei der Fabrikation des Schwefelkohlenstoffs wendet man zweckmässig den
Apparat von =Peroncel= (Fig. 101) an. _A_ ist eine thönerne Gasretorte,
steht auf einer steinernen Unterlage _B_ und ist in einem Ofen
eingemauert. Auf dem Cylinderdeckel befinden sich zwei Anstösse _E_,
_E_; in den einen derselben ist ein Porcellanrohr eingekittet, welches
fast bis auf den Boden des Cylinders geht; es ruht auf einer Lage von
Kohlenstückchen, mit welchen der Boden des Cylinders bedeckt ist. Sonst
ist der Cylinder mit Kohlenstückchen angefüllt. Durch die mit dem
Porcellanrohr versehene Oeffnung _E_ wird der Schwefel nachgeworfen,
durch die andere Oeffnung von Zeit zu Zeit die Kohle nachgegeben. Die
sich bildenden Dämpfe von Schwefelkohlenstoff entweichen durch das
Seitenrohr _H_ und durch _T_ in die Vorlage _J_ aus Steinzeug, in
welcher sich ein Theil des Schwefelkohlenstoffs verdichtet und durch
_K_ in die mit Wasser gefüllte Florentiner Flasche _L_ fliesst und von
da durch den Schenkel _M_ in des Gefäss _O_ tritt, aus welchem es mit
Hülfe des Hahnes _N_ abgelassen werden kann. Die in dem Ballon _J_
nicht condensirten Dämpfe gehen durch das Rohr _P_, _P_ in den
Kühlapparat _T_, aus welchem es bei _R_ in die bereit gehaltene Vorlage
fliesst. Der so erhaltene Schwefelkohlenstoff wird in einem
Destillirapparate aus Zink im Wasser oder mit Hülfe von Dampf
rectificirt. =Cloëz= empfiehlt, vor der Rectification den
Schwefelkohlenstoff 24 Stunden lang mit etwas Quecksilberchlorid zu
digeriren. Auf diese Weise lassen sich mit Leichtigkeit, vorausgesetzt,
dass der Cylinder _A_ eine Höhe von etwa 2,1 Meter und einen
Durchmesser von 0,3 Meter habe, 2 Ctr. Schwefelkohlenstoff darstellen.
Trotz der sorgfältigsten Kühlung erhält man niemals diejenige Quantität
Schwefelkohlenstoff, welche man der Rechnung nach aus dem angewandten
Gewicht Schwefel erhalten sollte, der Grund davon liegt nicht nur in
der unvermeidlichen Verflüchtigung eines Theils des
Schwefelkohlenstoffs während der Darstellung und Rectification, sondern
auch wahrscheinlich in der gleichzeitigen Bildung von
=Einfach-Schwefelkohlenstoff= (CS, dem Kohlenoxyd entsprechend),
welcher neben dem gewöhnlichen Zweifach-Schwefelkohlenstoff in
grösserer Menge sich bildet. Der so erhaltene Schwefelkohlenstoff
enthält 10 bis 12 Proc. Schwefel aufgelöst und ausserdem
Schwefelwasserstoff, welche ihm einen höchst unangenehmen Geruch
ertheilen. Man reinigt ihn durch Rectification, indem man in den
Rectificationsapparat Chlorkalklösung bringt, welche den
Schwefelwasserstoff zerstört, und die Rectification dann dadurch
einleitet, dass man Wasserdampf von 1 Atmosphäre unter die Blase
leitet. Um den Schwefelkohlenstoff in den Condensationsgefässen vor der
Verdunstung zu schützen, erhält man ihn unter einer Schicht Wasser von
20-30 Centim. Höhe.
Im reinen Zustande ist der Schwefelkohlenstoff eine wasserhelle,
dünnflüssige und leicht bewegliche, das Licht sehr stark zerstreuende
und daher lebhafte Farben spielende Flüssigkeit von eigenthümlichem an
Chloroform erinnerndem Geruche und aromatischem Geschmacke.
Specifisches Gewicht = 1,2684. Der Siedepunkt liegt bei 46,5° und
verflüchtigt sich deshalb bei gewöhnlicher Temperatur schon stark. Bei
-95° wird er unter gewöhnlichen Verhältnissen nicht fest, leitet man
aber auf die Oberfläche von Schwefelkohlenstoff einen kräftigen
Luftstrom, so lässt sich (nach =Wartha=) starrer Schwefelkohlenstoff
als schneeartige Kruste darstellen. Mit Wasser verbindet er sich nicht,
mit Weingeist, Aether und ähnlichen Flüssigkeiten ist er in allen
Verhältnissen mischbar. Harze, Oele, Kautschuk, Guttapercha, Kampher,
Schwefel, Phosphor und Jod löst er in grosser Menge (100 Theile
Schwefelkohlenstoff lösen bei 15° C. 37,15 Th. und bei 38° C. 94,57 Th.
Schwefel). Er ist äusserst leicht entzündlich und verbrennt mit
röthlich-blauer Flamme zu schwefliger Säure und Kohlensäure. Ein
Gemenge seines Dampfes mit Sauerstoff oder mit atmosphärischer Luft
giebt eine heftig explodirende Verbindung. Ein Gemenge von Stickoxyd
mit Schwefelkohlendämpfen giebt beim Entzünden ein höchst intensives
Licht, das zu photographischen Zwecken angewendet worden ist. Bis auf
die neuere Zeit stand der technischen Anwendung des
Schwefelkohlenstoffes der hohe Preis desselben im Wege. Dass er in der
Technik wichtige Benutzung finden werde, ist schon von dem Entdecker
=Lampadius= vorhergesehen worden, der ihn unter Anderem zur Bereitung
von Firnissen (Bernstein- und Mastixfirniss), von Kitten und zur
Bearbeitung von Kautschuk vorschlug. Der eigentliche Urheber der
modernen Verwendung des Schwefelkohlenstoffs in der Industrie ist
=Jesse Fisher= in Birmingham (1843). In seine Fusstapfen traten später
=E. Deiss= und =Seyfferth= (in Braunschweig). Seit längerer Zeit wird
der Schwefelkohlenstoff in der Fabrik von =Deiss= in Pantin in drei
Retorten in der Quantität von 500 Kilogr. in 24 Stunden dargestellt und
zwar so, dass dem Fabrikanten das Kilogramm Schwefelkohlenstoff nur auf
50 Centimes zu stehen kommt. Gegenwärtig (1870) kommt diese Flüssigkeit
zum Preise von 30 Fr. für 100 Kilogr. in den Handel. Bis zum Jahre 1850
war die einzige technische Anwendung des Schwefelkohlenstoffs in
grösserem Maassstabe die zum Vulkanisiren und zum Lösen von Kautschuck.
In neuerer Zeit hat man vorgeschlagen, 1) denselben zum Ausziehen des
Fettes aus den Knochen, die zur Darstellung der Knochenkohle bestimmt
sind, zu benutzen. Man könnte auf diese Weise 10-12 Proc. Fett
gewinnen. 2) Zum Extrahiren der Oele aus den ölhaltigen Samen (Oliven,
Raps, Rübsen, Leinsamen, Mohnsamen), zum Ausziehen von Schwefel aus
schwefelhaltiger Erde, zum Extrahiren von bituminösen Gesteinen[66]. 3)
Zum Entfetten der Wolle; das aus der Wolle ausgezogene Fett lässt sich
zur Seifenbereitung benutzen. 4) Zum Extrahiren der Gewürze (Pfeffer,
Nelken, Knoblauch, Zwiebeln) behufs der Darstellung löslicher Gewürze.
5) Zur Fabrikation von Blutlaugensalz nach dem Verfahren von =Gélis=
(vergl. Seite 34) und von Schwefelcyanammon behufs der Darstellung der
_Serpents de Pharaon_. 6) Zur Reinigung des rohen Paraffins (nach
=Alcan='s Methode). 7) Zur Bereitung des _Fenian Fire_ oder _Liquid
Fire_, einer Lösung von Phosphor in Schwefelkohlenstoff, womit
Brandgeschosse für gezogene Geschütze gefüllt werden. 8) Bei der
galvanischen Versilberung setzt man dem Silberbade eine geringe Menge
Schwefelkohlenstoff zu, um sofort einen =glänzenden= Ueberzug zu
erhalten. 9) Zum Tödten der Ratten, des Kornwurmes, der Motten wird der
Schwefelkohlenstoff mit grossem Erfolg angewendet. Die Gewinnung der
fetten Oele durch Extraction mittelst Schwefelkohlenstoff oder die
=chemische= Oelgewinnung nimmt gegenwärtig schon grossartige
Dimensionen an. Zu Moabit bei Berlin, zu Ludwigshafen a/Rh., zu
Stargardt in Pommern und zu Grimma in Sachsen stellt man auf diese
Weise Oel aus Raps, Leinsamen, Baumwollsamen, Palmkernen etc. dar,
welches sich durch grosse Reinheit auszeichnet. Eben so hat =Deiss= in
Brüssel und London, ferner in Pisa, Sevilla und Lissabon grosse
Fabriken gegründet, in welchen Olivenöl theils aus Oliven, theils aus
Olivenpresslingen durch Extraction dargestellt wird. 10) Versuchsweise
zum Betriebe von Dampfmaschinen.
[66] Extractionsapparate der Art sind u. a. von =Seyfferth=, von
=Lunge=, von =Moussu= etc. construirt worden.
[Sidenote: Das Schwefelchlorür.]
Anhangsweise sei hier das =Schwefelchlorür= (Cl_{2}S_{2}) erwähnt, eine
Verbindung, welche man in neuerer Zeit zum Vulkanisiren des Kautschuks
angewendet hat. Es bildet eine ölartige Flüssigkeit von 1,60
specifischem Gewichte, bräunlicher Farbe, erstickendem Geruche, raucht
an der Luft und siedet bei 144°. Sie ist schwerer als Wasser und
zersetzt sich, damit zusammengebracht, sehr bald in schweflige Säure,
Salzsäure, etwas Schwefelsäure und Schwefel. Das Schwefelchlorür ist
ein gutes Lösungsmittel für Schwefel; Rapsöl wird durch Schwefelchlorür
in eine kautschukähnliche Masse übergeführt, Leinöl in Firniss
verwandelt. Man erhält das Schwefelchlorür, indem man gewaschenes und
getrocknetes Chlorgas durch geschmolzenen und bis auf 125 bis 130°
erhitzten Schwefel leitet. Es entsteht sofort Schwefelchlorür, welches
mit fortgerissenen Schwefeldämpfen in eine abgekühlte Vorlage
destillirt. Um das so erhaltene Schwefelchlorür von dem mechanisch
beigemengten Schwefel zu befreien, wird es destillirt, wobei Schwefel
zurückbleibt.
Die Salzsäure und das Glaubersalz.
[Illustration: Fig. 102.]
[Illustration: Fig. 103.]
[Sidenote: Salzsäure.]
Wie schon oben bei der Beschreibung der Sodafabrikation aus Kochsalz
angegeben worden ist, wird das bei der Sodafabrikation aus den Sulfatöfen
(vergl. Seite 189) entweichende chlorwasserstoffsaure Gas in Wasser
aufgefangen und die Lösung unter dem Namen =Salzsäure= in den Handel
gebracht. Zum Zwecke der Condensation führt entweder ein Rohr aus dem
Raume, in welchem die Zersetzung des Kochsalzes durch die Schwefelsäure
vorgenommen wurde, in den Koksthurm und in Condensationsflaschen, oder
man bedient sich des (Fig. 102, 103 und 104 in zwei Durchschnitten und im
Aufrisse) abgebildeten Apparates. Dieser Apparat besteht aus mehreren
neben einander liegenden gusseisernen cylindrischen Gefässen von 1,7
Meter Länge und 0,70 Meter Durchmesser. Die Wanddicke der Cylinder
beträgt 3 Centimeter. Die Cylinder sind an beiden Enden offen und werden
mit gusseisernen Deckeln (ähnlich wie Gasretorten) verschlossen, welche
mit Hülfe von Thonkitt aufgelegt werden. In dem vordern Deckel befindet
sich eine Oeffnung _o_ zum Abführen der chlorwasserstoffsauren Dämpfe. In
dieser Oeffnung liegt eine Allonge _a_ aus Steinzeug oder Blei, welche
die Dämpfe in den Verdichtungsapparat leitet. Der hintere Deckel hat
gleichfalls eine Oeffnung _d_, in welcher ein Bleitrichter sich befindet.
Die Disposition des Apparates ist der Art, dass die Flamme der Feuerung
_O_ erst um die Cylinder -- von denen gewöhnlich zwei Paar (Fig. 103) in
einem Ofen liegen -- herum und dann erst in den Schornstein _F_ geht. Der
Ofen ist durch ein flaches Gewölbe _B_ geschlossen. Soll die Arbeit
beginnen, so giebt man jedem Cylinder 150 Kilogr. Steinsalz (oder auch
eine entsprechende Menge Chlorkalium, wenn man die Darstellung von
Kaliumsulfat beabsichtigt), das man in dem Cylinder gleichmässig
ausbreitet, lutirt den Deckel auf und giebt durch den Bleitrichter die
zur Zersetzung des Salzes erforderliche Menge Schwefelsäure von 66° B.
auf. Nachdem dies geschehen, wird der Trichter entfernt und die Oeffnung
durch einen Thonpfropfen verschlossen. Nach beendigter Reaction wird das
Sulfat, das beiläufig 180 Kilogr. wiegt, entfernt, der Cylinder von neuem
mit Salz beschickt u. s. f. Die Condensationsapparate bestehen (Fig. 102
und 104) aus Strängen zum Theil mit Wasser gefüllter Woulf'scher
Flaschen, von denen das erste Paar häufig durch den Kühlapparat _E E_ mit
kaltem Wasser gekühlt wird. Zur Condensation der letzten Antheile des
salzsauren Gases wendet man Regenkammern oder Koksthürme an.
[Illustration: Fig. 104.]
Dass das Chlormagnesium in wässriger Lösung, wie es bei der Verarbeitung
des Carnallits erhalten wird, beim Abdampfen bis zur Trockne und Erhitzen
des Rückstandes all sein Chlor als Salzsäure abgiebt, ist für die
Salzsäuregewinnung beachtenswerth.
[Sidenote: Eigenschaften der Salzsäure.]
Die Salzsäure bildet eine farblose, häufig durch Eisenchlorid gelblich
gefärbte Flüssigkeit von stechendem Geschmack. Bei 20° kann das Wasser
das 475fache seines Volumens an chlorwasserstoffsaurem Gase absorbiren;
die alsdann gesättigte Flüssigkeit enthält 42,85 Proc. Chlorwasserstoff-
oder salzsaures Gas, ihr spec. Gewicht = 1,21. Folgende Tabelle zeigt das
spec. Gewicht der Salzsäure von verschiedener Concentration und den
Gehalt derselben an reinem salzsauren Gase (bei 7° C.).
=============+============+==============+================
Specifisches | Grade nach | Grade nach | Säureprocente.
Gewicht. | Baumé. | Twaddle.[67] |
=============+============+==============+================
| | |
1,21 | 26 | 42 | 42,85
1,20 | 25 | 40 | 40,80
1,19 | 24 | 38 | 38,88
1,18 | 23 | 36 | 36,36
1,17 | 22 | 34 | 34,34
1,16 | 21 | 32 | 32,32
1,15 | 20 | 30 | 30,30
1,14 | 19 | 28 | 28,28
1,13 | 18 | 26 | 26,26
1,12 | 17 | 24 | 24,24
1,11 | 15,5 | 22 | 22,22
1,10 | 14,5 | 20 | 20,20
1,09 | 12 | 18 | 18,18
1,08 | 11 | 16 | 16,16
1,07 | 10 | 14 | 14,14
1,06 | 9 | 12 | 12,12
1,05 | 8 | 10 | 10,10
1,04 | 6 | 8 | 8,08
1,03 | 5 | 6 | 6,06
1,02 | 3 | 4 | 4,04
1,01 | 2 | 2 | 2,02
[67] Die Grade der in England üblichen =Twaddle='schen Aräometerscala
bieten bei der Salzsäure den beachtenswerthen Umstand dar, dass
die Grade nach Twaddle ziemlich genau mit den Säureprocenten
zusammenfallen.
[Sidenote: Anwendung der Salzsäure.]
Die Salzsäure wird in der grössten Masse zur Darstellung des
Chlorkalkes, Kaliumchlorates und anderer Chlorpräparate angewendet, sie
dient ferner zur Fabrikation des Salmiaks, des Chlorantimons, des Leims
und des Phosphors, zur Darstellung der Kohlensäure bei der
Mineralwasserfabrikation, zur Herstellung von Natriumbicarbonat; zum
Reinigen der Thierkohle in den Rübenzuckerfabriken[68], in der
Bleicherei als Ersatz für die Schwefelsäure, zur Ueberführung des
rechtsdrehenden Zuckers in den linksdrehenden bei der Verarbeitung der
Rübenmelasse auf Spiritus, zur hydrometallurgischen Kupfer-, Nickel-,
Kadmium-, Zink- und Wismuthgewinnung, zur Behandlung gewisser
Eisenerze, um dieselben vor der Verhüttung von der Phosphorsäure zu
befreien, zur Darstellung von Superphosphat in den Düngerfabriken, zum
Auflösen verschiedener Metalle (Zinn) entweder für sich, oder mit
Salpetersäure gemischt, als Königswasser; ferner zum Beseitigen des
Kesselsteines, so wie zur Verhütung der Bildung desselben, zum
Reinigen von eisenhaltigem Sand in der Glasfabrikation, zum Ablöschen
und Reinigen der Koks, zur Herstellung von feuerfestem Thon. Eine
wichtige Anwendung der Salzsäure findet endlich in der
Baumwollindustrie statt, nämlich zur Zersetzung der Kalkseife, die sich
beim Beuchen der mit Fett imprägnirten Baumwollgewebe mit Kalk bildet.
Seit einigen Jahren wurden grosse Mengen von Salzsäure zur Regeneration
des Schwefels aus den Sodarückständen consumirt. Früher versendete man
die Salzsäure in Glasballons oder Steinzeugkruken, die oft mehr Werth
hatten, als die Säure selbst; jetzt benutzt man in England zur
Versendung Fässer, die inwendig mit einer 1/4 Zoll dicken Schicht von
Guttapercha überzogen sind.
[68] Man kann den Salzsäureverbrauch einer Rübenzuckerfabrik, welche
180,000 Ctr. Rüben in der Campagne verarbeitet, auf mindestens 400
bis 500 Ballons veranschlagen.
[Sidenote: Glaubersalz.]
Das =Glaubersalz=, =Natriumsulfat=, =schwefelsaures Natrium= oder
schlechtweg =Sulfat= genannt (Na_{2}SO_{4} + 10H_{2}O, in 100 Th. aus
19,3 Th. Natron, 24,7 Th. Schwefelsäure und 56 Th. Wasser, im
wasserfreien Zustande als Na_{2}SO_{4} aus 43,6 Th. Natron und 56,4 Th.
Schwefelsäure bestehend), wird, wie aus dem Vorstehenden hervorgeht, zum
grössten Theile durch Zersetzen des Kochsalzes mit Schwefelsäure
dargestellt. Ausserdem findet es sich in der Natur in den Mineralien
=Thenardit= (Na_{2}SO_{4}) und =Brogniartin= oder =Glauberit=
(Na_{2}SO_{4} + CaSO_{4}), in vielen Mineralwässern, wie in dem
Carlsbader und Püllnaer Wasser, in dem Meerwasser und in den meisten
Salzsoolen.
Ausser durch Zersetzen des Kochsalzes mit Schwefelsäure (die sogenannte
=directe= Darstellungsart), oder durch Zersetzen von Natriumsalpeter
behufs der Darstellung von Salpetersäure, kann man das Sulfat auch
=indirect= darstellen, d. h. ohne Schwefelsäure. Die wichtigsten der in
dieser Beziehung in Vorschlag gebrachten Methoden sind folgende: 1)
Verfahren von =Balard= und =Merle=, nach welchem durch doppelte
Zersetzung aus Kochsalz und Bittersalz (oder Kieserit nach =Grüneberg=,
den Vorschlägen des Prinzen zu =Schönaich-Carolath= und nach =Clemm=)
des Meerwassers, der Mutterlaugen der Salinen unter dem Einflusse
niederer Temperatur (entweder im Winter oder durch Kälteerzeugung
mittelst des =Carré='schen Eisapparates) Glaubersalz und Chlormagnesium
erzeugt wird; 2) Verfahren von =Longmaid=, wobei Schwefelkies oder
kiesige Kupfererze mit Kochsalz geröstet werden, indem man durch
gebrannten Kalk oder durch Schwefelsäure getrocknete Luft zuführt. Es
entwickelt sich hierbei Chlorgas. Das Röstgut wird ausgelaugt und
dadurch Sulfatlösung erhalten, der Rückstand aber auf Kupfer
verarbeitet; 3) Verfahren von =de Luna= und =Clemm=. Bittersalz oder
Kieserit mit Kochsalz geglüht, geben unter Entwickelung von Salzsäure
ein Gemenge von Sulfat und Magnesia; 4) Verfahren von =Kuhlmann=
(vergl. Seite 156). Bittersalz mit Natriumsalpeter geglüht, giebt unter
Entwickelung von Untersalpetersäure Sulfat; 5) Beim Zugutemachen der
Abfälle, die sich bei der Aufbereitung des Braunkohlen- und Torftheeres
auf Paraffin und Leuchtöl ergeben, erhält man (nach =Perutz= und
=Breitenlohner=) beträchtliche Mengen von Sulfat. Das Sulfat, so wie es
in den Sodafabriken als Zwischenprodukt auftritt, enthält
durchschnittlich 93-97 Proc. Natriumsulfat und 2-3 Proc. Chlornatrium.
[Sidenote: Anwendung.]
Das Sulfat dient in grösster Menge zur Fabrikation der Soda, des
Ultramarins und des Glases; im letzteren Falle kommt nur das Natron
desselben in Betracht; man schmilzt dasselbe mit Kohle und Kieselerde
(Quarz) zusammen, durch die Einwirkung der Kohle wird die Schwefelsäure
des Glaubersalzes zu schwefliger Säure reducirt, diese durch die
Kieselerde (Kieselsäure) ausgetrieben und es bleibt Natriumsilicat
zurück. Behufs der Anwendung in der Glasfabrikation wird das
Glaubersalz vorher vom Eisen gereinigt, indem man das Eisenoxyd nach
dem Lösen des Salzes mit Kalk fällt, die klare Lösung wieder abdampft
und das Produkt trocknet. Auf gleiche Weise kann man aus Sulfat durch
Zusammenschmelzen desselben mit Sand und Kohle Wasserglas darstellen,
auch nach ähnlichem Princip aus Sulfat durch Thonerde oder durch Bauxit
Natrium-Aluminat erhalten. Nicht unbedeutende Mengen von Sulfat finden
ferner beim Ausbringen des Antimons aus den (kiesigen) Antimonerzen (z.
B. zu Bouc und Septèmes bei Marseille) Verwendung. Neuerdings wendet
man das Sulfat mit vielem Vortheile in der Färberei, namentlich in der
Wollfärberei als Hülfsmaterial an.
[Sidenote: Zweifach-schwefelsaures Natrium.]
=Zweifach-schwefelsaures Natrium= oder =Natriumbisulfat= (NaHSO_{4}), das
man in grossen durchsichtigen Krystallen erhält, wenn man 1 Molekül
schwefelsaures Natrium und 1 Molekül englischer Schwefelsäure zusammen in
Wasser löst und die Lösung in der Wärme verdampfen lässt, wird in neuerer
Zeit mit chlormagnesiumhaltigem Abraumsalz gemischt zur Entzinkung des
Bleies (nach der Entsilberung desselben durch Zink; vergl. Seite 104)
angewendet. Als Nebenprodukt erhält man das Natriumbisulfat bei der
Bereitung der Salpetersäure aus Natriumsalpeter und Schwefelsäure und
beim Verarbeiten des Kryoliths mittelst Schwefelsäure.
Der Chlorkalk und die Chloralkalien.
[Sidenote: Chlorkalk und Chloralkalien. Chlor im Allgemeinen.]
Es ist eine der wichtigsten Eigenschaften des gasförmigen Chlors, welches
man z. B. erhält, wenn man Salzsäure mit einem Superoxyd, z. B.
Braunstein (Mangansuperoxyd) erhitzt, organische Pigmente und Miasmen zu
zerstören und deshalb als Bleichmittel und Anticontagium
(Desinfectionsmittel), ausserdem aber auch noch als Oxydationsmittel und
als Solvens, so z. B. bei der Extraction von Gold aus kiesigen Erzen etc.
vielfache Anwendung zu finden.
Das Chlorgas ist bei gewöhnlicher Temperatur und bei gewöhnlichem
Luftdruck ein grünlichgelbes Gas von 1,33 spec. Gewicht, von erstickendem
Geruch, das vom Wasser in grosser Menge absorbirt wird (2,5 Vol. Gas von
1 Vol. Wasser) und dann das =Chlorwasser= bildet. Die bleichende
Eigenschaft des gasförmigen, so wie des in Wasser gelösten Chlorgases
beruht auf seiner grossen Verwandtschaft zum Wasserstoff, nach welcher es
den organischen Stoffen direkt Wasserstoff entzieht und dieselben auf
diese Weise zerlegt, oder, und dies geschieht in den meisten Fällen, eine
Wasserzersetzung bewirkt, in deren Folge die färbenden Substanzen durch
den als Ozon ausgeschiedenen (oder zerlegten?) Sauerstoff des Wassers
oxydirt und in Kohlensäure und Wasser übergeführt werden. In beiden
Fällen bildet sich Salzsäure, was bei der Anwendung des Chlors zum
Bleichen wohl zu berücksichtigen ist. Indem Chlor mit einem organischen
Körper zusammenkommt, entzieht das Chlor einen Theil des Wasserstoffs der
organischen Verbindung und bildet Salzsäure, während häufig der
ausgetretene Wasserstoff in dem organischen Körper durch Chlor vertreten
wird. Bei der Bleiche von leinenen oder baumwollenen Stoffen, von
Papierzeug durch Chlor wird nicht die Faser angegriffen, sondern nur der
die Faser färbende kohlenstoffreiche Körper durch das bei der
Wasserzersetzung freiwerdende Ozon zu farblosen Körpern oxydirt. Durch
Chlor können nur stickstofffreie organische Körper gebleicht werden,
stickstoffhaltige nehmen eine gelbe Farbe an. Das Chlor ist weder als
Gas, noch in seiner wässerigen Lösung transportabel; man benutzt deshalb
zum Bleichen nicht das Chlor in Substanz, sondern eine Verbindung des
Chlors mit Sauerstoff, die =unterchlorige Säure=, und zwar, da sie im
freien Zustande nicht existiren kann, als =unterchlorigsaures Salz= oder
=Hypochlorit=. In den Salzen verbindet man die unterchlorige Säure mit
Calcium, Kalium oder Natrium, zuweilen auch Magnesium, Aluminium, Barium
und Zink. Die Verbindung des Calciumhydroxydes mit der unterchlorigen
Säure ist der wesentliche Bestandtheil des =Chlorkalks=, =Bleichkalks=
oder =Bleichpulvers=. Der Chlorkalk wurde im Jahre 1799 von =Ch. Tennant=
in Glasgow zum ersten Male fabrikmässig dargestellt. Fast durchweg bildet
seine Fabrikation einen Nebenzweig der Sodafabrikation nach =Leblanc='s
Process.
[Sidenote: Darstellung des Chlorkalkes.]
Man stellt den Chlorkalk im Grossen auf folgende Weise dar: In Fabriken,
in welchen Soda und Chlorkalk zu gleicher Zeit fabricirt werden, erhält
man das Chlor, indem man das Kochsalz, das durch Schwefelsäure in
Glaubersalz verwandelt werden soll, mit Braunstein (Mangansuperoxyd)
mengt und erhitzt.
Der Vorgang hierbei ist folgender:
Kochsalz 2NaCl } { Glaubersalz Na_{2}SO_{4}
Braunstein MnO_{2} } geben { schwefelsaures Mangan MnSO_{4}
und } { Chlor 2Cl und 2H_{2}O
Schwefelsäure 2H_{2}SO_{4} }
In anderen Fabriken wendet man zur Chlordarstellung Braunstein und
Salzsäure, oder Braunstein, Schwefelsäure und Salzsäure an; im ersteren
Falle erhält man nur die Hälfte des in der Salzsäure enthaltenen
Chlors, während die andere Hälfte an Mangan gebunden, als Manganchlorür
zurückbleibt, denn:
Braunstein (MnO_{2}), } { Chlor (Cl_{2})
Salzsäure (4ClH) } geben { Manganchlorür (MnCl_{2})
} { Wasser (2H_{2}O).
Im zweiten Falle erhält man die ganze Menge des in der Salzsäure
enthaltenen Chlors, denn:
Braunstein (MnO_{2}), } { schwefelsaures Mangan (MnSO_{4})
Salzsäure (2ClH) } geben { Chlor (Cl_{2})
Schwefelsäure (H_{2}SO_{4}) } { Wasser (2H_{2}O).
Wie =Clemm= gezeigt hat, kann man das =Chlormagnesium=, welches bei der
Verarbeitung der Carnallite und Kainite so massenhaft auftritt, zur
Chlordarstellung verwenden, indem man die Chlormagnesiumlösung bis auf
44° B. (= 1,435 spec. Gew.) eindickt und mit so viel Braunsteinpulver
mischt, dass auf 1 Mol. MnO_{2} 2 Mol. MgCl_{2} kommen. Die erkaltete
Masse wird in kleinen Stückchen der Einwirkung von Wasserdämpfen von
200 bis 300° C. ausgesetzt, wobei sich Chlorgas entwickelt.
=Chlordarstellung ohne Braunstein.= Von den hier in Betracht kommenden
Methoden sind folgende die wichtigeren:
1) das auf Vorschlägen von =Mac-Dougal= und =Rawson= beruhende
Verfahren von =J. Shanks=, welches in der grossen chemischen Fabrik von
St. Helens in Lancashire eingeführt ist. Nach demselben wird
Calciumchromat durch Salzsäure zerlegt, wobei sich Chromchlorid und
Chlorcalcium bilden und ein Theil des Chlors frei wird (2CaCrO_{4} +
16HCl = Cr_{2}Cl_{6} + 2CaCl_{2}, + 3H_{2}O + 6Cl). Aus 158 Th.
Chromsäure kann man somit 106 Th. Chlor erhalten. Das hierbei erhaltene
Chromchlorid wird mit Calciumcarbonat gefällt, abermals durch Glühen
mit Kalk in Chromat umgewandelt u. s. f. Obwol dieses Verfahren nur
unter ganz besonderen Umständen Anwendung finden dürfte, so verdient es
doch jedenfalls Beachtung. Eine Schattenseite desselben ist, dass nur
3/8 des Chlors der Salzsäure frei werden, während mit Braunstein 1/2
frei wird.
2) =Schloesing='s Methode bezweckt, alles in der Salzsäure enthaltene
Chlor zur Ausnutzung zu bringen. Lässt man auf Mangansuperoxyd ein
Gemenge von Salpetersäure und Salzsäure einwirken, so beobachtet man,
dass über einem gewissen Grade der Concentration beim Erwärmen eine
Mischung von Chlor mit den röthlichen Produkten des Königswassers
entweicht, dass man aber bei geringerem Concentrationsgrade bis zum
Sieden erhitzen kann, ohne ein anderes Gas als Chlor zu erhalten, indem
die Salpetersäure sich vollständig mit dem entstandenen Manganoxydul zu
Nitrat verbindet, während aus der Salzsäure Chlor und Wasser entsteht.
Andererseits bleibt beim Rösten des erhaltenen Nitrates Mangansuperoxyd
zurück, während die entweichenden rothen Dämpfe bei Gegenwart von Luft
und Wasser wieder Salpetersäure bilden. Das Manganoxyd und die
Salpetersäure können demnach, abgesehen von den unvermeidlichen
Verlusten, immer wieder zur Darstellung von Chlor dienen; die
Salpetersäure spielt hier, indem sie den Sauerstoff zur Zersetzung der
Salzsäure aus der Luft herbeiführt, eine ähnliche Rolle wie bei der
Schwefelsäurebereitung. Die Zersetzung des Nitrates beginnt bei 150°
und verläuft bei 175-180° regelmässig bis zu Ende; das rückständige
Oxyd ist ziemlich dicht und sehr reich an Superoxyd (in einem Fall 93,3
Proc. reines Superoxyd neben etwas Kalk und Eisen).
3) Nach =A. Vogel='s Methode zersetzt man Kupferchlorid in der Wärme,
wobei 3 Mol. Kupferchlorid 1 Mol. Chlor abgeben (nach =Laurens= wäre
der Vorgang: 2CuCl_{2} = Cl_{2} + Cu_{2}Cl_{2}). Das krystallische
Kupferchlorid wird mit dem halben Gewicht Sand vermischt, vollständig
entwässert und das trockene Gemenge in Thonretorten auf 250-300°
erhitzt, wobei das Chlorgas sich entwickelt. Den Rückstand in den
Retorten, aus Kupferchlorür-Chlorid bestehend, verwandelt man wieder in
Chlorid, indem man ihn in Salzsäure gemischt 12 Stunden lang der Luft
aussetzt. Mit dem so regenerirten Chlorid stellt man von Neuem Chlorgas
dar. =A. Mallet= hat dieses beachtenswerthe Verfahren durch
Construktion eines rotirenden Apparates, der zu gleicher Zeit auch zur
technischen Sauerstoffdarstellung benutzt werden kann, in die Praxis
einzuführen gesucht. 100 Kilogr. Kupferchlorür geben 6 bis 7 Kubikmeter
Chlor. Da man, nach =Mallet='s Angaben, binnen 24 Stunden mindestens
4-5 Operationen auszuführen vermag, so wird man mit 100 Kilogr.
Rohmaterial innerhalb dieser Zeit 200-300 Kilogr. Chlorkalk darstellen
können.
4) Wenn man nach =Péligot= 3 Th. Kaliumbichromat mit 4 Th.
concentrirter Salzsäure und etwas Wasser so gelinde erwärmt, dass keine
Chlorentwicklung stattfindet, so erhält man beim Erkalten der
Flüssigkeit Krystalle von =zweifach-chromsaurem Chlorkalium= KCl,
CrO_{3}. Diese Krystalle geben beim Erhitzen bis auf 100° ihr Chlor
fast vollständig ab. Der Rückstand kann durch Auflösen in Salzsäure
wieder in das ursprüngliche Salz verwandelt werden.
5) Nach =Dunlop='s Patent vom Jahre 1853 stellt man in der Fabrik von
=Tennant= in Glasgow das zur Chlorkalkbereitung erforderliche Chlor
dar, indem man Schwefelsäure auf ein Gemisch von 3 Mol. Kochsalz und 1
Mol. Natriumsalpeter einwirken lässt, wobei Chlorgas und
Untersalpetersäure sich entwickeln. Die Untersalpetersäure lässt man
aus dem Gemenge durch concentrirte Schwefelsäure absorbiren, welche als
nitrirte Schwefelsäure zur Schwefelsäurefabrikation dient. Es bleibt
Glaubersalz (oder vielmehr, da man aus praktischen Gründen 6 Mol.
Schwefelsäure verwendet, Natriumbisulfat) zurück.
6) Bei der chlorirenden Röstung der Schwefelmetalle entwickelt sich
Chlor. =Longmaid= hat nun 1850 ein Verfahren der Darstellung von
Glaubersalz aus Kochsalz und Schwefelkies, unter gleichzeitiger
Entwickelung von Chlor, angegeben, welches seitdem eine gewisse
Berühmtheit erlangt und zahlreiche Nachahmer gefunden hat. Auf das
nämliche Prinzip läuft ein von einem belgischen Chemiker beschriebenes
Chlordarstellungsverfahren hinaus: Man stellt zunächst schwefelsaures
Eisenoxyd durch directe Verbindung von Eisenoxyd mit Schwefelsäure dar,
mischt dann dieses Sulfat mit Kochsalz und erhitzt das Gemenge in einem
Strome trockener Luft, wobei das Kochsalz alles Chlor abgiebt.
7) Nach den Vorschlägen von =Oxland= erhält man aus (durch
Schwefelsäure getrocknetem) chlorwasserstoffsaurem Gase Chlor, indem
man 1 Vol. des trockenen Gases mit 2 Vol. Luft gemischt durch ein
glühendes Rohr streichen lässt, wo sich Chlor und Wasser bilden.
8) Nach =Maumené= endlich erhält man Chlorgas (gemengt mit
Stickstoffgas), wenn man ein Gemisch von 1 Th. Salmiak, 3 Th.
salpetersaurem Ammoniak und 16 Th. Quarzsand erhitzt (NH_{4}Cl +
2(NH_{4})NO_{3} = Cl + 5N + 6H_{2}O). Der Zusatz von Sand ist nöthig,
um einer Explosion vorzubeugen. --
[Sidenote: Chlorentwickelungsapparate.]
[Illustration: Fig. 105.]
[Illustration: Fig. 106.]
Zur _Chlorentwickelung_ dienen folgende Apparate. Wendet man zur
Chlorentwickelung =Salzsäure= und =Braunstein= an, so benutzt man grosse
Steinzeuggefässe, welche mit einer weiten Oeffnung zum Einfüllen und zum
Ausleeren bestimmt und mit engeren Röhrenabsätzen versehen sind, in
welche die Ableitungsröhren zu sitzen kommen. Die Erhitzung wird
bewerkstelligt durch _Wasserdampf_. Zu dem Ende setzt man mehrere solche
Gefässe in einen Kasten von Holz oder Mauerwerk mit hölzernem Deckel so
ein, dass nur die Hälse und aus den Seitenwänden die Ablassröhren
hervorragen, wobei die Fugen durch Filz sorgfältig verschlossen sind, um
das Entweichen des Wasserdampfes zu hindern, der aus einem Dampfkessel in
die Kästen geleitet wird. Das Erhitzen wird so lange fortgesetzt, bis die
kleineren Leitungsröhren da heiss zu werden anfangen, wo das Gas in sie
eintritt. Fig. 105 zeigt einen solchen Apparat im Durchschnitte. _A_ das
Chlorentwickelungsgefäss, _a_ Oeffnung zum Einfüllen, _b_ zur Ableitung
des Gases, _c_ Ablassrohr, _B_ Kasten, worin das Entwickelungsgefäss
sitzt und in welchen Wasserdampf geleitet werden kann. Die Hälse _a_ und
_b_ ragen aus dem Deckel hervor; sie sind mit einem Rande _r_ rund herum
umgeben, in welchen Thonkitt eingedrückt werden kann, der dann, mit
weichem Leder noch überbunden, eine dichte Verschliessung hervorbringt.
Benutzt man dagegen zur Chlorentwickelung =Kochsalz=, =Schwefelsäure=
und =Braunstein=, so muss der Apparat eine stärkere Erhitzung
gestatten. Fig. 106 zeigt einen hierzu tauglichen Apparat im
Durchschnitte. Er besteht theils aus Eisen, theils aus Blei. Der
eiserne Theil ist eine flache, kesselförmige Schale mit vorstehendem
Rande _a a_, der mit Löchern in kurzen Distanzen durchbohrt ist, um
eiserne Schrauben durchstecken zu können. Sie besitzt ein Ausflussrohr
_b_, ihre Eisenstärke kann 3-5 Centim. betragen, wogegen der
vorstehende Rand bei 2-3 Centim. Dicke hinreichend stark genug ist;
dieser eiserne Theil ist es, durch welchen die Erwärmung ohne Gefahr
geschehen kann; derselbe ist mit gewöhnlicher Kesseleinmauerung
versehen. Der bleierne Theil vergrössert das Gefäss und enthält die
Füll- und Ableitungsvorrichtungen. Es ist ein Cylinder _d d_ aus 1-1,5
Centim. dicken Bleiplatten gefertigt ohne Löthung und blos durch
Einschmelzung von Blei zusammengefügt. Der untere Theil ist offen und
hat eine der eisernen Schale genau entsprechende Flantsche, in welche
entsprechende Löcher gebohrt werden. Ein eiserner Ring, zur Verstärkung
auf die Flantsche gelegt, erlaubt es durch hindurchgesteckte Schrauben,
den Blei- und Kesselrand oder eben die Flantschen so fest
zusammenzuschrauben, dass das Gefäss an der Fuge für Flüssigkeiten
dicht ist. Der obere Theil des Cylinders bildet ein Gewölbe, in welchem
sich ein Bleitrichter mit einer innen und aussen gebogenen Röhre,
ferner ein Ableitungsrohr für das Chlor, endlich eine Oeffnung mit Hals
von starkem Blei und gebogen befindet. In diese Oeffnung kommt ein mit
Blei überzogener Holzkeil, der fest eingeschlagen und mit Thonkitt
umgeben wird. Durch diese Oeffnung _f_ wird das Gemenge der Materialien
eingetragen. Die Schwefelsäure wird durch den Bleitrichter zugegossen.
Man erhitzt so lange, bis die Gasableitungsröhren sich zu erhitzen
anfangen.
[Sidenote: Condensationsapparate.]
[Illustration: Fig. 107.]
Das Chlorgas tritt durch _M_ in eine vierseitige Kammer aus Platten von
Sandstein oder Steinzeug oder aus Backsteinen gemauert, welche mit
Asphaltkitt zusammengefügt und mit Theer oder Asphaltfirniss überzogen
sind. Auch Bleikammern sind hier und da im Gebrauch. Die Kammer besteht
(Fig. 107) aus mehreren Etagen, deren Boden in jeder mehrere Zoll mit
zu Pulver gelöschtem Kalkhydrat bedeckt ist. Das Chlorgas wird schnell
und unter Wärmeentwickelung absorbirt. Die Temperatur darf nicht höher
als 25° steigen, weil sich sonst chlorsaurer Kalk bildet, der nicht
bleichend wirkt. Eine nachtheilige Temperaturerhöhung wird durch
langsames Zuleiten des Gases verhindert. Sobald kein Chlor mehr
absorbirt wird, nimmt man den fertigen Chlorkalk durch die an der
vorderen Seite befindlichen Thüren aus den Kammern und beschickt diese
und den Entwickelungsapparat von Neuem. -- Der gesättigte Chlorkalk
wird in der Fabrik häufig mit Kalkhydrat verdünnt oder gestreckt.
[Illustration: Fig. 108.]
Handelt es sich um die Darstellung von =flüssigem Chlorkalk=, so wendet
man zweckmässig folgenden Apparat (Fig. 108) an. Zwei bis vier Gefässe
aus Steinzeug _A_ von etwa 2 Hektoliter Capacität stehen in einem
Gefässe aus Blei _B_, deren Boden auf einer gusseisernen Platte _C_
ruht, unter welcher die Feuerung _D_ sich befindet. Die
Chlorentwickelungsgefässe stehen auf Untersätzen _F_ von Steinzeug.
Eine concentrirte Chlorcalciumlösung in _B_ dient als Bad. Der
Braunstein kommt in die siebähnlich durchlöcherte Steinzeugröhre _I_.
Die Salzsäure wird durch die Trichterröhre _K_ zugegossen. Durch die
Bleiröhre _s_ geht das Gas zunächst in die Waschflasche _R_ und dann
durch die Röhre _n_ in das mit Braunsteinstückchen angefüllte
Bleigefäss _T_, in welchem die dem Chlor beigemengten Salzsäuredämpfe
zersetzt werden, ehe sie durch das Rohr _m_ in das Absorptionsgefäss
_S_ gelangen. Letzteres ist ein mit Blei ausgelegtes liegendes Fass, in
welchem eine hölzerne Welle mit speichenartigen Armen sich befindet,
auf welchen durchlöcherte Tafeln von Guttapercha ausgespannt sind. Die
Zapfen der Welle sind von Guajakholz, die Lager von hornisirtem
Kautschuk. Auf der einen kreisrunden Seite des Fasses tritt die Welle
durch eine Stopfbüchse und trägt hier eine Kugel _o_ zum Drehen. Das
Chlor tritt über den Spiegel der Flüssigkeit ein, wird durch die
Rührvorrichtung continuirlich in die Kalkmilch _Z_ eingetrieben und auf
diese Weise rasch absorbirt. Eine Röhre führt aus dem Absorptionsgefäss
in ein kleines Gefäss, worin sie 18-24 Centim. unter Wasser taucht; aus
letzterem führt eine Röhre ins Freie, damit, wenn die Absorption mit
der Chlorentwickelung nicht Schritt zu halten vermag, keine zu grosse
Spannung in den Entwicklern _A_ entstehe. Wie bei dem festen Chlorkalk
ist auch hier die vollständige Sättigung mit Chlor zu vermeiden, ebenso
hat man sich vor Temperaturerhöhung zu hüten, da =Schlieper=
nachgewiesen hat, dass continuirliche Lösungen dadurch Sauerstoffgas
entwickeln, verdünnte dagegen Calciumchlorat liefern.
[Sidenote: Verwerthung der Rückstände von der Chlorentwickelung.]
Da bei der Chlorkalkdarstellung fast durchgängig von dem Braunstein und
der Salzsäure ausgegangen wird, so bestehen die Chlorrückstände
wesentlich aus einer Lösung von Manganchlorür neben freier Salzsäure.
Die zahlreichen Vorschläge, welche die Verwerthung der Chlorrückstände
zum Zweck haben, lassen sich eintheilen
[Greek: a]) in solche, welche die Regeneration von Mangansuperoxyd
beabsichtigen, und
[Greek: b]) in solche, bei denen dies nicht der Fall ist.
Die ersteren sind bei Weitem die wichtigeren und haben eine um so
grössere industrielle Tragweite, als in den meisten Fällen mit der
Verwerthung der Chlorrückstände die der Sodarückstände (vergl. Seite
205) verbunden ist.
[Sidenote: Dunlop's Verfahren.]
[Greek: a]) =Regeneration des Mangansuperoxydes.= Wenn man von
=Balmain='s Vorschlägen absieht, nach welchen man das Manganchlorür mit
dem Ammoniakwasser der Gasfabriken neutralisiren, die über dem
Niederschlage stehende Flüssigkeit auf Salmiak verarbeiten und den
Niederschlag in einem Flammenofen so lange erhitzen soll, bis er
aufhört wie Zunder zu brennen und zum Theil in Mangansuperoxyd
verwandelt worden ist, welches wiederum zur Chlorentwickelung dienen
kann, so ist das von =Dunlop= herrührende Verfahren der
Braunsteinregeneration, das in der Fabrik von =Ch. Tennant= in Glasgow
angewendet wird, eines der ältesten und besten. =Forchhammer= hat vor
längerer Zeit gefunden, dass Mangancarbonat beim Erhitzen bis auf 260°
C. in Mangansuperoxyd übergehe. Nach dreistündigem Erhitzen ist alle
Kohlensäure ausgetrieben und man hat eine Verbindung von 2MnO_{2} +
MnO. Auf diese Grundlagen stützt sich =Dunlop='s Verfahren, welches in
zwei Phasen zerfällt, nämlich
1) in die Umwandelung des Manganchlorürs in Carbonat;
2) in die Ueberführung des Carbonates in Mangansuperoxyd.
Nachdem die Chlorrückstände sich geklärt haben, setzt man
Calciumcarbonat (in neuerer Zeit auch Kalkmilch) zu und neutralisirt
dadurch die überschüssige Säure. Dadurch wird zugleich das Eisenoxyd
unlöslich abgeschieden. Nach Absetzenlassen des Niederschlags erhält
man eine ziemlich reine Manganchlorürlösung, die in grossen flachen
Gefässen mit fein gepulverter Kreide innig zusammengerührt wird. Die
dadurch erhaltene dickmilchige Flüssigkeit bringt man nun zur weiteren
Zersetzung in einen grossen gusseisernen Kessel von 3 Meter Durchmesser
und 27 Meter Länge. Durch die ganze Länge des Kessels geht eine starke
schmiedeeiserne Welle, an welcher gusseiserne Arme als Rührer
angebracht sind. An jedem Ende der Welle, die durch Stopfbüchsen aus
dem Kessel tritt, steht eine Dampfmaschine, welche die Welle in
Umdrehung versetzt und so den kohlensauren Kalk fortwährend im
Manganchlorür suspendirt erhält. In diesen Cylinder lässt man
Hochdruckdampf eintreten und die Masse bei 2 Atmosphärendruck
durcharbeiten; bei diesem Druck und der ihm entsprechenden Temperatur
erfolgt die Zersetzung des Manganchlorürs durch das Calciumcarbonat.
Das so erhaltene Mangancarbonat wird durch Auswaschen von allem
Chlorcalcium befreit und dann zu grossen Haufen zum Ablaufen des
Wassers aufgeschichtet und kommt hierauf nach dem Röstofen, wo zunächst
die Kohlensäure entfernt und gleichzeitig das Oxydul zu Superoxyd
oxydirt wird. Auf dem Fussboden, der Sohle des Ofens, geht in der Mitte
ein aus Ziegeln gemauerter Feuerkanal entlang, theilt sich am Ende in
zwei starke gusseiserne Röhren, die zu beiden Seiten des gemauerten
Kanals zurückkehren und auf diese Weise die Wärme auf der ganzen
Bodenfläche des Ofens möglichst gleichmässig verbreiten. Seiner Höhe
nach zerfällt derselbe in vier Etagen, die durch Schienengeleise
gebildet sind, auf denen kleine niedrige Wagen mit flachen Kästen aus
Eisenblech mittelst Ketten langsam durch die ganze Länge des Ofens
hindurch bewegt werden können. Das Mangancarbonat kommt zuerst noch im
halb feuchten Zustande auf einen Wagen der obersten Etage, langt dann
völlig getrocknet und schon mit Verlust eines Theils der Kohlensäure am
hinteren Theile des Ofens an, wird hier nach der nächst
darunterliegenden Etage hinabgelassen und kommt in dieser, wo die
Temperatur schon höher ist, wieder zurück, tritt dann nach der dritten
Etage, wo die Oxydation mehr und mehr fortschreitet, bis endlich das
ursprüngliche Mangancarbonat in der untersten Etage als Mangansuperoxyd
aus dem Ofen herausgenommen wird; dabei geht die Farbe desselben, sowie
die Oxydation vorschreitet, durch Braun in Schwarz über. Die vordere
und hintere Stirnfläche des Ofens sind nur durch bewegliche
Blechklappen geschlossen, so dass immer hinreichend Sauerstoff zur
Oxydation in den Ofen gelangen kann. Die eigentliche Feuerung befindet
sich unterhalb des Fussbodens und muss ausserordentlich sorgfältig
regulirt werden, da alles auf die Temperatur ankommt. Bei einer zu
hohen Temperatur würde man nämlich statt des Superoxyds nur Oxyd-Oxydul
erhalten, dagegen würde bei einer zu niedrigen Temperatur das
Mangancarbonat nur partiell zersetzt sein.
[Sidenote: Gatty's Verfahren.]
Ein anderes beachtenswerthes Regenerationsverfahren des Braunstein ist
das von =Gatty= herrührende. Die Rückstände bestehen entweder aus
Manganchlorür oder Mangansulfat; man verwandelt diese Salze in
Mangannitrat, das man dann durch Erhitzen zersetzt, oder mengt die
Rückstände mit Natriumnitrat und erhitzt dann. Die Rückstände werden zu
dem Ende bis zur Syrupconsistenz abgedampft und dann mit
Natriumsalpeter gemengt:
auf 79 Kilogr. Manganchlorür } wendet man an 106 Kilogr. Natriumnitrat.
" 95 " Manganvitriol }
Das Gemenge wird bei mässiger Wärme getrocknet und sodann in einem
eisernen Cylinder bis zum Dunkelrothglühen erhitzt. Die sich
entwickelnden Dämpfe von salpetriger Säure benutzt man zur
Schwefelsäurefabrikation. Der Rückstand in dem Cylinder besteht aus
einem Gemenge von Mangansuperoxyd und Chlornatrium oder Glaubersalz, je
nachdem Manganchlorür oder Manganvitriol vorlag. Durch Auslaugen erhält
man das Mangansuperoxyd rein. Ist mit letzterem Chlornatrium gemengt,
so unterbleibt das Auslaugen und man verwendet das Gemenge ohne
Weiteres zur Chlorbereitung.
[Sidenote: Hofmann's Verfahren.]
Wichtiger als die vorstehenden Regenerationsverfahren sind diejenigen
Methoden, die Combinationen sind der Verwerthung der Chlor- und der
Sodarückstände (vergl. Seite 205). Das von =P. W. Hofmann= in Dieuze
herrührende und durch =E. Richters=' Arbeiten bestätigte Verfahren ist:
Das Manganchlorür wird durch sogenannte gelbe Lauge, die man durch
Auslaugen der Rückstände von der Sodabereitung erhalten, in
Schwefelmangan übergeführt. Der sich bildende Niederschlag besteht aus
Schwefelmangan 55,0
Schwefel 40,0
Manganoxydul 5,0
-----
100,0
Nach dem Trocknen wird derselbe geröstet und die sich bildende
schweflige Säure in die Bleikammern der Schwefelsäurefabrik geleitet.
Die zurückbleibende Asche besteht aus
Mangansulfat 44,5
Mangansuperoxyd 18,9
Manganoxydul 36,6
-----
100,0
Sie wird mit Natriumnitrat gemischt und bis auf 300° erhitzt. Es bildet
sich Glaubersalz und Mangannitrat, welches sofort in Mangansuperoxyd
und Untersalpetersäure zerfällt:
[Greek: a]) MnSO_{4} + 2NaNO_{3} = Mn(NO_{3})_{2} + Na_{2}SO_{4};
[Greek: b]) Mn(NO_{3})_{2} + MnO_{2} + 2NO_{2}.
Das Glaubersalz wird ausgelaugt. Die rothen Dämpfe treten in die
Bleikammer ein oder werden auf Salpetersäure verarbeitet. Der Rückstand
ist als Chlorquelle (nach den Angaben von =P. W. Hofmann=; ob immer
oder nur in einzelnen mit besonderer Sorgfalt dargestellten Proben, sei
dahingestellt) dem Braunstein gleichwerthig. Er ist eisenfrei.
[Sidenote: Weldon's Verfahren.]
Höchst beachtenswerth erscheint =W. Weldon='s Regenerationsverfahren.
Dasselbe besteht einfach darin, dass zu den wesentlich aus
Manganchlorür bestehenden Rückständen auf jedes Molekül Manganchlorür 2
Mol. Kalkhydrat zugesetzt werden, worauf dann in das aus Manganoxydul,
Kalkhydrat und Chlorcalcium bestehende Gemisch atmosphärische Luft
eingepresst wird. Dadurch wird das weisse Oxydulhydrat rasch auf eine
sehr dunkel gefärbte höhere Oxydationsstufe gebracht, welches sich mit
dem Kalk zu =Calciummanganit= (CaMnO_{3} oder MnO_{2}, CaO) verbindet.
Nachdem sich diese Verbindung abgesetzt hat, wird die über ihm stehende
Chlorcalciumlösung zum grössten Theile abgezogen und jenes ist dann zur
ferneren Behandlung mit Salzsäure behufs der Chlorentwickelung bereit.
Bei dieser bildet sich wieder genau ebenso viel Manganchlorür, als
vorher in Oxyd umgewandelt wurde. Diese Reihe von einfachen Operationen
wird nun auf gleiche Weise wiederholt und damit wird beliebig lange
fortgefahren. Auf diese Art wird das Mangan in einem und demselben
Gefässe einem beständigen Kreislaufe regelmässig wiederkehrender
Umwandlungen unterworfen, insofern es zunächst aus Chlorür in Oxydul,
aus Oxydul in Superoxyd (als Calcium-Manganit), welches bei der
Behandlung mit Salzsäure Chlor abzugeben vermag und dann wieder in
Chlorür umgewandelt wird, und so fort. Die ausserordentliche
Einfachheit des =Weldon='schen Verfahrens sichert demselben einen
unbedingten Vorzug gegenüber anderen, zu gleichem Zwecke
vorgeschlagenen, mehr oder weniger complicirten und in Folge dessen
nicht ohne grössere oder geringere Schwierigkeiten ausführbaren
Methoden, die ausserdem kostspielige Apparate erheischen.
[Sidenote: Andere Methoden der Verwerthung der Chlorrückstände.]
[Greek: b]) =Verwerthung der Chlorrückstände ohne Regeneration von
Mangansuperoxyd.= Nicht immer hat man die Erzeugung von Mangansuperoxyd
bei der Verarbeitung der Chlorrückstände im Auge. So fällt =M.
Schaffner= in Aussig das Manganchlorür mit Kalk und calcinirt den
Niederschlag nach dem Trocknen in einem Flammenofen. Man erhält so ein
eisenhaltiges Manganoxyd-Oxydul, welches beim Hohofenprocess als
Zuschlag dient. Das Eisen erhält hierdurch einen grossen Mangangehalt,
der es zum Bessemerprocess geeignet macht. Aus der nebenbei sich
bildenden Chlorcalciumlösung wird durch Kammerschwefelsäure für die
Papierfabrikation als Füllstoff besonders gut geeigneter Gyps (Annalin)
gefällt. In der von =Malherbe= vorgeschlagenen und von =E. Kopp=
verbesserten Methode der Sodafabrikation aus Schwefelnatrium und Eisen
(vergl. Seite 205) lässt sich das Eisenoxyd und Eisencarbonat durch die
entsprechenden Manganverbindungen ersetzen. Mangancarbonat kann ferner
Schwefelnatrium in Soda überführen und zur Fabrikation der
übermangansauren Salze Verwendung finden. =Anton Leykauf= (in Nürnberg)
will die Chlorrückstände zur Darstellung einer violetten Farbe
(=Nürnberger Violett=), einer Verbindung von Manganoxyd und Ammoniak
mit Phosphorsäure verwenden. Es ist endlich nicht unerwähnt zu lassen,
dass die Chlorrückstände ebenso gut wie Eisenvitriol, Zinkvitriol und
Chlorzink als desodorisirendes Desinfectionsmittel Verwendung finden
können.
[Sidenote: Theorie der Bildung des Chlorkalkes.]
Die Theorie der Bildung des Chlorkalkes ist folgende: Wenn Chlorgas mit
Kalkhydrat (CaH_{2}O_{2}) zusammenkommt, so verbindet sich ein Theil
des Sauerstoffs des Kalkes mit Chlor zu unterchloriger Säure, welche
mit dem unzersetzten Kalk unterchlorigsauren Kalk bildet, während ein
anderes Aequivalent Chlor mit dem seines Sauerstoffs beraubten Calcium
zu Chlorcalcium zusammentritt, denn:
Kalkhydrat 2CaH_{2}O_{2} } { Calciumhypochlorit Ca(ClO)_{2}
Chlor 2Cl_{2} } geben { Chlorcalcium CaCl_{2}
} { Wasser 2H_{2}O
Ein so zusammengesetzter Chlorkalk besteht in 100 Theilen aus
Calciumhypochlorit 49,31
Chlorcalcium 38,28
Wasser 12,41
------
100,00
oder aus
Chlor 48,90
Kalk 38,69
Wasser 12,41
------
100,00
Ein idealer Chlorkalk, wie er vorstehender Zusammensetzung entspricht,
kommt im Handel nicht vor. Eine gute Chlorkalksorte, die 26,52 Proc.
wirksames Chlor enthielt, hat folgende Zusammensetzung:
Calciumhypochlorit 26,72
Chlorcalcium 25,51
Kalk 23,05
Gebundenes Wasser mit Feuchtigkeit 24,72
------
100,00
welche man zur bessern Uebersicht auch so darstellen kann:
Calciumhypochlorit 26,72
Chlorcalcium (wirksames) 20,72
Chlorcalcium (überschüssiges) 4,79
Kalkhydrat (CaH_{2}O_{2}) 30,46
Weiteres gebundenes Wasser und Feuchtigkeit 17,31
------
100,00
Nach =Fresenius= (1861) ist der Chlorkalk ein Gemenge von 1 Molek.
Ca(ClO)_{2} mit 2 Molek. basischem Chlorcalcium von der Formel
CaCl_{2}, 2CaH_{2}O_{2} + 2H_{2}O.
[Sidenote: Eigenschaften des Chlorkalkes.]
Der Chlorkalk erscheint als ein weisses Pulver, das aus
Calciumhypochlorit, Chlorcalcium und überschüssigem gelöschten Kalke
besteht; in 10 Th. Wasser lösen sich die bleichenden Verbindungen auf,
während der überschüssige Kalk zurückbleibt. Das Chlor des
Chlorcalciums im Chlorkalke wirkt ebenfalls bleichend, indem beim
Behandeln des Chlorkalkes mit Säuren die freigewordene unterchlorige
Säure und die Salzsäure sich zu Wasser und Chlor umsetzen
( Cl } O + H } = H } O + Cl } )
( H } Cl } H } Cl } )
Die bleichende Wirkung des Chlorkalks erfolgt nicht sogleich, wenn
nicht zugleich eine Säure zugefügt wird[69]. Anstatt der Säure wendet
man auch zweckmässig Zinkvitriol (oder Chlorzink) an, es fallen Gyps
und Zinkoxyd aus und unterchlorige Säure bleibt in Lösung[70]. -- Die
Anwendung des Chlorkalkes ist schon angeführt worden. In den meisten
Fällen lässt sich seine Wirkung auf eine Oxydation in Folge von
Ozonbildung zurückführen. Man wendet den Chlorkalk mitunter zur
Darstellung von Sauerstoffgas an (1 Kilogr. Chlorkalk von der Formel
Ca(ClO)_{2} giebt 132,2 Grm. oder 92,4 Liter Sauerstoff).
[69] Man benutzt diese Eigenschaft des Chlorkalkes, um auf türkischroth
gefärbtem Zeuge weisse Muster hervorzubringen, indem man die
Muster vermittelst mit Gummi verdickter Weinsäure aufdruckt und
die Zeuge sodann etwa eine Minute lang in Chlorkalklösung taucht.
[70] In den letzten Jahren sind an mehreren Orten Explosionen von
verschlossenen Gefässen mit Chlorkalk wahrgenommen worden
(Ca(ClO)_{2} + CaCl_{2} = 2CaCl_{2} + O_{2}). Um den Chlorkalk
weniger leicht zersetzbar zu machen, hat man vorgeschlagen, ihn
sofort nach seiner Bereitung fein zu mahlen und ihn in Fässer
einzustampfen, in welchen er nach kurzer Zeit Steinhärte annimmt.
[Sidenote: Chlorometrie.]
Da in dem Chlorkalk nur die Menge des darin enthaltenen
unterchlorigsauren Calciums mit seinem Aequivalent Chlorcalcium bei
seiner Anwendung in Betracht kommen kann, so bestimmt dieselbe seinen
Werth. Die Operation, durch welche man die Menge des in dem Chlorkalk
enthaltenen verwerthbaren Chlores erfährt, fasst man mit dem Namen der
=Chlorometrie= zusammen. Lange Zeit begnügte man sich, die entfärbende
Eigenschaft des Chlorkalkes auf eine Indigolösung, deren Gehalt man
genau kannte, mit der eines gleichen Volumens Chlor auf dieselbe Lösung
zu vergleichen; da sich aber eine Indigolösung leicht verändert, ferner
der Indigo nicht immer von gleicher Güte zu erhalten ist, so ist diese
Methode nicht genau und wird jetzt nicht mehr befolgt.
[Sidenote: Probe von Gay-Lussac.]
=Gay-Lussac= benutzt die _oxydirende Einwirkung des Chlorkalks auf
arsenige Säure_. Als Vergleichungspunkt dient ein Volumen trocknes
Chlorgas, das in einem Volumen Wasser gelöst ist. Wenn man diese Lösung
in eine in 100 Theile getheilte (graduirte) Röhre giesst, so entspricht
jeder Theil einem Hundertstel Chlor. Andererseits stellt man eine
Lösung von arseniger Säure in Salzsäure und Wasser dar, von der Stärke,
dass bei gleichem Volumen beide Lösungen sich gegenseitig zersetzen.
Die Zersetzung geht (indessen keineswegs glatt) auf folgende Weise vor
sich:
Arsenige Säure As_{2}O_{3} } { Arsensäure As_{2}O_{5}
Wasser 2H_{2}O } geben { Salzsäure 4ClH
Chlor 2Cl_{2} } {
Das Wasser wird hierbei zersetzt, der Sauerstoff desselben verbindet
sich mit der arsenigen Säure und bildet Arsensäure, während der
Wasserstoff des Wassers mit dem Chlor zusammentritt. Gewöhnlich nimmt
man ein Liter Chlorgas, das man in einem Liter destillirten Wasser
löst; andererseits bereitet man eine =Normallösung von arseniger
Säure=, welche durch das Liter Chlorwasser vollständig zu Arsensäure
oxydirt wird. Nimmt man nun eine Lösung von Chlorkalk oder einer
anderen zum Bleichen angewendeten Chlorverbindung, deren
Entfärbungsvermögen man kennen lernen will, so kann man, wenn man diese
Flüssigkeit in eine Lösung von arseniger Säure giesst, aus der Menge
derselben, die zum Zersetzen des Hypochlorites erforderlich ist, auf
die in der ursprünglichen Lösung enthaltene Chlormenge einen sicheren
Schluss ziehen. Um dieses Verfahren auszuführen, nimmt man z. B. 10
Grammen Chlorkalk, zerreibt denselben mit Wasser und setzt dann so viel
destillirtes Wasser hinzu, dass das Volumen der Lösung genau ein Liter
beträgt. Hierauf bringt man vermittelst einer Pipette 10
Kubikcentimeter der Lösung der arsenigen Säure in ein Becherglas, setzt
zu derselben einen Tropfen Indigolösung, damit die Flüssigkeit schwach
gefärbt erscheint, und fügt dann aus der erwähnten Bürette
Chlorkalklösung hinzu, bis die Färbung fast nicht mehr zu bemerken ist.
Darauf setzt man abermals einen Tropfen Indigolösung hinzu und dann so
lange Chlorkalklösung, bis die Flüssigkeit entfärbt und wasserhell ist.
-- Zur Darstellung der normalen Lösung der arsenigen Säure wendet man
4,4 Gr. arsenige Säure, 32,0 Gr. reine Salzsäure und eine hinlängliche
Menge Wasser, um ein Liter zu füllen, an. Enthalten 10 Grm. Chlorkalk 1
Liter Chlorgas, so hat er 100 Grade.
[Sidenote: Probe von Penot.]
=Penot= hat das Verfahren von =Gay-Lussac= dahin abgeändert, dass er
statt der sauren Lösung der arsenigen Säure arsenigsaures Natrium und
statt der Indigolösung ein farbloses jodirtes Papier anwendet, das sich
durch die geringste Menge freie Säure blau färbt. Zur Bereitung des
jodirten Papiers erhitzt man 1 Gr. Jod, 7 Gr. krystallisirtes
Natriumcarbonat, 3 Gr. Stärkemehl mit 1/4 Liter Wasser bis zur
Auflösung und Entfärbung, verdünnt sodann auf 1/2 Liter und tränkt
damit weisses Papier. Die Arsenprobeflüssigkeit ist eine Auflösung von
4,44 Gr. arseniger Säure und 13 Gr. krystall. Natriumcarbonat, die auf
1 Liter verdünnt ist. Man giesst dieselbe aus der Bürette in die
Chlorkalklösung (10 Gr. Chlorkalk auf 1 Liter), bis ein Tropfen der
letzteren das jodirte Papier nicht mehr färbt. =Mohr= hat vorstehendes
Verfahren modificirt; er bereitet die Arsenflüssigkeit durch Auflösen
von 4,95 Gr. arseniger Säure und 10 Gr. Natriumbicarbonat in Wasser und
Verdünnen der Flüssigkeit bis zu 1 Liter; er stellt ferner eine
Jodlösung dar durch Auflösen von 12,7 Gr. Jod vermittelst Jodkalium und
Verdünnen mit Wasser bis zu 1 Liter. Das jodirte Papier ist einfaches
Jodstärkepapier. Man führt die Chlorkalkprobe aus, indem man Chlorkalk
mit Wasser zerreibt und abschlämmt, bis alle Theile schweben, dann
Arsenlösung hinzusetzt, bis das Betupfen eines Jodkaliumstärkepapiers
keine blauen Flecken mehr erzeugt, alsdann Stärkelösung zufügt und mit
Jodlösung blau titrirt. Zu 1 Grm. Chlorkalk brachte man 72 Kubikcentim.
arsenigsaures Natrium; es wurden verbraucht 0,2 Kubikcentim. Jodlösung
(Titre: gleich stark wie Arsenlösung, d. h. Volumen gegen Volumen),
folglich blieben 71,8 Kubikcentim. arsenigsaures Natrium. Der Chlorkalk
enthält demnach 25,460 Proc. wirksames Chlor, da jeder Kubikcentimeter
der verbrauchten Arsenlösung 0,00355 Gr. wirksamem Chlor entspricht
(0,00355 × 71,8 = 0,2546).
[Sidenote: Probe von R. Wagner.]
Nach meiner Methode (1859) wird die Chlorkalkprobe _auf jodometrischem
Wege_ ausgeführt, indem man aus einer mit Salzsäure angesäuerten
schwachen Jodkaliumlösung (1 und 10) durch die obige Chlorkalklösung
Jod ausscheidet und die ausgeschiedene Jodmenge mittelst
Natriumhyposulfit bestimmt:
Jod 2J } {Jodnatrium 2NaJ
Natriumhyposulfit }geben{Natriumtetrathionat Na_{2}S_{4}O_{6}
2Na_{2}S_{2}O_{3} + 5H_{2}O} {Wasser 5H_{2}O
Die Ausführung der Probe geschieht auf folgende Weise: 100
Kubikcentimeter der milchigen Chlorkalklösung (= 1 Grm. Chlorkalk),
durch Lösen von 10 Grm. Chlorkalk in Wasser bis zu 1 Liter (unter
Anwendung der Schüttelflasche) erhalten, mischt man mit 25 Kubikcentim.
Jodkaliumlösung und setzt verdünnte Salzsäure bis zur sauren Reaction
hinzu. Die klare, dunkelbraune Lösung wird mit Natriumhyposulfit (24,8
Grm. Salz in 1 Liter; 1 Kubikcentim. der Lösung entspricht 0,0127 Grm.
Jod oder 0,00355 Grm. Chlor) farblos titrirt.
[Sidenote: Chlorimetrische Grade.]
In Deutschland, England, Russland und Amerika drückt man die =Stärke
des Chlorkalkes= in Graden aus, welche gleich sind den Procenten an
wirksamem Chlor, in Frankreich (und auch in einigen deutschen Fabriken)
dagegen bedeuten die Grade die Anzahl Liter Chlorgas von 0° und 760
Millimeter Barometerstand, welche aus 1 Kilogr. des zu prüfenden
Chlorkalkes frei gemacht werden können. Folgende Tabelle giebt die
=chlorimetrischen Grade= für Frankreich und für Deutschland (und
England) an:
Französisch. Deutsch.
63 20,02
65 20,65
70 22,24
75 23,83
80 25,42
85 27,01
90 28,60
100 31,80
105 33,36
110 34,95
115 36,54
120 38,13
125 39,72
126 40,04
Die Procente berechnet man aus den französischen Graden durch
Multiplication der letzteren mit 0,318 (1 Liter Chlorgas = 35,5 Krithen
wiegt 3,18 Grm.).
[Sidenote: Chloralkalien.]
Von den sogenannten =Chloralkalien= wendet man das =unterchlorigsaure
Kalium= oder =Chlorkali= (_Eau de Javelle_) und die entsprechende
=Natriumverbindung= (_Eau de Labarraque_) an. Man stellt diese
Bleichflüssigkeiten (Fleckwasser) dar, indem man durch eine Lösung
ätzender (1) oder kohlensaurer (2) Alkalien Chlorgas leitet:
(1) 2NaOH + Cl_{2} = NaOCl + NaCl + H_{2}O;
(2) 2Na_{2}CO_{3} + Cl_{2} + H_{2}O = NaOCl + NaCl + 2NaHCO_{3};
oder indem man Chlorkalk mit Wasser auszieht und die Flüssigkeit mit
Natriumcarbonat oder Natriumsulfat behandelt; es scheidet sich
Calciumcarbonat oder -sulfat ab, während Hypochlorit und Chlorür des
Alkalimetalles gelöst bleiben.
Das =Aluminiumhypochlorit= (Chloralaunerde oder Wilson's
Bleichflüssigkeit) wird durch Vermischen von Chlorkalklösung und
Aluminiumsulfat erhalten; es wirkt lediglich durch Abgabe von Ozon,
wobei Chloraluminium entsteht. =Magnesiumhypochlorit= (Chlormagnesia,
Ramsay's oder Grouvelle's Bleichflüssigkeit), durch Zersetzen von
Chlorkalk mit Bittersalz dargestellt, ist, wie die Thonerdeverbindung
ein energisches Bleichmittel. Vor dem Chlorkalk hat sie (nach den
Versuchen von =Jokisch=) bei ihrer Anwendung zum Bleichen zarterer
Stoffe den Vorzug des Fehlens der Nebenwirkung einer ätzenden
alkalischen Erde. Neuerdings ist =Zinkhypochlorit= (Varrentrapp's
Bleichsalz) als kräftiges Bleichmittel empfohlen worden; man versetzt
Chlorkalk mit Zinkvitriol oder mit Chlorzink, im ersteren Falle fallen
Gyps und Zinkvitriol nieder und unterchlorige Säure bleibt in Lösung,
die im zweiten Falle mit Chlorcalcium gemengt ist. Auch
=Bariumhypochlorit=, welches mit verdünnter Schwefelsäure versetzt
unter Abscheidung von Barytweiss unterchlorige Säure liefert, verdient
Beachtung.
[Sidenote: Kaliumchlorat.]
Das =Kaliumchlorat= (chlorsaures Kalium), KClO_{3} (in 100 Th. 38,5 Kali
und 61,5 Chlorsäure), ein in weissen, tafelförmigen rhombischen
Krystallen krystallisirendes Salz, wurde früher dargestellt, indem man
Chlorgas durch eine concentrirte Lösung von Kaliumcarbonat leitete, wobei
alle Kohlensäure entwich und eine Lösung entstand, die Kaliumchlorat und
Chlorkalium enthielt. Das Kaliumchlorat krystallisirt aus der Flüssigkeit
zuerst heraus. Die Mutterlauge liefert beim Abdampfen Chlorkalium. Die
Krystalle von Kaliumchlorat werden mit kaltem Wasser abgewaschen und
durch Umkrystallisiren gereinigt. 100 Kilogr. Potasche geben 9-10 Kilogr.
Kaliumchlorat. Gegenwärtig stellt man nach der von =Graham= angegebenen
und von =v. Liebig= verbesserten Methode das Kaliumchlorat dar, indem man
das Chlorgas auf Kalkmilch bei höherer Temperatur einwirken lässt; es
entsteht Chlorcalcium und Calciumchlorat, welches letztere durch
Chlorkalium zersetzt wird. Die gewöhnliche Darstellungsmethode besteht
darin, dass man Chlorgas in eine Mischung auf 1 Mol. Chlorkalium und 6
Mol. Kalkhydrat, welche mit Wasser zu einem dünnen Brei angerührt ist,
leitet. Aus der Lösung krystallisirt beim Eindampfen und Erkaltenlassen
das Kaliumchlorat heraus, während Chlorcalcium in der Mutterlauge bleibt.
[Illustration: Fig. 109.]
Man benutzt hierzu den Fig. 109 abgebildeten Apparat. _B_, _B_ ... sind
Chlorentwickler aus Steinzeug, die in einem Wasser- oder
Chlorcalciumbade stehen. Durch das Bleirohr _f f_ geht das Chlorgas
zunächst in das kühlgehaltene Bleigefäss _C_, um es von Wasserdampf und
beigemengter Flüssigkeit zu befreien und dann durch _g_ in das mit Blei
ausgefütterte Absorptionsgefäss _A_, in welchem sich Kalkmilch
befindet. _E_ ist ein eiserner, mit Blei überzogener Rührer, _h_ ein
Rohr zum Ableiten des nicht absorbirten Gases, _D_ ein Rohr zum
Ablassen des Inhaltes. Die Kalkmilch kommt erwärmt auf 50-60° C. in
das Gefäss _A_ oder wird darin durch eingeleiteten Dampf auf diese
Temperatur erhitzt; durch die Einwirkung des Chlors steigt dann die
Temperatur fast bis zum Siedepunkt. Ungeachtet der hohen Temperatur
entsteht neben Calciumchlorat stets etwas Calciumhypochlorit. Sobald
das Chlor nicht mehr aufgenommen wird, lässt man die trübe Flüssigkeit
in einen Behälter von Blei, oder mit Blei ausgefüttert, zur Ablagerung
des Ungelösten. Die geklärte Flüssigkeit verdampft in Bleipfannen auf
25-30° B., wobei das Hypochlorit vollständig in Chlorat verwandelt
wird, dann setzt man das Chlorkalium, in heissem Wasser gelöst, hinzu,
verdampft noch etwas und lässt krystallisiren. Der Rechnung nach ist
auf 2-1/4 Th. angewandten Kalk 1 Th. Chlorkalium erforderlich; man
pflegt indess auf 3 Th. Kalk 1 Th. Chlorkalium zu nehmen. Auch durch
Kochen einer Chlorkalklösung und Eindampfen derselben bis zur Trockne
bildet sich Calciumchlorat, das durch Kaliumcarbonat oder Chlorkalium
in Kaliumchlorat übergeführt wird. Alter Chlorkalk, der seine
Bleichkraft zum grössten Theile schon verloren, enthält Calciumchlorat
und lässt sich vortheilhaft noch zur Fabrikation von Kaliumchlorat
anwenden.
Das Kaliumchlorat krystallisirt in perlmutterglänzenden Blättchen, die
luftbeständig sind, sich in 16 Th. Wasser von 15°, 8 Th. Wasser von 35°
und 1,6 Th. Wasser von 100° auflösen, beim Erhitzen Sauerstoff abgeben
und beim Zusammenreiben mit brennbaren Körpern auf das heftigste
explodiren. 1 Kilogr. Kaliumchlorat giebt beim starken Glühen oder beim
Erhitzen mit 0,5 Kilogr. Braunstein oder 1 Kilogr. Eisenoxyd 391,2 Grm.
oder 273,5 Liter Sauerstoffgas. Es findet jetzt hauptsächlich Anwendung
in der Feuerwerkerei als Zusatz zur Masse der Zündhütchen und der
Zündpillen der Zündnadelgewehre, als Bestandtheil des weissen oder
amerikanischen Schiesspulvers, zur Bereitung der Zündrequisiten und des
Kaliumpermanganates und als oxydirendes Mittel in der Zeugdruckerei, z.
B. zur Erzeugung von Anilinschwarz. Zu letzterem Zweck setzt man den
aufzudruckenden Farben einige Procente Kaliumchlorat zu und fixirt die
Farbe nach dem Aufdrucken durch Hochdruckwasserdämpfe (3-4
Atmosphären). Bei dieser hohen Temperatur findet eine Zersetzung des
Kaliumchlorates in Berührung mit der organischen Substanz statt,
wodurch eine Oxydation und theilweise Zerstörung des Farbstoffes
stattfindet. Häufig wird der Farbstoff durch diese Behandlung auch
lebhafter und schöner.
Seit einigen Jahren findet das =überchlorsaure Kalium=
(Kaliumperchlorat, KClO_{4}) in der Feuerwerkerei als Ersatz für das
gefährliche chlorsaure Kali Anwendung. Die mit ihm dargestellten
Feuerwerkssätze zeigen wegen des stärkeren Sauerstoffgehaltes des
Salzes grösseren Glanz und intensiveres Licht.
Die Alkalimetrie.
[Sidenote: Alkalimetrie.]
Die =Potasche= (sei sie aus der Holzasche, aus der Schlempekohle der
Rübenmelasse, aus dem Kelp oder in der chemischen Fabrik aus dem
Chlorkalium des Meerwassers oder des Carnallits oder des Kaliumsulfates
der Kainite dargestellt) ist ein Gemenge von Kaliumcarbonat mit anderen
Kalium- oder Natriumsalzen und die =Soda= ein Gemenge von Natriumcarbonat
mit fremden Salzen (hauptsächlich Sulfat und Kochsalz). In den meisten
Fällen richtet sich der Werth beider Körper nach der Menge des in ihnen
enthaltenen kohlensauren Alkalis. Seitdem man die Gewerbe auf
naturgesetzliche Grundlagen zurückzuführen sich bemüht, war man daher
bedacht, ein Verfahren auszumitteln, durch welches man den Gehalt der
Potasche an reinem Kaliumcarbonat mit einer für technische Zwecke
genügenden Genauigkeit auf eine leicht und schnell ausführbare Weise
bestimmen könne. Die Chemie zeigt hierzu zwei Wege, nämlich
a) die Säuremenge zu bestimmen, welche erforderlich ist, um das
Kaliumcarbonat zu neutralisiren;
b) die Quantität der Kohlensäure zu ermitteln, welche durch Zusatz
einer stärkern Säure aus der Potasche ausgetrieben werden kann.
Beide Verfahren können selbstverständlich nur Anwendung finden, wenn
ausser dem kohlensauren Alkali keine anderen kohlensauren Salze in der
Potasche sich finden. Alle Methoden, welche den Gehalt der Potasche an
Kaliumcarbonat zu ermitteln den Zweck haben, werden =kalimetrische
Methoden= und die Gesammtheit derselben =Kalimetrie= (Potassometrie)
genannt. Die Prüfungsmethoden der Potasche und der Soda (=Sodametrie=)
fasst man auch häufig unter dem Namen =Alkalimetrie= zusammen.
[Sidenote: Volumetrische Probe.]
Nach dem älteren von =Descroizilles= zuerst angewendeten und später von
=Gay-Lussac= verbesserten Verfahren, dessen Idee von =Richter=
ausgegangen, ist die Quantität Schwefelsäurehydrat, welche man braucht,
um aus dem Kaliumcarbonat der Potasche alle Kohlensäure auszutreiben,
der Maassstab, nach welchem man den Werth der Potasche bestimmt. Die
Wägungen, die man sonst bei chemisch-technischen Untersuchungen
anzuwenden pflegt, sind hierbei so viel als thunlich in =Messungen=
verwandelt, weshalb diese Methode auch die =volumetrische Probe= oder,
weil man bei ihr eine Säure von genau bestimmtem Säuregehalt (_titre_)
anwenden muss, die =Titrirprobe= genannt wird. Die =Probesäure= erhält
man durch Vermischen von 100 Grm. reiner Schwefelsäure von 1,842
specifischem Gewicht mit 1000 Grm. (= 1000 Kubikcentimeter = 1 Liter)
destillirtem Wasser. Anstatt diese Quantität zu wägen, kann man auch
54,268 Kubikcentimeter der Schwefelsäure mit 1 Liter Wasser vermischen.
50 Kubikcentimeter der Probesäure sind hinreichend, um 4,807 Grm. Kali
in schwefelsaures Kali zu verwandeln. Die Büretten sind die
gewöhnlichen, in der Titriranalyse üblichen. Man füllt die Bürette,
welche in 100 halbe Kubikcentimeter getheilt ist, bis zum Punkte 0 mit
Probesäure an, darauf wägt man 4,807 Grm. Potasche ab, löst diese Menge
in siedendem Wasser und setzt zu der Lösung so lange von der Probesäure
aus der Bürette, bis die Sättigung erfolgt ist. Um den Sättigungspunkt
genau bestimmen zu können, wird die Lösung der Potasche mit etwas
Lakmustinctur bläulich gefärbt; mit dem Zugiessen der Probesäure hört
man dann erst auf, wenn die Lösung eine weinrothe Farbe angenommen hat.
Aus der Zahl der verbrauchten halben Kubikcentimeter der Probesäure
schliesst man dann auf den Gehalt der untersuchten Potasche. Um ganz
sicher zu gehen, rechnet man von der verbrauchten Menge 1/2 Grad ab.
Angenommen, man hätte 60 halbe Kubikcentimeter zur Sättigung der
Potasche gebraucht, so würde demzufolge die Potasche 59-1/2grädig sein.
Wenn ausser dem Kaliumcarbonat noch Sulfurete, Sulfite und Hyposulfite
in der Potasche vorhanden sind, so entstehen bei dieser Prüfungsmethode
der Potasche Fehler, welche indessen bei der gewöhnlichen Potasche
unberücksichtigt gelassen werden können. Aus den gefundenen Procenten
Kali berechnet man die Procente Kaliumcarbonat, indem man die
Kaliprocente mit 1,47 multiplicirt. Zeigt z. B. eine Potasche einen
Gehalt an Kali (K_{2}O) von 50 Proc., so enthält sie 50 × 1,47 = 73,5
Proc. Kaliumcarbonat.
[Sidenote: Probe von Mohr.]
=Mohr= hat die volumetrische Potaschenprobe wesentlich verbessert.
Diese Verbesserungen beziehen sich theils auf die Apparate, theils auf
die Probesäure. Die frühere Bürette von =Gay-Lussac= hat mehrere
Fehler, welche sich bei jedem Gebrauche derselben fühlbar machen. Vor
Allem ist es schwierig, das Instrument genau bis an 0 zu füllen; es ist
ferner nicht möglich, während des Giessens die Quantität der
verbrauchten Flüssigkeit abzulesen. Diese Uebelstände beseitigt =Mohr=
durch die krystallisirte Oxalsäure (C_{2}H_{2}O_{4}, 2H_{2}O = 126; 1/2
Mol. = 63), die sich zu diesem Zwecke dadurch empfiehlt: 1) dass sie
stark sauer ist und der Schwefelsäure in ihrer Wirkung auf Lakmus nicht
nachsteht; 2) dass sie im trockenen Zustande unverändert bleibt, nicht
zerfliesst und nicht verwittert und deshalb auf der Wage in beliebiger
Menge mit grosser Genauigkeit gewogen werden kann; 3) dass ihre Lösung
beim Aufbewahren sich nicht zersetzt und nicht wie die Lösung der
Weinsäure und Citronensäure schimmelt; 4) dass sie in heissen und
siedenden Flüssigkeiten nicht flüchtig ist. 63 Grm. der Oxalsäure (=
1/2 Mol.) werden in Wasser gelöst, so dass die Lösung genau 1 Liter
beträgt. Dieser sauren Probeflüssigkeit entspricht eine zweite, die aus
einer Auflösung von Aetzkali (KOH) besteht. Sie ist so titrirt, dass
beim Vermischen derselben mit einem gleichen Volumen der Probeoxalsäure
der letzte Tropfen Kalilösung die Farbe der zugesetzten Lakmustinktur
aus Roth in Blau überführt, was jedesmal durch einen einzigen Tropfen
gelingt, wenn die Lösung kohlensäurefrei ist. Zu einer kalimetrischen
Probe wiegt man von der geglühten und wasserfreien Potasche 1/20 Mol.
in Gramme ab, mithin 6,911 Grm. Potasche oder 5,32 Grm. Soda. Da die
Probeflüssigkeit in 1000 Kubikcentim. 1/2 Mol. Oxalsäure enthält, so
würden 100 Kubikcentim. dieser Flüssigkeit genau 1/20 Mol. des Alkalis
sättigen. Man bringt die Potasche mit etwas Lakmustinktur in eine
kleine Kochflasche und lässt einen Strahl Probesäure hinzu, welche die
Potasche unter Aufbrausen zersetzt. Die Farbe geht aus Blau in Violett
über und das Aufbrausen wird schwächer. Man bringt nun die Flüssigkeit
zum Kochen und lässt noch mehr Probesäure hinzu, bis die Farbe
vollkommen zwiebelroth geworden, dann lässt man noch Probesäure im
Ueberschuss bis zu den nächsten vollen 5-6 Kubikcentim. hinzu. Das
Alkali ist nun entschieden übersättigt; durch Kochen, Schütteln und
Hineinblasen und zuletzt Aussaugen mit einer Glasröhre wird die letzte
Spur Kohlensäure entfernt. Der Sättigungspunkt des Alkalis ist jetzt um
2-5 Kubikcentim. überschritten und diess muss genau bestimmt werden.
Man füllt jetzt eine in 1/10 Kubikcentim. getheilte Handpipette bis an
den Nullpunkt mit Aetzkali und lässt dasselbe tropfenweise in die rothe
Alkaliflüssigkeit fallen, indem dieselbe dabei umgeschwenkt wird. Die
Farbe geht jetzt rasch aus Hellroth in Violett und dann plötzlich in
klares Blau über. Man liest nun die verbrauchten Kubikcentimeter
Aetzkali ab und zieht sie von den verbrauchten Kubikcentimetern
Probesäure ab; der Rest giebt die Procente an reinem Kaliumcarbonat.
3,45 Grm. = 1/40 Mol. Potasche brauchten z. B. 36 Kubikcentimeter
Probesäure und 3 Kubikcentimeter Probekali = 33 Kubikcentimeter
Probesäure = 66 Proc. Kaliumcarbonat (da anstatt 1/20 Mol. nur 1/40
Mol. angewendet worden war, so mussten die Kubikcentimeter der Säure
verdoppelt werden, um Procente zu erhalten).
[Sidenote: Probe von Fresenius und Will.]
Unter den kalimetrischen Verfahren, die sich auf die Ermittelung der
Kohlensäuremengen gründen, welche durch Zusatz einer stärkern Säure aus
der Potasche ausgetrieben werden, steht das von =Fresenius= und =Will=
oben an. Der dazu angewendete Apparat ist bereits bei Gelegenheit der
Braunsteinprobe (vergl. Seite 116) beschrieben worden. In den Kolben
_A_ bringt man die abgewogene Potasche und füllt alsdann den Kolben bis
zum dritten Theil mit Wasser an; _B_ wird bis zur Hälfte mit
gewöhnlicher englischer Schwefelsäure angefüllt. Die Röhre _a_ ist mit
ihrem Ende _b_ durch ein Wachskügelchen verschlossen. Die Pfropfen
werden alsdann aufgesetzt und der Apparat wird gewogen. Man saugt nun
aus der Röhre _d_ etwas Luft und verdünnt somit die Luft im ganzen
Apparate. Die Folge davon ist, dass die in _B_ befindliche
Schwefelsäure in der Röhre _c_ in die Höhe steigt und in den Kolben _A_
herüberfliesst. Die sich in _A_ entwickelnde Kohlensäure kann nur durch
die Schwefelsäure entweichen, wo sie alles Wasser abgiebt. Wenn nach
öfterem Saugen durch neues Hinzutreten von Schwefelsäure keine
Kohlensäure sich mehr entwickelt, so entfernt man das Wachs vom Ende
der Röhre _a_ und saugt bei _d_ so lange, bis alle Kohlensäure, mit
welcher der Apparat noch erfüllt war, durch Luft ersetzt ist. Man lässt
den Apparat erkalten, trocknet ihn ab und wägt ihn, nachdem man das
Wachskügelchen wieder auf _a_ gebracht hat. Da die Gewichtsverminderung
nothwendig dem Gewicht der entwichenen Kohlensäure gleich sein muss, so
erfährt man hierdurch die Menge der Kohlensäure und somit auch die des
reinen Kaliumcarbonates, welche derselben entspricht. Es ist klar, dass
vorstehendes Verfahren, je nach der Zusammensetzung der Potasche, auf
geeignete Weise abgeändert werden muss. Alle Salze, welche flüchtige
Säuren enthalten, müssen, wenn sie in der Potasche vorkommen, einen
störenden Einfluss auf die Methode ausüben; Calciumcarbonat ist hierbei
nicht in Betracht zu ziehen, da dasselbe, falls es zugegen sein sollte,
durch blosses Behandeln der Probe mit Wasser getrennt werden kann.
Enthält dagegen die Potasche Schwefelkalium, ein Sulfit oder ein
Hyposulfit, so setzt man zu der Probe eine Messerspitze voll gelben
Kaliumchromates; sowohl der Schwefelwasserstoff, als auch die
schweflige Säure werden dadurch im Momente des Freiwerdens zersetzt und
die entstehenden Produkte oder Edukte (Chromsulfat, Wasser und
Schwefel) bleiben sämmtlich zurück. Enthält die Potasche ätzendes Kali,
wie es bei den nordamerikanischen Potaschen der Fall ist, so würde das
Verfahren einen zu geringen Kaligehalt angeben. In diesem Falle, der
bei deutschen und russischen Potaschen indessen selten eintritt,
befeuchtet man die Potasche vorher mit Ammoncarbonat, trocknet und
glüht sie.
[Sidenote: Ausdruck des Handelswerthes.]
Da die Potasche äusserst hygroskopisch ist, so reicht es keineswegs
hin, um den Handelswerth derselben richtig zu bestimmen, lediglich
anzugeben, wie viel Kaliumcarbonat darin enthalten ist, sondern diese
Angabe muss sich auf wasserfreie Potasche beziehen und man muss auch
noch wissen, wie viel Wasser sie enthält. Um den Wassergehalt zu
erfahren, erhitzt man eine gewogene Menge, z. B. 10 Grm., Potasche in
einem Schälchen von Eisenblech über der Weingeist- oder Gaslampe oder
über einem Kohlenfeuer so lange, bis alles Wasser ausgetrieben ist, was
man daran erkennt, dass eine darüber gehaltene Glasscheibe sich nicht
mehr beschlägt, wozu in der Regel fünf Minuten genügend sind. Der
Gewichtsverlust, in Decigrammen ausgedrückt, zeigt den Wassergehalt in
Procenten an. Von dieser so getrockneten Potasche werden 6,23 Grm.
abgewogen und auf die angegebene Weise weiter behandelt. Da 6,29 Grm.
Potasche und 4,84 Grm. Soda, wenn sie reines Carbonat wären, genau 2
Grm. Kohlensäure enthalten, so zeigen je 2 Centigramme Verlust ein
Procent Carbonat an. Betrug der Gewichtsverlust des Apparates bei der
Prüfung einer Potasche 1,64 (= 164 Centigramme), so enthielt diese
Potasche 164/2 = 82 Proc. Kaliumcarbonat. Für den wissenschaftlichen
Gebrauch würde es genügen, die so erhaltenen Resultate in Procenten
auszudrücken und z. B. zu sagen, eine Potasche enthält in 100 Theilen
Kaliumcarbonat 82
fremde Salze 8
Wasser 10
---
100
Für den commerciellen Verkehr jedoch und um den Handelswerth (_titre_)
der Potasche auszudrücken, ist diese Methode unbequem, da die Potasche
Wasser anzieht und mit dem Wassergehalt ihre Zusammensetzung sich
ändert. =Will= und =Fresenius= haben daher eine andere, weit
zweckmässigere Methode angegeben, von welcher es wünschenswerth wäre,
dass sie allgemein angenommen würde. Nach derselben bezieht sich die
Angabe des Procentgehalts der Potasche immer auf den wasserfreien
Zustand; dieser Procentgehalt wird durch den unveränderlichen Zähler
eines Bruches ausgedrückt, während man den wechselnden Wassergehalt
durch einen veränderlichen Nenner bezeichnet. Angenommen, man wolle
bezeichnen, dass eine Potasche im wasserfreien Zustande 60 Proc.
Kaliumcarbonat enthielte, so würde man schreiben 60/100; stellt man
sich vor, dieselbe zöge nunmehr so viel Feuchtigkeit an, dass 100
Pfund derselben 105 oder 109 wögen, so hätte man in dem ersten Falle
60/105, im zweiten 60/109. Es wird also nach dieser Bezeichnungsweise
von dem Fabrikanten der Preis der Potasche im wasserfreien Zustande
festgesetzt und der Gehalt der Waare durch einen Bruch bezeichnet in
der Art, dass der Zähler den Gehalt an Kaliumcarbonat angiebt, während
der Nenner 100 die Abwesenheit von Wasser bezeichnet. Potasche von
60/100 kostet z. B. 18 fl. Der mit der Aufnahme von Wasser sich
vergrössernde Nenner giebt alsdann dem Käufer an, wieviel von der
wasserhaltigen Waare ihm für gleichen Preis geliefert werden muss. Wird
aus der Potasche von 60/100 durch Wasseraufnahme solche zu 60/105 oder
60/109, so dürfen alsdann 105 oder 109 Pfund derselben gleichfalls nur
18 fl. kosten. Es ist einleuchtend, dass diese Bezeichnungsweise bei
gleicher Einfachheit weit grössere Sicherheit als die frühere gewährt.
Jeder Zweifel wird dadurch ausgeschlossen, jedem Missverständnisse
vorgebeugt. Der Käufer braucht, falls er sich auf die
Gewissenhaftigkeit des Fabrikanten verlassen kann, nur eine
Wasserbestimmung zu machen, um den wirklichen Werth der zu kaufenden
Waare zu beurtheilen. Er braucht, mit anderen Worten, nur den Nenner
des Bruches zu prüfen, weil dieser dem Wechsel unterworfen ist, den
unveränderlichen Zähler nimmt er als richtig an. Den Gehalt der Soda
giebt man in der Regel in Graden an. In =Frankreich= versteht man
darunter Procente an Natriumcarbonat, in =England= Procente an
Aetznatron. Da nun Natriumcarbonat in 100 Theilen aus 58,6 Theilen
Natron und 41,4 Theilen Kohlensäure besteht, so sind z. B.
80° französische Bezeichnung = 46,9° englische Bezeichnung.
86° " " = 50,5° " "
96° " " = 52,8° " "
[Sidenote: Grüneberg's Verfahren der Werthermittelung der Potasche.]
Die im Vorstehenden erwähnten Methoden der Potascheprüfung haben ihre
grossen Mängel, weil sie die in den Potaschesorten enthaltene Soda
unberücksichtigt lassen und die Qualität der Kalisalze summarisch
behandeln. Und doch sind diese Kalisalze für den Techniker von sehr
verschiedenem Werth; das Kaliumcarbonat ist mehr werth als das
Chlorkalium, letzteres wieder weniger als das Kaliumsulfat. Es bleibt
somit nichts übrig, als bei Werthermittelung von Potaschen vollständige
Analysen auszuführen, d. h. jedes der darin enthaltenen Salze zu
bestimmen, für jedes der Salze einen Werth per Procent auszusetzen und
diese Werthe sodann zu einer den Werth des Produktes ausdrückenden
Gesammtsumme zu vereinigen. Durch Anwendung der Titriranalyse ist dies
gegenwärtig leicht. Der Gang der von =H. Grüneberg= beschriebenen
Methode ist folgender: Es wird der alkalimetrische Gehalt der zu
untersuchenden Potasche nach der =Gay-Lussac='schen Methode als
Kaliumcarbonat gesucht, das Chlor mit salpetersaurem Silber, die
Schwefelsäure mit salpetersaurem Blei bestimmt. Das vorhandene Kali
wird als Weinstein abgeschieden und hieraus berechnet. Sämmtliches
gefundene Chlor wird auf Chlorkalium und sämmtliche Schwefelsäure auf
Kaliumsulfat berechnet, der an Chlor und Schwefelsäure nicht gebundene
Rest des gefundenen Kali, abgesehen von zu vernachlässigenden kleinen
Quantitäten Kaliumsilicates, welches als Carbonat gefunden wird, ist
als Kaliumcarbonat vorhanden und wird als solches berechnet. Das so
ermittelte Kaliumcarbonat wird von den alkalimetrisch gefundenen
Potascheprocenten in Abrechnung gebracht und der verbleibende Rest auf
Natriumcarbonat im Verhältniss von 69,1 : 53,0 calculirt.
Das Ammoniak und die Ammoniaksalze.
[Sidenote: Allgemeines über Ammoniak.]
Das =Ammoniak= findet sich fertig gebildet in der Luft und in Gestalt von
Ammoniaksalzen in einigen Mineralien, auch entsteht es in beträchtlicher
Menge als vulkanisches Produkt. Die grösste Menge des Ammoniaks und der
Ammoniaksalze, welche in der Technik Verwendung finden, wird jedoch
gewonnen durch trockne Destillation der Steinkohlen, der Knochen und
ähnlicher Thiersubstanzen, durch Fäulniss des Harnes und Destillation der
ammoniakhaltigen Flüssigkeit und durch Einwirkung von überhitzten
Wasserdämpfen auf gewisse Cyanverbindungen. Die Gewinnung des Ammoniaks
durch Reduktion der Salpetersäure und aus den Hohofengasen ist
gleichfalls erwähnenswerth. Die von der Technik benutzten Quellen des
Ammoniaks sind:
{ 1) das natürliche kohlensaure Ammoniak,
{ 2) die Herstellung von Ammoniaksalzen bei
{ der Borsäuregewinnung,
{ 3) der vulkanische Salmiak,
[Greek: a]) =Anorganische= { 4) Ammoniak aus der Salpetersäure beim
Quellen. { Reinigen von Aetznatron,
{ 5) " " dem Stickoxyd und der
{ salpetrigen Säure,
{ 6) " " dem Stickstoff der Luft,
{ 7) " " gewissen Cyanverbindungen;
{ 8) die Steinkohle liefert Ammoniak
{ a) bei der trocknen Destillation behufs
{ der Leuchtgasbereitung,
[Greek: b]) =Organische= { b) bei deren Ueberführung in Koks,
Quellen. { c) bei ihrer Verbrennung als
{ Brennmaterial;
{ 9) Ammoniak aus gefaultem Harn,
{ 10) " durch Destillation der
{ Knochen,
{ 11) " aus Rübensaft.
Das Ammoniak NH_{3} besteht aus 1 Vol. Stickstoff und 3 Vol.
Wasserstoff, welche sich zu 2 Vol. Ammoniakgas verdichtet haben, ist
ein farbloses Gas, besitzt den bekannten durchdringenden Geruch und
ätzenden alkalischen Geschmack. Wasser absorbirt bei +15° das 727-, bei
0° das 1050fache seines Volumens an Ammoniakgas und die so erhaltene
=Ammoniakflüssigkeit= (Salmiakgeist, Ammonhydroxyd) hat das spec.
Gewicht von 0,824 (= 31,3 Proc. NH_{3}). Für den technischen und
pharmaceutischen Gebrauch ist aber eine geringhaltige Flüssigkeit
zweckmässiger und haltbarer und man stellt fast durchgängig
Salmiakgeist von 0,960 spec. Gewicht (= 9,75 Proc. NH_{3}) dar.
Folgende Tabelle giebt den Zusammenhang des spec. Gewichtes des
Salmiakgeistes mit seinem Gehalte an Ammoniak an:
Spec. Gewicht. NH_{3} Proc.
0,875 32,50
0,824 31,30
0,900 26,00
0,905 25,39
0,925 19,54
0,932 17,52
0,947 13,46
0,951 12,0
0,953 11,5
0,955 11,0
0,957 10,5
0,959 10,0
0,961 9,5
0,963 9,0
0,965 8,5
0,968 8,0
0,970 7,5
0,972 7,0
0,974 6,5
0,976 6,0
0,978 5,5
Auch in Alkohol ist das Ammoniakgas in reichlicher Menge löslich. Der
Salmiakgeist findet zahlreiche technische Anwendungen, so z. B. zum
Extrahiren der Orseillefarbstoffe aus den Flechten, der Cochenille, als
Beizezusatz in der Schnupftabakfabrikation, zum Reinigen des
Leuchtgases von Kohlensäure und Schwefelwasserstoff, zum Verseifen der
Fette und Oele, nach dem Vorschlage von =Gélis= zur Fabrikation des
Blutlaugensalzes mit Hülfe von Schwefelkohlenstoff, zum Auflösen des
Silbers (Chlorsilbers) aus den Erzen, als Antichlor in den
Bleichereien, in den Lack- und Farbenfabriken u. dgl. Was die Anwendung
des Salmiakgeistes zum Extrahiren des Kupfers aus kiesigen Kupfererzen
betrifft, so ist von =G. Barruel= im Jahre 1852 behauptet worden, dass
sich das Kupfer ohne vorhergehende Röstung aus den Erzen (Kupferkies,
Fahlerz) durch Ammoniak ausziehen lasse. Zu dem Ende solle man durch
das feingepulverte, mit Salmiakgeist angerührte Erz einen Luftstrom
treiben. Das Kupfer löse sich vollständig auf und verbleibe nach dem
Abdestilliren der ammoniakalischen Flüssigkeit als Kupferoxyd in
schwarzen glimmerartigen Blättchen. =v. Hauer= erhielt, als er diese
Methode versuchte, unbefriedigende Resultate. =Schönbein= hat den
Vorgang, der bei der Kupfergewinnung durch Ammoniak stattfindet,
studirt und gefunden, dass es nicht sowol das Ammoniak ist, welches aus
den Kupfererzen das Kupfer als Oxyd auflöst, als vielmehr die durch
Oxydation des Ammoniaks gebildete salpetrige Säure. In Anschluss an die
Arbeit von =Schönbein= hat =Tuttle= gefunden, dass die Oxydation des
Ammoniaks gleichzeitig mit der des Kupfer stattfinde und durch diese
bedingt sei. Was die praktische Verwendung des vorstehenden Verfahrens
anlangt, so wurde bei einem am Rheine angestellten Versuche gefunden,
dass das Ammoniak, obgleich man in luftdichten Gefässen arbeitete, nur
zum Theil wiedergewonnen werden kann. =v. Liebig= hat diese Erscheinung
aus der Beobachtung von =Way= (die indessen thatsächlich von =Bronner=
zu Wiesloch bei Heidelberg herrührt) zu erklären gesucht, dass die
thonigen Bestandtheile des am Rhein angewendeten Kupferschiefers das
Ammoniak der Lösung entziehen, ähnlich wie dies bei Ackerkrume der Fall
ist. Damit ist aber auch der Anwendung des Salmiakgeistes zur
Kupferextraktion das Urtheil gesprochen, da es kein Mittel giebt, die
Absorption desselben durch das Erzpulver zu verhüten. Die Eigenschaft
thonreicher Erden und ähnlich constituirter Mischungen, Ammoniak und
Ammoniaksalze aus ihren wässerigen Lösungen aufzunehmen und unlöslich
zu machen, ist überhaupt stets bei der technischen Verwendung des
Ammoniaks ins Auge zu fassen. Handelt es sich darum, das in den Erzen
als Malachit und Lasur enthaltene Kupfer bei starkem Kalkgehalt der
Erze in Lösung zu bringen, so kann man mit Erfolg, wie die Versuche von
=Langsdorf= zu Thal-Itter gezeigt haben, Ammoniak (sowol ätzendes, als
auch kohlensaures) verwenden. -- Erwähnenswerth ist die Anwendung des
Salmiakgeistes zur =künstlichen Eiserzeugung= nach dem Verfahren von
=Carré=; das Princip dieser Eisbildung beruht auf der Austreibung des
Ammoniakgases aus seiner wässerigen Lösung durch Erwärmen, welches
sofort in einem hinreichend starken Condensator aufgefangen und durch
Abkühlung und Druck verflüssigt wird. Wird nun die Retorte nach
Austreibung des Ammoniakgases in kaltes Wasser gestellt, so entsteht
ein Vacuum in dem Apparate und es erfolgt eine abermalige Verdampfung
des im Condensator befindlichen flüssigen Ammoniaks, das wieder von dem
Wasser in der Retorte absorbirt wird. Um aber von Neuem seinen
gasförmigen Zustand zu erlangen, muss es bedeutende Mengen Wärme
aufnehmen, die es seiner nächsten Umgebung entzieht, wodurch die zur
Eiserzeugung erforderliche Temperaturerniedrigung entsteht. Die
=Carré='sche Eismaschine liefert für jedes verbrannte Kilogramm Kohle
10 Kilogr. Eis. -- Nicht mit Stillschweigen ist endlich der Vorschlag
von =Fournier= zu übergehen, das Ammoniakgas als Prüfungsmittel für die
Dichtheit der Leuchtgasleitungsröhren zu benutzen. Zu diesem Behufe
leitet man das Leuchtgas durch Salmiakgeist, ehe es in die Leitung
gelangt. Man braucht nun blos bei geschlossenen Brennern längs der
sämmtlichen Theile der Leitung einen mit Salzsäure befeuchteten
Glasstab oder rothes Lakmuspapier hinzuführen, um die undichten Stellen
zu entdecken. Oft ist übrigens schon der Geruch ausreichend, um die
Undichtheiten zu erkennen. -- Was die Wichtigkeit des Ammoniaks und der
Ammoniaksalze im Allgemeinen betrifft, so nimmt dieselbe von Tag zu Tag
zu und zwar nicht nur für die Zwecke der Agricultur und insofern das
Ammoniak ein unentbehrlicher Körper für die Salpeterbildung ist,
sondern auch, weil in vielen Fällen das Ammoniak an die Stelle des Kali
zu industriellen Zwecken tritt.
In neuerer Zeit ist des Ammoniakgas auch als =Motor= angewendet worden.
Diese =Ammoniakgaskraftmaschinen= gründen sich darauf, dass aus
wässeriger Ammoniaklösung durch Erhitzung das Gas ausgetrieben wird.
Das Gas lässt man in einer Kolbenmaschine wirken, welche ebenso wie
eine Dampfmaschine mit Condensation eingerichtet ist. Nachdem das
Ammoniakgas in dem Cylinder thätig gewesen, wird es von kaltem Wasser
absorbirt. Diese Lösung wird von Neuem zur Entwickelung von Ammoniakgas
benutzt. Derartige Maschinen sind construirt worden von =v.
Waeyenberch= u. A. =Tellier= schlägt das Ammoniakgas zum Luftleermachen
von Tonnen und Fässern vor, =Frommont= construirte mit Ammoniakgas
betriebene Pumpen.
[Sidenote: Darstellung des Salmiakgeistes.]
Der Salmiakgeist wird dargestellt, indem man Salmiak oder Ammonsulfat in
der Wärme durch Aetzkalk zersetzt und das sich entwickelnde Ammoniakgas
von kaltem Wasser verschlucken lässt. In der Praxis wird der Kalk immer
im Ueberschuss angewendet, so dass gleiche Theile Ammoniaksalz und Kalk
genommen werden. Bei gewissen technisch-chemischen Operationen entweicht
Ammoniakgas in grosser Menge, so z. B. bei der Bereitung von
Ammoncarbonat durch Sublimation eines Gemenges von Salmiak und Kreide,
wobei auf 100 Th. des erhaltenen Ammoncarbonates gegen 14 Th. Ammoniakgas
frei werden, die von Wasser aufgefangen und auf Salmiakgeist benutzt
werden können. Es ist durch =Wagner= aufmerksam gemacht worden, dass
unter gewissen örtlichen Verhältnissen die Fabrikation von Salmiakgeist
(zu technischem Gebrauche) mit der des Barytweiss verknüpft werden kann,
indem man aus einer Lösung von Ammonsulfat die Schwefelsäure mittelst
Aetzbaryt als Barytweiss ausfällt und die klare Flüssigkeit von dem
Niederschlage trennt.
[Illustration: Fig. 110.]
Zur Darstellung des Salmiakgeistes im Grossen wendet man den Fig. 110
im Durchschnitt abgebildeten Apparat an. Zur Entwickelung des Gases
dient eine gusseiserne Blase _A_, die bis an die obere Wölbung in einen
Ofen eingemauert ist. Den Hals der Blase verschliesst eine durch
Mennigekitt verdichtete und mit Schrauben befestigte eiserne Platte,
durch welche ein eisernes Rohr _m_ das Ammoniakgas nach dem
Waschgefässe _B_ führt. Letzteres besteht aus einem in einen
Holzbottich eingesetzten verschlossenen Blechgefäss, durch dessen obere
Mündung ein weites Rohr _o_ eintritt, in welches das Gasleitungsrohr
_m_ mündet. Das Waschgefäss ist nur so weit mit Wasser angefüllt, dass
das Rohr _n_ und das Gasleitungsrohr _o_ eben in dasselbe
tauchen, da im Laufe der Operation aus der Blase _A_ ziemlich viel
Wasser überdestillirt, das sich in _B_ verdichtet. Man bringt 100 Th.
gelöschten Kalkes mit Wasser zu einem dünnen Kalkbrei angerührt in die
Blase und fügt, nachdem der Kalkbrei völlig erkaltet ist, 100 Th.
gepulverten Salmiak oder schwefelsaures Ammoniak unter Umrühren des
Kalkbreies mit einem eisernen Stabe zu. Nachdem der Deckel lutirt und
aufgeschraubt, beginnt man mit der Feuerung auf dem Roste _C_. Das in
dem Deckel der Blase befindliche Quecksilbermanometer _b_ gestattet den
Gang der Entwickelung zu beobachten. Das Ammoniakgas tritt aus dem
Waschgefäss durch das Rohr _t_ in den von =Brunnquell= vorgeschlagenen
Absorptionsapparat _D_, welcher überall zu empfehlen ist, wo man unter
geringem Druck arbeitet. Dieser Apparat besteht aus einem grossen
Kasten und vier flachen Kästen _a' a'' a''' a''''_ mit ihrer Mündung
nach unten gekehrt und einer auf den andern gestellt. In den Boden der
letzteren Kästen sind abwechselnd auf dem einen, bei dem nächsten auf
dem andern Ende der schmalen Seite Ausschnitte angebracht. Der Kasten
ist mit Wasser gefüllt. Tritt nun durch das Gasleitungsrohr _t_
Ammoniakgas in den Kasten _a''''_, so wird sich dasselbe unter
demselben zu einer sich vergrössernden Blase (etwa wie die Luftblasen
unter dem Eise) ausbreiten, bis es die Oeffnungen erreicht hat, durch
welche sodann das Gas in einzelnen Blasen aufsteigt, um unter dem
zweiten, dritten und vierten Boden dasselbe Spiel zu beginnen. Der
Kasten wird in einen Holzbottich eingesetzt, in welchem zum Zweck der
Abkühlung Wasserwechsel stattfindet. Die eiserne Blase _A_ hat eine
solche Capacität, dass sie 20 Kilogr. Ammonsulfat und 80 Liter Wasser
zu fassen vermag. Die Arbeit ist beendigt, wenn der Boden der Blase bis
zum Dunkelrothglühen erhitzt ist und das Quecksilber im Manometer am
niedrigsten steht. Die im Waschapparat _B_ befindliche Flüssigkeit
lässt sich zum Anrühren des gelöschten Kalkes bei einer späteren
Operation wieder verwenden. In neuerer Zeit stellt man grosse Mengen
von (zu technischem Gebrauch bestimmten) Salmiakgeist direct aus dem
Gaswasser der Leuchtgasfabriken dar, indem man dasselbe mit Kalkhydrat
destillirt (siehe unten).
Die durch die Untersuchungen von =H. Rose=, =Persoz= und =Rammelsberg=
bekannte Thatsache, dass Chlorcalcium Ammoniakgas aufnimmt und beim
Erhitzen wieder abgiebt, hat =Knab= zur Magazinirung des Ammoniakgases
zu verwenden gesucht. Während stärkster Salmiakgeist nur 25 Proc.
NH_{3} enthält, finden sich in dem =Knab='schen Präparat 50 Proc. Für
den Transport ist der Vorschlag =Knab='s nicht ohne Interesse.
[Sidenote: Anorganische Ammoniakquellen.]
Bevor die Darstellung der Ammoniaksalze aus Knochen, Steinkohlen und Harn
geschildert werden wird, seien in der Kürze I. die =anorganischen
Quellen= des Ammoniaks, von denen einige bereits industrielle Bedeutung
erlangt haben, angeführt.
1) Das =natürliche kohlensaure Ammoniak= findet sich in grosser Menge
in den Guanolagern von Peru, Chile und der Westküste von Patagonien.
Nach Deutschland kam es als Handelsartikel zuerst im Jahre 1848. Die
Analyse einer Probe ergab 20,44 Ammoniak, 54,35 Kohlensäure, 21,54
Wasser und 21,54 unlösliche Theile, wonach es Ammonbicarbonat
(NH_{4})HCO_{3} ist.
2) Die Gewinnung von =natürlichem Ammonsulfat= als Nebenprodukt der
Borsäurefabrikation in Toskana hat seit einigen Jahren riesige
Dimensionen angenommen. Die Suffioni enthalten nämlich ausser der
Borsäure die Sulfate von Kali, Natron, Ammoniak, Rubidion etc. Wie
gross die Menge dieser Substanzen ist, erhellt aus einem in Travale
angestellten Versuche. Vier Suffioni ergaben innerhalb 24 Stunden nicht
weniger als 5000 Kilogr. Salz, bestehend aus 150 Kilogr. Borsäure, 1500
Kilogr. (= 30 Ctr.) Ammonsulfat, 1750 Kilogr. Bittersalz, 750 Kilogr.
Eisen- und Manganvitriol etc. Das Ammoniak ist wahrscheinlich ein
Produkt der stickstoffhaltigen organischen Körper, die in reichlicher
Menge in den Gebirgen Toskana's vorkommen. Das Erdreich in der Umgebung
der Lagunen enthält Ammonsulfat in grosser Menge; in Verbindung mit
Eisen-, Natrium- und Magnesiumsulfat bildet es das von =Bechi=
entdeckte Mineral =Boussingaultit=.
3) Die Ammoniaksalze =vulkanischen Ursprungs= haben für die Technik
wenig Interesse. Ammonsulfat findet sich als =Mascagnin= als Sublimat
am Vesuv und Aetna. Ebenso auch Salmiak, welcher häufiger und zuweilen
in grosser Menge vorkommt; so fand es sich z. B. auf dem Aetna in den
Jahren 1635 und 1669 in solcher Menge, dass es eingesammelt und nach
den Städten Catania und Messina zum Verkauf gebracht werden konnte. Der
Strom von 1832 setzte so viel Salmiak ab, dass der Führer des Geologen
=Elie de Beaumont='s durch das Einsammeln desselben seinen
Lebensunterhalt gewinnen konnte.
4) Bei zahlreichen anorganisch-chemischen Processen bildet sich
Ammoniak, bei nur wenigen jedoch in solcher Menge, dass dessen
Gewinnung vortheilhaft erscheint. Dies ist z. B. der Fall bei der
=Bereitung von Aetznatron= (vergl. Seite 207) und dem Reinigen
desselben durch Natriumnitrat. Die Menge des sich hierbei entwickelnden
Ammoniaks ist so bedeutend, dass eine Condensation desselben lohnend
erscheint; man hätte in diesem Falle den zum Abdampfen der Lauge
dienenden Kessel mit einem gewöhnlichen Koksthurme zu verbinden. Stellt
man Natriumarsenit dadurch dar, dass man arsenige Säure in Natronlauge
löst, die Lösung des Natriumarsenits zur Trockne verdampft und den
Rückstand mit Natriumnitrat mischt und erhitzt, so findet gleichfalls
bedeutende Ammoniakentwickelung statt.
5) Auch als =Nebenprodukt der Schwefelsäurefabrikation= hat man
Ammoniak zu gewinnen gesucht, indem man die entweichenden salpetrigen
Dämpfe in Ammoniak umwandelt. Nach =W. Neath= leitet man diese Dämpfe
mit Wasserdampf gemischt durch eine bis zur Rothglühhitze erhitzte
Retorte, die mit Holzkohlenstückchen angefüllt ist. Das hierbei
entstandene Ammoniak wird auf gewöhnliche Weise durch Schwefelsäure
aufgefangen. Es ist nicht wahrscheinlich, dass vorstehendes Verfahren
mit Erfolg zur Verdichtung und Verwerthung der aus der Bleikammer
entweichenden Dämpfe wird Anwendung finden können, da die Absorption
der salpetrigen Dämpfe durch Schwefelsäure nichts zu wünschen übrig
lässt; jedoch lässt sie sich vielleicht unter Umständen in chemischen
Fabriken benutzen, so z. B. bei der Darstellung des Nitrobenzols in den
Anilinfabriken, der Oxalsäure, der Pikrinsäure etc.
6) Vielfache Versuche, den =Stickstoff der Luft= auf directem Wege in
Ammoniak überzuführen, haben bisher zu keinem praktischen Ergebniss
geführt. Beachtenswerth vielleicht ist der Vorschlag =Fleck='s, ein
Gemenge von Stickstoff, Kohlenoxyd und Wasserdampf über glühendes
Kalkhydrat zu leiten, wobei sich Ammoniak und Kohlensäure bilden:
Stickstoff 2N } { Ammoniak 2NH_{3}
Kohlenoxyd 3CO } geben { und
Wasser 3H_{2}O } { Kohlensäure 3CO_{2}
7) Wichtiger ist die =indirecte= Benutzung des atmosphärischen
Stickstoffs zur Ammoniakbildung. Nach den Vorschlägen von =Margueritte=
bildet man zunächst =Cyanbarium= und treibt den Stickstoff desselben
bei 300° durch einen Dampfstrom in Gestalt von Ammoniak aus. Nach dem
englischen Patente calcinirt man in einem Tiegel Bariumcarbonat mit 20
bis 30 Proc. Steinkohlentheer, um die Masse zu zertheilen und porös zu
machen. Nachdem auf diese Weise Baryt dargestellt worden ist, lässt man
abkühlen und bringt das kohlehaltige Gemisch in eine thönerne oder
eiserne Retorte. Hierauf lässt man einen Strom Luft einströmen, welcher
vorher mit Wasserdampf gesättigt wurde, indem man ihn über siedendes
Wasser streichen liess. Sorgt man dafür, dass das Gemisch constant auf
einer Temperatur von 300° erhalten wird, so entweicht Ammoniak in
reichlicher Menge, indem sämmtlicher Stickstoff des zuerst entstandenen
Cyanbariums in Form von Ammoniak ausgetrieben wird. Der in Form von
Carbonat zurückbleibende Baryt wird immer wieder verwendet. Die Praxis
hat sich noch nicht über den Werth des vorstehenden Verfahrens
ausgesprochen. Bei dieser Gelegenheit sei die merkwürdige
Ammoniakentwickelung erwähnt, welche stattfindet, wenn die Rohsoda aus
dem Ofen kommt, und bis zum Erkalten der Masse fortwährt. Ohne Zweifel
bildet sich dieses Ammoniak durch die Einwirkung der feuchten Luft auf
die Cyanalkalimetalle, die in der rohen Soda in nicht unbeträchtlicher
Menge sich finden. In der chemischen Fabrik von =Kuhlmann= in Lille
werden zur Zeit Versuche über die erwähnte Ammoniakerzeugung
angestellt. Auch die Bildung des Ammoniaks in den mit Koks betriebenen
Hohöfen ist bei dieser Gelegenheit anzuführen; wenn man in Betracht
zieht, dass nach =Bunsen= und =Playfair= der Alfreton-Hochofen täglich
mindestens 224,7 Pfd. Cyankalium erzeugt, und in demselben Hohofen aus
den Gichtgasen täglich 2-14/100 Ctr. Salmiak als Nebenprodukt ohne
erhebliche Kostenerhöhung des Betriebes und ohne die mindeste Störung
des Eisenprocesses gewonnen werden können, so liegt die Vermuthung
nahe, dass dieses Ammoniak ein Zersetzungsprodukt der während des
Hohofenprocesses sich bildenden Cyanüre sei.
[Sidenote: Organische Ammoniakquellen.]
Weit wichtiger für den Techniker als die anorganischen Bildungsweisen das
Ammoniaks sind II. die =organischen Quellen=, unter denen 8) die
=Steinkohle= oben an steht. Die Steinkohle giebt ihren Stickstoff,
welcher im Durchschnitte 0,75 Proc. vom Gewicht der lufttrocknen Kohle
ausmacht, als Ammoniak bei drei Anwendungen der Kohle ab, nämlich
[Greek: a]) bei der trocknen Destillation behufs der
=Leuchtgasbereitung=, wo das Ammoniak in dem Condensations- oder
Gaswasser auftritt, welches im Wesentlichen eine wässerige Lösung von
Ammonsesquicarbonat ist. Diese Quelle des Ammoniaks ist eine reichlich
sprudelnde. In London allein destillirt man jährlich 1 Million Tonnen
Steinkohle zur Leuchtgasfabrikation; nimmt man an, dass aller
Stickstoff als Salmiak gewonnen werden könne, so erhielte man gegen
194,460 Ctr. davon als jährliches Produkt;
[Greek: b]) bei der Ueberführung der Steinkohle in =Koks= bildet sich
ebenfalls Ammoniak, welches man neuerdings ebenfalls in Ammoniaksalze
überzuführen gesucht hat. Nach zahlreichen erfolglos gebliebenen
Versuchen ist es in jüngster Zeit auf den grossen Kokswerken in Alais
in Frankreich gelungen, Ammoniaksalze mit Vortheil zu gewinnen. Auch in
den Kokswerken der _Société de carbonisation de la Loire_ bei St.
Etienne werden in dem =Knab='schen Koksofen grosse Mengen von
Ammoniaksalzen gewonnen. Es sei bei dieser Gelegenheit darauf
aufmerksam gemacht, dass bei der immer noch im Steigen begriffenen
Wichtigkeit der Theerfarben die ältere Methode der Koksbereitung
verlassen und ein neues Verfahren eingeführt werden sollte, welches die
Gewinnung des der Theerfarbenindustrie unentbehrlichen Benzols
gestattet und die der Ammoniaksalze erleichtert;
[Greek: g]) bei der Verbrennung der Steinkohlen als =Brennmaterial=
entweicht ein Theil des Stickstoffs derselben als Ammoniak. Obgleich
die Bedingungen, unter denen die Steinkohle unter einer Feuerung am
vollständigsten und besten verbrennt, gerade diejenigen sind, bei denen
die Bildung des Ammoniaks verhütet wird, und die Condensation des
Ammoniaks aus den Rauchgasen auf grosse Schwierigkeiten stösst, so
liegen doch vielfache Versuche vor, das für die Technik so überaus
wichtige Problem zu lösen. Eine Entziehung des Ammoniaks aus den
Verbrennungsgasen dadurch, dass man dieselben über Gyps, Eisenvitriol,
Manganchlorür, verwitterte Braunkohle u. dgl. leitet, bietet
Schwierigkeiten dar, es scheint daher vortheilhafter, sogleich bei der
Verbrennung der Steinkohle dahin zu streben, dass das Ammoniak in den
Verbrennungsgasen in Form eines leicht condensirbaren Salzes, z. B. von
Salmiak, enthalten sei. Es werden zu dem Ende die Kohlen mit einer
Lösung von Chlormagnesium befeuchtet, wozu Mutterlauge der Salinen oder
der Verarbeitung des Carnallits Anwendung finden kann. Die bei der
Verbrennungstemperatur aus dem Chlormagnesium sich entwickelnde
Salzsäure verbindet sich mit dem gleichzeitig entstandenen Ammoniak zu
Salmiak. Die Verbrennungsgase werden aus dem Rauchfange in eine Kammer
geleitet, vielleicht unter Mitwirkung eines Exhaustors, worin sich der
Salmiak absetzt, der durch Sublimation gereinigt wird. =Kuhlmann= liess
die aus dem zum Brennen der Knochen dienenden Ofen austretenden, mit
den Verbrennungsgasen der Steinkohlen gemischten Dämpfe, bevor sie in
den Schornstein gelangten, durch einen grossen steinernen Behälter
strömen, in welchem durch eine Art Schöpfrad beständig
Chlormanganlösung gehoben und in Regenform ausgegossen wurde. Die
salmiakhaltige Flüssigkeit wurde auf Salmiak verarbeitet. Das Resultat
entsprach jedoch nicht den gehegten Erwartungen, da der sich schnell
absetzende Russ der Absorption Hindernisse bereitete.
[Sidenote: Ammoniak aus den Condensationswasser der Gasfabriken.]
Wie aus Vorstehendem folgt, haben die Ergebnisse der Bestrebungen, den
Stickstoff der Steinkohle bei der Koksbereitung und bei ihrer Benutzung
als Brennmaterial als Ammoniak zu verwerthen, für die Technik der
Gegenwart nur untergeordnete Bedeutung, desto wichtiger ist die =trockne
Destillation der Steinkohle= zum Zwecke der Leuchtgasbereitung, welche
die hauptsächlichste Ammoniakquelle ist, die überhaupt existirt. Bei der
Destillation der Steinkohle bilden sich ausser den gasigen Produkten, die
das Leuchtgas ausmachen, Dämpfe, die nach ihrer Verdichtung als Theer und
als =Gas-= oder =Condensationswasser= auftreten. Letzteres ist im
Wesentlichen eine wässerige Lösung von Ammonsesquicarbonat, welches
ausserdem noch Schwefelammon und Cyanammon, neben geringen Mengen von
Schwefelcyanammon und Salmiak enthält. Durch Theerbestandtheile ist es
ferner stets gefärbt und verunreinigt.
Der Gehalt an Ammoniak ist selbstverständlich kein constanter; derselbe
hängt ab von dem Feuchtigkeitsgrade der Gaskohlen, dem
Stickstoffgehalte derselben und der bei der Destillation eingehaltenen
Temperatur. Je höher letztere ist und je länger dieselbe einwirkt,
desto mehr wird der Stickstoff der Steinkohle als Ammoniak auftreten,
während er ausserdem zum Theil als Anilin, Chinolin, Lepidin u. s. w.,
zum Theil auch als Cyan auftritt. In der Steinkohle in dem Zustande
(mit etwa 5 Proc. hygroskopischem Wasser), wie sie in den Gasfabriken
Anwendung findet, ist 0,75 Proc. Stickstoff enthalten. 100 Kilogr.
einer solchen Steinkohle können demnach unter den günstigsten
Verhältnissen nur 0,91 Kilogr. Ammoniak liefern[71]. Im Durchschnitt
hat man gefunden, dass 1 Kubikmeter Gaswasser wenigstens 50 Kilogr.
trocknes Ammonsulfat giebt, so dass zur Herstellung von 100 Kilogr.
dieses Salzes 20 Hektoliter (= 40 Ctr.) Gaswasser erforderlich sind.
[71] Nach =A. W. Hofmann= (Report by the Juries, London 1863 p. 57)
giebt die Steinkohle bei der Destillation sogar nur 1/3 ihres
Stickstoffs ab, 2/3 davon bleiben in dem Koks. Genaue Versuche in
dieser Richtung liegen jedoch nicht vor.
Das Ammoniak des Gaswassers lässt sich auf verschiedene Weise gewinnen.
Dort, wo man Absatzquellen für unreinen Salmiak (oder Ammonsulfat) und
billiges Brennmaterial hat, kann man das Gaswasser direct mit Salzsäure
neutralisiren und die Flüssigkeit dann verdampfen. Ein solches
Verfahren findet z. B. in einer Salmiakfabrik zu Liverpool statt, wo
man während der kalten Jahreszeit wöchentlich gegen 300 Ctr. Rohsalmiak
darstellt.
In den meisten Fällen wird das Gaswasser einer Dampfdestillation
unterworfen, um das Ammoncarbonat daraus zu entfernen, welches entweder
auf Ammonsulfat (wie bei dem von =Mallet= construirten Apparat) oder
auf Salmiakgeist (wie bei der Vorrichtung =Rose='s) verarbeitet wird.
[Illustration: Fig. 111.]
[Sidenote: Mallet's Apparat.]
Der Apparat =Mallet='s, der in mehreren grösseren Gasfabriken
angewendet wird und Fig. 111 im Vertikaldurchschnitte dargestellt ist,
gründet sich darauf, dass Wasserdampf in grosse mit Gaswasser
angefüllte Gefässe geleitet wird, aus denen er das reine oder
kohlensaure Ammon, je nachdem man vorher Kalk zusetzt oder nicht,
austreibt, welches in eine saure Flüssigkeit gelangt, wodurch es in
schwefelsaures Ammoniak übergeführt wird. Er besteht aus zwei (oder
drei) staffelförmig über einander stehenden Kesseln _A_ und _B_ aus
starkem Eisenblech. _A_ steht direct über der Feuerung und ist am
Deckel mit einem Bleirohr _c_ versehen, welches in die Flüssigkeit des
zweiten eingemauerten Kessels _B_ taucht, welcher nach und nach erwärmt
wird. Jeder Kessel ist mit einem Mannloch _b_ und _e_ und mit einem
Rührapparat _a_ und _a'_ versehen. Die beiden Kessel _A_ und _B_ stehen
unter sich ausser durch das Rohr _c_ auch noch durch das Rohr _d_ in
Verbindung, durch welches das erschöpfte Gaswasser aus _B_ nach _A_
gelangen kann, um aus _A_ durch ein mit Hahn versehenes Rohr (in der
Zeichnung nicht sichtbar) abzufliessen. Die beiden Kessel werden mit
Gaswasser unter Zusatz von Kalkmilch angefüllt. Es wird das Ammoniak
frei und es bilden sich Calciumcarbonat und Schwefelcalcium, welche
nach dem Austreiben des Ammoniaks in dem Wasser zurückbleiben. Die zu
behandelnden Gaswässer gelangen schon vorgewärmt mittelst des Rohres
_h_ aus dem Kühlapparat _D_ in die beiden Kessel. Der Kühlapparat _D_
wird durch die Trichterröhre _g_ aus dem Reservoir _E_ gespeist. Das
aus dem Kessel _A_ sich entwickelnde Ammoniakgas geht nebst einem
Dampfstrom in den Kessel _B_, erwärmt das daselbst befindliche
Gaswasser und treibt das Ammoniak aus demselben aus. Das Gas geht aus
_B_ durch das Rohr _c'_ in den Waschapparat und von da in den
Kühlapparat _D_, in welchem mit Gaswasser gekühlt wird, und zuletzt in
den Kühlapparat _F_, den man mit gewöhnlichem Wasser kühlt. Das in
beiden Kühlapparaten condensirte Wasser und das Ammoniakgas gelangen
in das Gefäss _G_, aus welchem die Pumpe _R_ die Flüssigkeit in das
Waschgefäss _C_ führt, aus welchem es von Zeit zu Zeit in den Kessel
_B_ abgelassen wird, um das Ammoniak ein zweites Mal auszutreiben. Das
nicht verdichtete Ammoniakgas geht aus dem Gefässe _G_ in einen
Woulf'schen Apparat. Die erste Flasche _H_ enthält Olivenöl, welches
die dem Ammoniak beigemengten Kohlenwasserstoffe zurückhalten soll, die
Flasche _I_ Natronlauge, um das Gas von allen fremden Körpern zu
befreien, die letzte Flasche endlich ist zur Hälfte mit reinem Wasser
angefüllt. Aus dieser letzten Waschflasche geht das Ammoniakgas in ein
grosses, mit Blei ausgefüttertes Gefäss _L_, welches verdünnte
Schwefelsäure, wenn man Ammonsulfat darstellen will, oder Wasser
enthält, wenn man Salmiakgeist darzustellen beabsichtigt. Das Gefäss
_L_ wird mit kaltem Wasser gekühlt und ist mit einer Trichterröhre _i_
zum Einfüllen der Säure und mit einem Rohre versehen, welches das nicht
absorbirte Gas in das mit Wasser gefüllte Gefäss führt. Der Inhalt des
Sättigungsgefässes _L_ wird nach geschehener Neutralisation zum
Krystallisiren verdampft.
[Illustration: Fig. 112.]
[Sidenote: Rose's Apparat.]
Handelt es sich um die Darstellung von Salmiakgeist, so kann der von
=Rose= in Schöningen bei Braunschweig construirte Apparat, welcher in
Fig. 112 im vertikalen Durchschnitt abgebildet ist, empfohlen werden.
Dieser Apparat besteht aus dem direct erhitzten Kessel _A_, den
Vorwärmern _B_ und _C_, welche durch die Verdichtungsröhren _d_, _e_
und _f_ erhitzt werden, ferner aus den durch die Leitung _g_ mit den
Condensatoren verbundenen Absorptionsgefässen _D_, _E_ und _F_, von
welchen die beiden letzteren durch die Gasfilter _G_ und _H_ mit
einander in Verbindung stehen. Das vorgewärmte Gaswasser in _B_ und _C_
kann durch die mit Hähnen versehenen Röhren _m_ und _l_ in den Kessel
geleitet werden, während das kalte Gaswasser nicht in den Kessel,
sondern stets in die beiden Kühlapparate _B_ und _C_ kommt. Der Kessel
wird mit 2/3 seines Volumens an Gaswasser und 1/3 Kalkhydrat beschickt.
Die blechernen Gasfilter _G_ und _H_ sind durch Bleirohr mit einander
verbunden und mit frisch ausgeglühter Holzkohle beschickt, welche aus
dem durchgehenden Gase alle brenzlichen Stoffe aufnimmt. Von den
Absorptionsgefässen enthält _D_ Salzsäure, dagegen _E_ und _F_ reines
Wasser. Nachdem Kessel, Vorwärmer und Absorptionsgefässe beschickt und
die Gasfilter aufgesetzt sind, beginnt die Feuerung unter dem Kessel
_A_; das mit Wasserdampf gemischte Ammoniakgas verliert in den
Condensatoren _e_ und _f_ einen Theil seines Wassers, welches in den
Kessel zurückläuft. In die Flüssigkeit im Kessel ist eine mit
Messingfeile gefüllte Blechhülse _b_ eingelassen, in welcher ein
Thermometer angebracht ist. Sobald die Temperatur 92-94° C. zeigt, wird
der Hahn _h_ geöffnet und der bisher offene Hahn _i_ geschlossen, damit
das Ammoniakgas in die Salzsäure des Gefässes _D_ ströme. Nachdem die
Gasfilter, durch welche das Ammoniakgas bisher gereinigt wurde, durch
neue ersetzt sind, schliesst man _h_ und lässt das Gas wieder durch _i_
nach _E_ und von da aus durch die Gasfilter _G_ und _H_ nach dem
Hauptabsorptionsgefässe _F_ treten. Die Gasfilter werden erneuert,
sobald die Temperatur im Kessel _A_ auf 96°, 98° und 100° gestiegen
ist. Hat die Temperatur 103° C. erreicht (dabei ist vorausgesetzt, dass
der Siedepunkt des Wassers an dem betreffenden Orte = 100° C. ist), so
ist aus der Flüssigkeit in _A_ alles Ammoniak entwichen und man lässt
sie durch den Hahn _a_ abfliessen. Der Kessel wird von Neuem mit Kalk
und mit dem vorgewärmten Gaswasser aus den Vorwärmern _B_ und _C_
beschickt. Während die Temperatur im Kessel _A_ nach und nach auf 103°
steigt, erwärmt sich der Vorwärmer _B_ auf 90° und _C_ auf 25-32°. Das
Gefäss _F_ enthält 150-120 Liter Wasser, welche in Salmiakgeist von
0,910-0,920 specifisches Gewicht übergeführt werden. Vorstehend
beschriebener Apparat, bei welchem durch die gläsernen
Sicherheitsröhren _c_ und _n_ eine Controle für die Grösse des
Gasdruckes geboten ist, kann in den Gasfabriken so angebracht werden,
dass die übelriechenden Gaswässer aus den cementirten und
verschlossenen Cisternen in gusseisernen Röhren in die Vorwärmer
geleitet werden können und auf diese Weise die Verarbeitung ohne alle
Belästigung für die Umwohnenden vor sich geht.
[Illustration: Fig. 113.]
[Sidenote: Lunge's Apparat.]
Vorstehendem Apparat ist bei weitem der von =G. Lunge= angegebene
vorzuziehen. _a_ (Fig. 113) ist der Destillirkessel, _b_ das Gasrohr,
welches sich in die Schlange _c_ fortsetzt, die in dem mit
Ammoniakwasser gefüllten Gefässe _d_ aus Eisenblech (besser als von
Holz, ausser wenn dieses mit Blei ausgelegt ist) liegt. Das Rohr _e_
mit Hahn gestattet es, den Inhalt von _d_ nach _a_ fliessen zu lassen,
wenn dieses nach Beendigung der Arbeit entleert worden ist. Das
Ablassrohr _f_ ist so angebracht, dass es nicht leicht durch den Kalk
verstopft und jedenfalls ohne Schwierigkeit gereinigt werden kann. _g_
ist das Kegel- oder Kugelventil, welches während der Arbeit das
Ablassrohr _f_ verschliesst. Der rechenförmige Rührer _h_ dient dazu,
um den Kalk nicht am Boden anbrennen zu lassen und ihn vor dem Ablassen
aufzurühren. _h_ ist das Füllrohr für das Gefäss _d_. Man bemerke auch
das Verbindungsrohr _i_, dessen Hahn geöffnet wird, wenn die
Flüssigkeit in _d_ zu heiss wird und Dämpfe entbindet; diese gehen dann
durch _i_ nach _b_ und _c_, gemeinschaftlich mit den Dämpfen aus dem
Kessel _a_. Sie gehen weiter nach dem Waschgefässe _k_, welches man mit
Kalkmilch füllen kann; auch könnte man es z. B. mit Holzkohle
beschicken, man müsste dann nur statt des Fülltrichters eine weitere
Oeffnung anbringen. Dann gehen die Dämpfe in das Absorptionsgefäss _l_,
welches aus Holz, mit Blei ausgelegt, besteht. Das Blei darf nicht
gelöthet, sondern muss mit der Knallgasflamme zusammengeblasen sein.
Das Gas tritt durch das unten trichterförmig erweiterte Bleirohr _m_
ein; unter diesem steht eine Bleischale. Diese ist als Verbesserung
angebracht, weil der Bleiboden da, wo die Dämpfe direct auf ihn blasen,
sehr schnell zerstört wird; auch kann man das Gasrohr nicht aufwärts
biegen, weil es sich dann zu leicht verstopfen würde. _o_ ist ein
kleineres, oben offenes Gefäss von Holz mit Bleiverkleidung, in welches
man die Säureballons ausleert; die Säure dann fliesst durch den mit
Thonhahn versehenen Heber _p_ in das Saturationsgefäss _l_ ab, indem
man ihre Menge so regulirt, dass die Flüssigkeit nur immer eben sauer
bleibt. Die entweichenden Dämpfe werden in der Haube _r_ aufgefangen
und durch ein weites (punktirt angegebenes) Rohr in den nächsten
Schornsteinzug, am besten aber noch durch ein brennendes Feuer geführt.
Man kann auch den Zugcanal von dem Kessel _a_ her unter dem Boden von
_l_ her führen, welcher dann natürlich nicht eine Unterlage von Holz,
sondern von Eisen haben muss; aber dies ist kaum nöthig, da schon
ohnehin eine äusserst reichliche Ausscheidung von Salz in _l_
stattfindet. Man zieht dasselbe von der offenen Vorderseite (rechts)
aus auf dem geneigten Boden nach der Vertiefung _s_ hin, in welcher ein
durchlöcherter Bleieimer steht; wenn dieser voll von Salz ist, zieht
man ihn vermittelst der abgebildeten Kette und Rolle in die Höhe, was
durch Hülfe des Gegengewichtes _t_ ohne alle Mühe geschehen kann, lässt
ihn einige Augenblicke abtropfen und entleert ihn dann in den
Weidenkorb _u_, von welchen mehrere an der Seitenwand das Gefäss _l_
entlang stehen. Im Uebrigen wird verfahren wie bei dem Apparate von
=Rose=, nur ist kein Abdampfen erforderlich, da alle Mutterlaugen nach
_l_ zurücklaufen.
[Sidenote: Ammoniak aus gefaultem Harne.]
Eine wichtige Ammoniakquelle ist 9) der =gefaulte Harn=. Wenn
stickstoffhaltige organische Körper der Fäulniss unterliegen, so bildet
sich stets Ammoniak und zwar, wenn der organische Körper eine
Proteïnsubstanz war, zum Theil als kohlensaures Ammoniak, zum Theil als
Schwefelammon. War dagegen der organische Körper schwefelfrei, und nur
solche können zur Herstellung des Ammoniaks Verwendung finden, so bildet
sich nur Ammoncarbonat. Dies ist der Fall bei der Fäulniss des Harnes, wo
der Harnstoff CH_{4}N_{2}O unter Wasseraufnahme in Ammoncarbonat
übergeht. Der gefaulte Harn wird entweder für sich benutzt, so z. B. zum
Entschweissen der Wolle und zum Entfetten des Tuches, oder der
Destillation unterworfen. Das Destillat nennt man =Harngeist=.
[Illustration: Fig. 114.]
Zur Destillation eignet sich besonders der von =Figuera= in dessen
Fabrik zu Bondy bei Paris angewendete Apparat, der auch in Deutschland
bekannt zu werden verdient. Der Inhalt der Latrinen und Kloaken von
Paris wird in la Villette deponirt und von da mittelst colossaler
Pumpen in ein Leitungsrohr getrieben, welches, mit dem Ourcq-Canal
parallel laufend, in der Entfernung von einigen Kilometern in die
grossen Reservoirs mündet, die in der Nähe von Bondy, mitten im Walde
gleichen Namens liegen. Nach einiger Zeit scheidet sich in diesen
Reservoiren eine feste Masse ab, welche nach überstandener Gährung und
dem Trocknen als =Poudrette= in den Handel gelangt. Die über diesem
Absatz stehende ziemlich klare Flüssigkeit zapft man in andere Bassins
ab. Man nennt diese Flüssigkeit _Eaux vannes_, wir wollen sie Gülle
nennen. Sowie dieselbe in die Bassins kommt, enthält sie nur wenig
Ammoniak, das aber in grosser Menge sich bildet, sobald die Flüssigkeit
in Fäulniss tritt. Nach etwa einem Monat ist die Flüssigkeit zur
Destillation reif. Der Apparat =Figuera='s (Fig. 114) besteht
wesentlich aus einem Dampfkessel, dessen Dampf in zwei grosse
Eisenblechcylinder strömt, die mit gefaulter Gülle angefüllt sind; das
ausgetriebene kohlensaure Ammoniak verdichtet sich zunächst in dem
bleiernen Schlangenrohre eines Kühlapparates und gelangt im
tropfbarflüssigen Zustande in eine saure Flüssigkeit, wodurch es in
Ammonsulfat übergeführt wird. Die Einrichtung des Apparates ist
folgende: Der Holzbottich _A_ fasst 250 Hektoliter Gülle und wird durch
das Rohr _h_ gefüllt. _C_ und _C'_ sind zwei Blechgefässe von je 100
Hektoliter Capacität, _P_ und _P'_ sind ähnliche, doch weit kleinere
Gefässe, deren Bestimmung weiter unten angegeben werden wird. Beim
Beginn der Arbeit wird der 130 Hektoliter fassende Dampfkessel _W_ mit
der durch die vorhergehende Destillation fast erschöpften Flüssigkeit
aus _C_ und _C'_ gefüllt; sie enthält noch kleine Mengen von Ammoniak
und ist ausserdem so heiss, dass die Operation ununterbrochen fortgehen
kann. Die in _A_ vorgewärmte Gülle geht durch ein vom Boden des
Bottiches _A_ ausgehendes Rohr nach _C_ und von da durch das Rohr _h''_
nach _C''_, worauf _A_ mit neuer Gülle gespeist wird. Der Dampfkessel
ist mit drei Röhren versehen; _T_ ist das Dampfrohr, das Rohr _m_ geht
in den Kessel bis auf einige Centimeter vom Boden herab und erhebt sich
hier über die Bedachung der Fabrik; _n_ ist ein Sicherheitsrohr und
zeigt zugleich durch Emporsteigen von Schaum an, sobald die Flüssigkeit
im Dampfkessel bis zur unteren Mündung des Rohres _m_ gefallen ist; _v_
endlich ist ein gewöhnliches mit Hahn verschlossenes Rohr. Der in dem
Dampfkessel entwickelte Dampf geht durch das Rohr _T_ und nimmt die
kleine Menge Ammoniak mit sich, welche die Flüssigkeit im Dampfkessel
noch enthielt; der Dampf geht zunächst nach _C_ und entwickelt daraus
kohlensaures Ammoniak, welches durch das Rohr _t_ in das Gefäss _P_
entweicht. Letzteres Gefäss hat folgenden Zweck: Der in _C_
einströmende Dampf bewirkt ein Wallen der Flüssigkeit und
beträchtliches Schäumen. Unter normalen Verhältnissen steigt der Schaum
in dem Rohr _t_ empor und darf selbst in _P_ eine gewisse Höhe
erreichen, das Gefäss aber nie anfüllen, weil sonst der Schaum in das
Rohr _T'_ steigen und die Flüssigkeit in dem Gefässe _C'_ verunreinigen
würde. Um den Stand des Schaums in dem Gefässe _P_ zu erkennen, nimmt
der Arbeiter von Zeit zu Zeit einen der drei Holzpfropfen heraus,
welche drei Oeffnungen in verschiedener Weite an der Seite
verschliessen, und sieht, durch welche Oeffnung der Schaum ausfliesst.
Hält er den Gang der Operation für zu heftig, so mässigt er das Feuer
unter dem Dampfkessel. Aus dem Gefäss _P_ geht der Dampf durch _T'_
nach _C'_, wo er auf die nämliche Weise wirkt wie in _C_, entweicht
durch das Rohr _t'_, passirt durch das zweite Probegefäss _P'_ und geht
von da mittelst des Rohres _T''_ in das Bleirohr des Kühlapparates, wo
er durch die Gülle, die als Kühlwasser dient, condensirt wird. Die
verdichteten Produkte begeben sich durch das Rohr _t''_ in einen mit
Bleiplatten ausgefütterten Bottich, der die zur Sättigung des Ammoniaks
erforderliche Menge Schwefelsäure enthält. Nach beendigter
Destillation, die ungefähr zwölf Stunden dauert, wird der Dampfkessel
durch das Rohr _v_ ausgeleert und sofort wieder mit Gülle aus _C_ und
_C'_ angefüllt, worauf die Arbeit von Neuem beginnt. Der Ammoniakgehalt
der in Bondy verarbeiteten Gülle ist ein nicht constanter; im
Durchschnitt aber lässt sich annehmen, dass 1 Kubikmeter (etwa 40
Kubikfuss) 9-12 Kilogr. Ammonsulfat liefern. Jede Destillation giebt
gegen 200 Kilogr. davon. Da die Fabrik in Bondy mit eilf Apparaten
arbeitet, so producirt sie täglich etwa 2200 Kilogr. (= 50 Ctr.)
Ammonsulfat, was einem Quantum von 2500 bis 3000 Hektoliter Gülle
entspricht. -- Wie wichtig die Gewinnung von Ammoniaksalzen aus dem
Harn werden könnte, geht aus dem Umstande hervor, dass, wenn man in
Paris die 800,000 Kubikmeter Harn, die jährlich in den Gossen und
Abzugscanälen verloren gehen, auf Ammoniak verarbeiten wollte, man
ungefähr 7-800,000 Kilogr. Ammonsulfat (= 140-160,000 Ctr.) gewinnen
würde.
[Sidenote: Ammoniak aus Knochen.]
10) Durch =trockne Destillation= von =Thiersubstanzen=, als der
=Knochen=, des Horns (Hufe von Pferden, Rindvieh, Hornspäne von
Horndrehern), der Abgänge von Häuten (Schwanz-, Kopf- und Fussenden aus
den Gerbereien), des Fleisches gefallener Thiere, getrockneter
menschlicher oder thierischer Excremente etc., zersetzt sich die
organische Substanz und der grösste Theil derselben geht in Gestalt von
Ammoncarbonat, Wasser, Cyan und Schwefelammon und eines Oeles, Thieröl
oder Knochenöl über, in welchem =Anderson= ausser einigen ihrer
Constitution nach noch unbekannten Basen (Pyrrolbasen) und einer Reihe
von Basen der Aethylaminreihe, folgende organische Basen nachgewiesen
hat: Pyridin C_{5}H_{5}N, Picolin C_{6}H_{7}N, Lutidin C_{7}H_{9}N und
Collidin C_{8}H_{11}N. Der organische Theil der genannten Thiersubstanzen
enthält 12 bis 18 Proc. Stickstoff, so z. B. der Knochenknorpel 18 Proc.,
so dass der Stickstoffgehalt der Knochen, in denen der Knorpel 1/3 des
Gewichtes ausmacht, gegen 6 Proc. beträgt. Büffelhorn enthält 17 Proc.,
wollene Lumpen enthalten 10 Proc., altes Leder 6,7 Proc. Stickstoff.
Die Menge des Ammoniaks in den Produkten der Destillation wechselt
nicht nur nach der Art und Güte der Rohmaterialien, sondern auch nach
der Art der Destillation und Kühlung und nach der bei ersterer
angewendeten Temperatur. Das Ammoncarbonat, welches bei der trocknen
Destillation als Hauptprodukt sich bildet, setzt sich zum Theil in den
Kühlgefässen im festen Zustande als sogenanntes =Hirschhornsalz= (_sal
cornu cervi_) ab, oder bleibt zum Theil in der wässrigen Flüssigkeit
gelöst (Hirschhorngeist, spiritus cornu cervi).
[Illustration: Fig. 115.]
Die Fabrikation der Ammoniaksalze durch trockne Destillation von
Thiersubstanzen, einst schwunghaft betrieben und die hauptsächlichste
Ammoniakquelle bildend, hat seit der allgemeinen Verbreitung der
Leuchtgasfabrikation aus Steinkohle und der Verarbeitung der dabei
fallenden Condensationswässer auf Ammoniaksalze allen Boden verloren
und geschieht nur noch dort, wo die Verkohlung der Thiersubstanz die
Fabrikation von Knochenkohle, von Blutlaugensalz und von Phosphor zum
Zwecke hat. In fast allen diesen Fällen wird die Darstellung der
Ammoniaksalze als ein notwendiges Uebel betrachtet. Die
Thiersubstanzen, z. B. die Knochen, werden auf die Weise verkohlt, dass
man dieselben in eiserne Retorten oder Cylinder bringt, ähnlich denen,
in welchen die Steinkohlen zum Zwecke der Leuchtgasbereitung destillirt
werden, und die entweichenden Produkte in Vorlagen und Kühlapparaten
auffängt. Fig. 115 zeigt einen solchen Apparat. Die zur Destillation
der Knochen dienenden fünf Retorten sind in dem Gewölbe eines Ofens
eingemauert und sind an ihrem hinteren Ende mit Röhren _c c_ versehen,
welche die sich bildenden Gase und Dämpfe in die erste Bleikammer _B_
leiten; was sich darin nicht verdichtet, geht durch das Rohr _d_ in die
zweite Bleikammer _C_. Die in den Kammern verdichtete Masse wird durch
Sublimation in eisernen Töpfen _D D_ mit bleiernen Deckeln gereinigt.
Unterwirft man nicht Knochen, sondern andere Thiersubstanzen, wie Horn,
Wolllumpen, Kalbshaare oder Lederabfälle zum Zwecke der
Blutlaugensalzbereitung der trocknen Destillation, so erhält man kein
festes Ammoncarbonat, sondern eine ammoniakalische Flüssigkeit von
13-15° B., welche auf verschiedene Weise zu gute gemacht werden kann.
Das ammoniakalische Wasser wird entweder für sich mit Schwefelsäure
oder Salzsäure neutralisirt, wobei sich in der Regel noch braune
Theerflocken abscheiden, und dann nach dem Filtriren auf die
entsprechenden Salze verarbeitet, oder auf andere Weise verwerthet. So
schlägt =Gentele= hierzu folgenden Weg ein in dem Falle, dass die
Phosphorfabrikation nicht als selbständiger Industriezweig, sondern
neben der Fabrikation von Knochenleim, Salmiak und Blutlaugensalz
betrieben wird. Der Betrieb steht dann in folgendem Zusammenhange: Die
zur Herstellung von Blutlaugensalz angewendeten Thierstoffe werden
verkohlt; die Thierkohle dient zur Blutlaugensalzfabrikation; das als
Nebenprodukt gewonnene Ammoncarbonat wird zur Bereitung von Salmiak
benutzt. Die Knochen werden nach ihrer Entfettung mit Salzsäure
ausgezogen und der zurückbleibende Knorpel auf Knochenleim verarbeitet.
Das in der Salzsäure aufgelöste Calciumphosphat fällt man mit
Ammoncarbonat und verwendet es zur Phosphordarstellung. Die über dem
Niederschlage stehende Salmiaklösung wird auf Salmiak verarbeitet.
Wo die Oertlichkeit es gestattet, verwendet man die Mutterlaugen von
Salzsoolen, von der Verarbeitung des Carnallits auf Chlorkalium, vom
Meerwasser etc., welche sämmtlich reich an Chlormagnesium sind, zur
Darstellung von Salmiak, indem man diese Flüssigkeiten mit dem
Hirschhorngeist fällt. Die zu verschiedenen Zeiten von =Dyar= und
=Hemming=, =Schloesing= u. A. gemachten Vorschläge, das Ammoncarbonat
haltige Wasser durch Mischen mit concentrirter Kochsalzlösung und
Einleiten von Kohlensäuregas zur Fabrikation von Salmiak und von
Natriumbicarbonat zu verwenden, sind im Grossen kaum praktisch
ausführbar.
[Sidenote: Ammoniak aus Rüben.]
Ammoniak 11) als Nebenprodukt der =Rübenzuckerfabrikation=. Beim Kochen
des Rübensaftes entwickelt sich Ammoniak in reichlicher Menge, welches
man auf Ammonsulfat verarbeitet. Das Ammoniak ist ein
Zersetzungsprodukt der in dem Rübensafte sich findenden Asparaginsäure
und des Betaïns. Eine Fabrik, die jährlich 200,000 Ctr. Rüben
verarbeitet, könnte 877 Ctr. Ammonsulfat (nach =Renard=, 1869) als
Nebenprodukt gewinnen.
[Sidenote: Technisch wichtige Ammoniaksalze.]
=Technisch wichtige Ammoniaksalze.= Der =Salmiak= (Chlorammonium,
salzsaures Ammoniak) NH_{4}Cl besteht in 100 Theilen aus
Ammoniak 31,83 Ammon 33,75
oder
Salzsäure 68,22 Chlor 66,25
und kam in früherer Zeit aus Aegypten, welches vom 13. Jahrhundert an bis
zur zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts das ausschliessliche Privilegium
besass, ganz Europa mit Salmiak zu versorgen. Man bereitete den Salmiak
in Aegypten durch Verbrennen des Kameelmistes, wo derselbe als
Brennmaterial dient. Die Nahrung des Kameels besteht fast nur als
Salzpflanzen. Der Salmiak findet sich theils fertig gebildet in der
Kameelgülle, theils und zwar hauptsächlich bildet er sich erst beim
Verbrennen des Mistes aus den in den Excrementen enthaltenen
stickstoffhaltigen Substanzen und den Chlormetallen (Chlorkalium,
Chlornatrium). In dem beim Verbrennen des an der Sonne getrockneten
Kameelmistes sich bildenden Russ ist der Salmiak enthalten. Er wurde
sorgfältig gesammelt und dann in besonderen Anstalten der Sublimation
unterworfen.
[Illustration: Fig. 116.]
Auf Grund der in Aegypten gemachten Erfahrungen hat man in Gegenden, wo
der Mist nur wenig Werth hat und als Brennmaterial dient durch
Nachahmung jenes Vorganges Salmiakfabriken zu gründen versucht, indem
man die Excremente der Thiere mit Kochsalz vermischte, diese trocknete
und dann verbrannte. In Europa stellte man zuerst Salmiak durch trockne
Destillation der Oelkuchen und aus dem beim Brennen der Pechkohle sich
bildenden Russ dar. Die erste Salmiakfabrik Deutschlands war die der
Gebrüder =Gravenhorst= in Braunschweig (1759). Heutzutage wird der
Salmiak aus dem Ammoniak dargestellt, welches als Produkt der trocknen
Destillation der Knochen und der Steinkohlen, sowie der Destillation
des gefaulten Harnes auftritt. Man erhält, wie oben ausführlich
erörtert, durch Neutralisation des Gaswassers mit Salzsäure (vergl.
Seite 256), als Nebenprodukt bei der Fabrikation von Knochenleim und
Phosphor (vergl. Seite 261), aus Ammoncarbonat und Kochsalzlösung,
chlormagnesiumhaltiger Mutterlauge etc. (vergl. Seite 261) und endlich
aus Ammonsulfat und Kochsalz. Der auf die eine oder die andere Weise
erhaltene, stets gelblich gefärbte Rohsalmiak muss behufs seiner
Reinigung sublimirt werden. Die =Sublimation= geschieht in gusseisernen
flachen =Kesseln= _w_ (Fig. 116), die aus Platten zusammengenietet und
inwendig mit feuerfesten Steinen ausgesetzt sind. Unter dem Kessel
befindet sich die Feuerung. Nachdem der Salmiak in den Kessel
eingetragen und festgestampft worden ist, beginnt man den Kessel
vorsichtig zu erwärmen, bis aus dem Salmiak alles Wasser ausgetrieben
worden ist. Darauf legt man auf den Rand des Kessels einen Ring aus
Lehmbrei und drückt in diesen einen Deckel aus Gusseisen _F_, _G_ und
_H_, welcher die Gestalt eines Uhrglases hat. Diese Deckel lassen sich
mittelst der Rollen und Gewichte _B_, _C_ und _D_ heben und senken.
Anstatt dieser Deckel wendet man auch Hauben von Blei an, deren obere
Oeffnung mit einer eisernen Stange lose verschlossen ist. Damit der
Deckel während der Sublimation durch den Druck im Innern nicht
abgeworfen werde, beschwert man ihn mit Gewichten oder befestigt ihn
sonst auf dem Kessel. Die Eisenstange wird während der Sublimation von
Zeit zu Zeit herausgezogen, um den nicht verdichteten Dämpfen Ausgang
zu verschaffen. Nach und nach verstärkt man das Feuer. Die Temperatur
ist mit grosser Sorgfalt zu reguliren; wäre die Wärme zu gering, so
würde man ein lockeres und undurchsichtiges Produkt erhalten und nicht
das feste und durchscheinende Produkt, wie es im Handel gewünscht wird.
Bei zu hoher Temperatur dagegen könnten die in dem Rohsalmiak
enthaltenen organischen Substanzen verkohlen und durch die sich hierbei
bildenden flüchtigen Produkte den Salmiak verunreinigen. Die Erfahrung
hat gelehrt, dass es vortheilhaft sei, möglichst grosse
Sublimationsgefässe, etwa von 2-1/2-3 Meter innerem Durchmesser
anzuwenden. Wenn der sublimirte Kuchen eine Dicke von 6-12 Centim.
erreicht hat, unterbricht man die Sublimation, entfernt die erhärtete
Masse aus dem Deckel oder der Haube und befreit sie mittelst eines
Hobels von anhängenden Unreinigkeiten. Eine neben den Sublimiröfen
befindliche Trockenvorrichtung, welche mit Hülfe des Schiebers _E_ und
der Vorrichtung _A_ verschlossen werden kann, dient zum Trocknen des zu
sublimirenden Salmiaks.
[Illustration: Fig. 117.]
Gegenwärtig geschieht das Sublimiren des Salmiaks häufig auch in
=Töpfen= oder auch in =Glaskolben=. Der zu sublimirende Salmiak wird
mit 20-30 Proc. seines Gewichtes gepulverter Thierkohle gemengt und das
Gemisch in einer erhitzten Schale aus Thon oder aus Blei bis zur
staubigen Trockne erwärmt und dann in die Sublimirgefässe gebracht.
Diese sind in einigen Fabriken Töpfe _B_ und _M_ (Fig. 117) aus
Steinzeug, welche in zwei Reihen auf einem Gewölbe über einer Feuerung
_G_ stehen. Jeder Topf ist 50 Centimeter hoch. Oben wird durch eine
eiserne Platte, welche jedem Topfe entsprechende Ausschnitte hat, das
Ganze geschlossen. Jeder Topf wird mit einem andern topfähnlichen
Gefässe, meist einem Blumentopfe, bedeckt. Die Sublimirtöpfe stehen bis
an den Blumentopf in Sand. In Fabriken, wo man Glaskolben zum
Sublimiren verwendet, sind diese Kolben 60 Centim. hoch, mit einem
Durchmesser von 30 Centim. und mit einem etwas abgeplatteten Boden
versehen. An der Stelle, wo der Hals auf den Kolben aufsitzt, sind sie
abgesprengt. 16 dieser Kolben, von denen ein jeder mit 9 Kilogr. des
Gemisches von Salmiak mit Kohle beschickt ist, werden in zwei Reihen
auf einen Galeerenofen gebracht und in eiserne Sandkapellen eingesetzt,
so dass die Kolben etwa 1/3 ihrer Höhe über den Kapellenrand
hervorragen. Der Kolben wird bis fast an den Hals mit einer
fingerdicken Sandschicht belegt, vorher aber mit einer Bleiplatte
überdeckt. Im Anfange der Operation lässt man einige Minuten die
Salmiakdämpfe aus dem offen gehaltenen Kolben entweichen, damit die im
Kolben befindliche Luft ausgetrieben werde, und bedeckt dann die
Kolbenöffnung mit einer gut schliessenden Bleiplatte. Sobald letztere
mit einem glasartig glänzenden Sublimat bedeckt erscheint, wird der
über die Kapelle sich erhebende Kolbentheil von allem Sande entblösst
und nun Sorge getragen, dass die Bleiplatten nicht zu fest an den
Kolben backen, zu welchem Behufe der Arbeiter von Zeit zu Zeit an die
untere Bleifläche klopft. Erscheint der Salmiak glasig und wird beim
Anklopfen die Bleiplatte nicht mehr unter Entwickelung von Dampf
gehoben, so lässt man die Platte ruhig auf dem Kolben, damit der
Salmiak zu einer glasähnlichen Masse sublimire. Dem vollständigen
Verschliessen der oberen Oeffnung muss durch zeitweiliges Nachbohren
mit einem spitzigen Eisen vorgebeugt werden. Nach 12 bis 16 Stunden ist
die Sublimation beendigt. Es werden dann die Bleiplatten entfernt und
durch Korkpfropfen oder durch Baumwollbäusche ersetzt, und die Kapellen
langsam erkalten gelassen. Während des Abkühlens dehnt sich der Salmiak
aus und sprengt die Glaskolben. Der von den Glasscherben befreite
Salmiakhut wird mittelst eines Messers von allen unreinen Stellen durch
Schaben befreit und dann in Hutform verpackt. Der auf diese Art
sublimirte Salmiak ist krystallinisch und vollkommen weiss. Handelt es
sich darum, ihn vollkommen frei von Eisen zu haben, so mischt man den
zu sublimirenden Salmiak mit 5 Proc. saurem Calciumphosphat oder 3
Proc. Ammonphosphat. Hierdurch wird des Chloreisen zersetzt und das
Eisen bleibt als Phosphat in der Retorte zurück, während der Salmiak im
eisenfreien Zustande sublimirt.
Der im Handel vorkommende Salmiak ist entweder sublimirt oder
krystallisirt. Ersterer bildet meniskenähnliche Scheiben von 5-15
Kilogr. Gewicht (die englischen Salmiakbrote sind bis zu 50 Kilogr.
schwer), welche weiss und durchscheinend, fett glänzend, klingend und
aus parallelen faserigen und splittrigen Schichten gebildet sind.
Gewöhnlich sind sie aus mehreren Schichten gebildet. Der krystallisirte
Salmiak oder die Salmiakblume wird erhalten, indem man den durch
Umkrystallisiren gereinigten Salmiak mit siedend gesättigter
Salmiaklösung zu einem dicken Brei anrührt und diesen dann in
Zuckerformen aus Steinzeug oder glasirtem Eisen stampft, nach dem
Abtropfen der Lauge aus der Form entfernt und die Brote nach dem
vollständigen Trocknen in blaues Papier gepackt in den Handel bringt.
-- Der Salmiak findet in grosser Menge in der Arzneikunde Anwendung. In
der Technik verwendet man ihn beim Verzinnen und Verzinken des Kupfers,
Eisens und Messings, sowie beim Löthen. Ausserdem dient derselbe in der
Zeugdruckerei, der Farbenfabrikation, vor dem Bekanntwerden des
=Deville='schen Verfahrens in der Platingewinnung und Fabrikation des
Platinschwammes, in der Schnupftabakfabrikation, zur Herstellung von
Eisenkitt (1 Th. Salmiak, 2 Th. Schwefel und 50 Th. Eisenfeilspäne),
von reinem Salmiakgeist, Ammoncarbonat und anderen Ammoniakpräparaten.
[Sidenote: Ammonsulfat.]
Das =Ammonsulfat= (schwefelsaures Ammoniak) (NH_{4})_{2}SO_{4} findet
sich in der Natur in kleiner Menge in dem Mineral =Mascagnin=, in grosser
Menge neben der Borsäure in Toskana und macht einen Bestandtheil des
=Boussingaultits= (vergl. Seite 253) aus.
Man erhält es, wie schon in dem Vorhergehenden erwähnt, durch
Neutralisation von Ammoncarbonat aus dem Condensationswasser der
Gasfabriken, den Produkten der trocknen Destillation der Knochen, des
gefaulten Harnes mit Schwefelsäure (Kammersäure), oder durch Zersetzen
desselben mit Gyps oder mit Eisenvitriol. Es wird durch Abdampfen und
Krystallisirenlassen der Lösung gewonnen. Die bei Anwendung von
Theerwasser in der Regel braungefärbten Krystalle lassen sich durch
Wiederauflösen, Filtriren der Lösung durch Thierkohle und
Krystallisiren reinigen oder dadurch, dass man die Lösung bis zur
Krystallisation bringt und die aus der Flüssigkeit während des
Abdampfens sich abscheidenden Krystalle herauskrückt, sie in Körben
abtropfen lässt und sie dann auf erwärmten Platten von Charmottesteinen
scharf trocknet. Hierdurch werden die anhängenden Theertheile bis zur
völligen Zersetzung erhitzt, ohne dass das Ammonsulfat eine Veränderung
erleidet, welches man nun durch Behandeln mit Wasser, Filtriren und
Abdampfen der Lösung in völlig reinem Zustande erhält. Für die
Darstellung des Ammonsulfates ist es von Belang, dass durch Sättigen
von Ammoncarbonat mit schwefliger Säure (durch Rösten von Pyriten,
Zinkblende etc. erhalten) dargestelltes Ammonsulfit an der Luft nach
und nach in Ammonsulfat übergeht. Dieses Salz ist das wichtigste aller
Ammoniaksalze, insofern es den Ausgangspunkt zur Fabrikation des
Salmiaks, des Ammoncarbonates, Salmiakgeistes etc. bildet. Für sich
findet es ausgedehnte Anwendung in der Alaunfabrikation und von
Düngerpräparaten. Eine wässerige Lösung von Ammonsulfat (1 : 10) ist
empfohlen worden, um leicht feuerfangende Gewebe und Gespinnste vor der
Entflammung zu schützen.
[Sidenote: Ammoncarbonat.]
Das =Ammoncarbonat=, wie es in der Technik und Pharmacie Verwendung
findet, ist sogenanntes anderthalb-kohlensaures Ammon oder
Ammonsesquicarbonat und ist nach der Formel (NH_{4})_4C_{3}O_{8} oder
2([NH_{4}]_{2}CO_{3}) + CO_{2} zusammengesetzt. Es wird entweder direct
aus den Produkten der trocknen Destillation der Knochen oder durch
Sublimiren eines Gemenges von Salmiak mit Kreide gewonnen.
Was die erstere Methode betrifft, so erhält man bei der trocknen
Destillation von Knochen ausser dem Hirschhorngeist, der wesentlich
eine wässerige Lösung von kohlensaurem Ammon ist, in den aus
Steinplatten zusammengefügten Condensationskammern ein festes Sublimat
von kohlensaurem Ammon (=Hirschhornsalz=), welches durch beigemengten
Thiertheer und Oel eine bräunlichgelbe Farbe besitzt und durch
Sublimation in reines kohlensaures Ammon übergeführt wird. Für
pharmaceutische Zwecke stellt man das kohlensaure Ammon durch
Sublimation eines Gemenges von Kreide mit Salmiak oder besser mit
Ammonsulfat dar. Zur Sublimation wendet man denselben Apparat an,
dessen man sich zum Reinigen des Hirschhornsalzes bedient. In die
Sublimirgefässe bringt man ein Gemenge von 4 Th. Kreide, 4 Th.
Ammonsulfat und 1 Th. Holzkohlenpulver. Die Temperatur wird nach und
nach bis zum schwachen Glühen des Kesselbodens gesteigert. Man erhält
stets ein reines und weisses Sublimat. Das hierbei in reichlicher Menge
sich entwickelnde Ammoniakgas lässt man von mit Schwefelsäure
imprägnirten Koksstückchen oder auch von Wasser absorbiren, wenn man
Salmiakgeist darstellen will. =Kunheim= stellt das Ammoncarbonat durch
Zersetzen von Salmiak mit Bariumcarbonat dar, wobei Chlorbarium als
Nebenprodukt erhalten wird. Das Ammoncarbonat bildet in frisch
sublimirtem Zustande eine weisse krystallinische und durchscheinende
Masse, die an der Luft unter Aufnahme von Wasser Ammoniak abgiebt und
dadurch oberflächlich in Ammonbicarbonat (Ammonhydrocarbonat (NH_{4}}
CO_{3}) übergeht; letzteres giebt sich als Ueberzug von weissem
Krystallmehl zu erkennen, H} welches durch Schaben und Bürsten leicht
entfernt werden kann. Seines stechenden Geruches wegen führt das
kohlensaure Ammoniak den Namen =Riechsalz=. Das unreine kohlensaure
Ammoniak ist das Rohmaterial zur Herstellung der übrigen Ammoniaksalze,
ferner verwendet man es zu gleichen Zwecken wie das unreine
Aetzammoniak als Fleckwasser, zum Lösen von Fett, zum Extrahiren von
Flechtenfarbstoffen in der durch die Anilinfarbenfabrikation in den
Hintergrund gedrängten Herstellung der Orseille u. s. w. Das reine
Ammoncarbonat findet in der Heilkunde Anwendung und wird ausserdem in
der Zucker- und Lebkuchenbäckerei zum Auftreiben des Teiges angewendet.
[Sidenote: Ammonnitrat.]
Das =Ammonnitrat= (salpetersaures Ammon) (NH_{4})NO_{3}, durch Umsetzung
aus Ammonsulfat und Kaliumnitrat erhalten, wobei aus der Flüssigkeit
zuerst Kaliumsulfat sich abscheidet und das in der Flüssigkeit bleibende
Ammonnitrat durch Abdampfen und Krystallisirenlassen der Lösung gewonnen
wird, krystallisirt in sechsseitigen Säulen wie der Salpeter und löst
sich ausserordentlich leicht in Wasser. Beim Auflösen in Wasser bewirkt
es eine derartige Temperaturabnahme, dass man es als sogenanntes
=Gefriersalz= zur Herstellung von Eis in den Glacièren benutzt hat. Beim
Erhitzen zerfällt es in Stickoxydulgas und Wasserdampf (N_{2}O +
2H_{2}O), eine Eigenschaft, von der vielleicht bei der Bereitung von
Sprengpulver Gebrauch gemacht werden könnte. --
Die Seifenfabrikation.
[Sidenote: Seife. Allgemeines.]
Die =Seife= in des Wortes gewöhnlicher Auffassung ist das Produkt der
Einwirkung von ätzenden Alkalien auf Fette und besteht wesentlich aus
stearinsaurem, palmitinsaurem und ölsaurem Kalium oder Natrium. War
gleich die Seife längst schon vor unsrer Zeitrechnung bekannt, so konnte
doch die Fabrikation derselben erst rationell und schwunghaft betrieben
werden, seitdem einerseits =Chevreul= in seinen classischen
Untersuchungen uns mit der Natur der Fette und somit auch mit dem Wesen
des Verseifungsprocesses bekannt machte, andererseits die Entwickelung
der Sodaindustrie einen wichtigen Anstoss gab. Nicht länger auf die
theuere Potasche und die unsichere und stets geringe Ausbeute an Soda aus
Barilla, Blanquette, Salicor, Kelp und Varech beschränkt, konnte sich die
Seifenindustrie in einer Weise entwickeln, welche früher nicht geahnt
wurde. Als mächtiger Hebel der Sodafabrikation, die auf das innigste mit
fast allen Zweigen chemischer Gewerbsthätigkeit verschmolzen ist, bildet
die Seifenbereitung eines der wichtigsten Glieder in der
Entwickelungsgeschichte der chemischen Gesammtindustrie.
[Sidenote: Rohstoffe der Seifenfabrikation.]
Die zur Fabrikation der Seife angewendeten =Rohmaterialien= sind
zweierlei Art, sie sind =Fettsubstanzen= und =Lösungen von ätzenden
Alkalien= oder =Laugen=.
Die wichtigsten dieser Fettsubstanzen sind folgende:
Das =Palmöl= ist ein vegetabilisches Fett, welches aus der Frucht einer
Palmenart, _Avoira Elais_ oder _Elais guianensis_, nach Anderen dagegen
von _Cocos butyracea_, _C. nucifera_ und _Areca oleracea_ in Guinea und
Guyana gewonnen wird. Es ist von rothgelber Farbe, von Butterconsistenz
und von starkem und angenehmem Geruch, welcher an den der
Veilchenwurzel erinnert. Im frischen Zustande schmilzt es bei 27°, der
Schmelzpunkt steigt aber mit der Zeit bis auf 31° und selbst 36°, da
die in dem Palmöl enthaltenen Fette sich mit der Zeit in Glycerin und
freie fette Säuren zersetzen. Es besteht zum grössten Theile aus
Palmitin und kleinen Mengen von Oleïn.
Das Palmitin, früher mit dem Margarin verwechselt, wird durch Alkalien
verseift und dadurch in Glycerin und palmitinsaures Kalium verwandelt:
Palmitin (Tripalmitin) C_{3}H_{5} } O_{3} }
(C_{16}H_{31}O)_{3} } }
{Glycerin C_{3}H_{5} } O_{3}
={ H_{3} }
Kaliumhydroxyd 3KOH } {Kaliumpalmitat 3 { C_{16}H_{31}O } O
} { { K }
Die Palmitinsäure, der Stearinsäure sehr ähnlich und oft mit dieser
verwechselt, ist eine feste, weisse und kristallinische fette Säure,
welche bei 62° schmilzt. Das Palmöl enthält oft 1/3 seines Gewichtes
freie Palmitinsäure und diese Menge nimmt mit dem Alter des Oeles noch
zu. Der rothgelbe Farbstoff des Palmöles wird während der Verseifung
nicht zerstört, so dass die aus rohem Palmöl dargestellte Seife
(Palmseife, _palm-soap_) eine gelbe Farbe besitzt. Zerstört man aber
den Farbstoff des Palmöles durch chemische Mittel wie Kaliumbichromat
und Schwefelsäure (=Bleichen des Palmöles=), so erhält man ein nur
schwach gefärbtes Fett, das bei der Verseifung eine weisse Seife
liefert.
=Das Illipe- oder Bassiaöl=, ein dem Palmöl sehr ähnliches Fett, wird
aus den Samen von _Bassia latifolia_, eines am Himalaya wachsenden
Baumes, durch Auspressen gewonnen. Es ist gelb, wird aber nach und nach
am Lichte weiss und besitzt einen schwachen, nicht unangenehmen Geruch.
Bei gewöhnlicher Temperatur hat es Butterconsistenz. Sein spec. Gewicht
= 0,958. Es schmilzt bei 27-30°. Es ist wenig löslich in Alkohol,
leicht löslich in Aether, Kali und Natron verseifen es leicht; es
bildet sich dabei Oelsäure, sowie zwei feste fette Säuren von
verschiedenem Schmelzpunkte. Die =Galambutter=, von _Bassia butyracea_,
wird zuweilen mit Palmöl verwechselt, mit dem sie viel Aehnlichkeit
hat, jedoch röther von Farbe ist, schon bei 20-21° schmilzt und sich
übrigens wie das Palmöl verhält. Sie kommt aus dem Innern von Afrika.
An diese beiden Fette schliesst sich an das =Carapaöl=, aus dem öligen
Kerne einer Species von _Persoonia_, einer in Bengalen und auf
Coromandel wachsenden Palme, und der =Vateriatalg= (Pineytalg,
malabarischer Talg), aus den Früchten von _Vateria indica_ gewonnen;
ersteres ist hellgelb und scheidet sich bei 18° in Oel und festes Fett;
letzterer weisslichgelb, wachsartig und schmilzt bei 35°. Eine neue
Fettsubstanz, welche zur Seifenbereitung verwendet wird, ist der
=Mafurratalg=, welchen die Bewohner von Mozambique aus einer in Europa
wenig bekannten Frucht (Mafurra- oder Mafutrakerne), von der Grösse der
kleinen Cacaobohnen, durch Auskochen mit Wasser gewinnen. Die
Mafurrakerne werden nicht nur von Mozambique, sondern auch von
Madagaskar und der Insel Réunion bezogen. Das Fett ist gelblich, riecht
wie Cacaobutter und ist leichter schmelzbar als Talg. Das =Fett der
Samen= _Brindonia indica_, das zu Goa als Nahrungsmittel, zu
Einreibungen, als Leuchtmaterial und zur Bereitung von Seife verwendet
wird, ist fast weiss, schmilzt bei 40°, ist unlöslich in kaltem und
sehr wenig löslich in siedendem Alkohol.
Das =Cocosnussöl= wird aus dem öligen Kerne der Cocosnüsse (_Cocos
nucifera_, _C. butyracea_), die in Vorder- und Hinterindien, besonders
an der Küste von Malabar und Bengalen, sowie auf Ceylon und den
Malediven, ausserdem in Brasilien wachsen, durch Auspressen und
Auskochen mit Wasser, in neuerer Zeit jedoch auch in Deutschland aus
importirten Kernen durch Extraktion mit Schwefelkohlenstoff gewonnen.
Es ist ein weisses Fett von der Consistenz des Schweineschmalzes, aber
blätteriger Beschaffenheit und unangenehmem Geruch. Es schmilzt bei 22°
und erstarrt erst bei 18-20°. Es besteht zum grössten Theil aus einem
eigenthümlichen Fette, dem =Cocinin=, und aus kleinen Mengen von Oleïn.
Ersteres zerfällt beim Verseifen in Glycerin und in =Cocinsäure=
(Cocostearinsäure) C_{13}H_{26}O_{2}. Man hat begonnen, die Oelkerne
der Cocosnüsse, welche im Handel den Namen =Copperah= führen, nach
Europa zu schaffen und erst hier auszupressen oder zu extrahiren. =W.
Wicke= erhielt (1860) aus Copperah 61,57 Proc. Fett. Das Cocosnussöl
ist seit etwa 2 Decennien eine der wichtigsten Fettsubstanzen für die
Seifensiederei geworden, indem es sich vorzugsweise zur Herstellung der
sogenannten =gefüllten Seifen= eignet.
Der =Talg= (Unschlitt, graisse, suif, _tallow_) wird durch Ausschmelzen
(Auslassen) namentlich des in der Bauchhöhle angesammelten Fettes des
Rindviehs und der Schafe gewonnen. Die Härte des Talges richtet sich
nach der Art des Thieres, welches ihn lieferte, und nach der
Fütterungsweise. Die grösste Härte erreicht der Talg bei
Trockenfütterung, die geringste bei Fütterung mit den Abfällen der
Brauerei und Brennerei. Der russische Talg ist weit härter als der
deutsche, eine Folge der in Russland länger als acht Monate währenden
Trockenfütterung. Im Allgemeinen schmilzt der Talg bei 37° und enthält
75 Proc. seines Gewichtes starres Fett, aus Stearin (Tristearin) und
Palmitin (Tripalmitin) bestehend, der Rest ist Oleïn (Trioleïn). Talg,
der zu lange aufbewahrt wurde, ehe man ihn aus dem Zellgewebe
ausschmolz, hat einen sehr üblen Geruch und meist auch eine dunkle
Farbe. Die Trennung des Fettes von der Zellensubstanz kann auf
zweierlei Weise bewirkt werden, einmal durch einfaches Erhitzen des
rohen Talges, wodurch die Zellenwand eintrocknet, sich zusammenzieht
und dem Zelleninhalt, dem Fett, auszutreten gestattet, oder das andere
Mal durch gänzliche oder theilweise Zerstörung der Membrane durch
chemische Mittel, entweder durch Schwefelsäure oder durch Salpetersäure
oder durch Lauge. Eine der besten unter den vorgeschlagenen Methoden
ist die von =d'Arcet=, bei welcher man sich der Schwefelsäure bedient
und in verschlossenen Kesseln arbeitet. Die Schwefelsäure entmischt die
sich bildenden Dämpfe und zerstört zum grossen Theil ihre nachtheiligen
Wirkungen, zugleich erhält man mehr und besseren Talg. Bei Anwendung
eines verschlossenen Kessels leitet man die sich entwickelnden Dämpfe
entweder in den Feuerraum oder in einen Verdichtungsapparat. Man wendet
nach =d'Arcet= auf 100 Th. in Stücke zerschnittenen Talg 1 Th.
Schwefelsäure und 50 Th. Wasser an. Während bei dem gewöhnlichen
Verfahren des Ausschmelzens der Verlust gewöhnlich 15 Proc. beträgt,
vermindert er sich bei dem =d'Arcet='schen Verfahren auf 5-8 Proc.
Das =Schmalz= (Schweineschmalz) findet in Europa seines hohen Preises
wegen in der Seifensiederei nur selten Anwendung, in grosser Menge
dagegen in Nordamerika, namentlich in Cincinnati, wo enorme Quantitäten
von Schweinefett producirt werden, welche man fabrikmässig in festes
Fett (42-44 Proc.) und in flüssiges Schmalzöl (_lardoil_), gegen 56-58
Proc. des ursprünglichen Fettes betragend, trennt. Letzteres soll in
Amerika zur Verfälschung des Olivenöles Verwendung finden.
Das =Oliven=- oder =Baumöl= wird in der Provence, in Italien und
Spanien, an der nordafrikanischen Küste etc. aus den Oliven, den
Früchten des Oelbaumes (_Olea europaea_), aus der Familie der
Jasmineen, gewonnen. Es ist für die Güte des Oeles nothwendig, die
Einsammlung der Oliven zu der geeignetsten Zeit vorzunehmen, d. h. in
den Monaten November und December. Nur die vollkommen reifen Oliven
geben ein Oel ohne allen Nebengeschmack, die nicht hinlänglich zur
Reife gelangten liefern ein herbes und bitteres Oel, die überreifen
dagegen ein dickes, leicht ranzig werdendes. Im südlichen Frankreich
befolgt man bei der Darstellung des Olivenöles folgendes Verfahren: Die
reifen Oliven werden auf einer Mühle gemahlen und dadurch in einen Brei
verwandelt; der Brei kommt in platte, aus Binsen geflochtene Körbe oder
Säcke oder zweckmässiger in rosshaarene Pressbeutel und darin unter die
Presse. Das beim ersten Pressen erhaltene Oel ist die vorzüglichste
Sorte und heisst =Jungfernöl= (huile vierge). Nach dem ersten Pressen
enthält der Brei noch eine nicht unbeträchtliche Menge Oel; um dasselbe
zu gewinnen, übergiesst man den Brei mit siedendem Wasser und bringt
ihn dann von Neuem unter die Presse. Ungeachtet des zweimaligen
Auspressens bleibt immer noch Oel genug in den Oelkuchen oder
Oeltrestern (grignons) zurück, um die weitere Behandlung derselben
vortheilhaft zu machen. Das durch das zweite Auspressen gewonnene Oel
besitzt eine schöngelbe Farbe, hat aber eine grössere Neigung zum
Ranzigwerden als das Jungfernöl. Gewisse Sorten davon verwendet man in
der Türkischrothfärberei, zum Einfetten der Wolle behufs des
Vorspinnens u. s. w. Dasjenige, das zur ersten Anwendung fähig ist,
heisst =Tournantöl=, das zum Einfetten der Wolle dienende =Lampantöl=.
Ersteres reagirt sauer, enthält also freie fette Säuren, ist dick,
trübe und ranzig und besitzt die Eigenschaft, mit kohlensauren Alkalien
eine emulsionähnliche Flüssigkeit zu bilden, die in der
Türkischrothfärberei den Namen =Weissbad= führt. Ein dickes, unreines,
sogenanntes _Huile d'enfer_ scheidet sich in den Cisternen ab, in denen
man das zum Auspressen der Oliven benutzte Wasser aufbewahrt. Der
zweimal ausgepresste Brei wird nochmals gemahlen und darauf
ausgepresst. Das durch dieses Verfahren gewonnene Oel (=Nachöl=) eignet
sich nur zur Seifenfabrikation. Seit einer Reihe von Jahren hat man an
verschiedenen Orten die Extraktion des Olivenöls aus den Oliven
mittelst Schwefelkohlenstoff dem Auspressen vorgezogen.
Der =Thran= (Fischthran), aus dem Speck der Bartenwale oder Walfische,
der Potfische, der Delphine und hauptsächlich der Flossenfüssler
(Seehunde, Seelöwen, Walrosse) und anderer Seesäugethiere gewonnen, ist
verschieden je nach der Thierart und der Bereitungsweise. Er hat ein
spec. Gewicht von 0,927 bei 20°, scheidet bei 0° etwas festes Fett ab,
löst sich in grösseren Mengen Weingeist und besteht aus Oleïn, Stearin
und kleinen Mengen von Glyceriden der Valeriansäure und ähnlichen
flüchtigen fetten Säuren. Der Thran ist nicht nur ein wichtiges
Material der Seifenfabrikation, sondern dient auch zum Einfetten des
Leders, zur Fabrikation von sämischgarem Leder u. s. w. Das =Hanföl=,
aus den Hanfsamen (_Cannabis sativa_) gewonnen, welche etwa 25 Proc.
davon liefern, ist im frischen Zustande hellgrün, nimmt später eine
braungelbe Farbe an. Es dient hauptsächlich zur Bereitung der grünen
Seife. Das =Leinöl=, ebenfalls trocknend, wird aus dem Leinsamen
(_Linum usitatissimum_) gewonnen, der 22 Proc. giebt. Sein spec. Gew.
ist 0,9395 bei 12°. Es besteht zum grössten Theil aus einem ölartigen
Glyceride, das bei der Verseifung eine von der Oelsäure verschiedene
Säure liefert; es enthält auch etwas Palmitin. Das =Ricinusöl= von
_Ricinus communis_ verhält sich beim Verseifen dem Cocosnussöl sehr
ähnlich. Wenn die Ricinusstaude, wie in Frankreich und in Algerien die
Aussichten dazu vorhanden sind, eine ausgedehntere Cultur wird erfahren
haben, dürfte das Ricinusöl einige Wichtigkeit für die
Seifenfabrikation erlangen. Das =Rapsöl= giebt für sich, mit Alkalien
versotten, eine schlechte, schaumige und krümlige Seife; diese
unangenehmen Eigenschaften werden nach =Alex. Müller= beseitigt, wenn
man das Rapsöl vorher in =Rapselaidin= überführt, was auf folgende
Weise geschieht: Man giesst in einen hölzernen Bottich zu je 1 Ctr.
Rapsöl 1 Pfd. Salpetersäure, die mit 1-1/2-2 Pfd. Wasser verdünnt wird,
mischt einige eiserne Nägel hinzu und rührt Oel und die saure
Flüssigkeit mit einem hölzernen Spatel wiederholt durcheinander. Indem
die sich bildende salpetrige Säure auf das Oel einwirkt, erstarrt
dasselbe nach und nach zu einer gelben Fettmasse, welche nach einigen
Wochen, wenn die Consistenz nicht mehr zunimmt, direct mit Natronlauge
verseift werden kann. Die bei der Stearinkerzenfabrikation in grosser
Menge abfallende rohe =Oelsäure= (eine Auflösung von unreiner
Stearinsäure und Palmitinsäure in Oelsäure) ist gleichfalls ein
wichtiges Material zur Herstellung der Seife. Der bei der Destillation
des Terpentinöles bleibende, gelblich bis undurchsichtigschwarzbraune
Rückstand, das =Colophonium=, wird aus Nordamerika in grosser Menge
nach Europa gebracht und hier zur Fabrikation der Harzseife, zum Leimen
der Papiermasse und, mit Talg- und Oelseife vermischt, als =gelbe
Seife= verwendet.
[Sidenote: Lauge.]
Das zweite wichtige Rohmaterial der Seifensiederei bildet die =Lauge=,
eine wässerige Lösung von Aetzkali oder Aetznatron. Die Lauge hat nicht
nur insofern Bedeutung, als sie einen Bestandtheil der Seife ausmachen
soll, sondern auch weil sie durch ihre chemische Einwirkung auf die Fette
eine Zerlegung derselben und eine Umwandlung in Seifen bewirkt.
In der Regel stellt der Seifenfabrikant die Lauge selbst dar und zwar
früher meist mit Hülfe von Holzasche und Potasche, gegenwärtig meist
mittelst Soda. Die Umwandlung der Alkalicarbonate in ätzende geschieht
auf die gewöhnliche Weise mit Hülfe von gebranntem Kalk. Neuerdings
liefern indessen die chemischen Fabriken dem Seifenfabrikanten das
Aetznatron unter dem Namen =Soda=- oder =Seifenstein= (vergl. Seite 207)
fix und fertig.
Die Herstellung der Seifensiederlauge aus Holzasche geschieht auf
folgende Weise: Man bringt die gesiebte Asche auf den gepflasterten
Boden, besprengt dieselbe mit so viel Wasser, dass sie zusammenballt,
arbeitet sie mit einer Schaufel durcheinander und bildet daraus einen
Haufen. Nachdem man in den Aschenhaufen eine Vertiefung gemacht hat,
bringt man 1/10-1/12 Th. gebrannten Kalk in dieselbe und begiesst ihn
mit so viel Wasser, dass er sich löscht, während des Löschens wird er
mit Asche bedeckt. Nachdem der gelöschte Kalk mit der Asche gut
durcheinandergearbeitet ist, kommt die Masse zum Auslaugen in den
=Aescher=, ein aus Fassdauben oder auch aus Gusseisen bestehendes
Geräth, welches die Gestalt eines 1/4 von der Spitze abgeschnittenen
Kegels besitzt; an seinem Boden, nach der vordern Seite zu, befindet
sich ein Hahn. Inwendig trägt der Boden ein etwa fünf Zoll hohes
Holzkreuz, auf welchem ein zweiter durchlöcherter Boden liegt, so dass
zwischen den beiden Böden die Lauge sich ansammeln kann. Unter dem
Hahne befindet sich in der Regel ein grosser Behälter aus Holz oder
Eisen, welcher zum Aufnehmen der abfliessenden Lauge bestimmt ist. Die
fest gedrückte Masse in dem Aescher wird mit etwas Stroh bedeckt und so
oft mit Wasser begossen, bis nichts mehr davon aufgenommen wird. Darauf
wird der Hahn geöffnet und die abfliessende Lauge in dem Sumpfe
angesammelt. Man giesst von Zeit zu Zeit Wasser auf den Aescher nach,
bis das zuletzt abfliessende reines Wasser ist. Gewöhnlich gewinnt man
drei verschiedene Sorten von Lauge, nämlich 1) die =Feuer=- oder
=Meisterlauge= mit 18-20 Proc. Kaligehalt, 2) die =Abrichtelauge=,
welche 8-10 Proc. Kali, und 3) die =schwache Lauge=, welche nur 1-4
Proc. davon enthält. Die letztere Lauge wird bei der Anstellung eines
neuen Aeschers statt des blossen Wassers auf die auszulaugende Asche
gegossen. Das bei der Kryolithzersetzung auftretende =Natrium-Aluminat=
findet in Nordamerika unter dem Namen »_Natrona refined Saponifier_«
zum Verseifen Anwendung. Anstatt der ätzenden Alkalien lässt sich auch
=Schwefelnatrium= zur Verseifung anwenden.
[Sidenote: Theorie der Seifenbildung.]
=Theorie der Seifenbildung.= Man nahm früher an, dass die Fette und Oele
als solche die Eigenschaft besässen, sich mit den Alkalien zu verbinden,
bis =Chevreul= in seiner Untersuchung über die Fettsubstanzen die
Entdeckung machte, dass die Fette, wenn sie aus ihrer Seifenverbindung
ausgeschieden werden, andere Eigenschaften besitzen, als vorher. Dieser
Chemiker wies nach, dass alle Fette aus eigenthümlichen Säuren, der
Stearinsäure, Palmitinsäure (Margarinsäure) und Oelsäure als nicht
flüchtigen Säuren und gewisse riechende Fette ausserdem aus einer
gewissen Anzahl flüchtiger Fettsäuren, wie der Buttersäure, Caprin-,
Capron-, Capryl-, Valeriansäure u. s. w. und einer süssschmeckenden
Substanz bestehen, die zwar schon früher von =Scheele= entdeckt und
=Oelsüss= genannt, von =Chevreul= aber genauer untersucht und mit dem
Namen =Glycerin= bezeichnet wurde.
In Folge der Forschungen =Berthelot='s und anderer Chemiker nimmt man
an, dass alle in der Seifenfabrikation in Betracht kommende Oele und
Fette Aether des Glycerins C_{3}H_{8}O_{3} seien, welches letztere als
ein trivalenter Alkohol (C_{3}H_{5} / H_{3})} O_{3} angesehen wird. So
ist z. B. das Palmitin, welches den Hauptbestandtheil des Palmöles
ausmacht, Glyceryltripalmitat oder Tripalmitin, d. h. Glycerin, in
welchem 3 Atome Wasserstoff durch das Radical der Palmitinsäure ersetzt
sind: (C_{3}H_{5} / 3C_{16}H_{31}O)} O_{3}. Analog sind Stearin
(Tristearin) und Oleïn (Trioleïn) constituirt. Verseift man die Fette,
z. B. Palmöl, mit ätzenden Alkalien, z. B. mit Aetznatron, so zerfällt
das Fett (d. i. der Aether) in Alkohol (d. i. Glycerin) und in
Natriumpalmitat (d. i. Seife) nach folgender Gleichung:
Tripalmitin C_{3}H_{5} } O_{3} }geben{ Glycerin C_{3}H_{5} } O_{3}
3C_{16}H_{31}O } } { H_{3} }
und Aetznatron 3 NaOH } { und Seife (Natriumpalmitat)
3{ C_{16}H_{31}O } O
{ Na }
Das bei dem =Verseifungsprocess= (Saponification) sich bildende
Glycerin bleibt, nachdem die Seife abgeschieden, in der Lauge, die
gegenwärtig das Hauptmaterial zur Darstellung des werthvollen Glycerins
abgiebt. Fette, welche, wie die tropischen Pflanzenfette (Palmöl und
Cocosnussöl), die fetten Säuren zum Theil schon im freien Zustande
enthalten, lassen sich begreiflicherweise weit leichter verseifen, als
vollkommen neutrale Fette, wie Talg und Olivenöl, bei welchen die Lauge
zunächst erst eine Umsetzung in fette Säuren und Glycerin zu bewirken
hat. Die Oelsäure, das Nebenprodukt der Stearinkerzenfabrikation, lässt
sich schon durch Alkalicarbonat in Seife überführen, ebenso das
Colophonium, welches wesentlich aus einer Harzsäure, der Pininsäure,
besteht. Die Seifenbildung vermittelst Oelsäure und Colophonium ist
demnach kein eigentlicher Verseifungsprocess, weil das
Charakteristische desselben, die Glycerinbildung, fehlt. Die Zerlegung
eines Fettes durch Alkali geschieht nicht plötzlich und durch die ganze
Masse hindurch, wie die Zersetzung eines unorganischen Salzes, sondern
hat mehrere Phasen zu durchlaufen. Nachdem zuerst eine emulsionähnliche
Mischung der Fettsubstanz mit der Lauge sich gebildet hat, entstehen
saure fettsaure Salze, die die übrige Fettsubstanz suspendirt
enthalten, bis endlich nach und nach auch das freie Fett der Einwirkung
des Alkalis unterliegt und die sauren Salze in neutrale, in Seife
übergehen.
Mit Kaliumhydroxyd (Kalilauge) verseift bilden die Fette stets
=weiche=, mit Natriumhydroxyd (Natronlauge) stets =harte= Seifen. Man
theilt demnach die Seifen ein
[Greek: a]) in harte oder Natriumseifen,
[Greek: b]) in weiche oder Kaliumseifen;
man unterscheidet ferner je nach der angewendeten Fettsubstanz
Talgseife, Oelseife, Palmölseife, Oelsäureseife, Cocosnussölseife,
Thranseife, Harzseife u. s. w. In technischer Hinsicht kann man die
Seifen (die harten oder Natriumseifen) eintheilen in
1) Kernseife,
2) geschliffene Seife,
3) gefüllte Seife.
Die =Kernseife= hat davon ihren Namen, dass die fertige Seife nach der
Scheidung aus ihrer Lösung durch Kochsalz (durch das =Aussalzen=) zum
=Kern= zu sieden, d. h. zu einer gleichförmig geschmolzenen
blasenfreien Masse zu vereinigen ist, in welcher nach dem Erstarren
feine Krystallfäden wahrgenommen werden können. Die der Seife immer in
kleinen Mengen anhängenden Unreinigkeiten setzen sich in dem nicht
krystallisirenden Theile der Seife ab und bilden die natürliche
Marmorirung (=Fluss= oder =Faser=). Die regelrecht ausgesalzene Seife
sondert sich zuerst von der Unterlauge in Gestalt halbflüssiger,
rundlicher Klümpchen oder Kerne. Die Kernseife allein ist reine Seife,
indem sie durch die Operation des Aussalzens vom Glycerin und der
überschüssigen Lauge und anderen Unreinigkeiten, ferner von
überschüssigem Wasser befreit wurde. Die grosse Mehrzahl der
Seifenfabrikanten stellt gegenwärtig die Kernseife nicht mehr dar. Die
=geschliffene= oder =glatte Seife= entsteht durch das sogenannte
=Schleifen= der Kernseife. Lässt man nämlich die fertige Kernseife in
dem Siedekessel mit Wasser oder sehr schwacher Lauge sieden, so nimmt
die Seife einen Theil Wasser auf, verliert dagegen die Fähigkeit zu
krystallisiren oder eine Marmorirung anzunehmen. Es findet demnach bei
der Herstellung der geschliffenen Seife ebenso das Aussalzen und die
Abscheidung der hauptsächlichsten Unreinigkeiten statt, wie bei der
Kernseife, von welcher sich die geschliffene Seife nur durch einen
grösseren Wassergehalt unterscheidet. Die =gefüllte Seife=, gegenwärtig
leider die gebräuchlichste, ist die geringste aller Seifensorten, indem
eine solche Seife bei ihrer Bereitung nicht so weit ausgesalzen wurde,
dass sich die Unterlauge von der Seife getrennt hätte, wo also der
ganze Inhalt des Siedekessels zusammenbleibt, um als Seife verkauft zu
werden. Beim Erkalten erstarrt nämlich das Ganze zu einer festen Seife,
welche den bedeutenden Wassergehalt durch ihr Ansehen nicht verräth.
Diese Eigenthümlichkeit, selbst bei grossem Wassergehalt trocken und
hart zu erscheinen, besitzt besonders die Cocosnussölseife, weshalb
denn auch seit der allgemeinen Verbreitung des Cocosnussöles die
Anfertigung der gefüllten Seifen einen um so grössern Aufschwung
erhalten musste, als sie ihre wasserbindende Eigenschaft auch anderen
Seifen (Palmölseife, Talgseife u. s. w.) mittheilen. Seifen dieser Art
sind oft so stark gefüllt, dass eine Produktion von 250-300 Th.
frischer Seife aus 100 Th. Fett etwas ganz Gewöhnliches ist.
[Sidenote: Hauptsorten von Seife.]
=Hauptsorten von Seife.= Die deutsche =Talgkernseife= ist wesentlich ein
Gemenge von Natriumstearat mit Natriumpalmitat und wird meist auf
=indirectem= Wege dargestellt durch Verseifen von Talg mit Kalilauge und
Ueberführen des so entstandenen Kaliumstearates und -palmitates durch
Kochsalz (durch das Aussalzen) in die Natriumverbindung.
Der Siedekessel ist von der Form eines an der Spitze abgerundeten
Kegels; der untere Theil, der die Abrundung des Kegels bildet und mit
dem Feuer in Berührung kommt, besteht entweder aus genietetem
Eisenblech oder ist von Eisen gegossen. Der obere kegelförmige Theil,
der sogenannte =Sturz=, ist in der Regel aus Tannenholz gebildet und
hat die Gestalt eines sich nach oben erweiternden Fasses ohne Boden; in
neuerer Zeit besteht der Sturz nicht selten aus einer mit Cement
verputzten Mauerung. Der Sturz hat hauptsächlich zum Zweck, der während
des Siedens stark schäumenden Masse Raum zum Steigen zu verschaffen.
Man beabsichtige z. B. 10 Ctr. Talg in Seife umzuwandeln, so füllt man
den Kessel mit der erforderlichen Menge Feuerlauge (ungefähr 500 Liter)
von 20 Proc. (= 1,226 spec. Gewicht), giebt den Talg hinzu, bedeckt den
Kessel mit einem beweglichen Deckel und kocht die Masse unter
bisweiligem Umrühren fünf Stunden lang und trägt noch nach und nach
Feuerlauge nach. In diesem Zustande zeigt die Masse eine durchsichtige,
gallertartige Beschaffenheit und wird =Seifenleim= genannt. Wenn der
Seifenleim die gehörige Consistenz hat, so darf er auf Zusatz frischer
Lauge nicht dünner werden, von dem Rührspaten nicht tropfenweise,
sondern als ein zusammenhängender Strahl abfliessen, auf eine kalte
Stein- oder Metallplatte gegossen, zu einer dichten Gallerte erstarren.
Die Seifenleimbildung wird befördert, wenn man nicht auf einmal,
sondern nur nach und nach die Lauge zugiebt. Nach den Untersuchungen
von =Mège-Mouriès= kann man jedoch das ganze Laugenquantum auf einmal
zusetzen, wenn man das Fett zuvor durch Eigelb, Galle, eiweissartige
Körper oder Seife emulsionirt oder in den kugelförmigen Zustand (état
globulaire) versetzt hat. Wie =Fr. Knapp= gezeigt, ist es auf alle
Fälle vortheilhaft, das Fett mit der erforderlichen Laugenmenge in
Emulsion zu verwandeln, die Mischung längere Zeit ohne Erwärmen oder
bei etwa 50° C. stehen zu lassen und die so auf kaltem Wege
vorgebildete Seife durch eine kurze nachträgliche Behandlung in der
Siedehitze nun zu vollenden. Nimmt man die Verseifung mit Natronlauge
vor, so bedient man sich einer Lauge von 10-12° B. (= 1,072-1,088 spec.
Gewicht). Nachdem die Verseifung erfolgt ist, schreitet man zum
=Aussalzen=, welches darin besteht, der heissen Masse Kochsalz
zuzusetzen. Man rechnet auf 100 Pfd. Talg 12-16 Pfd. Salz. Die Masse
wird im Sieden erhalten, bis der Seifenleim zu einer weissen
griesartigen Masse geronnen ist und sich unter derselben eine klare
Flüssigkeit, die sogenannte =Unterlauge=, abscheidet, welche abgelassen
wird. Ist eine Vorrichtung zum Ablassen nicht vorhanden, so schöpft man
die Seife in den Kühlbottich. Der Zweck des Aussalzens ist, die
Kaliumseife durch das Kochsalz zum Theil in Natriumseife zu verwandeln,
indem sich Chlorkalium bildet, das neben im Ueberschusse angewendetem
Kochsalze in der Mutterlauge gelöst bleibt; ausserdem bewirkt das
Aussalzen, dass die Seife von der Unterlauge und dadurch von einer
Wassermenge befreit wird, welche die späteren Laugenzusätze bis zur
Unwirksamkeit verdünnen würde. Der gewonnene Seifenleim kommt darauf in
den Kessel zurück; es wird schwächere Lauge, die Abrichtelauge, darauf
gegossen und bis zum Sieden erhitzt. Die Seife löst sich abermals zu
einem klaren Leime auf, der aber zum grössten Theil aus
Natronseifenleim besteht. Während des Siedens wird fortwährend
Abrichtelauge zugegeben. Ehe dies aber geschieht, ist ein wiederholtes
Aussalzen erforderlich. Früher, bei Anwendung roher und sehr unreiner
Materialien, war man oft genöthigt, das Aussalzen vier bis fünf Mal zu
wiederholen. Durch das Einkochen wird die Seife immer mehr und mehr
concentrirt, sie wird zuerst weich, blasenwerfend (zach) und
aufsteigend. Sobald das Schäumen aufhört, die Seife aufpoltert und im
Kerne siedet, schöpft man sie von Neuem von der Unterlauge hinweg in
die Kühlbütte. Der Zweck dieses zweiten Siedens ist, die Seife, welche
bis dahin eine schaumige Beschaffenheit besass, zu einer gleichmässig
geschmolzenen und blasenfreien Masse zu vereinigen. Diese Vereinigung
befördert man, indem man die Masse vor dem Erkalten mit einem eisernen
Stabe schlägt (=Kerben der Seife=). Durch das Schlagen wird die Seife
marmorirt und erhält die sogenannten Mandeln oder Blumen. Die fertige
Seife wird nun gefärbt. Zu diesem Zwecke bringt man sie noch flüssig in
die =Seifenform= oder =Lade=, einen viereckigen Kasten aus Tannenholz,
der zum Auseinandernehmen eingerichtet ist, und lässt sie darin
erkalten. Der durchlöcherte Boden der Form ist mit Leinwand bedeckt,
damit die der Seifenmasse noch beigemengte Lauge abfliessen kann. Nach
dem Erkalten wird die Form auseinandergenommen, die fertige Seife
mittelst eines Lineals abgetheilt und mit dem aus Draht gefertigten
=Seifenschneider= in Tafeln oder Riegel geschnitten, die zum völligen
Austrocknen einem luftigen Orte ausgesetzt werden. In neuerer Zeit
wendet man auch eine Maschine von =Lesage= zum Zerschneiden der Seife
in Stücke an. 10 Ctr. Talg geben durchschnittlich 16-2/3 Ctr. Seife,
die an der Luft noch um 10 Proc. eintrocknet.
Da selbst durch wiederholtes Aussalzen eine vollständige Umwandlung der
Kaliumseife in Natriumseife nicht stattfindet, so ist die gewöhnliche
deutsche Kernseife immer mit einer grossen Menge Kaliumseife gemengt,
welche ihr eine beim Gebrauch angenehme Geschmeidigkeit verleiht. Nach
von =A. C. Oudemans= (1869) angestellten Versuchen wird sogar nur etwa
die Hälfte des Kaliums durch Natrium ersetzt.
[Sidenote: Baumölseife.]
Die =Baumölseife=, auch Marseiller, venetianische oder spanische Seife
genannt, wird in südlichen Gegenden, in denen der Oelbaum cultivirt
wird, mit Baum- oder Olivenöl bereitet, zu welchem man häufig andere
Oele, wie Leinöl, Mohnöl, Sesamöl, Erdnussöl, Baumwollsamenöl etc.
gesetzt hat. Man wendet bei der Herstellung der Baumölseife zwei Arten
von Lauge an: die eine davon enthält nur Aetznatron und wird zum
Vorsieden benutzt; die zweite enthält neben Aetznatron noch Kochsalz
und dient zum Abscheiden des Seifenleims und zum Klarsieden der Seife.
Das =Vorsieden= soll die Bildung einer Emulsion, aus Oel und verdünntem
Alkali bestehend, bewirken; diese Emulsion befördert, wie man lange vor
=Mège-Mouriès=' Untersuchungen wusste, die Seifenbildung, indem sie das
mit Wasser nicht mischbare Oel in einem fein vertheilten Zustande
enthält, wodurch die Berührungspunkte mit dem Alkali beträchtlich
vergrössert werden. Um den Seifenleim von einem grossen Theil des mit
der Natronlauge zugesetzten Wassers zu befreien, wendet man
kochsalzhaltige Natronlauge an, durch welche sich der Seifenleim, ein
Gemenge von fertiger Seife und Oelemulsion, von dem Wasser trennt (das
=Ausscheiden des Seifenleims=, relargage). Die dritte Operation, das
=Klarsieden= endlich, vollendet die Verseifung des Seitenleims. Durch
die Anwendung von kochsalzhaltiger Natronlauge ist man im Stande, die
Seifenmasse in einem solchen Zustande zu erhalten, in welchem sie
Alkali aufnehmen kann, ohne jedoch dabei Wasser zu binden.
Das =Vorsieden= geschieht mit einer Aetznatronlauge von 6 bis 9° B. (=
1,041-1,064 spec. Gewicht) in grossen Kesseln mit geneigten Wänden und
kupfernen Boden, welche gegen 250 Ctr. fassen können. Man erhitzt die
Lauge bis zum Sieden und setzt dann das zu verseifende Oel hinzu. Zur
Beförderung der Verbindung wird von Zeit zu Zeit umgerührt. Die Masse
gelangt bald ins Sieden und schäumt. Nach und nach nimmt der Schaum ab
und verschwindet endlich gänzlich. Durch fortgesetztes Sieden erlangt
die Masse Consistenz und es steigen schwärzliche Dämpfe auf, von der
Zersetzung eines kleinen Theiles des consistenten Seifenleimes durch
den überhitzten Kupferkessel herrührend; sowie dieser Zeitpunkt
eingetreten ist, verdünnt man die Masse mit stärkerer Lauge von 20° B.
(= 1,157 spec. Gewicht). Beabsichtigt man die Fabrikation von
bläulichweisser Seife, so setzt man gegen das Ende des Siedens etwas
Eisenvitriol in den Kessel; je mehr man Eisenvitriol anwendet, desto
dunkler fällt die blaue Farbe der Seife aus. Nachdem die Masse die
gehörige Consistenz erlangt hat und vollkommen homogen geworden ist,
ist die Operation des Vorsiedens beendigt. Wollte man die Verseifung
nun dadurch zu vollenden suchen, dass man der Masse stärkere Lauge
hinzusetzte, so würde man zu keinem Resultate gelangen, weil die grosse
Wassermenge, welche man in Gestalt von Vorsiedelauge der Masse
zuzusetzen genöthigt war, die starke Lauge bis zur Unwirksamkeit
verdünnen würde. Es folgt daraus die Nothwendigkeit, diese Wassermenge
abzuscheiden, was durch den Zusatz von kochsalzhaltiger Lauge
geschieht. Durch das =Aussalzen= scheidet sich der Seifenleim in
Flocken und zwar nach einigen Stunden so vollständig ab, dass die
Unterlauge durch eine am Boden des Kessels befindliche Oeffnung, die
gewöhnlich mit einem hölzernen Zapfen verschlossen ist, abgelassen
werden kann. Nach dem Abziehen beginnt das =Klarsieden der Seife= mit
kochsalzhaltiger Lauge von 18-20°. Nachdem das Gemenge einige Stunden
lang gekocht hat, wird die Unterlauge abermals abgezapft und durch neue
kochsalzhaltige Lauge von 20-28° ersetzt. Durch fortgesetztes schwaches
Kochen erlangt die Seife nach und nach eine gewisse Consistenz; sie ist
aber bei weitem noch nicht gargesotten. Sobald die Lauge alles Alkali
an das Oel abgegeben hat, wird die Unterlauge zum dritten Male
abgezogen und neue Lauge zugegeben. Das Ablassen und Nachgiessen wird
nach Umständen 4-6 Mal wiederholt. Ist die Seife gargesotten, so lässt
sie ein cohärentes Korn wahrnehmen; sie hat ferner den Oelgeruch
verloren und einen angenehmen, entfernt an Veilchen erinnernden dafür
angenommen. Der Kern auf der Hand plattgedrückt, breitet sich nach dem
Erkalten zu einer festen, schuppigen Masse aus. Nach dem letzten
Laugenzusatz soll das Sieden des Seifenleims während des Winters 10-12
Stunden lang, während des Sommers 12-18 Stunden lang fortgesetzt
werden. Die gargesottene Seife erstarrt beim Erkalten zu einer
homogenen blaugraugefärbten Masse, deren Farbe von Schwefeleisen
(entstanden durch den zugesetzten Eisenvitriol und das Schwefelnatrium
der Natronlauge) und Eisenseife herrührt. Diese bläuliche Färbung ist
aber für das Auge nicht angenehm, man sucht deshalb diese Färbung in
Adern hervorzubringen, was durch =Marmoriren= geschieht. Die Eisenseife
ist bei niedriger Temperatur in dem gargesottenen Seifenleime nicht
löslich, sie scheidet sich deshalb beim ruhigen Stehen der Seifenmasse
am Boden des Gefässes aus, während der obere Theil aus weisser Seife
besteht. Rührt man nun die Seife, anstatt sie während des Erkaltens
ruhig stehen zu lassen, zu der rechten Zeit um, so wird sich die
gefärbte Eisenseife, anstatt sich am Boden abzusetzen, in der Masse
verbreiten und bläuliche Adern bilden, welche man durch das Marmoriren
zu erhalten sucht. In englischen Fabriken geschieht das Marmoriren
dadurch, dass man zu der fast gargesottenen Seife eine concentrirte
Lösung von roher schwefelnatriumhaltiger Soda setzt; durch Umrühren der
vorher mit Eisenvitriol versetzten Masse entsteht die Marmorirung. Die
fertige Seife wird aus dem Kessel genommen, in lange, hölzerne, etwas
geneigt gestellte Formen geschöpft und in denselben erkalten gelassen.
Nach acht bis zehn Tagen hat die Seife die erforderliche Consistenz
erlangt. Durch die Einwirkung der atmosphärischen Luft gehen das
Schwefeleisen und die Eisenseife allmälig in Eisenoxydseife über,
wodurch die Adern oberflächlich eine bräunlich gelbe Färbung annehmen.
Bei sorgfältiger Arbeit liefert eine Millerole Olivenöl (= 64 Liter
oder 58-60 Kilogr.) 90-95 Liter Kernseife. Bei der Fabrikation der
=weissen Oelseife= ist der Gang derselbe, nur müssen Lauge und Oel
besonders rein sein.
Eine normale Marseiller Marmorseife soll enthalten:
I. II.
Fette Säuren 63 62
Alkali 13 11
Wasser 24 27
------------
100 100
[Sidenote: Oelsäureseife.]
Die =Oelsäureseife= oder =Oleïnseife= wird aus der rohen Oelsäure
dargestellt, die als Nebenprodukt der Stearinkerzenfabrikation
auftritt, falls man sich zur Verseifung des Talgs und des Palmöles des
Kalkes bedient. Die nach dem Destillationsverfahren erhaltene Oelsäure
ist zur Seifendarstellung minder geeignet. Die Oelsäure wird entweder
mit kohlensaurem Natrium oder mit Aetznatron in Seife übergeführt. Das
erstere Verfahren hat den Uebelstand, dass durch die Kohlensäureabgabe
ein starkes Aufschäumen stattfindet, was leicht ein Uebersteigen zur
Folge hat. Nach =Pitman= soll man die Oelsäure mit trockenem
krystallisirten Natriumcarbonat durch Erhitzen in Seife überführen.
Dies geschieht in einem Kessel, welcher entweder durch freies Feuer
erhitzt wird oder besser mit einem =Morfit='schen Quirl, durch welchen
sowol mit Hülfe des durch die Röhren des Quirls geleiteten Dampfes die
Erhitzung, als auch das Umrühren der Masse erfolgt, versehen ist. Der
Kessel wird bis zu einem Drittheil mit Oelsäure angefüllt und diese
erhitzt, wobei man 5 Proc. Harz zusetzt. Für feinere Seifen nimmt man
von dem Harz Umgang. Ist das Harz in der Oelsäure vollständig gelöst,
so setzt man nach und nach das gepulverte Natriumcarbonat hinzu, indem
man den Quirl langsam sich umdrehen lässt und mit dem Erhitzen
fortfährt. Ist das erforderliche Quantum Soda zugesetzt, hat das
Schäumen aufgehört und ist die Masse dick geworden, so füllt man sie in
eine Form, in welcher sie beim Erkalten zu fester Seife erstarrt. Bei
Anwendung von Aetznatron bringt man die Hälfte der erforderlichen Lauge
von 20-25° B. (= 1,15-1,20 spec. Gewicht) in den Kessel und erhitzt bis
zum Sieden. Dann setzt man unter Umrühren die Oelsäure zu. Nachdem die
Leimbildung vor sich gegangen, siedet man unter Zusatz von neuer Lauge
weiter, bis die Seife sich ausscheidet, was durch Kochsalzzusatz
wesentlich erleichtert wird. Sowie die Unterlauge sich abgeschieden,
wird die Seife in die Form geschöpft und gekrückt, bis sie starr zu
werden beginnt. Nicht selten setzt man der Oelsäureseife, um ihr
grössere Härte zu geben, ein kleines Quantum (5-8 Proc.) Talg zu. 100
Kilogr. bei der Kalkverseifung erhaltene Oelsäure geben 150-160 Kilogr.
Seife. Durch Destillation gewonnene Säure giebt stets etwas weniger.
Eine gute französische Oelsäureseife enthält:
Fette Säuren 66
Natron 13
Wasser 21
---
100
[Sidenote: Harztalgseife.]
=Gelbe Harztalgseife.= Das Colophonium und das gewöhnliche Fichtenharz
verbinden sich in der Siedehitze leichter als die Fette mit Alkalien
und selbst mit kohlensauren. Die auf diese Weise erhaltene Verbindung
ist aber nur uneigentlich Seife zu nennen. Sie hat keine Consistenz und
kann nicht ohne Nachtheil zum Einseifen gebraucht werden. Ein ganz
anderes Produkt wird erhalten, wenn man zu dem Harz eine gewisse Menge
Talg mischt; man erhält dann die sogenannte gelbe =Harztalgseife=.
Diese in England in grosser Menge fabricirte Seife ist sehr consistent
und in Wasser leicht löslich. Zu ihrer Darstellung bereitet man zuerst
gewöhnliche Talgseife und erst wenn dieselbe gargesotten worden ist
setzt man 50-60 Proc. ausgesuchtes Harz, das vorher zur Beschleunigung
der Verbindung in kleine Stücke geschlagen worden ist, hinzu. Man rührt
die Masse um, bis das Harz vollständig aufgelöst und verseift ist. Der
Seifenleim nimmt eine schöne gelbe Farbe an und wird etwas dünnflüssig
und gleichartig. Ist gargesotten, so zieht man die Unterlauge ab und
giesst den Seifenleim in einen Kessel, wo er mittelst einer Lauge von
7-8° geschmolzen und auf gleiche Weise wie die weisse Seife gereinigt
wird. Es scheiden sich Eisen- und Thonerdeseife ab, der entstandene
Schaum wird abgenommen und die Seife in hölzerne oder weissblechene
Formen zum Erstarren gegossen. Man verbessert die braune Farbe der
Harztalgseife gewöhnlich durch Zusatz von =Palmöl= zum Talg, wodurch
die Seife auch einen angenehmen Geruch erhält. Das Palmöl wird
gewöhnlich nur als Zusatz zum Talg benutzt, jedoch stellt man auch aus
reinem Palmöl Seife unter gleichzeitigem Zusatz von Colophonium dar.
Die in Deutschland häufig dargestellte =Palmölseife= ist hinsichtlich
der Bereitung der Harztalgseife sehr ähnlich. Man verseift ein Gemenge
von 2 Th. Talg und 3 Th. Palmöl mit Kali- oder Natronlauge auf die
gewöhnliche Weise und mischt die fertige Seife mit einer Harzseife, aus
1 Th. Harz und der nöthigen Menge Kalilauge bereitet.
[Sidenote: Gefüllte Seifen.]
=Gefüllte Seifen.= Die Thatsache, dass dem mit Natronlauge bereiteten
Seifenleim eine gewisse Menge Wasser einverleibt werden kann, ohne sein
Aussehen wesentlich zu beeinträchtigen, sowie das Bestreben des
Publikums, trotz der gesteigerten Preise der in der Seifenfabrikation
angewendeten Fette, den Bedarf an Seife so wohlfeil als möglich sich zu
verschaffen, hat die Veranlassung gegeben, dass viele Seifenfabrikanten
nur noch =gefüllte Seifen= (vergl. Seite 269) fabriciren und auf die
Herstellung von Kernseife geradezu verzichten. Die gefüllten Seifen sind
nicht so weit ausgesalzen, dass sich die Unterlauge von dem Seifenleim
abgeschieden hätte; es bleibt demnach der ganze Kesselinhalt beisammen,
um als Seife verkauft zu werden. Da die der Seife einverleibte Unterlauge
nun wesentlich neben Glycerin und Salzen aus Wasser besteht, so ist
demnach Wasser derjenige Stoff, durch den sich der Seifenfabrikant für
den gesteigerten Preis der Fettsubstanzen schadlos zu halten sucht. Diese
Art Seife, auch =Eschweger Seife= (Schweizerseife, künstliche Kernseife)
genannt, erscheint in ihrem frischen, wasserreichen Zustande vollkommen
hart und trocken und hat durch die geringere Quantität des verwendeten
Fettes einen im Vergleich mit der Kernseife geringeren Preis, ein
Umstand, der ihr zahlreiche Freunde zugeführt hat. Man versteht es, aus
100 Kilogr. Fettsubstanz über 300 Kilgr. anscheinend guter und harter
Seife zu erzielen; wenn nun auch die gegenwärtig im Handel vorkommenden
Seifen nicht so stark gefüllt sind, so ist doch eine Produktion von
200-220 Th. frischer Seife aus 100 Th. Fett etwas ganz Gewöhnliches.
Namentlich das Cocosnussöl, welches seit dem Jahre 1830 in grösserer
Menge in der deutschen Seifenfabrikation verbraucht wird, eignet sich zu
gefüllten Seifen, indem es anderen Fetten die Eigenschaft ertheilt,
gefüllte Seifen zu bilden.
Der Verlauf bei der Fabrikation der =Cocosnussölseife= ist ein etwas
anderer, als bei den vorher erwähnten Seifen. Mit schwachen Laugen
bildet das Cocosnussöl nicht jenes milchartige Gemisch, das man bei
anderen Seifensorten bemerkt, sondern das Oel schwimmt als klares Fett
obenauf, nur wenn durch fortgesetztes Sieden die Lauge die gehörige
Consistenz erreicht hat, tritt die Verseifung ein und geht plötzlich
und rasch vor sich. Deshalb wendet man zur Darstellung dieser
Seifensorte sogleich eine starke Natronlauge an. Die Cocosnussölseife
lässt sich nicht von der Unterlauge trennen, weshalb nie Kalilauge
angewendet werden darf, weil sonst alles beim Aussalzen entstehende
Chlorkalium mit in die Seife übergehen würde. Man muss, da hierbei eine
Trennung der Seife von der Lauge nicht stattfindet, nur die genau
nothwendige Menge Aetzlauge anwenden. Reine Cocosnussölseife erhärtet
schnell. Sie ist weiss, alabasterartig, durchscheinend, leicht und gut
schäumend, jedoch von widrigem Geruch, der bis jetzt noch durch kein
Mittel entfernt werden konnte. Gegenwärtig wird indessen das
Cocosnussöl nur selten für sich, sondern als Zusatz zu Palmöl und Talg
verseift. Man kann auf diese Weise Seife ohne alles Sieden, durch
blosse Erwärmung bis auf 80° C. durch Einleiten von Dampf bis zum
Schmelzen des Fettes, mit starker Natronlauge und durch fleissiges
Umrühren in kurzer Zeit in grosser Quantität darstellen (=Seife auf
kaltem Wege=, =chemische Seife=). Die so erhaltene Seife ist, obgleich
sehr wasserhaltig, hart und vollkommen trocken. Bei längerem,
monatelangem Liegen an der Luft tritt allerdings eine nicht
unbeträchtliche Gewichtsabnahme und eine geringe Volumenverminderung
ein und es entstehen auf der Oberfläche reichliche Efflorescenzen. =B.
Unger= (1869) schlägt vor, die Eschweger Seife in folgender Weise
darzustellen: Man verseift einerseits Palmöl mit Natronlauge und salzt
wie gewöhnlich aus. Das Produkt ist Natriumpalmitat. Andererseits
verseift man Cocosöl mit kohlensäurehaltiger Aetznatronlauge, fügt die
Palmölseife hinzu und kocht. In der Regel nimmt man auf 2 Th. Palmöl 1
Th. Cocosöl. Auf 100 Th. Cocosöl rechnet man 14,3 Th. Aetznatron
(Na_{2}O) und 12,8 Th. Natriumcarbonat. Letzteres ist unumgänglich
nöthig zur Seifenbildung. Nach =Unger='s Ansicht besteht die Eschweger
Seife aus 5 Mol. fettsaurem Natrium, 1 Mol. Natriumcarbonat und x Mol.
Wasser, wobei x eine hohe, aber keineswegs schwankende Zahl ist. Den
gefüllten Seifen giebt man häufig eine künstliche Marmorirung, welche
natürlich nicht auf eine Bildung von Kern sich gründet, sondern eine
einfache Färbung ist, die in folgender Weise ausgeführt wird: Man
bringt die färbende Substanz (Eisenroth, Braunroth, Frankfurter
Schwarz) in eine kleine Menge der Seife, so dass diese durch und durch
gleichmässig gefärbt erscheint. Diese Masse wird nun abwechselnd mit
der nicht gefärbten so in die Form geschöpft, dass Schichten von
ungleicher Dicke sich bilden, denen durch Umrühren leicht eine
Marmorirung ertheilt werden kann. Eine solche Marmorirung lässt sich
indessen leicht von der durch natürlichen Fluss gebildeten
unterscheiden.
[Sidenote: Weiche Seifen.]
Wie oben erwähnt, bildet das Kali mit den Fetten, sowohl mit den festen,
als auch mit den Oelen, nur =weiche Seifen= (Schmierseifen), welche an
der Luft nicht austrocknen, sondern aus derselben Wasser an sich ziehen
und eine Gallerte bilden. In der Regel sind diese sogenannten Seifen
unreine Lösungen von Kaliumoleat in überschüssiger Kalilauge, gemengt mit
dem bei der Verseifung ausgeschiedenen Glycerin. Die weichen Seifen
können daher nur mit Kalilauge bereitet werden, obgleich man aus
praktischen Gründen fast immer einen Theil Kalium durch Natrium ersetzt.
Das Aussalzen fällt hinweg, da sonst die weiche Seife in harte
Natriumseife übergeführt würde, was man nicht beabsichtigt; es erfolgt
somit keine Trennung des Seifenleims von der Unterlauge, die mit all'
ihren Unreinigkeiten der Seife einverleibt bleibt.
In Folge der grossen Löslichkeit und der alkalischen Beschaffenheit der
weichen Seife, erhält sie für gewisse Anwendungen den Vorzug vor der
Natriumseife, so unter Anderem zum Walken und Entfetten des Tuches und
anderer Wollzeuge. Zur Herstellung der Lauge wendet man nie Holzasche,
sondern immer die weit reinere Potasche an; man macht sie auf die
gewöhnliche Weise mit Aetzkalk kaustisch und bereitet Laugen von
verschiedenem Gehalt; die schwächere, sogenannte =Verbindungslauge=,
darf blos Aetzkali enthalten, die stärkere, die =Sprenglauge=, enthält
neben Aetzkali auch noch Kaliumcarbonat, da die Praxis gelehrt hat,
dass die Verseifung der Oele leichter geschieht, wenn die Laugen eine
gewisse Menge Kaliumcarbonat enthalten. Von den Fettarten wendet man
folgende an: Thran (namentlich Südseethran), Hanföl, Rüböl, Leinöl und
Leindotteröl. Die Wahl der Fette richtet sich theils nach dem Preise,
theils nach der Jahreszeit; im Winter verarbeitet man die sogenannten
=weichen= oder =warmen Oele=, welche bei 0° noch nicht gestehen wie das
Hanföl, das Lein- und Leindotteröl, das Sommerrübsenöl u. s. w.; im
Sommer dagegen die =harten Oele=, wie Winterrübsenöl, Südseethran und
Häringsthran. Damit demnach die weiche Seife im Sommer keine zu weiche
Beschaffenheit habe, muss in derselben mehr Kaliumpalmitat im
Verhältniss zum Oleat sein als bei der Winterseife. Häufig verseift man
ein Gemenge verschiedener Oele oder von Hanföl mit Palmöl oder Talg,
von Thran und Talg u. s. w.
Das Sieden der weichen Seife beginnt mit einer mässig starken Lauge von
8-10 Proc. Kaligehalt, wobei sich anfänglich eine Art Emulsion bildet,
die nach und nach ihre trübe Beschaffenheit verliert und zugleich mehr
fadenziehend wird. Das Ueberschäumen der Seife wird durch Schlagen mit
einem Rührscheit (das =Wehren=) verhindert. Sobald alles Kali der Lauge
gebunden ist, wird neue und zwar stärkere Lauge zugesetzt und mit dem
Sieden und dem Laugenzusatz fortgefahren, bis die Seife beim Erkalten
nicht mehr trübe wird und zu einer klaren zähen Masse erstarrt. Enthält
die Seife einen zu grossen Ueberschuss an Aetzkali, was am einfachsten
durch den Geschmack wahrgenommen werden kann, so setzt man eine
entsprechende Menge Oel zu. Nachdem das =Vorsieden= vorüber, beginnt
das =Klarsieden=, durch welches das überschüssige Wasser entfernt
werden soll. Zur Vermeidung des langwierigen Abdampfens ziehen es
mehrere Fabrikanten vor, sogleich concentrirte Lauge zum Verseifen
anzuwenden. Sobald die Seife während des Klarsiedens einen Theil des
Wassers verloren hat, bemerkt man statt des blossen Aufwallens auf der
Oberfläche die Bildung handgrosser Blätter, welche sich über- und
ineinanderschieben (das =Blättern der Seife=). Nimmt eine
herausgenommene Probe der Seife beim vollkommenen Erkalten auf einer
Glasplatte eine so zähe Beschaffenheit an, dass sie von dem Glase
abgezogen werden kann, so ist die Seife fertig. Nach dem Erkalten wird
sie, in Tonnen gefüllt, in einem Kellerlokale aufbewahrt.
Der Schmierseife kann ein ziemliches Quantum Natronwasserglaslösung
einverleibt werden, ohne dass ein Aussalzen eintritt oder die Seife ein
verändertes Ansehen zeigt. In neuerer Zeit wendet man zum Füllen von
Schmierseifen auch Lösungen von Kaliumsulfat, ferner ein Gemenge von
Alaun und Kochsalz oder auch, und zwar vorzugsweise, Kartoffelstärke
an.
[Sidenote: Verschiedene andere Seifen.]
=Verschiedene andere Seifen.= Andere weiche Seifen sind eine aus
=Schweinefett= dargestellte, welche mit dem ätherischen Oele der
bittern Mandeln oder der Mirbanessenz (Nitrobenzol) versetzt als
=Mandelseife= kosmetischen Zwecken dient; ferner eine in England
versuchsweise fabricirte =Fischseife= aus Fischen, Talg und Harz;
=Wollseife=, nach =Chaptal= aus Scheerwolle, Kalilauge u. s. w. Die
sogenannte =Knochenseife= ist nichts als ein Gemenge von gewöhnlicher
Harz- oder Cocosnussölseife mit Knochengallerte. Zur Fabrikation dieser
Seife worden Knochen mit Salzsäure behandelt, um das darin enthaltene
Calciumphosphat aufzulösen und die zurückbleibende, mit Wasser gut
ausgewaschene Gallerte zu dem Seifenleim während des Siedens gegeben.
Eine andere Art Knochenseife ist die =Liverpool-Armenseife=, welche
sämmtliche Bestandtheile der Knochen, also nicht nur die Gallerte,
sondern auch die Knochenerde enthält. Die in Stücke zerschlagenen
Knochen werden mit Kalilauge erweicht und die erweichte Masse unter
fortwährendem Sieden mit dem zu verseifenden Oele gemischt. Da es bei
der Knochenseife darauf abgesehen ist, dem Unbemittelten für wenig Geld
ein grosses Stück Seife zu liefern, so fällt natürlicherweise bei deren
Fabrikation das Aussalzen und Abscheiden von der Mutterlauge weg. Die
=Kieselseife= ist gewöhnliche Oel- oder Talgseife, in welche man, um
sie ersparender zu machen, Kieselerde eingerührt hat. Anstatt der
Kieselerde setzt man auch gepulverten Bimsstein hinzu und erhält die
=Bimssteinseife=. In England und in Nordamerika stellt man die
Kieselseife dar, indem man die Kieselerde nicht mechanisch, sondern als
Wasserglaslösung der Seife zumischt. Nach Versuchen von =Seeber= kann
jedoch eine Vormischung der harten Talg- und Oelseifen mit Wasserglas
nur in geringem Grade stattfinden, da bei grösseren Mengen ein
Aussalzen eintritt. Anders verhält sich die Cocosnussölseife, welche
bei einem Gehalt von 24 Proc. kieselsaurem Natron und 50 Proc. Wasser
noch eine merkwürdige Härte zeigt. Wie =Storer= angiebt, stellt man in
den Vereinigten Staaten wasserglashaltige Seifen in der Weise dar, dass
man das Wasserglas zu der aus dem Kessel in die Form geschöpften noch
heissen Seifenlösung setzt und hierauf die Mischung bis beinahe zum
Erstarrungsmomente tüchtig durcheinander rührt. Von dem Wasserglas,
welches eine Dichte von 35° B. (= 1,31 spec. Gewicht) hat, werden 25
bis 40, ja sogar 60 Proc. zu der Seifenlösung gesetzt. Diese Art der
Wasserglasseife soll die Harzseife vollständig ersetzen können. Seitdem
durch die Verarbeitung des Kryoliths Natrium-Aluminat massenhaft
auftritt, bedient man sich einer Lösung desselben zur Herstellung einer
thonerdehaltigen Seife.
[Sidenote: Toiletten-Seifen.]
=Toilettenseifen.= In England bereitet der Toilettenseifenfabrikant in
Folge der Steuergesetze seine Seife nur in seltenen Fällen selbst,
sondern bezieht sie von dem eigentlichen Seifenfabrikanten und
verwandelt sie durch Umschmelzen, Parfümiren und Formen in die
Toilettenseife. Die feineren Sorten der englischen Toilettenseife
besitzen daher neben den ihnen eigenthümlichen Vorzügen auch noch alle
guten Eigenschaften der gewöhnlichen Seife. In Frankreich und Deutschland
dagegen wird die Seifenmasse in der Regel von dem Parfümisten selbst und
zwar meist durch das sogenannte kalte Verfahren erzeugt, nach welchem es
äusserst schwierig ist, eine gute Toilettenseife zu erzielen. Denn
abgesehen davon, dass das Produkt bei unvollkommener Verseifung nicht
schäumt, hat die Gegenwart von freiem Alkali erfahrungsgemäss noch den
Uebelstand, dass sich die verwendeten ätherischen Oele unter dessen
Einfluss vielfach rasch verändern und dass das Aroma der Seifen nach
kurzer Zeit abstirbt. Eine völlig neutrale, kein überschüssiges Fett und
Alkali enthaltende Seife kann durch das kalte Verfahren nur nach langer
Erfahrung gewonnen werden, indem man stets bedacht ist, die Materialien
von immer gleicher Beschaffenheit zu wählen.
Man stellt die Toilettenseife auf dreierlei Weise dar, nämlich:
1) durch Umschmelzen von Rohseife,
2) durch die sogenannte kalte Parfümirung von fertiger geruchloser
Seife.
3) durch directe Bereitung.
Die =Methode des Umschmelzens= wird einfach auf diese Weise ausgeführt,
dass man die feingehobelte Seife unter fortwährendem Umkrücken in einem
Kessel schmilzt und nach dem vollständigen Schmelzen der Seife die
Riechstoffe zusetzt und das Ganze gehörig mischt, ehe man es in die
Form bringt. Nach dem =Verfahren der kalten Parfümirung= wird die kalte
geruchlose Seife in Riegel geschnitten, diese werden auf einer Maschine
in Späne verwandelt, diese mit den Riechstoffen übergossen, mit den
Pigmenten versehen und zwischen Walzen malaxirt, bis die Seife
gleichmässig gefärbt und parfümirt erscheint. Die Maschine verwandelt
die Seifenmasse in breite Tafeln von beliebiger Dicke. Eine hierzu
verwendbare Maschine -- =Pilirmaschine= -- ist von =Fr. Struve= in
Leipzig construirt worden. Die vermittelst derselben dargestellten
Seifen heissen =gestossene oder pilirte Seifen=. Bei der =directen
Bereitung= der Toilettenseifen wird der aus den reinsten Materialien
selbst bereiteten Seife das Aroma und das Pigment in noch weichem
Zustande einverleibt. Als Materialien wendet man an Zinnober, Corallin
und Fuchsin für Roth, die violetten Theerfarben für Violett, Ultramarin
für Blau, eine Lösung von Krümelzucker in Lauge für Braun oder besser
Caramel. Die pfirsichblüthfarbigen Adern, welche gewisse Sorten von
englischer parfümirter Seife durchziehen, sollen durch Zusatz von etwas
Weinstein zu der mit Bittermandelöl parfümirten Seife entstehen.
Wir führen beispielsweise die Vorschrift zur Bereitung einiger
Toilettenseifen an: Die =Windsorseife= erhält man auf folgende Weise:
Man verseift 40 Pfd. Hammeltalg und 15 bis 20 Pfd. Olivenöl mit
Natronlauge von 19° und macht die Seife mit 15grädiger, zuletzt mit
20grädiger Lauge fertig und richtet sie ebenso ab wie eine Kernseife,
doch muss sie neutral sein und darf keinen Laugenüberschuss haben.
Nachdem die Seife gargesotten ist, lässt man sie 6 bis 8 Stunden im
Kessel ruhig stehen, damit sich die Unterlauge möglichst vollständig
absondere, und bringt sie in eine flache Form und drückt sie so lange,
bis sich kein Fluss mehr zeigt. Man parfümirt sie mit einem Gemisch von
Kümmelöl, Bergamottöl, Lavendelöl, spanischem Hopfenöl und Thymianöl.
Die gewünschte braune Farbe ertheilt man ihr mit gebranntem Zucker. Die
=Rosenseife= (_savon à la rose_) stellt man durch Zusammenschmelzen von
3 Th. Oelseife mit 2 Th. Talgseife und etwas Wasser dar; der
Seifenkörper wird durch Rosenöl, Nelkenöl u. s. w. parfümirt und durch
Zinnober gefärbt. Die als Rasirseife angewendete =Bartseife= muss
schäumen, darf aber kein freies Alkali enthalten. Man stellt sie
zuweilen durch Kochen von Fettsäuren mit einem Gemenge von Natrium- und
Kaliumcarbonat und Parfümiren der Seife mit Pfeffermünzöl dar. Häufig
sind die Bartseifen mit Kali bereitete Schmierseifen. Die =leichte=
oder =Schaumseife= (montirte Seife) hat bei gleichem Volumen nur die
Hälfte weniger Substanz als die übrigen Seifen. Um sie zu bereiten,
wird Oelseife (Palmöl- oder Olivenölseife) unter Zusatz von 1/3-1/8
Volumen Wasser geschmolzen und ununterbrochen mit einem mit Flügeln
versehenen Rührapparat gerührt, bis die schäumende Masse das doppelte
Volumen erreicht hat. Darauf wird sie in Formenkästen geschöpft.
Bemerkenswerth ist, dass nur Oelseifen, nicht aber Talgseifen
Schaumseifen bilden können. Die Schaumseifen werden mit verschiedenen
ätherischen Oelen parfümirt. Die =transparenten= oder =durchscheinenden
Seifen= stellt man dar, indem man in Späne geschnittene, vollkommen
getrocknete Talgseife mit einem gleichen Gewicht Alkohol übergiesst und
das Gemenge in einer Destillirblase erhitzt, bis die Seife gelöst ist.
Darauf lässt man die geschmolzene Masse erkalten, damit alle
Unreinigkeiten sich absetzen, und giesst nach einigen Stunden die klare
Flüssigkeit in weissblechene Formen, in welchen den Seifentafeln
verschiedene Erhabenheiten aufgedrückt werden. Die Seife wird erst
nach 3-4 Wochen fest und brauchbar. Zur Färbung der transparenten Seife
wendet man einen alkoholischen Auszug von Cochenille und Alkanna oder
auch Anilinfarben für Roth und Pikrinsäure oder auch Martiusgelb für
Gelb an. Das Parfümiren geschieht sehr häufig mit Zimmetöl, nicht
selten jedoch auch mit einem Gemisch von Thymianöl, Majoranöl und
Sassafrasöl. Die seit einigen Jahren aufgekommenen =Glycerinseifen=
werden noch anders dargestellt, indem man eine alkoholische Lösung von
gewöhnlicher Seife mit Glycerin versetzt und vor der Mischung den
Alkohol durch Erwärmen verdunstet; oder, indem man 5 Ctr. Seife in
einer gleichen Menge Glycerin in einem mittelst Dampf geheizten
Kupferkessel löst und die Lösung auf übliche Weise in Formen giesst,
worauf die erstarrte durchscheinende Seife zu kleinen Stückchen
zerschnitten wird, welche dann noch beschnitten und in beliebige Formen
gepresst werden können. Eine Lösung von Seife in überschüssigem
Glycerin (35 : 30) bildet die =flüssige= Glycerinseife, welche klar und
von der Farbe und Consistenz gereinigten Honigs ist. Beide
Seifenvarietäten werden mit ätherischen Oelen parfümirt.
[Sidenote: Anwendung der Seife.]
=Anwendung und Wirkungsweise der Seife.= Die Seife wendet man
bekanntlich an zum Reinigen der Haut, der Wäsche, der Tuche, der
Wollzeuge, zum Bleichen, als Schmiermittel, um die Reibung zu
verhindern, zur Darstellung lithographischer Tinte u. s. w. Die
reinigende Eigenschaft der Seife hat man vielfach dem in ihr
enthaltenen Kali zugeschrieben und die Frage, warum man nicht lieber
geradezu Alkalien, kohlensaure oder ätzende, anwende, dahin
beantwortet, dass freies Alkali wol im Allgemeinen zu ätzend sein
möchte. Das Alkali, obwol es durch seine Verbindung mit den fetten
Säuren wesentlich milder geworden ist, hat doch seine Fähigkeit nicht
verloren, sich mit Schmutz mancherlei Art, namentlich mit fettigen
Substanzen zu verbinden. Die chemische Erklärung dieses eigenthümlichen
Verhaltens lässt sich in der von =Chevreul= beobachteten Thatsache
finden, dass sich die neutralen Salze der Alkalien der fetten Säuren
(Stearinsäure, Palmitinsäure, Oelsäure) bei ihrer Auflösung in Wasser
zersetzen, wobei zweifach-fettsaures Salz sich unlöslich ausscheidet,
während Alkali frei wird. Durch das freie Alkali wird die anhängende
Unreinigkeit von der Faser entfernt und durch die ausgeschiedenen
fettsauren Salze eingehüllt und so ein erneutes Niederschlagen
derselben verhindert. Der Seifenschaum hält die Schmutztheilchen
ebenfalls suspendirt. Die Fettsäuren in der Seife sind als
Einhüllungsmittel und Träger der Alkalien anzusehen, wie zugleich als
Schutzmittel gegen den Uebergang der Alkalien in den kohlensauren
Zustand.
[Sidenote: Seifenprobe.]
=Seifenprobe.= Wenn man die im Vorstehenden entwickelten Ansichten über
die Wirkungsweise der Seife festhält, so sind auch schon im Allgemeinen
die Principien gegeben, auf welchen die richtige Beurtheilung der
Werthbestimmung der Seife beruht. Je grösser in einer gegebenen Seife
die Quantität der eigentlichen fettsauren Verbindung ist, desto grösser
ist ihr Werth. Eine normale Seife sollte neben dem fettsauren Alkali
nur noch freies Wasser enthalten und es giebt demnach die
Wasserbestimmung schon einen werthvollen Anhaltepunkt der Bestimmung
des Werthes der Seife. Da es nun der Seifenfabrikant in seiner Macht
hat, je nach der Natur der angewendeten Fettsubstanzen aus 100 Th. Fett
300 Th. anscheinend guter und harter Seife zu fabriciren, so zeigt sich
die Wichtigkeit der Wasserbestimmung. Mit der Wassermenge in genauer
Beziehung steht eine andere Eigenschaft der Seifen, die bei ihrer
Werthbestimmung nicht unberücksichtigt gelassen werden darf. Wenn der
Wassergehalt der Seife so gering ist, dass er eine gewisse für jede
andere Seifensorte besondere Grenze überschritten hat, so werden die
Seifen so hart, dass es grosse Mühe kostet, durch Reiben die nöthige
Menge abzulösen, wobei, abgesehen von dem unnöthigen Kraftaufwande, die
zu reinigenden Stoffe beträchtlich leiden. Dieser Uebelstand ist jedoch
von untergeordneter Bedeutung, da der materielle Werth einer derartigen
Seife um so grösser ist, und man erinnere sich, wie es früher »zur Zeit
der Kernseife« in geordneten Haushaltungen Gebrauch war, Kernseife
Jahrzehnte hindurch aufzubewahren, ehe man sie in Gebrauch nahm. Auf
der andern Seite wird die Seife bei zu grossem Wassergehalt zu leicht
löslich in Wasser, wodurch ein grosser Verlust herbeigeführt wird. Der
Härtegrad der Seife bildet demnach einen zweiten Faktor, der bei der
Werthbestimmung der Seife zu berücksichtigen ist. Viele Seifen
enthalten 2 bis 3 Proc. Glycerin. Aber nicht der Wassergehalt und der
Zustand der Härte einer Seife sind als die einzigen Kriterien bei der
Beurtheilung einer Seife in Betracht zu ziehen. Es kommen noch andere
Umstände in Betracht. Die nach dem Austrocknen der Seife
zurückbleibende Substanz muss, wenn die untersuchte Seife als Kernseife
verkauft worden war, neutrales fettsaures Alkali sein und darf weder
freies Alkali, noch Kochsalz, noch unverseiftes Fett enthalten. Das
Vorhandensein von freiem Alkali nach =W. Stein= durch Calomel, durch
Quecksilberchlorid, nach =Naschold= auch durch salpetersaures
Quecksilberoxydul nachweisbar -- ist in den meisten Fällen nachtheilig,
in einzelnen wieder vortheilhaft; unverbundenes Fett dagegen verhindert
die Bildung von reichlichem Seifenschaum und ertheilt der Seife nach
einiger Zeit einen ranzigen Geruch.
Aus dem Vorstehenden folgt, dass die richtige Werthbestimmung der Seife
eigentlich eine chemische Analyse einschliesst. Da, wie früher
hervorgehoben, an die Stelle der Kernseifen gefüllte Seifen und zwar
übermässig stark gefüllte getreten sind, so wäre es an der Zeit, dem
Missbrauche mit der Seife eine Grenze zu stecken. Ebenso gut, wie in
den meisten Ländern gesetzliche Bestimmungen über erlaubte und nicht
erlaubte Zusätze zu den edlen Metallen und zum Zinn bestehen, würden
ähnliche Bestimmungen über den erforderlichen Gehalt der Kernseife und
der gefüllten Seife sich aus dem Grunde rechtfertigen, weil die
Beurtheilung der Seifen nach dem äusseren Ansehen so ungemein schwer
ist, dass schon die Unterscheidung der beiden Hauptabtheilungen, der
Kernseife und der gefüllten und geschliffenen, grosse Uebung und
Kenntniss voraussetzt. (Hinsichtlich der Details der Seifenprüfung sei
auf die Lehrbücher der technischen Untersuchungsmethoden von =P.
Bolley= und von =Alex. Bauer=, sowie auf die treffliche Abhandlung von
=A. Span= -- 1869 -- verwiesen.)
[Sidenote: Unlösliche Seifen.]
=Unlösliche Seifen.= Alle Seifen, welche nicht Kali oder Natron zur Base
haben, sind in Wasser unlöslich. Viele dieser unlöslichen Seifen sind für
die Technik von grosser Wichtigkeit und dürften noch ausgedehnterer
Anwendung fähig sein.
Die =Calciumseife= spielt eine wichtige Rolle in der
Stearinkerzenfabrikation. Man erhält sie entweder direct durch
Verseifen von Fett mit Kalkhydrat oder Aetzkalk oder durch Zerlegen von
in Wasser löslicher Seife mit einem löslichen Kalksalze; sie bildet
sich daher fortwährend, wenn Seife in hartem Wasser gelöst worden soll.
Die =Barium=- und die =Strontiumseife= sind der Calciumseife sehr
ähnlich. =Magnesiumseife= bildet sich nur schwierig auf directem Wege,
indirect bildet sie sich unter Anderem beim Auflösen von gewöhnlicher
Seife in Meerwasser. Die =Aluminiumseife= ist ohne Zweifel eine der
wichtigsten unlöslichen Seifen; Thonerde verseift die Fette nicht, wenn
man aber Kalium- oder Natrium-Aluminat anwendet, so bildet sich
Aluminiumseife, welche wiederholt vorgeschlagen worden ist, um Gewebe,
Holz u. dgl. wasserdicht zu machen. So schlägt =Jarry= vor, Holz
(Eisenbahnschwellen) durch Tränken mit Aluminiumoleat oder -stearat vor
Feuchtigkeit zu schützen, was wol beachtet zu werden verdient. Das in
den letzten Jahren vielfach zur Anwendung gekommene Mittel, Zeuge durch
Behandeln mit Aluminiumacetat und dann mit Seifenlösung wasserdicht zu
machen, beruht gleichfalls auf der Bildung von Aluminiumseife. Beim
Aviviren mit Thonerdesalzen gebeizter und gefärbter und bedruckter
Zeuge mit einer Lösung von Seife bildet sich auch Aluminium-Oleat, das
auch zuweilen als Leim in der Papierfabrikation Anwendung findet.
Die =Manganseife= wird durch Zersetzen von Mangansulfat mit
gewöhnlicher Seife oder durch Auflösen von Mangancarbonat in Oelsäure
durch Kochen dargestellt. Sie findet als Siccativ Anwendung. Die
=Zinkseife=, durch doppelte Zersetzung aus Zinksulfat und Seife oder
durch Verseifen aus Zinkweiss (Zinkoxyd) mit Olivenöl oder Fett in der
Wärme dargestellt, bildet eine gelblichweisse Masse, die, nach der
ersten Methode erhalten, schnell zu einer zerreiblichen Masse
eintrocknet, durch Verseifen von Zinkweiss bereitet dagegen als
pflasterähnliche Substanz (Zinkpflaster) erscheint. Die Zinkseife
bildet sich ferner bei der Anwendung von Zinkweiss als Oelfarbe. Die
=Bleiseife= (Bleipflaster) wird durch Verseifen von Bleiglätte oder
Bleiweiss mit Olivenöl oder durch Zersetzung von Bleiacetat mit
löslicher Seife erhalten. Eine gelblichweisse pflasterähnliche Masse,
die auch in dem Bleiglättfirniss enthalten ist. Die =Zinnseife=, durch
doppelte Zersetzung von Zinnchlorür oder Zinnchlorid mit Seife
erhalten, bildet sich beim Aviviren der mit Zinnlösung vorgeheizten und
mit Krapppräparaten ausgefärbten Zeuge. Die =Kupferseife= entsteht
durch Fällen von Kupfervitriollösung mit Seife; sie ist eine grüne,
trockene und spröde werdende, wenig in Alkohol, leichter in Aether und
Oelen lösliche Masse, welche man auch durch Kochen von Oelsäure mit
Kupfercarbonat darstellen kann. Sie macht einen Bestandtheil des
Glühwachses aus. Ein Gemenge von Kupfer- und Eisenseife, durch Fällen
einer Lösung von Kupfer- und Eisenvitriol mit Seife dargestellt, dient
mit Bleiglättfirniss und Wachs zusammengeschmolzen, um Gypsabgüssen
einen sehr dauerhaften grünen, bronzeähnlichen Ueberzug zu geben. Die
=Quecksilberseife=, aus Quecksilberchlorid und Seife dargestellt, ist
klebrig, schwierig trocknend, weiss, wird durch Luft und Licht grau und
in der Wärme flüssig; ist schwer in Alkohol, leicht in Oel löslich.
Nach den Versuchen von =Deyeux= liefert Quecksilberlösung mit Oel und
Wasser gekocht Quecksilberpflaster. Quecksilberseife findet sich ferner
in alter Quecksilbersalbe und Quecksilberpflaster der Officinen,
während die frisch bereiteten Präparate das Quecksilber metallisch und
höchst fein zertheilt enthalten. Die =Silber=-, =Gold=- und
=Platinseife=, durch doppelte Zersetzung dargestellt, haben bis jetzt
keine Anwendung gefunden. Die Goldseife möchte zur Erzeugung von
Glanzvergoldung auf Porcellan, die Silberseife als haarschwärzendes
Mittel Beachtung verdienen. --
Die Borsäure und der Borax.
[Sidenote: Borsäure.]
Die =Borsäure= kommt in der Natur vor in dem =Sassolin= H_{3}BO_{3} aus
Borsäureanhydrid (B_{2}O_{3}) 56,45
und Wasser 43,55
------
100,00
bestehend, ferner in folgenden Mineralien:
Boracit (Magnesiumborat mit Chlormagnesium)[72] mit 62,5 Proc. Borsäure
Rhodicit (Calciumborat) " 30-45 " "
Tiza oder Boronatrocalcit " 30-44 " "
Hydroboracit " 47 " "
Tinkal oder Borax (Natriumborat) " 36,53 " "
Datolith (Boro-Silicat) " 18 " "
Botryolith (desgl.) " 20,35 " "
Axinit (desgl.) " 2-6,6 " "
Turmalin (Schörl) (desgl.) " 2-11,8 " "
[72] Der in den Steinsalzlagern Stassfurts vorkommende Stassfurtit ist
als eine dichte Varietät des Boracit zu betrachten. Er findet sich
in der Carnallitregion des Salzlagers vor, indessen so vereinzelt,
dass die jährliche Ausbeute nur 200 Ctr. beträgt.
In geringer Menge kommt die Borsäure auch in vielen Mineralwässern und
im Meerwasser vor. Der Larderellit (Ammonborat) und der Lagonit
(Ferricumborat), die beide in geringen Mengen in Toscana gefunden
wurden, haben nur mineralogisches Interesse.
Die Borsäure findet sich als Sassolin in mehreren vulkanischen Gegenden,
besonders auf einer der liparischen Inseln (Volcano) in Gesellschaft von
Schwefel, in den heissen Quellen von Sasso bei Siena und vor Allem in
einem Landstrich zwischen Volterra und Massa maritima in Toscana, in
welchem an vielen Punkten borsäurehaltige Wasserdämpfe aus Klüften und
Spalten des Bodens (Soffioni) hervorströmen. =Höffer= und =Mascagni=
wiesen zuerst 1776 die Borsäure in diesen Dämpfen nach. Es bilden sich
kleine Sümpfe[73] und die Ausbeute dieser Lagoni wurde für Toscana eine
reiche Erwerbsquelle. Die Borsäurelagunen liegen zerstreut auf einem
Raume von etwa sechs Meilen im Umfange. Seit dem Jahre 1818 wurden
künstliche Lagunen angelegt, um die Borsäure der Soffioni fabrikmässig zu
gewinnen. Die ersten Lagunen entstanden um Monte Cerboli und somit war
der Grund gelegt zu dem Orte, welcher später nach dem Besitzer
=Larderel=, Larderello genannt wurde. Später entstanden noch mehrere
andere Borsäurefabriken, so zu Lustignano, am Monte rotondo, zu San
Federigo, Castel nuovo, Sasso, Serrazano und Lago, von denen eine jede 8,
15, 17, 30, selbst 35 Lagunen besitzt. Es wird die Hitze der Soffioni zum
Abdampfen der Borsäurelösung angewendet. 1839 betrug die Produktion der
Borsäure auf den Werken der Erben =Larderel='s 717,333 Kilogr., 1867
betrug sie 2,350,000 Kil. 100 Kilogr. Borsäure kosten gegenwärtig 10-50
fl. Seit 1854 ist die Borsäuregewinnung in Toscana in ein neues Stadium
getreten, indem auf die Anregung hin von =Gazzeri= in Florenz durch
=Durval= künstliche Soffioni angelegt werden dadurch, dass man einfach in
den borsäurehaltigen Grund bohrte. =Durval= hatte in der Nähe von Monte
rotondo auf Tiefe von 150-18O Fuss (1862) bereits 18 künstliche Soffionen
erbohrt, welche jährlich über 200,000 Kil. Borsäure liefern.
[73] Diese Sümpfe führen die Namen _Fumacchi_, _Fumarole_, _Soffioni_,
_Mofetti_.
Der Boden der natürlichen Lagunen ist aus Schlamm gebildet, der durch
ein scheinbares Sieden ununterbrochen bewegt wird, eine Erscheinung,
die von der unausgesetzten Bildung von Fumarolen herrührt. In der Regel
finden sich die Mündungen der Dampfquellen an den tiefsten Stellen der
Thäler; das daraus durch Abkühlung condensirte Wasser verbreitet sich
dann über das umliegende Terrain und bildet daraus einen Sumpf, in
welchem sich alle in den Fumarolen enthaltenen verdichtbaren Stoffe
absetzen. Nach einer Untersuchung von =Payen= bestehen die Dämpfe der
Fumarolen aus durch Abkühlung =verdichtbaren= und =nicht verdichtbaren=
Stoffen. Die ersteren bestehen aus Wasser, schwefelsaurem Kalk,
schwefelsaurer Magnesia, schwefelsaurem Ammoniak, Chloreisen,
Salzsäure, organischer Substanz, einem ätherischen Oele von
Fischgeruch, Thon, Sand und kleiner Menge von Borsäure; der nicht
condensirte gasförmige Theil der Fumarolen bestand aus
Kohlensäure 0,573
Stickstoff 0,348
Sauerstoff 0,0657
Schwefelwasserstoff 0,0133
Den Angaben =Payens=, dass die Fumarolen fast keine Spur von Borsäure
enthielten, zuwider, fand =C. Schmidt= (aus Dorpat), dass in den
Fumarolen, noch ehe sie in das Wasser der Lagunen treten, Borsäure
enthalten sei, dass die unmittelbar ohne Wasserzutritt verdichteten
Dämpfe präformirte Borsäure neben Kohlensäure und Ammoniak in grosser,
Schwefelwasserstoff in kleiner Menge enthalten. Das Fumarolenliquidum
enthält ungefähr 0,1 Proc. Borsäure.
[Sidenote: Theorie der Bildung der natürlichen Borsäure.]
=Dumas= und mit ihm =Payen= stellen zur Erklärung der Bildung der
vulkanischen Borsäure die Hypothese auf, dass im Innern der Erde ein
Lager von =Schwefelbor= (B_{2}S_{3}) sich befinde, welches, wenn es mit
dem Meerwasser in Berührung kommt, sich mit dem Wasser zu Borsäure und
Schwefelwasserstoff umsetze. Allerdings ist eine
Schwefelwasserstoffentwickelung in den Lagunen stets zu bemerken,
welche aber wahrscheinlich nur in einem zufälligen Zusammenhange mit
der Borsäure steht. =P. Bolley= erklärte die Bildung der Borsäure und
des Sassolins aus dem Verhalten des Borax zu Salmiak, da sich ebenso
wie der Borax, auch der Boracit, Datolith, Turmalin und Axinit verhält.
In vulkanischen Gegenden ist bekanntlich das Vorkommen des Salmiaks
etwas sehr Gewöhnliches; es bedarf daher nur zur Borsäurebildung des
gleichzeitigen Vorkommens eines solchen Minerals. Bei überschüssigem
Salmiak wird nämlich der Borax vollständig in Chlornatrium und Borsäure
zerlegt, wahrscheinlich geschieht dasselbe auch bei andern
Borsäureverbindungen. Die Hypothese =Bolley='s nimmt zur Erklärung der
Bildung der vulkanischen Borsäure den Salmiak, ebenfalls ein
vulkanisches Produkt, zu Hülfe, welches indessen, andern Beobachtungen
zufolge, nicht =vor= der Borsäure schon da war, sondern sich
gleichzeitig mit derselben bildete. Nach einer zuerst von mir im Jahre
1851 ausgesprochenen Ansicht, die 1854 durch Prof. =Becchi= in Florenz
als eine gegründete Anerkennung fand, befindet sich im Erdinnern
=Borstickstoff= (BN), welcher ebenso wie der von =Wöhler= künstlich
dargestellte durch heisse Wasserdämpfe in Borsäure und Ammoniak zerlegt
wird. Auch =Warington= (1854) und =Popp= (1870) leiten die Entstehung
der Borsäure und des Ammoniaks in Vulkanen aus der Zersetzung von
Borstickstoff durch Wasserdämpfe ab; ersterer will an der Borsäure und
dem Salmiak von der liparischen Insel Volcano noch unzersetzten
Borstickstoff gefunden haben. Es unterliegt keinem Zweifel, dass auch
durch die Zerlegung borsäurehaltiger Gesteine durch Salzsäure oder
Schwefelsäure in vulkanischen Gegenden sich Borsäure bilden kann.
Neuerdings (1862) neigt sich =Becchi= mehr der Ansicht zu, dass die
Borsäure das Resultat der Zersetzung von Calciumborat sei. Specielle
Versuche haben ihn gelehrt, dass ein Strom überhitzten Dampfes über
rothglühendes Calciumborat geleitet, reichliche Mengen von Borsäure mit
sich fortreisst. In den Serpentinen und Kalkgesteinen, welche in der
Nähe der Soffioni sich finden, hat =C. Schmidt= allerdings Borsäure
nachgewiesen. Das gleichzeitig auftretende Ammoniak hält er für ein
Produkt der stickstoffhaltigen organischen Körper, die in reichlicher
Menge in den Gebirgen Toscanas vorkommen[74].
[74] Die Menge des neben der Borsäure vorkommenden Ammoniaks ist
auffallend gross, so gaben vier Soffioni bei Travale innerhalb 24
Stunden 150 Kilogr. Borsäure und 1500 Kilogr. Ammonsulfat.
[Sidenote: Gewinnung der Borsäure.]
Um die Borsäure zu gewinnen, stellt man über den natürlichen
Zerklüftungen, aus welchen sich die Fumarolen entwickeln, oder den
künstlichen von =Durval= angelegten Soffionis, mit Wasser angefüllten
Bassins (künstliche Lagunen) her, in welche so viel als möglich Soffioni
münden. Die Soffioni verdichten sich in diesem Wasser. Sobald das Wasser
die nöthige Menge von Borsäure aufgenommen hat, wird sie aus den
verschiedenen Lagunen in eine grosse gemauerte Cisterne abgelassen. Aus
dieser Cisterne fliesst die Lösung in die Abdampfpfannen. Zum Abdampfen
der Borsäurelösung benutzt man die Wärme derjenigen Soffioni, welche
wegen ungünstiger Lage sich nicht zur Anlegung von Lagunen eignen. Man
umgiebt die Dampfquellen mit einem hölzernen Kamin und leitet sie in
gemauerten unterirdischen Kanälen unter die Abdampfbatterien. In den
Pfannen setzen sich noch verschiedene Unreinigkeiten, namentlich Gyps ab.
Sobald die Lösung ein spec. Gewicht von 1,070-1,08 bei 80° zeigt, bringt
man sie in hölzerne, mit Blei ausgefütterte Krystallisirgefässe, in
welchen sich die Borsäure krystallinisch absetzt; man lässt in Körben die
Mutterlauge abtropfen und trocknet sie in einem Trockenofen, der
ebenfalls durch die Wärme der Soffioni geheizt wird.
Auf vorstehende Weise wird im Allgemeinen in Toscana die Borsäure
gewonnen. Es lassen sich aber nicht alle Borsäure führenden Terrains
nach dem gewöhnlichen Verfahren ausbeuten; man hat deshalb zur
Gewinnung der Borsäure aus dem Wasser des Monte-rotondo-Sees mit Erfolg
ein neues Verfahren eingeführt. Der Borsäuregehalt dieses Wassers
betrug ursprünglich nur etwa 1/2000 und wegen dieses geringen Gehaltes
wurde dasselbe nicht zur Borsäuregewinnung benutzt. Das den See
umgebende Terrain lässt hier und da schwache Dampfströme hervortreten,
die, wenn sie in gewöhnlicher Weise benutzt worden wären, keine
erhebliche Menge von Borsäure gegeben haben würden; das Abdampfen des
Wassers mittelst Brennmaterial war aber bei dem geringen Gehalt
desselben nicht statthaft. Der See wurde daher mit einem Graben
umgeben, der das Quellwasser, welches sonst in den See floss, sowie den
grössern Theil des sonst in den See fliessenden Regenwassers, auffängt.
In Folge dieser Einrichtung enthält das Wasser des Sees nun etwa 2 pro
Mille Borsäure, also in gleichem Gewichte 4 Mal so viel als früher. Man
hat ferner durch die oben erwähnten =Durval='schen Bohrlöcher
(künstliche Soffioni) der toscanischen Borsäuregewinnung mächtig
Vorschub geleistet. In neuester Zeit endlich hat man eine Verbesserung
des Betriebes dadurch eingeführt, dass man einen Theil der aus den
natürlichen und künstlichen Soffioni verdichtet und mit der so
erhaltenen Flüssigkeit die Lagunen speist. In dem Grade, als der
Verbrauch der Borsäure zugenommen hat, macht man bezüglich ihrer
Reinheit immer grössere Ansprüche. Früher begnügte man sich mit einer
Säure, welche 70-80 Proc. Borsäurehydrat enthielt, gegenwärtig will man
nur gereinigte Säure, die höchstens 10 Proc. Unreinigkeiten enthält.
Man reinigt sie durch Umkrystallisiren und Behandeln der Lösung mit
Thierkohle. =Clouet= schlägt vor, die rohe Borsäure behufs ihrer
Reinigung mit 5 Proc. gewöhnlicher Salpetersäure zu vermischen, die
Masse einige Stunden lang liegen zu lassen und sie dann in einem Ofen
zu erhitzen. Durch diese Behandlung werden sowol die organischen Stoffe
als auch die Ammoniaksalze, welche in der rohen Borsäure enthalten
sind, zerstört und verflüchtigt, und man erhält aus derselben einen
viel reineren Borax als bei der Anwendung der rohen Säure. Ausser
Toscana liefert die Insel Vulcano Borsäure in den Handel; man schätzt
die von Vulcano stammende Borsäuremenge auf 3000 Kilogr. jährlich.
Ehedem, als die Borsäure nur mehr pharmaceutische Verwendung fand,
bereitete man die Borsäure, indem man 1 Th. Borax in 4 Th. siedendem
Wasser löste und 1/3 Th. Schwefelsäure oder besser 1/2 Th. Salzsäure
von 1,2 spec. Gew. zusetzte. Die Säure scheidet sich dabei beim
Erkalten ab und wird durch Umkrystallisiren gereinigt.
In 100 Th. käuflicher toscanischer Borsäure fand =H. Vohl= (1866):
===============+==========+==========+==========+==========+==========
| 1. | 2. | 3. | 4. | 5.
===============+==========+==========+==========+==========+==========
Borsäure | 45,1996 | 47,6320 | 48,2357 | 45,2487 | 48,1314
Krystallwasser | 34,8916 | 35,6983 | 37,2127 | 34,9010 | 38,0610
Angezogenes | | | | |
Wasser | 4,5019 | 2,5860 | 1,0237 | 4,4990 | 1,5240
Schwefelsäure | 9,6135 | 7,9096 | 8,4423 | 9,5833 | 7,8161
Kieselsäure | 0,8121 | 1,2840 | 0,6000 | 0,2134 | 0,0861
Sand | 0,2991 | 0,5000 | 0,1000 | 0,7722 | 0,4154
Eisenoxyd | 0,1266 | 0,1631 | 0,0920 | 0,1030 | 0,0431
Manganoxydul | 0,0031 | Spuren | Spuren | Spuren | Spuren
Thonerde | 0,5786 | 0,0802 | 0,0504 | 0,1359 | 0,1736
Kalk | 0,0109 | 0,3055 | 0,5178 | Spuren | Spuren
Magnesia | 0,6080 | Spuren | Spuren | Spuren | Spuren
Kali | 0,1801 | 0,2551 | 0,5178 | 0,6140 | 0,4134
Ammoniak | 2,9891 | 3,5165 | 3,5169 | 3,7659 | 3,0890
Natron | 0,0029 | Spuren | Spuren | Spuren | Spuren
Chlornatrium | 0,1012 | 0,0595 | 0,0401 | 0,1671 | 0,0321
Organische | | | | |
Substanzen | | | | |
und Verlust | 0,0918 | 0,0101 | 0,0101 | -- | 0,0449
---------------+----------+----------+----------+----------+----------
| 100,0000 | 100,0000 | 100,0000 | 100,0000 | 100,0000
[Sidenote: Eigenschaften und Verwendung der Borsäure.]
Die gereinigte krystallisirte Borsäure krystallisirt in
perlmutterglänzenden Blättchen, verliert bis über 100° erhitzt die Hälfte
ihres Krystallwassers, ohne zu schmelzen, während die andere Hälfte erst
in der Glühhitze und Schmelzen unter starkem Aufblähen ausgetrieben
werden kann. Nach dem Erkalten erscheint die wasserfreie Säure als ein
durchsichtiges, hartes, sprödes Glas von 1,83 spec. Gewichte. 1 Th.
Borsäure löst sich in 25,6 Th. Wasser bei 15° C. und in 2,9 Th. bei 100°.
Eine bei 8° gesättigte Lösung hat ein spec. Gewicht von 1,014. Die
Borsäure ist eine feuerbeständige Säure und treibt, mit schwefelsauren
Salzen erhitzt, aus letzteren die Schwefelsäure aus. Mit Wasser- und
Alkoholdämpfen verflüchtigt sie sich. Sie ertheilt der Alkoholflamme eine
grüne Färbung. In chemischer Hinsicht verhält sie sich der Kieselsäure
sehr ähnlich. Die Borsäure wird hauptsächlich zur Fabrikation des Borax,
zum Glasiren gewisser Porcellanarten und als Zusatz zur Masse einiger
Thonwaaren und in wässeriger Lösung mit Schwefelsäure vermischt zum
Tränken der Dochte bei der Stearin- und Paraffinkerzenfabrikation
verwendet. Ausserdem dient sie zum Färben des Goldes, zum Aetzen von
Eisen und Stahl zum Zweck der Verzierung, zur Darstellung von Flintglas,
und künstlichen Edelsteinen. Seit dem Jahre 1859 benutzt man auch die
Borsäure bei der Fabrikation desjenigen Chromoxydhydrates, welches unter
dem Namen =Smaragdgrün=, =Pannetier's Grün=, _Vert-Guignet_, im Handel
sich findet.
[Sidenote: Borax.]
Der =Borax= oder das =borsaure Natrium= enthält im wasserfreien Zustande
Na_{2}B_{4}O_{7} und besteht in 100 Th. aus
Borsäureanhydrid (B_{2}O_{3}) 69,05
Natron (Na_{2}O) 30,95
------
100,00
Er findet sich fertig gebildet in der Natur in einigen alpinischen Seen
in den Schneegebirgen von Indien, China, Persien, auf Ceylon, namentlich
in dem See Teschu-Lumbu in Gross-Thibet, welcher fünfzehn Tagereisen von
dem Orte gleiches Namens liegt und früher grosse Mengen von Borax
lieferte. Ausserdem kommt er in grösserer Quantität bei Potosi in
Bolivien und (wie es scheint in unerschöpflicher Menge) im _Borax
Lake_[75] und im _Pyramid Lake_ (letzterer in Humboldt-County, Nevada) in
Californien vor. Der durch freiwillige Verdunstung durch die Sonnenwärme
aus dem Wasser der Boraxseen herauskrystallisirte Borax wurde früher in
grosser Menge unter dem Namen =Tinkal=, =Tinkana=, =Swaga= oder =Pounxa=
in Europa eingeführt. Es erschien in kleinen sechsseitigen, mehr oder
minder abgeplatteten Krystallen, die bisweilen farblos, bald aber auch
gelblich oder grünlich waren und immer eine erdige Rinde zeigten, die
sich fettig anfühlte und seifenähnlich roch. Die Raffinirung des rohen
Borax geschah in Venedig, welches lange Zeit ausschliesslich im Besitz
des Geheimnisses der Raffinationsmethode war, und später in Holland. Am
Boraxsee oder _Clear Lake_ in Californien (50 deutsche Meilen nördlich
von S. Francisco) wird der boraxhaltige Schlamm aus dem See durch Baggern
gewonnen, an der Sonne getrocknet und dann ausgelaugt[76].
[75] Das Wasser des Borax-See's hat (nach einer Analyse von =Moore= von
1870) ein spec. Gewicht von 1,027 und enthält in 1 Liter 35,23
Grm. feste Bestandtheile, darunter 3,96 Grm. Borax.
[76] Die Boraxfabrikation am _Clear Lake_ liefert täglich 2000 Kilogr.
Borax.
Die =Reinigung des Tinkal= lässt sich auf verschiedene Weise ausführen.
Nach der älteren Methode bringt man ihn auf einen Spitzbeutel und
wäscht ihn mit einer Lösung von Natron, welche 5 Proc. davon enthält,
so lange, als die Flüssigkeit noch gefärbt hindurchläuft; durch dieses
Auswaschen wird der Borax von der anhängenden Fettsubstanz befreit,
welche mit der Soda zu einer im Wasser leicht löslichen Seife
zusammentritt. Nachdem der Borax gut abgetropft ist, löst man ihn in
siedendem Wasser und giebt auf 100 Th. des zu raffinirenden Salzes 12
Th. krystallisirtes Natriumcarbonat zu und filtrirt dann die Lösung.
Nach dem Filtriren wird die Lösung durch Abdampfen bis auf 18-20° B.
gebracht und in hölzernen, mit Blei ausgefütterten Gefässen
krystallisiren gelassen. Damit keine Krystallkrusten, sondern einzelne,
wol ausgebildete Krystalle sich bilden, ist es nothwendig, dass die
Flüssigkeit sehr langsam sich abkühle. Nach einem andern Verfahren
übergiesst man denselben mit einer kleinen Menge kalten Wassers und
setzt nach und nach unter Umrühren 1 Proc. Kalkhydrat hinzu. Nach
einiger Zeit wird siedendes Wasser zugesetzt und die Flüssigkeit
durchgeseiht. Es bleibt hierbei die Fettsubstanz, welche den Tinkal
verunreinigte, als unlösliche Calciumseife zurück. Zu der Flüssigkeit
setzt man 2 Proc. Chlorcalcium, seiht wieder durch, dampft die
Flüssigkeit ab und lässt krystallisiren. =Clouet= zertheilt den Tinkal,
um ihn zu reinigen, zu Pulver, mischt ihn mit 10 Proc. Natriumnitrat
und calcinirt die Mischung bei mässigem Feuer in einer gusseisernen
Pfanne, wobei die Fettsubstanzen zerstört werden. Man löst die
calcinirte Masse nachher in Wasser auf und trennt die Lösung von der
zurückgebliebenen Kohle, worauf man aus ihr durch Abdampfen und
Krystallisiren ohne Weiteres rohen Borax enthält.
[Sidenote: Borax aus Borsäure.]
Seit dem Jahre 1818 begann in Frankreich die =Fabrikation von Borax
mittelst Borsäure=, wodurch sich der Preis des Borax um 3/4 erniedrigte.
Dieses Verfahren ist gegenwärtig das allein übliche. Je nach dem
Wassergehalt des krystallisirten Borax und seiner Krystallform
unterscheidet man 1) den =gewöhnlichen= (natürlichen oder künstlichen)
oder =prismatischen Borax=, 2) den =octaëdrischen Borax=, welcher nur die
Hälfte des Krystallwassers des prismatischen Borax enthält:
Der _prismatische_ Borax (Na_{2}B_{4}O_{7} + 10H_{2}O) besteht aus
Borsäure 36,6
Natron 16,2
Krystallwasser 47,2
-----
100,0
Der _octaëdrische_ Borax (Na_{2}B_{4}O_{7} + 5H_{2}O) aus
Borsäure }
Natron } 69,36
Krystallwasser 30,64
------
100,00
[Illustration: Fig. 118.]
Die Fabrikation des =prismatischen Borax= geschieht auf folgende Weise:
Man löst in einem mit Bleiblech ausgefütterten Bottich _A_ (Fig. 118),
der durch Wasserdämpfe erwärmt werden kann, 26 Ctr. krystallisirtes
Natriumcarbonat in etwa 1500 Litern Wasser und erhitzt bis zum Sieden.
Der Dampfkessel _C_ dient zur Bildung der Wasserdämpfe, die durch das
Dampfrohr _c_ in den Bottich geleitet werden und bei _m_ ausströmen.
Durch die Hähne _b_ und _r_ wird die Flüssigkeit aus _A_ abgelassen.
Durch das weite Rohr _a_, das durch einen Deckel genau verschlossen
werden kann, trägt man die aufzulösenden Substanzen ein. Nachdem die
Lösung vor sich gegangen und die Flüssigkeit siedet, wird die Borsäure
in Quantitäten von 8-10 Pfd. eingetragen. Neben der Kohlensäure
entwickeln sich auch kleine Mengen von Ammoncarbonat, welche durch das
in dem Deckel des Apparates _A_ befindliche Ableitungsrohr _o_ in ein
Gefäss mit verdünnter Schwefelsäure gelangen, von welcher das Ammoniak
zurückgehalten wird. Zur Sättigung der erwähnten 26 Ctr. Soda hat man
gegen 24 Ctr. roher Borsäure nothwendig. Die siedend gesättigte Lösung
zeigt 21-22° B. und hat eine Temperatur von 104°. Wäre sie dichter, so
setzt man etwas Wasser hinzu; zeigte sie sich dagegen zu verdünnt, so
löst man eine kleine Menge von rohem Borax in ihr auf, um sie bis auf
21° B. zu bringen. Die Lösung bleibt in dem Bottich _A_ ruhig stehen,
damit sich alle unlöslichen Substanzen daraus abscheiden. Die geklärte
Lauge gelangt dann durch den Hahn _r_ in die Krystallisirgefässe _P P_,
der abgeschiedene Schlamm durch _b_ in das untergesetzte Gefäss _K_.
Die Krystallisirgefässe sind aus Holz und mit Bleiblech ausgefüttert.
Nach 2-3 Tagen ist die Krystallisation beendigt. Die Mutterlauge wird
aus allen Krystallisirbottichen in das Gefäss _H_ gelassen. Die
Krystalle kommen zum Abtropfen auf die geneigte Ebene _M_. Der so
erhaltene Borax erscheint in kleinen zerbröckelten Krystallen, die
behufs der Reinigung umkrystallisirt werden müssen. Die hierbei
gewonnene Mutterlauge dient zum Lösen neuer Mengen von Soda. Nach drei
bis vier Operationen enthält die Mutterlauge eine genügende Quantität
Glaubersalz, um aus den Laugen sich krystallinisch abscheiden zu
können. Zu diesem Behufe lässt man die Lauge bis auf 30° sich abkühlen.
Da die Löslichkeit des Glaubersalzes in Wasser bei einer Temperatur von
33° ihr Maximum erreicht, so ist es klar, dass die Krystallisation des
Glaubersalzes erst beginnen kann, sobald die des Borax beendigt ist.
Nach der Krystallisation des Glaubersalzes giebt die in einem eisernen
Kessel abgedampfte Mutterlauge noch eine Krystallisation von Borax,
deren Mutterlauge wieder auf Glaubersalz verarbeitet wird. Die letzten
Mutterlaugen geben beim Eindampfen bis zur Trockne eine Salzmasse, die
in der Glasfabrikation noch benutzt werden kann. =Bischof= wirft die
Frage auf, ob es nicht vortheilhafter sein möchte, dem Wasser der
Lagunen Natron zuzusetzen und an Ort und Stelle in Toscana Borax
darzustellen, als in Frankreich und Liverpool aus der toscanischen
Borsäure Borax zu fabriciren. Es würde auch dadurch der Verlust an
Borsäure vermindert, welcher in =Larderel='s Fabrikanlagen durch deren
Verflüchtigung entsteht. =Jean= macht den Vorschlag, in der
Boraxfabrikation das Natriumcarbonat durch =Schwefelnatrium= zu
ersetzen und das sich bei der Boraxbildung entwickelnde
Schwefelwasserstoffgas (das doch jedenfalls eine Quelle von
Inconvenienzen für die Boraxfabrik sein wird) auf Schwefelsäure oder
auf Schwefel zu verarbeiten.
[Sidenote: Reinigen des Borax.]
[Illustration: Fig. 119.]
Um den rohen Borax =zu reinigen=, löst man ihn in dem mit Blei
ausgefütterten hölzernen Bottich _A_ (Fig. 119), welcher durch
eingeleitete Wasserdämpfe erhitzt wird. Man füllt den Bottich mit Wasser
und hängt den zu reinigenden Borax in einem Drahtsiebe unter die
Oberfläche der Flüssigkeit. Auf je 100 Th. Borax setzt man 5 Th.
krystallisirtes Natriumcarbonat hinzu und fährt mit dem Auflösen neuer
Quantitäten fort, bis die Lauge 22° B. zeigt. Nachdem die Lösung durch
Absetzen sich geklärt hat, lässt man sie durch den Hahn _C_ in das
Kühlschiff _B_ fliessen. Um jeden Verlust an Lauge zu verhüten, besteht
der Boden unter _B_ aus wasserdichtem Cäment und ist geneigt, damit die
etwa verschüttete Lauge in einen Kanal abfliesse. Die Krystallisirgefässe
bestehen aus starkem Holz und enthalten im Innern ein Bleigefäss; sie
werden mit der Lauge bis auf einen Zoll vom Rande angefüllt und mit einem
Deckel dicht verschlossen. Beim Erkalten entsteht nun durch Verdichtung
der Wasserdämpfe auf der Oberfläche der Lauge eine geringe Wasserschicht,
wodurch der Entstehung kleiner Krystalle auf der Oberfläche vorgebeugt
wird. Geschähe dies nicht, so würden diese Krystalle zu Boden fallen und
sich daselbst zu Krystallkrusten vereinigen. Da man grosse Krystalle zu
erhalten sucht, so muss die Abkühlung der Flüssigkeit möglichst langsam
geschehen. Zu diesem Zwecke sind die Zwischenräume _H_ mit einem
schlechten Wärmeleiter, gewöhnlich mit Wolle ausgestopft.
Die Krystallisation erfordert je nach der Temperatur der äusseren Luft
16-28 Tage. Nach dieser Zeit hat die Lauge immer noch eine Temperatur
von 27-28° C. Wollte man die Flüssigkeit noch weiter sich abkühlen
lassen, so würden auch fremde Substanzen mit dem Borax sich abscheiden.
Die Mutterlauge wird dann mit Hülfe eines Hebers möglichst schnell von
den Krystallen abgezogen und in flache Krystallisirgefässe gegeben, wo
sich noch kleine Krystalle bilden. Die in dem Gefäss _B_ erzielten
grossen Boraxkrystalle werden mit Hülfe eines Schwammes von der
anhängenden Mutterlauge befreit; darauf wird das Krystallisirgefäss
schnell wieder mit dem Deckel bedeckt. Ohne diese Vorsichtsmaassregel
würden die Krystalle zu schnell abkühlen und Sprünge und Zerklüftungen
erhalten. Nach einigen Stunden bricht man die Krystalle aus dem Gefässe
heraus, ohne jedoch dabei die Krystalle und das Blei der Gefässe zu
beschädigen. Die Krystalle werden auf hölzernen Tafeln getrocknet und
nach dem Sortiren verpackt. Früher pflegte man den Krystallen zuvor
durch Rütteln in Sieben die abgestumpften Kanten und Ecken, und das
weisse Pulver, womit der raffinirte Tinkal in Folge des Transportes
überzogen war, zu geben, da die Consumenten darin Kennzeichen einer
guten Qualität zu sehen glaubten. Gegenwärtig ist dieses Vorurtheil
besiegt.
In =englischen= Fabriken wendet man bei der Darstellung von Borax aus
Borsäure folgendes Verfahren an: Man schmilzt die rohe Borsäure mit
ihrem halben Gewichte calcinirter Soda auf dem Herde eines Muffelofens
ein; die Masse frittet zunächst und geräth dann in schaumigen Fluss,
wobei sie fortwährend durch Rührkrücken umgearbeitet wird. Das
Ammoniak, welches als schwefelsaures Salz einen erheblichen
Bestandtheil der rohen Borsäure ausmacht, entweicht bei diesem
Processe, mit Kohlensäure verbunden, durch eine Oeffnung im Gewölbe des
Ofens nach einer Verdichtungskammer (vergl. Seite 261). Die aus dem
Ofen kommende Schmelze wird in eisernen Kesseln in der Wärme
ausgelaugt, die Lösung durch Absetzen von den suspendirten Theilchen
geklärt und dann in kleineren Gefässen möglichst langsam abgekühlt, um
schöne Krystalle zu erhalten. Wie Seite 222 erwähnt wurde, hat man auch
in Frankreich angefangen, mit der =Fabrikation von rauchender
Schwefelsäure= die von Borax zu verbinden. Zu diesem Zwecke destillirt
man ein Gemenge von calcinirtem Glaubersalz und Borsäure und
verarbeitet den in der Retorte bleibenden Rückstand von Borax durch
Auflösen und Krystallisirenlassen. Nach der Methode von =Köhnke= wendet
man zur Neutralisation der Borsäure nicht Natriumcarbonat, sondern
Natriumhydroxyd (Aetznatron) an und lässt den Borax aus einer sehr
alkalischen Lösung krystallisiren.
In neuerer Zeit stellt man Borax aus dem oben erwähnten natürlichen
=Calcium-Borat= oder =Calcium-Natrium-Borat= (Tiza oder
Boronatrocalcit)[77] dar, welches gegenwärtig in grosser Menge aus
Tarapaca in Peru und von der Westküste Afrika's nach Europa gelangt. Da
die Aufschliessung des Minerals mit Schwefelsäure nur ungenügende
Resultate gegeben, so wendet man (nach den Vorschlägen von =Lunge=) zur
Darstellung von Borax aus Tiza die Zersetzung mit Salzsäure an. Zu dem
Ende übergiesst man das gemahlene und geschlämmte Material mit zwei
Dritteln seines Gewichtes käuflicher Salzsäure und der doppelten Menge
Wasser, und digerirt in mässiger Wärme, noch besser bei Siedehitze, so
lange, bis die Zersetzung vollständig ist, was bald eintritt. Besonders
zu Ende der Digestion muss man die Wärme steigern, um sicher alle
Borsäure in Lösung zu behalten; auch muss man zu diesem Zwecke das
verdampfte Wasser bis auf sein ursprüngliches Volumen ergänzen. Man
lässt nun in der Hitze absetzen und trennt die klare Lösung von dem
unbedeutenden Rückstande durch Decantiren oder Abhebern. Beim Erkalten
krystallisirt die Borsäure fast vollständig heraus, während
Chlornatrium und Chlorcalcium in der Mutterlauge bleiben, nebst einer
geringen Menge überschüssiger Salzsäure. Die angegebene Menge von zwei
Dritteln des Minerals an Salzsäure bezieht sich übrigens auf einen
Mittelgehalt desselben von 40 Proc. an Borsäure und muss bei
erheblicher Abweichung davon entsprechend abgeändert werden. Die
herauskrystallisirte Borsäure lässt man abtropfen, presst oder
schleudert sie aus, wäscht sie einmal mit kaltem Wasser, schleudert sie
nochmals aus und erhält sie dann fast vollkommen rein, so dass sie nach
der Behandlung mit Soda schon bei der ersten Krystallisation reinen
Borax giebt. Die Rückstände von der Digestion mit Salzsäure sammelt man
an und behandelt sie noch einmal für sich mit heisser Salzsäure. In der
Mutterlauge von der Borsäurekrystallisation, welche mit den anderen
Salzen fast gesättigt ist, bleibt so wenig Borsäure, dass ihre
Gewinnung kaum lohnen dürfte; man kann sie aber auch noch hieraus fast
vollständig durch Niederschlagen mit Kalk erhalten. -- Die
Aufschliessung des Boronatrocalcits mit Soda bietet vielfache
Schwierigkeiten dar, doch wird sie in England fabrikmässig ausgeübt.
Auch auf die Verwendbarkeit der =Stassfurter Boracite= oder
=Stassfurtite= zur Darstellung von Borax ist aufmerksam gemacht worden.
[77] Nach =Wöhler= nach der Formel Na_{2}B_{4}O_{7} + 2CaB_{4}O_{7} +
18H_{2}O zusammengesetzt.
Der prismatische Borax bildet fast farblose und durchsichtige Krystalle
von 1,75 spec. Gewicht, welche sich in 12 Th. kaltem und 2 Th.
siedendem Wasser zu einer schwach alkalisch reagirenden Flüssigkeit
auflösen. An der Luft verwittern die Krystalle nur oberflächlich,
zerspringen meistens beim Erwärmen und blähen sich dann zu einer
schwammigen Masse auf (=calcinirter Borax=), die in der Glühhitze zu
einem durchsichtigen Glase (=Boraxglas=) schmilzt, welches aus der Luft
nur sehr langsam Wasser aufnimmt und dabei seine Durchsichtigkeit
verliert.
[Sidenote: Octaëdrischer Borax.]
Der =octaëdrische Borax= (Na_{2}B_{4}O_{7} + 5H_{2}O) wird auf folgende
Weise erhalten: Man löst prismatischen Borax in siedendem Wasser, bis die
siedende Lösung 30° B. (= 1,260 spec. Gewicht) zeigt. Darauf überlässt
man die Flüssigkeit einer langsamen und regelmässigen Abkühlung. Wenn die
Temperatur bis auf 79° C. gesunken ist, fangen die octaëdrischen
Krystalle an sich zu bilden und dies dauert fort, bis die Temperatur nur
noch 56° beträgt. Von dieser Zeit an giebt die Mutterlauge nur noch
prismatische Krystalle. Versäumt man die Mutterlauge zu gehöriger Zeit
abzugiessen, so erhält man ein Gemenge von prismatischem und
octaëdrischem Borax. =Buran= verfährt bei Darstellung des octaëdrischen
Borax auf ähnliche Weise. Er verdampft die Auflösung bis zu 32° B. (=
1,282), darauf verschliesst er den Kessel, um die Abkühlung möglichst zu
verlangsamen. Wenn 10 Ctr. in Arbeit genommen worden waren, so öffnet er
nach Verlauf von 6 Tagen den Kessel, giesst den noch flüssigen Theil ab
und nimmt den gebildeten octaëdrischen Borax heraus, der als dichte Rinde
sich abgelagert hat. Auf ihrer Oberfläche sieht man einen Anfang
prismatischer Krystallisation, welche durch mechanische Mittel
abgesondert wird.
Indischer Tinkal und chinesischer halbraffinirter Borax soll bisweilen
aus octaëdrischem Borax bestehen. Der octaëdrische Borax kommt im
französischen Handel unter dem Namen calcinirter Borax, Juwelierborax,
Rindenborax u. s. w. vor. Er unterscheidet sich von dem prismatischen
Borax ausser durch die Krystallform und den Wassergehalt dadurch, dass
er ein spec. Gewicht von 1,81 hat und die Krystalle eine weit grössere
Härte besitzen, denn der gewöhnliche Borax wird durch den octaëdrischen
geritzt. Der prismatische Borax zerklüftet sich und zerspringt schon
bei einem Temperaturwechsel, der 15° beträgt, der octaëdrische aber
behält unter gleichen Umständen seinen Zusammenhang. Während der
gewöhnliche Borax im Wasser sowol als in feuchter Luft durchsichtig
bleibt und in trockener Luft an der Oberfläche verwittert, werden die
Krystalle des octaëdrischen Borax, dem Wasser und der feuchten Luft
ausgesetzt, undurchsichtig, wobei sie nach und nach fünf Aequivalente
Wasser aufnehmen und in den prismatischen Borax übergehen. Beim
Erhitzen schmilzt er leicht und bläht sich während des Schmelzens weit
weniger auf als der prismatische Borax.
[Sidenote: Anwendung des Borax.]
Die =Anwendung des Borax= ist eine sehr mannigfaltige. Geschmolzener
Borax hat die Eigenschaft, bei hoher Temperatur Metalloxyde zu lösen
und mit denselben durchsichtige, nicht gefärbte Gläser zu bilden, so
wird z. B. Borax durch Kobaltoxydul blau, durch Chromoxyd grün gefärbt.
Auf diese Eigenschaft, welche man in der analytischen Chemie zum
Erkennen und Unterscheiden gewisser Metalloxyde vor dem Löthrohr
benutzt, ist auch seine Anwendung zum Löthen basirt. Der Borax ist
ferner ein häufiger Bestandtheil des Strass, einiger Glassorten und
Emails, sowie vieler Glas- und Porcellanfarben. In grösster Menge
benutzt man ihn zur Glasur der feineren Fayence und irdener Thonwaaren,
auch zuweilen als Zusatz zur Masse gewisser Thonarten. Bei der
Ausscheidung vieler Metalle aus ihren Erzen kann der Borax als
Flussmittel benutzt werden; in der That benutzt man den rohen Borax in
Südamerika (unter dem Namen =Quemason=) zum Kupferschmelzen. Der Borax
bildet mit Schellack (in dem Verhältnis von 1 Th. Borax auf 5 Th. Harz)
einen in Wasser löslichen Firniss, welcher in der Hutfabrikation
(gewöhnlich mit Anilinschwarz gemengt, wenn es sich um schwarze Hüte
handelt) zum Steifen der Filzhüte Anwendung findet; mit Caseïn giebt er
eine Flüssigkeit, die sich durch grosse Klebekraft auszeichnet und
anstatt einer Lösung von arabischem Gummi gebraucht werden kann. Man
hat ferner den Vorschlag gemacht, den Borax statt der Seife zum
Entschälen der Seide, statt der Soda bei der Wäsche, zum Reinigen der
Haare, zu kosmetischen Zwecken etc. zu verwenden. In der Zeugdruckerei
und Färberei hat man ihn wiederholt zur Fixation der mineralischen
Mordants (namentlich Thonerde und Eisenoxyd), so wie als Menstruum in
Wasser unlöslicher Farbstoffe, endlich auch als Surrogat des
Kuhkothbades anzuwenden vorgeschlagen. In Folge seiner Eigenschaft, die
Fette zu emulsiren, kann der Borax zur Darstellung der Weissbäder
dienen. Mit einer Lösung von arabischem Gummi giebt Borax eine sehr
consistente Gallerte. Nach =Clouet= ist ein Gemenge von Borsäure und
Kalium- oder Natriumnitrat in manchen Fällen ein besseres Flussmittel,
als Borax. Er nimmt 100 Th. Borsäure und 100 Th. Kalium- oder
Natriumnitrat, befeuchtet das Gemenge mit etwa 10 Proc. Wasser und
lässt es in einem emaillirten eisernen Kessel flüssig werden, worauf er
es auf Bleiplatten giesst. Nach dem Erkalten bildet die Masse weisse
krystallinische Platten, die in den Handel gebracht werden können. Die
mit Kaliumnitrat bereitete Masse ist namentlich für die Fabrikation von
Krystallglas, die mit Natriumnitrat dargestellte für die
Emailfabrikation geeignet. Borax ist das zweckmässigste Mittel zur
Vertilgung der Schaben (Blatta orientalis). Wässerige Boraxlösung ist
zum Imprägniren des Holzes behufs seiner Conservation in Vorschlag
gebracht worden. Das Zink- und Manganborat finden als Siccativ in der
Firnissbereitung Anwendung. Das Chromborat findet zur Darstellung der
unter den Namen =Vert-Guignet=, Pannetier's Grün, Smaragdgrün bekannten
grünen Farbe Anwendung.
[Sidenote: Bordiamanten.]
=Wöhler= und =H. Deville= haben 1857 nachgewiesen, dass das dem
Kohlenstoff so überaus nahe stehende Bor ebenso wie der Kohlenstoff in
zwei allotropischen Zuständen aufzutreten vermag, nämlich krystallisirt
(diamantähnlich[78]) und amorph. Der =Bordiamant= wird auf zweierlei
Weise dargestellt, nämlich durch Reduktion von geschmolzener Borsäure
mit Aluminium:
Borsäure B_{2}O_{3} } { Thonerde Al_{2}O_{3}
Aluminium 2Al } geben { Bor 2B
oder durch Ueberführen von amorphem Bor in krystallisirtes. Diese
letztere Methode giebt ein besseres Resultat als die erstere. Man
bringt ein Gemenge von 100 Grm. wasserfreier Borsäure mit 60 Grm.
Natrium in einen kleinen, bis zum vollen Glühen erhitzten Tiegel von
Gusseisen, schüttet darauf 40 bis 50 Grm. Kochsalz und bedeckt den
Tiegel. Sobald die Reaktion vorüber ist, rührt man die Masse, welche
das reducirte amorphe Bor in einem geschmolzenen Gemenge von Borsäure,
Borax und Kochsalz vertheilt enthält, mit einem eisernen Stabe um und
giesst sie dann in mit Salzsäure angesäuertes Wasser. Man filtrirt das
Bor ab, wäscht es mit salzsäurehaltigem Wasser und lässt es auf porösen
Steinen bei gewöhnlicher Temperatur trocknen. Geschmolzenes Eisen führt
bekanntlich amorphen Kohlenstoff in krystallinischen (in Graphit) über;
auf ähnliche Weise wird durch schmelzendes Aluminium amorphes Bor in
krystallisirtes verwandelt. Man verfährt dabei auf folgende Weise: Ein
kleiner hessischer Tiegel wird mit amorphem Bor angefüllt, dann wird
bis zu einer gewissen Tiefe ein Loch ausgebohrt und in dieses eine 4-6
Grm. schwere Stange gestellt. Man setzt den Tiegel darauf 1-1/2-2
Stunden lang einer Temperatur aus, welche hinreicht, um Nickel zu
schmelzen. Nach dem Erkalten sind gewöhnlich schon an der Oberfläche
des Aluminiums schöne Borkrystalle zu bemerken. Man löst die Masse in
verdünnter Salzsäure auf, wobei alle eingeschlossenen Borkrystalle zum
Vorschein kommen. Von dem zugleich mit entstandenen Borgraphit lassen
sich die Bordiamanten durch Schlämmen leicht trennen. Die Bordiamanten
krystallisiren tetragonal, sind durchsichtig, bald granatroth, bald
honiggelb, im vollkommen reinen Zustande jedoch vollkommen farblos und
von grossem Lichtbrechungsvermögen, Glanz und einer Härte, welche der
der Diamanten gleich ist oder dieselbe noch übertrifft; die Krystalle
ritzen den Korund mit Leichtigkeit, greifen selbst den Diamant etwas
an. Die Entdeckung der Bordiamanten kann mit der Zeit für die Technik
möglicherweise von Wichtigkeit werden.
[78] Der sogenannte =Borgraphit= ist nach neueren Untersuchungen
=Wöhler='s (Februar 1867) Boraluminium von der Formel AlB_{2}.
Die Fabrikation des Alauns, des Aluminiumsulfates und der Aluminate.
[Sidenote: Alaun. Allgemeines.]
Der =Alaun= ist ein aus Aluminiumsulfat, Kalium- oder Ammonsulfat und
Krystallwasser bestehendes Salz, welches je nach der Natur des darin
enthaltenen Alkalisulfates als Kaliumalaun und Ammonalaun unterschieden
wird. Zu dem Alaun sind in dem letzten Jahrzehend Aluminiumsulfat und
Natrium-Aluminat gekommen, um der Technik reines, namentlich eisenfreies
Thonerdesalz zu liefern.
[Sidenote: Vorkommen des Alauns in der Natur.]
Der Alaun, besonders der =Kaliumalaun= (Al_{2} / K_{2})} 4SO_{4} +
24H_{2}O findet sich als Ausblühung oder Auswitterung nicht selten auf
dem Alaunschiefer, seltener in ausgebildeten Krystallen, als vielmehr als
=Federalaun= (Federsalz, Haarsalz, Keramohalit). Er findet sich
vorzugsweise in vulkanischen Gegenden, zumal in den Solfataren, in
schwefelkieshaltigen Thonlagern, auf Stein- und Braunkohlenlagerstätten
vor. In der Nähe der Vulkane entsteht der Alaun, indem die sich bildende
schweflige Säure[79] bei Gegenwart von Luft und Feuchtigkeit in
Schwefelsäure übergeht, welche auf die in den Laven enthaltene Thonerde
und Kali einwirkt. Der natürliche Alaun hat indessen mehr mineralogisches
als technisches Interesse, indem aller Alaun, der sich gegenwärtig im
Handel findet, künstlich dargestellt ist.
[79] Von grosser Wichtigkeit für die Erklärung der Bildung des
natürlichen Alauns ist die Beobachtung =Fr. Knapp='s, dass beim
Rösten der Pyrite neben schwefliger Säure auch Schwefelsäure in
namhafter Menge auftritt.
[Sidenote: Materialien der Fabrikation des Alauns.]
Die fabrikmässige Darstellung des Alauns (des Aluminiumsulfates und des
Natrium-Aluminats) gründet sich auf geeignetes und massenhaftes Vorkommen
gewisser Thonerdeverbindungen, welche die Rohmaterialien dieses
Industriezweiges abgeben. Je nach ihren Bestandtheilen zerfallen diese
Materialien (=Alaunerze=) in folgende =vier= Gruppen:
1) In solche, in denen die zur Alaunbildung erforderlichen
Bestandtheile (=Aluminium=, =Kalium= und =Schwefelsäure=) in solcher
Menge vorhanden sind, dass eine Ausscheidung derselben ohne Zusatz von
Alkalisalz lohnend erscheint. Hierher gehören der Alaunstein, so wie
gewisse Sorten von Alaunschiefer;
2) In solche, in denen nur die Elemente zur Bildung des
Aluminiumsulfates (Aluminiumsilicat und Schwefelkies) vorhanden sind,
das Alkalisalz ganz oder doch zum grössten Theile zugesetzt werden
muss. Zu dieser Gruppe gehören die Alaunschiefer und die Alaunerze aus
der Braunkohlenformation oder die eigentliche Alaunerde;
3) In solche, welche nur das =Aluminium= enthalten und denen mithin
Schwefelsäure und Alkalisalze zugesetzt werden muss. In diese
Abtheilung gehören [Greek: a]) die Thone, [Greek: b]) der Kryolith
(Fluoraluminium-Fluornatrium), [Greek: g]) der Bauxit
(eisenoxydhaltiges Thonerdehydrat), [Greek: d]) die Hohofenschlacken,
die man in neuerer Zeit auch auf Thonerdepräparate zu verarbeiten
sucht;
4) Zu der vierten Gruppe würden alle jene Materialien der
Alaunfabrikation zu rechnen sein, welche wie der Feldspath =Aluminium=
und =Kalium= in einer zur Alaungewinnung geeigneten Menge enthalten und
denen mithin nur Schwefelsäure zugesetzt werden muss.
[Sidenote: Darstellung des Alauns aus Alaunstein.]
1. _Gruppe._ Der =Alaunstein= oder =Alunit= kommt nur in vulkanischen
Gegenden vor und ist das Produkt der Einwirkung von schwefligsauren
Dämpfen auf trachitische oder andere Gebirgsarten, die reich an Feldspath
(Feldspathlava) sind. Der am längsten bekannte Fundort des Alaunsteins
ist Tolfa bei Civita-Vecchia im Kirchenstaate. Ferner findet sich der
Alaunstein in grösserer Menge zu Munkács in Ungarn. Der krystallisirte
Alaunstein besteht aus Kalium-Aluminium-Sulfat und Aluminiumhydroxyd
(nach =Al. Mitscherlich=: K_{2}SO_{4} + Al_{2}(SO_{4})_{3} +
2(Al_{2}O_{3}, 3H_{2}O)).
Der Alaunstein verliert schon bei angehender Rothglühhitze sein Wasser
und geht in eine Verbindung über, aus welcher das Wasser Alaun
auszieht, während auf ungebrannten Alaunstein das Wasser nicht
einwirkt. Ist der Alaunstein zu stark erhitzt worden, so äussert das
Wasser keine Wirkung mehr darauf, indem in starker Rothglühhitze sich
das Aluminiumsulfat in Thonerde, schweflige Säure und Sauerstoff
zersetzt, auch das Kaliumsulfat sich zerlegt, dessen Kalium mit der
Kieselerde und Thonerde zusammentritt. Aus diesem Verhalten des
Alaunsteines in der Hitze ergiebt sich dessen Behandlung, um daraus
Alaun zu gewinnen. Es wird zu =Tolfa= das Mineral in Stücke zerschlagen
und dann entweder in Haufen oder in Oefen, welche entweder unsern
Kalköfen ähnlich oder Flammenöfen sind, geröstet, worauf der geröstete
Stein in grossen länglich gemauerten Bühnen, die mit gemauerten Gräben
umgeben sind, in mässig hohen Haufen ausgeschüttet und mit Wasser
begossen wird. Der geröstete Alaunstein zerfällt dadurch zu einem
blassröthlichen Brei, welcher nun mit heissem Wasser ausgelaugt wird,
worauf die klare Lauge, ohne weitern Zusatz, zum Krystallisationspunkte
versotten wird. Der =römische Alaun= hat die Eigenthümlichkeit, beim
Erkalten der Lösung erst in Octaëdern und dann in Würfeln zu
krystallisiren; man nennt ihn deshalb auch =kubischen Alaun=. Wenn man
letzteren in Wasser löst und die Lösung bei 100° erhitzt, so setzt sich
basischer Alaun ab und die darüber stehende Flüssigkeit giebt beim
Abdampfen octaëdrischen Alaun. Lässt man aber die Flüssigkeit über dem
Niederschlage stehen, so löst sich der letztere beim Erkalten wieder
auf und die Lösung giebt beim Krystallisiren wieder kubischen Alaun.
Erinnert man sich des Umstandes, dass bei der Fabrikation des römischen
Alauns der Alaun beim Ausziehen des gerösteten Alaunfels mit
überschüssiger Thonerde zusammenkommt, so ist es einleuchtend, dass man
gewöhnlichen Alaun in kubischen umwandeln kann, wenn man die Lösung des
ersteren mit Thonerdehydrat digerirt und die Lösung nur auf 40°
erwärmt. Die fleischrothe Farbe des römischen, ebenso des
neapolitanischen Alauns rührt von etwas mechanisch eingeschlossenem
Eisenoxyd her, welches beim Lösen der Krystalle in Wasser ungelöst
zurückbleibt.
[Sidenote: Darstellung des Alauns aus Alaunschiefer und Alaunerde.]
2. _Gruppe._ Weit wichtiger als die Gewinnung des Alauns aus dem
Alaunstein ist die Fabrikation desselben aus den eigentlichen
=Alaunerzen=, dem Alaunschiefer und der Alaunerde.
[Sidenote: Alaunschiefer.]
Der =Alaunschiefer= ist ein von Schwefelkies durchdrungener, durch Kohle
stark gefärbter Thonschiefer oder Schieferthon, welcher sich häufig in
der unmittelbaren Nähe von Steinkohlenflötzen findet. Er kommt vor in
Oberbayern, im preussischen Regierungsbezirke Düsseldorf und Trier, in
Sachsen, Böhmen, am Harze, in Belgien bei Lüttich u. s. w.
Nur an wenigen Orten, wo der Alaunschiefer Feldspath enthält, findet
sich in dem Schiefer so viel Alkali, dass ein fernerer Zusatz von
Alkalien zu der gesättigten Lauge behufs der Darstellung nicht mehr
nöthig ist.
[Sidenote: Alaunerde.]
Die =Alaunerde= ist eine mit vielen erdigen Theilen und Schwefelkies
(Vitriolkies) gemengte Braunkohle oder auch ein mit Bitumen und
Schwefelkies gemengter Thon. Gewöhnlich ist sie erdig, im Grossen
zuweilen schieferig. Sie findet sich in der norddeutschen Ebene in der
Nähe der Oder bei Freienwalde, Gleissen, Schermeisel und in der
Oberlausitz bei Muskau; sie kommt ferner vor zu Kreuzkirch bei Neuwied
und auf der Rhön. Der Schwefel ist in der Alaunerde theils im freien
Zustande (durch Schwefelkohlenstoff ausziehbar), theils als Vitriolkies
und Eisenkies enthalten. Das Eisen befindet sich darin theils als
Schwefelkies, theils als Eisenhuminat.
[Sidenote: Darstellung des Alauns aus der Alaunerde und aus dem
Alaunschiefer.]
Die Darstellung des Alauns daraus zerfällt in folgende sechs Operationen:
[Sidenote: Rösten der Alaunerde.]
1) Die =Röstung der Alaunerde= ist die bei Weitem wichtigste aller
Operationen, da ein grosser Theil der Alaunwerke nur durch möglichst
billige Erzeugung des Aluminiumsulfates bei den theuren alkalischen
Zuschlagsmitteln seine Existenz behaupten kann. Ob zur Erzielung des
Maximums an Aluminiumsulfat die Erze einem wirklichen =Röstprocesse=
unterworfen werden müssen, oder ob ein blosses =Verwitternlassen=
derselben ausreicht, darüber muss die Beschaffenheit der einzelnen Erze
und die Erfahrung entscheiden. Der Vorgang, welcher bei dem
Verwitterungs- und Röstprocesse stattfindet, ist folgender: Bei dem
=Verwitterungsprocess= wird das Eisenbisulfuret, das sich in der
Alaunerde in Gestalt von Vitriolkies oder Wasserkies befindet, durch
Aufnahme von Sauerstoff in Eisenvitriol und Schwefelsäure verwandelt,
welche letztere, indem sie auf den Thon einwirkt, eine äquivalente
Menge Aluminiumsulfat bildet. Durch des =Rösten= geht das
Eisenbisulfuret in Monosulfuret und Schwefel über, welcher letztere
ebenso wie der in der Alaunerde enthaltene freie Schwefel zu
schwefliger Säure verbrennt, die zersetzend auf den Thon einwirkt und
Aluminiumsulfit und -sulfat bildet. Erstere geht in Folge des
Liegenlassens des gerösteten Haufens an der Luft nach und nach in
schwefelsaure Thonerde über. Das Eisenmonosulfuret geht durch den
Röstprocess in Eisenvitriol und letzterer in unlösliches Ferrisulfat
über, wobei die Schwefelsäure frei wird, die einen neuen Antheil Thon
zersetzt. Werden die Erze sogleich nach der Röstung verarbeitet, so
geben sie etwa um 1/6 weniger Aluminiumsulfat, als solche, die nach der
Röstung etwa noch ein Jahr der Luft ausgesetzt werden. Zu Ampsin bei
Lüttich leitet man die beim Rösten von Zinkblende sich bildende
schweflige Säure (nach dem Patente von =de Laminne=) nebst
Wasserdämpfen in alte Alaunschieferhalden, wodurch sich reichlich
Aluminiumsulfat bildet, das man durch Auslaugen gewinnt.
[Sidenote: Auslaugen.]
2) Das =Auslaugen= der gerösteten Alaunerze geschieht in den
=Auslaugekästen= (dem Waschwerk), in welche das Erz gekarrt wird. Diese
Kästen stehen in fünf Reihen neben einander: die erste Reihe ist um
eine Kastenhöhe höher als die zweite und diese gleichfalls um eine
höher als die dritte. Die Kästen haben eine Länge von etwa 6-7 Meter,
eine Breite von 5 und eine Höhe von 1,3 Meter und stehen auf einem
Boden von festgestampftem Thon. Sie werden zu 3/4 mit Erz und darauf
mit Wasser angefüllt. Entfernt man einen unten am Kasten befindlichen
Zapfen, so fliesst die Lauge vermittelst einer Rinne in einen zweiten
Auslaugekasten, von da in einen dritten und so fort. Hat die Lauge noch
nicht ein spezifisches Gewicht von 1,16 erreicht, so wird sie auf
frisches Erz geschüttet. Das ausgelaugte Erz, welches sich vorher nicht
entzündet hatte, wird wieder auf Haufen geschüttet, der Verwitterung
nochmals unterworfen und später noch einmal ausgelaugt. Man leitet die
Lauge in Kästen, in welchen sie so lange stehen bleibt, bis die
gröberen Unreinigkeiten sich abgesetzt haben, worauf aus diesen die
geklärte Lauge durch einen gemauerten Kanal in einem vor dem Siedehaus
befindlichen bedeckten Behälter oder auch in das Siedehaus selbst
geführt wird.
[Sidenote: Abdampfen der Lauge.]
3) Das =Concentriren der rohen Lauge= durch Abdampfen geschieht in
bleiernen Pfannen, welche man zuweilen durch =gusseiserne= ersetzt. Da
diese aber leicht springen, ferner durch die saure Flüssigkeit leicht
angegriffen werden, =bleierne= Pfannen dagegen leicht durchschmelzen,
so hat man gegenwärtig auf den meisten Alaunwerken die zweckmässige
Einrichtung getroffen, dass die Lauge in =gemauerten= Räumen, welche
den Herd eines Flammenofens bilden, sich befindet und die Flamme und
heisse Luft über die Oberfläche hinstreichen. Da hierbei die Rohlauge
durch Russ und Flugasche verunreinigt wird, so verdient die von
=Bleibtreu= auf den rheinischen Alaunwerken eingeführte =Gasheizung=
alle Beachtung. Die Behandlung der rohen Lauge während des
Concentrirens ist von ihrer Beschaffenheit und der Quantität des darin
enthaltenen Eisenvitriols abhängig. Da gewöhnlich der Eisenvitriol in
grosser Menge in der rohen Lauge enthalten ist, so sind in Deutschland
viele Alaunwerke zugleich Vitriolwerke. Ist die Menge des Eisenvitriols
in der rohen Lauge zu gering, als dass sich eine Verarbeitung derselben
auf Vitriol verlohnte, so nimmt man keine Rücksicht darauf, sondern
dampft die Rohlauge ab, bis sie ein spec. Gewicht von 1,40 zeigt.
Während des Siedens der Lauge scheidet sich basisches Ferrisulfat aus
und die Lauge nimmt eine rothgelbe Farbe und schlammige Beschaffenheit
an, weshalb sie, ehe man »zum Alaunmachen« schreitet, geklärt werden
muss. Das Klären geschieht in den =Sedimentir=- oder =Schlammkästen=,
grossen, aus hölzernen Bohlen zusammengefügten Kästen, deren Fugen
wasserdicht verkittet sind. Nachdem darin der =Vitriolschmand= sich
abgeschieden und die Lauge sich geklärt hat, wird sie in die
=Präcipitirkästen= (Rüttel- oder Schüttelkästen) geleitet um dort
gefällt zu werden.
[Sidenote: Mehlmachen.]
4) Die =Präcipitation= der Gut- oder Garlauge oder des =Mehlmachen=
geschieht durch Zusatz eines Kaliumsalzes, wenn man Kaliumalaun, eines
Ammonsalzes, wenn man Ammonalaun darstellen will. Die Lösung des
Alkalisalzes wird der =Fluss= oder das =Präcipitirmittel= genannt.
Indem das Aluminiumsulfat der Lauge mit dem Alkalisalze zusammentritt,
bildet sich Alaun, welcher in dem Flüssigkeitsquantum, das in der Lauge
und dem Fluss enthalten ist, in der Kälte sich nicht löst und daher zum
grössten Theile sich abscheidet. Die Bildung grösserer Krystalle,
welche Mutterlauge einschliessen und dadurch verunreinigt würden, sucht
man durch Umrühren der Lauge zu verhindern. Der Alaun scheidet sich in
Gestalt eines feinen krystallinisches Pulvers als =Alaunmehl= aus,
welches von der anhängenden Mutterlauge durch Waschen befreit werden
kann. Früher wendete man als Fällungsmittel Holzaschenlauge, gefaulten
Harn u. s. w. an, jetzt benutzt man entweder Chlorkalium (aus
Schlempekohle, aus Kelp oder Carnallit), oder das bei der Zersetzung
des Kainits auftretende Kaliumsulfat. Chlorkalium ist nur dann mit
Vortheil anwendbar, wenn die Lauge grössere Mengen von Eisenvitriol
enthält, welcher sich damit zu Kaliumsulfat und Eisenchlorür umsetzt.
Potasche ist nur dann möglich, wenn die Lauge die zur Neutralisation
erforderliche Menge freier Schwefelsäure enthält, ausserdem würde sich
ein Theil der schwefelsauren Thonerde als unlöslicher Alaun abscheiden.
Als Ammonsalz wendet man fast nur das schwefelsaure Salz an. 100 Th.
Aluminiumsulfat bedürfen zur Fällung
Chlorkalium 43,5 Th.
Kaliumsulfat 50,9 "
Ammonsulfat 47,8 "
Die über dem Alaunmehl stehende Mutterlauge ist schwach grünlich
gefärbt und enthält nur noch wenig Alaun, dagegen Chloreisen
(Eisenchlorür und -chlorid), Ferro- und Ferrisulfat, Magnesiumsulfat
oder Chlormagnesium, je nachdem man zum Fällen des Alaunmehls sich der
Sulfate oder der Chlormetalle bedient hatte. Man verarbeitet sie auf
unreinen Alaun, Eisenvitriol oder benutzt sie zur Darstellung von
Ammonsulfat.
[Sidenote: Waschen und Umkrystallisiren.]
5) Das so gewonnene Alaunmehl wird =gewaschen=, um es von anhängender
Mutterlauge zu befreien. Zu diesem Zwecke benutzte man früher eine
=Waschbank=, eine aus etwa 1,3 Meter breiten Bohlen gefertigte geneigte
Ebene, die sich unter einem Winkel von etwa 15° gegen den Horizont
neigt. Unter der Waschbank befindet sich ein Sumpf, zur Aufnahme des
abfliessenden Waschwassers bestimmt. Hier wurde nun das den
Präcipitirkästen entnommene Alaunmehl mit kaltem Wasser gewaschen. Das
in den Sumpf ablaufende Wasser wurde mit neuer Alaunlauge versotten.
Seit einiger Zeit führt man das Waschen des Mehls in einer Centrifuge
mit 800-1000 Umdrehungen per Minute aus. Das gewaschene Alaunmehl wird
6) durch =Umkrystallisiren= in die Form von grösseren Krystallen
gebracht, wodurch der Alaun grössere Reinheit erhält als in der Gestalt
von Alaunmehl. In den deutschen Alaunwerken löst man zu diesem Zwecke
das Alaunmehl in 40 Proc. seines Gewichtes siedendem Wasser in
hölzernen, mit Blei ausgefütterten Bottichen (=Wachspfannen=) und
leitet die heisse Lösung in die =Krystallisir=- oder =Wachsfässer=. Die
Krystallisation des Alauns in denselben erfolgt sehr bald und ist je
nach der Temperatur der Luft in 8-10 Tagen beendigt. Nach vollendeter
Krystallisation findet sich nur in der Mitte des Fasses noch eine
geringe Quantität flüssiger Lauge, während der ganze übrige Raum mit
Alaunkrystallen angefüllt ist. Das Fass wird umgestürzt, um die Lauge
abfliessen zu lassen. Um beim Transport des Alauns die Holzfracht zu
sparen, welche durch Verpacken des Alauns in Fässer nothwendig
veranlasst würde, zerschlägt man die fest zusammenhängende
Krystallmasse nicht, sondern verschickt sie in der ursprünglichen
Tonnenform. Man nennt die Krystallisation des Alauns das =Wachsmachen=
oder =Raffiniren= und die reinen Krystalle die =Wachskrystalle= (oder
=raffinirten Alaun=).
[Sidenote: Darstellung des Alauns aus Thon.]
3. _Gruppe._ Die Darstellung des Alauns und des Aluminiumsulfates aus
solchen Materialien, welche nur Aluminium enthalten und denen mithin
Schwefelsäure und Alkalisalz zugesetzt werden muss, hat gegenwärtig eine
grosse Ausdehnung erlangt. Die aluminiumhaltigen Materialien, die hierzu
Anwendung finden, sind [Greek: a]) der Thon; [Greek: b]) der Kryolith;
[Greek: g]) der Bauxit; [Greek: d]) die Hochofenschlacken.
[Greek: a]) =Darstellung von Alaun aus Thon.= Man verwendet hierzu
einen Thon, der möglichst frei sein muss von Calcium- und
Ferrocarbonat, und glüht ihn bei Zutritt der Luft, theils um das Eisen
darin in Eisenoxyd überzuführen und daraus das Wasser zu entfernen,
theils aber auch, um die Thonerde löslicher in Säuren zu machen. Durch
die Entfernung des Wassers wird nämlich der Thon porös und erlangt die
Eigenschaft, die Schwefelsäure durch Capillarität aufzunehmen. Man
trägt den schwach geglühten und pulverisirten Thon in Schwefelsäure von
50° B. (= 1,52 spec. Gew.) ein, die vorher in einer Bleipfanne bis nahe
zum Sieden erhitzt worden ist. Die Masse schäumt auf und verdickt sich.
Man lässt sie in eisernen Kästen erstarren. Sodann zieht man sie mit
Wasser oder besser mit Lauge, die man beim Waschen des Alauns erhält,
aus, lässt die Flüssigkeit absetzen und kocht sie nach dem Klären mit
der nöthigen Menge Kaliumbisulfates. Man überlässt die Mischung in
bleiernen Pfannen der ruhigen Krystallisation. Der so gewonnene
Rohalaun wird mit Wasser gewaschen, sodann in Wasser gelöst und die
Lösung während des Erkaltens in einer flachen Bleipfanne gerührt,
wodurch man Alaunmehl erhält, das mit Wasser abgespült und dadurch von
aller Mutterlauge befreit wird. Man verwendet dieses Alaunmehl, ohne es
in Krystalle zu verwandeln. -- Seit einigen Jahren kommt das Produkt
der Einwirkung der Schwefelsäure auf Thon in fein gemahlenem Zustande
in den Handel und findet unter dem Namen _alum-cake_ oder _tourteaux
d'alun_ bei der Fabrikation von geringen Papiersorten Anwendung. Es
enthält 13 bis 17 Proc. Thonerde.
[Sidenote: Darstellung des Alauns aus Kryolith.]
[Greek: b]) _Darstellung des Alauns aus Kryolith._ Seit dem Jahre 1857
stellt man dar Alaun und Aluminiumsulfat (neben Soda; vergl. Seite 206)
aus dem grönländischen Mineral =Kryolith= oder =Grönlandspath=
(Al_{2}Fl_{6} + 6NaFl)[80] in 100 Th. bestehend aus
Fluor 54,5
Aluminium 13,0
Natrium 32,5
dar. Die hierbei angewendeten Methoden sind folgende:
a) Zerlegung des Kryoliths durch Calciumcarbonat auf trocknem Wege nach
=Thomsen='s Methode. Man erhitzt ein Gemenge von 1 Mol. Kryolith mit 6
Mol. Calciumcarbonat. Es bildet sich unter Entweichen von Kohlensäure
in Wasser lösliches Natriumaluminat und unlösliches Fluorcalcium:
(Al_{2}Fl_{6}, 6NaFl) + 6CaCO_{3} = Al_{2}O_{3}, 3Na_{2}O + 6CaFl_{2} +
6CO_{2}. In Kopenhagen geschieht die Zersetzung des Gemenges von
Kryolith und Kreide durch Steinkohlenfeuer, welches einestheils über
das auf Steinplatten ausgebreitete Schmelzgut hinwegstreicht, dann aber
auch unter den Steinplatten hindurchgeht. In Folge dieser
gleichmässigen Erhitzung entstehen wenig oder gar keine Klumpen. In der
Harburger Fabrik findet bei Anwendung eines gewöhnlichen Flammenofens
an der Feuerbrücke gewöhnlich Sinterung statt, während an der
Fuchsseite die Zersetzung nicht vollständig ist. Die beim Erkalten hart
werdenden Klumpen lassen sich dann fast gar nicht auslaugen. Man zieht
deshalb die glühenden Klumpen etwas früher, als die übrige Mischung,
aus, zerdrückt dieselben, reibt sie mit eisernen Krücken durch ein
Drahtsieb, zermalmt die Siebgröbe unter Kollermühlen, glüht nochmals,
siebt wieder und erhält dann dieselben Resultate, wie in Kopenhagen.
Das Mengen der Bestandtheile geschieht entweder blos unter Kollermühlen
oder besser, indem man das unter solchen Mühlen Zerkleinte in einem
grossen eisernen Rollirfass mit 25 Stück eisernen 24pfündigen
Kanonenkugeln rotiren lässt. Man erhält dabei eine um 4 Proc. höhere
Ausbeute. Man laugt alsdann das Natriumaluminat mit Wasser aus und
leitet in die Lösung die bei der vorhergehenden Schmelze entwichene
Kohlensäure, welche unter Bildung von Natriumcarbonat Aluminiumhydroxyd
ausscheidet. Soll letzteres nicht gelatinös, sondern erdig und compact
niederfallen, so fällt man nicht mit Kohlensäuregas, sondern mit
Natriumbicarbonat. Die geklärte Sodalauge giesst man ab und versiedet
sie auf Soda, während die ausgewaschene Thonerde in verdünnter
Schwefelsäure gelöst wird. Diese Lösung wird entweder zur Bildung von
Alaun mit einem Kaliumsalz versetzt oder für sich abgeraucht und das
entstehende feste Salz unter dem Namen =concentrirter Alaun= oder
=Sulfat= in der Färberei verwendet. 100 Pfd. Kryolith liefern 33 Pfd.
Thonerde, welche 90 Pfd. englische Schwefelsäure zur Neutralisation
erfordern. 100 Pfd. Kryolith können somit 305 Pfd. Alaun bilden; ferner
liefern sie
calcinirte Soda 75 Pfd.
krystallis. kohlensaures Natrium 203 "
Aetznatron 44 "
Natriumbicarbonat 119,5 "
[80] Die Produktion an Kryolith in Grönland betrug
im Jahre 1856 6,860 Centner.
" " 1860 202,500 "
" " 1866 264,680 "
" " 1867 397,006 "
" " 1868 525,820 "
" " 1869 580,330 "
b) Zerlegung des Kryoliths durch Aetzkalk auf nassem Wege nach
=Sauerwein=. Man kocht höchst fein gemahlenen Kryolith mit gebranntem
und gelöschtem, möglichst eisenfreiem Kalk in einem Bleigefäss, so
entsteht mit grosser Leichtigkeit eine Lösung von Natriumaluminat und
unlöslichem Fluorcalcium: (Al_{2}Fl_{6}, 6NaFl) + 6CaO = Al_{2}O_{3},
3Na_{2}O + 6CaFl_{2}. Nachdem sich das Fluorcalcium abgesetzt hat,
decantirt man die klare Lauge, wäscht den Rückstand einige Male aus,
giebt die ersten Waschwasser zur Hauptlauge und benutzt die letzten
Laugen statt Wasser bei einer nächsten Operation. Zur Abscheidung der
Thonerde behandelt man die Lösung in der Hitze mit höchst fein
gepulvertem überschüssigem Kryolith unter stetem Umrühren, wobei die
Zersetzung nach der folgenden Formel vor sich geht:
(Al_{2}O_{3}, 3Na_{2}O) + (Al_{2}Fl_{6}, 6NaFl)=2Al_{2}O_{3} + 12NaFl.
Da die ausgeschiedene fein vertheilte Thonerde den Kryolith zu umhüllen
strebt, so wendet man letzteren höchst fein zertheilt im Ueberschuss
unter stetem Rühren an. Die Umwandlung der Stoffe hat stattgefunden,
wenn sich in der Lösung kein Aetznatron mehr findet, dessen
Vorhandensein bei Zusatz von Salmiaklösung zu einer filtrirten Probe an
dem Thonerde-Niederschlag beim Erhitzen sich kund giebt. Ist diess
nicht mehr der Fall, so lässt man sich die Lauge klären, zieht die
klare Lösung des Fluornatriums ab, wäscht die rückständige Thonerde aus
und verfährt damit wie oben angegeben. Durch Kochen der
Fluornatriumlösung mit gebranntem und gelöschtem Kalk erzeugt man
Aetznatron, welches von dem Fluorcalcium-Niederschlage getrennt und
durch theilweises oder vollständiges Eindampfen in Natronlauge oder
festes Aetznatron verwandelt wird. (Das bei der Verarbeitung des
Kryoliths in grosser Menge abfallende Fluorcalcium wird neuerdings auf
Glas verarbeitet.)
c) Zerlegung des Kryoliths durch Schwefelsäure. In der Fabrik von
=Weber= in Kopenhagen gewinnt man durch Zersetzen von Kryolith mit
Schwefelsäure und Behandeln des erhaltenen Natriumsulfates (nach
=Leblanc='s Process) mit Kohle und Calciumcarbonat Soda und als
Nebenprodukt eisenfreies Aluminiumsulfat. Der Kryolith erfordert zu
seiner Zersetzung auf 238 Th. 240 Th. wasserfreie oder 321 Th.
gewöhnliche englische Schwefelsäure des Handels und giebt dabei
neutrales Aluminiumsulfat, Natriumsulfat und Fluorwasserstoff nach der
Gleichung:
Al_{2}Fl_{6}, 6 NaFl } { Al_{2}(SO_{4})_{3}
6H_{2}SO_{4} } geben { 3Na_{2}SO_{4}
} { 12HFl
Dampft man die Lösung ein und lässt krystallisiren, so scheidet sich
das schwefelsaure Natrium aus und die übrig bleibende, an
Aluminiumsulfat reiche Mutterlauge liefert das Material zur
Alaunbereitung. Dieses Verfahren erfordert besondere Feuerung und
besondere Apparate, liefert theurere Produkte und die Arbeiten sind
umständlicher, als bei den vorigen, das Glaubersalz muss erst noch in
Soda verwandelt werden, wobei die Hälfte der zur Zersetzung des
Kryoliths angewandten Schwefelsäure verloren geht. Ausserdem muss die
Fluorwasserstoffsäure entfernt oder in eine technisch zu verwerthende
Verbindung übergeführt werden. Nach =Persoz=' Vorschlag erhitzt man den
Kryolith mit dem dreifachen Gewicht concentrirter Schwefelsäure in
Platingefässen bis zum Ueberdestilliren des grössten Theils der Säure
und unter Auffangung der Flusssäure. Aus dem Rückstand zieht man mit
wenig kaltem Wasser den grössten Theil des darin enthaltenen zweifach
schwefelsauren Natriums aus, bringt die ungelöst bleibende wasserfreie
schwefelsaure Thonerde durch Kochen mit Wasser in Lösung und wandelt
dieselbe durch Zusatz von Kaliumsulfat oder Ammonsulfat in eisenfreien
Alaun um. Das zweifach schwefelsaure Natrium wird zur Trockne verdampft
und die trockne Masse in Retorten destillirt, wobei rauchende
Schwefelsäure übergeht und Glaubersalz zurückbleibt.
[Sidenote: Darstellung von Alaun aus Bauxit.]
[Greek: g]) =Darstellung von Alaun aus Bauxit.= Im südlichen Frankreich
bei _Argile des Baux_, dann bei Fons à Fy im Département der Charente,
ferner in Calabrien, bei Belfast in Irland, in Steiermark, in Krain (in
der Wochein, weshalb der Bauxit auch Wocheinit genannt wird) und am
Senegal finden sich grosse Mengen eines Minerals, wesentlich aus
eisenoxydhaltigem Thonerdehydrat (mit 60 Proc. Thonerde) bestehend,
welches, weil es zuerst in der Commune Baux in Frankreich gefunden wurde,
mit dem Namen =Bauxit= bezeichnet worden ist. Behufs der Herstellung von
Alaun und Aluminiumsulfat schliesst man den Bauxit durch Erhitzen mit
Natriumcarbonat oder mit einem Gemenge von Natriumsulfat mit Kohle auf.
In beiden Fällen bildet sich durch Auslaugen der aufgeschlossenen Masse
eine Lösung von Natrium-Aluminat, aus welcher genau so wie beim Kryolith
beschrieben, Alaun (oder Aluminiumsulfat) und Soda dargestellt wird.
[Sidenote: Darstellung von Alaun aus Hohofenschlacken.]
[Greek: d]) =Darstellung des Alauns aus Hohofenschlacken.= Nach der von
=J. Lürmann= gegebenen Vorschrift zersetzt man die Schlacken mit
Salzsäure und fällt aus der Chloraluminiumlösung die Thonerde mit
Calciumcarbonat (neben der Kieselerde). Die Thonerde wird in
Schwefelsäure gelöst u. s. w., wobei die Kieselerde zurückbleibt. 100
Kilogr. reine Schlacke mit 25 Proc. Thonerde geben 180 Kilogr. Alaun
(neben 31 Kilogr. Kieselerde).
[Sidenote: Alaun aus Feldspath.]
4. _Gruppe._ Die Fabrikation des Alauns aus jenen Materialien, welche wie
der Feldspath und ähnliche Gesteine Aluminium und Kalium enthalten, ist
gegenwärtig für die Industrie von keiner Bedeutung. Es sei daher auf das
verwiesen, was Seite 131 über die Darstellung der Kalisalze aus dem
Feldspath gesagt worden ist.
[Sidenote: Eigenschaften des Alauns.]
Der =Kaliumalaun= (Al_{2} / K_{2})} 4SO_{4} + 24H_{2}O oder K_{2}SO_{4} +
Al_{2}(SO_{4})_{3} + 24H_{2}O) besteht in 100 Theilen aus:
Kali 9,95
Thonerde 10,83
Schwefelsäure 33,71
Wasser 45,51
------
100,00
krystallisirt leicht und deutlich in regulären Octaëdern, verliert bei
60° C. 18 Moleküle Wasser, schmilzt bei 92° in seinem Krystallwasser zu
einer farblosen Flüssigkeit und bleibt nach dem Erkalten noch längere
Zeit flüssig, bevor er zu einer Krystallmasse erstarrt. Nicht ganz bis
zum Glühen erhitzt, verliert er unter starkem Aufblähen sein Wasser und
geht in =gebrannten Alaun= (_Alumen ustum_) über, der als weisse, poröse,
zerreibliche Masse erscheint.
Durch Glühen mit Kohle bildet der Kaliumalaun eine pyrophorische Masse.
100 Th. Wasser von 0° lösen 3,9 Th. Kalialaun,
" " " " 20° " 15,8 " "
" " " " 40° " 31,2 " "
" " " " 100° " 360,0 " "
Diese Lösung schmeckt süsslich zusammenziehend und reagirt sauer; in
Folge dieser sauren Reaction entwickelt Alaun mit Kochsalz erhitzt
Salzsäure und zerstört concentrirte Alaunlösung die blaue Farbe vieler
(aber nicht aller) Ultramarinsorten.
[Sidenote: Ammonalaun.]
Der =Ammonalaun= (Al_{2} / (NH_{4})_{2})} 4SO_{4} + 24H_{2}O oder
(NH_{4})_{2}SO_{4} + Al_{2}(SO_{4})_{3} + 24H_{2}O) besteht in
100 Theilen aus:
Ammoniak 3,89
Thonerde 11,90
Schwefelsäure 36,10
Wasser 48,11
------
100,00
Man fabricirt ihn gegenwärtig häufiger als den Kaliumalaun. Beim starken
Erhitzen des Ammonalauns entweicht Ammonsulfat, Wasser und Schwefelsäure,
während reine Thonerde zurückbleibt.
100 Th. Wasser von 0° lösen 5,22 Th. Ammonalaun
" " " " 20° " 13,66 " "
" " " " 40° " 27,27 " "
" " " " 100° " 421,90 " "
[Sidenote: Natriumalaun.]
Der =Natriumalaun= (Al_{2} / Na_{2}} 4SO_{4} + 24H_{2}O oder Na_{2}SO_{4}
+ Al_{2}(SO_{4})_{3} + 24H_{2}O) besteht in 100
Theilen aus:
Natron 6,8
Thonerde 11,2
Schwefelsäure 34,9
Wasser 47,1
------
100,0
Seine Darstellung aus Aluminiumsulfat und Natriumsulfat ist eben so
leicht wie die Bereitung des Kaliumalauns und er würde jedenfalls wegen
des niedrigen Preises des Natriumsulfates vortheilhaft anzuwenden sein,
wenn nicht seine grosse Löslichkeit in Wasser die Ausscheidung aus
seiner Mutterlauge verhinderte. Zu beachten hat man, dass der
Natriumalaun seine Fähigkeit zu krystallisiren verliert, wenn seine
Lösung gekocht wird. Da sich das Eisen aus ihm nicht durch
Umkrystallisiren entfernen lässt, so muss man zu seiner Darstellung
eisenfreie Materialien anwenden, die Lösungen beider kalt vermischen
und die Flüssigkeit bei 60° langsam verdampfen.
Der =neutrale= oder =kubische Alaun= (Würfelalaun) (K_{2}SO_{4} +
Al_{2}O_{3}, 2SO_{3}) wird erhalten, indem man dem Alaun durch Zusatz
von Kalium- oder Natriumcarbonat Schwefelsäure entzieht, bis Thonerde
sich auszuscheiden beginnt, oder Alaunlösung mit Thonerdehydrat
digerirt. Man stellt ihn ferner durch Kochen von 12 Th. Alaun und 1 Th.
gelöschtem Kalk in Wasser dar. Die Flüssigkeit liefert beim Erkalten
Würfel, welche zu gewissen Anwendungen in der Färberei und
Zeugdruckerei vor dem gewöhnlichen Alaun den Vorzug verdienen, weil sie
durch keine saure Reaction die Nüancen der Farben zu verändern im
Stande sind. Ammonalaun giebt, auf ähnliche Weise behandelt, ebenfalls
einen neutralen Ammonalaun. Kubischer Alaun von Schwemsal war nach der
Analyse von =Blesser= (a) und =Schmidt= (b) zusammengesetzt aus:
(a) (b)
Schwefelsäure 34,52 33,95
Thonerde 11,86 11,48
Kali 9,44 9,04
Wasser 45,27 45,61
---------------
101,09 100,08
Der =unlösliche Alaun=, basischer Alaun (Al_{2} / K_{2})} 2SO_{4}),
durch Kochen einer Alaunlösung mit Thonerdehydrat erhalten, ist ein in
Wasser unlösliches, weisses Pulver und nähert sich in seiner
Zusammensetzung der des reinen Alaunsteines. Er löst sich in
Essigsäure.
[Sidenote: Aluminiumsulfat.]
=Aluminiumsulfat= (schwefelsaure Thonerde). Die Möglichkeit der Ersetzung
des Kaliums durch Ammon in der Alaunfabrikation zeigt zur Genüge, dass
weder das Kaliumsulfat, noch das Ammonsulfat in den Hauptanwendungen des
Alauns irgend eine Funktion zu erfüllen haben. Der wirksame Bestandtheil
im Alaun ist nur das Aluminiumsulfat und der Grund, weshalb man
Alkalisulfat hinzusetzt, ist ja nur der, die Bildung einer Verbindung von
genau bestimmter Zusammensetzung hervorzurufen, die in Folge der
Leichtigkeit, mit der sie sich krystallinisch aus der Flüssigkeit
ausscheidet, leicht eisenfrei dargestellt werden kann. Die neuen Methoden
der Fabrikation des Alauns aus Thon und Schwefelsäure, aus Kryolith und
Bauxit mussten daher auf die Darstellung des Aluminiumsulfates führen,
die gegenwärtig in grosser Menge dargestellt wird und zuweilen unter dem
Namen =concentrirter Alaun= im Handel vorkommt. Es erscheint in platten,
viereckigen Tafeln, ist von weisser Farbe, schwach durchscheinend und
lässt sich mit einem Messer wie Käse schneiden. Es löst sich leicht in
Wasser, enthält immer freie Schwefelsäure und ist nie frei von Kalium-
und Natriumalaun.
Im reinen Zustande hat es die Formel Al_{2}(SO_{4})_{3} + 18H_{2}O, wie
z. B. eine Analyse von =Wilson= mit Aluminiumsulfat von =Pattinson u.
Co.= in Newcastle zeigt:
Thonerde 18,78
Schwefelsäure 38,27
Wasser 42,95
------
100,00
Das Präparat hat jedoch nicht immer diese Zusammensetzung, so fand
=Varrentrapp= bei der Untersuchung von Proben von Aluminiumsulfat aus
drei verschiedenen Alaunfabriken:
1. 2. 3. 4.
Thonerde 15,3 12,5 15,1 13,0
Schwefelsäure 38,0 30,6 38,0 34,0
Bei Zugrundelegung obiger Formel hätten die Proben nur enthalten
dürfen:
1. 2. 3. 4.
Schwefelsäure 35,8 29,2 43,3 30,5
Der Wassergehalt variirt mitunter selbst an dem nämlichen Stück
zwischen 56 und 48 Proc. =Weygand= fand in einem Präparat aus Schwemsal
15,57 Th. Thonerde, 38,13 Th. Schwefelsäure, 1,15 Th. Eisenoxyd, 0,62
Th. Kali, 45,79 Th. Wasser. Das Aluminiumsulfat, wie sie die
Kryolithfabrik in Harburg in den Handel liefert, enthält gegen 5 Proc.
Natriumsulfat.
Angesichts solcher Thatsachen erscheint die Anwendung des
Aluminiumsulfates statt Alaun, ungeachtet des billigeren Preises, wenig
empfehlenswerth, da man mit einem Produkte von so verschiedenem Säure-
und Wassergehalt weder beim Färben, noch beim Leimen des Papieren
gleichmässige Resultate erzielt. Seit einigen Jahren jedoch, namentlich
seit der Verarbeitung des Kryoliths, stellt man Aluminiumsulfat von
ziemlicher Reinheit dar. Mehrere Sorten bei Tafelconsistenz gegossenen
Präparates ergaben bei der Analyse folgende Resultate (nach =H.
Fleck=):
Aluminiumsulfat 47,35 50,80 51,63
Natriumsulfat 4,35 1,24 0,77
Freie Schwefelsäure 0,73 0,27 --
Wasser 47,37 47,47 46,94
-------------------------
99,80 99,78 99,34
Das Aluminiumsulfat wird aus Thon, aus Alaunerde, aus Kryolith oder aus
Bauxit dargestellt, wie oben für die Fabrikation des Alauns
beschrieben. Wendet man Thon oder Alaunerde an, so muss aus der mit
Wasser verdünnten Lösung von Aluminiumsulfat das Eisen durch
Ferrocyankalium vollständig als Berlinerblau abgeschieden worden. Aus
dem Kryolith stellt man das Präparat dadurch dar, dass man die aus dem
Natriumaluminat durch Kohlensäure oder durch Kryolithpulver
abgeschiedene Thonerde in einen mit Bleiblech überkleideten
Holzbottich, welcher bis auf 80-90° C. erhitzte Kammerschwefelsäure
enthält, einträgt, bis ein unlöslicher Rückstand bleibt. Hierauf lässt
man die concentrirte Lösung sich klären und bringt die klare Lauge in
kupferne Kessel, in denen sie bis zum Schmelzen der Salzmasse
abgedampft wird, worauf man sie mit kupfernen Kellen ausschöpft und in
kupferne flache Formen giesst, welche, wie in Harburg, die Fabrik
eingeprägt enthalten. Für die Fälle in der Färberei und Zeugdruckerei,
wo es auf Genauigkeit in dem Thonerdegehalt der Farben ankommt, lässt
sich der Alaun durch das Aluminiumsulfat einstweilen nicht ersetzen. Es
ist vorerst Sache der Fabrikanten, ein reines, namentlich eisenfreies
Präparat in den Handel zu bringen; man würde dasselbe alsdann in Form
von Lösungen anwenden können, deren Thonerdegehalt aus dem spec.
Gewicht zu ermitteln wäre.
[Sidenote: Natrium-Aluminat.]
=Natrium-Aluminat= (Thonerde-Natron) ist ein Aluminiumpräparat, welches
seit einigen Jahren fabrikmässig dargestellt wird und, wie es scheint,
eine sehr geeignete Form darbietet, in welcher die Thonerde in der
Färberei und dem Zeugdruck benutzt werden kann. Seine Bereitung und
Anwendung gründet sich auf die Löslichkeit des Aluminiumhydroxydes in
Kalium- oder Natriumlauge und die Zersetzbarkeit des so erhaltenen
Alkalialuminates durch Kohlensäure, Natriumbicarbonat, Essigsäure,
Natriumacetat, Salmiak etc.
Das Natrium-Aluminat wurde zuerst 1819 von =Macquer= und =Haussmann=
der Beachtung der Färber empfohlen, allein ohne Erfolg, woran ohne
Zweifel der Umstand schuld war, dass es bei weitem nicht so wohlfeil
als der Alaun dargestellt werden konnte. Im Jahre 1832 machte
=Döbereiner= von neuem auf diese Verbindung aufmerksam. »Möchten
technische Chemiker,« sagte er, »ein wohlfeiles Verfahren, thonsaures
Kali zu bereiten, ausmitteln und unter dem Namen =Haussmann's
Thonkalilauge= in den Handel bringen.« Der erste, der Aluminat im
Grossen darzustellen versuchte, war =Tissier=, welcher, ohne von den
gleichzeitigen Arbeiten =Thomsen='s in Kopenhagen Kenntniss zu haben,
Natriumaluminat durch Kochen von gepulvertem Kryolith mit gebranntem
Kalk und Filtriren der siedenden Flüssigkeit darzustellen lehrte und
eine Vorschrift gab, die seitdem von =Sauerwein= (siehe Seite 291) u.
a. verbessert wurde. Dass der Kryolith, möge er nach =Tissier='s
Methode mit Aetzkalk auf nassem Wege, oder nach =Thomsen='s Verfahren
durch Erhitzen mit Kreide aufgeschlossen worden sein, ein
vortreffliches Material zur Bereitung des Natriumaluminates abgiebt,
liegt auf der Hand, da ja erst das Aluminat, und aus diesem erst das
Aluminiumsulfat oder der Alaun dargestellt wird. Trotzdem hat keine der
Fabriken, die Kryolith verarbeiten, bis jetzt in Deutschland
Natriumaluminat in den Handel gebracht. In Frankreich und England steht
die Sache anders, hier wird seit einigen Jahren in den Fabriken von
Bell u. Co. in Newcastle, und von Merle u. Co. in Alais (Frankreich)
Natriumaluminat in grosser Menge und vollkommen rein dargestellt. In
Frankreich stellt man diese Verbindung nach der von =Morin= angegebenen
Methode dar, wobei die von =Lechatelier=, =Deville= und =Jacquemart=
gegebenen Winke nicht unberücksichtigt blieben. Nach dem Verfahren der
ersteren geht man von dem Mineral =Bauxit= (vergl. Seite 292) aus,
welches 60-75 Proc. Thonerde und 12-20 Proc. Eisenoxyd enthält. Das
Mineral wird entweder mit Aetznatron oder mit Soda aufgeschlossen. Im
erstern Falle wird dasselbe im gepulverten Zustande mit Natriumlauge
gekocht, wodurch sich eine Lösung von Natriumaluminat bildet. Im
zweiten Falle wird eine Mischung des Minerals mit calcinirter Soda in
einem Flammenofen erhitzt, bis eine herausgenommene Probe mit Salzsäure
nicht mehr aufbraust, d. h. bis alles Natriumcarbonat zersetzt ist. Die
durch Auslaugen der Schmelze gewonnene Flüssigkeit wird nach dem Klären
zur Trockne abgedampft. Das Produkt ist ein weisses Pulver mit einem
Stich ins Grünlichgelbe, trocken anzufühlen und leicht zu verpacken. So
wie es im Handel vorkommt, besteht es aus
Thonerde 48
Natron 44
Chlornatrium und Glaubersalz 8
---
100
Die Formel (Al_{2} / Na_{6})} O_{6} würde erfordern
Thonerde 52,79
Natron 47,21
------
100,00
Das Natriumaluminat ist in kaltem wie in heissem Wasser mit gleicher
Leichtigkeit löslich. Aus der Luft absorbirt die äussere Schicht etwas
Feuchtigkeit und Kohlensäure, weshalb das so veränderte Produkt beim
Auflösen eine durch suspendirte Thonerde trübe Flüssigkeit giebt. Die
Lösungen der Verbindung bleiben lange klar, wenn sie kein höheres spec.
Gewicht haben als 10-12° B. (= 1,07-1,09). Das Verfahren der
Darstellung des Natriumaluminates kann wie es scheint, noch dadurch
vereinfacht werden, dass man zum Aufschliessen des Bauxits Glaubersalz
gemengt mit Kohle (vergl. Seite 292) verwendet. Endlich kann auch diese
Verbindung erhalten werden, indem man eine Mischung von Bauxit mit
Kochsalz in einem Flammenofen glüht und einen Strom erhitzten
Wasserdampf darüber leitet. Nach der von =Lechatellier=, =Deville= und
=Jacquemart= vorgeschlagenen Methode der Darstellung des Aluminates ist
Aluminiumsulfat der Ausgangspunkt; man fällt aus ihr die Thonerde und
löst letztere in Natriumlauge auf. Das Natriumaluminat findet Anwendung
als Mordant in der Färberei und Zeugdruckerei, zur Bereitung von
Lackfarben, zum Härten der Steine und zur Herstellung künstlicher
Steine, zum Leimen der Papiermasse, zum Verseifen der Fette in der
Stearinkerzenfabrikation, wobei sich Thonerdeseife bildet, die durch
Essigsäure in Aluminiumacetat und Fettsäure zerlegt wird und seit
einiger Zeit in grosser Menge bei der Fabrikation von Milchglas
(Halbporcellan). Bei der von =Balard= empfohlenen Methode der
Sodafabrikation aus Bauxit, Glaubersalz und Kohle tritt das
Natriumaluminat als Zwischenprodukt auf, welches durch Kohlensäure in
Soda und in Thonerde zerlegt wird[81].
[81] Die _Pennsylvania Salt Manufacturing Company_ zu Natrona bei
Pittsburgh bringt grosse Mengen von Natrium-Aluminat unter dem
Namen _Natrona refined Saponifier_ für die Seifenfabrikation in
den Handel.
[Sidenote: Anwendung des Alauns und des Aluminiumsulfates.]
Der Alaun findet in Folge der grossen Verwandtschaft der in ihm
enthaltenen Thonerde zu den Gespinnstfasern, namentlich Wolle und
Baumwolle einestheils, anderntheils zu den Farbstoffen (mit Ausschluss
der Theerfarben) Anwendung in der Färberei und Zeugdruckerei, insofern
die Thonerde die Verbindung des Farbstoffes mit der Faser vermittelt.
Auf der Eigenthümlichkeit des Thonerdehydrates, mit den Farbstoffen
Verbindungen einzugehen, beruht die Anwendung des Alauns zur
Darstellung der Lackfarben. Der Alaun dient ferner als Läuterungsmittel
beim Ausschmelzen des Talges, zum Härten des Gypses, zum
Unlöslichmachen des Leimes in der Handpapierfabrikation und zur
Herstellung des vegetabilischen Leimes (Aluminiumpinat) in der
Maschinenpapierfabrikation, zur Darstellung des Aluminiumacetates. In
der Weiss- oder Alaungerberei macht eine Lösung von Alaun und Kochsalz
die geschwellten Häute weissgar. Aluminiumoleat und -palmitat
(Thonerdeseife) dienen zum Garmachen des Leders nach =Knapp='s
Verfahren. Der Alaun dient ferner als Klärungsmittel vieler
Flüssigkeiten, z. B. schlammigen Trinkwassers; im letzteren Falle
werden, indem der Alaun aus dem Schlamm Thonerde aufnimmt und in
unlöslichen Alaun übergeht, die in dem Wasser suspendirten
Unreinigkeiten von dem niederfallenden Alaun eingehüllt und die
Flüssigkeit wird dadurch geklärt. Eine siedend gesättigte Lösung von
Alaun, Kochsalz und Salpeter wird zum Färben des Goldes benutzt.
[Sidenote: Aluminiumacetat.]
Das =Aluminiumacetat= (essigsaure Thonerde) wird durch Zersetzung von
Aluminiumsulfat mit Bleiacetat, Barium- oder Calciumacetat erhalten;
die von dem Bleisulfat abfiltrirte Flüssigkeit wird zur Trockne
verdunstet; die zurückbleibende Masse ist gummiartig und nicht
krystallisirbar, zerfliesslich und sehr zusammenziehend. Lässt man sie
an der Luft verdunsten, so geht das Aluminiumacetat unter Verlust von
Essigsäure in eine in Wasser vollkommen unlösliche Verbindung (basisch
essigsaure Thonerde) über. Im reinen Zustande findet diese Verbindung
weit seltener Anwendung als in Form einer Mischung von Alaun,
Kaliumacetat und Kaliumsulfat, in welchem Zustande sie die =Rothbeize=
(_mordant rouge_) bildet. Soll neutrales Aluminiumacetat mit Hülfe von
Alaun dargestellt werden, so wendet man auf 100 Th. Bleizucker 62,6 Th.
Alaun an, wenn die Zersetzung gegenseitig eine vollständige sein soll.
Meist nimmt man aber den Alaun im Ueberschuss. Vortheilhafter ist es,
Alaunlösung vorher durch Natriumcarbonat in unlöslichen Alaun zu
verwandeln und diesen dann in Essigsäure zu lösen, und am
vortheilhaftesten, seit dem Entstehen der Kryolith- und
Bauxitindustrie, dass man die aus Natronaluminat ausgeschiedene
Thonerde in Essigsäure löst. Das Aluminiumacetat kommt nicht in den
Handel, sondern wird von den Consumenten selbst bereitet; es zeigt fast
nie eine constante Zusammensetzung, was davon herrührt, dass man zum
Zersetzen des Alauns bald Bleizucker, bald Calciumacetat, bald
Natriumacetat verwendet und zwar diese Zersetzungsmittel in sehr
verschiedenen Mengen. Man setzt zuweilen der Rothbeize Mittel zu, die
deren schnelles Trocknen auf den Stoffen verhindern sollen, z. B.
Glycerin, Chlorzink, Kochsalz und Salmiak. Arsenige Säure, die man
früher oft zusetzte, wird zu diesem Zwecke nicht mehr verwendet. Man
verwendet das Aluminiumacetat als Beize in der Baumwollfärberei und
Zeugdruckerei, sowie zum =Wasserdichtmachen= von Wollgeweben. Von den
übrigen Thonerdesalzen finden technische Anwendung das
=Aluminiumhyposulfit= (nach =E. Kopp='s Vorschlage zum Mordanciren von
Baumwollstoff), ferner das =Aluminiumhypochlorit= (namentlich auf
=Orioli='s Empfehlung hin) unter dem Namen =Wilson='s Bleichflüssigkeit
zum Bleichen, das =Aluminiumsulfit= (zur Läuterung des Rübensaftes in
der Zuckerfabrikation) und das =Aluminiumoxalat= (nach den Vorschlägen
von =Dent= und =Brown=) zum Conserviren der Steine (Marmor, Dolomit,
Kalkschiefer und Kreide).
Das Ultramarin.
[Sidenote: Ultramarin.]
[Sidenote: Natürliches.]
Das =Ultramarin= ist die bekannte schöne blaue Farbe, die man früher aus
dem =Lasurstein= (_Lapis Lazuli_) ausschied, jetzt aber künstlich in den
Ultramarinfabriken Europa's in der Menge von 180,000 Ctr. jährlich
darstellt. Der Lasurstein findet sich in schön blauen Massen von
2,75-2,95 spec. Gewichte. Aus diesem Steine stellte man ehedem das
Ultramarin dar, indem man die wenigen guten Stücken gröblich pulverte,
glühte, in Wasser abschreckte und das erhaltene feine Pulver mit sehr
verdünnter Essigsäure digerirte, um das mit dem Lasurstein gemengte
Calciumcarbonat aufzulösen. Darauf wurde der Lasurstein auf dem Reibstein
fein gerieben, mit einem gleichen Gewichte eines Gemenges von Harz,
Wachs, Leinöl und Burgunderpech gemischt. Diesen Teig knetete man nun
unter Wasser so lange, als dasselbe noch blau gefärbt wird; aus dem
Wasser setzt sich das Ultramarin als feines Pulver ab. Auf diese Weise
erhielt man ungefähr 2-3 Proc. Ultramarin, welches wegen seiner Schönheit
und Seltenheit, wegen seiner Unveränderlichkeit am Lichte, im Oel und
auch Kalke in sehr hohem Preise stand. Durch die chemische Analyse des
Lasursteines gelangte man zur genauen Kenntniss der Zusammensetzung
desselben, welche nach vielen fruchtlosen Versuchen zur Darstellung des
künstlichen Ultramarins führte, das dem natürlichen an Güte und Schönheit
der Farbe nichts nachgiebt und sowol das natürliche, als auch andere
blaue Farben, wie z. B. die Smalte in den meisten Fällen ersetzen kann.
Der Lasurstein besteht in 100 Theilen aus 45,40 Th. Kieselerde, 31,67
Th. Thonerde, 9,09 Th. Natron, 5,89 Th. Schwefelsäure, 0,95 Th. Schwefel,
3,52 Th. Kalk, 0,86 Th. Eisen, 0,42 Th. Chlor, und 0,12 Th. Wasser.
[Sidenote: Künstliches Ultramarin.]
Das künstliche Ultramarin wurde von =Christian Gmelin= im Jahre 1822
entdeckt, aber 1828 erst von =Guimet= in grösseren Mengen dargestellt.
Die ersten deutschen Ultramarinfabriken wurden gegründet 1836 in
Wermelskirchen (von Dr. =Leverkus=) und 1838 in Nürnberg (von =J.
Zeltner= unter Mitwirkung von =Leykauf=). Das Verfahren der Darstellung
des Ultramarins wurde in neuerer Zeit verbessert durch die Herren
=Reinhold Hoffmann= (Director des Blaufarbenwerkes Marienberg in Hessen),
=Wilkens= in Kaiserslautern, =Fürstenau= in Coburg und =Gentele= in
Stockholm.
[Sidenote: Rohstoffe.]
Die Rohstoffe sind: 1) ein möglichst eisenfreies Aluminiumsilicat, am
besten Porcellanerde, 2) calcinirtes Glaubersalz, 3) calcinirte Soda, 4)
Schwefelnatrium (als Nebenprodukt der Fabrikation), 5) Schwefel, 6)
Holzkohlen- oder Steinkohlenpulver.
Als =Aluminiumsilicat= verwendet man Porcellanthon oder eine weisse
Thonart, deren Zusammensetzung von der der Porcellanerde nicht sehr
abweicht. Geringe Beimengungen von Kalk und Magnesia sind nicht
schädlich; der Eisenoxydgehalt soll nicht über 1 Proc. betragen. Die
Ultramarinfabrik in Meissen verarbeitet Porcellanerde von Seilitz bei
Meissen, die Nürnberger Fabrik zum Theil Porcellanthon von
Tirschenreuth in der Oberpfalz. Der zur Herstellung des Ultramarins
sich eignende Thon soll möglichst nach der Formel Si_{2}O_{7}Al_{2}
zusammengesetzt sein; ob die Kieselerde darin vollständig in Gestalt
von Silicat oder zum Theil frei enthalten ist, scheint gleichgültig zu
sein. Hat auch der Thon in Folge beigemengten Sandes die angegebene
Zusammensetzung nicht, so erhält er dieselbe doch durch das Schlämmen,
welches genau auf dieselbe Weise wie in der Porcellanfabrikation
ausgeführt wird. Der geschlämmte Thon wird getrocknet und nach dem
Trocknen geglüht, wodurch der Thon mürbe und spröde wird, die
Eigenschaft verliert, schmierig und fett zu sein, und sich nun leicht
durch Pochwerke und Quetschwerke pulvern lässt. Nach dem Pochen wird
der Thon gesiebt, um ihn in staubförmiges Mehl zu verwandeln. Das
=Glaubersalz= oder =Sulfat=, in der Ultramarinbereitung zuerst von
=Leykauf= in Nürnberg angewendet, darf keine freie Säure enthalten und
muss frei von Blei und möglichst frei von Eisen sein. Hat das zur
Verfügung stehende Glaubersalz diese Eigenschaften nicht, so löst man
es in Wasser, neutralisirt die freie Säure mit Kalkmilch, wobei
zugleich das Eisenoxyd gefällt wird, decantirt nach dem Absetzenlassen
die klare Lauge und lässt krystallisiren und entwässert die Krystalle
auf der vertieften Sohle eines Flammenofens oder eines eisernen
Kessels. Oder man dampft die Lauge, ohne sie krystallisiren zu lassen,
unter fortwährendem Nachgiessen von frischer Lauge ab, um durch Soggen
wasserfreies Glaubersalz zu gewinnen, das herausgekrückt und getrocknet
wird. Das so erhaltene Produkt wird in Quetschmühlen zerquetscht und
gesiebt. =Kaliumsalze= bilden kein Ultramarin, wol aber
=Bariumsalze=[82]. Die =calcinirte Soda= findet, wie sie von den
Sodafabriken oder als Nebenprodukt bei der Verarbeitung des Kryoliths
und des Natriumnitrates geliefert wird, Anwendung; sie wird ebenso wie
das Glaubersalz zerdrückt und im gesiebten Zustande aufbewahrt. Sie
muss mindestens 90grädig sein. In neuester Zeit zieht man in einigen
Fabriken das Aetznatron der Soda vor. Das =Schwefelnatrium= (bei der
Anwendung als Sulfuret von der Formel Na_{2}S in Anwendung gebracht)
tritt in der Regel als Nebenprodukt der Fabrikation auf und wird
entweder in flüssiger Form oder eingetrocknet und pulverisirt
angewendet. Den =Schwefel= wendet man in Form von Stangenschwefel an;
er wird als staubförmiges Pulver vorräthig gehalten. Die =Kohle=,
welche zur Entfernung des Sauerstoffs dient, wurde in die
Ultramarinfabrikation von =Leykauf= eingeführt; man wendet sie an in
Gestalt von Holzkohle oder Steinkohle; von letzterer benutzt man nur
backende, wenig Asche hinterlassende. Beide Kohlenarten werden vor
ihrer Anwendung in ein feines Pulver verwandelt. Zu diesem Behufe
bedient man sich entweder der Pulverisirtrommeln, wie in der
Schiesspulverfabrikation, oder man mahlt die Kohle in Sandstein- oder
Granitmühlen mit Wasser, bis sie in einen feinen Schlamm verwandelt
worden ist, welcher nach dem Trocknen zerdrückt und gesiebt wird.
Einige Fabriken wenden neben der Kohle noch =Colophonium= und
=Theerasphalt= an. Zu gewissen Sorten von Ultramarin, welche der
Einwirkung des Alauns widerstehen sollen, kommt noch ein Antheil
=Kieselerde= (fein zerriebener Quarzsand oder am besten als
Nebenprodukt auf nassem Wege erhalten). Anhangsweise sind hier noch zu
erwähnen die weissen Stoffe, welche zum Mischen und Strecken des
fertigen Ultramarins gebraucht werden wie =Lenzin=, =Gyps=,
=Schwerspathpulver= und =Barytweiss=. Bei der Herstellung der
Waschkugeln findet endlich noch =Mehl= Anwendung. Ueber den Vortheil
der Anwendung des =Kryolithts= in der Ultramarinfabrikation gehen die
Ansichten der Betheiligten sehr auseinander.
[82] =Fr. Kuhlmann= fand in einem Ofen, welcher zur Reduktion von
Schwerspath zu Schwefelbarium diente, =Barium-Ultramarin=, d. i.
Ultramarin, in welchem das Natrium durch Barium ersetzt war.
[Sidenote: Darstellung des Ultramarins.]
=Fabrikationsverfahren des Ultramarins.= Die verschiedenen Methoden der
Ultramarindarstellung lassen sich auf folgende =drei=, nach den
wesentlichen Rohstoffen classificirt, zurückführen, nämlich:
[Greek: a]) Fabrikation von Sulfat- oder Glaubersalz-Ultramarin;
[Greek: b]) " " Soda-Ultramarin;
[Greek: g]) " " Kieselerde-Ultramarin.
[Greek: a]) =Fabrikation von Sulfat-Ultramarin.= Diese Sorte von
Ultramarin wird nach dem sogenannten =Nürnberger Verfahren= aus Kaolin,
Sulfat und Kohle dargestellt. Die Fabrikation desselben zerfällt
a) in die Herstellung des grünen Ultramarins,
b) in die Ueberführung desselben in Ultramarinblau.
a) =Herstellung des grünen Ultramarins.= Bei der Bereitung des Satzes
ist sowol das Verhältniss der Materialien, als auch eine höchst innige
Mengung von grosser Wichtigkeit. Bei der Anwendung von trockenen
Materialien verfährt man auf die Weise, dass man die Stoffe in kleinen
Quantitäten zusammenwiegt, sie dann in kleinen Trögen hin- und
herschaufelt, durch Siebe siebt und das Verschaufeln und Sieben
mehrmals wiederholt. Dort, wo Lösungen von Glaubersalz, Soda und
Schwefelnatrium angewendet werden, wird in die Lösung der Porcellanthon
gebracht und das Ganze zur Trockne eingedunstet. Manchmal wird
demselben auch das Kohlenpulver zugegeben. Das trockene Gemisch wird in
einem Flammenofen schwach geglüht, hierauf gepulvert und durch
Schaufeln und Sieben das Pulver möglichst gleichförmig gemacht. Die
Verhältnisse, in welchen die Rohmaterialien gemengt werden, sind sehr
verschieden; in jedem Falle muss 1) Natron als Glaubersalz oder Soda in
solcher Menge in die Mischung eintreten, dass durch das Natron die
Hälfte der Kieselsäure des Thons gesättigt werden kann; 2) noch so viel
Natron neben Schwefel vorhanden sein, um eine gewisse Menge
Natriumpolysulfuret zu bilden; 3) noch Schwefel und Natrium als
Natriumsulfuret (Na_{2}S) in dem Gemisch übrig bleiben, nachdem man vom
ganzen Gemenge so viel grünes Ultramarin, wie sich dessen
Zusammensetzung nach den neueren Analysen ergeben hat, abgezogen hat,
als die in der Mischung vorhandene Kieselerde und Thonerde zu bilden
vermögen. Als Norm für Mischungen können folgende gelten:
I. II.
Porcellanthon (wasserfrei) 100 100
calcinirtes Glaubersalz 83-100 41
calcinirte Soda -- 41
Kohle 17 17
Schwefel -- 13
100 Th. calcinirte Soda werden durch 80 Th. calcinirtes Glaubersalz,
100 Th. des letzteren durch 60 Th. trockenes Schwefelnatrium ersetzt.
Der Satz, der in der Regel in grösseren Mengen dargestellt und in
Vorrath aufbewahrt wird, kommt in Charmottetiegel, in welche er mit
passenden Holzkeulen eingestampft wird[83]. Das Erhitzen geschieht in
Oefen, deren Construktion der der kleinen Porcellanöfen ähnlich ist,
bei erforderlicher hoher und gleichförmiger Temperatur und möglichst
gehindertem Luftzutritt. Die Temperatur, welche den Glühgefässen nach
und nach ertheilt wird, streift an helle Rothglühhitze oder angehende
Weissglühhitze. Die Dauer eines Brandes variirt von 7-10 Stunden. Man
lässt den Ofen verschlossen erkalten. Der Inhalt der Tiegel erscheint
als eine gesinterte Masse von grauem, oft gelbgrünem Ansehen; er wird
wiederholt abgewässert. Das so erhaltene Ultramarin ist eine lockere,
schwammige, aus kleinen und grossen porösen Stücken bestehende Masse,
die auf Mühlen bis zur äussersten Feinheit gemahlen wird; das Pulver
wird gewaschen und nach dem Waschen getrocknet. Nachdem das Produkt
noch in Quetschmühlen trocken gerieben und durch Haarsiebe geschlagen
wurde, ist es als =grünes Ultramarin= sowohl zum Verkauf, als auch zur
Ueberführung in blaues Ultramarin anwendbar.
[83] Glüht man diesen Satz bei Luftabschluss, so erhält man eine weisse
Masse, die nach dem Behandeln mit Wasser eine weisse lockere
Substanz darstellt, welche =Ritter= mit dem Namen =weisses
Ultramarin= belegt hat. Es wird an der Luft grün und beim Erhitzen
an der Luft blau.
Das grüne Ultramarin zeigt sich zusammengesetzt aus:
nach =Stölzel= (1855)
Thonerde 30,11
Eisen 0,49 (Eisenoxyd 0,7)
Calcium 0,45
Natrium 19,09 (Natron 25,73)
Kieselerde 37,46
Schwefelsäure 0,76
Schwefel 6,08
Chlor 0,37
Magnesia, Kali, Phosphorsäure Spuren
-------
94,81
Sauerstoff 5,19
-------
100,00
Die untersuchte Sorte war aus einer Ultramarinfabrik aus
Kaiserslautern.
Das grüne Ultramarin hat als grüne Farbe im Ganzen noch einen
untergeordneten Werth, indem es an Schönheit der Nuance den meisten
Kupferfarben weit nachsteht.
b) =Ueberführung des Ultramaringrüns in Ultramarinblau.= Die
Ueberführung des grünen Ultramarins in blaues kann auf verschiedene
Weise ausgeführt werden und bietet keine Schwierigkeit dar, gegenwärtig
findet aber meist diese Ueberführung durch Rösten mit Schwefel bei
niedriger Temperatur und unter Luftzutritt statt, so dass der Schwefel
zu schwefliger Säure verbrennen kann, wobei zugleich ein Theil des
Natriums sich oxydirt, welches dann aus dem blauen Ultramarin als
Natriumsulfat ausgezogen wird. Der im grünen Ultramarin enthaltene
Schwefel bleibt jedoch, nur mit weniger Natrium verbunden, vollständig
zurück. Bei dem in mehreren Ultramarinfabriken üblichen =Röstverfahren=
wendet man kleine, über einem Feuerraume fest eingemauerte Cylinder an,
deren hinterer Boden mit einer Oeffnung versehen ist, in welche die Axe
einer Flügelwelle gesteckt werden kann. Der vordere Theil lässt sich
leicht hinwegnehmen; dieser Theil hat eine Oeffnung für die
durchgehende Axe der Flügelwelle, eine kleine Oeffnung unten und eine
grössere oben, zum Eintragen des Schwefels dienend, welche beide mit
Riegeln verschlossen werden können. An der obern Seite des Cylinders
befindet sich noch eine weitere kleine Oeffnung zum Austreten der
schwefligen Säure. Der Cylinder wird mit der Flügelwelle versehen, mit
25-30 Pfd. grünem Ultramarin beschickt, verschlossen und in dem Ofen
erhitzt. Von Zeit zu Zeit werden die Flügel gedreht, um das Ultramarin
gleichmässig zu erhitzen. Nachdem der Inhalt des Cylinders so weit
erhitzt worden ist, dass eine Probe des in die Oeffnung geworfenen
Schwefels sich von selbst entzündet, mässigt man das Feuer, wirft
alsdann in den Cylinder 1 Pfd. Schwefelpulver, dreht die Flügelwelle
und lässt die Füllöffnung offen, damit der Schwefel verbrennen kann.
Man dreht langsamer, bis keine Schwefeldämpfe mehr entweichen. Dieselbe
Behandlung mit Schwefel wird so lange wiederholt, bis eine
herausgenommene Probe die höchste Reinheit und Intensität der blauen
Farbe zeigt. In einigen Fabriken beendigt man das Fertigrösten nicht
auf einmal, sondern man laugt das Produkt, ehe es ganz blau geworden
ist, noch einmal aus, mahlt, knetet und siebt es; es wird dadurch eine
gleichförmigere Bläuung erzielt, weil keine Körner verbleiben können,
welche inwendig grünlicher wären als aussen. Die blaugebrannten
Ultramarine sind dann erst Handelswaare, wenn sie nochmals ausgelaugt,
getrocknet und gesiebt worden sind. Die helleren Sorten werden durch
weisse Zusätze erzeugt. Nach einem =anderen= Röstverfahren wendet man
eine Art gemauerter Muffelöfen oder solche Herdöfen an, in welche die
Flamme der Heizung nicht eintreten kann. Das Ultramarin wird auf dem
Herde in einer 6 bis 8 Centim. hohen Schicht gleichmässig ausgebreitet
und so lange unter Verschluss der Thüre erhitzt, bis hineingeworfener
Schwefel sogleich zu brennen beginnt. Man wirft eine Schaufel voll
Schwefelpulver auf und lässt dasselbe unter Umrühren mit einer eisernen
Krücke verbrennen. Diese Operation wird wiederholt, bis die Nüance und
Intensität der blauen Farbe nicht mehr zunimmt.
Es ist noch nicht entschieden, ob die deutsche (Nürnberger) Methode des
Blaubrennens in Cylindern oder die auf Herden den Vorzug verdiene. Bei
letzterer Methode, wo man das Ultramaringrün in einer Art Backofen,
dessen Herd von unten geheizt wird, erhitzt und mit Schwefel blau
brennt, ist die Wirkung eine schnellere, weil viel grössere
Berührungsflächen vorhanden sind, als bei ersterer Methode. Aber bei
jedem dieser Verfahren geht noch viel schweflige Säure verloren;
dieser Verlust ist so bedeutend, dass die Ultramarinfabriken durch
geeignete Verbindung ihrer Röstöfen mit Bleikammern grosse Mengen von
Schwefelsäure erzeugen können, während gegenwärtig die entweichende
schweflige Säure der Fabrik selbst und der Umgegend lästig wird. Mit
der so gewonnenen Schwefelsäure könnten die Ultramarinfabriken einen
grossen Theil ihres Glaubersalzes selbst darstellen. Wenn man des blaue
Ultramarin durch Verdrängung auslaugt, so lassen sich ziemlich
concentrirte Glaubersalzlösungen erhalten, welche in der Fabrikation
Anwendung finden können, nachdem man das Eisen daraus durch Kalk
entfernt hat. =Hanstein= sucht die in der Lauge enthaltene
Schwefelsäure dadurch auszunutzen, dass er sie als Barytweiss fällt.
Das Ultramarin nimmt beim Blaubrennen mit Schwefel zwar an Gewicht zu,
beim Auswaschen aber im Ganzen nur einige Procente ab. Beim
nachlässigen Auswaschen backt das Ultramarin in den Fässern, in denen
es aufbewahrt wird, nach und nach wieder zusammen. Das letzte
Präpariren des Ultramarins geschieht auf der granitnen Präparirmühle
mit Bodenstein und Laufer von 1,3-1,6 Meter Durchmesser. Die fein
geriebene Farbe wird nun noch geschlämmt und die verschiedenen
Schlämmwässer in Bottiche von Nr. 00, 1, 2, 3 u. s. w. abgelassen,
woraus die verschiedenen Sorten Farbe gewonnen werden. Während des
Schlämmens geht auch das Versetzen der helleren Sorten des Ultramarins
mit Porcellanthon vor sich. Die breiige Masse von geschlämmtem
Ultramarin wird in hanfene Säcke gebracht und ausgepresst und nach dem
Auspressen auf Horden in geheizten Räumen getrocknet. Die getrocknete
Masse wird gesiebt.
[Sidenote: Fabrikation von Soda-Ultramarin.]
[Greek: b]) Das =Soda-Ultramarin=, wie es in Frankreich, Belgien, in
Hessen und in der Rheinpfalz dargestellt wird, ist entweder reines
Soda-Ultramarin oder ein Gemenge davon mit Sulfat-Ultramarin. Der Satz
besteht beispielsweise aus:
I. II. III.
Kaolin 100 100 100
Sulfat -- 41 --
Soda 100 41 90
Kohle 12 17 6
Schwefel 60 13 100
Colophonium -- -- 6
Das Erhitzen des Gemenges geschieht in Häfen oder besser in
Flammenöfen. Es bildet sich ein grün gefärbtes Produkt, das zerreiblich
und so porös ist, dass es den Sauerstoff mit grosser Leichtigkeit zu
absorbiren vermag. Daher wird beim Erkalten des Flammenofens der
grösste Theil des Produktes in Ultramarinblau übergeführt.
Ultramaringrün kann daher nach diesem Verfahren nicht dargestellt
werden. Mengt man das erhaltene unvollkommene Blau mit Schwefel und
unterwirft es in grossen Muffeln, deren Boden aus feuerfesten Platten
besteht und die Decke aus Eisen, dem Abbrennen, so erhält man
vollkommenes Ultramarinblau, welches sich von dem Endprodukt des
Nürnberger Verfahrens durch dunklere Färbung und grösseren
Farbenreichthum auszeichnet. Je mehr Schwefel und Soda dem rohen
Gemenge zugesetzt wird, desto mehr erlangt das Rohprodukt die
Eigenschaft, eine blaue Farbe anzunehmen, so dass bei geeigneten
Mischungsverhältnissen ein schönes Ultramarinblau, welches keiner
weiteren Behandlung mit Schwefel bedarf, sofort in der ersten Phase
sich bildet. So dargestelltes Ultramarin enthält 10-12 Proc. Schwefel.
=Fabrikation von Kieselerde-Ultramarin.=
[Greek: g]) Das =Kieselerde-Ultramarin= ist Soda-Ultramarin, bei dessen
Bereitung fein zertheilte Kieselerde zugesetzt wurde und zwar 5-10 Proc.
vom Gewicht des Kaolins. Das durch das Kieselerdeverfahren dargestellte
Ultramarin ist stets blau und die weitere Behandlung mit Schwefel fällt
weg.
Es widersteht einer Alaunlösung und zwar um so besser, je mehr
Kieselerde es enthält, und ist durch eine eigenthümlich röthliche
Färbung charakterisirt, deren Intensität mit der Kieselerdemenge
wächst. Das Kieselerdeverfahren liefert für viele Zwecke des
vorzüglichste Produkt, leider bietet aber die Fabrikation in Folge der
Neigung des kieselsäurereichen Gemisches im Ofen zu sintern, grosse
Schwierigkeiten.
[Sidenote: Constitution des Ultramarins.]
Seit dem Bekanntwerden des Ultramarins haben sich die Chemiker mit der
Frage beschäftigt, auf welche Weise in dem Ultramarin die Moleküle
gruppirt seien, welche Verbindung namentlich die blaue Färbung bewirke.
=Marggraf= war der Erste, der diese Frage zu beantworten versuchte; im
Jahre 1758 widerlegte er die damals verbreitete Ansicht, dass der
Lasurstein Kupfer enthalte und dass dieses die Ursache der Färbung sei;
da die Analyse ihm Eisenoxyd ergab, so erklärte er das Eisen in dem
Ultramarin für das färbende Princip. =Guyton-Morveau= schrieb die Farbe
dem Schwefeleisen zu, eine Ansicht, die bis auf die neuere Zeit von
vielen Chemikern vertreten wurde, obgleich ihr mehrere, namentlich
=Brunner=, entgegentraten. Wenn nun gleich alle Analysen des
Ultramarins einen Eisengehalt anzeigen, so ist es doch Thatsache, dass
die meisten Ultramarinfabrikanten nach eisenfreiem Thone und
Glaubersalz trachten. Man zählt deshalb gegenwärtig die geringe Menge
Eisen zu den unwesentlichen Bestandtheilen des Ultramarins. Alle
Chemiker sind darüber einig, dass bei der Feststellung einer
rationellen Formel des Ultramarins nur vier Substanzen, nämlich
Kieselerde, Aluminium, Natrium und Schwefel in Betracht zu ziehen
seien, über die rationelle Formel selbst und über die Theorie der
Bildung des Ultramarins, namentlich der Ueberführung des grünen in
blaues, herrscht dagegen keine Uebereinstimmung, obgleich die in
neuerer Zeit ausgesprochenen Ansichten bei weitem nicht mehr so
divergiren, als die früheren.
Nach =Breunlin= wäre, abgesehen von der an Calcium gebundenen
unwesentlichen Schwefelsäure, aller Schwefel in dem Ultramarin als
Natriumpolysulfuret, und alles Natrium und Aluminium (mit Ausnahme von
dem Aluminium im beigemengten Thon) an Kieselerde gebunden.
Nach der Ansicht von =Wilkens= ist das grüne Ultramarin, welches der
Bildung von blauem stets vorangeht, eine reine
Schwefelnatriumverbindung, das blaue Ultramarin dagegen eine
Schwefelnatriumverbindung und eine Verbindung von Natriumhyposulfit.
Nach der Auffassung =Ritter='s wäre das blaue Ultramarin eine
Verbindung von Natrium-Aluminium-Silicat mit Natriumpolysulfuret und
dem Natrium einer Sauerstoffsäure des Schwefels, wahrscheinlich
Natriumhyposulfit. Ultramarin wird bekanntlich beim Uebergiessen mit
Salzsäure unter Zersetzung entfärbt, wobei
Schwefelwasserstoffentwickelung und Abscheidung von Schwefelmilch
stattfindet. Aus der Bildung von letzterer glaubte man mit Bestimmtheit
auf das Vorhandensein eines Polysulfurets in dem Ultramarin schliessen
zu dürfen.
Es ist bemerkenswerth, dass alle Chemiker, die sich mit der Ermittelung
der Constitution des Ultramarins beschäftigten, analytisch verfuhren
und den synthetischen Weg unbeachtet liessen. Es liegt aber ziemlich
nahe, die Sulfurete des Aluminiums und deren Verbindungen mit
Schwefelnatrium darzustellen und letztere dem Verfahren des Abbrennens
mit Schwefel, dem Behandeln mit Chlor u. s. w. zu unterwerfen. Nach =W.
Stein= wäre es ja das dunkelfarbige Schwefelaluminium, welches beim
Rösten frei wird und dem Ultramarin seine Färbung giebt. Es unterliegt
wol keinem Zweifel, dass bei Verarbeitung derjenigen
Ultramarinmischungen, in denen Schwefel und Kohle vorkommt, der
Schwefelkohlenstoff, dessen Vorhandensein bei Beginn des Brandes schon
durch den Geruch wahrzunehmen, bei der Ultramarinbildung mit wirksam
ist. Da während eines gewissen Aggregatzustandes der Schwefel =blau=
erscheint, genau so wie im Ultramarin, so meint =Nöllner=, es handele
sich in der Ultramarinfabrikation nur darum, diesen Aggregatzustand des
Schwefels durch Dazwischenhalten eines fremden Körpers wie Thonerde
oder Kieselerde zu fixiren. Mit solchen und anderen Aussprüchen, wie
sie z. B. =Geuther=[84] unlängst gethan, so geistreich wie diese
Ansichten auch aussehen, ist der Technologie jedoch nicht gedient.
[84] Nach =A. Geuther= (Lehrbuch der Chemie. 1870. p. 348) enthält das
weisse Ultramarin nur =monovalentes= Natrium, das blaue aber
=pentavalentes= und das grüne =trivalentes= Natrium!!
[Sidenote: Eigenschaften des Ultramarins.]
=Eigenschaften und Anwendung des Ultramarins.= Das Ultramarin ist ein
unfühlbares lasurblaues Pulver, das sich in Wasser nicht löst und an
dasselbe nichts abgeben darf; es wird von alkalischen Laugen nicht
angegriffen, jedoch durch Säuren, selbst durch sauer reagirende Salze,
wie z. B. durch Alaunlösung, unter Entwickelung von
Schwefelwasserstoffgas entfärbt[85]. Die Bezeichnung, =säurefestes
Ultramarin=, welche man in neuerer Zeit einer Sorte Ultramarinblau
gegeben hat, bezieht sich nur auf die Widerstandsfähigkeit gegen Alaun,
welche durch Zugeben von Kieselerde dargestellt wird.
[85] Der Lapis lazuli widersteht der Einwirkung des Alauns und selbst
der der Essigsäure. Das in den Sodaöfen hin und wieder sich
findende Ultramarin hat dieselbe Säurefestigkeit. Die geringe
Stabilität der meisten künstlichen Ultramarine zeigt, dass die
Fabrikation desselben bei weitem noch nicht ihren
Culminationspunkt erreicht hat.
Es hat als blaue Farbe die Smalte und ähnliche Kobaltfarben fast
gänzlich, den Lakmus und das Berlinerblau zum Theil verdrängt. Es dient
besonders zum Malen und Tünchen auf Kalkgrund, sowie in der
Wasserglasmalerei oder Stereochromie, zum Tapetendruck, in der
Buntpapierfabrikation, zum Druck auf Leinwand, Baumwoll-, Woll- und
Seidenzeuge, in der Buchdruckerei und in der Lithographie u. s. w. Ein
grosser Theil des Ultramarins wird ferner angewendet, um an sich
gelblich- oder röthlich-weisse Stoffe dem Auge rein weiss erscheinen zu
lassen. Die blaue Farbe des Ultramarins wirkt auf den schmutziggelben
Ton zu Weiss ergänzend. Man nennt diese Art der Anwendung des
Ultramarins das =Blauen=, das indessen weit richtiger das Weissen zu
nennen wäre. So blaut man unter Anderem die Leinwand (auf 50 Stück
Leinwand 2-3-1/2 Pfd. Ultramarin), die Papiermasse, die Wäsche, die
Kalkmilch beim Anstreichen, die Stärke, das Barytweiss, die Stearin-
und Paraffinmasse zur Kerzenfabrikation und endlich auch den Zucker.
Man hat in neuerer Zeit die Frage aufgeworfen, ob der Ultramarinzusatz
zum Zucker nicht nachtheilig sei. Wenn man aber in Betracht zieht, dass
das Ultramarin aus lauter der Gesundheit nicht schädlichen Substanzen
besteht, dass ferner die Menge des Ultramarins im Zucker eine
verschwindend kleine ist -- auf 1000 Ctr. Zucker genügen in der Regel
2-1/2 Pfd. Ultramarin --, so wird diese Frage unbedingt mit Nein
beantwortet werden müssen.
Das =grüne= Ultramarin, ein glanzloses Pulver, welches namentlich als
ordinäre Tüncher-, seltener als Tapetenfarbe Anwendung findet, ist
mitunter mit Indigcarmin und einer gelben Zinnlackfarbe geschönt.
Es wird zuweilen behauptet, dass dem Ultramarin mitunter Indig und
Berlinerblau zur Erhöhung des Farbentones zugesetzt, dass es ferner oft
mit Smalte und Berlinerblau verfälscht werde. Derartige
Verunreinigungen und Verfälschungen kommen wol gegenwärtig nicht mehr
vor, da der Preis selbst der besseren Ultramarinsorten geringer ist,
als der der genannten Substanzen. Kreide, die man früher häufig
zusetzte, kommt gegenwärtig äusserst selten als Verfälschungsmittel des
Ultramarins vor, da man in dem Thon und dem Alabaster ein weit
geeigneteres Mittel zum Versetzen des Ultramarins hat.
Schwerspathpulver und Permanentweiss findet sich dagegen in neuerer
Zeit öfters dem Ultramarin beigemengt.
III. Abschnitt.
Technik des Glases, der Thonwaaren, des Gypses, Kalkes und Mörtels.
Die Glasfabrikation.
[Sidenote: Begriff und allgemeine Eigenschaften des Glases.]
Das Glas ist ein durch Schmelzen erhaltenes amorphes Gemenge
verschiedener Silicate, in welchem gewöhnlich Alkalisilicat und
Calciumsilicat die Hauptbestandtheile bilden. Bei gewissen Gläsern wie
bei dem Wasserglas, dessen Anwendbarkeit auf seine Löslichkeit im Wasser
sich gründet, ist nur kieselsaures Alkali vorhanden; in allen anderen
Fällen sind neben dem Alkali (Kali oder Natron) noch andere Basen,
entweder alkalische und eigentliche Erden wie Kalk, Baryt, Strontian,
Magnesia, Thonerde u. s. w., oder Metalloxyde wie Bleioxyd, Wismuthoxyd,
Thalliumoxyd, Zinkoxyd, Eisenoxydul, Manganoxydul u. s. w., vorhanden. In
einzelnen Fällen, wie bei der Darstellung gewisser zu optischen Zwecken
dienender Gläser, wird die Kieselsäure entweder zum Theil oder gänzlich
durch Borsäure ersetzt.
Das Glas ist entweder durchsichtig (eigentliches Glas) oder es ist
undurchsichtig (Schmelzglas oder Email), farblos oder gefärbt und
widersteht, wenn man von dem Wasserglase absieht, der Einwirkung von
Luft und Wasser, den Einflüssen der gewöhnlichen Säuren und alkalischen
Flüssigkeiten bis zu einem gewissen Grade. =Durchsichtigkeit und
Beständigkeit= in chemischer Hinsicht sind die werthvollsten
Eigenschaften des Glases, die demselben anhaftende Zerbrechlichkeit und
Sprödigkeit ein Uebelstand, der aber mit der Natur des Glases auf das
Innigste verknüpft ist. =Amorphismus= gehört zum Grundbegriffe des
Glases. Verschwindet der amorphe Zustand des Glases, d. h. geht es in
den krystallinischen Zustand über, so hört es auf, Glas zu sein. Der
Amorphismus des Glases wird durch die =Zusammengesetztheit= bedingt.
Einfache Silicate haben das Bestreben, aus dem amorphen Zustand in den
krystallinischen überzugehen und sind schon aus dem Grunde nicht zur
Glasfabrikation geeignet. In Folge der amorphen Beschaffenheit geht dem
Glase jede regelmässige Spaltbarkeit ab und ist an den stets
scharfkantigen Bruchstücken nur der muschelige Bruch nach allen
Richtungen hin wahrzunehmen. Ist das Glas in dicken Massen spröde, so
zeigt es in dünnen Blättchen und Fäden eine grosse Elasticität und
Biegsamkeit. Die einzelnen Silicate, ihre Qualität und Menge sind für
die Beschaffenheit der Glasmasse von grosser Wichtigkeit; die =Silicate
der Alkalimetalle= geben dem Glase Leichtflüssigkeit und Weiche,
kieselsaures Kalium giebt dem Glase weniger Glanz als das
Natriumsilicat, lässt es dagegen ungefärbt, während Natriumzusatz dem
Glase stets eine bläulich-grüne Färbung ertheilt. =Calciumsilicat=
macht das Glas beständiger, härter und glänzender, aber auch
strengflüssiger, doch nicht in so hohem Grade als das =Magnesium=- und
=Aluminiumsilicat=. Das =Bleisilicat= und eben so das =Wismuthsilicat=
machen das Glas leicht flüssig und schleifbar, ausserdem ertheilen sie
demselben neben hohem Glanz bedeutendes Lichtbrechungsvermögen, in
optischer Beziehung werthvolle Eigenschaften. Das =Zinksilicat= und das
=Bariumsilicat= verhalten sich dem Bleisilicat bezüglich des Glanzes
und des Lichtbrechungsvermögens ähnlich, nur ist das =Bariumglas=
härter als das Bleiglas. Das Zinksilicat hat das Eigenthümliche, dass
es die grünliche Färbung des Natriumsilicates zum Verschwinden bringt.
=Eisen=- und =Mangansilicat= machen das Ganze leichtflüssig und
gefärbt. Silicate anderer Metalloxyde kommen in der Zusammensetzung der
Glasmasse nur insofern in Betracht, als sie färbende Eigenschaften
besitzen.
[Sidenote: Eintheilung der Glassorten.]
Lässt man die chemische Zusammensetzung der Glasmasse als
Eintheilungsgrund gelten, so hat man folgende vier Glasarten zu
unterscheiden:
I. Das =Kalium-Calcium-Glas= oder böhmische Krystallglas ist vollkommen
farblos, äusserst strengflüssig, hart und durch chemische Beständigkeit
ausgezeichnet. Das =Spiegelglas= ist häufig ein Gemisch von dieser
Glassorte mit der nachfolgenden.
II. Das =Natrium-Calcium-Glas=, französisches Glas, Fensterglas, ist
etwas härter als das vorige, weniger strengflüssig und zeigt die allem
Natriumglase charakteristische bläulichgrüne Färbung. Das zu optischen
Zwecken dienende =Crownglas= gehört hierher.
III. Das =Kalium-Blei-Glas=, Krystall- oder Klingglas, ist weich und
leicht schmelzbar. Es zeichnet sich durch hohes specifisches Gewicht,
Glanz, Lichtbrechungsvermögen und einen schönen Klang aus. Varietäten
dieser Glasart sind 1) das =Flintglas=, ein optisches Glas, welches
reicher an Blei ist als das Krystallglas und ausser dem Blei zuweilen
Wismuth, neben der Kieselsäure zuweilen Borsäure enthält; 2) der
=Strass=, die Grundlage der künstlichen Edelsteine.
IV. Das =Aluminium-Calcium-Alkaliglas=, Bouteillenglas oder Buttelglas,
enthält ausser den genannten Basen oft noch beträchtliche Mengen von
Eisen und Mangan und an der Stelle des Calciums oft Magnesium. Das
Alkali ist in geringerer Menge vorhanden, als in den übrigen
Glassorten. Die Farbe ist röthlichgelb oder dunkelgrün.
Das =specifische Gewicht des Glases= ist von seiner Zusammensetzung
abhängig. Das Alkali-Calcium-Glas ist das leichteste, dann folgt das
Aluminium-Calcium-Alkaliglas und zuletzt das Thalliumglas wie aus
nachstehenden Angaben folgt:
Böhmisches Krystallglas 2,396
Crownglas 2,487
Spiegelglas 2,488
Fensterglas 2,642
Bouteillenglas 2,732
Krystall- oder Klingglas 2,9-3,255
Flintglas von Frauenhofer 3,77
" " Faraday 5,44
Thalliumglas 5,62
Die Strahlenbrechung ist bei langsam gekühlten Gläsern einfach, bei
rasch gekühlten oder gepressten doppelt. Die Grade der Strahlenbrechung
sind sehr verschieden, Blei- und Wismuthgläser brechen das Licht am
stärksten, erreichen aber nie den Grad der Lichtbrechung, wie
diamantglänzende Körper. Setzt man den luftleeren Raum als Einheit, so
ist der Brechungsexponent des glasglänzenden Bergkrystalles = 1,547,
der des Diamanten aber 2,506. Bei Crownglas von Frauenhofer von 2,52
spec. Gewicht ist der Brechungsexponent = 1,534-1,544, bei Flintglas
von Frauenhofer von 3,7 spec. Gewichte der Brechungsexponent = 1,639,
bei Thalliumglas von Lamy = 1,71-1,965.
[Sidenote: Rohmaterialien der Glasfabrikation.]
Die Rohmaterialien der Glasfabrikation sind folgende:
1) Die =Kieselerde=, die sich rein als Bergkrystall, Quarz und in
gewissen Sandsorten und mit Basen verbunden in vielen Silicaten findet,
wie z. B. in dem Feldspath, wird in der Glasfabrikation meist als
Quarz, Sand oder Feuerstein angewendet. Der Sand muss zu den bessern
Glassorten möglichst eisenfrei sein; das Eisen, das in der Regel nur in
Gestalt von Eisenoxyd auf der Oberfläche der reinen Quarzkrystalle, aus
denen der Sand besteht, sich befindet, wird entweder durch einfaches
Waschen oder besser noch durch Digestion mit Salzsäure entfernt. Vor
der Anwendung pflegt man den Sand auszuglühen, damit er mürbe werde,
sich mit weniger Mühe mahlen lasse und leichter schmelze. Zuweilen muss
der Sand geschlemmt werden, um ihn von Thon, Humus u. dgl. zu befreien.
Zu ordinären Glassorten, wo die Farbe des Glases unwesentlich ist, ist
es vortheilhafter, einen unreinen Sand anzuwenden, da mit Thon, Mergel
und Lehm verunreinigter Sand weit leichter schmilzt als reiner. Aus
diesem Grunde bedient man sich zur Herstellung des Bouteillenglases
anstatt der Kieselerde nicht selten des Mergels oder Lehms, welche
ausser der Kieselerde auch noch beträchtliche Mengen von Thonerde in
die Glasmasse bringen.
2) Die =Borsäure= setzt man für gewisse Glassorten als theilweises
Ersatzmittel für Kieselsäure zu; sie befördert die Schmelzbarkeit der
Masse, giebt dem Glase einen hohen Glanz und ist ein vorzügliches
Mittel gegen das Entglasen. In der Regel setzt man sie der Glasmasse in
Gestalt von Borax (Natriumborat) zu. Neuerdings hat man vorgeschlagen,
die Tiza (Boronatrocalcit) in der Glasfabrikation anzuwenden.
3) =Kali= und =Natron= wendet man in sehr verschiedener Form in der
Glasfabrikation an, Kali jedoch meist in Form von Potasche oder
unvollständig ausgelaugter Holzasche, Natron meist in Gestalt von Soda
und Glaubersalz, in einzelnen seltenen Fällen in Form von Kryolith und
von Natrium-Aluminat. Calcinirte Soda wird, wenn es die Art des
herzustellenden Glases erlaubt, gegenwärtig stets der Potasche
vorgezogen, da das Natron, bei billigerem Preise, eine grössere
Sättigungscapacität besitzt, 10 Th. Natriumcarbonat entsprechen 13 Th.
Kaliumcarbonat. In der neueren Zeit wird zu weissem Glase das Natron in
Gestalt von Glaubersalz[86] gesetzt; in diesem Falle setzt man zu dem
Gemenge der Kieselerde mit dem Glaubersalz so viel Kohle, dass die
Schwefelsäure des Glaubersalzes zu schwefliger Säure und die Kohle zu
Kohlenoxyd reducirt wird. Das entstandene Natriumsulfit wird dann
leicht von der Kieselsäure unter Freiwerden von schwefliger Säure
zersetzt. Auf 100 Th. Glaubersalz (wasserfrei) wendet man 8-9 Th. Kohle
an. Ein Ueberschuss von Kohle ist nachtheilig, weil sich dadurch eine
grosse Menge Schwefelnatrium bilden würde, welches das Glas braun
färbt.
[86] Die Anwendbarkeit des Glaubersalzes in der Glasfabrikation ist
eine in der Geschichte der Glasindustrie epochemachende Erfindung.
Obgleich =Lampadius= und =Gehlen= schon in den ersten Jahren des
laufenden Jahrhunderts auf das Glaubersalz als Glasrohmaterial
aufmerksam gemacht, so gebührt doch das Verdienst, das Glaubersalz
in die Glasfabrikation eingeführt zu haben, dem bayer.
Oberbergrath und Philosophen =Franz von Baader= in München. Vergl.
Biographie Franz von Baaders, herausgegeben von Prof. Dr. Franz
Hoffmann, 1857 p. 48. --
4) Der in der Glasfabrikation angewendete =Kalk= muss möglichst
eisenfrei sein. Man verwendet ihn als Marmor oder Kreide entweder im
rohen Zustande, d. h. ohne ihn vorher zu brennen oder zu pulvern, oder
gebrannt und gelöscht. In der Regel kommt er im natürlichen Zustande
entweder als gepochter Kalkstein oder geschlemmte Kreide zur
Verwendung. Auf 100 Gewichtstheile Sand rechnet man in der Regel 20
Gewichtstheile Kalk. In einigen böhmischen Fabriken wendet man den Kalk
in der zweckmässigsten Form, nämlich als Calciumsilicat, als
=Wollastonit= an, welcher die Formel SiO_{3}Ca hat. Anstatt des Kalkes
kann man auch =Strontian= und =Baryt= anwenden, ersteren in Gestalt von
=Strontianit= (SrCO_{3}) letzteren in Form von =Witherit= (BaCO_{3}).
Der =Flussspath= (CaFl_{2}) und das bei der Verarbeitung des Kryoliths
auf Soda fallende Fluorcalcium werden seit einiger Zeit zur Herstellung
von Milchglas angewendet, eben so das =Natrium-Aluminat=.
5) Das =Bleioxyd= wird in den meisten Fällen in Gestalt von =Mennige=
angewendet, welche, indem sie einen Theil ihres Sauerstoffs abgiebt und
dadurch zu Bleioxyd reducirt wird, reinigend auf die Glasmasse
einwirkt. Das Blei giebt dem Glase ein hohes specifisches Gewicht,
hohes Lichtbrechungsvermögen, Weichheit und Schleifbarkeit. Es ertheilt
dem Glas einen schwachgelblichen Ton und hat den Uebelstand, die Masse
der Glashäfen stark anzugreifen. Die Mennige muss vollkommen frei sein
von Kupfer und Zinnoxyd, weil ersteres das Glas grün färben, letzteres
das Glas milchig und undurchsichtig machen würde. Das Bleiweiss würde
eben so gut als die Mennige in der Glasfabrikation Anwendung finden
können, wenn es nicht meist mit Schwerspath versetzt wäre.
6) Das Zinkoxyd wird der Glasmasse stets in Gestalt von =Zinkweiss=
zugesetzt. Wenn die Farbe des herzustellenden Zinkglases nicht in
Betracht zu ziehen ist, so wird man mit Sand, Glaubersalz und
=Zinkblende= Zinkglas herstellen können.
7) Das =Wismuthoxyd=, das nur in kleiner Menge zur Herstellung gewisser
optischer Gläser Anwendung findet, wird zu der Glasmasse entweder als
Wismuthoxyd oder als salpetersaures Wismuthoxyd gesetzt.
Die Formeln gewisser in der Natur vorkommender Silicate nähern sich in
ihrer Zusammensetzung dergestalt der des Bouteillenglases, dass
dieselben, mit den erforderlichen Zusätzen versehen, in der
Glasfabrikation Anwendung finden können. Hierher gehören der
=Feldspath=, der =Pechstein=, der =Bimsstein=, der =Klingstein=, der
=Amphibol=, der =Basalt= und manche Laven. Auch manche Hochofen- und
Eisenfrischschlacken finden in der Glasfabrikation Anwendung. So wird
der sogenannte schwarze =Hyalith= in Böhmen durch Zusatz von
Eisenfrischschlacken, dann auf dem Fichtelgebirge ein ähnliches
schwarzes Glas, das =Knopfglas=, durch Zusatz von eisenhaltigen
Amphibolgesteinen dargestellt. Der Feldspath würde ein kostbares
Rohmaterial der Glasfabrikation abgeben, wenn er wohlfeil genug zu
erlangen wäre; durch Zusatz von Borax und Bleioxyd kann man mit ihm ein
allen Anforderungen entsprechendes Glas darstellen. Gewisse Laven kann
man, ebenso wie den Basalt, ohne weiteren Zusatz durch Schmelzen in
Glas überführen. Leichtschmelzende Thone, eisen- und kalkhaltiger Lehm
oder Mergel lassen sich auch zu Bouteillenglas anwenden, eben so auch
Granit (besonders der finnländische, Rapakiwi genannt), der unter
Zuschlag von Schwerspath auf mehreren Bouteillenhütten verschmolzen
wird.
[Sidenote: Entfärbungsmittel.]
Zu =farblosen Gläsern= bedient man sich ausser den genannten
Materialien noch gewisser =Entfärbungsmittel=, welche theils chemisch
durch Sauerstoffabgabe, theils physikalisch durch Ergänzung verschieden
gefärbter Nüancen zu Weiss wirken. Solche Entfärbungsmittel sind der
=Braunstein=, die =arsenige Säure=, der =Salpeter= und die schon
erwähnte =Mennige=.
1) Der =Braunstein= (MnO_{2}) wird schon seit den ältesten Zeiten zum
Farblosmachen der Glasmasse angewendet. Bei der Anwendung des
Braunsteins ist zu berücksichtigen, dass er nur in geringer Menge der
Glasmasse zugesetzt, dieselbe entfärbt, in grosser Quantität dagegen
derselben eine violette oder vielmehr amethystrothe Färbung ertheilt,
die so intensiv sein kann, dass das Glas schwarz und undurchsichtig
erscheint. Die violette Färbung des Glases wird in der Regel wol durch
Manganisilicat (kieselsaures Manganoxyd) herbeigeführt, während, wenn
der Braunstein entfärbend wirken soll, Manganosilicat (kieselsaures
Manganoxydul) in der Masse sich befinden muss. Ueber die Art und Weise,
wie der Braunstein entfärbend auf die Glasmasse wirke, sind
verschiedene Erklärungen gegeben worden. Am richtigsten wol ist es die
Entfärbung der Glasmasse einem Ergänzen complementärer Farben zu Weiss,
nämlich dem Grün vom Ferrosilicat, und dem Violett vom Manganosilicat,
zuzuschreiben; zu dieser Annahme ist man um so mehr berechtigt, als
=Körner= in Jena bereits im Jahre 1836 den Beweis geliefert hat, dass
man durch Zusammenschmelzen von Gläsern, die durch Eisen grün und durch
Mangan röthlich gefärbt waren, ein farbloses Glas erhalte, =Suckow=
ferner farbloses Glas durch Zusammenschmelzen von durch Manganoxydul
schwach roth gefärbtem Glas mit Kupferoxyd erhielt. Auf den Glashütten
des bayerischen Waldes giebt man einem rosenrothen Quarz von Rabenstein
bei Zwiesel den Vorzug, indem die Fabrikanten behaupten, dass sie mit
keiner andern Quarzart, selbst nicht mit dem reinsten Bergkrystall,
eine so reine Glasmasse darzustellen vermöchten. =v. Fuchs= fand in
diesem Quarz 1-1,5 Proc. Titanoxyd, welches in ähnlicher Weise
chromatisch neutralisirend zu wirken scheint, wie der Braunstein.
=Kohn= empfiehlt als Entfärbungsmittel oder Maskirungsmittel, ein
Gemisch von =Nickeloxydul= oder =Antimonoxyd=, durch welches man im
Stande sei, dem Glase eine durch die ganze Masse hindurch
gleichmässige, ins Röthliche ziehende Färbung zu ertheilen. Ein
neuerdings in Vorschlag gekommenes Entfärbungsmittel ist das
=Zinkoxyd=, welches die grüne Färbung des Glaubersalzglases entfernen
und ausserdem dem Glase einen höhern Glanz ertheilen soll. 2) Die
=arsenige Säure= wirkt als Entfärbungsmittel nur chemisch, sei die
Färbung des Glases durch Kohle oder durch Ferrosilicat hervorgebracht.
Ist ein kohlehaltiges Glas durch arsenige Säure zu entfärben, so hat
man folgendes Schema:
Arsenige Säure As_{2}O_{3} } { Arsen As_{2}
} geben {
Kohle 3C } { Kohlenoxydgas 3CO
hat man ein eisenoxydulhaltiges Glas durch arsenige Säure zu entfärben,
so geben:
Eisenoxydul 6FeO } = { Eisenoxyd 3Fe_{2}O_{3}
Arsenige Säure As_{2}O_{3} } { Arsen As_{2}.
Die arsenige Säure wird durch Kohle und Eisenoxydul schon in schwacher
Rothglut reducirt und das Arsen verflüchtigt. Man bringt die arsenige
Säure in die Glasmasse erst, nachdem dieselbe vollkommen geschmolzen
ist und drückt ein Stück davon mit Hülfe einer Eisenstange bis auf den
Boden des Glashafens hinab. Durch die sich sofort entwickelnden Dämpfe
von arseniger Säure findet eine Verbrennung des Kohlenstoffs und eine
Oxydation des Eisenoxyduls zu dem minder färbenden Eisenoxyd statt und
das reducirte Arsen entweicht. 3) Der =Salpeter= wird meist als
Chilisalpeter (Natriumnitrat) zu der Glasmasse gesetzt. Bei der
Fabrikation von Bleiglas möchte auch die Anwendung von Bleinitrat am
Platze sein. Bariumsalpeter ist in neuerer Zeit ebenfalls als
Entfärbungsmittel der Glasmasse vorgeschlagen worden. Seine Wirkung ist
der der arsenigen Säure gleich.
4) Dass die =Mennige= auch als Entfärbungsmittel dient, wurde bereits
angeführt. Nach =Chambland= sollen die chemisch wirkenden
Entfärbungsmittel dadurch ersetzt werden können, dass man einen Strom
atmosphärischer Luft in das schmelzende Glas leitet. Dadurch wird
ferner die Glasmasse in Bewegung gesetzt, die Theile gehörig gemischt
und die Masse gleichförmig.
[Sidenote: Glasscherben.]
Die in den vorstehenden Abschnitten betrachteten Materialien der
Glasfabrikation werden niemals für sich allein verschmolzen, sondern
immer mit ungefähr dem dritten Theile schon fertigen Glases. Dazu
dienen die =Glasscherben= oder Brocken (das Bruchglas), deren
sorgfältiges Einsammeln eben so gut zum Betrieb einer Glasfabrik
gehört, wie das Lumpensammeln zum Betrieb einer Papiermühle. Durch
umsichtiges Sammeln gehen in der That nur geringe Mengen von Glas
verloren, so dass der Glasfabrikant thatsächlich nur die Umgestaltung
der Glasbrocken zu übernehmen hat. Da bei wiederholtem Umschmelzen der
Glasscherben immer ein Theil der Alkalien durch Verflüchtigung verloren
geht, so muss bei jedesmaligem Schmelzen Alkali zugegeben werden. Auch
das sogenannte =Herd=- und =Pfeifenglas=, welches sich bildet, wenn die
Glasmasse während der Schmelzung zu stark schäumt und übersteigt, oder
ein Glashafen reisst oder durchlöchert wird und die Masse sich mit der
Asche mischt, oder endlich an der Bläserpfeife hängen bleibt, dient als
Zusatz zur Glasmasse.
[Sidenote: Die Glashäfen.]
Die =Glashäfen= oder die Schmelzgefässe, in welchen der Glassatz
geschmolzen wird, werden auf der Hütte selbst aus schwer schmelzbarem
Thon und gepulverten Charmottesteinen angefertigt; sie sind ungefähr 0,6
Meter hoch und in den Wänden 9-12 Centimeter stark. Die Häfen werden im
Schatten und vor Luftzug geschützt, in einer Temperatur von 12-15°
getrocknet. Während des Trocknens wird der Boden des Hafens, als der
dickste Theil, öfters gestampft, bis das Stampfen keinen Eindruck mehr
auf die Masse macht. Nachdem diese Consistenz erreicht ist, bringt man
die Glashäfen in einen Raum, dessen Temperatur allmälig bis auf 30 bis
40° gesteigert wird. Nachdem sie etwa einen Monat daselbst verweilt,
können sie in die Aufwärmeöfen (Temperöfen) gebracht werden, die aber
auch bis auf etwa 50° abgekühlt sein müssen. Das Brennen oder Aufwärmen
geschieht durch stufenweise Verstärkung des Feuers, bis endlich die Häfen
bis zum Glühen erhitzt sind. In diesem Zustande bringt man sie aus dem
Anwärmeofen in den Schmelzofen, welchen man auch vorher ungefähr bis zur
Temperatur der erstern hat abfallen lassen. Das Feuer wird nach und nach
in dem Ofen bis zur Schmelzhitze verstärkt, was nach 3-4 Stunden der Fall
ist. In der Regel lässt man einen neuen Hafen während einer ganzen
Arbeit, d. h. während 25-40 Stunden, leer stehen, ehe man den Glassatz
einträgt. Aber auch dann würden die alkalischen Bestandtheile des
Glassatzes (Potasche, Kalkstein, Glaubersalz, Soda etc.) die Masse der
Glashäfen, die das Maximum der Dichte noch nicht erreicht haben, stark
angreifen, und eine ziemliche Menge thonreiches Glas bilden, welches sich
der Glasmasse beimischt und dieselbe fehlerhaft macht. Es ist deshalb
zweckmässig, das erste Mal nur einen stark mit Glasbrocken versetzten
Glassatz oder auch nur Glasabfälle in einen neuen Glashafen einzutragen.
Es bildet sich dadurch auf den innern Hafenwänden ein sehr
strengflüssiges Glas, welches gleich einer Glasur, die Hafenmasse vor
weiterer Zerstörung schützt. Man nennt diese Arbeit das =Aussäumen= oder
Einglasen der Glashäfen.
[Illustration: Fig. 120.]
[Illustration: Fig. 122.]
[Illustration: Fig. 121.]
[Illustration: Fig. 123.]
Die Form der Glashäfen ist verschieden. Bei Holz- und bei Gasfeuerung
ist sie die eines nach unten conischen Cylinders (Fig. 120). Bei
Steinkohlenfeuerung wendet man die =Haubenhäfen= oder =bedeckten Häfen=
(Fig. 121) an, welche oben mit einer gewölbten Haube endigen, deren
hinterwärts stehende Oeffnung sich von innen an das Arbeitsloch
anschliesst. Eine eigenthümliche Art von Haubenhafen zeigt Fig. 122,
hier befindet sich in der Mitte eine Scheidewand. Der Glassatz wird
durch die Oeffnung _A_ eingetragen, schmilzt in dieser, dem Feuer
besonders ausgesetzten Abtheilung und dringt unter der Scheidewand in
die andere Abtheilung _B_, in welcher die Masse geläutert aufsteigt, da
die Unreinigkeiten (Glasgalle etc.) in _A_ zurückbleiben, und dann
ausgearbeitet wird. In der Fabrikation von gegossenen Spiegeln wendet
man zum Läutern länglich viereckige Glashäfen (=Glaswannen=) (Fig. 123)
an, welche in der Mitte mit einem Falze zum Eingriffe der Wangen der
Zangen versehen sind, mit welchen sie gefasst und gehoben werden.
[Sidenote: Die Glasöfen.]
Man theilt die Glasöfen ein 1) in =Schmelz=- oder =Werköfen=, in welchen
der Glassatz geschmolzen und die daraus entstandene Glasmasse in einen
solchen Zustand versetzt wird, dass sie zu Glasgeräthschaften verarbeitet
werden kann; 2) in =Nebenöfen=, welche häufig mit dem Schmelzofen in
Verbindung stehen deren Construction je nach dem Zwecke, zu welchem sie
bestimmt sind, verschieden ist.
[Illustration: Fig. 124.]
Die =Schmelz=- oder =Werköfen= können nur mit dem feuerfestesten Thone
hergestellt werden. Als Baumaterial wendet man ein Gemenge von weissem
Thon mit einer gleichen Quantität gebrannten und gesiebten Thones
derselben Gattung an. Eine solche Mischung hat nicht die nachtheilige
Eigenschaft, die der gewöhnliche getrocknete Thon besitzt, bei der
Temperatur der Schmelzhitze zu schwinden; er ist ferner in Folge seiner
lockern Beschaffenheit ein schlechter Wärmeleiter und bleibt von dem
Fallen und Steigen der Temperatur ziemlich unberührt. Als Mörtel kann
Kalkmörtel begreiflicherweise nicht dienen, da er den Thon der
Ofenmasse auflösen und damit zu einem Glase zusammenschmelzen würde,
man wendet deshalb zum Verbinden der Steine Thonbrei aus demselben
Thone, aus dem das Baumaterial besteht, an. Man wendet die Ofensteine
entweder weich, oder blos an der Luft getrocknet, oder in einem
Ziegelofen gebrannt, an. Der Schmelzofen muss auf trocknem Grunde
stehen; denn jeder nasse Boden kühlt den Boden von unten ab, wodurch
nicht nur grössere Mengen von Brennmaterial verbraucht werden, sondern
auch bei einer Abkühlung von unten die Glasmasse sitzenbleibt und sich
nur obenher läutert. Es wird zum Grunde ein starkes oder doppeltes
Steinpflaster und darüber ein Ziegelpflaster gegeben. Nachdem die
Gewölbe geschlossen und die Flächen beschnitten und geebnet worden
sind, besteht die ganze Masse des Ofens aus einem einzigen Stücke
feuerfesten Thons, welches ein Gewicht von 800-1000 Ctr. hat. Der Ofen
wird bei einer Temperatur von 12-15° getrocknet und das Austrocknen
durch häufige Wiederholung des Schlagens der inneren und äusseren
Fläche des Ofens befördert. Nach 4-5 Monaten ist der Ofen lufttrocken.
Nun giebt man schwaches Feuer, das man während eines Monats verstärkt,
um den Ofen zu brennen (=Aufwärmen des Ofens=); man giebt ferner dem
Gewölbe eine massive Decke von Backsteinen (das =Hemd=) und überkleidet
diese wieder 5-6 Zoll dick mit einem Gemenge von Lehm und Häcksel. Die
Temperatur wird endlich gesteigert. Darauf ist der Ofen zur Aufnahme
der Glashäfen geschickt. Weit häufiger werden besonders geformte,
getrocknete oder gebrannte Ofensteine zum Ofenbau verwendet. In dem
Schmelzofen wird so lange geschmolzen, als er aushält. Doch, wo man
strengflüssiges Glas fabricirt und nicht besonders guten Thon zur
Verfügung hat, ist die Dauer der Campagne 1-1/4-1-3/4 Jahr. Wo man
dagegen im Besitz von feuerfestem Thone ist und leichtflüssige
Bleigläser darstellt, kann ein Ofen 4-5 Jahre aushalten. In dem
Glasofen befinden sich 6, 8-10 Glashäfen oder Wannen, welche sämmtlich
auf gleiche Temperatur gebracht werden müssen: daher sind die
Schmelzöfen =stehende Flammenöfen=, in welchen der Schmelzraum oberhalb
des Feuerraums liegt. Der Schmelzraum ist entweder viereckig oder
länglich rund und überwölbt. Durch die Mitte der Sohle geht ein
ziemlich breiter Kanal, dessen beide Enden an den schmalen Seiten des
Ofens die Feuerung bilden. Es bleiben daher zu beiden Seiten dieser
Grube, =Pipe= genannt, zwei schmale Streifen -- die =Bank= von der
Ofensohle übrig, worauf die Häfen mit der Glasmasse stehen. Die Häfen
auf der Bank umschliesst der sogenannte =Ring=, ein Mauerwerk von der
Höhe der Häfen, und auf diesem steht die =Ofenkappe= oder =Kuppe=,
welche den Ofen von oben bedeckt. An dem untern Theile der Kappe, über
dem Ringe, vor jedem Glashafen, befindet sich das =Arbeitsloch=, durch
welches der Glasmacher die geläuterte Glasmasse aus dem Hafen nimmt.
Unter dem Formsteine geht durch den Ring zu jedem Hafen ein sogenanntes
=Glutloch=, durch welches der Hafen auf der Bank umgedreht und gesetzt
werden kann. Nachstehende Zeichnungen geben ein Beispiel eines
viereckigen Hohlglasofens und zwar Fig. 124 den Grundriss des Ofens in
der Höhe der Arbeitslöcher, Fig. 125 die äussere Ansicht des Ofens von
der Seite der Arbeitslöcher, Fig. 126 einen Durchschnitt des Ofens nach
der Länge, Fig. 127 einen Durchschnitt nach der Breite. In dem
Grundrisse bedeuten _o o_ die Pipe, _c_, _c_, _c_, _c_, _c_, _c_ die
Schmelzhäfen, _n_, _n_, _n_ die Glashäfen, welche aufgewärmt werden
sollen, _d_, _d_, _d_ die Arbeitslöcher, _b_, _b_ die Bänke, _i_, _i_
zwei Vorwärme- und Kühlöfen, _h_, _h_ zwei Temperöfen, _e_, _e_ die
äussern Brustmauern, auf welchen die Schienenwände _f_, _f_, _f_ ruhen.
_l_, _l_ sind kleine Herde, um die Temperatur in den Temperöfen zu
erhöhen, wenn es nöthig erscheinen sollte.
[Illustration: Fig. 125.]
[Illustration: Fig. 126.]
Fig. 125 bedarf keiner weiteren Erklärung; an dem einen Arbeitsloch ist
ein Schornstein _l_ gezeichnet _y_, _y_, _y_, _y_ sind Quadersteine,
auf welchen die hölzernen Träger _z_, _z_, _z_, _z_ liegen, die einen
Holzrost tragen, auf welchem das Scheitholz getrocknet wird.
In Fig. 126 bedeuten _f_, _f_ die Bank, auf welcher die Glashäfen _h_,
_h_, _h_ stehen; die über den Häfen befindlichen Oeffnungen sind die
Arbeitsöffnungen; _n_, _n_ sind die grossen Schürlochgewölbe. In Fig.
127, welche den Durchschnitt des Ofens nach der Breite zeigt, bedeutet
_b_, _b_ den Fundamentoder Sohlstein, _c_, _d_ sind die Bänke, _g_ der
Schornstein, obgleich die Glasöfen in der Regel keinen Schornstein
haben, durch den der Zug hervorgebracht wird; der Schornstein _g_ hat
nur die Bestimmung, die lästige und überflüssige Hitze nach oben zu
führen (Fig. 127). Die Flamme des Brennmaterials, welche von den beiden
Rosten _m m_ (Fig. 126) in die Pipe strömt und von da in dem
Schmelzraume sich verbreitet, tritt in die Temper- und Kühlöfen und von
dort endlich in einen Schornstein. Die Schornsteine dienen indessen nur
aushülfsweise zum Hervorbringen des Zuges. Die erforderliche Zuführung
der Luft geschieht durch ein unter dem Roste liegendes kreuzförmiges
System von vier Kanälen, welche dort, wo sie ins Freie münden, mit
Steinen verschlossen sind; nur derjenige Kanal bleibt offen, auf
welchen der Wind stösst. Ungeachtet dieser unvollkommenen Einrichtung
geht doch in dem Schmelzofen eine lebhafte Verbrennung vor sich.
Diejenigen Schmelzöfen, in denen mit =Steinkohlen= gefeuert wird, sind
mit einem Roste versehen. Seit einigen Jahren wendet man die
=Siemens='schen Glasschmelzöfen mit Gasfeuerung und Regeneratoren[87]
(vergl. Seite 22) vielfach als Glasöfen an.
[Illustration: Fig. 127.]
[Illustration: Fig. 128.]
Der =Siemens='sche Ofen besteht aus zwei Theilen, dem =Generator= (Fig.
128) und dem =Schmelzofen= (Fig. 129). Ersterer ist von dem Ofen völlig
getrennt und kann sich in weiter, vielleicht 30 und mehr Meter
Entfernung von ihm befinden, wobei dann die Gase durch ein weites Rohr
nach dem Ofen hingeleitet werden. Das Brennmaterial (Braunkohle, Torf,
Steinkohle, Holz)[88] wird in den Generator durch die Füllvorrichtung
_A_ in Zeiträumen von 2-6 Stunden eingeführt; auf der schiefen Ebene
rutscht es weiter herab, um auf den Treppenrost _O_ zu gelangen, wo die
Gasbildung erfolgt. Das Gas, aus einem Gemenge von Kohlenoxyd und
Stickstoff bestehend, steigt mit einer Temperatur von 150-200° aus dem
Generator durch eine weite Blechröhre _V_ 4-5 Meter in die Höhe,
gelangt von da in ein horizontales Rohr und zieht dann in den
Schmelzofen. Der obere Raum desselben ist einem gewöhnlichen Glasofen
mit den Häfen _P_, _P_ ... ganz ähnlich, in dem unteren Raume befinden
sich die Regeneratoren (vgl. S. 311), mit Gitterwänden versehene und
damit angefüllte Räume. Die Gase aus dem Generator ziehen zunächst in
das _eine_ Regeneratorsystem, welches im Glühen sich befindet, nehmen
dann darin die Temperatur der Steine an und gehen dann in den
Schmelzraum, wo sie zur Verbrennung heisse Luft vorfinden, welche einen
ähnlichen mit glühenden Steinen gefüllten Regenerator durchstrichen
hat. Die heissen Verbrennungsprodukte ziehen aus dem Schmelzraum durch
ein _zweites_ System von Regeneratoren und erhitzen die darin
enthaltenen kalten Steine, welche durch passende Umstellung des Gas-
und Luftstromes Gase und Verbrennungsluft wieder erhitzen. Die Gase
entweichen zuletzt, nachdem sie den grössten Theil ihrer Wärme in den
Regeneratoren abgelagert haben, in den Schornstein. Die Erfahrung hat
gelehrt, dass man in mit Steinkohlen betriebenen Regeneratoröfen selbst
bleihaltiges Glas in offenen Häfen schmelzen kann, ohne eine Reduction
von Blei durch Rauch befürchten zu müssen. Die Brennmaterialersparniss
gegenüber den älteren Glasöfen beträgt 30-50 Proc.
[87] Die =Siemens='schen Gasöfen erhielten auf der Pariser
Weltausstellung (1867) in Klasse 51 der internationalen Jury die
goldene Preismedaille.
[88] Auch in Holzglashütten finden gegenwärtig (1870) die
=Siemens='schen Regenerativöfen mit grossem Erfolge Anwendung.
Vergl. Jahresbericht der chemischen Technologie 1869. Leipzig 1870
p. 351.
[Illustration: Fig. 129.]
[Sidenote: Vorbereitung des Satzes und das Schmelzen.]
Ehedem galt die krystallisirte Kieselerde, der Bergkrystall, als das
vollkommenste Glas und die Aufgabe der Glasfabrikation schien nur eine
möglichst getreue Nachahmung oder eine künstliche Darstellung dieses
Minerals zu sein. Man hatte sich daran gewöhnt, allein die Kieselerde als
wirklichen Bestandtheil des Glases zu betrachten, die alkalischen Zusätze
hielt man nur für Körper, welche man in der Absicht zusetzte, die für
sich unschmelzbare Kieselerde zum Schmelzen zu bringen. Man nannte
deshalb die in der Glasfabrikation angewendeten Alkalien und Erden
=Flussmittel=, ein Ausdruck, der sich bis auf den heutigen Tag unter den
Glasmachern erhalten hat. Es war nicht unbekannt, dass mit der Menge der
Zusätze der Brennmaterialverbrauch und die Strengflüssigkeit der
Glasmasse, auf der andern Seite aber auch die Haltbarkeit des daraus
dargestellten Glases abnehme. Dem Glase neben bestimmten, einer gewissen
Glassorte eigenthümlichen Eigenschaften den erforderlichen Grad der
Haltbarkeit und Schmelzbarkeit zu geben, dabei den Brennstoffverbrauch
auf das Minimum zu reduciren und in der kürzesten Zeit das grösste
Quantum an Glas zu verarbeiten, das sind die Rücksichten, die der
Glasfabrikant bei der Herstellung der Glasmasse zu nehmen hat.
Von besonderer Wichtigkeit für das Verständniss des Vorganges bei der
Glasfabrikation ist die Kenntniss des Verhaltens des Glases im Feuer.
Bei dem Maximum der Temperatur des Glasschmelzofens, ungefähr bei
1200-1250° C., ist das geschmolzene Glas dünnflüssig und etwa von der
Consistenz eines dicken Zuckersaftes. Diese Beschaffenheit ist für die
Läuterung der Glasmasse sehr wesentlich, weil in dem dünnflüssigen
Zustande alle Körper, die nicht in der Masse sich auflösen können,
entweder auf der Oberfläche oder am Boden der Schmelzgefässe sich
abscheiden. In diesem Zustande nun kann ferner das Glas gegossen
werden. In der Rothglühhitze ist das Glas ungemein dehnbar und
geschmeidig; auf dieser Eigenschaft beruht die mechanische Verarbeitung
des Glases. Zwei Stücke rothglühendes Glas lassen sich durch blosses
Aneinanderdrücken zu einem Ganzen vereinigen. Bei dem Glasspinnen wird
das Glas zu dem äussersten Grade seiner Dehnbarkeit gebracht; man
bedient sich dazu eines Spinnrades, auf welchem das ausgezogene Glas
aufgehaspelt wird. Möglicherweise hat das =Glas als Gespinnstfaser=
Zukunft![89] Wenn man das Glas im geschmolzenen Zustande sehr langsam
erkalten lässt oder wenn man es einer lange andauernden Erweichung
unterwirft, so verliert das Glas seine Durchsichtigkeit und verwandelt
sich in eine fast durchaus undurchsichtige Masse, die unter dem Namen
des =entglasten Glases= oder des =Réaumur='schen =Porcellans= bekannt
ist. Der chemische Process bei der Entglasung ist trotz mehrfacher
Untersuchungen noch nicht erforscht. =Dumas= hält die Entglasung für
eine Krystallisation des Glases, hervorgerufen durch die im Augenblicke
der Entglasung eintretende Bildung von Verbindungen innerhalb einfacher
Proportionen, die bei der stattfindenden Temperatur unschmelzbar sind.
Er nimmt an, dass die relative Unschmelzbarkeit theils in der
Verflüchtigung von Alkali, theils in einer einfachen Theilung unter den
Elementen des Glases ihren Grund habe, indem die Alkalien in denjenigen
Theil übergehen, welcher den glasartigen Zustand beibehält. Andere
Chemiker, so =Berzelius= und =Pelouze=, glauben, dass die Bildung von
Réaumur'schem Porcellan in der Bildung von krystallisirtem Glase von
unveränderter Zusammensetzung ihren Grund habe, welcher Ansicht auch im
Allgemeinen die Glasfabrikanten sind. Wenn Glas bis zum Weichwerden
erhitzt worden ist und nachher schnell abgekühlt wird, so wird es
äusserst spröde und zeigt dann Eigenthümlichkeiten, welche wir an den
=Glastropfen= und an den =Bologneser= Fläschchen beobachten. Die
=Glastropfen= und =Glasthränen= sind Tropfen von geschmolzenem Glase,
welche man durch Fallenlassen in kaltes Wasser hastig abgekühlt hat.
Bricht man die äussere Spitze ab, so verwandelt sich die ganze Masse
des Glases mit einigem Geräusch in ein Pulver. Eine ähnliche
Erscheinung bieten die =Bologneser Fläschchen= oder =Springkolben= dar.
Wenn man an diese Kölbchen von aussen stark schlägt, so zerbrechen sie
nicht, während die geringste Erschütterung im Innern sie in Splitter
mit einer Detonation zerspringen macht. Ein Stückchen Glas oder ein
Feuersteinstückchen, welches man hineinfallen lässt, bewirken dieses
Zerspringen schon. Um nun dem Glase die grosse Sprödigkeit zu nehmen
und es dadurch in den Stand zu setzen, Temperaturwechsel ohne zu
zerspringen zu ertragen, lässt man das Glas sehr langsam erkalten. Dies
geschieht durch die Operation des =Kühlens= in besonderen Oefen, in den
Kühlöfen.
[89] Die Glasfäden =Brunfaut='s in Wien, die seit 1869 zur Herstellung
von Glaswatte, Federn, Schleiern, Schleifen, Netzen und dergl.
dienen, haben nach den Messungen von =Fr. Kick= in Prag einen
Durchmesser von 0,006-0,012 Millimeter. Sie sind demnach noch
etwas feiner als einfache Coconfäden. --
[Sidenote: Fritten.]
Ehedem wurde der Glassatz, ehe man ihn in dem Schmelzofen dem
eigentlichen Schmelzen übergab, in einem besondern Ofen, dem
=Fritteofen=, bis zur angehenden Schmelzung erhitzt und dadurch in Fritte
verwandelt. Die Vortheile des Frittens bestehen darin, dass Kohlensäure
und Wasser aus den Glasmaterialien verflüchtigt werden, wodurch man der
Entweichung derselben im Schmelzofen selbst vorbeugt, was sonst eine
beträchtliche Temperaturerniedrigung zur Folge haben würde. Da in der
Fritte das Alkali auch zum grössten Theile schon an Kieselerde gebunden
enthalten ist, so greift die Fritte die Häfen nicht so stark an, als der
nicht gefrittete Glassatz. Ferner erleidet der pulverförmige Glassatz
während des Frittens eine bedeutende Volumenverminderung oder Schwindung,
während er sich im Anfang des Erhitzens aufzublähen pflegt.
[Sidenote: Heissschüren.]
Ist der Schmelzofen in Betrieb gesetzt und hat er die erforderliche
Temperatur erreicht, so wird der Rost gereinigt, werden erst die Brocken,
dann der Glassatz in die Glashäfen gegeben und eingeschmolzen. Das
Eintragen der Schmelzpost geschieht auf 3-4mal. Sind alle Häfen voll, so
bringt der Schürer den Ofen auf die grösste und gleichmässigste
Temperatur (=Heissschüren=). Ist die Glasmasse im Schmelzen, so verbindet
sich die Kieselerde mit dem Kali, Natron, Kalke, der Thonerde, dem
Bleioxyde etc. zu Glase; diejenigen Substanzen, die nicht in die
Glasmasse eintreten können, scheiden sich auf der Oberfläche der
schmelzenden Masse als =Glasgalle= (wesentlich Natriumsulfat und
Chloralkalien) aus, welche mit Hülfe eines eisernen Löffels entfernt
wird; hat sich nur wenig davon ausgeschieden, so lässt man dieselbe auch
bei der hohen Temperatur des Ofens sich verflüchtigen.
[Sidenote: Läutern.]
Um sich von dem Fortgange des Schmelzprocesses zu überzeugen, wird von
Zeit zu Zeit mit Hülfe eines kurzen, unten plattgeschmiedeten
Eisenstabes, des =Randkolbens=, ein Tropfen aus der Glasmasse genommen.
Ist der Satz vollkommen geschmolzen, so schreitet man zum =Läutern=, d.
h. man unterhält noch eine Zeit lang eine solche Temperatur, dass das
Glas in dem dünnflüssigen Zustande beharrt. Während dieser Periode
setzen sich ungelöste Körper und Klümpchen in dem Hafen zu Boden, die
Luftblasen in der Masse verschwinden und es scheidet oder verflüchtigt
sich mit der noch vorhandenen Glasgalle das im Ueberschuss angewendete
Flussmittel, wodurch das Glas an Härte und Dauerhaftigkeit gewinnt. Die
im Anfange des Schmelzens stattfindende Gasentwickelung bewirkt eine
vortheilhafte Bewegung der Masse, durch welche die anfänglich sich
bildenden Verbindungen von ungleichem specifischem Gewichte und
ungleicher Zusammensetzung gemischt werden. Nach beendigter
Gasentwickelung dagegen suchen sich die dichteren Theile abzusondern,
wozu um so mehr Veranlassung gegeben, als die Temperatur am Boden des
Hafens weit niedriger ist als an den obern Theilen. Man bewirkt eine
innige Mengung durch Umrühren mit der Schöpfkelle oder durch das
sogenannte Polen. Letzteres geschieht dadurch, dass man entweder ein
Stück arsenige Säure oder ein Stück feuchten Holzes, ein Stück Rübe oder
eine andere wasserhaltige Substanz an einem Eisenstabe befestigt, bis auf
den Boden des Hafens niederstösst. Es entsteht ein heftiges Aufwallen von
Dampfblasen, wodurch die verschiedenen schweren Schichten der Glasmasse
untereinander gebracht werden.
[Sidenote: Kaltschüren]
Nach beendigtem Läutern folgt das =Kaltschüren=, d. h. ein Ablassen der
Ofentemperatur, bis das Glas denjenigen Grad der Zähflüssigkeit erlangt
hat, welcher zum Blasen, überhaupt zur Verarbeitung der Masse
erforderlich ist. Auf der Temperatur des Kaltschürens -- 700-800° C. --
muss der Ofen so lange erhalten werden, als das Verarbeiten des Glases
dauert. Um eine kleine Fläche auf dem geschmolzenen Glase zu begränzen,
die leicht frei von allen Unreinigkeiten zu erhalten ist und von dem
Glasbläser zum Eintauchen der Pfeife benutzt wird, lässt er zuweilen
Thonringe aus Hafenmasse auf dem geschmolzenen Glase schwimmen.
Die Zeit der Läuterung und Verarbeitung ist verschieden. Ein mit
Steinkohlen betriebener Schmelzofen zu strengflüssigem Bouteillenglase
brauchte:
zum Einschmelzen 10-12 Stunden
" Läutern 4- 6 "
" Verarbeiten 10-12 "
sodass in einer Woche 5-6 Schmelzen gemacht werden konnten.
[Sidenote: Fehler des Glases.]
Es ist äusserst schwierig, ein vollkommen fehlerfreies Glas
darzustellen. Die hauptsächlichsten Fehler sind folgende: Streifen,
Fäden, Thränen oder Tropfen, Steine, Blasen und Knoten. Die =Streifen=
sind eine Folge der Ungleichheit des Glases, wenn entweder die
einzelnen, bei dem Schmelzprocess entstandenen Verbindungen sich
gegenseitig nicht aufgelöst oder bei einem Nachlassen der Temperatur
aus einem Gemenge sich abgeschieden haben. Durch die Streifen
erscheinen die durch das Glas betrachteten Gegenstände verzerrt. Man
wird selten grössere Stücke von Glas finden, die von diesem Fehler
vollkommen frei wären; besonders häufig kommt er bei Gläsern von hohem
specifischem Gewichte, namentlich bei dem Bleiglase vor. Den Streifen
schliessen sich die =Winden= oder =Fäden= an, welche von der Verglasung
des Thones herrühren und sich durch eine grüne Farbe auszeichnen; sie
machen das Glas sehr zerbrechlich, da das Aluminiumsilicat einen andern
Ausdehnungscoëfficienten besitzt als das Calcium- und Natriumglas. Mit
dem Namen =Rampen=, =Thränen= oder =Tropfen= bezeichnet man gleichfalls
Theilchen von Thonglas, welches durch die Verglasung des Thones des
Schmelzofens in Folge verflüchtigten Alkalis sich bildete und von der
Decke des Schmelzofens in die Glashäfen tropfte. Solche Tropfen
enthaltende Gläser sind unbrauchbar. Die kleinen =Blasen=, die sich
sehr häufig in der Glasmasse finden, zeigen an, dass das Glas nicht
hinlänglich geläutert und während des Läuterungsprocesses nicht
dünnflüssig genug war. Grosse Blasen können sich auch durch
ungeschicktes Aufnehmen der Glasmasse mit der Pfeife bilden. Die
=Knoten= endlich, einer der häufigsten Fehler des Glases, können auf
verschiedene Weise entstehen, wenn z. B. Sandkörner in der Glasmasse
unaufgelöst enthalten sind, so können sich durch Vereinigung mehrerer
solcher Körner Knoten bilden; ebenso verhält es sich mit der Glasgalle
(Alkalisulfate oder Chloralkalimetalle), welche in der Glasmasse oft
schneeflockenähnliche Gestalten bilden. Eine dritte Art von Knoten
(=Steine= genannt) rührt von Ofen- und Hafenstücken her, welche durch
die Werkzeuge des Glasmachers losgestossen und in die Glasmasse
gerathen sind. Endlich kann auch durch eine theilweise Entglasung ein
=Wolkigwerden der Masse= eintreten, welches der Verarbeitung höchst
nachtheilig ist. Der bedeutendste Fehler ist eine zu leichte
Zersetzung, welche sich durch Mattwerden und Irisiren der Oberfläche
kund giebt; sie ist die Folge einer fehlerhaften Zusammensetzung,
besonders eines grossen Ueberschusses an Flussmitteln.
[Sidenote: Eintheilung des Glases nach der Zusammensetzung und seiner
Fabrikation und Bestimmung.]
=Eintheilung des Glases.= Man theilt das Glas nach seiner Zusammensetzung
und nach seiner Fabrikation und Bestimmung in folgender Weise ein:
I. _Bleifreies Glas._
A. =Tafelglas.= a) Fensterglas (Scheibenglas):
[Greek: a]) Walzenglas,
[Greek: b]) Mondglas,
b) Spiegelglas:
[Greek: a]) Geblasenes Spiegelglas,
[Greek: b]) Gegossenes Spiegelglas.
B. =Hohlglas.= (Buttelglas):
a) Gewöhnliches Bouteillenglas,
b) Medicin- und Parfümerieglas,
c) Gobeleterie (Trinkgefässe, Glaskelche,
Karaffen etc.),
d) Wasserleitungs- und Gasröhren,
e) Glaskolben, Retorten etc.
C. =Gepresstes Glas.=
D. =Wasserglas.=
II. _Bleihaltiges Glas._
A. Krystallglas.
B. Optisches Glas.
C. Email.
D. Strass.
III. _Gefärbtes Glas und Glasmalerei._
IV. _Glasverzierungen._
[Sidenote: Bleifreies Glas, Tafel- oder Fensterglas.]
Die in den Glashäfen der Schmelzöfen geschmolzene Glasmasse wird entweder
zu =Tafelglas= (Fensterglas, Spiegelglas) oder zu =Hohlglas= verarbeitet.
Das Tafelglas, mit diesem Namen bezeichnet, weil es in Form von kleineren
oder grösseren Glastafeln, besonders für Fensterscheiben dargestellt
wird, ist entweder ordinäres Bouteillenglas der Zusammensetzung nach,
oder feineres Glas mit weisser Farbe. Letzteres verwendet man nur für
grössere oder dickere Scheiben, ersteres für das gewöhnliche dünne
Fensterglas, wobei es weniger auf weisse Farbe ankommt. Für das ordinäre
Fensterglas ist bei der Herstellung des Satzes Wohlfeilheit ein
wesentlicher Punkt. Man verwendet deshalb rohe, nicht gereinigte
Materialien wie rohe Potasche und rohe Soda, Holzasche, Pfannenstein der
Salinen, Glaubersalz und gewöhnlichen Sand und Glasbrocken nach Vorrath.
Im Allgemeinen lässt sich annehmen, dass auf den meisten Glashütten man
das Fenster- oder Tafelglas heutzutage durch Zusammenschmelzen von 100
Th. Sand, 30-40 Th. calcinirter, gereinigter Soda und 30-40 Th.
Calciumcarbonat darstellt. Anstatt der Soda bedient man sich auch einer
äquivalenten Menge von Glaubersalz und setzt in diesem Falle (wie S.
305 erwähnt), die erforderliche Menge Kohlenpulver hinzu. =Benrath=
(1869) fand in verschiedenen Tafelglassorten folgende Zusammensetzung:
Kieselsäure 70,71 71,56 73,11
Natron 13,25 12,97 13,00
Kalk 13,58 13,27 13,24
Thonerde und Eisenoxyd 1,92 1,29 0,83
-----------------------
99,46 99,09 100,18
[Sidenote: Werkzeuge.]
Die hauptsächlichsten Werkzeuge, deren sich die Glasmacher zur
Herstellung des Tafel- und Hohlglases bedienen, sind folgende:
a) Die =Pfeife= oder das =Blasrohr= (Fig. 130) ist eine 1,5-1,8 Meter
lange Röhre von Schmiedeeisen, etwa 3-4 Centimeter dick und inwendig 1
Centimeter weit. _a_ ist das Mundstück und muss sehr glatt gefeilt
sein, damit es mit Leichtigkeit zwischen den Lippen umgedreht werden
kann. Der aufgeschobene hölzerne Griff _c_ von 0,3-0,5 Meter Länge
schützt den Arbeiter, _b_ dient zum Anheften des Glases.
[Illustration: Fig. 130.]
[Illustration: Fig. 131.]
[Illustration: Fig. 132.]
b) Die =Heft=- oder =Nabeleisen= sind 1-1,3 Meter lange und fingerdicke
Eisenstäbe, welche zum Anheften der von der Pfeife abgesprengten
Gegenstände dienen. Man bringt an die Spitze des Eisens etwas Glas und
hält es dann an die passende Stelle, wo dann der Gegenstand sofort
anklebt. Man benutzt diese Eisen ferner auch zum Transportiren der
geblasenen Gegenstände nach dem Kühlofen. Neuerdings sucht man das
Hefteisen zu gewissen Zwecken durch Zangen zu ersetzen. c) Der =Marbel=
(Fig. 131 und 132) ist ein Stück Holz, das mit runden Vertiefungen
versehen ist und zum Abrunden der an der Pfeife sitzenden Glasballen
dient. Er wird immer nass gehalten. Häufig sind auch die Marbel aus
Gusseisen, Messing oder aus geschliffenem Sandstein. d) Das
=Abstreichblech= (Fig. 133), ein bogenförmig ausgeschnittenes Blech,
dient dazu, die Glasmasse so viel als möglich von der Pfeife zu
trennen, sodass diese durch einen Hals mit der eigentlichen Glasmasse
zusammenhängt. e) Die =Scheere= (Fig. 134) wird angewendet, um Löcher
in das heisse Glas zu stossen und dieselben durch Ausschneiden zu
Oeffnungen zu erweitern.
Man verwendet ferner zur Erleichterung des Formens der Glasgegenstände
aus Holz, Thon oder Messing bestehende zwei- oder mehrtheilige Formen.
[Illustration: Fig. 133.]
[Illustration: Fig. 134.]
Die Umwandelung der geläuterten Glasmasse zu Tafelglas geschieht auf
zweierlei Weise, entweder durch die =Mondglas=- oder durch die
=Walzglasmacherei=.
[Sidenote: Mondglas.]
Das =Mondglas= (in England =Kronglas= genannt) ist die älteste Sorte
des Fensterglases und hat seinen deutschen Namen von der Form der
Stücke, in welcher es in dem Handel sich findet. Das Produkt der
Mondglasmacherei ist nämlich eine grosse Scheibe, deren Dicke von der
Peripherie zum Centrum in der Weise zunimmt, dass im Mittelpunkte und
in der unmittelbaren Umgebung derselben in einer Breite von 6 Zoll ein
Knopf oder Nabel (das sogenannte =Ochsenauge=) sich befindet, der zu
Fensterscheiben sich eignet. Es werden daher um den Knopf herum
Segmente abgeschnitten, welche kleiner sind als die halbe Scheibe und
dem halben Mond ähnlich sehen. Ausser durch die grössere Dünne zeichnet
sich das Mond- oder Scheibenglas vor dem Walzenglas durch schöneren
Glanz und zwar auf beiden Seiten und durch viel gleichförmigere
Oberfläche aus, da bei der Fabrikation des Mondglases das bei dem
Walzenglase übliche Strecken, wodurch die obere Fläche öfters ein
wellenförmiges Ansehen bekommt, wegfällt. Dagegen hat es wieder das
Nachtheilige, dass man nicht Scheiben von jeder Grösse aus dem Mondglas
schneiden kann, indem aus einer Mondglasscheibe der grössten Art von
64-66 Zoll kaum eine quadratische Tafel von 22 Zoll geschnitten werden
kann; bei dem Mondglase kommen ferner wegen der Ochsenaugen in der
Mitte und des krummen Randes weit mehr Abfälle vor als bei dem
Tafelglase.
[Sidenote: Fabrikation des Mondglases.]
Zur Herstellung des Mondglases gehören =drei= Arbeiter; der erste, der
=Anfänger=, nimmt nur Glasmasse mit der Pfeife auf und zwar genau so
viel, als zur Verfertigung einer Mondglasscheibe dient; darauf
übernimmt die Pfeife der zweite Arbeiter, der =Vorblaser=. Dieser
bearbeitet das Glas, bis es in eine grosse Kugel verwandelt ist, die
nun in die Hände des dritten Arbeiters, des =Fertigmachers=, kommt,
welcher die Kugel öffnet und die Scheibe bildet. Die Arbeit selbst
geschieht auf folgende Weise: Der Anfänger nimmt die gewärmte Pfeife,
fährt damit in den Glashafen, dreht die Pfeife beständig um, bis sich
rund um den Knopf Glasmasse angelegt hat und zieht die Pfeife aus dem
Ofen. Er geht nun an den Marbel, hält die Pfeife horizontal und wälzt
die an derselben hängende kugelförmige Glasmasse hin und her, bis sie
eine fast cylindrische Gestalt angenommen hat. Zugleich bläst er etwas
in das Rohr, sodass eine kleine, etwa 3 Centimeter lange Höhlung vor
dem Pfeifenkopfe entsteht, welche hauptsächlich das Verstopfen der
Pfeifenmündung verhindern soll. Darauf taucht der Anfänger die Pfeife
abermals in den Glashafen, wälzt sie nach dem Herausnehmen wieder und
taucht sie ein drittes, viertes und fünftes Mal ein. Die Anzahl der
Eintauchungen richtet sich nach der Grösse der Scheiben, die
hergestellt werden sollen. Das Gewicht der Glasmasse an der Pfeife
beträgt 10-14 Pfd. Bei der letzten Aufnahme der Glasmasse wird die
Pfeife nicht so tief in die Masse eingetaucht als vorher, damit sich
das nun anhängende Glas mehr nach vorn hinzieht als nach dem
Pfeifenkopfe, folglich eine Neigung bekommt, sich von der Pfeife zu
entfernen, was in der Folge geschehen muss. Der Vorblaser giebt nun
durch Blasen, Schwingen und wiederholtes Anwärmen der Masse die Gestalt
eines Sphäroides. Nachdem dasselbe etwas abgekühlt, schiebt er die
Kugel in den Auslaufofen, legt das Rohr der Pfeife in eine eiserne
Gabel, welche sich dem Loche des Auslaufofens gegenüber befindet, und
dreht die Pfeife sammt der Kugel mit grosser Schnelligkeit. In dem
Maasse, als die Glasmasse sich erweicht, dreht der Vorblaser die Pfeife
stärker um; durch die Wirkung der Axifugalkraft verliert sich die
Kugelgestalt und die dem Feuer zugekehrte Seite wird abgeplattet,
während der Umfang der Kugel beträchtlich zunimmt. Jetzt zieht der
Fertigmacher die Pfeife aus dem Auslaufofen, legt sie horizontal in die
Gabel des Abschlagstockes und heftet in der Mitte der entstandenen
ebenen Fläche ein in weiches Glas eingetauchtes Hefteisen an, während
zugleich der Hals der Blase mit Hülfe eines Tropfens kalten Wassers von
der Pfeife abgesprengt wird. Die so geöffnete Blase, welche mit ihrer
abgeplatteten Seite an dem Hefteisen festsitzt, wird nun vor die grosse
Oeffnung des Auslaufofens gebracht und in schnelle Drehung versetzt.
Alles kommt jetzt darauf an, dass nur die Oeffnung (das Maul) der Blase
und deren Umgebung, nicht aber der hintere Theil, der schon eben ist,
erweiche. Das erweichte Glas entfernt sich nun durch das Drehen von dem
Drehungsmittelpunkte, das Maul erweitert sich, bis es endlich mit dem
schon ebenen Boden in eine ebene Fläche kommt und eine flache Scheibe
von etwa 1,6 Meter Durchmesser bildet. Das Umdrehen der Scheibe muss
bis zum Erstarren fortgesetzt werden. Nachdem sich die Scheibe etwas
abgekühlt hat, wird sie auf trockenen Sand gelegt und von dem Hefteisen
abgesprengt. Mit Hülfe einer eisernen Gabel, der Scheibengabel, bringt
man die Scheiben in einen Kühlofen und stellt sie hier vorsichtig auf
ihren Rand und schräg gegen die Mauer oder eiserne Stangen angelehnt,
sodass 150-200 Glasscheiben in einem Kühlofen Platz finden. Aus den
fertigen Scheiben werden Halbmonde und Mittelstücke geschnitten; den
mittlern Theil, das Ochsenauge, verwendet man zu Strassen- und
Kutschlaternen.
[Sidenote: Walzenglas.]
Das =Walzenglas= entsteht durch Aufsprengen oder Aufschneiden eines
gläsernen Cylinders oder einer Walze und Strecken der geöffneten Walze zu
einer ebenen Fläche, zu einer Glastafel. Von dieser ursprünglichen
Gestalt des Glases hat es den Namen =Walzenglas= erhalten. Da aber die
gestreckten Walzen Tafeln bilden, so nennt man es auch =Tafelglas=.
Obgleich Walzen- und Tafelglas im Grunde dasselbe bedeuten, so macht man
doch in der Regel noch einen Unterschied zwischen beiden Glassorten und
nennt das ordinäre Tafelglas =Walzenglas=, das feinere =Tafelglas=
(Solintafeln). Bei dem Walzenglas stellt die Höhe der Walze, bei dem
Tafelglas der Umfang derselben die grösste Dimension an.
Die Herstellung der Walzen gehört zu den schwierigeren Aufgaben der
Glasfabrikation. Die Verfertigung des Walzenglases selbst zerfällt in
zwei Hauptoperationen, nämlich
1) in des Blasen der Walzen oder Cylinder,
2) in das Strecken derselben.
Nachdem die Glasmasse in dem Hafen gehörig geläutert ist und die zum
Verarbeiten erforderliche Zähflüssigkeit erlangt hat, erwärmt der
Arbeiter den Kopf seiner Pfeife, nimmt damit etwas Glasmasse auf und
dreht die horizontal auf einer Gabel (Pfeifenlager) liegende Pfeife,
bis das Glas nicht mehr flüssig genug ist, um von der Pfeife
abzufliessen. Während dieser Zeit wird auch ein Wenig in das Rohr
geblasen, damit eine kleine Höhlung entsteht und die Mündung des Rohres
sich nicht verstopfe. Darauf nimmt der Arbeiter zum zweiten Male
Glasmasse auf und lässt das Glas etwas erkalten, dann wird zum dritten,
vierten u. s. w. Male Glas aufgenommen, bis die zur Herstellung einer
Walze erforderliche Glasmasse an der Pfeife sich befindet. Bei diesem
Aufnehmen wird während des Umdrehens der Pfeife die Glasmasse auf dem
Marbel abgerundet, so dass sie jetzt die Gestalt _a_ (Fig. 135) hat.
Jetzt kommt es darauf an, die kleine Höhlung vor der Mündung der Pfeife
dergestalt zu erweitern, dass der an der Pfeife sitzende Theil der
Glasmasse die Form eines Flaschenhalses annehme, dessen unterer Theil,
an welchem noch die Glasmasse sitzt, die Weite der Walze erhält, damit
sonach durch das Anwärmen und Ausblasen dieser Masse, während der an
der Pfeife sitzende Theil kühl bleibt, die Walze selbst allmälig
ausgebildet werde. Zu diesem Zwecke bringt der Arbeiter das Glas _b_ in
die mit Wasser gefüllte Höhlung des Marbels und dreht dasselbe unter
starkem Blasen darin um. Man nennt diese Arbeit das =Durchbrechen= der
Glasmasse. Wenn nun die Pfeife ein wenig in die Höhe gezogen wird, so
bildet sich der Hals des Cylinders, der bereits die erforderliche
Weite hat. Durch das Durchbrechen erlangt die Glasmasse die Form _c_
und endlich die von _d_.
[Illustration: Fig. 135.]
Sobald das Glas etwas erstarrt ist, bringt der Arbeiter die Pfeife mit
der Glasmasse in das Arbeitsloch und dreht sie beständig so schnell um,
dass das Glas nicht Zeit hat, auf die eine oder die andere Seite zu
sinken, wobei man die Erwärmung des Halses, der die nöthige Steifheit
behalten muss, um die vordere Masse zu tragen, dadurch regulirt, dass
man ihn ausserhalb des Arbeitsloches lässt. Sobald das Glas gehörig
erwärmt ist, entfernt der Arbeiter die Pfeife aus dem Arbeitsloch,
bringt sie schnell in eine vertikale Lage in die Tafelschwenkgrube, d.
i. den Raum, der sich zwischen zwei Ständen findet, und bläst und
schwingt nun die Masse pendelartig hin und her. So entsteht ein hohler
Cylinder _e_, der oben einen Hals hat und unten durch eine Halbkugel
geschlossen ist. Es ist jetzt nöthig, den Cylinder zu =öffnen=. Zu
diesem Zwecke bläst der Arbeiter stark in die Pfeife, verschliesst das
Mundstück derselben mit dem Daumen, sodass die eingeblasene Luft nicht
entweichen kann, bringt den vordern Theil des Cylinders in den Ofen.
Die eingeschlossene Luft dehnt sich aus und treibt das vordere Ende des
Cylinders zu einer dünnen Blase auf, welche endlich mit einem kleinen
Knalle platzt, während die aufgeplatzten Ränder sogleich verschmelzen.
Indem der Arbeiter die horizontal liegende Pfeife schnell dreht,
erweitert sich die Oeffnung in Folge der Axifugalkraft bis zu
Cylinderweite _g_. Ist das Glas gehörig erstarrt, so legt man dasselbe
auf eine Gabel, ein Gehülfe schiebt einen erwärmten hölzernen Stock in
die Walze, der Walzenmacher lässt einen Tropfen Wasser auf das Glas an
der Pfeifenmündung fallen und schlägt auf die Pfeife, wodurch sich die
Walze von der Pfeife loslöst und auf dem von dem Gehülfen gehaltenen
Stock hängt. Walzen von sehr dünnem Glase bedürfen keiner Abkühlung.
Sie werden daher einfach auf das Walzenlager und dort bis zum Erkalten
gebracht. Walzen von dickerem Glase werden dagegen zur Abkühlung in
eigenthümliche Häfen, in Kühlhäfen, gelegt und erst nach dem Erkalten
auf das Walzenlager gebracht.
Um die Walze in einen Cylinder überzuführen, wird vor Allem der Hals
(die =Haube= oder =Kappe= _o_) abgesprengt. Man windet entweder zu
diesem Zwecke einen heissen Glasfaden um das Haubenende und lässt,
nachdem er abgezogen, einen Tropfen Wasser auffallen, oder man legt die
Walze an der abzusprengenden Stelle in ein gebogenes, bis zum
Rothglühen erhitztes Eisen (=Absprengeeisen=) und berührt die erhitzte
Linie mit einem nassen Finger; die Haube springt alsdann nach dieser
Richtung ab und wird wieder eingeschmolzen. Das =Oeffnen= oder
=Aufsprengen= der Walze geschieht mit Hülfe des =Aufsprengeisens=, mit
dessen scharfer Kante der Arbeiter auf der innern Seite des Cylinders
in einer geraden Linie, von einem Ende bis zum andern, einige Male hin
und her fährt, wodurch sich das Glas auf der ganzen Länge der Linie
erhitzt. Wird das Ende dieser Linie mit einem spitzen Stein geritzt und
dann benetzt, so springt der Cylinder, dieser Linie folgend, von einem
Ende bis zum andern auf.
[Illustration: Fig. 136.]
[Illustration: Fig. 137.]
Nachdem eine grosse Zahl geöffneter Cylinder, man bläst in der Regel
drei Tage, fertig geworden, nimmt man das =Strecken= derselben in dem
=Streck=- oder =Plattofen=, der mit einem Kühlofen in unmittelbarer
Verbindung steht, vor. Fig. 136 zeigt den Grundriss in der Höhe der
Sohle beider Oefen, des Streckofens _C_ und des Kühlofens _D_. In dem
Kanal _B_ werden die geöffneten Walzen _a a a_ auf zwei Eisenschienen
fortgeschoben; durch diesen Kanal streicht ein Theil der
Verbrennungsgase und erwärmt den vordersten Cylinder bis fast zum
Erweichen. Der wichtigste Theil des Streckofens ist die =Streckplatte=
_C_, aus feuerfestem Thon mit Cement angefertigt, gebrannt und geebnet.
Eine ähnliche Platte _D_ befindet sich auch in dem Kühlofen. Um das
Anhaften der Glastafeln auf der Streckplatte zu vermeiden, wirft der
Strecker etwas feingemahlenen Gyps oder zerfallenen Kalk in die Flamme,
welche Körper durch den Zug in den Ofen gerissen werden und so die
Platte bestäubt wird. Der Arbeiter legt nun eine Walze auf die
Streckplatte, nimmt das Plättholz und fährt damit über das Glas einige
Male auf und nieder (Fig. 137), bis die Walze in eine Glastafel
verwandelt ist. Die Glastafel wird durch Bügeln mit dem Polirholz
vollends geebnet. Der Arbeiter schiebt nun die Tafel auf der
Fortsetzung des Strecksteines in den Kühlofen, wo sie bis zum Erstarren
liegen bleibt. Ein anderer Arbeiter, der vor der Oeffnung _d_ des
Kühlofens steht, fasst mit einer Gabel die erkaltete Scheibe und stellt
sie senkrecht. Sind an der Wand des Kühlofens 30-40 Tafeln hinter
einander aufgestellt, so schiebt der Arbeiter durch den Ofen einen
eisernen Stab _s_ ein, lehnt dann an diesem Stabe die Glastafeln auf
u. s. w., bis der Ofen voll ist. Die Oeffnungen des Platt- und
Kühlofens werden nun zugestellt und der Ofen der allmäligen Abkühlung
überlassen; nach 4-5 Tagen werden die Scheiben aus dem Kühlofen
entfernt, sortirt und verpackt.
[Sidenote: Spiegelglas.]
Das =Spiegelglas=[90] wird entweder geblasen oder gegossen. Die
Fabrikation des =geblasenen= Spiegelglases hat grosse Aehnlichkeit mit
der Verfertigung des Tafelglases und ist auf vielen Hütten mit dieser
verbunden. Die Materialien sind zum grössten Theile dieselben, welche
zum feinen weissen Glase angewendet werden; nur müssen sie von besonders
reiner Beschaffenheit sein und bedürfen daher einer sorgfältigeren
Vorbereitung und Reinigung. Das Blasen des Spiegelglases wird mit
denselben Werkzeugen ausgeführt, wie das Blasen des Tafelglases. Die
erhaltenen Glaswalzen werden endlich auch aufgesprengt, im Streckofen
gestreckt und im Kühlofen abgekühlt. Das Gewicht der Glasmasse, die der
Bläser mit der Pfeife aufnimmt, beträgt 45 Pfd., woraus eine Tafel von
1,5 Meter Länge und 1-1,1 Meter Breite bei 1-1,1 Centimeter Dicke
erhalten wird. Die Umwandelung der Glastafeln in Spiegel durch die
Belegung geschieht genau so wie bei den gegossenen Spiegeln. Die zu
=gegossenen Spiegeln= angewendete Glassorte ist ein aus den reinsten
Materialien dargestelltes bleifreies Natrium-Calcium-Glas. Das
Kalium-Calcium-Glas ist zwar dem mit Soda geschmolzenen bei weitem
überlegen, sowol was Farblosigkeit, als Glanz betrifft; man würde aber
die Vorzüge eines solchen Glases mit einem sehr hohen Preise bezahlen
müssen. In England, Belgien und Deutschland sind die Rohmaterialien des
gegossenen Spiegelglases: Sand, Kalkstein, Soda oder Glaubersalz.
[90] Wenn irgendwo so zeigen sich beim Spiegelglase die enormen
Fortschritte der Glasfabrikation seit 10 bis 20 Jahren. Das
Spiegelglas ist billiger und dadurch einer allgemeineren Anwendung
fähig geworden. Während noch vor einer kurzen Reihe von Jahren das
Spiegelglas als ein Luxusartikel betrachtet wurde, wird dasselbe
heute als Rohglas vielfach verwendet zu Verglasungen von
Werkstätten, Fabrikgebäuden, Magazinen, Treibhäusern, für
Bedachungen von Stiegenhäusern, Passagen und Bahnhöfen, überhaupt
aller Localitäten, bei denen eine seitliche Beleuchtung nicht
statthaft ist. Im polirten, aber unbelegten Zustande ist sein
Verbrauch für Schaufenster ein ganz erstaunlicher geworden, aber
auch für gewöhnliche Fenster nimmt sein Verbrauch zu, seitdem
seine Vorzüge in Hinsicht auf Lichteffect, auf Eleganz, auf
Erleichterung der Heizung trotz des ungleich höheren Preises vor
dem gewöhnlichen geblasenen Fensterglase sich geltend gemacht
haben. In der Glasjury der Pariser internationalen Ausstellung des
Jahres 1867 brach sich die Ansicht Bahn, dass bevor zehn Jahre
vergangen, das Spiegelglas in den Wohnungen der wohlhabenderen
Stände an die Stelle des gewöhnlichen Fensterglases getreten sein
werde. Allgemein anerkannt ist es, dass das belegte Spiegelglas
die schönste, relativ preiswürdigste Zimmerdecoration bildet. Eine
wichtige Rolle in dem allgemeinen Gebrauch der Spiegelglasplatten,
welche deren Fabrikation und Anwendung mächtig Vorschub leistet,
spielen die in neuester Zeit aufgekommenen Gesellschaften, welche
die Spiegelscheiben während des Gebrauches für eine unbedeutende
Summe gegen Bruch sichern. Ein in Deutschland nachahmungswerther
Umstand ist ferner die in Frankreich und England sich immer mehr
und mehr einbürgernde Sitte, die grossen Wandspiegel zu den
Immobilien eines Bauunternehmens zu rechnen, für welche dem
Hauseigenthümer von dem Miether eine entsprechende Vergütung
gezahlt wird. Die Verwendung der 3 bis 5 Centimeter dicken
Rohglasplatten für Flur- und Trottoirbelege behufs Beleuchtung
unterirdischer Räume, für Aquarien, zu Färbereien, für Gährgefässe
der Brennereien und Brauereien verbreitet sich immer mehr. --
=Benrath= (1869) fand in englischem ([Greek: a]) und in Aachner
([Greek: b]) Spiegelglas:
([Greek: a]) ([Greek: b])
Spec. Gew. 2,448 2,456
Kieselerde 76,30 78,75
Natron 16,55 13,00
Kalk 6,50 6,50
Thonerde und Eisenoxyd 0,65 1,75
---------------------
100,00 100,00
Folgende Beschreibung der gegossenen Spiegel gründet sich vorzugsweise
auf die Einrichtung und das Verfahren, das man in St. Gobin und Ravenhead
anwendet.
Die Fabrikation zerfällt in
1) das Einschmelzen und Läutern,
2) das Giessen und Kühlen,
3) das Schleifen zerfällt in [Greek: a]) das Rauhschleifen,
[Greek: b]) das Feinschleifen,
[Greek: g]) das Poliren,
4) das Belegen.
[Sidenote: Das Einschmelzen und Läutern der Glasmasse.]
[Sidenote: Das Giessen und Kühlen.]
Die Schmelzhäfen und Läuterungswannen sind von sehr verschiedener
Gestalt und Grösse. Die erstern sind abgestutzte Kegel von
kreisförmigem Querschnitte, oben in eine Kuppel oder Haube abgerundet.
Die Haube oder Kuppel, eine kugelartige, mit dem Hafen aus einem Stück
bestehende Wölbung hat drei grosse fensterartige Einschnitte an ihrer
Basis, die in einem Bogen von 120° von einander abstehen. Die
=Läuterungswannen= sind weit kleiner und niedriger und bilden
viereckige Kästen und Falzen zum Eingriff der Tiegelzangen. Die Heizung
erfordert eine Kohlensorte von sehr langer Flamme und in grösseren
Klumpen, demnach eine Stückkohle. Die Schmelzhäfen und die
Läuterungswannen stehen nicht nebeneinander in demselben Ofen, sondern
es sind für beide Zwecke verschiedene Oefen vorhanden. Die Wannen sind
offen und fassen genau die zu einem Spiegel erforderliche Glasmasse.
Weil sie zum Zweck des Giessens zweimal täglich aus dem Ofen genommen
werden müssen, so befindet sich unter dem Arbeitsloch des Ofens ein
Aufbrechloch von dem Umfang der Wanne, das bis auf die Hüttensohle,
also auch inwendig bis auf die Bank niedergeht. Nachdem der Glassatz
geschmolzen ist, wozu 16 bis 18 Stunden erforderlich sind, wird die
Masse aus den Häfen in die Läuterungswannen geschöpft. Man bedient sich
dazu grosser kupferner Löffel, die an einem langen Stiele befestigt
sind und drei Mann zur Bedienung brauchen. Die Läuterungszeit beträgt
etwa 6 Stunden, so dass man in Ravenhead, wo ein doppeltes Schmelz-,
Läuter- und Giesssystem befolgt wird, täglich zweimal, Morgens und
Abends giessen kann. Während des Läuterns verschwinden die durch das
Herausschöpfen in der Masse erzeugten Blasen und der Natronüberschuss
verflüchtigt sich. Nachdem die Schmelzung und Läuterung vorüber ist,
untersucht man, ob das Glas die erforderliche Beschaffenheit habe, um
gegossen werden zu können. Zu diesem Behufe bringt man das Ende eines
eisernen Stabes in den Tiegel und zieht die Probe; die herausgenommene
Masse bildet durch ihr eignes Gewicht einen Faden, wobei sie die
Gestalt einer Birne annimmt; hieraus lässt sich abnehmen, dass die
Masse die zum Giessen erforderliche Zähflüssigkeit erlangt habe. Ist
dies der Fall, so wird die Wanne mittelst Krahnvorrichtungen aus dem
Ofen gehoben und schwebend nach dem =Giesstische= befördert, welcher
mit Rädern unterstützt, auf Eisenbahnschienen läuft, welche parallel
mit den Beschickungsöffnungen der Kühl- oder Temperöfen gelagert sind.
Die Form, auf welcher die Glastafeln gegossen werden, ist eine massive
=Metallplatte= (Fig. 138).
[Illustration: Fig. 138.]
In den französischen Spiegelgiessereien sind die Platten aus einem
Stücke von Kupfer oder Bronze, völlig eben und polirt, 4 Meter lang,
2,25 Meter breit, 12-18 Centimeter dick, damit sie sich durch die Hitze
nicht werfen (in St. Gobin hat man eine solche Tafel, welche
50-55,000 Pfd. wiegt, und 100,000 Franken gekostet hat). In England ist
die Giessplatte von Gusseisen, 25 Centim. stark, auf der Hobelmaschine
geebnet und gross genug, dass man Spiegelplatten von 5 Meter Länge und
gegen 2,8 Meter Breite darauf giessen kann. Da die Glasmasse auf die
Platte ausgegossen und auf derselben durch eine starke und schwere,
ebenfalls bronzene oder gusseiserne Walze gestreckt wird, so würde sie,
wenn die Platte kalt wäre, erstarren und sich dieser Behandlung nicht
unterziehen lassen. Es ist daher erforderlich, die Platte zu erwärmen;
die Giessplatte steht gewöhnlich 0,8 Meter höher als die Hüttensohle.
Die Dicke des Spiegels wird durch kupferne Leisten oder Stäbe bestimmt,
welche so lang als die Tafel sind. Ihre Dicke beträgt wenigstens 8
Millimeter und nimmt mit dem Umfang des Spiegels zu. Diese Leisten
werden unmittelbar vor dem Giessen auf die Tafel gelegt und weiter oder
enger gestellt, je nachdem ein grösserer oder kleinerer Spiegel
gegossen werden soll. Die zur Ausbreitung der Glasmasse auf der Platte
dienende =Walze= ist von Bronze oder Gusseisen, hohl oder massiv, genau
abgedreht und hat ein Gewicht von 5-6 Centner. So lange sie nicht in
Thätigkeit ist, ruht sie auf einem besondern Gestell von gleicher Höhe
mit der Platte und wird gegen diese angedrückt. Der zum Handhaben der
glühenden Wanne erforderliche Kranich ist auf Rollen beweglich und
lässt sich vor jedem einzelnen Kühlofen an der geeigneten Stelle
mittelst in die Mauer eingelassener Ringe und Haken befestigen. Zur
Bedienung der Giessplatte, der Wanne und des Kranichs, mit einem Wort,
zu einem Guss gehören 15 Mann. Die Operation zerfällt in
a) das Ausfahren der Wanne und Hinfahren zum Giesstisch;
b) das Reinigen der Platte und der Wanne;
c) den eigentlichen Guss und das Einbringen in den Kühlofen.
Nachdem die Vorstellthür des Schmelzofens hinweggenommen, wird die
Wanne, mit Zangen von der Bank losgemacht und gelüftet, während ein
Arbeiter eine grosse Wagenschaufel darunter schiebt. Die auf der
Schaufel freistehende, weissglühende Wanne wird nach dem Giesstisch
gefahren. Hier wird die Platte abgefegt, die Glasmasse in der Wanne
abgerahmt, letztere ringsum abgeputzt und nach einigen
Pendelschwingungen umgekippt und der schon ziemlich dickflüssige Inhalt
dicht vor die Walze entleert, welche sich in demselben Augenblick in
Bewegung setzt. Ehe das Glas erkaltet, wird die zuletzt gebildete Kante
der Glastafel über ein als Lineal aufgelegtes Stück Quadrateisen 5-6
Centimeter hoch aufgebogen. Dieser aufgebogene Rand (=Randleiste=)
dient als Stützpunkt für ein Eisen, durch welches die unterdessen
erstarrte Glastafel in den Kühlofen geschoben wird. Da der Giesstisch
unmittelbar vor dem Guss vor das Mundloch des betreffenden Kühlofens
gefahren worden war, so stösst die Glasplatte dicht an und bildet eine
Art Fortsetzung der mit feinem Sand bestreuten Ofensohle; die fertige
Glasplatte kann demnach bequem und ohne dass ein Verbiegen zu
befürchten wäre, in den Ofen geschoben werden. Unterdessen zieht man
eine andere Wanne aus dem Schmelzofen, die in dem Augenblicke bei dem
Giesstische ankommt, wo die erste Glasplatte in den Kühlofen gebracht
wird. Jeder Kühlofen hat zwei Feuerungen und fasst drei Glastafeln; er
muss genau bis auf die Temperatur der eben gegossenen Platte vorgeheizt
sein. Sobald die drei Platten in dem Ofen sich befinden, verstopft man
sorgfältig alle Oeffnungen und überlässt das Glas einige Tage lang der
freiwilligen Abkühlung. Die erkaltete Glasplatte kommt aus dem Kühlofen
in das Beschneidezimmer auf einen mit Tuch beschlagenen Tisch, auf
welchem sofort mit Lineal und Diamant die unregelmässigen Ränder
abgenommen werden. Die Risse und Sprünge an der Oberfläche, die
Bläschen und die eingeschlossenen Sandkörner werden mit Röthel oder
Kreide bezeichnet und darnach nach Maassgabe der Reinheit der Fläche,
Tafeln von der sich ergebenden Grösse geschnitten.
[Sidenote: Das Schleifen.]
Die beschnittenen Glastafeln sind zwar auf der unteren Seite, welche
die Glasplatte berührt hatte, ziemlich eben und glatt, die obere mit
der Walze behandelte Seite zeigt dagegen immer Wellen, weshalb die
Tafeln an beiden Seiten geschliffen und polirt werden müssen. Zum
Schleifen (=Rauhschleifen=) kittet man die untere Glastafel (das
=Bodenglas=) in Gyps auf eine hölzerne oder steinerne Platte
(=Schleifbank=); die andere kleinere (das =Oberglas=) aber kittet man
an einen mit Gewichten beschwerten Kasten. Letztere wird so auf erstere
gelegt, dass die Flächen der Glasplatten sich berühren; man streut
etwas geschlemmten Sand zwischen beide Flächen, tröpfelt Wasser auf und
lässt die obere sich schleifend über der unteren in allen Richtungen
durch Maschinenkraft hin- und herbewegen. Wenn der Schliff bis auf die
tiefsten Stellen angegriffen hat und folglich die Oberfläche wenigstens
im Rauhen zur Ebene geworden ist, muss die Glastafel zur Bearbeitung
der zweiten Fläche umgedreht werden. Der Zweck des =Klarschleifens=
oder =Doucirens=, der Oberfläche diejenige höchste Feinheit des Korns
zu geben, ohne welche die Politur unmöglich wäre, erfordert so
sorgfältige Verwendung der Kraft, dass man diese Operation zweckmässig
durch Handarbeit ausführen lässt. Zum =Poliren= der klargeschliffenen
Glastafeln wird wieder Maschinenkraft angewendet; es werden dabei sowol
die Spiegeltafeln als auch die Reibapparate bewegt und zwar in
Richtungen, die aufeinander senkrecht sind. Den Reibapparaten ist eine
ähnliche hin- und hergehende Bewegung in die Breite ertheilt worden; er
besteht aus einem schmalen Trog, so lang als die Polirbank breit ist,
der zur Aufnahme der den Druck regulirenden Gewichte bestimmt ist. An
der unteren Fläche des Troges befinden sich Reibekissen von
gepolstertem Leder, die um ihren Befestigungs- und Mittelpunkt drehbar
sind. Man polirt mit Colcothar (englisch Roth) und etwas Wasser. Durch
das Schleifen büssen die Glastafeln durchschnittlich die Hälfte ihrer
Dicke, folglich auch die Hälfte ihres Gewichtes ein. Wenn eine
Spiegelglasfabrik jährlich 400,000 Quadratfuss Glastafeln erzeugt, die
ungefähr 16,000 Ctr. wiegen, so gehen davon 8000 Ctr. mit mindestens
1800 Ctr. Natron, entsprechend 2700 Ctr. calcinirter Soda und einem
Geldwerthe von 13,000 fl., verloren. Durch das Zugutemachen dieser
Glasmasse von 8000 Ctr., die mit allen Unkosten des Schmelzens,
Giessens und Schleifens behaftet ist, liesse sich ohne Zweifel der
Preis der Spiegel in einem Grade erniedrigen, der den Absatz
beträchtlich erweitern und auf den Betrieb überhaupt von dem
entschiedensten Einfluss sein würde. Trotzdem sieht man meist dieses
werthvolle Material mit dem Schleifschlamme wegfliessen.
[Sidenote: Belegen.]
=Spiegel.= Nach dem Poliren werden diejenigen Glastafeln, die zu
=Spiegeln= bestimmt sind, mit =Beleg=, d. h. mit einem Zinnamalgam
versehen, damit die Lichtstrahlen, welche zwar schon von der vorderen
glatten Fläche des Glases zum Theil zurückgeworfen werden, eine
möglichst vollständige Reflexion erleiden. Das in der Spiegelbelegung
angewendete =Quecksilber= muss in dem Zustand der grössten Reinheit
sein. Das Zinn wird in Gestalt von =Zinnfolie= verwendet; sie muss aus
dem feinsten Zinn geschlagen sein und ihre Farbe der des polirten
Silbers nahe kommen; sie muss durchaus ganz sein. Die Arbeit des
Belegens ist an sich einfach, erfordert aber Vorsicht, Uebung und
Reinlichkeit. Der Beleger legt die zu belegende Glastafel auf den mit
Tuch beschlagenen Putztisch und nimmt mit einem Flanelllappen und
Holzasche allen Schmutz und alles Fett hinweg. Hierauf wird die Tafel
mit einem leinenen Lappen abgewischt, auf die andere Seite gekehrt und
diese auf die nämliche Weise gereinigt; die zu belegende Seite bleibt
nach oben gekehrt auf dem Putztische liegen, während der Beleger den
Belegstein vorrichtet. Er entrollt eine Folie, schneidet sie so zu,
dass sie über jeder Seite des Glases einen halben Zoll vorsteht,
überfährt sie mit einer Bürste nach allen Richtungen, so dass keine
Falte wahrzunehmen ist und die Folie vollkommen auf dem Belegstein
aufliegt. Darauf giesst er ein wenig Quecksilber darüber und reibt
dasselbe mit einem Tuchbäuschchen über die ganze Folienfläche, wovon
diese wie polirt ist (das =Antränken=). Man stellt den Belegstein
vollkommen horizontal, giesst auf die Folie so viel Quecksilber, als
sie durch Adhäsion tragen kann, ohne dass das Quecksilber über den Rand
fliesst. Dazu gehören bei einer Glastafel von 30-40 Quadratfuss 150-200
Pfund Quecksilber, welche eine Schicht von einigen Linien bilden. Die
Glastafel wird nunmehr, nachdem die trübe Haut des Metalls vom vorderen
Rand entfernt worden, mit der einen Längenkante zwischen der Oberfläche
des Quecksilbers und der Folie über einem Stück ausgespannten Zeug
vorgeschoben, welches die letzten Staubtheilchen abwischt. Man rückt so
langsam vor, indem man die Kante stets untergetaucht hält. Die
Unreinheit der Quecksilberfläche ist auf diese Weise unschädlich
gemacht. Mit dem Aufschieben schwimmt die Glasplatte auf dem
überschüssigen Quecksilber, welches abgepresst werden muss. Ist die
Glasplatte durch Gewichte belastet, so giebt man dem Belegstein eine
ganz geringe Neigung. So bleibt die Glastafel ruhig wenigstens 24
Stunden liegen, damit die Belegung einige Festigkeit bekommt (sie
=trocknet=). Nunmehr wird das Glas von dem Belegstein abgenommen und
auf das Ablauf- oder Trockengerüst getragen; hier wieder auf Latten
gelegt, mit der belegten Seite nach oben; ferner giebt man der Platte
eine Neigung, die etwas grösser ist als jene, welche sie auf dem Steine
hatte. Die Neigung wird immer mehr und mehr vergrössert, bis sie
endlich in eine fast senkrechte Lage kommt. In dieser Lage bleiben die
Gläser wenigstens 8 Tage bis 3 Wochen stehen. 50 Quadratdecimeter
Spiegelglas erfordern 2,023 Grm. Amalgam.
[Sidenote: Silberspiegel.]
In neuerer Zeit hat man vielfach versucht, anstatt der Belegung der
Spiegel mit Zinnamalgam eine =Versilberung= der Glastafeln anzuwenden.
Das von =Drayton= im Jahre 1844 vorgeschlagene Verfahren ist das
folgende. Man löst 32 Grm. salpetersaures Silber in 64 Grm. Wasser und
16 Grm. flüssigem Ammoniak und setzt zu der filtrirten Lösung 108 Grm.
Weingeist von 0,842 spec. Gew. und 20-30 Tropfen Cassiaöl. Nachdem das
zu versilbernde Glas horizontal gelegt worden ist, bringt man auf allen
Seiten eine Einfassung von Glaserkitt an, so dass die Flüssigkeit 0,5-1
Centimeter hoch auf der zu versilbernden Glasfläche stehen bleiben
kann. Nachdem diese _versilbernde Flüssigkeit_ (Nr. I.) auf das
gereinigte und polirte Glas gegossen worden ist, lässt man 6-12 Tropfen
der _reducirenden Flüssigkeit_ (Nr. II.), aus 1 Volumen Nelkenöl und 3
Volumen Weingeist bestehend, auf verschiedenen Stellen in die
Flüssigkeit auf dem Glase fallen. Je mehr Nelkenöl man anwendet, desto
schneller scheidet sich das Silber ab; die Fällung oder Ablagerung
erheischt jedoch beiläufig zwei Stunden, was ein Arbeiter nach einiger
Uebung leicht in seine Gewalt bekommt. Die zum Theil entsilberte
Flüssigkeit lässt sich nach dem Filtriren wieder zum Versilbern
verwenden. Für jeden Quadratfuss Glas braucht man etwa 9 Decigramme
salpetersaures Silber. Zur Darstellung fehlerfreier (aber leider nicht
immer haltbarer) Spiegel[91] wendet =v. Liebig= eine ammoniakalische,
mit Aetzkali oder Aetznatron versetzte Lösung von salpetersaurem
Silber, welche mit wässriger Milchzuckerlösung versetzt ist, an. Man
fertigt eine ammoniakalische Lösung von salpetersaurem Silber, welche
in 200 Kubikcentimetern Wasser 10 Grm. geschmolzenes salpetersaures
Silber enthält, setzt dazu nicht mehr Ammoniak, als für eine klare
Lösung nöthig ist und hernach 450 Kubikcentimeter einer Natronlauge von
1,035 spec. Gewicht. Den hierbei entstehenden Niederschlag löst man
durch Zusatz von Ammoniak wieder auf, bringt das Volumen der Mischung
auf 1450 Kubikcentimeter, fügt so viel von verdünnter Silberlösung
hinzu, dass ein bleibender grauer Niederschlag entsteht und verdünnt
zuletzt mit Wasser bis auf 1500 Kubikcentimeter. Diese Flüssigkeit
mischt man kurz vor ihrer Anwendung mit 1/6-1/8 ihres Volumens
Milchzuckerlösung, welche auf 10 Gewichtstheile Wasser 1 Th.
Milchzucker enthält. Die zu versilbernde Glasplatte wird in dem mit der
Versilberungsflüssigkeit gefüllten Gefäss in der Art schwebend
befestigt, dass die Oberfläche des Glases die Flüssigkeit vollständig
berührt und die Entfernung derselben vom Boden des Gefässes etwa
reichlich 1/2 Zoll beträgt. Die Reduktion beginnt sofort, anfangs
erscheint die Glastafel schwarz und wird bald darauf spiegelnd. Die
Bestimmung der an einer Glasplatte niedergeschlagenen Silberschicht
ergab 0,0049 Grm. auf 226 Quadratcentimeter, es erfordert also
1 Quadratmeter 2,210 Grm. Silber. Die versilberte Platte wird mit
warmem destillirten Wasser gewaschen und an einem warmen Orte
getrocknet. Einmal trocken, haftet die Belegung so fest, dass sie sich
nur schwer abreiben, ja sogar mit feinem Polirroth und Sammet gut
poliren lässt. Es ist zweckmässig, den fertigen Silberspiegel vor
seiner Fassung mit einem Firniss zu überziehen oder besser noch
galvanisch zu verkupfern. =Löwe= wendet zur Spiegelversilberung
salpetersaures Silber, Stärkezucker und Kali, =A. Martin= Silbernitrat,
Ammoniak, Kali und durch Salpetersäure intervertirten Rohrzucker,
=Petitjean= Silberoxyd, Ammoniak und Weinsäure an. =F. Bothe= (in
Saarbrücken) benutzt statt der Weinsäure Oxyweinsäure.
[91] Nach =Carey Lea= (1866) soll die Glasversilberung schöner und
gleichförmiger unter Mitwirkung von directem Sonnenlichte
ausfallen.
[Sidenote: Platinspiegel.]
Nach dem Vorschlage von =Dodé= wendet man Platin zum Ueberziehen von
Spiegelglas behufs der Herstellung von sogenannten =Platinspiegeln= an.
Die Franzosen =Creswell= und =Tavernier= haben bereits eine Fabrik für
den neuen Artikel in Gang gebracht. Bisher sah man das Platin nur als
Verzierung auf Porcellan angewandt; die Verwendung auf grössere
spiegelnde Flächen war also nahe gelegt. Die spiegelnde Metallfläche
liegt bei dem neuen Artikel ebenso wie bei dem Porcellan frei auf dem
Glase, durch Einbrennen mit demselben untrennbar verbunden, und bedarf
keiner schützenden Glastafel. Das Einbrennen ist eine leichte Arbeit:
mit Lavendelöl zusammmengeriebenes Platinchlorid wird mit einem Pinsel
auf die Glastafel getragen und dieselbe nach dem Eintrocknen in einer
Muffel gebrannt; hiermit ist der Spiegel fertig. Für die Wohlfeilheit
derselben ist besonders der Umstand günstig, dass alle fehlerhaften
Glastafeln dazu benutzt werden können, die bei der gewöhnlichen
Fabrikation verworfen werden müssen, wenn sie sich nur auf der einen
Seite schleifen und poliren lassen. Die hintere Seite kann beschaffen
sein, wie sie will, und es kommt auch nichts darauf an, dass beide
Glasflächen parallel sind. Die Dünne der Platinschicht bringt es
übrigens mit sich, dass solche Platten, obwol sie beim Daraufsehen
einen guten Spiegel abgeben, doch gegen das Licht gehalten
durchsichtig sind und man durch sie hindurch sehen kann, ohne selbst
gesehen zu werden. In Paris macht man in Läden und Wohnungen von dem
platinirten Glase bereits vielfach Gebrauch.
[Sidenote: Hohlglas.]
Die =Hohlglasfabrikation= beschäftigt sich mit der Fabrikation aller
Arten =hohler Gefässe= zum Aufbewahren von Flüssigkeiten. Sie verarbeitet
entweder =gemeines grünes Glas= (Buttelglas), das von hellerer oder
dunklerer Farbe und mehr oder weniger rein ist, oder =feines weisses
Glas= oder endlich =Krystallglas=. Aus gemeinem grünen Glase werden
ausser Medicingläsern, Retorten und Kolben auch Bouteillen dargestellt.
Da jedoch die Bouteillen zu den gesuchtesten Glasgegenständen gehören, da
sich ferner hierzu eine dunkle in dickeren Schichten fast undurchsichtige
Glasart eignet, so wird die Bouteillenfabrikation häufig ganz allein und
besonders betrieben. Die Verarbeitung von feinem weissen Glas liefert
alle Arten von Trinkgläsern, Wasserflaschen, so wie Teller, Schalen,
Vasen, Kronleuchter u. s. w. Aus Krystallglas werden dieselben
Gegenstände wie aus dem weissen Glas hergestellt, nur in einem höhern
Grade der Vollkommenheit. Letzterer Zweig der Glasfabrikation, in welchem
das kunstgewerbliche Element bedeutend hervorragt, bildet die
=Gobeleterie=.
Der Glassatz für ordinäres Bouteillenglas besteht aus Sand, Potasche
oder Soda, Seifensiederasche, Holzasche, Glaubersalz, Kochsalz,
Gaskalk, Kalk, Lehm, Schlacken, Basalt und andern feldspathhaltigen
Mineralien. Zu Medicinglas nimmt man die eisenfreieren Materialien, die
noch reineren zum weissen Hohlglase. Wenn nun auch für die Herstellung
des Bouteillenglases keine so sorgfältige Auswahl der Materialien wie
bei den feineren Glassorten erforderlich ist, so müssen diese doch
wegen des nöthigen Widerstandes gegen den Druck bei moussirenden
Flüssigkeiten und gegen den Angriff von Säuren passend ausgewählt, sehr
gut geschmolzen, das Glas selbst mit Aufmerksamkeit verarbeitet und
abgekühlt werden. Bei der Analyse verschiedener Sorten von Hohlglas
fanden sich folgende Resultate:
=Spec. Gew.= 2,47 2,48 2,47 2,3 2,4
Kieselsäure 74,71 74,66 75,94 74,37 74,26
Kali -- 4,32 -- 12,48 --
Natron 15,74 11,01 15,15 3,42 14,06
Kalk 8,77 9,13 8,01 9,02 8,60
Thonerde 0,43 } { 2,52
Eisenoxyd 0,14 } 0,88 0,90 0,71 { 0,38
Manganoxyd 0,21 } { 0,18
------------------------------------------
100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
[Illustration: Fig. 139.]
Die Einzelnheiten der Herstellung der verschiedenen Hohlglasgegenstände
sind, nach der Verschiedenheit der Formen, die aus dem zähflüssigen
Glase verfertigt werden sollen, höchst mannichfaltig und können hier
nur in einzelnen Beispielen angegeben werden. Das Verfertigen der
=grünen Bouteillen= geschieht auf folgende Weise: Sobald die
hinreichende Menge von Glas von der Pfeife aufgenommen worden ist,
bringt der Bläser die Glasmasse auf den Marbel und wälzt ihren vorderen
Theil darauf hin und her, bläst auch von Zeit zu Zeit in das Rohr,
wobei darauf zu sehen ist, dass das Glas um die Höhlung herum überall
gleiche Dicke enthalte und die Form _a_ (Fig. 139) annehme. Nun kommt
die Pfeife mit dem Glase in das Arbeitsloch zum Anwärmen, wobei
dieselbe bald links, bald rechts gewendet wird, damit das Glas sich
nicht auf die Seite neige; sobald es heiss genug ist, bringt der
Fertigmacher die Pfeife in eine senkrechte Lage und bläst unter
pendelartigem Schwingen Luft ein, wodurch der Bauch der ursprünglich
birnförmigen Masse erweitert wird und nun die Gestalt _b_ erhält.
Darauf wird die Glasmasse in die hölzerne Form _c d_ eingesenkt und
kräftig geblasen; so wie das Glas durch das Blasen die Form immer mehr
ausfüllt, zieht der Arbeiter auch die Pfeife mehr an sich, damit der
Bouteillenhals seine Gestalt behält und sich allmälig in den Bauch der
Flasche verliert. Darauf wird die Flasche der Form entnommen, die
Pfeife wird einigemal hin- und hergeschwenkt, damit der noch etwas
flüssige Hals sich mehr in die Länge ziehe und die erforderliche
Gestalt bekomme. Um dem Boden und der Mündung die gebräuchliche Form zu
geben, wird abermals angewärmt, so dass nur der Boden glühend wird;
während dieser Zeit erwärmt ein Gehülfe ein Eisen (das =Nabeleisen=),
an dessen Spitze etwas Glasmasse befestigt ist. Unter gewissen
Handgriffen drückt der Gehülfe sein Eisen auf den Mittelpunkt des
Bodens gleichmässig einwärts (siehe _e_). Darauf wird die Pfeife von
dem Halse abgesprengt, das abgesprengte Ende ins Feuer gebracht und mit
dem Abstreichblech der Rand der Flasche umgelegt. Um den Hals herum
wird etwas Glasmasse befestigt. Während der Bläser eine neue Flasche
beginnt, bringt der Gehülfe die fertige Flasche in den Kühlofen und
trennt durch einen kurzen Schlag das Nabeleisen von der Flasche. In
neuerer Zeit bedient man sich anstatt des Nabeleisens der
=Flaschenzange= (Fig. 140) oder =Klappform=.
[Illustration: Fig. 140.]
[Illustration: Fig. 141.]
Aus dem Vorstehenden geht hervor, auf welche Weise ein Kolben (ein
Ballon) geblasen wird; wenn der Bläser während des Aufblasens den
Kolben über seinen Kopf erhebt so senkt sich der bauchige Theil auf der
einen Seite und es bildet sich eine Retorte (siehe _a_ und _b_ Fig.
141).
[Illustration: Fig. 142.]
[Illustration: Fig. 143.]
[Illustration: Fig. 144.]
Zur Herstellung der Bechergläser wird zunächst ein Glasballon mit
möglichst dünnen Wänden (Fig. 142 _A_) geblasen, dieser dann an ein
Nabeleisen geheftet und von der Pfeife abgesprengt. Das abgesprengte
Ende wird angewärmt, mit der Scheere abgeschnitten (Fig. 142 _B_),
ausgeweitet und umgebogen (_C_). Diese Art Bechergläser haben unten
eine scharfkantig abgesprengte Glasstelle, von welcher aus das Glas bei
Temperaturwechsel leicht springt. Man pflegt deshalb gegenwärtig die
Bechergläser in Formen mit geraden Wänden (Fig. 143 _a_) zu blasen und
das Formen in Zangen (_b_ und _c_) zu vollenden.
Um Glasröhren herzustellen, wird zuerst ein kleiner Ballon geblasen, an
welchen ein Gehülfe auf der der Pfeifenmündung entgegengesetzten Seite
sein Hefteisen anheftet, und sich, rückwärts schreitend, möglichst
schnell entfernt. Bei einigermaassen starken Röhren muss der Bläser
während des Ausziehens fortwährend Luft einblasen und die Pfeife und
folglich auch das Glas rotiren lassen. Das Ausziehen hört auf, wenn die
Röhre die gehörige Dicke hat, sie zeigt dann folgende Gestalt (Fig.
144). Die fertige Röhre wird, um die Krümmung derselben auszugleichen,
auf den Boden gelegt und nach dem Erkalten in 4-6 Fuss lange Stücke
geschnitten. =Glasstäbe= werden auf dieselbe Weise hergestellt, und
unterbleibt dabei das vorläufige Aufblasen der Glasmasse.
[Sidenote: Gepresstes und gegossenes Glas.]
Mit dem Namen =gepresstes= oder =gegossenes Glas= bezeichnet man alle
in Formen gefertigte verzierte Glasgegenstände, wenn man auch das
Blasen dabei zu Hülfe nehmen musste. Die messingenen und gravirten
Formen bestehen aus zwei oder mehreren Theilen. Glasgegenstände mit
enger Mündung und tiefer Höhlung werden ganz so wie das gewöhnliche
Hohlglas in diesen Formen aufgeblasen. Schalenförmige Gegenstände
werden gepresst, indem man die zähflüssige Glasmasse in die untere
Hälfte der Form bringt und durch die obere Hälfte kräftig aufpresst,
wobei die überflüssige Glasmasse durch besondere Oeffnungen oder an den
Seiten herausgepresst wird. Auf ähnliche Art stellt man massives
gepresstes Glas wie Messerbänkchen u. s. w. dar. Die durch Pressen
hervorgebrachten Verzierungen sind häufig kunstvoller als die
geschliffenen und weit billiger herzustellen; es mangelt ihnen aber die
Schärfe der Ecken und Kanten, so wie die der geschliffenen Waare
eigenthümliche spiegelnde Oberfläche. Man sucht in neuerer Zeit diese
Fehler dadurch zu vermeiden, dass man anstatt der rautenförmig
gravirten Formen, die den sogenannten Brillantschliff imitiren sollten,
Formen benutzt, welche den geschälten Schliff nachahmen, wodurch die
Gläser gestreifte und glatte Flächen erhalten. In der Regel kommt das
Glas schon aus der Form mit glänzender Oberfläche, die, wenn nöthig,
durch geringe Nachhülfe durch Schleifen oder Poliren ihre höchste
Vollkommenheit erlangt.
[Sidenote: Das Wasserglas.]
Unter =Wasserglas= versteht man ein in Wasser lösliches =kieselsaures
Alkali=. Dass eine Verbindung, erhalten durch Schmelzen von Kieselsand
mit vielem Alkali, an feuchten Orten zerfliesst, wusste =v. Helmont=
bereits 1640. Dasselbe Präparat aus Kieselerde und Weinsteinsalz
(Kaliumcarbonat) zu bereiten, lehrte =Glauber= 1648 und gab ihm den Namen
=Kieselfeuchtigkeit=. =v. Fuchs= entdeckte nun 1825 eine Verbindung von
Kieselsäure mit Alkali, in welcher die Kieselerde vorherrschte, die zwar
in Wasser sich löst, aber an der Luft nicht zerfliesst, eine Verbindung,
die als =Wasserglas= bekannt ist und wichtige Anwendung gefunden hat.
Man unterscheidet vier Arten von Wasserglas:
a) Kaliumwasserglas,
b) Natriumwasserglas,
c) Doppelwasserglas,
d) Fixirungswasserglas.
Das =Kaliumwasserglas= wird bereitet durch Zusammenschmelzen von
Quarzpulver oder reinem Quarzsand 45 Th., Potasche 30 Th.,
Holzkohlenpulver 3 Th., und Lösen der geschmolzenen und gepulverten
Masse durch Kochen in Wasser. Das in der Flüssigkeit möglicherweise
vorhandene Schwefelkalium wird durch Kochen derselben mit Kupferoxyd
oder Kupferhammerschlag, oder auch Bleiglätte unschädlich gemacht. Der
Zusatz von Kohle soll die vollkommene Austreibung der Kohlensäure durch
Reduktion derselben zu Kohlenoxyd bewirken und ausserdem die Schmelzung
beschleunigen. Zurückgebliebene Kohlensäure äussert stets einen
nachtheiligen Einfluss auf das Wasserglas. Das =Natriumwasserglas= wird
entweder aus Quarzpulver 45 Th., calcinirter Soda 23 Th., Kohle 3 Th.,
oder nach =Buchner= am wohlfeilsten aus Quarzpulver 100 Th.,
calcinirtem Glaubersalz 60 Th., Kohle 15-20 Th. dargestellt. =Kuhlmann=
stellt das Natriumwasserglas durch Auflösen von Feuersteinpulver in
concentrirter Natronlauge in eisernen Kesseln unter einem Drucke von
7-8 Atmosphären dar. Besonders vortheilhaft lässt sich anstatt des
Feuersteins nach =Liebig= die aus Kieselpanzern bestehende
Infusorienerde (Kieselguhr, Tripel) anwenden. Das =Doppelwasserglas=
(Kalium- und Natriumwasserglas) lässt sich nach =Döbereiner= darstellen
durch Zusammenschmelzen von Quarzpulver 152 Th., calcinirter Soda 54
Th., Potasche 70 Th., nach =v. Fuchs= aus Quarzpulver 100 Th.,
gereinigter Potasche 28 Th., calcinirter Soda 22 Th., Holzkohlenpulver
6 Th. Es lässt sich ferner erhalten 1) durch Zusammenschmelzen von
Seignettesalz (Kalium-Natrium-Tartrat (Na / K)} C_{4}H_{4}O_{6} +
4H_{2}O) mit Quarz; 2) aus gleichen Molekülen Kalium- und
Natrium-Nitrat und Quarz; 3) aus gereinigtem Weinstein und
Natriumsalpeter und Quarz. Es ist merklich leichter schmelzbar als
jedes der vorhergehenden. Zum technischen Gebrauche kann man auch
3 Volumen concentrirter Kaliumwasserglaslösung mit
2 " " Natriumwasserglaslösung
mischen. Mit dem Namen =Fixirungswasserglas= bezeichnet =v. Fuchs= eine
Mischung von mit Kieselerde vollkommen gesättigtem Kaliumwasserglas mit
Natriumkieselfeuchtigkeit (durch Zusammenschmelzen von 3 Th.
calcinirter Soda mit 2 Th. Quarzpulver erhalten); es findet einzig und
allein zum Fixiren der Farben in der Stereochromie Anwendung.
Das Wasserglas giebt in fein gepulvertem Zustande durch Kochen mit
Wasser jene Auflösung, welche unter dem Namen =präparirtes Wasserglas=
bekannt ist. Diese Lösung kommt im Handel 33grädig und 66grädig vor,
womit angezeigt wird, dass in ersterem in 100 Gewichtstheilen 33
Gewichtstheile festes Wasserglas und 67 Gewichtstheile Wasser enthalten
sind. Hieraus ergiebt sich dann, dass im 40grädigen der Wassergehalt
60 beträgt und im 66grädigen 34. Die Säuren, selbst die Kohlensäure,
zersetzen die Wasserglaslösung und scheiden die Kieselerde daraus
gallertartig aus; sie muss daher in gut verschlossenen Gefässen
aufbewahrt werden.
Das Wasserglas hat in der Industrie vielfache und wichtige Anwendungen
gefunden. Seine erste Benutzung fand es beim Münchener Hoftheater als
=Schutzmittel gegen das Feuer=, indem es als Ueberzug für Gegenstände
aus Holz, Leinwand, Papier, dieselben vor dem Verbrennen schützt. Man
setzt zu der Wasserglaslösung irgend eine feuerfeste Körperfarbe, wie
Thon, Kreide, Knochenerde, Glaspulver (namentlich von Bleiglas), Pulver
von Hohofen- oder Frischschlacken, Flussspath, Feldspath u. s. w. Das
33grädige Wasserglas wird beim ersten Anstriche mit der doppelten
Gewichtsmenge Regenwasser verdünnt. Man giebt mehrere Anstriche und
lässt jeden Anstrich, bevor man einen neuen aufträgt, gut trocknen,
wozu wenigstens 24 Stunden Zeit erforderlich sind. Zu den späteren
Anstrichen bedient man sich einer starken Auflösung und zwar einer
solchen, welche aus gleichen Gewichtstheilen Wasserglas von 33° und
Regenwasser besteht. Holz, Leinwand, Papier etc., welche mehrmals mit
Wasserglas angestrichen wurden, brechen nicht mehr in Flammen aus,
sondern verkohlen nur, gewinnen ausserdem bedeutend an Dauerhaftigkeit.
Holz, welches dem freien Einflüsse der Witterung ausgesetzt ist oder
sich an feuchten Orten bei Mangel an Luftwechsel befindet, wird durch
einen Wasserglasanstrich conservirt und gegen Schwamm und Wurmfrass
gesichert.
Eine der vorzüglichsten und zu technischen Zwecken wichtigsten
Eigenschaften des Wasserglases ist die zu binden und zu kleben; es
dient daher, lockeren Massen Dichtigkeit und stärkern Zusammenhang zu
geben, getrennte Theile von Körpern zu vereinigen u. s. w., in welcher
Beziehung es noch nicht die vielseitige Anwendung gefunden hat, deren
es fähig ist. Es lässt sich in dieser Hinsicht mit dem Leim vergleichen
und man könnte es einen =mineralischen Leim= nennen. =Kreide= giebt mit
Wasserglaslösung eine sehr compacte Masse, welche beim Austrocknen fast
Marmorhärte erhält. Hierbei findet keine chemische Wechselwirkung,
keine Umsetzung der Bestandtheile zu Calciumsilicat und Kaliumcarbonat
statt; das Erhärten ist entweder nur eine Wirkung der Adhäsionskraft
oder geschieht dadurch, dass das Wasserglas und Calciumcarbonat direct,
d. h. ohne sich gegenseitig zu zersetzen, eine schwach chemische
Verbindung mit einander eingehen. Der =Dolomit= scheint hinsichtlich
der bindenden Kraft den Kalkstein noch etwas zu übertreffen. Das
=Calciumphosphat= (Knochenerde) giebt mit Wasserglas eine sehr compacte
Masse, ohne dass eine chemische Wirkung oder Umsetzung der
Bestandtheile dabei statt hat. Mit =gelöschtem Kalk= zusammengerieben,
kommt das Wasserglas schnell zum Gerinnen und trocknet dann langsam zu
einer ziemlich harten Masse aus; es bildet sich hierbei Calciumsilicat
und das Kali wird ausgeschieden. =Zinkoxyd= (Zinkweiss) und =Magnesia=
wirken vorzüglich energisch auf des Wasserglas und zwar offenbar
chemisch, indem sich die Kieselerde mit einem Antheil Kali mit der
Magnesia oder dem Zinkoxyd verbindet und zugleich etwas Kaliumcarbonat
gebildet wird. =Gyps= mit Wasserglas zusammengerieben, kommt sogleich
ins Stocken und beim Austrocknen wittert sehr bald Kalium- oder
Natriumsulfat in grosser Menge aus; nach dem Trocknen ist die Masse
kaum fester als der gewöhnliche Gyps. Dieses Verhalten zeigt deutlich,
dass man aus Gyps gefertigte Gegenstände mit Wasserglas nicht
imprägniren kann, um sie fester und luftbeständiger zu machen, indem es
wegen des Stockens in dieselben nicht eindringen kann. Eine wichtige
Anwendung des Wasserglases ist die =zum Anstrich= von Steinen und
Mörtelwänden, sowie zur Herstellung von =Caement= und von =künstlichen
Steinen=. Letztere (von =Ransome= zuerst fabrikmässig dargestellt)
finden in England, Indien und Amerika immer mehr und mehr Anwendung.
Sie werden dargestellt, indem man durch Mischen von Sand mit
Natriumsilicatlösung eine plastische Masse bereitet, welche in Formen
gepresst und dann in eine Lösung von Chlorcalcium gebracht wird. Das
hierbei sich bildende Calciumsilicat verkittet die Sandkörner, während
Chlornatrium in Lösung geht und durch Waschen vollständig entfernt
wird. Als =Kitt= für Steine, Glas und Porcellan ist das Wasserglas
ebenfalls beachtenswerth. Zur Herstellung =xyloplastischer Objecte=,
dadurch, dass man durch Salzsäure aufgeschlossenes Holz mit Wasserglas
imprägnirt, sind die Alkalisilicate in neuerer Zeit auch verwendet
worden.
[Sidenote: Stereochromie.]
Eine der interessantesten und wichtigsten Anwendungen des Wasserglases
ist unstreitig die für eine neue Art von Wand- oder Monumentalmalerei,
welche von =v. Fuchs= =Stereochromie= (von [Greek: stereos], fest,
dauerhaft, und [Greek: chrôma], Farbe) genannt worden ist. Bei dieser
Malart, die von =v. Kaulbach= eingeführt und ausgebildet wurde, bildet
das Wasserglas das Bindemittel der Farben und ihrer Grundlagen. Bei der
Stereochromie oder der Wand- und Monumentenmalerei =auf Mörtelgrund=
ist besonders auf das Fundament, nämlich auf den Mörtelgrund,
=Untergrund= und =Obergrund= Bedacht zu nehmen. Es ist dabei
wesentlich, dem Grunde durch und durch gleiche steinartige
Beschaffenheit zu geben und ihn gleichsam mit der Mauer zu
verschmelzen. Der erste Bewurf oder Untergrund wird mit Kalkmörtel
gemacht. Den so hergestellten Bewurf lässt man nicht nur gut
austrocknen, sondern auch mehrere Tage der Luft ausgesetzt, damit er
daraus Kohlensäure anziehen kann. Ist der Mörtel vollkommen getrocknet,
so bringt man das Wasserglas in Anwendung, womit er getränkt wird. Man
wendet Natrium- oder Doppelwasserglas an, versetzt mit so viel
Natriumkieselfeuchtigkeit, dass es nicht opalisirend, sondern ganz klar
ist. Nachdem der Untergrund auf diese Weise befestigt ist, bringt man
den =Obergrund=, welcher das Bild aufnehmen soll, an, welcher von
ähnlicher Beschaffenheit wie der Untergrund, ungefähr eine Linie dick
auf den Untergrund möglichst eben aufgetragen und wenn er trocken
geworden, mit einem scharfen Sandstein abgerieben wird, um die dünne
Lauge von kohlensaurem Kalk, welcher sich beim Austrocknen gebildet hat
und das Einsaugen der Wasserglaslösung verhindern würde, wegzunehmen
und zugleich der Oberfläche die erforderliche Rauheit zu geben. Sobald
der Obergrund ausgetrocknet ist, imprägnirt man ihn mit Wasserglas, um
ihm gehörige Consistenz zu geben und ihn mit dem Untergrunde zu
verschmelzen. Auf den vollkommen trockenen Obergrund werden die Farben
blos mit reinem Wasser unter öfterem Anspritzen der Mauer mit reinem
Wasser aufgetragen. Es ist dann weiter nichts mehr übrig, als die
Farben gehörig zu fixiren, wozu das oben erwähnte =Fixirungswasserglas=
bestimmt ist. Da aber die Farben nur sehr schwach haften und den
Gebrauch des Pinsels nicht gestatten, so wird das Wasserglas in Form
eines feinen Regens oder Nebels mit einer von =Schlotthauer=
angegebenen und von =v. Pettenkofer= verbesserten Staubspritze auf das
Gemälde gespritzt. Sind die Farben gut fixirt, so ist das Gemälde
fertig. Zum Schluss wird es nach ein paar Tagen mit Weingeist
abgewaschen, wodurch Schmutz und Staub nebst etwas frei gewordenem
Alkali weggenommen werden. Als Malgrund empfiehlt =v. Fuchs= einen
Wasserglasmörtel, bestehend aus einem Gemenge von Wasserglaslösung mit
gepulvertem Marmor, Dolomit, Quarzsand und an der Luft zerfallenem
Kalk. Als stereochromische Farben verwendet man: Zinkweiss, Chromgrün
(Chromoxyd), Kobaltgrün (Rinmann's Grün), Chromroth (basisches
Bleichromat), Zinkgelb, Eisenoxyd (hellroth, dunkelroth, violett und
braun), Schwefelcadmium, Ultramarin, Ocker (Hellocker, Fleischocker,
Goldocker), Terra de Siena, Umbra u. s. w. Zinnober ist zu verwerfen,
weil er im Lichte braun und zuletzt ganz schwarz wird. Kobaltultramarin
zeigt sich nach dem Fixiren merklich heller und ist daher in der
Stereochromie nicht anzuwenden.
Die Stereochromie ist als eine ganz neue Malart zu betrachten, insofern
bei ihr ein von den bei allen Malarten gebräuchlichen verschiedenes
Bindemittel angewendet wird; ihre Auszeichnung, abgesehen von der
artistischen Vollkommenheit, beruht in dem Malgrunde, wodurch sie fähig
ist, unter jedem Himmelsstriche auszuhalten und vielen sonst
schädlichen Einflüssen -- Rauch, sauren Dämpfen, dem grellsten Wechsel
der Temperatur, Hagel u. s. w. -- zu widerstehen, welche den Fresken
verderblich sein würden. Das Wasserglas als Bindemittel, wodurch nicht
nur der Malgrund befestigt, sondern mit diesem zugleich die Farben
gleichsam verschmolzen und verkieselt werden, macht das Wesen dieser
Malart aus, wodurch sie der Frescomalerei bedeutend überlegen ist,
deren Grund aus gewöhnlichem Kalkmörtel besteht.
[Sidenote: Bleihaltiges Glas.]
Unter =Krystallglas= (Krystall) versteht man gegenwärtig allgemein
bleihaltiges Kaliumglas. Früher bezeichnete man mit diesem Namen das
gemeine (böhmische) Kalium-Calcium-Glas, das auch jetzt noch zuweilen
=leichtes Krystallglas= zum Unterschied von dem =schweren= bleihaltigen
genannt wird.
Das Krystallglas wurde zuerst in England dargestellt. Seine Einführung
steht in innigem Zusammenhange mit der Anwendung der Steinkohlen als
Brennmaterial in den Glashütten (1635). Da man wahrnahm, dass der
Steinkohlenrauch die reine Farbe des Glases beeinträchtigte, so
bedeckte man die Schmelzhäfen mit einer Kuppel, wodurch sie die Gestalt
einer kurzhalsigen Retorte erhielten. Wenn nun auch hierdurch der
Zutritt des Rauches verhindert war, so ergab sich doch ein anderer
Nachtheil, indem in den bedeckten Häfen nicht die hohe Temperatur
erzielt werden konnte, die zum Schmelzen der Glasmasse erforderlich
war. Man musste der Masse grössere Mengen von Alkali zusetzen, wodurch
aber wieder die Qualität des Glases abnahm. Um ein allen Anforderungen
entsprechendes Glas darzustellen, musste eine Substanz ausfindig
gemacht werden, durch welche die Glasmasse leichter schmelzbar wurde,
ohne dadurch, wie nach dem Zusatz von grösserer Menge von Potasche, ein
an der Luft zerfliessliches und im Wasser lösliches Glas zu erhalten;
eine derartige Substanz fand man auch in der That in dem Bleioxyd. Man
erhielt durch die Anwendung von Bleioxyd ein schönes und glänzendes
Glas, das gegenwärtig für alle Gegenstände, wo Farblosigkeit, Glanz
neben starkem Lichtbrechungsvermögen verlangt werden, Anwendung findet.
Als Glassatz für Krystallglas seien folgende Mischungen angeführt. Bei
Steinkohlenfeuerung in bedeckten Häfen:
Sand 300
Potasche 100
Glasbrocken 300
Mennige 200
Braunstein 0,45
Arsenige Säure 0,60
In den Glashütten zu Edinburg und Leith wendet man folgenden Satz an:
Vorher geschlämmter und gut gebrannter Sand 300
Potasche 100
Mennige 150
Bleiglätte 50
Kleine Mengen Braunstein oder arseniger Säure.
Um das Glas flüssiger zu machen, wird etwas Salpeter zugesetzt, aber
nicht in zu grosser Menge, weil sonst die Schmelzhäfen leiden. Wenn
während des Glasschmelzens Alkali sich verflüchtigt, so rührt dies
stets davon her, dass das Alkali in unrichtigem Verhältnisse und zwar
im Ueberschusse angewendet wurde. Es ist daher im Allgemeinen
anzurathen, zum Glassatze nur so viel Alkali zu bringen, als man in der
Glasmasse zu behalten wünscht und nicht mehr. =Dumas= empfiehlt das
Krystallglas aus 300 Sand, 200 Mennige und 95 oder 100 trockener
Potasche zu schmelzen. Von der Voraussetzung ausgehend, dass beim
Schmelzen kein Verlust stattfindet, sind die geeignetsten
Mischungsverhältnisse folgende:
Kieselerde 57,4 57
Bleioxyd 36,3 36
Kali 6,3 7
----------
100,0 100
Die Schmelzzeit dauert 12-16 Stunden mit Inbegriff der Läuterungszeit,
nach der Beschaffenheit des Ofens und der Regelmässigkeit der Heizung.
Nach der Schmelzung wird abgeschäumt und sogleich zur Verarbeitung des
Glases geschritten. Das Krystallglas wird auf dieselbe Weise wie das
gewöhnliche Glas verarbeitet, kann aber leichter gehandhabt werden als
letzteres, weil es leichtflüssiger ist und nicht so leicht entglast,
weshalb es häufiger als das gewöhnliche Glas im Feuer angewärmt werden
kann. Die Krystallglasgegenstände werden, so wie sie aus der Hand des
Arbeiters kommen, sogleich in den Kühlofen gebracht und wegen der Dicke
des Glases sehr allmälig abgekühlt. Zu diesem Zwecke befinden sich in
dem Kühlofen zwei eiserne Schienen, auf denen Bleche oder Platten
ruhen, auf welche die zu kühlenden Gläser gelegt werden und welche
vermittelst Haken aneinander gehängt werden können. Man bringt das Glas
zuerst in den heissesten Theil des Kühlofens auf ein Blech oder eine
Platte, die man an die früher eingelegte anhängt, während man am
entgegengesetzten kältesten Theile des Ofens die erste Platte, mit
welcher man die übrigen gegen diese Seite hingezogen hat, nebst den
darauf befindlichen Glasgegenständen hinwegnimmt. =Benrath= ([Greek:
a]) und =Faraday= ([Greek: b]) fanden bei der Analyse von bestem
Krystallglas:
([Greek: a]) ([Greek: b])
Kieselsäure 50,18 51,93
Bleioxyd 38,11 33,28
Kali 11,61 13,67
Thonerde etc. 0,04 --
--------------------
99,95 98,88
Nach =Benrath= (1868) hat Normalkrystallglas die Formel
K_{10}Pb_{7}Si_{36}O_{84} (d. i. 5K_{2}O, 7PbO, 36SiO_{2}).
[Sidenote: Schleifen.]
Das Krystallglas wird entweder in Messingformen gepresst oder
geschliffen. Seiner geringen Härte wegen eignet es sich zum =Schleifen=
besser als jedes andere Glas. Die =Schleifbank= hat im Wesentlichen die
Construction einer Drehbank. Die =Schneidescheibe= ist von Gusseisen
und auf der Peripherie gut abgedreht; über derselben befindet sich in
einem Bottich mit Wasser angerührter und feingeschlemmter Sand. Durch
einen geöffneten Hahn fallen unaufhörlich sandhaltige Tropfen auf die
Schneidescheibe. Die Arten der Schliffe sind äusserst mannichfaltig.
Der bekannteste ist der Brillantschliff, ferner der gemuschelte
Schliff, der Schliff mit scharfer Kante, mit Walzen, der
fischschuppenartige, der geschälte (mit concaven Einschnitten), der
matte Schliff, der Silberschliff u. s. w. Die geschliffenen Stellen
sind rauh und werden deshalb auf der steinernen =Glättscheibe= weiter
behandelt. Für die angeschliffenen Brillanten ist die Peripherie der
Scheibe keilartig geformt, für die glatten Würfel aber ist die
Peripherie flach. Ueber diesen Scheiben befindet sich ein mit Hähnen
versehenes Wasserreservoir, aus welchem während des Schleifens Wasser
auf die Scheibe läuft. An der Seite der Scheibe ist ein Schwamm
befestigt, welcher die Oberfläche des Steines fortwährend rein erhält.
Die glattgeschliffenen Stellen werden nun auf der hölzernen
=Polirscheibe= (aus Lindenholz), deren Holzfasern in der Richtung der
Drehungsaxe laufen, polirt. Zum Poliren wendet man auch Holzscheiben
mit Filz überzogen, sowie Korkscheiben an. Die letzte Politur erhalten
die Gläser erst auf der =Bürstscheibe=, welche 2 Meter im Durchmesser
und 10 Centimeter Breite auf der Peripherie hat. Man trägt auf diese
Bürste mit Wasser angerührten Bimsstein auf und polirt das so
geschliffene Glas fertig.
[Sidenote: Optisches Glas.]
Die Herstellung guter =optischer Gläser=, besonders in grössern
Dimensionen, ist so schwierig, dass selbst durch die unermüdlichsten und
andauerndsten Arbeiten es doch nicht gelungen ist, sie immer in der Weise
herzustellen, wie sie der Optiker, der Mikroskopiker, der Astronom, der
Photograph u. s. w. bedarf. Durchsichtigkeit, Härte, ein grosser Grad von
lichtbrechender und farbenzerstreuender Kraft, Eigenschaften, welche
überhaupt das Glas zu optischem Gebrauche so schätzbar machen, sind dem
Glase ohne Mühe zu geben; allein die zu allen seinen Anwendungen so
wesentliche Bedingung einer vollkommen homogenen Beschaffenheit ist nicht
so leicht zu erfüllen. Die einzelnen Theile des Glases, mögen sie noch so
tadelfrei sein, wirken ohne homogene Beschaffenheit nicht gleichförmig;
die Lichtstrahlen werden von der Richtung, die sie nehmen sollen,
abgelenkt und das Glasstück wird dadurch unbrauchbar. Die Streifen und
Fäden entspringen aus solcher Ungleichheit. Können diese
Unregelmässigkeiten schon so gross sein, dass man sie mit blossem Auge
wahrnimmt, so müssen sie einen noch weit beträchtlicheren Nachtheil in
Fernröhren ausüben, da hier ihre Wirkung bedeutend vergrössert erscheint.
Es wäre ein Irrthum, wollte man glauben, dass diese Streifen von
Unreinigkeiten herrühren. Sowol in als neben den Streifen würde das Glas
gleich gut zum optischen Gebrauch sein, wenn es nur überall von gleicher
Beschaffenheit wäre. Aber in der Ungleichheit eben liegt der Fehler und
in dieser Beziehung ist die Zusammensetzung selbst von sehr geringem
Belange. Da das Glas aus Materialien besteht, die an Brechkraft
verschieden sind, so muss es während seiner Herstellung immer einen
Zeitpunkt geben, wo Streifen vorhanden sind. Man hat also weniger dahin
zu trachten, gerade die Verhältnisse zu erlangen, welche in einmal gut
erkanntem optischen Glase durch die Analyse aufgefunden wurden, als
vielmehr einen Process zu entdecken, durch welchen die Streifen jener
Periode vor der Vollendung des Glases vernichtet und neue verhindert
werden. Ausser diesen Mängeln giebt es noch andere im Glase. Zuweilen ist
es, wie man sagt, wellig, wenn es in seiner Masse das Ansehen von Wellen
hat; doch ist dies nur eine Abänderung jener Unregelmässigkeit, welche in
höherm Grade als Streifen erscheint. Hin und wieder bemerkt man auch
Anzeigen besonderer Structur und Krystallisation oder einer
unregelmässigen Spannung seiner Theile, welche Fehler aber höchst
wahrscheinlich durch sorgfältiges Abkühlen vermieden werden können.
Ferner schliesst das Glas zuweilen Blasen ein, welche einen Lichtverlust
veranlassen, gerade so wie es dunkle Flecke von gleicher Grösse gethan
haben würden. Unter allen Fehlern ist der, welcher die Streifen und
Wellen hervorbringt, am schwersten zu vermeiden, leichter noch bei dem
bleifreien optischen Glase, dem =Kronglase= (Crownglas), als bei dem
Flintglase.
Das Flintglas besteht zum Drittel seines Gewichts und mitunter darüber
noch aus Bleioxyd, wodurch es nicht nur ein so hohes spec. Gewicht,
sondern auch dasjenige Verhältniss von Lichtbrechungs- und
Zerstreuungsvermögen erhält, wodurch es mit dem Kronglase combinirt,
die so wichtige achromatische Combination bildet. Das Flintglas ist
ferner sehr leichtflüssig und besitzt die Eigenschaft, andere Stoffe
mit Leichtigkeit aufzulösen, wodurch die Bildung von Streifen sehr
befördert wird. Der geringste Unterschied in der Zusammensetzung
benachbarter Theile wird sogleich sichtbar. Eine Variation in den
Mischungsverhältnissen, welche bei dem gewöhnlichen Glase keine durch
das Auge wahrnehmbare Wirkung hervorbringt, erzeugt beim Flintglase
bereits starke Streifen. Deshalb muss hier die Mischung viel inniger
sein, als bei den übrigen Glasarten, allein es liegt in der Natur der
Mineralien, sie nur noch unvollkommener zu machen. Das Bleioxyd ist so
schwer und zugleich so leichtflüssig, dass es schmilzt und zu Boden
sinkt, wenn noch die leichteren Substanzen im oberen Theile des
Schmelzhafens angehäuft liegen; unter den gewöhnlichen Umständen ist
die Mischung so unvollkommen, dass man aus dem oberen und unteren
Theile eines Glashafens Glas von sehr verschiedenem spec. Gewichte
erhält. =Lamy= hat neuerdings auf die Anwendbarkeit des
Thalliumflintglases zur Herstellung gewisser optischer Gläser
aufmerksam gemacht. In diesem Glase ist nicht das Blei, sondern das
Kalium durch Thallium ersetzt. Nach den Versuchen von =Cl. Winkler= (in
Pfannenstiel) lässt sich mit Erfolg das Blei im Flintglase durch
Wismuth ersetzen.
[Illustration: Fig. 145.]
[Illustration: Fig. 146.]
=Bontemps= zu Choisy-le-Roy bei Paris verfährt bei der Anfertigung von
Flintglas auf folgende Weise: Ein Glassatz, bestehend aus
100 Kilogr. weissem Sand,
106 " Mennige,
43 " Kaliumcarbonat,
wird bei Steinkohlenfeuerung in einem kleinen Schmelzofen, von welchem
Fig. 145 den vertikalen, Fig. 146 den horizontalen Durchschnitt zeigt,
geschmolzen. Der Ofen enthält nur einen bedeckten Schmelzhafen _B_, der
auf der Bank _A_ steht. _a a_ sind die Schüröffnungen, _c_ ist ein
eiserner Rührer, der in einem Cylinder aus unschmelzbarem Thon _d_
befestigt ist. _f_ dient zum Tragen des Rührhakens. Nachdem der in
getrennten Portionen nach und nach eingetragene und geschmolzene Satz
nach etwa 14 Stunden in gleichmässigen Fluss gekommen ist, wird der
vorher bis zum Rothglühen erhitzte Rührer in den Hafen gebracht, um die
verschiedenen Schichten der Glasmasse mit einander zu mengen und
zugleich die Blasenbildung zu befördern. Nach ungefähr 5 Minuten
entfernt man die Eisenstange, während der Thonrührer in der Glasmasse
bleibt. Man schliesst den Tiegel und schürt von Neuem. Nach etwa 5
Stunden wird wieder gerührt und von nun an das Rühren jede Stunde
vorgenommen. Während dieser Zeit wird 2 Stunden lang geschürt, damit
die Blasen entweichen können. Darauf wird wieder heiss geschürt; sobald
die Masse sehr dünnflüssig ist, wird unter beschränktem Luftzutritt
fortwährend gerührt, bis die Masse zähflüssig geworden ist. Darauf
entfernt man den Thonrührer und lässt den gut verschlossenen Ofen 8
Tage lang zum Abkühlen stehen. Nach Verlauf dieser Zeit werden von der
Glasmasse zwei gegenüberstehende Flächen angeschliffen und polirt, um
im Innern der Masse die fehlerfreien und gleichförmigen Stücke zu
erkennen und herauszuschneiden. Häufig findet man die Glasmasse nach
dem Erkalten in viele Stücke zersprungen; die grösseren Stücke
zertheilt man durch gelindes Anschlagen mit dem Hammer noch weiter,
wobei sie sich wahrscheinlich zum Theil nach Maassgabe ihrer
Gleichartigkeit absondern. Diese Glasstücke werden dadurch zu Scheiben,
aus welchen die optischen Linsen geschliffen werden, umgeformt, dass
sie, nachdem man die scharfen Kanten und Ecken davon abgeschlagen hat,
unter einer Muffel, auf einer mit feinem Sand bestreuten Schale oder
auf einem irdenen Teller mit hohem Rande, bis zum gleichförmigen
Erweichen erhitzt werden und sich in jener Form scheibenähnlich
ausbreiten. Nach einer Analyse von =Dumas= besteht das Flintglas von
=Guinand= aus
Kieselerde 42,5
Bleioxyd 43,5
Kalk 0,5
Kali 11,7
Thonerde, Eisenoxyd, Manganoxydul 1,8
-----
100,0
Die zweite Art des optischen Glases, das bleifreie =Kronglas=
(Crownglas) besteht nach =Bontemps= aus 120 Th. Sand, 35 Th. Potasche,
20 Th. Soda, 15 Th. Kreide und 1 Th. arseniger Säure.
Bei Linsen aus Flintglas ist das Lichtbrechungsvermögen am grössten,
leider aber auch die Farbenzerstreuung am bedeutendsten, sodass die
damit hervorgebrachten Bilder stets einen farbigen Rand besitzen, was
jede genaue Beobachtung hindert. Bei bleifreien Gläsern (Kronglas) ist
das Brechungsvermögen, aber auch die Farbenzerstreuung weit geringer.
Combinirt man daher eine convexe Linse von Flintglas mit einer concaven
von Kronglas, so erhält man unter allen Umständen ein farbloses Bild,
da die Farbenzerstreuung des Flintglases compensirt worden ist. Eine
solche Combination zweier Linsen heisst eine =achromatische Linse=.
[Sidenote: Strass.]
Die Nachahmung von Edelsteinen (die Fabrikation =künstlicher Edelsteine=
oder =Amausen=) ist ein interessanter Zweig der Glasfabrikation, der
schon früh -- in Aegypten und Griechenland -- eine sehr hohe Stufe der
Vollkommenheit erreicht hatte. Gegenwärtig hat man es so weit gebracht,
dass man alle Edelsteine, mit Ausnahme des edlen Opals, nachzuahmen im
Stande ist. Man nennt die zur Fabrikation der künstlichen Edelsteine
dienende Masse =Strass= oder =Mainzer Fluss= und die Edelsteine selbst
_Pierres de Strass_, die man in Frankreich so ausgezeichnet darstellt,
dass sie das Auge des Kenners zu täuschen im Stande sind und man zur
Feile und zur hydrostatischen Wage greifen muss -- sie sind weniger hart,
aber weit schwerer als die ächten Steine -- um sich zu überzeugen, ob man
es mit einem Mineral oder mit einem Kunstprodukt zu thun hat.
Die Basis aller dieser Edelsteine ist ein =farbloser Strass=, welcher
aus einem Boro-Silicat des Kalis, Natrons und Bleioxydes besteht und
mehr Bleioxyd enthält als das Flintglas. =Donault-Wieland= fand bei der
Analyse von farblosem Strass:
Kieselerde 38,1
Thonerde 1,0
Bleioxyd 53,0
Kali 7,9
Borax }
Arsensäure. } Spuren
------
100,0
Diese Analyse führt zu der Formel
(3K_{2}O, 6SiO_{2}) + 3(3PbO, 6SiO_{2}).
Durch =Färben des Strass= will man die in der Natur vorkommenden
Edelsteine nachahmen. Hauptbedingung ist dabei die grösstmöglichste
Aehnlichkeit mit den natürlichen Edelsteinen. Daraus ergiebt sich, dass
nicht allein die Farben, sondern auch deren Intensität bei der
Fabrikation von Strass genau vorgeschrieben ist. Die Materialien müssen
fein gepulvert und dann durch wiederholtes Sieben aufs Vollkommenste
mit einander gemengt werden. Um die Masse ohne Streifen und Blasen
gleichförmig geschmolzen zu erhalten, müssen die sorgfältig gemengten
Materialien in den besten Tiegeln bei allmälig verstärktem Feuer
geschmolzen werden. Ist die höchste Temperatur erreicht, so muss
dieselbe gleichmässig erhalten und die Masse 24-30 Stunden lang im
Feuer gelassen werden, damit sich die Masse zugleich abkühle. =Topas=
wird erhalten aus weissem Strass 1000, Antimon 40, Goldpurpur 1. Auch
mit Eisenoxyd lässt sich Topas erhalten: Strass 1000, Eisenoxyd 1.
=Rubin= lässt sich aus der Topasmasse darstellen, indem man 1 Th.
derselben mit 8 Th. Strass in einem hessischen Tiegel schmilzt und die
Temperatur des Ofens 30 Stunden lang erhält. Einen weniger schönen
Rubin erhält man aus Strass 1000, Mangansuperoxyd 25. =Smaragd= ist am
leichtesten darzustellen. Folgende Mischung ist zur Nachahmung des
natürlichen Smaragds sehr geeignet: Strass 1000, Kupferoxyd 8,
Chromoxyd 0,2. Durch grösseren Zusatz von Kupferoxyd und Chromoxyd und
indem man zugleich etwas Eisenoxyd zusetzt, lässt sich die grüne Nüance
abändern und ein dunklerer Smaragd erzeugen, welcher Aehnlichkeit mit
dem Peridot hat. =Saphir= wird erhalten aus Strass 1000, reinem
Kobaltoxyd 15. =Amethyst= wird mit folgender Mischung dargestellt:
Strass 1000, Mangansuperoxyd 8, Kobaltoxyd 5, Goldpurpur 0,2.
=Aquamarin= oder =Beryll= aus Strass 1000, Antimonglas 7, Kobaltoxyd
0,4. =Karfunkel= oder =syrischer Granat= aus Strass 1000, Antimonglas
500, Goldpurpur 4, Mangansuperoxyd 4. Es ist leicht einzusehen, dass
die Herstellung von künstlichen Edelsteinen, was die zum Färben
angewendeten Metalloxyde betrifft, noch keineswegs ihre Vollendung
erreicht hat. Wenn man anstatt oder neben dem Bleioxyde Wismuthoxyd,
Zinkoxyd, kohlensauren Baryt und kohlensauren Strontian neben den
kieselsauren und borsauren Salzen auch phosphorsaure und Fluormetalle
anwenden würde, so liessen sich ohne Zweifel mannichfache brauchbare
und werthvolle Gläser herstellen. Ganz dasselbe lässt sich auch auf die
färbenden Metalloxyde beziehen. Durch die Ausbildung der Löthrohrprobe
hat man eine grosse Anzahl von prachtvoll gefärbten Glasperlen kennen
gelernt, deren Nüance eine andere ist, je nachdem reducirende oder
oxydirende Einwirkung vorhanden ist. Die Fabrikation der künstlichen
Edelsteine und die der gefärbten Gläser überhaupt hat von der Existenz
gewisser färbender Metalloxyde noch keine Notiz genommen, sonst würde
man sich nicht erklären können, warum Wolframsäure, Molybdänsäure,
Titansäure, Chromsäure (nicht Chromoxyd) und Chromoxydul,
Schwefelkalium, Kohle u. s. w. bis jetzt noch so wenig Anwendung
fanden.
[Sidenote: Gefärbtes Glas und Glasmalerei.]
Die =gefärbten Gläser= theilt man ein in solche, die durch ihre ganze
Masse hindurch gefärbt sind und solche, bei denen ein ungefärbtes Glas
mit einer Schicht des gefärbten Glases überzogen ist. Letzteres Glas
heisst =Ueberfangglas=. Die letztere Methode der Darstellung von
gefärbten Gläsern wendet man bei solchen Metalloxyden an, welche wie das
Kupferoxydul, Kobaltoxydul, Goldoxyd, zum Theil auch das Manganoxyd die
Glasmasse so intensiv färben, dass dieselbe schon bei geringer Dicke fast
undurchsichtig erscheint. Indem die dünne Schicht des gefärbten Glases
stellenweise hinweggeschliffen wird, erhält man eine jetzt sehr beliebte
Verzierung geschliffener Glaswaaren.
Die Herstellung des =Ueberfangglases= (Tafelglas und Hohlglas)
geschieht auf folgende Weise: Man bringt in den Ofen zwei Glashäfen, in
dem einen bleihaltiges Glas, in dem andern das gefärbte Glas, das zum
Ueberfangen dienen soll. Wir wählen als Beispiel durch Kupferoxydul
roth gefärbtes Glas, bestehend aus bleihaltigem Glase, Kupferoxydul und
Zinnoxydul. Letzteres schützt das Kupferoxydul vor seiner Oxydation zu
Oxyd, welches das Glas grün färben würde. Zusatz von etwas Eisenoxydul
macht das Glas scharlachroth. Der Glasmacher taucht die Pfeife zuerst
in das rothe Glas, jedoch so, dass nur wenig Glasmasse an der Pfeife
hängen bleibt, darauf in das weisse Glas, von welchem so viel
herausgenommen wird, als zur Herstellung der Walze oder des Cylinders
erforderlich ist. Die Glasmasse wird dann wie gewöhnlich aufgetrieben
und in =Tafelglas= umgewandelt. Behufs des Ueberfangens von =Hohlglas=
verarbeitet man das rothe Glas in dem Hafen zu etwa zollstarken Zapfen,
welche nun bei der Arbeit im Glasofen so weit erhitzt werden, dass man
davon Stücke mit der Scheere abschneiden kann. Man unterscheidet
Ueberfangen von =Aussen= und Ueberfangen =zwischen zwei Schichten=. Im
ersteren Falle wird ein weisser Glasklumpen an die Pfeife genommen und
mittelst eines flachen eisernen Werkzeuges, des Streicheisens, das
abgeschnittene Stück rothen Glases durch Streichen und Anwärmen so
gleichförmig als möglich ausgebreitet. In dem zweiten Falle wird nur
eine sehr kleine Menge weissen Glases herausgenommen, auf dieser das
rothe Glas ausgebreitet und über diesem durch Eintauchen in weisses
Glas ein genügend grosser Glasklumpen gebildet. Wird nun der Kolben
aufgeblasen, so dehnen sich beide Gläser gleichmässig aus. =Rothe=
farbige Gläser erzeugt man durch =Goldpurpur=, durch =Kupferoxydul= und
durch =Eisenoxyd=. Vermittelst Goldpurpur wird das =Gold=- oder =ächte
Rubinglas= erzeugt. Durch Zusatz von Silber und Antimonpräparaten
lassen sich fast alle Nüancen des Rothen vom Rosa bis zum Purpurroth
hervorbringen. Man war lange Zeit hindurch der Meinung, dass das
Rubinglas durch kein anderes Goldpräparat als durch Goldpurpur erzeugt
werden könne. =Fuss= hat jedoch vor etwa 25 Jahren gezeigt, dass man
ein eben so gutes Rubinglas erhalte, wenn man das Glas oder vielmehr
den dazu angewendeten Satz mit einer Lösung von Goldchlorid befeuchte.
Wenn das durch Zusammenschmelzen vorstehenden Satzes erhaltene Goldglas
rasch erkaltet, so ist es, ebenso wie das Kupferoxydulglas, farblos.
Wird es darauf gelinde erwärmt, jedoch nicht bis zum Erweichen, so
entwickelt sich plötzlich die prachtvolle Rubinfarbe. Man nennt diesen
Vorgang das =Anlaufen des Glases=; es findet eben so gut im
Sauerstoffgas, als im Wasserstoff- und Kohlensäuregas statt. Das zur
Herstellung des =Kupferoxydulglases= dienende =Kupferoxydul= wird durch
Glühen von Kupferabschnitzeln dargestellt, oder es wird dazu der
Kupferhammerschlag benutzt, welcher zum grossen Theil aus dieser
Oxydationsstufe besteht. Als Basis benutzt man bleihaltiges Glas, aus
welchem man etwa 3 Proc. Kupferoxydul setzt. Da letzteres grosse
Neigung hat, in Kupferoxyd überzugehen und dadurch das Glas grün zu
färben (das =Durchgehen des Glases=), so sind geringe Mengen
reducirender Mittel anzuwenden, man verwendet hierzu Eisenhammerschlag,
Eisenfeile, Russ, Weinstein oder das Polen mit frischem Holze. Das
Kupferglas ist nach dem Erkalten farblos mit einem Stich ins Grünliche.
Durch das Anlaufen entsteht auch hier erst die rothe Farbe. =Eisenoxyd=
erzeugt ein häufig angewendetes Roth. Man benutzt es in Gestalt von
reinem Oxyd, von Blutstein, Ocker oder Röthel. =Gelb= wird
hervorgebracht, und zwar =topasgelb=, durch antimonsaures Kali oder
auch Antimonglas. Chlorsilber, borsaures Silberoxyd und Schwefelsilber
geben ebenfalls gelb. Uranoxyd giebt grünlichgelb. Ordinäres ins
Braunrothe sich ziehendes Gelb wird durch Eisenoxyd erhalten. =Blau=
wird erzeugt durch Kobaltoxyd, seltner durch Kupferoxyd; =Grün= durch
Chromoxyd, Kupferoxyd und endlich Eisenoxydul, welches letztere
indessen ein Grün von wenig Feuer und Reinheit liefert; =Violett= durch
Manganoxyd (Braunstein und Salpeter); =Schwarz= durch viel Eisenoxydul,
namentlich mit einem Zusatze von Kupferoxyd, Braunstein und
Kobaltoxydul; ein schöneres Schwarz erhält man durch Iridiumsesquioxyd.
Eigenthümlich ist die Wirkung der =Schwefelalkalien= auf die Farbe des
Glases. Früher war man der Ansicht, dass in dem gelben Glas, welches
man erhält, wenn man eine verkohlte Substanz, z. B. Weinstein,
Birkenholz etc. zum gewöhnlichen weissen Glase mischt, die entstehende
gelbe Färbung von der Kohle herrühre. =Splitgerber= hat dagegen
gezeigt, dass diese gelbe Farbe vom Schwefel herrührt, welcher aus den
die angewandte Potasche und Soda verunreinigenden schwefelsauren Salzen
stammt.
[Sidenote: Glasmalerei.]
=Glasmalerei.= Schon in sehr früher Zeit versuchte man farbige Gläser zu
Figuren und anderen Gegenständen zusammenzusetzen, ähnlich wie man es bei
den römischen Fussböden mit farbigen Steinen zu thun gewohnt war. So
entstanden die ältesten Glasgemälde, welche in der That =Glasmosaiken=,
Umrisse in Blei mit farbigen Gläsern ausgefüllt, waren. Die Glasmalerei
schwang sich in Deutschland im Laufe des Mittelalters zur höchsten
Vollkommenheit empor und verbreitete sich durch ganz Europa, besonders
als im 13. Jahrhundert an die Stelle der romanischen und byzantinischen
Bauart die germanische trat. Bis dahin kannte man meist nur
Rundbogenfenster von mässiger Grösse, die nicht durch Glasgemälde
verdunkelt werden durften. Seit dem 13. Jahrhundert, als die gothische
Baukunst alle müssigen, nicht tragenden Mauermassen aufhob, gediehen die
Fenster, die häufig den ganzen Raum zwischen den Pfeilern ausfüllten, zu
einer oft kolossalen Grösse, die ein zu grelles Licht in die Kirche
gesendet hätten, wenn sie nicht gleichsam mit Glasteppichen behängt
worden wären. Wenn sich die Kunst bis dahin meist mit Ornamenten begnügt
hatte, so versuchte sie es nun ganze Figuren zusammenzusetzen. Mit dem
15. Jahrhundert veredeln sich die sonst steifen und ernsten Figuren der
Heiligen immer mehr, und es werden ganze Reihen geistlicher und
weltlicher Geschichten dargestellt, welche sich in von schönen Bändern
umschlossene Felder theilen, so z. B. in der Sebaldus- und Lorenzkirche
und in der Tucherkapelle in Nürnberg durch die Glasmalerfamilie
=Hirschvogel=. So blühte sie noch nach dem Ende des Mittelalters das
ganze 16. Jahrhundert fort, bis sich die Glasmaler die Aufgabe stellten,
die Effecte und die Beleuchtung des Oelgemäldes auf Glas anzuwenden.
Dieser Epoche des Missverstandes gehören die berühmten französischen und
niederländischen Glasmaler des 16. Jahrhunderts an: Als man sich endlich
von der Unmöglichkeit, die Oelmalerei nachzuahmen, sattsam überzeugt, kam
die Glasmalerei dermassen in Verfall, dass alle ihre Werkstätten sich
schlossen. Die Kunst der Glasmalerei im alten Style sollte jedoch wieder
auferstehen, und dies geschah in Bayern am Anfang dieses Jahrhunderts
durch =Frank= in Nürnberg und =Helmle= in Freiburg im Breisgau, und ein
Jahrzehend später durch =Ludwig= I., König von Bayern, der die ersten
zarten Keime derselben pflegte. Seitdem ist sie in München, in Berlin, in
Köln (bei =Baudri=) in neuer, ja in künstlerischer und technischer
Hinsicht sogar in grösserer Herrlichkeit erstanden, als dies im
Mittelalter der Fall gewesen.
Das Wesen der Glasmalerei lässt sich in der Kürze auf folgende Weise
ausdrücken. Wenn leicht schmelzbare, durch Metalloxyde gefärbte
Glasflüsse in fein geriebenem Zustande auf eine Glasfläche aufgetragen
werden, so können sie bei mässiger Hitze, bei der die Glastafel noch
nicht zum Schmelzen kommt, dergestalt eingeschmolzen werden, dass sie
eine höchst dauerhafte Malerei von ausgezeichneter Wirkung darstellen.
Da die farbigen Glasflüsse durchsichtig oder doch durchscheinend sind,
so werden alle Glasmalereien auf durchfallendes Licht berechnet, und
hierin liegt eben der wesentliche Unterschied zwischen Glas- und
anderen Malereien. Der Künstler kann ferner beide Glasflächen zugleich
benutzen. Die Oberfläche, welche dem Beschauenden zugekehrt ist,
enthält die stärksten Schatten. Gewöhnlich trägt man auf diese Seite
alle schattirten Farben auf, und bringt dagegen die lichten Partien auf
die entgegengesetzte Seite. Die Farben sind Metalloxyde, und zwar zum
Theil dieselben, die man auch zum Färben des Strass anwendet. Da den
durch Einbrennen erzeugten Farben die Reinheit und das Feuer abgeht,
das namentlich bei grössern Glasmalereien zur Hebung des Effects
unumgänglich ist, so bedient man sich zu Draperien, für den Himmel u.
s. w., wo grosse gefärbte Flächen erforderlich sind, des farbigen und
überfangenen Tafelglases, und bringt durch Einbrennen geeigneter
dunkler Farben die nöthigen Schattirungen hervor. Die jetzigen
Glasgemälde sind demnach in der That Combinationen von wirklichen
Glasmalereien und Glasmosaik. Diesem Kunstgriff allein verdanken die
Glasgemälde ihre prachtvolle lebhafte Colorirung.
Die in der Glasmalerei als =Farben= angewendeten =Metalloxyde= sind
äusserst mannigfaltig. =Weiss= kommt in alten Glasmalereien fast nie
vor. In der neuern Malerei wendet man, vorzüglich zum Mischen der
Fleischtöne, reines Weiss an. Man benutzt hierzu Zinnoxyd und
antimonsaures Kali. Zu =Gelb= verwendet man Neapelgelb oder
Antimongelb, dann ein Gemenge von Eisenoxyd, Zinn- und Antimonoxyd, von
Antimonsäure und Eisenoxyd, oder Chlorsilber oder ein Gemenge von
Schwefelsilber mit Schwefelantimon. Bleichromat und Bariumchromat geben
ein nicht durchsichtiges Hellgelb. Zu =Roth= benutzt man reines
Eisenoxyd (Wangenroth), Goldpurpur und ein Gemenge von Goldoxyd,
Zinnoxyd und Chlorsilber. =Braun= erhält man mit Hülfe von Manganoxyd,
gelbem Ocker, Umbra und Ferrochromat. Zu =Schwarz= verwendet man
Iridiumoxyd, Platinoxyd, Kobalt- und Manganoxyd, zu =Blau= Kobaltoxyd
oder Kalium-Kobalt-Nitrit, zu helleren Nüancen ein Gemenge von
Kobaltoxyd, Zinkoxyd und Thonerde, zu =Grün= Chromoxyd und Kupferoxyd.
Man unterscheidet in der Glasmalerei =weiche und harte Glasfarben=. Die
ersteren, die man auch Lackfarben nennt, sind nicht sehr leichtflüssig
und verglasen dergestalt, dass sie aufgestrichenen Lackfarben ähnlich,
Glanz und Durchsichtigkeit, aber auch grosse Weichheit besitzen; man
malt mit ihnen nur auf die hintere Seite der Glastafeln. Die
Haupteigenschaften der Farben für die vordere Seite der Glastafel, der
harten oder auch Schattenfarben, sind Härte und Halbdurchsichtigkeit.
Die =Flüsse= bestehen aus Kieselerde, Mennige und Borax. Die mit dem
Flussmittel auf das Innigste gemischte Farbe wird als feinstes Pulver
mit einem Bindemittel zusammengerieben, welches aus dem Pinsel fliesst,
am Glase fest anhaftet und sich im Feuer vollständig verflüchtigt, ohne
aufzublähen oder rissig zu werden. In neuerer Zeit wendet man als
Vehikel nur ätherisches Oel und zwar Terpentinöl an, rectificirtes und
verdicktes, ersteres nennt man Dünnöl, letzteres Dicköl. Neben dem
Terpentinöl benutzt man noch Lavendelöl, Bergamottöl und Nelkenöl. Auf
der Glastafel, auf welcher die Glasmalerei hergestellt werden soll,
wird das ganze Bild in seinen Umrissen und Schattirungen mit rother,
schwarzer oder brauner Farbe auf der einen Fläche ausgeführt und auf
der andern mit den auf die einzelnen Stellen gehörigen Farben
illuminirt, oder es wird mit den Glasmalerfarben wie in der Oelmalerei
verfahren, oder man combinirt beide Maximen, indem man jede derselben
stellenweise, je nach dem beabsichtigten Effecte, Platz greifen lässt.
Alle Schatten und die in dunklen Farben ausgeführten Umrisse, so wie
das, was man in der Oelmalerei Untermalung nennt, werden auf der
vordern, dem Beschauer zugewendeten Fläche ausgeführt; die ganze
Stellen illuminirenden Farben und Flüsse, besonders Haupttöne, werden
auf der hintern Fläche aufgetragen. Mitteltinten, Uebergänge und
Abstufungen werden sowol auf der vordern als hintern Fläche
aufgetragen. In einzelnen Fällen trägt man auf beiden Flächen an den
sich entsprechenden Stellen Farbe auf, um durch den Zusammenklang
derselben bei durchfallendem Lichte besondere Nüancen hervorzubringen.
So giebt Goldgelb auf der einen Fläche und Purpur auf der andern
Scharlach, Blau und Gelb, Grün u. s. w. Bei Ueberfanggläsern kann man
dadurch verschiedene Schattirungen hervorbringen, dass man von der
gefärbten Glasschicht durch Schleifen mit Smirgel mehr oder weniger
nach bestimmten Umrissen hinwegnimmt, oder man schleift die farbige
Schicht bis auf das weisse Glas durch und erzielt dadurch farbige
Verzierungen auf weissem Grunde. Die so gebildeten weissen Stellen
lassen sich auch auf der entgegengesetzten Seite beliebig färben, um
verschiedene Effecte hervorzubringen. Ebenso lassen sich durch Bedecken
der weissen Fläche eines einseitig überfangenen Glases mit andern Tönen
besondere Nüancen herstellen, so gewinnt man eine grüne Nüance, wenn
man blaues Ueberfangglas auf seiner weissen Fläche mit gelber
Silberfarbe überzieht. Das Einbrennen der Farben geschah nach einer
älteren Methode auf die Weise, dass man die Glastafeln mit trockenem
Kalkpulver in eine eiserne Pfanne schichtete und diese zum Rothglühen
erhitzte. In neuerer Zeit wendet man hierzu Muffelöfen an. Der Boden
der Muffel wird etwa einen Zoll hoch mit Kalkpulver bedeckt, darauf
kommen vollkommen horizontal die Glastafeln, jedoch so, dass sie weder
sich noch die Muffel berühren. Ueber diese Tafeln kommt eine zweite
Schicht Kalk, dann wieder Glastafeln u. s. f. bis zur Mitte der Muffel.
Das zum Einbrennen der Farben erforderliche Feuer muss auf die Muffel
von allen Seiten gleichmässig einwirken. Glüht die Muffel dunkelroth
und zeigen sich auf Probestreifen die Farben eingeschmolzen und
tadellos, was nach 6-7stündigem Feuer der Fall zu sein pflegt, so
entfernt man das Feuer und überlässt die Muffel der Abkühlung. Nach
vollständigem Erkalten entfernt man die Gläser aus der Muffel, reinigt
sie mit warmem Wasser und trocknet sie sorgfältig ab.
[Sidenote: Email, Beinglas, Reisstein- oder Alabasterglas, Eisglas.]
Unter =Email= verstand man ursprünglich in der Glasfabrikation eine
Glasmasse, gleichviel farblos oder gefärbt, welche durch Zinnoxyd
undurchsichtig gemacht worden ist. Nach einer älteren Vorschrift stellt
man das Email auf folgende Weise dar: Man oxydirt eine Legirung aus 15-18
Th. Zinn und 100 Th. Blei durch Erhitzen bei Zutritt der Luft,
pulverisirt das Oxyd und schlämmt es hierauf. Das so erhaltene Gemenge
von Zinnoxyd und Bleioxyd (Bleistannat) wird nun mit einer Glasmasse
gefrittet. Eine emailähnliche Beschaffenheit wird dem Glase auch durch
arsenige Säure, Chlorsilber, Calciumphosphat, Kryolith, Flussspath,
Natrium-Aluminat und gefälltes Bariumsulfat ertheilt.
Das bekannte =Beinglas=, ein milchweisses, schwach durchscheinendes
Glas, enthält Calciumphosphat in Gestalt weissgebrannter Knochen,
Bakerguano, Sombrerit oder Phosphorit. Man benutzt es zu
Lampenschirmen, Thermometerscalen etc. Man erhält es durch Versetzen
von weissem Hohlglase mit 10-20 Proc. weissgebrannter Knochen (oder
entsprechenden Mengen obengenannter Mineralphosphate). Das Glas ist
nach dem Schmelzen vollkommen klar und durchsichtig, erhält aber die
durchscheinende Beschaffenheit und milchweisse Farbe in dem Maasse, als
es bei dem Verarbeiten mit der Pfeife angewärmt wird. Die milchweisse
Farbe tritt um so mehr hervor, je öfter die Anwärmung geschieht. Es
lassen sich auf diese Weise die Gläser von einer durchscheinenden
Opalfarbe bis zum gesättigten Milchweiss färben. Beinglas ist dadurch
charakterisirt, dass es das künstliche Licht mit rother Farbe
durchlässt. Ein dem Beinglas ähnliches, aber undurchsichtiges Glas und
von weit edlerem Schimmer ist das =Alabaster-= oder =Opalglas= oder,
weil es dem Reiskorn in seinem optischen Verhalten ähnlich ist, =Reis-=
oder =Reissteinglas=. Es zeigt nicht den röthlichen Schein des mit
Calciumphosphat bereiteten Glases. Das Alabasterglas ist keine
eigenthümliche Glasmischung, sondern nur eine eigenthümliche Vorstufe
des in der Bildung begriffenen Glases, ein sehr kieselerdereiches,
unvollkommen geschmolzenes Glas, dessen Trübung von unaufgelösten
Theilen herrührt. Man wendet bei der Darstellung des Alabasterglases
denselben Satz wie zu Krystallglas an; so wie der Satz geschmolzen ist,
wird das Glas ausgeschöpft und abgeschreckt. Ist dann eine neue Portion
eingeschmolzen, so wird das kalte abgeschreckte Glas darauf gegeben,
dadurch die Masse abgekühlt und das niedergeschmolzene Glas bei
möglichst geringer Hitze verarbeitet. Die unaufgelösten Theilchen der
Glasmasse, welche die Trübung bewirken, dürfen nur mikroskopisch und
weder deutlich unterscheidbare Körner noch Bläschen sein. Darin liegt
nun die grosse Schwierigkeit bei der Bereitung des Alabasterglases,
weil eben jene Unreinigkeiten eigentlich erst mit der völligen
Durchschmelzung und Läuterung der Masse verschwinden. Man sieht aus dem
Vorstehenden, dass thatsächlich zwischen Alabasterglas und
Réaumur'schem Porcellan kein Unterschied existirt.
Das =Kryolithglas= (Heissgussporcellan, _hot-cast-porcelain_), ein in
neuerer Zeit von Pittsburg eingeführtes milchweisses Glas, wird nach
=Williams= durch Schmelzen eines Satzes von
67,19 Proc. Kieselerde,
23,84 " Kryolith und
8,97 " Zinkoxyd
erhalten. Der Kryolith lässt sich nach =Cheyney= durch Flussspath
(selbstverständlich wohl unter vollständiger Abänderung des Satzes)
ersetzen, eben so auch durch =Natrium-Aluminat=. =Benrath= (1869) fand
in solchem Milchglas
Kieselerde 70,01 Proc.
Thonerde 10,78 "
Natron 19,21 "
------------
100,00 Proc.
Ein solches Glas steht dem französischen Frittenporcellan ziemlich
nahe.
=Achatglas= erhält man, indem man verschieden gefärbte Glasstücke mit
einander bis zum Zähflüssigwerden erhitzt, dann umrührt und die Masse
sofort verarbeitet. Das =Eisglas= (_verre craquelé_), eine schöne
gegenwärtig beliebte Glasverzierung, zeigt auf der Oberfläche eine
durch natürliche Sprünge hervorgebrachte Zerklüftung. Diese Sprünge
werden durch Eintauchen des fertigen, noch glühendheissen
Glasgegenstandes in kaltes Wasser erzeugt, durch Anwärmen unschädlich
gemacht und durch Aufblasen des Gegenstandes geöffnet, so dass das
Ganze das Ansehen einer im Aufthauen begriffenen Eismasse, oder einer
zerklüfteten ausgewitterten Felsoberfläche hat. Zuweilen werden die
zwischen den Klüften stehen gebliebenen Erhöhungen noch etwas rauh
geschliffen.
[Sidenote: Hämatinon.]
Bei den Alten bezeichnete man mit dem Namen =Hämatinon= eine zu
Prunkgefässen, Mosaiken etc. angewendete Glasmasse, welche unter anderm
von =Plinius= erwähnt und ziemlich häufig in den pompejanischen
Nachgrabungen gefunden wird. Dieses Glas ist durch eine schöne rothe
Farbe, welche zwischen der des Zinnober und der Mennige liegt,
charakterisirt. Es ist undurchsichtig, härter als das gewöhnliche Glas,
besitzt grosse Politurfähigkeit, muschligen Bruch und hat ein spec.
Gewicht von 3,5. Durch Umschmelzen geht die rothe Farbe verloren und
kann durch keinen Zusatz wiederhergestellt werden. Das Hämatinon
enthält kein Zinn und ausser Kupferoxydul keine färbende Substanz. v.
=Pettenkofer= stellte das Hämatinon dar durch Zusammenschmelzen von
Kieselerde, Kalk, gebrannter Magnesia, Bleiglätte, Soda,
Kupferhammerschlag und Eisenhammerschlag. Als ein Theil der Kieselerde
in der Mischung durch Borsäure ersetzt wurde, erhielt man eine Masse,
welche nach dem Schleifen und Poliren Krystallisationen von grosser
Schönheit in einem dunkelrothen, fast schwarzen Grunde zeigte. Der
bläulich dichroitische Schimmer auf dunklem Grunde ist mit dem
Schimmern von Sternen auf nächtlichem Hintergrund zu vergleichen,
weshalb =v. Pettenkofer= dieser boraxhaltigen Masse den Namen
=Astralit= gab. Gegenwärtig ist man, wie behauptet wird, in der
Herstellung des Hämatinon so weit gekommen, dass man diesen Stoff in
beliebigen Quantitäten mit Sicherheit erzeugen und daraus unter
Beobachtung der nöthigen Vorsichtsmaassregeln Platten jeder Art giessen
und Gegenstände aller Art mittelst der Pfeife blasen kann. Die Masse
lässt sich leicht formen, schneiden und schleifen und zeichnet sich
durch Festigkeit und Härte aus.
[Sidenote: Aventuringlas.]
Das =Aventurin=- oder =Aventuringlas=, dem Hämatinon sehr nahe stehend,
wurde ehedem nur auf der Insel Murano bei Venedig, gegenwärtig aber in
mehreren Glasfabriken Deutschland's, Italien's, Oesterreich's und
Frankreich's dargestellt und zu Kunst- und Schmucksachen verarbeitet.
Es ist eine bräunliche Glasmasse, in welcher krystallinische Flittern
von metallischem Kupfer (nach =Wöhler=, von Kupferoxydul nach =v.
Pettenkofer=) fein vertheilt sind, welche ihr ein eigenthümliches
schillerndes Ansehen geben. Das Aventuringlas ist ziemlich leicht
schmelzbar. Es bilden sich zuweilen Kupferschlacken, welche durch
ausgeschiedenes metallisches Kupfer viel Aehnlichkeit mit dem
Aventuringlas haben. =Frémy= und =Clemandot= stellten ein
aventurinähnliches Glas, welches reichlich Krystalle von metallischem
Kupfer enthielt, dadurch dar, dass sie ein Gemisch von 300 Th.
gestossenen Glases, 40 Th. Kupferoxydul und 80 Th. Hammerschlag zwölf
Stunden lang schmolzen und die Masse einer langsamen Abkühlung
unterwarfen. Die bayerischen und böhmischen Glashütten liefern
heutzutage das Aventuringlas so schön als früher die Fabriken in
Murano. =v. Pettenkofer= hat Aventuringlas direkt aus Hämatinon
dargestellt, dadurch, dass er der schmelzenden Hämatinonmasse so viel
Eisenfeile zumischte, dass etwa die Hälfte des darin enthaltenen
Kupfers reducirt wurde, welches sich nach längerem Schmelzen am Boden
des Tiegels zu einem Regulus ansammelt. Frischgeschmolzen ist das Glas
tief grünschwarz, beim langsamen Abkühlen geht es in wirkliches
Aventuringlas über. =v. Pettenkofer= glaubt, und wie es scheint, mit
vollkommenem Recht, dass das Aventuringlas ein Gemisch sei von grünem
Eisenoxydulglas mit rothen Kupferoxydulsilicatkrystallen; durch die
complementäre Aufhebung beider Nüancen entsteht der unbestimmte braune
Ton des Aventuringlases. Das Eisenoxydul ist deshalb zur Darstellung
des Aventuringlases ebenso unentbehrlich und wesentlich, wie das
Kupferoxydul, denn das Aussehen des Aventuringlases ist so zu sagen die
diagonale Wirkung der optischen Kräfte beider. Man wird deshalb stets
Aventurin erhalten, wenn man in einer nicht zu strengflüssigen
Glasmasse ein Gemenge von gleichen Theilen Eisenoxydul und Kupferoxydul
auflöst und nach erfolgter Auflösung die Glasmasse unter Umständen
abkühlen lässt, welche der Entstehung von Krystallen günstig sind. Das
Kupferoxydul wird sich beim langsamen Abkühlen als eine krystallinische
rothe Verbindung ausscheiden, das Eisenoxydul wird im Glase mit grüner
Farbe aufgelöst bleiben. Wie =Pelouze= gefunden hat, lässt sich durch
reichlichen Zusatz von Kaliumchromat zum Glassatz in Folge von
Abscheidung von Flittern von Chromoxyd =Chrom-Aventurin= darstellen,
ein Glassatz, der indessen von =A. Wächter= im Jahre 1849 schon zu
Porcellanglasur in Vorschlag gebracht worden war.
[Sidenote: Glasincrustationen.]
Die =Glasincrustationen= entstehen, wenn Reliefgegenstände aus
schwachgebranntem, unglasirtem weissen Thon oder aus Specksteinmasse
zwischen glühend auf einander gelegte Bleiglasschichten eingeschlossen
werden. Dadurch erhält der Reliefgegenstand das Ansehen, als wenn er
von mattem Silber wäre. Dieser silberartige Glanz rührt von einer
geringen Menge Luft her, welche sich zwischen der Thonfläche und dem
Glas befindet. Die Kunst des Incrustirens wurde vor etwa 80 Jahren von
einem böhmischen Glasfabrikanten erfunden und zwar zufällig durch
Beobachtung des silberartigen Glanzes eines Thautropfens auf einem
filzigen Pflanzenblatte. Es gelang ihm, denselben Effect auch im Glas
hervorzubringen. Hat der Glasüberzug eine passende gelbe Farbe, so
erhält der Reliefgegenstand das Ansehen von mattem Golde.
[Sidenote: Filigranglas.]
Mit dem Namen =Faden=- oder =Petinetglas= (Filigranglas) bezeichnet man
jene Glasarbeiten, deren Körper neben einander hinlaufende oder
scheinbar gewebeartig sich kreuzende, undurchsichtige weisse oder
farbige Fäden zeigen. Die Herstellung dieser Glasart beruht im
Wesentlichen auf dem Umstande, dass ein kurzer dicker Glasstab ohne
Veränderung seiner runden oder eckigen Form im rothglühenden Zustande
bis zur Dicke eines Haares und noch feiner ausgezogen werden kann. Bei
der Fabrikation von Petinetglas taucht man Stäbe von undurchsichtigem
oder farbigem Glase in undurchsichtiges Glas und zieht dieselben so
dünn, als man sie zu der jedesmaligen Verwendung haben will. Man
verbindet auch wol mehrere Stäbe mit einander und zieht dieselben zu
einem Faden aus, in welchem mehrere Fäden neben einander herlaufen.
Dreht man diesen Faden ähnlich einem Strick, so laufen die darin
enthaltenen Streifchen in Schraubenwindungen sich scheinbar kreuzend
neben einander her, ganz mit dem Ansehen eines lockern Gewebes
(Petinet). Verbindet man eine Anzahl solcher Stäbe zu einem hohen
Cylinder, so hat man ein Gefäss, welches vor der Vollendung noch im
Ganzen gedreht werden kann, so dass die einzelnen Fäden abermals
Spiralen um den Umfang des Gefässes bilden. Nimmt man zwei solche
Röhren, welche in entgegengesetzter Richtung gedreht sind und in der
Grösse, dass sie in einander geschoben werden können, erhitzt dieselben
und bildet daraus ein Gefäss, so nimmt dasselbe das Ansehen eines
zarten regelmässigen Gewebes an; da sich aber die Stäbchen nur an den
erhabenen Punkten berühren, an den tiefer liegenden Stellen aber etwas
Luft eingeschlossen wird, die sich durch die Erhitzung gleichmässig
ausdehnt, so entstehen an den Berührungspunkten runde Luftbläschen,
welche wesentlich zur Verschönerung des Effectes des Ganzen beitragen.
Die Luftblasen machen das Wesen des =reticulirten Glases= aus, welches
aus kleinen Luftbläschen gebildete netzförmige Gewebe eingeschlossen
enthält.
[Sidenote: Millefioriarbeiten.]
Das =Millefiori= stellt die bekannten mosaikartigen Glasarbeiten
(Briefbeschwerer, Messerschalen, Stockknöpfe u. s. w.) dar, bei denen
die mannigfaltigsten farbigen Muster in eine Umhüllung von Krystallglas
eingeschlossen sind. Die Herstellung des Millefioriglases beruht ebenso
wie die des Petinetglases auf dem Umstande, dass ein Glasstab ohne
Veränderung seiner runden oder eckigen Form im zähflüssigen Zustande
bis zur Dicke eines Haares und noch feiner ausgezogen werden kann.
Rollt man z. B. einen Glasstab von rother Farbe und taucht denselben
sodann nacheinander in weisses, blaues und grünes Glas, so wird der
Stab auf dem Querdurchschnitte einen rothen Kern mit einem weissen,
blauen und grünen Ringe umgeben zeigen. Wird dieser runde Stab im
erhitzten Zustande an den Seiten mit einem eisernen Instrumente
regelmässig eingedrückt, so wird er im Querschnitt einen Stern bilden,
der eine rothe Scheibe mit farbigen Zickzacklinien umgeben enthält. Die
Herstellung der Millefioriverzierungen geschieht auf folgende Weise:
Man fertigt zuerst sogenannte =Elemente=, nämlich einfache Anordnungen
von verschieden gefärbten und geformten Glasstäben, die dann beliebig
combinirt werden können. Zu diesem Behufe nimmt man beispielsweise
einen kurzen und dicken Glasstab aus rothem Glase und umgiebt ihn mit
sechs Fäden von blauem Glase und formt diese mit Hülfe einer Zange so,
dass ihre Querschnitte Dreiecke zeigen. Die Zwischenräume zwischen
diesen Fäden füllt man mit Zinnoxyd versetztem und daher
undurchsichtigem weissen Glase aus, welches die Grundmasse bildet. Das
Ganze ist nun mit Hülfe dieser Grundmasse zu einem Stab vereinigt, der
alle einzelnen Theile, aber in grossem Maassstabe enthält. Wird nun das
Stück bis zum Erweichen erwärmt und in die Länge gezogen, bis er nur
noch 1,25-2 Centimeter dick ist, so werden sich alle Theile des
Elementes entsprechend verkleinern, ohne jedoch ihre gegenseitige Lage
zu verändern. Der Querschnitt wird daher die ursprüngliche Zeichnung
mit grosser Regelmässigkeit und Schärfe zeigen. Dreht man die Elemente
während des Ausziehens, so bilden sich Spiralen, welche wieder vielfach
abgeändert werden können u. s. f. Das Element wird mittelst Meissel und
Hammer in kurze Endchen getheilt. Bei den einfachen Millefioriarbeiten
werden auf einer stark erhitzten Krystallglasplatte von dem Element
kurze Theilchen (Scheibchen von 1-2 Centimeter Dicke) zu einem
grösseren Muster zusammengelegt, das durch eine darüber gelegte heisse
Krystallglasplatte eingeschlossen wird. Hohle Gefässe, Flaschen und
dergleichen werden erst kleiner geblasen, als sie werden sollen, und
nachdem die farbigen Scheiben zu Mustern aufgelegt sind, wieder in
flüssiges Glas getaucht und fertig geblasen, oder man bringt die Muster
wirklich zwischen doppelte Gefässwände. Eine der beliebtesten
Millefioriarbeiten sind die böhmischen kugelförmigen Schwersteine mit
eingeschlossenen Blumen oder andern bunten Gegenständen, die man auf
folgende Weise herstellt: Nachdem die Elementenscheibchen in der
gehörigen Ordnung zusammengelegt sind und dann ein an einer Eisenstange
aufgenommener Glasklumpen in zähflüssigem Zustande darauf gedrückt
wurde, taucht der Arbeiter das Ganze wieder in die geschmolzene
Glasmasse des Hafens, damit sich eine kugelförmige Glasmasse darüber
bildet, welche nach dem Erstarren und Abkühlen, wenn es erforderlich
erscheint, noch durch Schleifen in die erforderliche Form gebracht
wird.
[Sidenote: Glasperlen.]
Man unterscheidet zwei Arten von =unächten Perlen= oder =Glasperlen=,
nämlich massive oder geschmolzene, und hohle oder geblasene. Die erstern
führen auch den Namen =Venetianer Perlen=, weil sie früher vorzugsweise
in Venedig gefertigt wurden. Bei der Herstellung der kleinen Venetianer
Perlen bedient man sich der in den Glashütten auf der Insel Murano bei
Venedig verfertigten hohlen Glasstängelchen oder Glasröhrchen, die 1
Centimeter etwa dick sind und deren Höhlung ungefähr den dritten oder
vierten Theil ihrer Dicke weit ist. Diese Röhren bestehen theils aus
weissem und gefärbtem Beinglas und theils aus mit Zinnoxyd bereitetem
Emailglas, welches durch Zusatz färbender Metalloxyde mit allen möglichen
Farben versehen werden kann[92].
[92] Der Export von =Glasperlen= aus Venedig repräsentirte im Jahre
1868 7,755,000 Frcs.
[Sidenote: Massive Perlen.]
Um aus diesen Röhren die Glasperlen zu machen, werden die Röhren in
kleine Stückchen zerlegt. Die abgeschnittenen Stückchen werden gesiebt.
Nun sind die Stückchen aber noch nicht kugelförmig, sondern vielmehr
kleine scharfkantige Cylinder, die noch abgerundet werden müssen, weil
sie sonst den Faden durchschneiden würden. Zu diesem Zwecke wirft man
die Glasstückchen in ein Gefäss, in welchem sich Kohlenpulver befindet
und rührt sie darin um, damit ihre Höhlung mit Kohlenpulver sich
anfülle und dadurch das Zuschmelzen in der Folge verhindert werde.
Darauf bringt man sie in fast bis zum Glühen erhitzte weite eiserne
Gefässe mit flachem Boden und rührt sie mit einem eisernen Spatel
unablässig um. Die scharfen Kanten der Stückchen erweitern und runden
sich durch des beständige Umrühren ab. Sobald dies geschehen ist, lässt
man sie abkühlen, wäscht sie in reinem Wasser unter starkem Umrühren
und trocknet sie. Auf andern Hütten werden die Glasstückchen in einem
über dem Feuer befindlichen kaffeetrommelähnlichen Apparat abgerundet.
Zuletzt werden die fertigen Perlen in Schnüre gefasst. Im bayerischen
Fichtelgebirge stellte man =gewickelte= Perlen dar, indem der Arbeiter
mit einem langen eisernen Stabe, der in eine konische Spitze ausläuft
und dessen Spitze mit Thonschlicker überzogen ist, in geschmolzenes
Glas taucht. Hat er davon die erforderliche Menge aufgenommen, so dreht
er den Stab so lange, bis die aufgenommene Glasmasse eine rundliche
Gestalt angenommen, die nach dem Erstarren von dem Glase abgestossen
wird und nun eine Perle bildet.
[Sidenote: Hohle Perlen.]
Ganz verschieden von den Venetianer Perlen sind die =hohlen oder
geblasenen Perlen=, welche den ächten Perlen in Gestalt, Glanz, Farbe
und Glätte sehr nahe kommen und um das Jahr 1656 von einem
französischen Paternostermacher =Jaquin= erfunden wurden. =Jaquin=
bemerkte, dass, als Weissfische (_Cyprinus alburnus_, _ablettes_), mit
Wasser gewaschen wurden, aus dem Wasser sich beim ruhigen Stehen ein
Bodensatz, aus den Bauchschuppen bestehend, abschied, welcher den
schönsten Perlenglanz besass. Diese Beobachtung war die Veranlassung
zur Fabrikation der künstlichen Perlen. =Jaquin= schuppte die Fische ab
und nannte die Mischung der Schuppen mit Wasser =orientalische
Perlenessenz=[93] (_Essence d'orient_). Anfänglich überzog er damit
kleine Kugeln aus Gyps oder aus einem andern erhärteten Teige. Weil
aber dieser Ueberzug beim Erwärmen oder Feuchtwerden sich von den
Kügelchen absonderte, so kam er bald darauf, feine Glaskugeln nach Art
der Spiegel inwendig mit der Perlenessenz zu überziehen. So fertigt man
noch heute die unächten Perlen.
[93] Die perlglänzende Substanz soll identisch sein mit _Guanin_.
Die Gestalt der Perlen ist bald kugelrund, bald olivenförmig, bald
mandelförmig, bald endlich kreisrund oder platt. Die Perlen werden aus
Glasröhren von verschiedener Dicke geblasen. Das Ausbrechen der
Oeffnungen bei den feinen Sorten geschieht wechselsweise mit den Röhren
selbst, deren eine immer zu diesem Ende an die bereits geformte Perle
angeschmolzen wird. Die meisten Perlen werden rund gemacht; die
sogenannten =Kropfperlen= aber erhalten die Auswüchse dadurch, dass der
Arbeiter mit dem an dem einen Ende rothglühenden Glasrohre die Perle
schnell berührt und so das Hervorragende auswärts zieht oder einzelne
Stellen der Glaskügelchen an die Flamme hält und schwach in die Röhre
bläst, wodurch kleine Erhöhungen entstehen. Sind die Perlen so weit
fertig, so wird ihre innere Fläche mit Perlenessenz überzogen. Es
gehören mehr als 4000 Fische dazu, um ein Pfund Schuppen zu erhalten
und diese geben noch nicht ganz 120 Grm. der Perlenessenz, so dass
mithin 18-20,000 Fische zu einem Pfunde dieser Essenz erforderlich
sind. Man schuppt blos die weissen silberglänzenden Schuppen von den
Fischen ab, weicht sie einige Stunden in frisches Wasser ein, um den an
den Schuppen sitzenden Schleim abzusondern, bringt dann die Schuppen in
einen Mörser mit Wasser und reibt sie eine Viertelstunde lang durch;
darauf presst man die Flüssigkeit durch ein leinenes Tuch und lässt sie
ruhig stehen. Die Perlenessenz scheidet sich am Boden der Gläser aus;
sie wird nochmals mit Wasser ausgewaschen und darauf mit etwas Ammoniak
und Hausenblasenlösung gemischt, aufbewahrt. Durch den Zusatz des
Ammoniaks soll das Verderben der Flüssigkeit verhütet werden.
Um die Perlen auf ihrer Innenseite mit dieser Essenz zu überziehen,
saugt man mit einer zu einer feinen Spitze ausgezogenen Glasröhre etwas
Essenz auf, bringt die Spitze in die Oeffnung einer Perle und bläst
etwas Flüssigkeit in dieselbe; man bewegt sie dabei nach allen Seiten,
damit sie die Perle überall überziehe, dann mischt man sie in einem mit
Pergament überzogenen Siebboden und schüttelt sie beständig, bis sie
trocken sind. Nun kommen die Perlen in den Trockenraum. Um sie
dauerhafter und schwerer und die Perlenmasse an der inneren Seite
haltbarer zu machen, füllt man sie noch mit Wachs aus. Die mit Wachs
angefüllten Perlen werden durchbohrt und zum Verkaufe auf Fäden
gezogen. In die rothen Perlen, welche die Korallen nachahmen sollen, in
die gelben u. s. w. werden mit arabischem Gummi angemachte Farben, in
die metallisch glänzenden =Marcasit=- oder =Spiegelperlen= wird eine
leichtflüssige Legirung eingeblasen.
[Sidenote: Hyalographie.]
Die Kunst in Glas zu ätzen ist im Jahre 1670 von dem Nürnberger
Künstler =Heinrich Schwankhardt= (oder Schwanhard) erfunden worden. Sie
wird auf folgende Weise ausgeführt: Uebergiesst man Flussspathpulver
mit concentrirter Schwefelsäure, so entwickelt sich beim Erwärmen
Fluorwasserstoffsäure FlH, welche, wenn sie mit Glas zusammenkommt,
sich mit der Kieselerde des Glases umsetzt zu Fluorsilicium SiFl_{2},
welches zum grössten Theile entweicht, und zu Wasser. Auf den
angegriffenen Stellen bleiben die übrigen Bestandtheile des Glases als
ein lockeres Pulver zurück, welches mit Leichtigkeit hinweggenommen
werden kann. Die erste Idee, auf Glasplatten =zum Abdrucken= sich
eignende Zeichnungen einzuätzen, rührt von =Hann= zu Warschau (1829)
her. In neuerer Zeit (1844) ist der =Glasdruck= oder die =Hyalographie=
von =Böttger= und =Bromeis= wieder angeregt und in der k. k.
Staatsdruckerei in Wien durch deren früheren Vorstand von =Auer= weiter
ausgebildet worden. Zu Aetzungen in Glas lässt sich der gewöhnliche
Aetzgrund für Metalle nicht wol verwenden, da er durch die Flusssäure
von der Glasplatte abgelöst wird. Nach der Methode =Piil='s besteht der
zweckmässigste Radirgrund aus einer Auflösung eines geschmolzenen
Gemenges von Asphalt und Wallrath in Terpentinöl (Strichgrund) oder
eines Gemenges von 1 Th. Asphalt mit 1 Th. Colophonium und so viel
Terpentinöl, bis die Masse ungefähr Syrupconsistenz erhält (Deckgrund).
Die zu ätzende Glasplatte wird mit dem Aetzgrund überzogen, mit einem
Wachsrande oder mit in Wachs getauchten Holzleisten umgeben, damit man
die flüssige Flusssäure aufgiessen kann, welche man so lange einwirken
lässt, bis die feinsten Striche die hinreichende Tiefe erlangt haben.
Man entfernt hierauf die Flusssäure, wäscht die Glasplatte mit Wasser,
trocknet sie sorgfältig, überzieht die hinreichend tief geätzten
Stellen mit Aetzgrund und lässt auf die noch tiefer zu ätzenden frische
Flusssäure einwirken, wodurch bei regelrechter Wiederholung eine
genügende Abstufung in der Tiefe der einzelnen Striche erzielt werden
kann. Während =Bromeis= und =R. Böttger= angeben, dass bei der
vollkommenen Gleichmässigkeit der Glasmasse ein Unterfressen weit
weniger zu fürchten sei, als bei Kupfer oder Stahl, machte man in Wien
die Beobachtung, dass die Flusssäure mehr als jedes andere Aetzmittel
die Eigenschaft habe, sich zwischen der Platte und dem Aetzgrunde
»einzukeilen«, in welcher Eigenschaft hauptsächlich auch der Grund
liege, dass die Hyalographie bis jetzt noch keine rechte praktische
Anwendung gefunden habe. Die geätzte Platte wird durch Erwärmen und
Behandeln mit Terpentinöl von dem Deckgrunde befreit. Zum Abdrucken
eignet sich die lithographische Presse vorzugsweise. Damit die Platte
unter der Presse nicht springe, kittet man sie auf eine grössere
gusseiserne oder hölzerne Platte. Als Kitt wendet man für grössere
Platten ein Gemenge von frischgebranntem Gyps und Leim an, für kleinere
dagegen benutzt man mit Vortheil ein Gemisch von Pech und Bolus. Die
Zeichnungen der Platten werden ausserordentlich rein und zart
wiedergegeben, jedoch leiden sie an einer gewissen Härte und Starrheit,
was bei dem Glas schwer zu beseitigen sein möchte, während bei
Anwendung von Kupfer und Stahl mit dem Grabstichel nachgeholfen werden
kann. Scheint auch das Glas als Material für Kunstleistungen nicht sehr
geeignet, so wird es sich doch vortheilhaft für die Herstellung von
Landkarten, Banknoten u. s. w. verwenden lassen. Das =Glasätzen= zu
decorativen Zwecken wird gleichfalls mit Fluorwasserstoffsäure
ausgeführt. Nach dem Verfahren von =Tessié du Motay= und =Maréchal= in
Metz erzeugt man die Säure am besten in einem Bade aus 250 Grm.
Fluorwasserstoff-Fluorkalium, 1 Liter Wasser und 250 Grm. gewöhnlicher
Salzsäure. Zum Mattätzen und zum Mattschreiben auf Glas empfiehlt
=Kessler= eine Lösung von Fluorammon, die in der That zum Etiquettiren
von Flaschen, Cylindern, Röhren u. s. w. gute Dienste leistet. --
Die Keramik oder die Thonwaarenfabrikation.
[Sidenote: Thon und dessen Verarbeitung.]
[Sidenote: Feldspath.]
[Sidenote: Thon.]
[Sidenote: Kaolin oder Porcellanerde.]
[Sidenote: Allgemeines über Thonarten.]
Zu den wichtigsten Thonerdeverbindungen, die wir in der Natur vorfinden,
gehören die Feldspathe. Diese Mineralien bilden ein wichtiges Glied der
Gebirge und treten als wesentliche Gemengtheile der gneusartigen,
granitischen und porphyrartigen Gesteine auf. Aus Feldspath, Glimmer und
Quarz besteht überwiegend die Schicht des Urgebirges, welche unsern
Erdkörper umgiebt. Der Kaliumfeldspath (3Si / AlK)} O_{8} (mit
65,4 Kieselerde, 18 Thonerde und 16,6 Kali) führt den Namen =Orthoklas=;
ist das Kalium durch Natrium vertreten, so heisst der Feldspath =Albit=.
Viele Feldspathe enthalten Barium (nach =Alex. Mitscherlich= 0,4-2,25
Proc.). Wenn der Feldspath (oder manche Varietäten von Amphibol und
Pyroxen) unter dem Einflusse von Wasser, Kohlensäure und
Temperaturverhältnissen verwittert, so wird Kaliumsilicat frei, das
ausgewaschen und zum Theil von den Pflanzen aufgesogen wird und als die
Hauptquelle alles Kalis in den Aschen der Vegetabilien anzusehen ist, zum
Theil aber auch durch Kohlensäure zersetzt wird, wodurch sich Kieselsäure
ausscheidet, während Kaliumcarbonat gelöst wird. In Folge dieser
Zersetzung ist dem Rückstand stets unverbundene (in Kali lösliche)
Kieselsäure beigemengt, welche auch zuweilen zur Bildung von Opal,
Chalcedon und Hornstein Veranlassung gab[94]. Das zurückbleibende
Aluminiumsilicat bildet den sogenannten =Thon=, dessen wesentlichster
Bestandtheil eben Aluminiumsilicat ist. Der am Orte seiner Entstehung
lagernde Thon giebt, mit Wasser angerührt, nur eine sehr wenig plastische
Masse; man nennt die Thonart =Kaolin= oder =Porcellanerde=, sie findet
sich häufig in Trümmern des Urgebirges, mit Quarz und auch mit Glimmer
und desgl. gemengt, was ihre Bildung aus dem Feldspath eines Granits,
eines Porphyrs u. s. w. anzeigt. Wenn diese Thonart durch
Ueberschwemmungen fortgerissen und wieder abgelagert wird, so bildet sich
der =Thon=, welcher mit Wasser die bekannte knetbare Masse bildet. Die
chemische Zusammensetzung der verschiedenen Kaoline und Thone ist eine
verschiedene, schon aus dem Grunde, weil sich darin ausser der
eigentlichen plastischen Substanz die vorhin erwähnten mechanischen
Beimengungen finden. Sobald aber diese Beimengungen theils durch
Schlämmen, theils durch ein kurzes Kochen mit Kalilauge (wodurch die
freie Kieselerde beseitigt wird) entfernt worden sind, findet man in den
meisten Fällen, dass die reine plastische Masse auf 1 Molek. Kieselerde,
1 Molek. Thonerde und 2 Molek. Wasser enthält. Die Menge der freien
Kieselsäure schwankt zwischen 1-14 Proc.
[94] So finden sich z. B. in der Porcellanerde von Oberzell bei Passau
Knollen von Opal und Halbopal; auch der sogenannte Knollenstein in
dem zersetzten Porphyr der Umgegend von Halle dürfte auf ähnliche
Weise entstanden sein.
Die Verwitterung des Feldspathes lässt sich durch folgendes Schema
verdeutlichen:
1 Molek. Feldspath Si_{3}O_{8}KAl oder 3Si } O_{8}
AlK }
giebt unter Mitwirkung von Wasser
1 Molek. Porcellanerde 2SiO_{4}HAl
und 1 " saures Kaliumsilicat,
welches letztere sich zum Theil in der Weise zersetzt, dass Kieselerde
ausgeschieden wird und eine lösliche Verbindung (von der
Zusammensetzung des Wasserglases) zurückbleibt. Bekannte Fundorte, auf
welchen die Porcellanerde bauwürdig angetroffen wird, sind 1) im
Königreiche Bayern, die Umgegend von Aschaffenburg (Spessart), ferner
Stollberg, Diendorf, Oberedsdorf und einige andere Ortschaften im
Regierungsbezirke Niederbayern; ausserdem bei einigen Orten
Oberfrankens (Schwefelgosse, Brand, Niederlamitz, Göpfersgrün) und der
Oberpfalz (Beratzhausen und Ehefeld bei Amberg). Die bei Wegscheid in
Niederbayern sich findende und durch Verwitterung von Gneus (von
Porcellanspath nach Fuchs) entstandene wird gewöhnlich Passauer
Porcellanerde genannt. Material der Porcellanfabrik zu Nymphenburg. 2)
Im Königreiche Preussen, Morl und Trotha bei Halle. Zersetzter Porphyr.
Material der Berliner Porcellanfabrik. 3) Im Königreiche Sachsen, Aue
bei Schneeberg (gegenwärtig erschöpft) und Seilitz bei Meissen. Erstere
ist durch Verwitterung von Granit, letztere aus Porphyr entstanden. Die
Seilitzer Erde wird auf der Meissner Porcellanfabrik verarbeitet. 4) In
der ungarisch-österreichischen Monarchie, Brenditz in Mähren, Zedlitz
bei Karlsbad in Böhmen, Prinzdorf in Ungarn. 5) In Frankreich, St.
Yrieux bei Limoges. Zerstörtes Gneusgebirge. 6) In England, St. Austle
in Cornwall. Verwitterter Granit. Der _cornish stone_, der in den
Thondistricten Englands eine grosse Rolle spielt, ist halb verwitterter
Pegmatit, eine aus Orthoklas und Quarz gemengte Felsart. Er findet sich
zu Tregoning-Hill bei Helstone und zeichnet sich durch einen Gehalt an
kieselsaurem Kali aus, weshalb er auch zur Glasur verwendet werden
kann. 7) In China.
Es liegt in der Natur der Sache, dass je nach der Natur des
Muttergesteins, durch dessen Verwitterung der Thon entstanden ist, der
Thon mit fremden Substanzen verunreinigt sein muss. Von der Qualität
und Quantität dieser fremden Körper, so wie von dem sehr verschiedenen
Verhältnisse zwischen den Hauptbestandtheilen eines jeden Thones --
Kieselsäure und Thonerde -- rühren die grossen Verschiedenheiten in den
Eigenschaften des Thones her. Die in den geringeren Thonarten sich
findenden Verunreinigungen sind: Sand (theils in Form von wirklichem
Quarzsandstein, als in Kali lösliche Kieselsäure, theils auch Trümmer
unzersetzter Mineralien), Barytverbindungen, Magnesium- und
Calciumcarbonat, Eisenoxyd, Schwefelkies und organische Ueberreste. Der
im jüngeren Gebirge und besonders im aufgeschwämmten Lande vorkommende
Thon ist weit häufiger als die Porcellanerde.
[Sidenote: Technisch wichtige Eigenschaften des Thones.]
[Sidenote: Farbe.]
Für die technische Verarbeitung des Thones wichtige Eigenschaften sind
=Farbe=, =Plasticität= (Bindevermögen) und =Feuerfestigkeit=
(Strengflüssigkeit). Im Naturzustande ist die Farbe des Thones eine
weisse, gelbliche, bläuliche oder graugrüne. Reiner Thon ist weiss; die
Farben rühren daher von Beimengungen her. Weisser Thon enthält zuweilen
geringe Mengen von Eisenoxydul und wird nach dem Brennen gelblich oder
röthlich, farbiger dagegen, dessen Färbung von der Gegenwart
organischer Substanzen herrührt, brennt sich häufig durch
Verflüchtigung der Verunreinigungen weiss. Die übrigen gefärbten Thone
verändern beim Brennen ihre Farbe und werden röthlich oder
röthlichgelb. Feinere Thonarbeiten können nur aus sich weiss brennendem
Thone dargestellt werden.
[Sidenote: Plasticität.]
[Sidenote: Schmelzbarkeit.]
Der Thon saugt begierig Wasser ein und bildet damit eine zähe Masse,
die knet- und formbar (bildsam oder plastisch) und zur Annahme feiner
Eindrücke geeignet ist. Es ist klar, dass die Bildsamkeit eines Thones
von der Menge des vorhandenen plastischen Thones abhängig ist und dass
dieselbe abnehmen muss, wenn der Thon einen nicht bildsamen Gemengtheil
enthält. Die Plasticität eines Thones wird am meisten beeinträchtigt
durch Sand, weniger durch Kalk, am wenigsten durch Eisenoxyd. Thone,
die im hohen Grade bildsam sind, nennt man =fett= und =lang= (weil sie
im angemachten Zustande sich schlüpfrig anfühlen und sich ziehen
lassen, ohne sofort abzureissen); den Gegensatz bilden die =mageren=
und =kurzen= Thone, die sich rauh anfühlen, leicht abreissen und nur
wenig Bildsamkeit besitzen. Alle Thonarten =schwinden=, d. h. sie
nehmen sowohl beim Trocknen, als auch beim Brennen ein geringeres
Volumen ein, woher es geschieht, dass die Form der Gegenstände entweder
sich =verzieht= oder der Thon =reisst=. Ein und derselbe Thon schwindet
um so mehr, je feuchter er gewesen und je länger die Einwirkung der
Hitze gewährt hat. Die fetten Thone schwinden mehr als die mageren. Die
Verkleinerung der Oberfläche durch das Schwinden variirt von 14 bis zu
31 Proc., die der Capacität (des Inhaltes) von 20 bis 43 Proc. Durch
das Brennen nimmt die Dicke und die Härte eines Thones oft bis zu dem
Grade zu, dass er am Stahl Funken giebt. Seine Eigenschaft, mit Wasser
eine plastische Masse zu bilden, hat er gänzlich verloren. Reiner Thon
(Aluminiumsilicat) ist für sich nicht schmelzbar (feuerfest), durch
Beimengungen wie Kalk, Eisenoxyd und andere Basen wird aber der Thon
mehr oder weniger leicht schmelzbar. Nach den Untersuchungen von =E.
Richters= (1868) wird die Feuerbeständigkeit eines Thones am meisten
beeinträchtigt durch Magnesia, weniger durch Kalk, noch weniger durch
Eisenoxyd, am wenigsten durch Kali. Schmelzbarer Thon kann
begreiflicherweise nicht zur Fabrikation solcher Thonwaaren benutzt
werden, welche sehr hart sein müssen wie das Porcellan oder wie
feuerfeste Steine und Schmelztiegel beim Gebrauch einer hohen
Temperatur ausgesetzt werden. Einige schwer schmelzbare und feuerfeste
Thonarten sintern bei der höchsten Brennhitze zusammen, wodurch die
Masse geflossen (aufgelöst) erscheint und nicht mehr an der Zunge
haftet. Bei der Fabrikation gewisser Thonwaaren ruft man die Neigung
des Zusammensinterns durch geeigneten Zusatz eines Flussmittels hervor
oder befördert sie hierdurch.
[Sidenote: Eintheilung der Thonarten.]
Die Thonarten, welche in der Keramik Anwendung finden, pflegt man
einzutheilen in
1) =feuerfeste= (Porcellanerde und plastischer Thon),
2) =schmelzbare= (gemeiner Töpferthon, Walkererde),
3) =kalkige= oder =aufbrausende= (Mergel, Lehm),
4) =ockerige Thone= (Röthel, Bolus, Ocker).
Neben der oben angeführten Porcellanerde (Kaolin) ist der =feuerfeste
Thon= (Porcellanthon, Kapselthon, Pfeifenthon, plastischer Thon) die
wichtigste Thonart; er ist verschieden gefärbt, sehr zähe, im hohen
Grade plastisch, brennt sich weiss und ist im Porcellanofenfeuer nicht
schmelzbar. Gewöhnlich kommt er in tertiären Ablagerungen vor, bald ist
er von anderen Thonarten, bald von Quarzsandmassen, zuweilen von
Braunkohlenlagern begleitet. Für die Praxis ist es wichtig, zu wissen,
dass oft Thone von demselben Lager und von derselben Grube bedeutende
Verschiedenheiten in dem Grade der Feuerbeständigkeit darbieten, deren
Ursache in neuerer Zeit insbesondere von =C. Bischof=, =Otto= sen. und
=Th. Richters= vom experimentellen und von =A. Türrschmidt= vom
praktischen Standpunkte aus zu ergründen versucht wurde. Die Lager bei
Klingenberg am Main (in Unterfranken), am Rhein (Coblenz, Cöln,
Lautersheim und Vallendar), Wiesloch in Baden, Bunzlau in Schlesien,
Schwarzenfeld (bei Schwandorf), Amberg, Kemnath und Mitterteich in
Bayern, Grossalmerode in der Provinz Hessen, zu Colditz und
Hubertusburg in Sachsen, zu Einberg bei Coburg, in der Gegend von Namur
in Belgien, bei Dreux in Frankreich, Devonshire und Stourbridge in
England sind die bekanntesten. Nachstehende Analysen geben ein Bild von
der Zusammensetzung einiger feuerfesten Thone:
1. 2. 3. 4. 5.
Kieselerde 47,50 45,79 53,00 63,30 55,50
Thonerde 34,37 28,10 27,00 23,30 27,75
Kalk 0,50 2,00 1,25 0,73 0,67
Magnesia 1,00 -- -- -- 0,75
Eisenoxyd 1,24 6,55 1,75 1,80 2,01
Wasser 1,00 16,50 -- 10,30 10,53
1. Almerode in Kurhessen (Schmelztiegel); 2. Schildorf bei Passau
(Graphittiegel); 3. Einberg bei Coburg (Porcellankapseln, feuerfeste
Steine); 4. Stourbridge; 5. Newcastle (feuerfeste Steine).
[Sidenote: Töpferthon.]
Der =gewöhnliche Töpferthon= besitzt die meisten äusseren Eigenschaften
des plastischen Thones; viele Arten desselben fühlen sich weich an und
bilden mit Wasser eine ziemliche zähe Masse, allein sie sind
zerreiblicher und zertheilen sich weit leichter im Wasser. Häufig ist
der Töpferthon stark gefärbt und behält seine Farbe auch nach dem
Brennen bei. Meist braust er schon mit Salzsäure etwas auf und macht
dann den Uebergang zu dem Mergel. In Folge seines Gehaltes an Kalk und
Eisenoxyd ist er schmelzbar und schmilzt je nach der Quantität dieser
Beimengungen bei höherer oder niedrigerer Temperatur zu einer
dunkelgefärbten, schlackenähnlichen Masse. Er findet sich vorzüglich in
den jüngsten Gebilden der Erdrinde, oft ganz an der Oberfläche,
zuweilen indessen auch in mächtigen Ablagerungen in einigen tertiären
und Flötzformationen. Zuweilen liegen in ihm fremde Körper, wie
organische Reste, Eisenkies und Strahlkies, Gyps, Nieren von thonigem
Sphärosiderit.
[Sidenote: Walkererde.]
Die =Walkererde= ist eine weiche zerreibliche Masse und rührt von der
Verwitterung von Diorit und Dioritschiefer her. In Wasser zerfällt sie
zu einem zarten Pulver und bildet einen nicht plastischen Brei. Auf
ihrer Eigenschaft, sich in Wasser fein und schnell zu zertheilen und in
diesem Zustande Fett zu absorbiren, beruht ihre Anwendung zum
Fleckausmachen, zum Walken des Tuches etc. Sie findet sich bei Riegate
in Surrey und bei Maidstone in Kent; sie kommt ferner vor zu Vaals bei
Aachen, Rosswein in Sachsen, dann in Hessen (in der Nähe von Cassel),
Böhmen, Schlesien, Mähren, Steiermark. Man verwendet sie auch in der
Buntpapier- und Tapetenfabrikation, und auch als Zusatz zum Ultramarin.
[Sidenote: Mergel.]
Der =Mergel= ist ein mechanisches Gemenge von Thon und Calciumcarbonat,
welches mitunter auch Sand (Sandmergel) und andere zufällige
Beimengungen enthält. Derjenige, der überwiegenden Kalk enthält, heisst
=Kalkmergel=, der mit vorwaltendem Thongehalt, =Thonmergel=. In Wasser
zerfällt er zu Pulver und bildet eine teigige, nicht zusammenhängende
Masse. Mit Säuren braust er stark auf, wobei sich oft mehr als die
Hälfte seines Gewichtes löst. Er schmilzt leicht. Der Mergel ist
besonders dem jüngern Flötzgebirge eigen und findet sich in den
Gebilden des bunten Sandsteins und Keupers, auch in der Lias- und
Kreideformation. Einige Varietäten des Mergels werden zu Töpferwaaren
benutzt, die nicht stark gebrannt werden. Seine Hauptanwendung findet
der Mergel in der Landwirthschaft als Düngemittel.
[Sidenote: Lehm.]
Der =Lehm= (Leimen, Löss, Ziegelthon) macht den Uebergang vom Thon zum
Sande. Er ist ein mit Quarzsand und mehr oder weniger Eisenocker,
zuweilen auch mit Kalk gemengter Thon von gelber oder bräunlicher
Farbe, die nach dem Brennen in Roth übergeht. Er bildet mit Wasser eine
wenig plastische Masse und ist nicht sehr feuerbeständig. Der Lehm ist
die verbreitetste Formation des Thones und, indem er besonders in den
jüngsten Ablagerungen der Erdrinde nahe an der Oberfläche vorkommt, von
grossem Einfluss auf die Lockerheit des Bodens. Dem Lehm ähnlich ist
der =Letten=, der in vielen tertiären und Flötzformationen sich findet.
Der in den Rheingegenden in grossen Massen angeschwemmte =Löss= ist
eine Art feinen Lehms. -- Der Lehm findet Anwendung zu Backsteinen und
Ziegeln, mit Häcksel vermengt zum Ausstacken der Fachwerke und zu den
Lehmwänden, zu dem Pisébau, zum Vermauern der Steine bei Brandmauern,
Schornsteinmauern, wobei er aber nicht wie der Kalkmörtel die Steine zu
einem Ganzen verbindet, sondern nur die Fugen ausfüllt.
Die in Deutschland seltener in der Thonwaarenfabrikation Anwendung
findenden Gemenge von Thon und Eisenocker oder Eisenoxydhydrat, wie
=Röthel=, =Bolus= und =Ocker=, können übergangen werden.
[Sidenote: Zusammensetzung der Kaoline.]
Die Kaoline im reinen Zustande und nur durch Waschen von gröberen Körpern
(Quarzkörnern und dergl.) befreit, sind Gemenge von Porcellanthon mit
Gesteinrückstand. Der Porcellanthon, d. i. der plastische Theil des
Kaolins, ist immer gleich zusammengesetzt. Die Zusammensetzung der
Kaoline ergiebt sich aus folgenden Analysen:
Kieselerde
Fundort Gesteinrückstand frei an Thonerde Thonerde Wasser
gebunden
St. Yrieux 9,7 10,9 31,0 34,6 12,2
Cornwallis 19,6 1,2 45,3 24,0 8,7
Devonshire 4,3 10,1 34,0 36,8 12,7
Passau 4,5 9,7 36,7 37,0 12,8
Aue 18,0 1,7 34,2 34,1 11,0
Morl bei Halle 43,8 4,4 21,6 22,5 7,5
[Sidenote: Eintheilung der Thonwaaren.]
=Eintheilung der Thonwaaren.= Nach der innern Beschaffenheit der
gebrannten Masse (des =Scherbens=), kann man die Thonwaaren am
naturgemässesten unterscheiden als =dichte= und =poröse= Thonwaaren. Die
=dichten= sind so stark erhitzt worden, dass ihre Masse halbverglast
(aufgelöst, geflossen) erscheint; sie sind im Bruche glasartig,
durchscheinend, undurchdringlich für Wasser und geben am Stahle Funken.
Die poröse Thonwaare ist in der Masse nicht verglast und daher locker;
ihr Bruch ist erdig, ihre Masse zerreiblich, lässt in nicht glasirtem
Zustande Wasser durch und klebt an der Zunge. Die gebrannte Masse, mag
sie dicht oder porös sein, bleibt entweder =rauh=, in welchem Falle die
Thonwaare =einfach= heisst, oder sie ist mit einer glasartigen Masse, mit
=Glasur=, überzogen und heisst dann =zusammengesetzt=.
Die Thonwaaren lassen sich in folgender übersichtlicher Weise
eintheilen:
I. =Dichte Thonwaaren.= A. =Aechtes oder hartes Porcellan.= Masse
gleichsam geflossen, nicht mit dem Messer ritzbar, feinkörnig,
durchscheinend, klingend, weiss, gleichartig und strengflüssig. Bruch
mässig muschelig und feinkörnig. Spec. Gewicht 2,07-2,49. Die Masse
besteht aus zwei Substanzen, nämlich aus einer unschmelzbaren, dem
Kaolin, welche ihr die Eigenschaft ertheilt, den zur Porcellanerzeugung
nöthigen Hitzegrad zu ertragen, ohne zu erweichen, und einem zu Glas
schmelzenden unbildsamen Zusatze, dem sogenannten Flusse, meist
Feldspath mit oder ohne Zufügung von Gyps, Kreide und Quarz; die Glasur
ist wesentlich dem zur Masse gesetzten Flusse gleich und besteht
ebenfalls aus Feldspath, zuweilen mit etwas Gyps, aber =nie= mit Blei-
oder Zinnoxyd. Es ist für die Fabrikation des ächten Porcellans
charakteristisch, dass das Garbrennen der Masse, wobei diese
durchscheinend und dicht wird, mit dem Aufbrennen in =einer= Operation
geschieht.
B. =Weiches Porcellan= oder =Frittenporcellan=. Masse leichtflüssiger
als das ächte oder harte Porcellan; man unterscheidet:
[Greek: a]) =französisches= oder =eigentliches Frittenporcellan=, eine
glasähnliche Masse (unvollständig geschmolzenes
Kalium-Aluminium-Silicat) ohne Zusatz von Thon dargestellt (daher mit
Unrecht zu den Thonwaaren gerechnet), mit bleihaltiger, dem
Krystallglas ähnlicher Glasur;
[Greek: b]) =englisches weiches Porcellan=, die Masse zusammengesetzt
aus Kaolin, plastischem, sich weiss brennendem Thone (Pfeifenerde),
Feuerstein und als Flussmittel Cornish stone (verwitterter Pegmatit),
Gyps oder Knochenasche (wesentlich Calciumphosphat) in sehr
verschiedenen Verhältnissen. Die Glasur besteht aus _Cornish stone_,
Kreide, Feuersteinpulver, Borax, meistens mit, seltener ohne Zusatz von
Bleioxyd. Da die Glasur weit leichtflüssiger ist als die Masse, so muss
letztere in dem ersteren längeren Feuer bereits fast gargebrannt sein,
ehe in einem zweiten, mässigeren und kürzeren Feuer die Glasur
aufgebrannt wird. Die Verschiedenheit der Glasur von dem Fluss der
Masse bewirkt eine geringere Haltbarkeit der ersteren und häufige
Rissigkeit derselben.
C. =Statuenporcellan= oder =Biscuit= und zwar:
[Greek: a]) ächtes und unglasirtes Porcellan,
[Greek: b]) parisches Porcellan oder Parian. Unglasirtes
Statuenporcellan von einer dem englischen Porcellan ähnlichen, aber
strengflüssigeren Masse,
[Greek: g]) Carrara, zwischen Parian und Steinzeugmasse in der Mitte
stehend, weniger durchscheinend als Parian und von etwas weisserer
Farbe.
D. =Steinzeug.= Masse dicht, klingend, feinkörnig, homogen, nur an den
Kanten oder kaum durchscheinend, weiss oder gefärbt. Das feine weisse
Steinzeug ist nur durch die mangelnde Durchscheinenheit äusserlich von
dem Porcellan unterschieden.
[Greek: a]) Glasirtes porcellanartiges Steinzeug. Die Masse besteht aus
plastischem, sich weiss brennendem, weniger feuerbeständigem Thon mit
Zusatz von Kaolin und Feuerstein; als Flussmittel ein feldspathiges
Mineral; die Glasur enthält Borax und Bleioxyd und ist durchsichtig;
[Greek: b]) weisses oder gefärbtes unglasirtes Steinzeug (hierher
gehört das =Wedgwood=). Aehnlich der vorigen Masse;
[Greek: g]) gemeines Steinzeug mit Salzglasur. Der halbgeflossene
Zustand der Masse ist nicht durch Zusatz von Flussmittel hervorgerufen,
sondern nur durch stärkere Einwirkung des Feuers auf die nicht
vollständig feuerfeste Thonmasse. Die Masse besteht aus plastischem
Thon (Pfeifenthon), entweder für sich oder mit einem Gemengtheile, der
sich im Feuer wenig oder nicht zusammenzieht und die Schwindung des
Thones vermindert, z. B. feinem Sande oder Scherben von gebranntem
Steinzeug. Glasur ein Anflug von kieselsaurem Thonerde-Natron.
II. =Poröse Thonwaaren.= A. =Feine Fayence mit durchsichtiger Glasur.=
Masse erdig, an der Zunge hängend, undurchsichtig, etwas klingend, mit
durchsichtiger, bleiischer, auch Borax, Feldspath u. s. w. enthaltender
Glasur.
B. =Fayence mit undurchsichtiger Glasur= (auch zuweilen =Steingut=
genannt). Masse aus sich gelblich brennendem Töpferthon oder Thonmergel
bestehend, mit undurchsichtiger weisser oder gefärbter zinnhaltiger
Glasur (Email). Hierher gehören die Majoliken und emaillirten Fayencen
des Mittelalters, die Delfter Waare u. s. w.
C. =Ordinäre Töpferwaare.= Masse gewöhnlicher Töpferthon oder
Thonmergel und stets röthlich gefärbt, weich und porös. Meist bleiische
und immer undurchsichtige Glasur. Je nach der Farbe der Glasur =weisse=
oder =braune Töpferwaare=. Erstere bildet das gewöhnliche Kochgeschirr,
letztere das bunzlauer oder waldenburger Geschirr.
D. =Ziegel=, =Terracotten=, =Backsteine=, =feuerfeste Steine= (Tiegel,
Röhren, Bauornamente, Krüge, Urnen des Alterthums u. s. w.). Masse
erdig; meist mehr oder weniger ungleichartig; immer gefärbt (brennt
sich nicht weiss), porös, leichtflüssig, wenig klingend und
undurchsichtig. Glasur findet nur ausnahmsweise Anwendung.
I. Hartes Porcellan.
[Sidenote: Mahlen und Mischen der Materialien.]
Das =harte= oder =ächte Porcellan= ist zusammengesetzt aus einem Gemenge
von farbloser Porcellanerde mit Feldspath als wesentlichem Flussmittel,
welchem bisweilen Quarz, Kreide oder Gyps zugesetzt werden. Die
Porcellanerde, an und für sich unschmelzbar, würde im Feuer sich nur zu
einer erdigen undurchsichtigen Masse brennen, mit den Flussmitteln innig
gemischt, schmelzen letztere bei der hohen Temperatur des Glasofens,
umhüllen die Kaolinmoleküle und füllen die Poren aus. Nach =Ehrenberg='s
Beobachtungen unter dem Mikroskope lassen sich in dem Porcellan die
filzähnlich zusammengehäuften Kaolinkügelchen in der geschmolzenen Masse
deutlich erkennen. Die =Materialien der Porcellanfabrikation= finden sich
nicht in der Natur in einem solchen Zustande, in welchem sie ohne weitere
Vorbereitung zur Herstellung der Masse verwendet werden könnten. Die
Porcellanerde, Feldspath und Quarz müssen vorher in unfühlbaren Staub
verwandelt werden. Nach dem Zerkleinern wird das Ganze gesiebt. Die
fernere Trennung der fremdartigen Bestandtheile geschieht durch das
=Schlämmen=, welches sich auf die Eigenschaft des plastischen Theiles der
Porcellanerde gründet, mit Wasser ein milchähnliches Liquidum zu bilden,
welches das Kaolin suspendirt enthält. Je nach dem Grade der Feinheit
setzen sich diese Theilchen früher oder später ab, während die gröberen
Beimengungen sogleich sich absetzen, andere Unreinigkeiten organischer
Natur dagegen auf der Oberfläche schwimmend bleiben.
Aus diesen geschlämmten Materialien wird nun die Porcellanmasse
zusammengesetzt. Reines Kaolin, obgleich von grosser Plasticität, kann
für sich allein zur Herstellung des Porcellans keine Anwendung finden,
da daraus hergestellte Gegenstände beim Trocknen stark schwinden und
Risse bekommen und im Feuer erweichen und sich setzen. Diese
Uebelstände fallen hinweg, wenn man das Kaolin mit feingeschlämmtem
Quarzsand vermischt; dieser Zusatz vermindert jedoch die Plasticität
und erschwert das Formen der Masse. Ferner erhärtet eine nur aus Kaolin
und Sand bestehende Masse im Feuer zu einer wohl festen, aber auch
porösen Masse, die sich nur schwierig mit einer Glasur überziehen
lässt. Giebt man aber dem Gemisch noch einen Zusatz von Feldspath, so
bildet derselbe im Porcellanofen ein Glas, welches die poröse Masse
durchzieht und sie nicht nur undurchdringlich für Flüssigkeiten macht,
sondern auch Adhäsion der Glasur zur Masse vermittelt. Die in der
Berliner Porcellanmanufactur angewendete Masse besteht nur aus Kaolin
und Feldspath, ohne Zusatz eines sonstigen Flussmittels[95].
[95] Das fertige Berliner Porcellan besteht nach =G. Kolbe= (1863) aus
66,6 Th. Kieselerde, 28,0 Th. Thon, 3,4 Th. Kali, 0,70 Th.
Eisenoxydul, 0,6 Th. Magnesia und 0,3 Th. Kalk.
Zusammensetzung der Porcellanmasse nach den Materialien:
Nymphenburg.
Kaolin von Passau 65
Sand daraus 4
Quarz 21
Gyps 5
Biscuitscherben 5
Wien.
Kaolin von Zedlitz 34
Kaolin von Passau 25
Kaolin von Unghvar 6
Quarz 14
Feldspath 6
Scherben 3
Meissen.
Kaolin von Aue 18
Kaolin von Sosa 18
Kaolin von Seilitz 36
Feldspath 26
Scherben 2
Das Mischen der abgemessenen Substanzen im breiigen Zustande erfolgt in
grossen Bottichen durch Umrühren; dies geschieht am innigsten und
zweckmässigsten indem man die Schlempe durch eine Pumpe aus dem einen
Bottich pumpt und durch ein Sieb in einen zweiten Bottich laufen lässt,
aus welchem sie eine zweite Pumpe wieder in den ersten Bottich zurück
befördert.
[Sidenote: Trocknen der Masse.]
[Sidenote: Durch Verdunstung.]
[Sidenote: Durch Absorption.]
[Sidenote: Durch Luftdruck.]
[Sidenote: Durch Pressen.]
Nachdem aus den Setzbottichen das Wasser abgelassen worden ist und die
Masse sich als Schlamm (barbotine) abgeschieden hat, muss sie durch
Trocknen auf die gehörige Consistenz gebracht werden. Das Abtrocknen (das
Massekochen) durch =Verdunstung= kann geschehen, indem man die Masse in
weiten hölzernen Kasten einem starken Luftzuge aussetzt. Dies ist eine
sehr gewöhnliche Methode, die Masse zu trocknen, da aber dieselbe nur
während des Sommers Anwendung finden kann und wohl selten eine Fabrik den
Sommer hindurch so viel zu liefern vermag, dass sie des Trocknens im
Winter überhoben wäre, so sucht man das Abtrocknen =durch Wärme= zu
bewerkstelligen. Das gewöhnlichste Mittel des Trocknens der Masse ist das
durch =Absorption=, wozu man sich als absorbirender Unterlage des
gebrannten Lehmes (der Ziegelmasse) oder des Gypses bedient. Das
Abtrocknen durch Gyps ist ziemlich kostspielig, weil die absorbirenden
Gypswände nach einiger Zeit wieder getrocknet werden müssen und häufig
sogar einer Erneuerung bedürfen; ferner geht das Trocknen ziemlich
langsam vor sich, weil der Gyps, wenn er eine gewisse Menge Wasser
aufgenommen hat, an der Aussenseite erst wieder Wasser abgeben muss, um
auf der Innenseite wieder welches aufnehmen zu können. Das Abtrocknen der
Masse kann auch geschehen =durch Luftdruck=; man bringt zu diesem Zwecke
die zu trocknende Masse in einen aus porösen Platten zusammengesetzten
Kasten, unter welchem man einen luftverdünnten Raum erzeugt, entweder
durch Condensation von Wasserdämpfen oder durch Abfliessenlassen von
Wasser. Auf letzteres Princip gründet sich der Apparat von =Talabot=.
Neuerdings hat man das Trocknen der Masse durch Gyps häufig durch das von
=Grouvelle= und =Honoré= eingeführte Verfahren des Trocknens ersetzt. Zu
diesem Zwecke bringt man die von dem grössten Theile des Wassers bereits
befreite Masse in feste hanfene Säcke und setzt sie in einer Schrauben-
oder Hebelpresse einem langsam wirkenden Drucke aus. Die gepresste Masse
hat im Allgemeinen grössere Plasticität, als die durch künstliche Wärme
entwässerte Masse; die Pressmethode ist aber kostspielig, da die Säcke
mürbe werden und bald erneuert werden müssen.
[Sidenote: Kneten und Faulen der getrockneten Masse.]
Möge man die Masse mit Hülfe von Gyps oder durch Anwendung von Pressen
getrocknet haben, in allen Fällen wird sie nicht gleichmässig getrocknet
sein; sie enthält ferner stellenweise Lufttheile, die erst ausgetrieben
werden müssen. Die Gleichförmigkeit der Masse erreicht man durch =Kneten=
und =Faulenlassen= (Rotten) der Masse, das Kneten geschieht durch Treten
mit den Füssen oder durch Schlagen. Die Plasticität der Porcellanmasse
wird wesentlich befördert, wenn man dieselbe an einem feuchten Orte
längere Zeit sich selbst überlässt, wo dann eine Art Fäulniss eintritt.
Jauche und Moorwasser sind diejenigen Flüssigkeiten, welche man zur
Beförderung der Fäulniss anwendet. =Brongniart= erklärt den günstigen
Einfluss der Fäulniss auf die Masse durch die Annahme, dass sich durch
die Fäulniss Gase bilden, welche allen Theilen eine fortwährende
Bewegung ertheilen, die einer Mischung der Masse durch Kneten,
Schneiden u. s. w. gleichkommt und sie vielleicht in ihrer Wirkung noch
übertrifft, weil sie sich auch auf die feinsten Moleküle ausdehnt und
so zu sagen keines derselben an seiner Stelle duldet. Die Ursachen, aus
welchen durch die Fäulniss und das lange Liegenlassen der
Porcellanmasse eine Verbesserung derselben eintritt, sind nicht
bekannt, und man hat zur Erklärung des Vorganges bis jetzt nur
Hypothesen aufgestellt. =Salvétat= stellt die folgende Hypothese auf:
Bei der Fäulniss der Porcellanmasse treten reichliche Mengen von
Schwefelwasserstoffgas auf. Dieses Gas entsteht wahrscheinlich durch
Reduction des schwefelsauren Kalkes zu Schwefelcalcium unter Mitwirkung
der organischen Substanz und entweicht aus dem Schwefelcalcium, sowie
dasselbe mit der Kohlensäure der Luft in Berührung tritt. Die
eintretende schwarze Färbung der Masse und ihr Weisswerden an der Luft
ist eine Folge der Bildung von schwarzem Schwefeleisen, welches an der
Luft sich zu Eisenvitriol oxydirt, der mit den Waschwässern entfernt
wird. Möglicherweise kann auch durch langes Aufbewahren der Masse unter
Wasser die Zersetzung eines Theiles des feldspathhaltigen Elementes
veranlasst werden. Nach =E. von Sommaruga= (in Wien) werden die aus den
vorhandenen Sulfaten entstandenen Schwefelmetalle an der Luft in
Schwefelwasserstoff und kohlensaures Salz umgesetzt, welches letztere
zum Theil durch das aus der Masse abtropfende Wasser aufgenommen und
entfernt wird, wodurch die Feuerfestigkeit der Masse zunimmt. Die
hinreichend abgelagerte und wieder weiss gewordene Masse wird mit einem
sichelähnlichen Werkzeuge oder auch mit Hülfe hölzerner Messer in feine
Späne geschnitten, die von den Massearbeitern wieder zusammengeschlagen
und zu Ballen geknetet werden.
[Sidenote: Das Formen.]
Die geknetete und der Fäulniss unterworfen gewesene Porcellanmasse
gelangt nun in besondere Räume, in welchen dieselbe geformt wird. Das
Formen geschieht entweder: a) durch Drehen auf der Töpferscheibe, b) mit
Hülfe von Formen.
[Sidenote: Das Drehen auf der Töpferscheibe.]
Die =Töpferscheibe= (Drehscheibe) besteht in ihrer einfachsten Form aus
einer vertikalen eisernen Axe, einer oben darauf befestigten
horizontalen hölzernen Scheibe, auf welcher die Masse gedreht wird, und
einem unten angebrachten Schwungrade. Nachdem der Dreher die zu
formende Masse auf die Scheibe gebracht hat, setzt er den Apparat in
Bewegung und hält die Hände mit einem gelinden Drucke gegen die Masse.
Hält er die Daumen in den Mittelpunkt und drückt abwärts, so entsteht
eine Höhlung, welche sich erweitert, wenn er die Daumen entfernt, und
eine glockenähnliche Gestalt annimmt, sobald er die Daumen wieder
nähert. Fasst der Dreher die Wände des Gefässes zwischen Hand und
Daumen, so kann er die Wand beliebig erhöhen und verdünnen. Die Hände
werden durch Eintauchen in =Schlicker=, in Wasser fein zertheilte
Porcellanmasse, schlüpfrig erhalten. Die Masse wird entweder direct auf
der Holzscheibe oder auf einer Unterlage von Gyps, die mittelst
Schlicker auf der Scheibe befestigt ist, gedreht. Bei grossen Stücken
wendet man zum Formen die Faust an, bei tieferen Stücken, um
gewissermaassen die Finger zu verlängern, Stäbchen, die mit Schwamm
umwickelt sind. Nachdem die Form des Gefässes der wirklichen so nahe
als möglich gekommen, vollendet der Dreher die Form mit Hülfe des
=Steges=, einer Art Lehre aus Eisen, Schiefer oder Horn, deren Form
sich nach der Art des herzustellenden Gegenstandes richtet; sie ist
bald dreieckig, bald in Curven geschnitten. Hierauf schneidet er das
geformte Stück mit Hülfe eines feinen Messingdrahtes von der Scheibe ab
und bringt es vorsichtig auf ein Brett, um es hier bis zur ferneren
Verarbeitung trocknen zu lassen.
[Sidenote: Das Formen mit Gypsformen.]
Alle Gegenstände von nicht kreisförmigem Querschnitte, demnach ovaler
oder complicirter Gestalt, werden in =Formen= bearbeitet, welche
diejenigen Flächen vertieft enthalten, die auf dem herzustellenden
Gegenstande erhaben sein sollen und umgekehrt. Das Formen geschieht
entweder: a) durch Pressen und mit Anwendung von trockener Masse; b)
mit weicher Masse von Teigconsistenz, oder c) durch Giessen mit
flüssiger Masse. Man beginnt mit der Anfertigung des =Modells= oder der
=Patrone=; die massiven Stücke brauchen nur ein Modell, die hohlen
Stücke öfters zwei. Das =Material zum Modell= ist entweder Thon oder
Wachs oder Gyps, oder endlich Metall. Nur wenige Substanzen sind
geeignet, als =Material für die Masseformen= verwendet zu werden. Die
zu formende Porcellanmasse muss hinlänglich geschmeidig sein, um sich
in alle Vertiefungen der Form drücken zu lassen, auf der andern Seite
muss sie beim Entfernen aus der Form Steifigkeit genug haben, um sich
nicht mehr zu verbiegen. Die Masse muss demnach in der Form
consistenter geworden sein. Daraus folgt, dass zur Herstellung einer
Form nur ein poröses Material, welches Feuchtigkeit zu absorbiren
vermag, Anwendung finden kann. Nur der Gyps und der gebrannte Thon
besitzen Porosität in hinlänglichem Grade. Gewöhnlich wendet man
=Formen von Gyps= an. Man unterscheidet =Ballenformerei= und
=Schwartenformerei=. Nach der ersten Art wird die Porcellanmasse in
Stücken von der geeigneten Grösse, die von dem Ballen abgeschnitten
werden, entweder mit den Fingern oder mit einem besonders zugerichteten
Holze so in die Form eingepresst, dass das Stück eine gleichmässige
Scherbenstärke erhält. Zwischen die Finger und die Porcellanmasse muss
ein feines leichtes Läppchen gelegt werden. Man legt dann, wenn die
Form aus zwei Hälften besteht, die beiden Hälften auf einander und
vereinigt durch Druck die beiden geformten Hälften. Teller, Tassen und
ähnliche Hohlgefässe formt man mit Hülfe von =Schwarten=, worunter man
flache, dünne Blätter von Porcellanmasse versteht, welche man entweder
durch Schlagen mit einem hölzernen, mit Schafleder überzogenen Hammer
oder durch Auswalzen erzeugt. Am zweckmässigsten combinirt man beide
Methoden, indem man einen kleinen Masseballen erst durch Schlagen
abplattet und dann mit einem Wellholz ausrollt, wobei zwei Lineale,
welche zu beiden Seiten der Schwarte zu liegen kommen, das Maass für
die Stärke der Schwarte geben. Neuerdings fertigt man die Schwarten
häufig mit Hülfe von Maschinen.
[Sidenote: Formen durch Giessen.]
[Sidenote: Das Nachbessern und Ansetzen.]
Das Formen von Porcellangegenständen =durch Giessen= aus dickem
Massebrei beruht gleichfalls auf der Eigenschaft der Gypsformen, Wasser
zu absorbiren und auf diese Weise die Porcellanmasse consistenter zu
machen. Die zum Giessen bestimmte Porcellanmasse wird mit Wasser zu
einer dicken Schlempe angerührt, welche keine Luftblasen, keine Knoten
und Massetheilchen enthalten darf. Sie wird in ein Reservoir gebracht,
von wo aus sie in die Formen gegossen werden kann, welche auf der
inwendigen Fläche mit Hülfe eines Pinsels mit einer dünnen Schicht von
Masse überzogen wurden. Man füllt nun die Form mit dem Massebrei an,
wobei dafür zu sorgen ist, dass die Luft aus der Form entweichen kann.
Nachdem nun durch Absorption von Wasser eine dünne Masseschicht
entstanden ist, giesst man die flüssige Masse ab und füllt neue Masse
nach, was so oft wiederholt wird, bis die gewünschte Wanddicke erreicht
ist. Nach vorstehender Methode stellt man =Porcellanröhren= und
=Porcellanretorten= dar. Hierbei ist es häufig der Fall, dass die
Schablone nicht beweglich, sondern befestigt ist, wodurch der zu
formende Gegenstand einen weniger ungleichmässigen Druck erfährt. Es
kommt selten vor, dass der geformte Gegenstand ohne weiteres getrocknet
und gebrannt werden könne; in den meisten Fällen ist noch ein
=Abdrehen=, =Ausbessern=, Verzieren durch Guillochiren und endlich ein
=Ansetzen= von besonders geformten Theilen, z. B. Henkeln, nothwendig.
[Sidenote: Fertigen von Porcellangegenständen ohne Formen.]
Gewisse Porcellanarbeiten werden aus freier Hand gefertigt, so die
Sculpturarbeiten und die Anfertigung von Blumen, von welchen letzteren
man die Blätter, Stengel, Kelche und Blumenkronen so wie alle übrigen
Theile mit Hülfe des Bossirgriffels bildet. Feine Blätter werden
indessen auch häufig in grosser Anzahl auf einmal in Gypsformen
gepresst. Die Unmöglichkeit, freischwebende Theile wie Halme,
Blumenstengel in Porcellanmasse auszuführen, welche sich beim Trocknen
und Brennen verziehen oder umsinken würden, beschränkt einigermaassen
die Auswahl unter den Blumen; man formt daher die Blumen meist ohne
Stengel und macht diesen dann aus Draht. Die Blätter werden in der
inneren Handfläche geformt, deren Furchen die Aderung des Blattes
ziemlich täuschend nachbilden. Eine andere Arbeit aus freier Hand ist
die Verzierung von Figuren mit Spitzen, Stickereien u. s. w., welche
man mit Hülfe von Tüll und gehäkeltem Zeug darstellt; man benetzt es
mit Wasser, taucht es in Schlicker, legt es an die betreffende Stelle
des Porcellangegenstandes auf und lässt es trocknen. Während des
Brennens wird die organische Substanz, aus welcher der Tüll oder das
Zeug besteht, zerstört und es bleibt das Porcellangewebe allein zurück.
Aehnliche Verzierungen werden auch erhalten, indem ein Arbeiter mit
einem zugespitzten Holze von der Gestalt eines Bleistiftes dicklich
gehaltene Porcellanschlempe tupfweise an die passende Stelle bringt.
[Sidenote: Trocknen der Porcellanwaaren.]
Nachdem die Porcellanwaaren geformt und durch das Abdrehen u. s. w.
vollendet worden sind, werden sie an den Trockenort gebracht, wo =das
Trocknen= bei gewöhnlicher Temperatur im Schatten vor sich geht. Da die
Moleküle der Masse in dem Grade einander näher gerückt werden, als daraus
die Feuchtigkeit verschwindet, so findet ein Schwinden, d. h. ein
Abnehmen des Volumen statt, welches indessen die Proportionen
unangetastet lässt, wenn das Trocknen gleichmässig geschieht. Die zu
trocknenden Waaren bleiben auf Brettergestellen so lange sich selbst
überlassen, bis sie keine Feuchtigkeit mehr verlieren.
[Sidenote: Glasur und Glasiren.]
Nur eine geringe Anzahl von Porcellangegenständen und dann meist nur
Statuen und Figuren, kommt =unglasirt=, als sogenanntes =Biscuit=, in den
Handel. Die meisten Porcellangegenstände sind mit einem glänzenden
glasähnlichen Ueberzuge, mit der =Glasur= überzogen.
Alle Glasuren, welche in der Fabrikation von irdenen Waaren Anwendung
finden, lassen sich unter folgende vier Abtheilungen bringen: 1)
=Erdglasuren= sind durchsichtige Gläser aus Kieselerde, Thonerde und
Alkalien geschmolzen; sie sind höchst strengflüssig und schmelzen in
der Regel bei derselben Temperatur, bei welcher die Masse ihre Gare
erlangt. Die Glasur des harten Porcellans ist eine solche Erdglasur. 2)
=Bleihaltige Glasuren= sind bleihaltige durchsichtige Gläser, welche
auch zuweilen neben der Kieselsäure Borsäure enthalten; meist schmelzen
sie bei einer Temperatur, welche niedriger ist, als diejenige, bei
welcher die Masse sich gar brennt. Das gewöhnliche Töpferzeug und die
feine Fayence erhalten eine bleihaltige Glasur. 3) =Emailglasuren= sind
theils weisse, theils gefärbte undurchsichtige Glasuren, meist Zinnoxyd
neben Bleioxyd enthaltend; sie schmelzen leicht und dienen zum Maskiren
der unangenehmen Farbe der darunter liegenden Masse. 4) =Lüster= sind
meist Erd- und Alkaliglasuren, die die Masse als äusserst dünne
Schicht, gleichsam als Hauch überziehen und nicht nur die darunter
liegende Masse schützen und undurchdringlich machen sollen (wie die
Glasur des gewöhnlichen Steinzeuges, mit Hülfe von Kochsalz und
Wasserdämpfen hervorgebracht), sondern auch häufig (wenn sie
Metalloxyde enthalten) nebenbei den irdenen Gegenstand zu decoriren
bestimmt sind (Goldlüster, Kupfer- und Bleilüster).
[Sidenote: Porcellanglasur.]
Gegenwärtig handelt es sich nur um die =Porcellanglasur=. Man verlangt
von ihr, dass sie bei der Temperatur, bei welcher die Porcellanmasse nur
verglaset, schon schmilzt, dass sie ungefärbt und undurchsichtig sei; die
Glasur muss ferner glatt und glasglänzend sein, sich von der Masse nicht
lostrennen und nicht Risse bekommen, demnach fast genau denselben
Ausdehnungscoëfficienten besitzen wie die Masse selbst; sie muss endlich
hart und widerstandsfähig gegen Schnitt, Druck und Reibung sein. Die
Glasur ist eine Porcellanmasse mit reichlichem Zusatz von Flussmitteln,
so dass die Masse in dem Porcellanofen zum Schmelzen kommt.
In Meissen besteht die Glasur aus
Quarz 37
Kaolin von Seilitz 37
Kalk von Pirna 17,5
Porcellanscherben 8,5
-----
100,0
In der Berliner Porcellanfabrik setzt man die Glasur zusammen aus
Kaolin von Morl (bei Halle) 31
Quarzsand 43
Gyps 14
Porcellanscherben 12
---
100
[Sidenote: Auftragen der Glasur.]
[Sidenote: Durch Eintauchen.]
Das =Auftragen der Glasur= kann, wenn wir das Glasiren im =Allgemeinen=
betrachten, auf viererlei Weise geschehen, nämlich; 1) durch Eintauchen,
2) durch Bestäuben, 3) durch Begiessen, 4) durch Verflüchtigen. Man trägt
entweder die Glasur in Substanz mit allen Ingredienzien auf (durch
Eintauchen und Begiessen), oder man führt der Masse gewisse Bestandtheile
direct (durch Bestäuben) oder durch Verflüchtigen zu, welche mit der
Masse zu Glasur zusammentreten. Das =Glasiren durch Eintauchen= ist die
zum =Glasiren des Porcellans=, der feinen Fayence und zuweilen des
Töpferzeuges angewendete Methode; sie erfordert denjenigen Grad von
Porosität der Masse, um Flüssigkeiten begierig zu absorbiren; zugleich
muss die Masse so viel Zusammenhang besitzen, dass sie vom Wasser nicht
mehr aufgeweicht wird. Um daher die geformten und getrockneten
Porcellangegenstände in den Zustand zu versetzen, in welchem sie mit
Wasser zusammengebracht, nicht mehr ihre Form verlieren, müssen sie
vorher gebrannt werden. Das ächte Porcellan wird deshalb vor dem Glasiren
einem schwachen Brand, dem =Verglühen= unterworfen. Die mit Wasser
gemahlene Glasur wird mit Wasser zu einem dünnflüssigen Teig wiederum
ungefähr von der Consistenz der Kalkmilch angerührt. Taucht man nun ein
verglühtes Geschirr in die Glasurbrühe, so wird ein Theil des Wassers von
der porösen Masse rasch absorbirt und das in dem Wasser suspendirt
gewesene Glasurmehl wird ähnlich einem Niederschlag auf einem Filter, auf
der Oberfläche des Porcellans zurückbleiben, adhäriren und sich daselbst
als eine gleichmässige Schicht verdichten.
[Sidenote: Glasieren mittelst Bestäuben.]
Das =Glasiren mittelst Bestäuben= ist die einfachste und billigste
Glasirmethode und findet nur bei gröberen Waaren Anwendung, die zu
einem so niederen Preise verkauft werden, dass ein Verglühen der Masse,
um ihr die Eigenschaft, im Wasser sich zu zertheilen, zu benehmen, als
zu kostspielig nicht möglich ist. Man beutelt über die frisch geformten
noch feuchten Waaren Bleiglätte oder Mennige, zuweilen nur
Bleiglanzpulver (Glasurerz); es bleibt alsdann eine Schicht davon auf
der feuchten Oberfläche haften. Diese Pulver liefern das Bleioxyd, die
Masse der Kieselerde und der Thonerde, welche zur Bildung der Glasur
erforderlich ist. In neuerer Zeit hat man zum Bestäuben ein fein
gepulvertes Gemenge von Zinkblende und calcinirtem Glaubersalz
vorgeschlagen.
[Sidenote: Durch Begiessen.]
Das =Glasiren durch Begiessen= findet bei Geschirren Anwendung, welche
keine Porosität und demnach kein Absorptionsvermögen mehr besitzen.
Derartige Geschirre sind das Frittenporcellan und das englische
Porcellan. Das Glasiren durch Begiessen kommt aber auch vor bei dem
gewöhnlichen Töpferzeug und bei einigen Arten von Fayence. Man giebt
der Glasurbrühe Rahmconsistenz und giesst davon in oder auf die zu
glasirenden Waaren, indem man sie durch eigenthümliches Bewegen und
durch Schwenken überall auszubreiten sucht. Durch dieses
Glasirverfahren hat man die Möglichkeit, das Innere eines Gefässes mit
einer andern Glasur als die äussere Fläche zu versehen. So sind z. B.
viele Fayencen inwendig weiss und auswendig braun glasirt.
[Sidenote: Durch Verflüchtigen.]
Das =Glasiren durch Verflüchtigung= wird auf die Weise ausgeführt, dass
man gegen das Ende des Brandes in dem Ofen einen salzigen oder
metallischen Dampf bildet, der sich mit der Kieselerde der Masse zu
einem wirklichen Glase verbindet. Die nach der Verflüchtigungsmethode
glasirten Gegenstände sind so zu sagen nur auf der Oberfläche polirt,
alle Formen bleiben demnach gänzlich unverändert. Man verfährt hierbei
auf zweierlei Weise: nach der gewöhnlichen Art, die nur bei solchen
Waaren Anwendung finden kann, welche =ohne Kapseln= und offen gebrannt
werden, wirft man =Kochsalz= in den Ofen und bringt auf die Feuerungen
grünes Holz, welches zur Bildung von =wasserreichem Rauch= Veranlassung
giebt. Da das Kochsalz schon in der Rothglühhitze Dampfgestalt annimmt,
so ist das Innere des Ofens mit den Dämpfen desselben angefüllt, welche
mit den Wasserdämpfen zu Salzsäure und Natron sich umsetzen. Letzteres
schlägt sich auf die Masse nieder und bildet mit der kieselsauren
Thonerde derselben ein Glas, das den Gegenstand überzieht. Die Glasur
bildet sich eben so vollständig im Innern der Gefässe, als an der
äusseren Oberfläche.
Bei feinem Steinzeug, das in =Kapseln eingesetzt= gebrannt wird,
verfährt man behufs des Glasirens durch Verflüchtigen auf die Weise,
dass man die innere Fläche der Kapseln mit den Substanzen überzieht,
durch deren Verflüchtigung eine Glasur auf den eingesetzten Gefässen
sich bilden soll. Eine sehr gebräuchliche Mischung zum Glasiren der
inneren Kapselfläche besteht aus Potasche, Bleiglätte und Kochsalz.
Während des Brennens verflüchtigt sich einerseits Kochsalz und
andererseits Chlorblei, die mit der Kieselerde der Geschirrmasse sich
zu einer dünnen Glasschicht verbinden. Man wendet in England auch
häufig Borsäure an, die bei hoher Temperatur auch sich verflüchtigt.
Diese Art des Glasirens, besonders in England heimisch, wird _Smearing_
genannt.
[Sidenote: Lüster und Flowing colours.]
Hierher gehören auch die =Lüster= und die _flowing colours_ der
Engländer, wodurch die Weisse des Porcellangrundes auf liebliche Weise
abgeändert wird. Man erhält diese Farben, indem man die Kapseln mit
einem Gemenge von Chlorcalcium, Chlorblei und Thon bestreicht und
gewisse Metalloxyde wie Kobaltoxyd in kleinen Gefässen in die Kapseln
stellt. Die Metalloxyde werden in Chlormetall verwandelt und
verflüchtigt und setzen sich gleich einem Nebel auf dem Geschirre ab.
[Sidenote: Die Kapseln oder Kasetten.]
Porcellangefässe und überhaupt feinere irdene Waaren dürfen beim Brennen
nicht der freien Einwirkung der Flamme ausgesetzt sein, weil Flugasche
und Rauch eine Verunreinigung derselben bewirken würde; man muss sie
deshalb in einer Umhüllung brennen, welche zu diesem Zwecke eigens aus
Thon verfertigt und =Kapsel= oder =Kasette= genannt wird. Man fertigt die
Kapseln aus feuerfestem Thon, welcher mit gestossenen, schon gebrannten
Kapselscherben (=Charmotte= oder mit Quarzsand) stark versetzt ist. Durch
diesen Zusatz ist das Schwinden und auch die Gefahr des Verziehens und
Reissens der Kapsel stark vermindert. In die Kapsel legt man zuerst eine
ebengeschliffene Platte aus Kapselmasse (=Pumbse=) und stellt erst auf
diese das Porcellan. Das Einsetzen der Porcellangeschirre in die Kapseln
erheischt die grösste Sorgfalt. Hat der Arbeiter in die sorgfältig
gereinigte Kasette den Pumbs gelegt, so bringt er das betreffende
Porcellanstück, ohne dessen Glasur zu verletzen, an seinen Ort, so dass
es die Kapsel ausser mit dem Fusse nirgends berühre. Auf diese Kapsel
kommt eine zweite, darauf eine dritte u. s. f., bis eine =Säule=
entstanden ist, welche der Einsetzer nach dem Ofen hin trägt.
[Illustration: Fig. 147.]
[Illustration: Fig. 148.]
[Sidenote: Der Porcellanofen.]
Die Einrichtung des Porcellanofens ist Fig. 147 im verticalen
Durchschnitt und Fig. 148 in der äusseren Ansicht abgebildet. Der
abgebildete Ofen ist ein verticalstehender Flammenofen mit drei Etagen
und fünf Feuerungen mit Holzfeuerung eingerichtet. Im Allgemeinen
stellt ein solcher Ofen einen hohlen Cylinder vor, dessen obere Decke
eine Kuppel bildet, aus der in der Axe der Schornstein sich erhebt. Die
flachen Gewölbe oder Etagen, in welche er abgetheilt ist, communiciren
durch Feueröffnungen. Die beiden Etagen _L_ und _L'_ dienen zum =Gar=-,
=Glatt=- oder =Starkbrennen= des Porcellans; die obere Etage _L''_, die
=Krönung= genannt, dient zum Rohbrennen. Am Boden der beiden untern
Abtheilungen sind die fünf Feuerungen angebracht, aus gemauerten
viereckigen Kästen _f_ bestehend, deren eine Wand vom Ofen selbst
gebildet ist; in jedem Kasten liegt unten ein Rost. Von jedem
Feuerkasten führt unten eine Oeffnung _g_ durch die Ofenwand in den
Ofen. _G_ ist der Aschenraum, _T_ die Oeffnung des Aschenraumes, die
während des Brennens verschlossen ist, _o_ eine Oeffnung, durch welche
das Brennmaterial auf den Rost aufgegeben wird. Die Feuerkästen können
mittelst eines eisernen Schiebers verschlossen werden. Das Innere des
Ofens besteht aus Charmottesteinen und aussen ist derselbe mit eisernen
Schienen versehen. In jede Etage führt eine Thüre _P_ zum Einsetzen und
Ausnehmen des Porcellans; sie wird nach der Beschickung mit feuerfesten
Steinen zugesetzt und verschmiert. Die Heizung geschieht zuerst in den
unter den Feuerungen befindlichen Feuerkammern, indem man etwas Holz
darin anwendet. Ist durch dieses schwache Feuer, das =Flattirfeuer=
(Lavir- oder Vorfeuer), die Waare bis zum starken Rothglühen erhitzt
worden, so beginnt man das =Scharf=-, =Gut=- oder =Glattfeuer=. Später
feuert man nicht mehr in der Feuerkammer, sondern legt das Holz in die
vorspringende Oeffnung. Hier findet das Verbrennen so statt, dass von
oben die Luft eintritt und dann durch das Brennmaterial hindurch in den
Ofen geht. Auf diese Weise wird stets der untere Theil des Holzes
verzehrt und die heisse Luft tritt aus den glühenden Kohlen sofort in
den Ofen, während bei andern Feuerungen die Luft zuletzt durch das
kalte Brennmaterial geht, das man von Zeit zu Zeit aufschüttet, und
dadurch abgekühlt wird. Die in der Feuergrube sich ansammelnden Kohlen
bilden dort eine bedeutende Glut, die zum Steigern der Temperatur nicht
wenig beiträgt, ja ohne welche der beabsichtigte Wärmegrad kaum
erreicht werden würde. Sobald die Kohle in dem Feuerkasten in solcher
Masse sich angesammelt hat, dass sie über die Ofensohle emporsteigt,
öffnet man die vorher verschlossenen Zuglöcher am Feuerkasten und
gestattet dadurch der Luft den Zutritt zu den glühenden Kohlen. Auf
solche Weise wird die Flamme durch den horizontal eintretenden
Luftstrom mehr zur Axe des Ofens hingeführt. Während des Scharffeuerns
sind die Feuerherde (die Schüren) wahre Generatoren und man hat so in
jedem Feuerraum zwei Verbrennungen über einander, die sich
wechselseitig bedingen. So lange der Ofen nicht in voller
Weissglühhitze steht, hat man nicht nöthig, sich von der Höhe der
Temperatur genauere Kenntniss zu verschaffen; ist aber Weissglühhitze
eingetreten, so sucht man durch Probeziehen den Stand näher zu
ermitteln. Nachdem nämlich die Kapselsäulen oder Stösse in den Ofen
eingesetzt waren, vermauert man, wie oben bemerkt, die Einsetzöffnung,
lässt aber in der Mauer eine =Probeöffnung=, durch welche man glasirte
Porcellanscherben in besonders dazu gefertigten Kapseln einsetzt.
Nachdem der Ofen weissglühend ist, öffnet man die Probeöffnungen, nimmt
die Probescherben heraus und beurtheilt den Schmelzgrad ihrer Glasur.
Das Gutbrennen dauert 17 bis 18 Stunden; man verschliesst dann den Ofen
und lässt ihn erkalten, wozu 3-4 Tage erforderlich sind.
Zum Gelingen des Porcellanbrennens ist nicht nur eine sehr hohe
Temperatur, nicht nur eine reichliche Entwickelung, sondern auch eine
bestimmte chemische Beschaffenheit der Flamme Bedingung, insofern
letztere von wesentlichem Einflusse auf die Farbe des Produktes ist. Zu
diesem Zwecke muss die Flamme, wenn der Ofen in vollem Gange sich
befindet, so viel als möglich die Beschaffenheit der Holzgasflamme
besitzen, d. h. nicht blass und durchsichtig, sondern fett und weiss
sein. Während der ersten Periode des Feuerns wirken die Gase oxydirend,
in der Periode des Scharffeuerns ist dagegen der Ofen mit reducirenden
Gasen angefüllt.
[Sidenote: Das Entleeren des Ofens und Sortiren der Waare.]
Nachdem der Ofen gehörig abgekühlt ist, schreitet man zum =Entleeren=
desselben. Das den Kapseln entnommene Geschirr wird einer genauen
Prüfung unterworfen, wobei es in vier Sorten geschieden wird: a) in
=Feingut=, wozu alles Geschirr gehört, welches fleckenlos, milchweiss,
blasenfrei, spiegelglatt in der Glasur, nicht verbogen und nicht
gerissen ist; b) in =Mittelgut=, welches minder weiss und glatt in der
Glasur ist und nur kleine Fehler hat, die man entweder =beim Malen=
decken kann oder beim Gebrauch des Geschirres nicht nachtheilig sind;
c) zum =Ausschuss= gehören alle Stücke, deren Glasur schlecht
geschlossen oder eierschalig (d. h. wenn in der Glasur sehr viele feine
Pünktchen sichtbar werden) und deren Farbe gelblich ist, die
Verunreinigungen der Masse oder Verbiegungen zeigen; d) Stücke endlich
mit Blasen oder Rissen, mit groben Verziehungen der Formen sind
unverkäuflich und gehören dem =Bruchgeschirre= an.
[Sidenote: Fehler der Porcellanmasse und der Glasur.]
Die hauptsächlichsten Fehler der =Porcellanmasse= sind folgende: =Risse
der Masse=; die Porcellanmasse ist kurz und nur wenig plastisch; sie
zieht sich beim Trocknen stark zusammen und die kleinste Ungleichheit
in der Zusammenziehung beeinträchtigt nicht nur die Form, sondern
bewirkt selbst eine Trennung der Theile, die oft erst nach dem Brande
als Riss sich bemerklich macht. Ein Aufsitzen des Porcellans auf einer
Unterlage ist gleichfalls oft der Grund des Entstehens der Risse. Das
=Verziehen= kann davon herrühren, dass entweder die Flamme zu stark auf
gewisse Theile des Stückes wirkte, oder die Masse in Folge fehlerhafter
Zusammensetzung zu schmelzbar war. Der =Wund= oder die =Windung=: die
Porcellanmasse ist so empfindlich gegen Druck, dass sie an einer nur
etwas mehr gedrückten Stelle weit weniger schwindet als an andern
Stellen und man daher an einem auf der Scheibe gedrehten Stücke die
Spirale sieht, nach welcher der Arbeiter beim Aufdrehen mit den Fingern
von der Mitte gegen auswärts oder von unten nach auswärts gefahren ist.
Dieser Fehler wird der Wund genannt. Die =Flecken= können von Körnern
der Kapseln herrühren, welche auf das darin befindliche Porcellan
gefallen und daraus eingeschmolzen sind. Solche Stellen kann man
zuweilen ausbessern. Häufig haben die Flecken in der Einwirkung des
Rauches auf die Porcellanmasse ihren Grund und tragen dann dazu bei,
dass das Geschirr dem Ausschuss beigesellt werden muss. Die =gelbe
Färbung=, welche die Masse zuweilen während des Brennens annimmt, rührt
theils von der Einwirkung des Rauches, theils auch von einer
oxydirenden Einwirkung der Flamme her, welche das Eisen der Masse in
Eisenoxyd überführt. In der =Glasur der Porcellanmasse= machen sich
hauptsächlich folgende Fehler bemerklich: =Blasen=, sie können in Folge
von Gasentwickelung durch die Reaction der Glasurbestandtheile auf
einander entstehen, aber auch das Resultat eines zu starken Feuers auf
normal zusammengesetzte Masse oder Glasur sein. Die =eierschalige
Beschaffenheit= ist ein Fehler, der sich bei der Glasur von Porcellan
oft zeigt und derselben das Glänzende nimmt; wenn die Glasur nicht
hinlängliche Schmelzbarkeit besass oder wenn sie nur unvollkommen
gebrannt war, oder wenn endlich unter dem Einflusse reducirender Gase
sich Alkalien verflüchtigten, so zeigt die Glasur eine
eierschalenähnliche Beschaffenheit. Wenn die Masse und die Glasur
verschiedene Ausdehnungscoëfficienten haben, so zeigen sich auf der
Oberfläche =Haarrisse=; sind dieselben zahlreich und zeigen sie eine
gewisse Regelmässigkeit, so nennt man solche Geschirre craquelirte
(vases craquelés).
[Sidenote: Porcellanmalerei.]
Die =Porcellanmalerei= ist ein Zweig der Glasmalerei, deren Wirkung
aber ausschliesslich auf das reflectirte, nie auf das durchgehende
Licht berechnet ist. Die Porcellanfarben sind gefärbte Gläser, welche
durch Aufschmelzen (Einbrennen) auf die Porcellanmasse Festigkeit und
Glanz erlangen. Zur Erzeugung jeder Farbe gehört das farbegebende
Metalloxyd und der Fluss. Je nach ihrem Verhalten im Feuer theilt man
die Porcellanfarben ein in Scharffeuerfarben und Muffelfarben. Erstere
enthalten färbende Oxyde, die vollkommen oder mindestens so
feuerbeständig sind, dass sie die zum Scharfbrennen erforderliche Hitze
unverändert ertragen. Man trägt sie =unter der Glasur= auf und schmilzt
sie mit derselben. Da die meisten Metalloxyde bei der Temperatur des
Scharffeuers ganz oder zum Theil sich verflüchtigen und einen unreinen
Ton geben, so sind die meisten Porcellanfarben =Muffelfarben=, welche
stets nach dem Glasiren auf der Glasur aufgetragen und in der Muffel
eingebrannt werden.
Die in der Porcellanmalerei angewandten Metalloxydsalze sind folgende:
Eisenoxyd für Roth, Braun, Violett, Gelb und Sepia,
Chromoxyd für Grün,
Kobaltoxyd und Kalium-Kobalt-Nitrit für Blau und Schwarz,
Uranoxyd für Orange und Schwarz,
Manganoxyd für Violett, Braun und Schwarz,
Iridiumoxyd für Schwarz,
Titanoxyd für Gelb,
Antimonoxyd für Gelb,
Kupferoxyd und Kupferoxydul für Grün und Roth,
Ferrochromat für Braun,
Bleichromat für Gelb,
Bariumchromat für Gelb,
Chlorsilber für Roth,
Platinchlorid und Platinsalmiak für Platinfarbe,
Goldpurpur für Purpur und Rosenroth.
Von den vorstehenden Oxyden sind zu Scharffeuerfarben anwendbar das
Uranoxyd, das Kobaltoxyd, das Chromoxyd, das Mangan- und Eisenoxyd und
das Titanoxyd. Die meisten Metalloxyde, so das Eisenoxyd, das
Chromoxyd, das Iridiumoxyd, besitzen schon von Hause aus die gewünschte
Nüance; diese werden nur mit dem Flussmittel zusammengerieben und als
Farbe benutzt; einige Oxyde erlangen die verlangte Färbung erst, wenn
sie durch Schmelzen in Silicate oder Borate, überhaupt in Gläser
übergegangen sind. So müssen z. B. Kobaltoxyd und Kupferoxyd erst mit
Kieselsäure und Borsäure, Antimonoxyd mit dem Bleioxyd des Flusses
zusammentreten, damit eine blaue, grüne oder gelbe Farbe sich bilde.
Letztere Farben heissen =Schmelzfarben=, weil sie ihre Farbe erst
erhalten, wenn sie mit dem Flussmittel zusammengeschmolzen werden, zum
Unterschiede von den =Frittefarben=, deren Verwendung ein Fritten
vorausgehen muss, durch welches die Farbe in einen halbverglasten
Zustand versetzt wird.
[Illustration: Fig. 149.]
[Illustration: Fig. 150.]
Das Einbrennen der Farben geschieht bei den Scharffeuerfarben im
Gutofen mit dem Aufbrennen der Glasur, bei den Schmelzfarben dagegen in
der =Muffel= (Fig. 149) aus Kapselmasse gefertigt, welche in dem
Muffelofen zum Glühen erhitzt wird; die vordere Wand der Muffel dient
als Thüre zum Eintragen des Geschirres, das Rohr _o_, um die Temperatur
und den Grad des Aufgebranntseins zu beobachten; das von der Mitte der
oberen Wölbung der Muffel sich erhebende Rohr _m_ gestattet den sich
entwickelnden Terpentinöl- oder Lavendelöldämpfen den Abzug. Beide
Rohre sind mit Thonpfropfen verschlossen. Fig. 150 zeigt eine
eingesetzte Muffel mit Geschirr, so wie sie in der kaiserlichen
Manufactur zu Sèvres üblich ist. Sobald die Muffel lebhaft rothglüht,
beginnen die Farben zu fliessen; man öffnet von Zeit zu Zeit das
Schauloch, um den Moment wahrzunehmen, wo die spiegelnde Oberfläche
anzeigt, dass die Farben vollkommen geflossen sind. Das Schaurohr und
das obere Abzugsrohr der Muffel dürfen nie zu gleicher Zeit geöffnet
werden, damit nicht ein kalter Luftstrom in die Muffel dringt. Da die
Muffelfarben stets auf der Glasur sich befinden, so lassen sie sich
meist als fühlbare Erhabenheiten wahrnehmen; da sie ausserdem gefärbte
Bleigläser und deshalb weich sind, so unterliegen diese Farben doppelt
der Abnutzung -- Uebelstände, die bei den Scharffeuerfarben, als unter
der Glasur liegend, nicht vorkommen.
[Sidenote: Decoriren des Porcellans.]
Das Gold wird behufs der =Vergoldung von Porcellan= aus seiner Lösung
in Königswasser entweder durch Eisenvitriol oder durch salpetersaures
Quecksilberoxydul oder vortheilhafter noch durch Oxalsäure gefüllt. Vor
seiner Anwendung wird das Gold mit dem Flussmittel auf das Innigste
gemischt. Man wendet als Fluss basisch salpetersaures Wismuthoxyd an.
Das =Muschel=- oder =Malergold=, dessen man sich ebenfalls zum
Vergolden bedient, besteht aus den Schabinen von der Bereitung des
ächten Goldblattes. Diese Schabinen werden mit einem in siedendem
Wasser leicht löslichen Körper, wie Zucker, Salz oder Honig, fein
gerieben. Die Vergoldung muss auf die von Fett vollständig befreite
Fläche aufgetragen werden, weil sonst das Gold durchaus nicht adhäriren
würde. Das Gold wird entweder mit dem Pinsel oder durch Druck
aufgetragen. Das Einbrennen geschieht in der Muffel. Da das Gold dabei
nicht schmilzt, sondern nur durch den schmelzenden Fluss auf das
Porcellan befestigt wird, so zeigt es nach dem Brennen keinen Glanz,
welchen es erst durch das Poliren (Vorpoliren mit glattem Achat und
Reinpoliren mit Blutstein) erhält.
[Sidenote: Durch Glanzvergoldung.]
Ganz verschieden von der vorstehenden Vergoldung ist die =Meissner
Vergoldung= oder =Glanzvergoldung=, deren Glanz nicht nur durch Reiben
und Poliren hervorgebracht wird, sondern während des Brennens selbst
entsteht. Sie wird gewöhnlich durch Einbrennen einer Lösung von
Schwefelgold oder Knallgold in Schwefelbalsam erhalten. Ob ein
Gegenstand durch gefälltes metallisches Gold oder durch ein
Glanzgoldpräparat vergoldet ist, lässt sich mit Sicherheit nicht durch
Streichen mit dem Finger, mit Leder oder durch Kratzen mit den Nägeln
u. s. w. beurtheilen. Führt man aber die vergoldete Fläche einige Male
gegen das Haupthaar, so nimmt dieses die Glanzvergoldung wie eine feine
Feile weg, wogegen die echte Vergoldung davon nicht leidet.
[Sidenote: Durch Silber und Platin.]
Das =Versilbern= und =Platiniren= ist nur in geringer Ausdehnung
üblich. Das metallische Silber wird aus seiner Lösung durch Kupfer oder
Zink, das Platin aus neutralem Platinchlorid durch Kochen mit Kali und
Zucker gefällt. Das Schwarzanlaufen der Versilberung auf Porcellan
durch schwefelwasserstoffhaltige Ausdünstungen kann man nach =Rousseau=
verhindern, wenn man vor dem Brennen auf das Silber eine sehr dünne
Schicht Gold ausbreitet. Es entsteht dann eine weisse Legirung von
Gold-Silber, welche beständig ist. Es sind indessen zum Gelingen viele
Vorsichtsmaassregeln nöthig. Silber und Platin werden mit basisch
salpetersaurem Wismuthoxyd gemengt, aufgetragen und eingeschmolzen; sie
werden nachträglich polirt. =Glanzplatin= oder =Platinlüster= erhält
man durch Auftragen von Platinsalmiak mit Lavendelöl oder
Schwefelbalsam und Einbrennen.
[Sidenote: Lithophanien.]
Das Durchscheinende des Porcellans hat man zur Darstellung der
=Lithophanien= oder =Lichtbilder= benutzt; es sind dies in flachen
Gypsformen mit Reliefzeichnungen gepresste dünne und nicht glasirte
Porcellanplatten, welche im durchfallenden Lichte in Folge der
zweckmässig abgestuften Dicke Licht und Schatten der Figuren mit einer
sonst unerreichbaren Wärme und Weichheit im Uebergange der Töne zeigen.
Eine grosse Aehnlichkeit mit den Lithophanien haben die unter dem Namen
Email ombrant oder Email de Rubelles oder Lithoponien angefertigten
Porcellan- und Fayencegegenstände; in Bezug auf die Pressung zeigen sie
aber das Entgegengesetzte der Lithophanien, weil bei dem Email ombrant
die dunkelsten Stellen gerade am meisten vertieft, daher am dünnsten
sein müssen, und das Bild nicht im durchgehenden, sondern im
auffallenden Lichte betrachtet wird. Man wendet diese Verzierung auf
Tafelservice und Kacheln an; diese Gegenstände erhalten durch Formen
eingedrückte Vertiefungen, welche dann mit halbdurchsichtiger gefärbter
Glasurmasse ausgefüllt werden, wobei die tiefsten Stellen dickere
Schichten von Glasur aufnehmen und daher dunkler erscheinen als die
erhabeneren Stellen, welche weniger mit Glasur bedeckt werden und
dadurch heller bleiben.
II. Weiches oder Frittenporcellan.
[Sidenote: Französisches Frittenporcellan.]
Das =weiche= oder =Frittenporcellan= wird als französisches und
englisches unterschieden.
Das =französische= oder =eigentliche Frittenporcellan= (mit welchem im
vorigen Jahrhundert die Fabrikation des Porcellans überhaupt in
Frankreich und Italien begann) ist eine 1695 von =Morin= in Saint-Cloud
bei Paris erfundene glasartige Masse (ein unvollständig geschmolzenes
Alkali-Erde-Silicat), ohne Zusatz von Kaolin, mit bleihaltiger, dem
Krystallglas ähnlicher Glasur. Es gehört demnach nur uneigentlich zu den
Thonwaaren, die Aehnlichkeit mit dem Porcellan entspringt nur aus der
unvollkommenen Schmelzung der durch Uebersetzung mit Kalk und Thonerde
strengflüssig gemachten Masse. Die Masse zu dem Frittenporcellan wird
zusammengesetzt: 1) aus einer glasartigen Masse, der =Fritte=, um der
Masse Kieselerde und Alkalien zu geben, 2) aus =Mergel=, um Thon
beizufügen, 3) aus =Kreide=, als kalkigem Bestandtheil.
Die Verhältnisse dieser drei Gemengtheile sind im Allgemeinen:
Fritte 75-75
Mergel 17- 8
Kreide 8-17
Die Fritte wird mit Kreide und Kalkmergel gemischt, als dünner Brei
fein gemahlen, als Brei einige Monate lang aufbewahrt, getrocknet, von
Neuem gepulvert und durchgebeutelt. Der an und für sich kurzen Masse
ertheilt man einen gewissen Grad von Plasticität durch Zusatz von
Seifen- oder Leimwasser oder Gummischleim. Das Frittenporcellan wird in
Kapseln gargebrannt, ehe man es mit Glasur versieht; da es während des
Brennens sich leicht verzieht, so muss es auf allen Seiten gestützt
werden; man brennt es deshalb auf Formen von feuerfestem Thon, die
genau die Gestalt der Geschirre haben. Es wird schon in dem Verglühofen
des gewöhnlichen Porcellanofens gargebrannt. Die =Glasur= des
Frittenporcellans ist ein zu diesem Behufe eigens bereitetes
Krystallglas. Das Frittenporcellan ist leicht an dem Bleigehalt der
Glasur zu erkennen. Eine Auflösung einer Schwefelleber einige Zeit in
einem Gefässe aus Frittenporcellan aufbewahrt, schwärzt es
oberflächlich. -- Dem französischen Porcellan steht nahe das
=Kryolithglas= oder =Heissgussporcellan= (vergl. Seite 335).
[Sidenote: Englisches Frittenporcellan.]
Das =englische Porcellan= besteht in der Masse aus plastischem Thon, aus
Porcellanerde von Cornwallis (sogenanntem _China clay_), _Cornish stone_
(durch Verwitterung von Pegmatit entstanden), Feuerstein und
Knochenasche. Der Zusatz der letzteren, 1802 von =Ch. Spade= eingeführt,
(in neuerer Zeit zuweilen durch natürliches Calciumphosphat -- Apatit,
Phosphorit, Staffelit, Navassit und Sombrerit -- ersetzt) befördert die
Leichtflüssigkeit des Produktes. Die Glasur besteht aus Cornish stone,
Kreide, Feuerstein, Borax und Bleioxyd. Da die Glasur leichter schmelzbar
ist als die Masse, so muss letztere im ersten, stärkeren Feuer
grösstentheils gargebrannt werden, ehe im zweiten kürzeren Feuer die
Glasur aufgebrannt wird; hierin liegt ein wesentlicher Unterschied
zwischen hartem und englischem Porcellan. Beim harten Porcellan ist der
Grad der Schmelzbarkeit der Masse und der Glasur ziemlich derselbe,
namentlich stimmt in dieser Beziehung der Fluss der Masse mit der Glasur
überein, während beim englischen und überhaupt beim Frittenporcellan eine
Verschiedenheit des Flusses der Masse von dem der Glasur charakteristisch
ist. Daraus folgt, dass das englische Porcellan weit weniger haltbar sei
und leichter rissig werden muss, als das harte; auf der andern Seite ist
die Masse des englischen Porcellans plastischer, bedarf zum Garbrennen
wegen der überwiegenden leichtflüssigen Bestandtheile eines geringen
Feuers und ist deshalb dem Verziehen beim Brennen weniger ausgesetzt. Auf
dieser letzteren Eigenschaft beruht namentlich der Vorzug, dass die
englischen Porcellane ohne Schwierigkeit mit geringer Scherbenstärke
hergestellt werden können, während andererseits dieselben vermöge ihrer
leichtflüssigen bleihaltigen Glasur die Anwendung der schönsten
Farbennüancen zu Verzierungen gestatten. Das Brennen geschieht in eigenen
Etagenöfen mittelst Steinkohlen. Die Geschirre stehen in Kapseln. Die
Glasur ist stets bleihaltig. Das Glasiren wird durch Eintauchen
bewerkstelligt. In neuerer Zeit spielt die Borsäure als Mittel zum
Glasiren des englischen Porcellans eine grosse Rolle.
[Sidenote: Parian und Carrara.]
Das =parische Porcellan= oder =Parian= (dieser Name ist abgeleitet von
der durch ihren Marmor berühmten Insel Paros) ist unglasirtes
Statuenporcellan von einer dem englischen Porcellan ähnlichen, aber
strengflüssigeren Masse, weniger Fluss und mehr Kieselerde enthaltend.
Die Farbe der Masse zeigt einen etwas milden gelblichen Ton; die
Oberfläche ist wachsartig und fettähnlich schimmernd. Das Parian wurde
zuerst von =Copeland= im Jahre 1848 dargestellt, obgleich die Idee,
parischen Marmor durch Porcellanmasse nachzuahmen, nicht neu ist,
=Kühn= in Meissen und auch die Nymphenburger Fabrik haben längst
Medaillen und Statuetten geliefert, welche mit dem Statuenmarmor grosse
Aehnlichkeit haben, obgleich letztere ihrer Zusammensetzung nach sich
dem harten Porcellan anschliessen. Die Zusammensetzung des Parian ist
eine sehr verschiedene; manche Probe enthält Calciumphosphat, andere
wieder Bariumsilicat, noch andere endlich nur Kaolin oder Thon und
Feldspath.
Der =Carrara= (eine Benennung nach dem durch seinen Marmor berühmten
Carrara in Toskana) steht zwischen Parian und Steinzeug in der Mitte
und ist weniger durchscheinend als Parian und von etwas weisserer
Farbe.
III. Das Steinzeug.
[Sidenote: Steinzeug.]
Das =Steinzeug= schliesst sich unmittelbar an das Porcellan an, insofern
seine Masse dicht, klingend, kleinkörnig, gleichartig, nicht an der Zunge
hängend und somit undurchlassend für Feuchtigkeit ist. Die Masse ist halb
verglast, aber nicht aufgelöst wie bei dem Porcellan und nur an den
Kanten oder kaum durchscheinend. Das feine weisse Steinzeug unterscheidet
sich nur durch Abwesenheit der durchscheinenden Eigenschaft äusserlich
von dem Porcellan. Man unterscheidet das Steinzeug
1) als porcellanartig glasirtes,
2) als weisses oder gefärbtes unglasirtes,
3) als gemeines Steinzeug, mit Kochsalz glasirt.
Das =feine weisse Steinzeug= besteht in der Masse aus plastischem, sich
weiss brennendem, weniger feuerbeständigem Thon mit Zusatz von Kaolin und
Feuerstein und einem feldspathartigen Mineral (in der Regel Cornish
stone) als Flussmittel. Die Glasur enthält Bleioxyd und Borax und ist
durchsichtig. Das Flussmittel ist in dem Steinzeug stets in grösserer
Menge vorhanden als in dem Porcellan und macht gewöhnlich mehr als die
Hälfte des Gewichtes der Masse aus. Daraus folgt, dass das Steinzeug im
Porcellanofenfeuer zusammenschmilzt und nur bei weit niedrigerer
Temperatur gebrannt werden kann. Da die Masse zum Theil aus plastischem
Thone besteht, so ist sie weit bildsamer als die Porcellanmasse. Demnach
ist das Steinzeug als ein Ersatzmittel für das Porcellan zu betrachten,
dessen grössere Wohlfeilheit in der Leichtigkeit beruht, mit welcher es
geformt und gebrannt werden kann, während es mit dem Porcellan die
Eigenschaft der Undurchdringlichkeit für Flüssigkeiten theilt.
Das =weisse= oder =gefärbte unglasirte Steinzeug= oder =Wedgwood=
besteht in der Masse aus plastischem, weniger feuerbeständigem Thone,
Kaolin, Feuerstein und Cornish stone, letzterer bis zur Hälfte des
Ganzen, ist weit leichtflüssiger als Porcellan und erfordert daher
einen geringeren Hitzegrad zum Brennen. Das farbige Steinzeug ist
grösstentheils von derselben Grundmasse als das weisse feine Steinzeug,
wird aber entweder in der ganzen Masse, oder nur oberflächlich durch
eine Belegung mit einer Schicht von sogenannten Angussfarben gefärbt.
Man wendet das Angiessen besonders bei den blauen und grünen Massen an,
deren Preise bedeutend gesteigert werden würden, wenn man die ganze
Masse färben wollte. Sehr häufig bringt man Verzierungen durch
aufgelegte Reliefs von anders gefärbter Thonmasse an. Die gefärbten
Wedgwoodwaaren sind unter dem Namen =Aegyptian=, =Bamboo=, =Basaltgut=,
=Biscuitgut=, =Jaspisgut= u. s. w. bekannt.
[Sidenote: Gemeines Steinzeug.]
Das =gemeine Steinzeug= gehört ebenfalls noch zu den Thongeschirren mit
verglaster Masse, deren halbgeflossener Zustand jedoch nicht durch einen
Flusszusatz hervorgebracht, sondern nur durch eine stärkere Einwirkung
des Feuers auf die nicht vollständig feuerbeständige Thonmasse bewirkt
wird. Die Zusammensetzung der Masse ist weit einfacher als bei dem feinen
Steinzeug und Porcellan und besteht hauptsächlich aus plastischem Thone,
zum Theil mit einem Gemengtheile, der sich im Feuer wenig oder nicht
zusammenzieht und die Schwindung des Thones vermindert, z. B. feinem Sand
oder gemahlenen Scherben von gebranntem Steinzeug. Geschirre aus
Steinzeug vertragen plötzlichen Temperaturwechsel sehr schlecht und
eignen sich deshalb nicht als Kochgeschirre, dagegen sind sie
vortrefflich, wenn es sich um besondere Reinhaltung und eine gewisse
chemische Beständigkeit der Masse oder um eine beträchtliche Stärke
handelt. Daher ihre Anwendung zu Mineralwasserkrügen, Säureflaschen,
Gefässen zu chemischem und pharmaceutischem Gebrauche, Milchnäpfen,
Wassereimern, Gefässen zum Einmachen der Früchte in Essig und Salz, zum
Aufbewahren von Schmalz u. s. w. Die Farbe des gemeinen Steinzeuges ist
meistens grau.
[Sidenote: Steinzeugöfen.]
[Illustration: Fig. 151.]
[Illustration: Fig. 152.]
=Brennöfen.= Bekanntlich werden die Oefen, deren man sich zum Brennen
der Thonwaaren bedient, eingetheilt in stehende und liegende. Erstere
benutzt man zum Brennen des Porcellans (vergl. Seite 350), des feinen
Steinzeuges und der Fayence; damit in ihnen das Brennmaterial so viel
als möglich zur Realisation gelange, müssen sie eine gewisse Höhe
haben, in dessen Folge die Geschirre beim Einsetzen hohe Säulen bilden,
zu deren Aufbau Kapseln oder Casetten unerlässlich sind. Für gemeines
Steinzeug und für gewöhnliche Töpferwaare wären derartige Hülfsmittel
zu kostspielig, weshalb man auch zum Brennen solcher Geschirre nicht
stehende, sondern =liegende Brennöfen= anwendet, in welchen die
Richtung des Zuges nicht vertical, sondern mehr oder weniger horizontal
ist. Das gemeine Steinzeug wird unmittelbar der Einwirkung des Feuers
ausgesetzt. Die Oefen sind in der Regel roh ausgeführt. Fig. 151 zeigt
den verticalen Durchschnitt eines solchen Ofens nach der Linie _A B_ in
Fig. 152. Fig. 153 ist ein Durchschnitt nach der Linie _C D_ und zwar
von der Seite _B_ gesehen, so dass man im Hintergrunde des Gewölbes die
gitterförmige Hinterwand erblickt. Fig. 154 ist ein Durchschnitt
ebenfalls nach der Linie _C D_, dagegen von der Seite _A_ betrachtet.
Fig. 152 ist ein Grundriss nach der Linie _E F_ in Fig. 151. _a a_ ist
das aus Thon gearbeitete Ofengewölbe, _b_ die Geschirrkammer, _c_ die
Feuerkammer, _d_ der Rost, _e_ das Heizloch, _f_ der Aschenfall, _g_
eine Oeffnung, welche zum Eintreten der Luft dient, _i i_ eine durch
den Ofen gehende gitterförmige Mauer (der =Ständer=), welche die Flamme
gleichmässig vertheilen soll, ehe sie aus der Feuerkammer in die
Geschirrkammer tritt; _k_ ist die durchbrochene Rückwand des Ofens,
durch welche die Flamme in den Schornstein _o_ zieht. Es wird mit
Steinkohlen gefeuert.
[Illustration: Fig. 153.]
[Illustration: Fig. 154.]
[Illustration: Fig. 155.]
Eine andere Form des Ofens, wie sie zum Brennen der Mineralwasserkrüge
üblich ist, zeigt der verticale Durchschnitt (Fig. 155). Der Ofen wird
an einen sanft aufsteigenden Hügel gebaut. Am tiefsten Punkte befinden
sich drei aus Backsteinen aufgeführte und überwölbte Feuerungen _A_,
hinter welchen das zu brennende Geschirr übereinander aufgesetzt wird.
In der Mitte des Brennraumes befindet sich eine gemauerte und
durchbrochene Scheidewand _C_ (das =Fenster=), welche die Feuergase
gleichmässig in die zweite Abtheilung des Brennraumes vertheilen, aber
auch den allzu grossen Druck der in der obern Hälfte stehenden
Geschirre aufhalten soll. Das Gewölbe, sowie die beiden Wände _B_ und
_E_ sind aus zerbrochenem Steinzeuggeschirr, das durch Mörtel verbunden
ist, aufgeführt. Ein Schornstein ist nicht vorhanden; die
Verbrennungsgase gehen direct durch die durchbrochene Mauer _E_ in die
Atmosphäre. Der Brand dauert in der Regel 8 Tage.
Die hohe Temperatur, bei welcher das gemeine Steinzeug gebrannt wird,
und die Art der Zusammensetzung der Masse bewirkt schon an und für sich
eine Verglasung, weshalb eine =Glasur= gerade nicht nothwendig ist.
Dort, wo sie angebracht wird, dient sie mehr zur Hebung des Ansehens
als der Brauchbarkeit. Am häufigsten ist die Glasur ein blosser Anflug
oder Lüster mit Hülfe von Kochsalz erzeugt. Man führt des Glasiren
dadurch aus, dass man während des Brennens Kochsalz in den Brennofen
wirft. Das Glasiren wird erst gegen das Ende des Brandes vorgenommen,
nachdem die Temperatur im Ofen ihr Maximum erreicht hat, das zur
Verflüchtigung des Kochsalzes nothwendig ist. In dem liegenden Ofen
sind eine Anzahl von Oeffnungen in dem Gewölbe angebracht, durch welche
die Arbeiter das Kochsalz einwerfen. Nach dem Einbringen des Kochsalzes
verschliesst man die Oeffnungen einige Zeit lang, worauf die zweite
Hälfte Kochsalz eingebracht wird. Die Kieselerde zersetzt das Kochsalz
bei Gegenwart von Wasserdämpfen in Salzsäure und Natron, mit welchem
sie sich verbindet. Die auf der Oberfläche der Steinzeuggeschirre
entstehende Glasur besteht demnach aus Natrium-Aluminium-Silicat. Nach
=Leykauf='s Beobachtungen zersetzten Thone von mehr als 50 Proc.
Kieselerde das Kochsalz um so besser, je mehr Kieselerde sie enthalten.
Ein Ofen von mittlerer Grösse verlangt etwa 80 bis 100 Pfd. Kochsalz;
die Töpfer ziehen die unreinen Sorten desselben dem reinen Salze vor.
Die so erhaltene Glasur ist fast farblos und die Geschirre zeigen dann
die Farbe ihrer Masse. Die auf gewissen Steinzeugsorten wahrnehmbare
ungleiche Farbe, die auf der einen Seite dunkel und fast kastanienbraun
ist, während sie auf der entgegengesetzten in ein blasses Graubraun
übergeht, wird dadurch hervorgebracht, dass man sofort nach dem
Eintragen des Kochsalzes Birkenrinde in das Feuer wirft, welche russige
Verbrennungsgase entwickelt.
[Sidenote: Lackirte Thonwaaren.]
Unter dem gleichbedeutenden Namen =Terralith= und =Siderolith= werden
im nördlichen Böhmen und von der berühmten Firma =Villeroy= und =Boch=
(vier Fabriken in Dresden, Wallerfangen, Septfontaines und Metlach
umfassend) Thonwaaren verfertigt, welche zwischen Steinzeug, Steingut
und gewöhnlicher Töpferwaare in der Mitte stehen, aber mit keiner
Glasur, sondern mit einem starken, einfach gefärbten oder bronzirten
Firnissüberzug versehen sind. Solche Geschirre können, da die Farbe der
Masse durch die Lackirung versteckt wird, aus gefärbten Thonen
hergestellt werden, welche man genau so wie die Masse in den
Steingutfabriken behandelt. Vorzugsweise werden Leuchter, Becher,
Krüge, Blumenvasen, Blumenampeln, Körbe, Schreibzeuge, Butterdosen,
Fruchtkörbe, Basreliefbilder und verschiedene Nippsachen aus dieser
Thonmasse geformt, getrocknet und in Kapseln in gewöhnlichen Brennöfen
scharf gebrannt. Von der Vorfertigung der Masse an bis zum Trocknen des
Geschirres wendet man grosse Sorgfalt an, um an der Waare, auf welche
viel Arbeit und Kunst verwendet wurde, möglichst wenig zu verlieren.
Farben und Bronze werden mit Bernsteinfirniss angerührt und mit
Terpentin- oder Leinöl verdünnt mit Pinseln auf die Waare aufgetragen
und letztere nun in Muffeln einem schwachen Feuer ausgesetzt, welches
eben nur die Verdunstung der den Farben und dem Lack zugesetzten
ätherischen Oele bezweckt, daher die Terralithwaaren mit getrocknetem
Firnissüberzuge aus dem Ofen kommen.
IV. Die Fayence.
[Sidenote: Fayence.]
Die =Fayence= (englisches Steingut) hat ihren Namen von der Stadt Faënza
im Kirchenstaate, wo derartige Gefässe vorzugsweise gefertigt wurden. Im
9. Jahrhundert verfertigten die Araber in Spanien schon Fayence (in den
Sammlungen unter dem Namen der =hispano-maurischen Poterien= bekannt),
von dort kam sie nach der Insel Majorka, woher auch der Name =Majolika=
für Fayence stammt[96] und im 13. Jahrhundert nach Italien, wo die
Majolikaindustrie vom 15. Jahrhundert ab zu hoher Blüthe sich
entwickelte, mit dem 17. Jahrhundert aber abzunehmen begann. Die
hauptsächlichsten Erzeugnisse dieser Zeit sind die Sculpturen des =Luca
della Robbia= (gestorben 1481 zu Florenz). In Frankreich lässt sich die
Fabrikation emaillirter Fayencen vorzugsweise auf die Erzeugnisse
zurückführen, welche unter dem Namen der Palissy-Fayencen (nach =Bernhard
Palissy=) auf uns gekommen und deren erstes Entstehen in die Mitte des
16. Jahrhunderts fällt. Das Eigenthümliche der Palissy-Fayencen, was
dieselben zu den gesuchtesten Artikeln der keramischen Kunst macht,
besteht darin, dass die Figuren und Ornamente stets _en relief_
ausgeführt sind und colorirt erscheinen. Den grössten Anspruch auf
Originalität haben =Palissy='s sogenannte _Pièces rustiques_, grosse
Flachgefässe, auf welchen nach der Natur modellirte und in ihren
natürlichen Farben staffirte Fische, Schlangen, Frösche, Krebse,
Eidechsen, Muscheln und Vegetabilien mit künstlerischem Effect gruppirt
sind.
[96] Der Wechsel der Buchstaben beruht darin, dass die älteren
toskanischen Schriftsteller jene Insel »Majolika« statt Majorka
schrieben; so =Dante=: »_Tra isola di Capri e Majolica_«.
Die Masse der zu der Fayence zu rechnenden =porösen= Thonwaaren ist
erdig, an der Zunge hängend, undurchsichtig, von mehr oder weniger
lockerem Gefüge und wenig oder nicht klingend. Sie besteht wesentlich aus
plastischem Thone oder einem Gemenge von diesem mit gemeinem Töpferthone.
Sie unterscheidet sich von dem gewöhnlichen Töpfergeschirr ausser durch
die Anwendung feinerer Materialien auch durch weit sorgfältigere
mechanische Bearbeitung. Man unterscheidet =feine weisse= und =gemeine
emaillirte Fayence=. Die =feine Fayence= (Halbporcellan) besteht in der
Masse wesentlich aus plastischem Thone, versetzt mit gemahlenem Quarz
oder Feuerstein, mit Kaolin oder Pegmatit, also feldspathigen
Gemengtheilen. Die Gemengtheile der feinen Fayence sind so beschaffen,
dass sich die Masse vollkommen oder fast weiss brennt; sie erhalten stets
eine durchsichtige, farblose Glasur, so dass die Farbe der Geschirre die
durch die Glasur hindurchgehende Farbe der Masse ist. Die Massen der in
den verschiedenen Ländern mit dem Namen Fayence bezeichneten Geschirre
verhalten sich im Feuer sehr verschieden; einige sind strengflüssig und
gar nicht schmelzbar und vertragen einen hohen Hitzegrad beim Brennen,
andere sind dagegen schmelzbar und können nur bei verhältnissmässig
niederer Temperatur gebrannt werden. Die Zusammensetzung der Glasur ist
daher je nach der Natur der Masse und der Bestimmung des Geschirres eine
sehr verschiedene.
Die =gemeine emaillirte Fayence= besteht der Masse nach aus einem Gemenge
von Töpferthon oder plastischem Thon, Mergel (Thon mit Calciumcarbonat)
oder Quarz und Quarzsand. Charakteristisch für ihre Masse ist ein Gehalt
von 15-25 Proc. Kalk, der bei der niederen Temperatur, bei welcher die
gemeine Fayence gebrannt wird, seine Kohlensäure nur zum Theil verliert.
Die gemeine Fayence lässt sich daher leicht von anderen Thonarten dadurch
unterscheiden, dass sie im gargebrannten Zustande, mit Säuren übergossen,
aufbraust. Ihr Gefüge ist locker und erdig, ihre Farbe in Folge eines
Eisenoxydgehaltes von 2-4 Proc. stark gelb, so dass die gemeine Fayence
mit einer undurchsichtigen Glasur (einem Email), aus Zinnoxyd, Bleioxyd,
Alkalien und Quarz bestehend, überzogen werden muss. In dem hohen
Eisenoxyd- und Kalkgehalt der Masse liegt der Grund, warum dieselbe bei
einer verhältnissmässig niedrigen Temperatur gebrannt werden muss, da sie
bei hohen Hitzegraden zu einer Schlacke zusammenschmelzen würde.
Die Fayence wird ebenso wie das Porcellan zweimal =gebrannt= und zwar
das erste Mal =ohne=, das zweite Mal =mit= Glasur. Bei der Fayence ist
aber der erste Brand der stärkste, beim Porcellan dagegen der zweite.
Das Brennen der Fayence erfolgt in =Kapseln= oder =Casetten=, welche
man mit lufttrockner Waare füllt und dann säulenförmig übereinander
stellt, so dass der Boden der nächstfolgenden Kapsel der vorhergehenden
als Deckel dient. Die Verbindungsstelle von je zwei Kapseln wird mit
fettem Thon verstrichen. Beim Hartbrennen kann man, weil die Fayence
beim Brennen nicht erweicht und verschmelzen kann, mehrere Stücke
unmittelbar aufeinander in eine einzige Kapsel stellen. Die einzelnen
Stücke bedürfen nur einer Unterstützung an wenigen Punkten, wozu die
sogenannten =Pinnen= (kleine dreiseitige Prismen aus unglasirtem Thone)
benutzt werden, auf denen die in die Kapseln eingesetzten Stücke mit
der Unterseite ruhen. Da die Pinnen die Glasur nur an wenigen Punkten
berühren, so machen diese an derselben eine kaum bemerkbare trockne
Stelle. Anstatt der Kapseln wendet man auch häufig oben und unten
offene Cylinder (Koken) an, in welchen man die zu brennenden Geschirre
mit Hülfe von Pinnen befestigt.
Das hartgebrannte Fayencegeschirre wird sofort =glasirt=. Die mit
Wasser zu einer dünnen Schlempe angerührte Glasur befindet sich in
einem Kasten, in welchen die mit Glasur zu überziehenden Gegenstände
einige Augenblicke getaucht werden. Die Materialien zur Glasur werden
vorher zu einem Glase geschmolzen und dieses dann zu einem zarten
Pulver gemahlen, wie erwähnt, in Gestalt von Schlempe aufgetragen. Das
Material für die Fayenceglasur ist Feldspath und in England Cornish
stone, ferner Feuerstein, Schwerspath, Sand, Borax und Borsäure,
Krystallglas, Soda und Natriumsalpeter, Bleiglätte, Bleiweiss, Mennige
und Smalte. Die Zusammensetzung dieser Glasuren ist daher gewöhnlich
eine sehr complicirte, aber als wesentlichen Bestandtheilen stets aus
Kieselsäure, Borsäure, Thonerde, Bleioxyd und Alkali zusammengesetzt.
In neuerer Zeit wendet man in England mit vielem Vortheil bei der
Bereitung der Glasur die aus Peru eingeführte Tiza
(Natrium-Calcium-Borat) an. Im Allgemeinen dient der Bleizusatz, die
erforderliche Leichtflüssigkeit der Glasur hervorzubringen, während man
zugleich durch den Feldspath (theils durch dessen Kieselerde, indem
sich kieselsaurer Kalk bildet, theils durch dessen Thonerde) der
Weichheit und Leichtritzbarkeit abzuhelfen sucht, welche sonst die
Blei-Alkaligläser charakterisirt.
[Sidenote: Verzieren der Fayence.]
Zur =Verzierung der Fayence= wendet man an 1) das Bemalen, 2) das
Angiessen, 3) das Bedrucken, 4) das Lüstriren. Das =Bemalen= geschieht
gewöhnlich mit dem Pinsel und zwar theils unter, theils auf der Glasur;
da bei dem Aufbrennen der Glasur die Temperatur bei weitem nicht die
des Porcellanbrennofens erreicht, so können die meisten Fayencefarben
unter der Glasur aufgetragen werden. Kunstgerechte Malerei mit dem
Pinsel ist jedoch bei der Fayence nicht am Platze. Ebenso wie beim
Glase bilden Chromoxyd, Kobaltoxyd, Eisenoxyd, Antimonoxyd u. s. w. die
Farbstoffe. Die rosen- und purpurrothen Färbungen, die man bei dem
Porcellan mit Goldpräparaten erzielt, waren lange Zeit von der
Fayencemalerei ausgeschlossen, bis man in England die =Pink-colour=
(Nelkenfarbe) entdeckte, in welcher das Färbende Chromoxydul, dem auch
die Pyropen ihre Färbung verdanken, zu sein scheint. Man bereitet diese
Farbe, indem man
Zinnsäure 100
Kreide 34
Kaliumchromat 3-4
Kieselerde 5
Thonerde 1
mit einander mischt und das Gemenge mehrere Stunden heftig glüht; die
Masse erscheint schmutzig rosenroth; sie nimmt eine angenehmere Färbung
an, wenn man sie nach dem Schlämmen mit Wasser wäscht, das mit etwas
Salzsäure angesäuert worden ist. Das =Angiessen= besteht darin, den
Fayencegefässen innerlich oder äusserlich einen Ueberzug von
verschieden gefärbter Masse zu geben, daher denn das Stück inwendig
weiss, auswendig blau, roth und grün sein kann, während die Masse des
Gefässes selbst keine von diesen Farben zu haben braucht. Die Massen,
womit man angiesst, bestehen gewöhnlich aus fettem, mit Wasser zu einer
Schlempe angerührtem Thon und färbenden Metalloxyden. Das =Bedrucken=
der Fayence geschieht vor dem Auftragen der Glasur und zwar meist in
Schwarz, Blau oder Pink-colour. Für Schwarz wendet man ein Gemenge von
Hammerschlag, Braunstein und Kobaltoxyd oder Chromschwarz an, für Blau
Kobaltoxyd, welches man, je nach der helleren oder dunkleren Farbe, die
man erzielen will, mit Feuerstein und Schwerspathpulver versetzt; das
Gemenge wird gefrittet, die Fritte dann gemahlen und mit einem Fluss,
aus gleichen Theilen Flintglas und Feuerstein bestehend, versetzt. Die
auf eine Kupfer- oder Stahlplatte geätzte oder gravirte Zeichnung wird
mit der mit abgekochtem Leinöl abgeriebenen Farbe auf feines und
weiches Papier abgedruckt, welches, um das Eindringen des Leinöles zu
verhüten, vorher mit Leinsamenschleim getränkt wird. Die abgedruckte
Zeichnung wird auf die verglühte Waare gebracht und vorsichtig mit
einem Stück Filz oder Schwamm angedrückt. Die Geschirre werden einige
Zeit lang in Wasser gestellt und dann das erweichte Papier abgezogen,
wobei die farbige Zeichnung auf dem Thone sitzen bleibt. Da bei dem
darauf folgenden Glasiren diejenigen Stellen, wo die ölige Zeichnung
sich befindet, keine Glasur annehmen würden, so glüht man die mit
Zeichnungen versehenen Geschirre; dadurch wird einerseits das Oel der
Druckfarbe zerstört, andererseits die Farbe durch Fritten so weit
befestigt, dass sie während des Glasirens auf nassem Wege nicht mehr
beschädigt werden kann. Da die zum Druck benutzten Kupfer- oder
Stahlplatten sich durch die scharfen Theilchen der Glasflüsse äusserst
schnell abnutzen, so ist man auf eine andere Methode des Abdruckens
geführt worden, bei welcher dieser Uebelstand beseitigt ist. Man reibt
nämlich die erwärmte Platte, deren Zeichnung abgedruckt werden soll,
mit dick eingekochtem Leinöl und wenig Terpentinöl ohne Farbe ein und
druckt dann auf ein feuchtes Blatt von Gelatine ab. Ist dies geschehen,
so legt der Arbeiter die Gelatinetafel auf eine Tischplatte und rollt
z. B. eine Tasse, auf welche die Zeichnung abgedruckt werden soll,
langsam darüber, worauf der Firniss auf das Geschirr übergedruckt wird.
Man bestäubt den Abdruck mit der fein gepulverten Farbe, lässt ihn
trocknen und nimmt mit Baumwolle oder einem weichen Pinsel die lose
Farbe auf, die nun da haftet, wo der Firniss aufgetragen worden ist;
hierauf wird die Farbe unter der Muffel eingebrannt.
[Sidenote: Flowing colours.]
Eine sehr häufig auf Fayence angewendete Verzierung sind die _Flowing
colours_. Das damit versehene Geschirr zeigt sehr kräftige und satt
dunkelblaue Zeichnungen, welche ausgeflossen sind und sich so in den
weissen Grund verlaufen, dass auch dieser einen bläulichen Schein
bekommt. Die völlig undurchsichtige Waare erhält dadurch den Anschein,
als ob sie durchscheinend sei und dadurch ein porcellanähnliches
Aussehen. Man druckt die Kobaltoxydzeichnung auf das Geschirr wie
gewöhnlich auf und glasirt dann. Das Glattbrennen geschieht in Kapseln,
deren innere Seite mit einem Gemenge von Chlorcalcium, Chlorblei und
Thon bestrichen ist, oder man stellt das Gemenge neben das Geschirr in
den Kapseln in kleinen Tiegeln. Das Kobaltoxydul wird durch die sich
verflüchtigenden Chloride (Chlorcalcium, Chlorblei) in Chlormetall
verwandelt und zum Theil verflüchtigt und setzt sich gleich einem Nebel
auf dem Geschirre ab.
[Sidenote: Lüster.]
Eine sehr beliebte Verzierung der Fayence wird dadurch hervorgebracht,
dass man derselben einen höchst zarten metallischen Anflug, =Lüster=,
giebt, welcher seinen Glanz allein durch das Brennen erhält, während
dickere Metallschichten den Glanz erst nach dem Brennen durch das
Poliren erhalten. Man unterscheidet folgende Arten von Lüster:
=Goldlüster=. Je nach dem Glanze und der Dicke der Vergoldung
unterscheidet man 1) Glanzvergoldung, 2) Goldlüster und 3)
Burgoslüster. Der Goldlüster wird häufig zum Verzieren von Fayence,
hauptsächlich zum Ueberziehen ganzer Flächen gebraucht; er hat ein
minder glänzendes Aussehen als die Glanzvergoldung, ein besseres und
glänzenderes jedoch als der Burgoslüster. Alle Vorschriften zur
Darstellung dieses Lüsters kommen auf die Anwendung von Schwefelgold
oder Knallgold und Schwefelbalsam hinaus. Der =Burgoslüster= ist nichts
Anderes als Goldlüster, aber in sehr zarter Lage aufgetragen. Man
benutzt ihn hauptsächlich zum Fondiren von Flächen, indem man zuerst
Druck oder Malerei auf denselben anbringt, welche durch den Lüster
ersichtlich bleiben. Dieser Lüster bedingt zugleich eine rosenrothe
Färbung der Glasur und gewährt demnach den doppelten Effect von Farbe
und Goldglanz. Der =Platinlüster= wird durch Mischen von wasserfreiem
Platinchlorid mit Lavendelöl oder einem andern ätherischen Oele, oder
mit Schwefelbalsam erhalten. Man wird auch dazu den Platinsalmiak und
die sogenannten Platinbasen anwenden können. Der =Silberlüster= ist
entweder =gelber Lüster= oder =Cantharidenlüster=, letzterer vom
Ansehen der Flügeldecken der spanischen Fliegen oder Canthariden.
=Salvétat= glaubt, dass Chlorsilber, ähnlich wie das Goldpräparat
obigen Flüssigkeiten einverleibt, angewendet werden könne, um einen
metallisch glänzenden =gelben Lüster= zu erzeugen. Es ist unerlässlich,
den Gegenstand nach dem Auftragen des Lüsters in einer reducirenden
Atmosphäre zu brennen. Der =Cantharidenlüster= ist dem gelben Lüster
gleich zusammengesetzt, der einzige Unterschied besteht darin, dass
letzterer auf weisses, ersterer auf blaugefärbtes Geschirr aufgetragen
wird. Die Ueberlagerung des blauen Grundes mit dem gelben Lüster giebt
eine beliebte grünliche Färbung. Applicirt man den gelben Lüster auf
verschieden gefärbten Grund, so lassen sich mannigfache und reiche
farbige Lüster herstellen. Der =Kupferlüster= zeigt dasselbe Ansehen
und das nämliche röthliche und gelbliche Farbenspiel wie der
Burgoslüster. Man findet ihn häufig auf gewöhnlicher spanischer Fayence
und auf gewisser Majolika aus dem Zeitalter des Georgio. Die äusserst
dünne färbende Schicht ist vielleicht durch Cuprosilicat gebildet. Mit
dem Namen =Bleioxyd=- oder =Bleilüster= bezeichnet man jene in
Regenbogenfarben spielende, glänzende Färbung, welche gewisse mit
Bleiglasur überzogene Thongeschirre zeigen. Diese Geschirre wurden
während des Brennens der Einwirkung von reducirenden Dämpfen
ausgesetzt, welche wahrscheinlich zu gleicher Zeit auch auf das in der
Masse enthaltene Eisenoxyd wirken. Setzt man zu der Bleiglasur
Chlorsilber, so wird auch dieses reducirt und es entstehen prächtige
Lüster von Goldgelb bis Silberweiss je nach der Menge des Silbers.
[Sidenote: Etruskische Vasen.]
Die =etruskischen Vasen= der alten Römer schliessen sich der Fayence
an, sie sind aus eisenhaltigem, mit Quarz versetztem Thon geformt, nur
leicht gebrannt, bald unglasirt, bald mit einer leichtflüssigen Glasur
bedeckt. Sie zeichnen sich durch die Schönheit ihrer Formen aus und
scheinen mehr zur Zierde und zur Aufbewahrung trockener Gegenstände
(Graburnen, Thränenkrüge, Opferschalen, Lampen, Götterbilder) als von
Flüssigkeiten gedient zu haben. Hierher gehört auch die =Delftwaare=,
welche im 17. Jahrhundert von den Holländern geliefert wurde. Sie
besteht wesentlich aus Tafelservice, deren Hauptstücke Thiere und
Pflanzen darstellen, wie sie als Gericht auf die Tafel kommen.
[Sidenote: Thönerne Pfeifen.]
An die Fayencefabrikate schliessen sich die =thönernen Pfeifen= an,
deren Fabrikation manches Eigenthümliche darbietet. Man verwendet zu
ihrer Fabrikation =Pfeifenthon=, der eine schöne weisse Farbe haben,
keine Eisentheile, keinen Sand und kein Calciumcarbonat enthalten und
sich weiss brennen soll. Ist man genöthigt, einen sich etwas gelblich
brennenden Thon zu verwenden, so erzeugt man im Ofen zu einem gewissen
Zeitpunkt einen dicken Rauch, dessen Kohlenstoff das Eisenoxyd des
Thones, von welchem die gelbe Farbe herrührt, zum Theil reducirt,
wodurch die gelbliche Farbe zerstört wird. Um die Pfeifen zu formen,
wird ein Stück Thon mit einem Brett (dem Roller) auf einem glatten
Brette gerollt und dadurch in dünne Walzen (Weller oder Welger),
verwandelt, welche an dem einen Ende weit dicker als an dem andern sind
oder einen Klumpen haben, aus welchem der Kopf der Pfeife gebildet
werden soll. Die Walzen werden hierauf getrocknet, bis sie hinlänglich
geschmeidig sind, und sodann mit einem starken Draht aus Messing
(Weiserdraht) bis an den Kopf durchbohrt. Nachdem dies geschehen, legt
ein Arbeiter (der Former oder Kastner) die Walze in eine mit Leinöl
bestrichene messingene Form, welche einem Pfeifenfutterale gleicht und
aus zwei Hälften besteht. Der dicke Theil der Walze kommt in den
ausgehöhlten Kopf. Die beiden Hälften der Form werden fest
zusammengeschraubt, wodurch der überflüssige Thon aus der Form
herausgepresst und der Stiel der Pfeife rund und gleichförmig wird;
darauf zieht man den Weiserdraht etwas zurück und bohrt mit Hülfe eines
mit Leinöl bestrichenen Kegels, welcher genau die Grösse der Aushöhlung
hat, den Kopf aus, hebt die Pfeife mittelst des Weiserdrahtes aus der
Form, befreit sie mit Messern oder Haken von allen Anhängseln und
beschneidet sie an der Mündung des Rohres. Alsdann glättet ein neuer
Arbeiter mittelst einer Glasröhre oder eines Stückes Achat oder
Feuerstein. So weit fertig gebildet, werden die Pfeifen zuerst auf
Trockenbrettern getrocknet und dann gebrannt. Die Kapseln, in denen die
Pfeifen gebrannt werden, haben gewöhnlich die Gestalt hohler Walzen und
sind in der Mitte mit einer Lehre versehen, an welcher die Pfeifen
(gewöhnlich 12 Dutzend) mit ihren aufgerichteten Stielen
pyramidenförmig zusammenstossen, und werden oben mit einem Ring
geschlossen. Häufig sind auch die Kapseln längliche Thonkästen, in
welche die zu brennenden Pfeifen abwechselnd mit Lagen von
Pfeifenscherben gelegt werden, damit sie sich nicht werfen. Zuweilen
brennt man die Pfeifen auch ohne Kapseln. Um den Pfeifen an der Spitze
die Porosität zu benehmen, in deren Folge sie an den feuchten Lippen
haften, reibt man sie an der Spitze mit einer Mischung von Seife, Wachs
und Leimwasser ein.
[Sidenote: Kühlkrüge.]
=Kühlkrüge.= Zu den nicht glasirten thönernen Gefässen gehören die
=Kühlkrüge= oder =Alcarrazas=; sie haben eine vasenähnliche Gestalt,
sind 25-50 Centimeter hoch und haben die Bestimmung, Flüssigkeiten,
besonders Wasser, abzukühlen. Füllt man ein solches Gefäss mit Wasser,
so sickert ein Theil der Flüssigkeit durch die Poren der Wände und
verdunstet an der äusseren Fläche. Die zur Verdunstung nöthige Wärme
wird theilweise dem Wasser in dem Gefässe entzogen, wodurch die
Temperatur desselben um mehrere Grade sinkt. Nach =Sallior= sollen sie
eine Abkühlung von 15° bewirken, in Sèvres angestellte Versuche ergaben
nur eine Abkühlung von 3-5°. Die Porosität dieser Gefässe wird theils
durch schwaches Brennen, theils durch Beimengung von Substanzen, die
beim Brennen zerstört werden, theils auch durch Zusatz von Kochsalz,
das nach dem Brennen ausgelaugt wird, hervorgebracht. In Frankreich
stellt man diese Kühlkrüge unter dem Namen Hydrocérames dar. Im
englischen Handel kommen Wein- und Butterkühler (_aegyptian wine and
butter cooler_) vor, deren Masse aus blos verglühtem Thone, der sich
sehr porös brennt, besteht. Die Gefässe werden vor dem Gebrauche 1/2
Stunde lang unter Wasser gestellt, um sie völlig damit ansaugen zu
lassen. Die Kühlkrüge sind in den warmen Ländern seit langer Zeit
bekannt und sehr wahrscheinlich in Ostindien viel länger als in
Aegypten, Spanien und der Türkei. Bei den Seefahrern führen sie die
Namen Gargouletten (leichte Flaschen), bei den Aegyptern Kolles oder
Gullies, bei den Spaniern Alcarrazas; in allen Theilen der Levante
werden dieselben Baldaques und auf den französischen Colonien Canaris
genannt. Die Kühler sind in China, Persien, Syrien, Kleinasien und
Aegypten ebenso allgemein als bei den orientalischen Seefahrern in
Gebrauch, und wahrscheinlich wurden sie durch die Araber nach Spanien
verpflanzt. Die grosse Thonwaarenfabrik zu Kenneh in Oberägypten
liefert Kühler für das ganze Land. Eines der Mitglieder der gelehrten
Commission, welche die Expedition unter Bonaparte nach Aegypten
begleitete, hat den zu Kühlern verwendeten mergelartigen Thon nach
Frankreich gebracht, worauf =Fourmy= ähnliche Gefässe herstellte. In
Bengalen bereitet man Kühlgefässe aus dem Schlamme des Ganges.
V. Das gemeine Töpfergeschirr.
[Sidenote: Gemeines Töpfergeschirr.]
Das =gemeine Töpfergeschirr= hat die Bestimmung, zu Zwecken der Kochkunst
und der Haushaltung, namentlich den minder wohlhabenden Klassen zu
dienen; es ist daher Wohlfeilheit die hauptsächlichste Rücksicht, die bei
der Herstellung dieser Art Thonwaare zu nehmen ist. Aus diesem Umstande
ergiebt sich, dass je nach den localen Verhältnissen ganz verschiedene
Thonarten und zwar besonders diejenigen angewendet werden, die leicht und
in der Nähe zu haben sind, daher die vorherrschende Benutzung von
Töpferthon und Thonmergel, wo man nicht über bessere Thonsorten verfügen
kann. Für die sogenannte =Weisstöpferei=, welche die Herstellung von
gewöhnlichem Küchengeschirr zur Aufgabe hat, wendet man gewöhnlich den
gemeinen Töpferthon an, für die =Brauntöpferei=, zu welcher das Bunzlauer
und Waldenburger Geschirr gehört, benutzt man dagegen einen ziemlich
feuerbeständigen Thon. Die in der Natur vorkommenden Thonarten sind in
der Regel zu fett, als dass sie allein und ohne Zusatz einer anderen
Substanz zur Herstellung der Töpferwaare benutzt werden könnten. Man
findet zwar zuweilen deren, die sich nach dem Durchtreten und
Durcharbeiten im natürlichen Zustande verarbeiten lassen; diese Thone,
die im Allgemeinen selten vorkommen, enthalten schon an und für sich Sand
oder eine andere magere Substanz. Wo derartige Thone nicht vorkommen, ist
man genöthigt, zu dem Thon Sand zu setzen, welcher den Zusammenhang der
Thontheilchen unter einander verhindert. Ausser dem Sand wendet man
hierzu an Feuerstein, Kreide, Charmotte und Steinkohlenasche. Das
Töpfergeschirr wird auf der Drehscheibe geformt, der gedrehte Gegenstand
wird von der Scheibe entfernt, lufttrocken gemacht und dann =glasirt=.
Die gegenwärtig übliche Bleiglasur war den Alten unbekannt. Die Masse des
gewöhnlichen Töpfergeschirres ist fast nie weiss oder gelblich, sondern
meist braunroth, die Glasur nie wie Email, sondern stets durchsichtig und
zwar theils zufällig, theils absichtlich gefärbt. Da die in Frage
stehenden Thonwaaren theils in Folge der Leichtschmelzbarkeit ihrer
Masse, theils auch zur Verminderung der Produktionskosten bei schwachem
Feuer gebrannt werden, so muss die Glasur entsprechend leichtflüssig
sein. Eine solche Substanz ist nun die =Bleiglasur=, ein
Aluminium-Bleiglas, welches in den meisten Gegenden Deutschlands aus
=Bleiglanz= (Glasurerz, _alquifoux_) und Lehm (Thon und Sand)
zusammengesetzt ist. Die Materialien werden auf einer Handmühle mit
Steinen (=Glasurmühle=), von ähnlicher Construction wie die
Getreidemühle, fein gemahlen und gemengt. Während des Brennens wird der
Bleiglanz geröstet, der Schwefel entweicht als schweflige Säure, und das
durch Rösten entstandene Bleioxyd tritt mit der Kieselerde und der
Thonerde des Lehmes (oder eines Gemenges von Sand und Thon) zu
Aluminium-Blei-Silicat zusammen. Wegen des grossen Eisenoxydgehaltes des
Lehmes oder Sandes ist diese Glasur stets gefärbt.
Das Glasiren der lufttrockenen Waare geschieht auf dreifache Weise,
entweder durch Eintauchen oder durch Begiessen oder durch Bestauben.
Durch Eintauchen lassen sich ohne Gefahr für das Geschirr nur verglühte
Gegenstände glasiren; stände auch diesem Verfahren die Nothwendigkeit
des vorläufigen Verglühens im Wege, so ist es doch aus Rücksichten für
die Arbeiter nicht zu empfehlen, weil die Hände mit der bleihaltigen
Glasur in Berührung kommen. Darum wendet man häufig die Methode des
Begiessens zum Glasiren der Thongeschirre an. Soll ein Geschirr durch
Bestauben glasirt werden, so taucht man es zuerst in eine Schlempe aus
fettem Thon und übersiebt es dann mit dem feingemahlenen Glasursatze;
dieses Verfahren ist für den Glasurarbeiter von grösstem Nachtheil,
weil dabei das Einathmen von Bleitheilchen nicht umgangen werden kann.
Damit das Geschirr nicht an die Unterlage anschmelze, muss die Glasur
am äusseren Boden der Geschirre sorgfältig entfernt werden.
Wenn das Bleioxyd im richtigen Verhältniss zur Kieselerde des Thons
oder Lehms angewendet wurde, so ist das entstehende Bleiglas in den
gewöhnlichen, in der Haushaltung vorkommenden organischen Säuren nicht
löslich und die Bleiglasur durchaus zu empfehlen. Ist hingegen ein
Theil des Bleioxydes mit der Kieselerde nicht gehörig verbunden, so
kann der Fall eintreten, dass ein Theil des Bleies sich schon im
heissen Essig löst. So haben =Buchner=, =A. Vogel=, =Erlenmeyer= u. A.
bei der Untersuchung von Glasur verschiedener Arten von Thongeschirr
gefunden, dass die Mengen auflöslichen Bleioxydes in der Glasur des
Töpfergeschirres nicht immer so unerheblich sind, als man bisher
geglaubt hat, und dass schon sehr verdünnter Essig dessen Lösung
bewirkt. Die Benutzung von mit solcher Glasur versehenem Geschirr ist
offenbar nicht unbedenklich. Obwohl es wünschenswerth wäre, eine
wohlfeile bleifreie Bleiglasur herzustellen, welche die Vorzüge der
Bleiglasur hätte, so ist doch nicht zu verkennen, dass die Nachtheile
der Bleiglasur häufig zu grell geschildert worden sind. Alle Nachtheile
würden vollkommen verschwinden, wenn der Töpfer seine Waare, die er
unvollkommen gebrannt aus dem Ofen zieht, nicht in den Handel brächte,
sondern erst nochmals brennte, oder durch zweckmässigere Construction
der Brennöfen in den Stand gesetzt wäre, den ganzen Einsatz oder doch
den grössten Theil desselben vollkommen zu brennen, dann endlich, wenn
der Töpfer bei der Zusammensetzung der Bleiglasur rationell verführe.
Zweckentsprechender noch würde es sein, wenn dem Töpfer ein
fabrikmässig durch Schmelzen erhaltenes Bleisilicat geliefert würde.
Neuerdings hat man nicht ohne Erfolg vielfach =bleifreie= Glasuren
herzustellen versucht, so z. B. durch geeignete Anwendung von
Wasserglas oder einem Gemisch davon mit Calciumborat.
[Sidenote: Brennen der Töpferwaaren.]
Die mit Glasur versehenen Geschirre werden nun in den Brennofen
eingesetzt und gebrannt. Der Ofen ist in den meisten Gegenden ein
liegender, etwa 2-1/4-2-3/4 Meter hoher, 7-10 Meter langer Flammenofen
mit einem Tonnengewölbe. An dem einen Ende befindet sich der
Feuerkasten, an dem andern der Schornstein. Die Feuerkammer ist von
dem eigentlichen Ofen durch eine vielfach durchbrochene Mauer aus
Ziegelsteinen getrennt. Die zu brennenden Geschirre werden ohne
Kapseln der Einwirkung des Feuers ausgesetzt. Nach der Feuerung hin
kommen die Geschirre auf fusshohe Unterlagen (Brennscherben), weiter
nach einwärts stellt man sie auf die mit Sand bestreute Ofensohle.
Zuerst macht man schwaches Feuer und verstärkt es nur allmälig. Das
Vorfeuer währt 11-12 Stunden, das Scharffeuer 4-5 Stunden. Etwa 18-24
Stunden nach beendigtem Brennen können die gebrannten Geschirre aus
dem Ofen entfernt werden.
VI. Backstein-, Ziegel- und Röhrenfabrikation.
[Sidenote: Steine aus Thon.]
Die Fabrikation der gebrannten Steine aus Thon, die in neuester Zeit
erst, namentlich aber durch den unermüdlichen =Türrschmidt= eine
rationelle Grundlage erhalten, beschäftigt sich mit der Herstellung von
=Backsteinen= (Mauerziegel oder Barnsteine), =Dachsteinen=,
=Pflasterziegeln= (Fliessen) und =Terracotten=. Nicht zu verwechseln mit
den Backsteinen sind die in mehreren Gegenden gebräuchlichen, nicht
gebrannten, sondern nur an der Luft getrockneten Ziegel, welche zu
Mauerwerk verwendet und =Lehmpatzen= (Luftsteine, ägyptische Ziegel)
genannt werden.
Zur besseren Uebersicht theilen wir das Kapitel, das von der
=Fabrikation= der =Backsteine= handelt, in drei Abschnitte, deren
=erster= das zur Herstellung der Steine geeignete Material betrachtet,
die übrigen Abschnitte handeln:
2) von der Bearbeitung des Thones,
3) von dem Streichen der Ziegel,
[Greek: a]) mit der Hand,
[Greek: b]) mit Hülfe von Maschinen,
4) von dem Brennen der getrockneten Steine.
[Sidenote: Terracotta.]
Unter =Terracottwaaren= versteht man in der weitern Bedeutung des
Wortes gebrannte, unglasirte Gegenstände von gelb- oder rothgebranntem
Thone, demnach auch die Ziegel- oder Backsteine; im engern Sinne
braucht man dagegen nur den Namen Terra cotta, um zu Bildwerken und
Bauornamenten (Thurmspitzen, Spitzbogenfenster, Portalverzierungen,
Kreuzblumen, Rosetten etc.) bestimmte gebrannte Thongegenstände zu
bezeichnen. Vor dem gehauenen Stein haben sie den Vorzug der
mechanischen Vervielfältigung des künstlerischen Entwurfes durch blosse
Handarbeit, und da sie hohl gefertigt werden, weit grössere
Leichtigkeit voraus.
[Sidenote: Das Ziegelmaterial.]
Nicht jeder Thon eignet sich zur Herstellung von Ziegeln, doch können
gewisse Sorten, die an sich nicht dazu taugen, durch zweckmässige
Zubereitung brauchbar gemacht werden. Obgleich man schon in den meisten
Fällen aus der äusseren Beschaffenheit einer Thonart auf deren grössere
oder geringere Anwendbarkeit zur Herstellung von Backsteinen einen
Schluss ziehen kann, so ist es doch nothwendig, dass man Ziegel daraus
formt und dieselben dann in einem bewährten Ziegelbrennofen brennt.
Hierbei ist nicht zu übersehen, dass die Probeziegel an verschiedene
Stellen des Ofens gebracht werden müssen, um das Verhalten derselben bei
den verschiedenen Temperaturen des Ofens genau kennen zu lernen, da die
Temperatur, bei welcher die Backsteine gebrannt werden müssen, von der
Zusammensetzung des Lehms abhängig ist. Wo man die Wahl zwischen mehreren
Thonarten hat, wird man natürlich stets jene wählen, welche dem Feuer am
besten widersteht, die als nothwendig erscheinende Wohlfeilheit des
Materials zwingt indessen die Fabrikanten von Backsteinen, häufig
dasjenige Material zu wählen, das am leichtesten und billigsten zu
beschaffen ist. Es lassen sich aus sehr verschieden zusammengesetzten
Thonen, namentlich was ihren Gehalt an kohlensaurem Kalk betrifft,
Backsteine von der erforderlichen Beschaffenheit herstellen,
vorausgesetzt, dass man beim Brennen die zweckmässigste Temperatur
anwendete. Ein Ziegelthon, welcher viel kohlensauren Kalk enthält, lässt
sich zwar bei einer weit niedrigern Temperatur, demnach mit geringerem
Brennstoffaufwand brennen; den so erhaltenen Steinen geht indessen die
erforderliche Festigkeit und Dauerhaftigkeit ab. Nicht selten kommen
ferner im Thon vor: Glimmer, Feldspath, Eisenoxydhydrat, Ferriphosphat,
nebst vegetabilischen Ueberresten. Wenn diese Stoffe nicht in zu grosser
Menge und gleichmässig vertheilt in dem Thon vorkommen, so sind sie nicht
nachtheilig. Glimmer und Feldspath, sowie Eisenoxyd wirken als
Flussmittel und sind daher bis zu einem gewissen Grade eher nützlich als
schädlich, weil sie das Zusammensintern der Masse beim Brennen befördern.
Kieselgerölle, gröbere Stücken von kohlensaurem Kalk und Gypskrystalle
sind der Anwendbarkeit eines Ziegelthones sehr hinderlich; die Gerölle
zersprengen den durch das Brennen hart gewordenen Backstein, da sie ihr
Volumen vergrössern, während der Thon sich zusammenzieht. Kalknieren und
Gypskrystalle wirken noch nachtheiliger, da diese beim Brennen ihr
Volumen verkleinern, daher später durch Anziehung von Kohlensäure und
Wasser an Volumen beträchtlich zunehmen und dadurch den Mauerstein
sprengen. Schwefelkies macht den Thon zur Fabrikation von Backsteinen
ungeeignet, da das Eisensulfuret, welches nach dem Brennen in den Steinen
enthalten ist, an der Luft in Eisenvitriol übergeht, der in kurzer Zeit
auswittert und dadurch den Stein mürbe macht.
In den Niederlanden, in der Themse oberhalb London, an den Mündungen
des Ganges und des Nils, verwendet man den Flussschlamm, der sich in
der Nähe der Mündungen in den Flüssen und namentlich an den Stellen, wo
Ebbe und Flut aufhören wirksam zu sein, absetzt und dort zur Bildung
der Delta Veranlassung giebt, als Material für die Fabrikation von
Backsteinen. Seit 1852 stellt man (auf Anregung von =Bernhardi= in
Eilenburg) aus Kalksandmasse -- einem Gemenge von gebranntem Kalk, Sand
und Wasser -- die sogenannten =Kalkziegelsteine= dar, die als
Baumaterial vielfache Anwendung finden.
[Sidenote: Vorbereitung des Thones.]
Das Ausgraben des Thones aus den Thongruben erfolgt im Sommer oder
Herbste, weil zu dieser Zeit der Thon meist weniger feucht und schwer
und deshalb mit geringeren Kosten zu fördern ist. Der ausgegrabene Thon
wird in einer nicht zu hohen Schicht ausgebreitet, und wenn es die
Umstände erlauben, längere Zeit hindurch im Freien liegen gelassen,
damit Feuchtigkeit und Wärme, namentlich auch Frost auf ihn einwirken.
Sehr vortheilhaft ist es, wenn er gehörig durchfriert und dann wieder
aufthaut, da dadurch der Thon sehr aufgelockert wird. Der den
atmosphärischen Einflüssen ausgesetzt gewesene und wiederholt
durchgearbeitete Thon wird nun =eingesumpft=. Zu diesem Zwecke bringt
man denselben in Gruben von etwa 4 Meter Länge, 2 Meter Breite und 1,3
Meter Tiefe und übergiesst ihn mit so viel Wasser, dass dasselbe etwa 6
Centimeter darüber steht. Hier lässt man ihn mit Wasser sättigen und
rührt ihn wiederholt um, wobei man von Zeit zu Zeit Wasser hinzugiesst.
Sobald der Thon gehörig weich geworden ist, beginnt man mit dem
=Durchtreten= auf dem neben dem Sumpfe (fosse) befindlichen, gedielten
und mit Rändern eingefassten Tretplatz. Es wird zuerst eine 9-12
Centimeter hohe Schicht Thon auf den Tretplatz gebracht und diese von
den Arbeitern mit den Füssen durchtreten, wobei harte Körper, wie
Kieselgerölle und Kalknieren, aus dem Thon entfernt werden; von Zeit zu
Zeit wird die Masse umgeschaufelt und mit Wasser begossen. Auf die
erste Schicht kommt eine zweite, auf letztere eine dritte u. s. f., bis
endlich die Dicke der Schicht das Durchtreten unmöglich macht. Hier
geschieht auch bei zu fettem Thon das Vermengen mit Sand, eine Arbeit,
die, wenn es irgend möglich ist, umgangen werden muss, da sie das
Fabrikat vertheuert. Am vortheilhaftesten ist es, wenn man neben zu
fettem Thone einen mageren hat und diese beiden durch Durchtreten mit
einander vermengt. Einen zu mageren Thon kann man, wenn man keinen
fetten Thon zur Verfügung hat, durch Schlämmen von einem Theile seines
Sandes befreien und ihn dadurch geeignet zur Backsteinfabrikation
machen. Dieses Schlämmen geschieht auf zweierlei Weise. Nach der einen
Art rührt man den Thon in der Sumpfgrube mit Wasser zu einer Art
Schlempe an und lässt diese eine kurze Zeit in der Grube ruhig stehen,
damit ein Theil des Sandes sich absetze, darauf bringt man den oberen
thonigen Theil in eine andere Sumpfgrube und entfernt den sandigen
Bodensatz aus der ersten Grube. Nach einem andern Verfahren bringt man
den mageren Thon nach und nach in einen hölzernen Kasten, welcher an
der Vorderseite mit Zapfenlöchen in verschiedener Höhe versehen ist,
rührt den Thon durch Umrühren mit Wasser zu einem recht dünnen Brei an
und lässt ihn sodann, jenachdem der dem Lehm beigemengte Sand gröber
oder feiner ist, 2-5 Minuten ruhig stehen. Nach Verlauf dieser Zeit
öffnet man nach und nach die Zapfen und lässt das Thonwasser langsam in
die Grube laufen, in welcher nach der Verdunstung des Wassers ein von
Sand gereinigter, brauchbarer Thon zurückbleibt. In London und
überhaupt in England, wo die Backsteine fast das ausschliessliche
Baumaterial sind und die Häuser von aussen sehr selten einen Abputz
bekommen, reinigt man den Thon auf das sorgfältigste. Die den
Alluvialablagerungen entnommenen Massen, welche in dem Becken von
London über dem sogenannten London-clay liegen, werden durch einfache
Schlämmvorrichtungen von beigemengten Feuer- und Kieselsteinen,
Kalknieren u. s. w. befreit und nach Umständen mit Steinkohlencindern
(ein Gemenge von kleinen Koksstückchen und Asche) oder mit Sand
vermischt, angewendet.
Das Treten des Thones wird gegenwärtig häufig durch Knetmaschinen und
Schlämmvorrichtungen ersetzt. Eine der einfachsten und bewährtesten
Schlämmmaschinen ist die von =Henschel= in Cassel, bei welcher der Thon
in einen hölzernen bedeckten Trog, in dessen Axe sich eine mit
Rührarmen versehene Welle befindet, mit Wasser gegeben wird; durch die
Bewegung der Welle zerdrücken die Arme den Thon und zertheilen ihn in
dem Wasser zu einer Schlempe, welche man nun durch ein Sieb laufen
lässt. Zuweilen bedient man sich zum Vorbereiten des Thones auch eines
mit Steinen belasteten =Karrens=, dessen breite Räder von ungleichem
Durchmesser sind und welcher auf der Trettenne von zwei ausserhalb
derselben an einen Schwenkbaum gespannten Pferden herumgezogen wird.
Indem die Räder des Karrens den Thon durchschneiden, wird derselbe
gehörig durchknetet. Ein ganz verschiedenes Princip liegt der
=Thonpresse= zu Grunde, welche einen festgebauten Kasten mit
durchlöcherter oder gitterartiger Wand enthält; man füllt diesen mit
nassem Thon und treibt dann mit Hülfe eines hineingepressten Stempels
den Thon durch die engen, aber zahlreichen Wandöffnungen heraus, wobei
alle gröberen Unreinigkeiten im Innern zurückgehalten werden. Diese
Operation erfordert sehr grosse Kraft, zeigt sich aber höchst wirksam
und hat deshalb zur Construction mehrerer etwas verschiedener Maschinen
Veranlassung gegeben.
[Sidenote: Das Streichen der Ziegel.]
Das Streichen (oder Formen) der Ziegel (Backsteine) =mit der Hand= ist
eine sehr einfache Arbeit. Man wendet hierzu Formen von Holz oder von
Gusseisen an, welche aber wegen des Schwindens der Backsteine beim
Trocknen und Brennen grösser sein müssen als die herzustellenden Steine.
Fig. 156 zeigt die obere Ansicht (_B_) und den Durchschnitt (_A_) einer
gewöhnlichen Form.
[Illustration: Fig. 156.]
[Illustration: Fig. 157.]
[Illustration: Fig. 158.]
Bisweilen giebt man den Formen eine solche Breite (Fig. 157), dass man
darin zwei Steine auf einmal formen kann, obgleich diese Art Formen
weniger bei Mauersteinen als bei Fliessen Anwendung findet. Der
Arbeiter wirft einen Ballen Thon in die mit Sand bestreute Form, drückt
denselben in die Form recht dicht ein, damit die Ecken gehörig
ausgefüllt werden und streicht dann das, was über die Form hervorragt,
mit dem Streichholze (Fig. 158) weg. Die Form wird auf einem Brette
entleert und der geformte Stein auf dieses zum Trocknen hingelegt.
Nachdem er hier so weit ausgetrocknet ist, dass er ohne
Beeinträchtigung seiner Gestalt aufgehoben werden kann, wird er zum
völligen Austrocknen, auf der hohen Kante stehend, in Trockenscheuern
so lange einem nicht zu raschen Luftwechsel ausgesetzt, bis er völlig
lufttrocken erscheint. In Flandern, Brabant und Holland trocknet man im
Freien, indem man die Steine in Gestalt von durchbrochenen Mauern
aufstellt und dieselben mit Strohmatten bedeckt. Zweckmässig regulirtes
Trocknen der Backsteine ist für ihre Qualität von Wichtigkeit. Geht
nämlich das Trocknen zu schnell vor sich, so ist ein unregelmässiges
Schwinden und ein Verziehen oder Reissen unvermeidlich. Die Steine
müssen ferner während des Trocknens möglichst lose auf ihrer Unterlage
aufliegen, weil sonst diese Enden beim Zusammenziehen nicht nachfolgen
könnten und der Ziegel in der Mitte voneinanderreissen müsste. Von Zeit
zu Zeit vorgenommenes Verschieben der Steine oder untergestreuter Sand
verhindert das Anhaften derselben am besten. Die Leistung der Arbeiter
in einer bestimmten Zeit ist von ihrer Gewandtheit und ihrer
Körperkraft abhängig; als tägliches Leistungsquantum pro Kopf eines
Arbeiters eines sogenannten Tisches (aus 5-10 Personen bestehend)
können 1000 Stück Bauziegel als Maximum gerechnet werden.
[Sidenote: Ziegelstreichmaschinen].
Das Formen der Ziegel =mit Hülfe von Maschinen=[97] hat, wenn es von
Vortheil sein soll, mehr und billigere Arbeit zu leisten, als durch
Handarbeit geleistet werden kann. Nehmen wir an, dass ein Streicher,
unterstützt durch zwei Handlanger und ein Kind, im Durchschnitt täglich
5-6000 Backsteine zu liefern im Stande ist. Es wird sich nun schwerlich
eine Streichmaschine construiren lassen, lieferte sie auch in der
nämlichen Zeit fünfmal mehr Ziegel, welche nicht wenigstens ebenso viel
kostete, als zwanzig Arbeiter, die zur Fabrikation von 30,000 Ziegeln
erforderlich gewesen wären. Eine Maschinenziegelei erfordert ein grosses
Anlagekapital, die Deckung der Zinsen, die Unterhaltung der Maschine, die
Nothwendigkeit, dieselbe ununterbrochen zu beschäftigen, die zu ihrer
Leitung und Beaufsichtigung erforderlichen Leute, endlich die Beschaffung
der bewegenden Kraft setzt einen enormen und unaufhörlichen Absatz
voraus. Ein derartiger Absatz ist aber nur in einem Seehafen oder in
nächster Nähe eines schiffbaren Flusses oder in nächster Nähe grosser
oder in raschem Aufschwunge begriffener Städte ausführbar, weil die
Ziegel durch weiten Landtransport zu kostspielig werden. Es bedarf daher,
Alles in Allem betrachtet, eines seltenen Zusammentreffens von Umständen,
um eine Maschinenziegelei rentabel zu machen und sie in den Stand zu
setzen, mit der Handarbeit concurriren zu können. Man begegnet daher
Maschinenziegeleien nur in solchen Ländern, wo der Tagelohn am theuersten
ist und die Nähe grosser Städte und eines Seehafens auf einen grossen und
fortwährenden Absatz zu rechnen gestattet.
[97] Ueber Maschinenziegelei siehe eine Abhandlung =Emil Teirich='s in
Wien, Jahresbericht der chem. Technologie 1868 p. 407.
Alle in den letzten Jahrzehnden construirten Streichmaschinen lassen
sich auf folgende =vier= Arten von Maschinen zurückführen:
1) auf Maschinen, welche das Streichen der Ziegel mit der Hand
nachahmen;
2) auf Maschinen, die das Formen durch eine ununterbrochene
Kreisbewegung ausführen;
3) auf Maschinen, welche mit einer Form zum Ausstechen der Backsteine
aus einem Thonkuchen versehen sind;
4) auf Maschinen, welche ein fortlaufendes Band aus Thon von einer
Breite, die der Länge der Ziegelsteine entspricht, bilden und dieses
Band mit Hülfe eines Messers oder eines Fadens in einzelne Steine
zerschneiden.
[Illustration: Fig. 159.]
I. Die Maschinen der =ersten Art=, welche das Streichen mit der Hand
nachahmen, bestehen aus einem gusseisernen Formrahmen, der durch eine
Combination verschiedener Maschinentheile in eine hin- und hergehende
Bewegung versetzt wird. In dem ersten Theile der Bewegung gelangt die
Form unter den mit Thon gefüllten Trichter und wird daselbst gefüllt;
die Form geht dann in eine zweite Stellung, wo durch einen Hebel der
Inhalt zusammengepresst wird; in der dritten Stellung gleitet sie über
den Boden, welcher beim Pressen zum Widerstand diente und tritt unter
einen Pressstempel, welcher den fertig geformten Backstein aus der Form
treibt. Hierauf beginnt das Spiel von Neuem. Als Beispiel einer
derartigen Maschine beschreiben wir die von =Carville= (von Issy bei
Paris). Das Ziegelmaterial gelangt aus der Knettonne _A_ (Fig. 159)
unter die Presswalze _B_, welche fortwährend durch einen aus dem
Reservoir _C_ kommenden Wasserstrahl feucht erhalten wird, damit der
Thon nicht an der Walze adhärire; ein Trichter mit Sand _D_ bestreut
die Backsteine mit Sand, ehe sie unter den Pressapparat kommen, welcher
durch den Hebel _F_ und das Gegengewicht _G_ wirkt. Die Formen gehen
dann auf einer endlosen Kette _I_ weiter; diese aus Blechstreifen
bestehende Kette bildet den Boden der durch die Wellen _J J_ constant
bis zu dem Pressstempel bewegten Formen, wo die Ziegel aus den Formen
auf Bretter gelangen, auf welchen sie in den Trockenraum weiter geführt
werden. Durch das in _N_ befindliche Wasser werden die Formen gewaschen
und mit Hülfe des Trichters _K_ mit Sand bestreut, ehe sie unter der
Presswalze mit Thon gefüllt werden. Fig. 160 giebt die Details der
Kette, welche die Formen bildet, und der Vorrichtungen, welche den
Pressstempel in Bewegung setzen, sobald es Zeit ist, die Backsteine aus
der Form zu entfernen.
[Illustration: Fig. 160.]
II. Die Maschinen der =zweiten Art=, bei welchen das Formen der
Backsteine durch eine ununterbrochene Kreisbewegung geschieht, sind den
vorstehenden ähnlich; es findet jedoch bei ihnen der Unterschied statt,
dass statt einer Form mehrere vorhanden sind, die sich entweder auf
einer horizontalen, um eine verticale Axe sich drehenden Scheibe oder
auf der Peripherie eines Cylinders befinden, welcher sich um eine
horizontal liegende Axe dreht. Bei einigen Maschinen der Art beginnt
eine schwere gusseiserne Walze das Pressen, welches durch das Gleiten
der Formen zwischen zwei nicht ganz parallelen Blechwalzen fortgesetzt
wird. Bei den Scheibemaschinen wird das Auspressen der geformten Steine
aus der Form entweder durch Hebel oder durch eine schiefe Ebene
bewirkt; bei den Cylindermaschinen ist in den Formen ein beweglicher
Boden, welcher mehr und mehr durch die Form hindurch bewegt wird, wenn
dieselbe dem tiefsten Stande sich nähert.
III. Die Maschinen der =dritten Art= unterscheiden sich von den
vorhergehenden dadurch, dass das Ziegelmaterial zuerst in einen
platten Thonkuchen von der Dicke der herzustellenden Ziegelsteine
verwandelt wird, auf welchen die Form wie eine gewöhnliche
Ausstechmaschine niederfällt, um den Backstein auszuschneiden. Dieses
System findet besonders Anwendung, wenn es sich darum handelt,
Verzierungen an den Ziegelsteinen anzubringen.
IV. Die Maschinen der =vierten Art= endlich, bei welchen ein langes
Band aus Thon, so dick und breit als der Länge der Ziegel entspricht,
erzeugt wird, welches durch Querschnitte in einzelne Theile zertheilt
wird, zerfallen in zwei Unterarten, je nachdem das Thonband entweder
mittelst Herauspressen des Thones durch eine länglich viereckige
Oeffnung, oder mittelst Walzen, das Abschneiden aber entweder sofort,
wenn ein Stück von der einfachen Ziegellänge oder Ziegelbreite
herausgetreten ist, oder erst nachher durch viele auf einmal vollzogene
Schnitte stattfindet. Das Zerschneiden geschieht entweder mit einem
Messer oder mit einem Messingdraht. Auf das nämliche Princip gründen
sich die Thonröhrenpressmaschinen, die gegenwärtig zur Fabrikation der
Drainröhren dienen.
[Illustration: Fig. 161.]
[Illustration: Fig. 162.]
Die Maschine von =Terrasson-Fougères= lässt sich zum Theil auf das
vierte System zurückführen, obgleich das Streichen erfolgt, ohne dass
ein Maschinentheil vorhanden wäre, welcher mit dem Namen Form belegt
werden könnte. Auf einer endlosen Kette wird mit Hülfe einer Presswalze
_A_ (Fig. 161) ein Thonband gebildet, welches beim Hervortreten unter
dem Presscylinder durch gespannte verticale Drähte die nöthige Breite
erhält und sodann auf den Rollen _D_ weiter geführt wird und zwar bis
zu einer Vorrichtung (Fig. 162), welche vom Erfinder das Fallwerk
genannt wird. Das Fallwerk selbst ist eine Art Holzrahmen und mit eilf
durch Gewichte _F_ in Spannung erhaltenen Eisen- oder Kupferdrähten
versehen, welche beim Niedergang des Fallwerkes als Messer wirken.
Jeder dieser Drähte muss mit Genauigkeit justiert werden, alle müssen
in einer Ebene und vollkommen gleich weit von einander liegen und zwar
so weit, als es die Breite der Ziegel verlangt. Sind die Ziegel auf die
ganze Höhe der Masse durchschnitten, so wird das Fallwerk wieder
gehoben: auf diese Art gehen die beiden Operationen des Formens und
Schneidens ununterbrochen vor sich. Die Bretter, auf denen die
geformten Steine liegen, laufen auf der Leitung weiter fort bis an den
Ort, wo die Ziegel getrocknet werden sollen. Der Apparat _G_ ruht auf
sechs Rädern, wodurch der leichte Transport der Maschine nach allen
Theilen der Ziegelei ermöglicht ist.
[Sidenote: Backsteine aus trocknem Thon.]
=Pressziegel= sind durch Pressen mittelst eines fast =trockenen Thones=
hergestellt, dessen natürliche Feuchtigkeit mehr als hinreichend ist,
um durch den starken Druck, welchem der Thon unterworfen wird, den
erforderlichen Zusammenhang zu erzielen. Es werden dadurch weit
dichtere Steine erzeugt, die man, weil sie mehr Festigkeit besitzen,
weit dünner streichen kann als die gewöhnlichen Ziegelsteine. Eine der
vollkommensten Maschinen zur Fabrikation von Pressziegeln ist die von
=Nasmyth= und =Minton=, bei welcher das Wesentliche in einer besonderen
Construction des Excentricums besteht, welches die comprimirenden
Formen in Thätigkeit setzt. Bei jeder Rotation desselben soll der
gepulverte Thon comprimirt werden, dann soll die Compression
nachlassen, damit die zwischen den Thontheilchen eingeschlossene Luft
entweichen kann, worauf die letzte Verdichtung erfolgt. Bei der
Fabrikation von Pressziegeln aus gepulvertem Thon zeigt es sich
nämlich, dass, wenn der erforderliche Grad der Verdichtung mit einem
Druck erreicht werden soll, ein Theil der zwischen den Thontheilchen
eingeschlossenen Luft beim Nachlassen der comprimirenden Kraft sich
wieder auszudehnen strebt und daher den Ziegel lamellenartig spaltet.
Mit Hülfe einer neuerdings von =Julienne= construirten Maschine zum
Herstellen von Ziegeln aus trockenem Thon sollen ein Mann und ein Kind
täglich im Stande sein, in einer zehnstündigen Schicht 4000 Stück
Ziegel zu streichen.
[Sidenote: Das Brennen der Ziegel.]
=Das Brennen= der an der Luft vollständig getrockneten Backsteine oder
Ziegel geht entweder in besonders dazu construirten Oefen (=Brennöfen=)
oder in =Feldöfen= oder =Meilern= (Feldbrennerei) vor sich. Die Brennöfen
sind entweder a) =offene= Oefen (Schachtöfen) oder b) =gewölbte= oder
=geschlossene= Oefen oder endlich c) Oefen mit ununterbrochenem Brande
(=continuirliche Oefen=). Sie sind theils auf Holz-, theils auf Torf-,
Braunkohlen- und Steinkohlenheizung eingerichtet.
[Illustration: Fig. 163.]
[Illustration: Fig. 164.]
Von den vielfachen Constructionen von Ziegelbrennöfen seien einige der
besseren als Beispiele angeführt. Fig. 163 stellt einen Etagenofen vor,
welcher auf Holzfeuerung eingerichtet ist; die drei über einander
liegenden Räume _A_, _B_ und _C_ werden nach einander geheizt, die
Feuerung _D_ (mit der Heizthüre _F_) giebt eine lange Flamme, welche
durch eine durchbrochene Mauer vertheilt wird und dann in den Brennraum
_A_ und von da durch Oeffnungen in die Feuerung _H_ tritt, welche durch
die Heizthüre _G_ unterhalten wird; die Verbrennungsprodukte werden
wieder durch die durchbrochene Mauer _J_ zertheilt und gelangen in die
oberste Etage _C_. Das Brennen selbst wird durch die Höhe des
Schornsteins _N_ regulirt, welcher sich mit der Höhe der in Brand
gesetzten Etage vermindert. Fig. 164 zeigt einen Längendurchschnitt des
Ofens nach der schmalen Seite und von der Feuerung _H_ aus gesehen.
Fig. 165 einen Horizontaldurchschnitt in der Höhe der Sohle der
mittleren Etage. Diese Ofenconstruction gewährt eine beträchtliche
Brennmaterialersparniss, da man das zum Brennen der in den Abtheilungen
_B_ und _C_ befindlichen Backsteine erforderliche Vorfeuer vermeiden
kann.
Ein zweckmässig eingerichteter, offener, mit Holz betriebener
Ziegelofen ist Fig. 166 im Durchschnitt durch die schmale Seite nach
der Richtung der Feuerungen dargestellt, eine Zeichnung, welche durch
den Horizontaldurchschnitt Fig. 167 vervollständigt wird. Es sind drei
Feuerungen vorhanden, von welchen _P_ die mittlere ist. Die Feuerung
hat keinen Rost und ist mit einer Reihe von Gurtbögen _o o o_
überwölbt, die eine durchbrochene Decke bilden, die Flamme zertheilen
und dieselbe in den Brennraum _B B_ führen, welcher oben offen ist. Die
zu brennenden Steine werden auf die Bögen _o o o_ auf die hohe Kante
gestellt und zwar der Art, dass die Steine der verschiedenen Schichten
einander kreuzen und hinlänglich von einander entfernt sind, um die
Flamme ungehindert durchgehen zu lassen. Um nicht zu viel Wärme zu
verlieren, schichtet man die Steine weit über den Ofen hinaus. Obgleich
ein nicht unbedeutender Wärmeverlust mit der Anwendung dieses Ofens
verknüpft ist, so wendet man ihn doch wegen des bequemen Einsetzens und
Ausziehens häufig an.
[Illustration: Fig. 165.]
[Illustration: Fig. 166.]
[Illustration: Fig. 167.]
[Illustration: Fig. 168.]
[Illustration: Fig. 169.]
Das Brennen der Backsteine mit Holz ist natürlich viel theurer als mit
Steinkohle. So bäckt man nach den Angaben von =Carville= in dem Fig.
168 und 169 dargestellten Ofen 80,000 Ziegel mit 160 Hektoliter
Steinkohle. Da 1 Hektoliter Steinkohle 80 Kilogr. wiegt und 100 Kilogr.
3 Frcs. 12 Cents. kosten, so kommt das Brennen von 80,000 Ziegeln noch
nicht ganz auf 400 Frcs. zu stehen.
[Illustration: Fig. 170.]
[Illustration: Fig. 171.]
[Illustration: Fig. 172.]
Wendet man zum Brennen der Steinkohlen geschlossene und mit Rost
versehene Oefen an, so giebt man dem Ofen die in Zeichnung Fig. 170
dargestellte Form. Die Capacität des Ofens _A_ wird durch dicke Mauern
_B_ bestimmt, die zu brennenden Steine werden auf der Sohle _C_ des
Ofens in Gewölben aufgeschichtet, unter welchen die
Verbrennungsprodukte frei circuliren können. _D D_ (Fig. 172) sind zwei
Röste. Fig. 171 zeigt die Anordnung der Steine in dem Ofen.
[Illustration: Fig. 173.]
[Illustration: Fig. 174.]
Man hat den Versuch gemacht, mit dem _Backen der Ziegelsteine das
Kalkbrennen_ zu verbinden. Fig. 173 und 174 stellen derartige
Ziegel-Kalköfen dar. Die Sohle des Brennraumes _A_ besteht aus
bogenförmigen Gewölben aus Kalkstein, den man zugleich mit den
Backsteinen brennt. Der Zug wird durch den Schornstein _B_ vermittelt
und durch die Zuglöcher regulirt. Die sechs Feuerungen sind durch eine
starke Mauer _D_ von einander getrennt. Das Brennmaterial kommt auf den
Rost _E_, unter dem sich der Aschenfall _F_ findet. Die auf einer
Ofenseite befindlichen Feuerungen sind durch die Mauern _G_ von
einander getrennt.
[Sidenote: Continuirliche Brennöfen.]
Von den in Vorschlag gebrachten =continuirlichen Brennöfen= hat sich der
ringförmige Ziegelofen von =Hoffmann= und =Licht= in jeder Hinsicht
bewährt. Diese Oefen bestehen aus einem im Grundriss ringförmigen, im
Querschnitt beliebig geformten Ofenkanal, der zwar an verschiedenen
Punkten von aussen zugänglich und beschickbar und an eben so vielen
Punkten gegen einen im Centrum stehenden Schornstein verschliessbar, im
Uebrigen aber frei ist.
Denkt man sich den Querschnitt des Ofenkanals mittelst eines Schiebers,
der durch Falze eingesetzt wird, an irgend einer Stelle geschlossen,
die zunächst davor gelegene Eingangsthür und den zunächst dahinter
liegenden Rauchkanal geöffnet, alle übrigen Eingänge und Rauchkanäle
aber geschlossen, und im Schornstein eine aufsteigende Luftsäule, so
wird ein Luftzug entstehen, der aus der Atmosphäre durch die geöffnete
Thür in den Ofen tritt und diesen seiner ganzen Länge nach bis auf die
andere Seite des Schiebers durchstreicht, um durch den dort geöffneten
Rauchkanal (und den Rauchsammelkanal) in den Schornstein zu treten.
Denkt man sich ferner den Ofenkanal mit den zu brennenden Kalksteinen
gefüllt, und zwar der Art, dass der Luftzug in der ersten Hälfte des
Kanals bereits fertig gebrannte, in der Abkühlung begriffene Steine
durchstreicht, demnächst des Feuer speist (welches durch Einstreuen des
Brennmaterials in die glühenden Steinmassen von oben unterhalten wird)
und auf der letzten Hälfte des Ofenkanals durch noch nicht gebrannte
Steine zieht, um dann durch den offenen Rauchkanal in den Schornstein
zu entweichen, so ist es klar:
a) Dass die in die offene Thür eindringende Luft auf dem ersten Theil
ihres Laufes im Ofen, indem sie die fertig gebrannten Steine
abkühlt, sich in hohem Grade erhitzt, folglich
b) im Stande ist, den Effect des Feuers in eben dem und (wegen der dann
erfolgenden vollständigeren Verbrennung der Gase) in noch höherem
Grade zu vermehren, während
c) die durch das Feuer unverbrannt streichende Luft, sowie die
gasförmigen Verbrennungsprodukte, auf ihrem übrigen Wege durch den
Ofen bis zum Schornstein (resp. Rauchsammelkanal) eine Menge Wärme
an die noch ungebrannten Steine absetzen und dieselben bis zu einer
solchen Temperatur vorwärmen und erhitzen, dass nur eine kurze
Brennzeit und eine verhältnissmässig geringe Menge Brennmaterial
erforderlich ist, um sie vollständig gar zu brennen.
Da nun die der offenen Thür zunächst stehenden Steine am meisten
abgekühlt, also zum Herausziehen tauglich sein werden, so kann man sie
durch frische ungebrannte ersetzen; der Abschluss des Ofens mittelst
das Schiebers kann vor der nächsten Thür hinter den frisch eingesetzten
Steinen erfolgen, diese Thür kann geöffnet, die vorhergehende
geschlossen werden, und ebenso der nächste Rauchkanal geöffnet, der
geöffnet gewesene geschlossen und das Feuer vorwärts geschoben werden.
Durch stetige Wiederholung dieses Vorgangs macht das Feuer
wiederkehrend die Runde im Ofen, wie auch gleichzeitig das Ausziehen
und Einsetzen der Steine ringsum ohne Unterbrechung stattfindet; um
diese letzten beiden Manipulationen gleichzeitig vornehmen zu können,
stehen die =zwei= ersten Thüren, die eine für das Ausziehen, die andere
für des Einsetzen, zu gleicher Zeit offen.
[Sidenote: Feldziegeleien.]
Im Gegensatze zu den ständigen Ziegelhütten unterscheidet man die
=Feldziegeleien=, die besonders in Gegenden am Platze sind, wo in Folge
der Entfernung von Ziegeleien die Herbeischaffung von Ziegeln grossen
Kostenaufwand verursachen würde, vorausgesetzt, dass in geringer
Entfernung von dem Ort, wo die Bauten ausgeführt werden sollen, sich ein
passender Ziegelthon findet. Die durch den Feldbrand hergestellten Ziegel
heissen =Feldziegel= oder =Feldsteine=. Das Verfahren beim Feldbrennen
ist verschieden, je nachdem man mit Torf, Holz oder Steinkohle feuert.
Benutzt man Torf oder Holz als Brennmaterial, so formt man aus den zu
backenden Steinen in derselben Weise, wie sie in einen Ofen eingesetzt
werden würden, einen Haufen oder Meiler, bringt auch mehrere Feuerkanäle
darin an und bekleidet den bis zu 50,000 Steine fassenden Meiler mit
einer dünnen Lage Lehm und noch von der Windseite mit beweglichen
Strohhorden. Das Einschüren geschieht hier in den Heizkanälen, die
Feuergase gehen durch die Ziegelmasse hindurch und finden endlich in der
Decke ihren Ausweg. Es ist bei diesem Verfahren unvermeidlich, dass die
Temperatur in den inneren Theilen des Meilers weit höher steigt, als in
den der Lehmschicht zunächst liegenden Theilen. Soll dagegen Steinkohle
als Brennmaterial dienen, so legt man die Heizkanäle enger als bei
Torffeuerung an, da sie nur zur Entzündung der Steinkohlen dienen sollen,
und füllt sie mit Steinkohle. Auf jede Schicht der eingesetzten
Backsteine kommt eine Lage zerkleinerte Steinkohle, darauf die nächste
Steinschicht, dann wieder Steinkohlen u. s. f.; der Meiler wird auch hier
mit einer Schicht Lehm bedeckt, in welcher man einige Luftlöcher
anbringt, um das Brennen reguliren zu können. Die in den Feuerkanälen
befindlichen Steinkohlen werden angezündet, von wo aus das Feuer sich
nach und nach über den ganzen Meiler erstreckt. Die sich entwickelnde
Hitze ist hinreichend, um die Backsteine in allen Theilen des Ofens gar
zu brennen. Während des Verbrennens der Steinkohlenlagen sinkt der Meiler
zusammen, was jedoch bei der geringen Dicke dieser Lagen von keinem
Nachtheil ist.
[Sidenote: Die holländischen Klinker.]
Die holländischen Klinker oder Klinkerte sind sehr scharf, bis zur
halben Verglasung gebrannte Backsteine, die sich von den gewöhnlichen
durch glasigen Bruch, grünliche oder dunkelbraune Farbe und die
Eigenschaft, kein Wasser zu absorbiren, unterscheiden.
[Sidenote: Dachziegel und Fliessen.]
Zur Fabrikation der =Dachziegel= bedarf man eines besseren und
sorgfältiger zubereiteten Thones als zur Herstellung der Mauerziegel.
Während man bei den letzteren das Material durch blosses Treten
vorbereitet, wendet man bei den Dachziegeln gewöhnlich die Thonmühle
an. In Bezug auf das Streichen der Masse ist kaum etwas zu erwähnen. In
der Regel brennt man sie gleichzeitig mit den Mauersteinen, wobei
erstere den obern Theil des Ofens einnehmen müssen, da sie ihrer
geringeren Dicke wegen zum Backen keiner so hohen Temperatur bedürfen
als die Backsteine. Will man den Ziegeln eine ins Graue gehende Farbe
ertheilen, so feuert man, wenn der Brennofen in der grössten Glut steht
und man glaubt, dass er in einigen Stunden ausgenommen werden muss,
Erlenzweige mit ihrem Laub, so grün und feucht, wie sie vom Baume
kommen, ein, und hört mit dem Torffeuer auf; zugleich werden die
Schürlöcher geschlossen. Der entstehende Rauch bildet in der porösen
Ziegelmasse einen Absatz von Kohle, was die Ursache der Graufärbung
ist; vielleicht wird auch das in der Masse enthaltene Eisenoxyd zu
schwarzem Oxyd-Oxydul reducirt. Die Fabrikation der =Fliessen=
(Pflasterziegel oder Plattziegel) stimmt im Wesentlichen mit der der
Dachziegel überein; man giebt ihnen durch Dämpfen mit grünem Erlenholz
häufig einen angenehmen grauen Thon; die Fliessen sind von viereckiger
oder sechseckiger Gestalt und zum Auspflastern der Fussböden in Küchen,
Vorplätzen, Kellern u. s. w. bestimmt. Von den Dachziegeln sind
folgende Sorten gebräuchlich: a) die =Biberschwänze=, platte, auf der
einen schmalen platten Seite mit einer Nase versehene Dachziegel, die
mit Hülfe der Nasen nebeneinander auf die Latten aufgehängt werden und
auf diese Weise die platte Fläche des Daches bilden. Man theilt sie in
ganze oder halbe, je nachdem sie volle gewöhnliche Breite oder die
Hälfte derselben haben; b) die =Blendsteine= unterscheiden sich von den
Biberschwänzen dadurch, dass sie keine Nase haben, mittelst welcher sie
aufgetragen werden können, sondern mit Löchern zum Aufnageln versehen
sind; c) die =Kaff=- oder =Kappziegel=, welche die Stelle der
sogenannten Kappfenster vertreten und Licht und Luft auf den Boden des
Hauses leiten sollen, sind von den Biberschwänzen dadurch
unterschieden, dass sie bei gleicher Länge dreimal so breit sind und in
der Mitte eine Ausbauchung mit einer Oeffnung besitzen; d) die
gegenwärtig nicht mehr gangbaren =Passziegel= (Pfannenziegel oder
Schlussziegel) besitzen die Gestalt eines liegenden [S liegend]; der
abwärts gehende Theil eines solchen Ziegels greift immer in den
aufwärts gehenden des folgenden. Ein mit solchen Ziegeln bedecktes Dach
schliesst zwar vollständig, beschwert aber auch das Gebäude zu sehr; e)
die =Hohlziegel=, von der Gestalt eines halben hohlen abgekürzten
Kegels oder eines halben hohlen Cylinders, werden in =Forstziegel= und
in =Kehlziegel= unterschieden. Sonst wurden erstere zur Bedeckung
ganzer Dächer gebraucht, gegenwärtig benutzt man sie nur noch zum
Eindecken der Forsten oder Firste.
[Sidenote: Hohlziegel.]
Die Anwendung von =hohlen Backsteinen= (Hohlziegeln) stammt aus den
ältesten Zeiten. Die sogenannten Topfgewölbe sind in der That weiter
nichts als Mauerwerk aus hohlen Steinen, um das Gewicht des
auszuführenden Mauerkörpers geringer zu machen und dadurch den Druck auf
die Theile des Bauwerkes, welche ihn zu tragen haben, zu vermindern. Die
Töpfe sind 21-24 Centimeter hoch, 9-12 Centimeter im Durchmesser, in der
Mitte hohl und hartgebrannt. Durch die Einführung der Drainpressen hat
man nun Gelegenheit, die Topfform zu verlassen und Ziegelsteine zu
fabriciren, welche mit den Vortheilen des gewöhnlichen Formates die
Vorzüge der Töpfe vereinigen. Es werden auf Drainpressen durch geeignete
Formen Steine hergestellt, welche die viereckige Gestalt und Grösse
unserer gewöhnlichen Mauersteine haben und ihrer Länge nach von
Oeffnungen durchlaufen werden. Für einzelne Anwendungen fabricirt man
Steine, bei denen die Oeffnungen die Steine nicht nach der Länge, sondern
nach der Quere durchlaufen.
Derartige Hohlziegel zeigen, mit gewöhnlichen Backsteinen verglichen,
manche Vortheile, deren hauptsächlichste folgende sind: 1) man braucht
zu ihrer Fabrikation nur etwa 60-70 Proc. des Materials; 2) sie lassen
sich viel rascher fabriciren, da sie mit Hülfe der Presse dargestellt
werden; 3) sie trocknen schneller und gleichförmiger, weil das
Austrocknen auch von innen geschieht; 4) sie erfordern zum Backen eine
weit niedrigere Temperatur, sodass man 20-30 Proc. Brennmaterial
erspart; 5) der Transport der Steine wird natürlich ein billigerer; die
Mauern trocknen leichter und schneller aus. Fig. 175 zeigt eine sehr
gebräuchliche Art von Hohlziegeln, Fig. 176 eine andere Modification
derselben.
[Illustration: Fig. 175.]
[Illustration: Fig. 176.]
[Sidenote: Leichte oder schwimmende Ziegelsteine.]
Die sogenannten =leichten Ziegelsteine= (poröse Backsteine,
Schwammsteine), welche auf dem Wasser schwimmen, waren schon den Alten
bekannt. =Posidonius= und nach ihm =Strabo= sprechen von einer in
Spanien vorkommenden thonartigen Erde, die man als Polirmittel des
Silbers brauche und aus welcher man dort Bausteine forme, die auf dem
Wasser schwimmen. Aehnliches geschehe auf einer Insel des Tyrrhenischen
Meeres und auf mehreren Punkten in Asien. =Vitruvius Pollio= hat sich
über diese Steine als ein wegen seiner Leichtigkeit zum Bauen ganz
besonders sich eignendes Material geäussert und auch =Plinius= hat
Steine aus dieser bimssteinähnlichen, aber plastischen Masse als einen
Gegenstand von grosser Wichtigkeit erwähnt. Diese Thatsachen blieben
Jahrtausende lang fast ganz unbeachtet, weil das Material sich nur
spärlich und vereinzelt fand, bis im Jahre 1791 der Italiener =Giovane
Fabroni= aus einer als Bergmehl bezeichneten Kieselerde, die sich bei
Santafiora in Toscana findet, schwimmende Ziegelsteine herzustellen
lehrte, welche sich gut mit Mörtel verbanden und der Erweichung durch
Wasser vollständig widerstanden; diese Steine leiteten die Wärme so
gering, dass man ein Ende derselben in der Hand halten konnte, während
das andere rothglühend war. =Fabroni= machte auf einem alten Fahrzeuge
das Experiment, eine viereckige Kammer aus solchen Steinen zu wölben
und mit Schiesspulver auszufüllen. Das mit Holz bedeckte Schiff brannte
vollständig ab, und als der Boden der Pulverkammer weggebrannt war,
versank es ohne Entzündung des Pulvers. Zu derselben Zeit entdeckte
auch =Faujes= bei Coiron in Frankreich eine Art Bergmehl, die in ihren
Eigenschaften mit dem aus Toscana völlig übereinstimmte, aber erst im
Jahre 1832 durch die Bemühungen des Grafen =de Nantes= und des
Bergwerkdirectors =Fournet= in Lyon Anwendung fand. Letzterer hob die
Wichtigkeit dieser Steine für die Marine hervor. Die Pulverkammer, die
Küche, die Herde der Dampfmaschinen, die Orte, wo Spirituosen
aufbewahrt werden, lassen sich dadurch sicher machen. Ebenso wichtig
sind diese Steine für die Gewölbe der Schmelzöfen und überhaupt für
alle Oefen, in welchen bedeutende Hitze erzeugt wird, da diese Steine
nicht schmelzen und sich nur wenig zusammenziehen. Früher hielt man das
zur Fabrikation der schwimmenden Ziegelsteine geeignete Bergmehl
allgemein für eine unorganische Substanz und sein Auffinden für einen
zufälligen Umstand, weshalb denn seine technische Benutzung sich wenig
verbreiten konnte. =Kützing= hat jedoch nachgewiesen, dass diese
Erdarten ihre Eigenthümlichkeiten dem Umstande verdanken, dass sie
Zusammenhäufungen von Kieselpanzern von Infusorien sind und sich auch
in Deutschland ziemlich häufig finden. Während ein gewöhnlicher
Ziegelstein 2,70 Kilogr. wiegt, ist des Gewicht eines aus Berliner
Infusorienthon dargestellten gleichgrossen Steines nur 0,45 Kilogr. Mit
Wachs überzogene Stücke schwimmen wie Kork auf dem Wasser. Das stärkste
Porcellanofenfeuer schmelzt sie nicht und verkürzt sie wenig. Durch
Zusatz von etwas Thon oder Lehm wird die Festigkeit den gewöhnlichen
Mauersteinen gleich. -- Man macht die porösen Backsteine gegenwärtig
auch häufig aus gewöhnlichem Ziegelthon unter Zusatz von Kohlenpulver,
Sägespänen, Lohe, Torf, Moorerde u. s. w. Derartige Steine, =Lohsteine=
oder =Schwammsteine=, wurden übrigens schon im 14. oder 15. Jahrhundert
dargestellt, so trifft man z. B. in Nürnberg in alten Gebäuden die
Schornsteine mit solchen leichten Ziegelsteinen aufgeführt, bei denen
der Thon mit Lohe oder Spreu versetzt war. Seit einigen Jahren stellt
man zu Kolbermoor (in Südbayern) unter dem Namen =Tuffziegel= leichte
Backsteine aus einem Gemenge von Torf und sandhaltigem Lehm dar.
[Sidenote: Feuerfeste Steine.]
Die =feuerfesten Steine= oder =Charmottesteine= werden anstatt der
gewöhnlichen Backsteine zur Construction aller solchen Feueranlagen
angewendet, wo diese schmelzen würden. Man stellt dieselben aus einem
feuerbeständigen, an Kiesel- und Thonerde reichen, aber an Kalk,
Eisenoxydul und Alkalien armen Thonerde her. Um dessen Strengflüssigkeit
zu steigern und das Schwinden und Rissigwerden beim Brennen zu
verhindern, mischt man den Thon mit schon gebranntem Thon (Charmotte),
Sand, Kohle, Koks u. s. w. Bei der Fabrikation feuerfester Steine ist zu
berücksichtigen, dass es hauptsächlich zweierlei Dinge sind, welche auf
Erweichung und Schmelzung eines dem Feuer ausgesetzten feuerfesten
Steines hinwirken: ein hoher Hitzgrad an sich, dann ein gleichzeitiger
Angriff von Agentien, die wie Flugasche, alkalische Dämpfe, schmelzende
Alkalien und Metalloxyde (besonders Eisenoxydul) als Flussmittel wirken.
Daraus folgen für die Darstellung zweierlei Gesichtspunkte, im letztern
Falle dürfen nur feuerfeste Thone Bestandtheile sein, im ersten Falle
sind kieselige Zusätze zulässig. Ausserdem müssen die feuerfesten Steine
starken Abwechselungen der Temperatur widerstehen und hinreichend fest
sein, um einen starken Druck auszuhalten.
Man fertigt aus der Masse für feuerfeste Steine nicht nur Steine,
sondern auch Futter für Oefen in Kreissegmenten, Platten, Kapseln für
Porcellan und Steingut, Muffeln für das Einbrennen von Porcellanfarben,
Beschläge in Fabriköfen, Röhren zum Ausfüttern von Schornsteinen (als
Schutz gegen Feuersgefahr), Gasretorten, Kaminsimse, Badewannen,
Blumengefässe, Abtrittsröhren, Waterclosets, Viehtröge, hohle Platten
zur Herstellung von Isolirschichten gegen aufsteigende Feuchtigkeit bei
Bauten u. s. w. Einige Analysen von feuerfesten Steinen ergaben:
1. 2. 3. 4. 5.
Kieselerde 63,09 88,1 88,43 69,3 77,6
Thonerde 29,09 4,5 6,90 29,5 19,0
Kalk 0,42 1,2 3,40 -- --
Magnesia 0,66 -- -- -- 2,8
Eisenoxyd 2,88 6,1 1,50 2,0 0,3
Kali 1,92 -- -- -- --
Natron 0,31 -- -- -- --
Titansäure 2,21 -- -- -- --
---------------------------------------
100,00 100,0 100,00 100,0 100,0
1. Thon von Dowlais, 2. Steine aus den Kupferschmelzöfen in Wales, 3.
in Pembroke, 4. zu Hochöfen, 5. zu Flammenöfen. Die =Dinasteine=
(_Dina-Bricks_), die man aus England (das Material ist von dem
Dinafelsen im Vale of Neath in Glamorganshire) bezieht, aber auch in
Deutschland von vortrefflicher Qualität herstellt, bestehen aus fast
reinem Quarzsand und 1 Proc. Kalk, gehören mithin nicht in die
Kategorie der feuerfesten Thonwaaren.
[Sidenote: Thonröhren.]
Die =Thonröhren= dienen theils als Wasserleitungsröhren, theils zur
Anlage unterirdischer Wasserabzüge auf nassen Grundstücken (die
sogenannten =Drains=, drains, _underdrains_). Die in letzter Hinsicht
angewendeten Röhren heissen =Drainröhren= (tuyaux de drainage,
_drains-tiles_. Gewöhnlicher Ziegelthon lässt sich zur Fabrikation der
Drainröhren verwenden, doch muss er besonders sorgfältig zubereitet
werden. Man muss den Thon schon vor Winter auswerfen, gut durcharbeiten
und von allen Klumpen, Steinen und anderen fremden Stoffen befreien.
Bei gutem Thon genügt ein mit Schlämmen verbundenes tüchtiges
Durchkneten mit Händen und Füssen; in neuerer Zeit und namentlich beim
grossen Betriebe wendet man hierzu jedoch häufiger die
Thonschneidemaschine an. Einfacher und wohlfeiler als die Maschine ist
das =Clayton='sche =Sieb=, eine mit runden Löchern versehene eiserne
Platte, die in jeder Drainröhrenmaschine angebracht werden kann. Ehe
man zur Fabrikation der Röhren selbst schreitet, lässt man den Thon mit
Hülfe der Maschine durch das Clayton'sche Sieb gehen. Die Herstellung
der Röhren geschieht auf den =Drainröhrenpressen=, deren Construction
leicht zu verstehen ist. Wird Thonbrei aus einem damit gefüllten
Behälter, mittelst eines Stempels, durch eine kreisrunde Oeffnung
herausgepresst, in deren Mittelpunkt concentrisch ein etwas kleinerer
Pfropf feststehend angebracht ist, so erhält, dem ringförmigen
Durchgangsraume entsprechend, der hervortretende Thonkörper die Gestalt
einer Röhre. Die Bewegung des Stempels wird durch eine Schraube, durch
Räderwerk und Zahnstange, durch eine hydraulische Presse oder durch
Dampfdruck zuwegegebracht. Das Austreten der Thonröhren findet entweder
in horizontaler oder in verticaler Richtung (von oben nach unten)
statt. Letztere erfordert natürlich eine durch ihre Höhe unbequeme
Bauart der Maschine, eignet sich aber für Thonröhren von grösserer
Dimension, weil das weiche Rohr in horizontaler Lage durch sein eigenes
Gewicht sich plattdrückt. Unter den vielen Constructionen von
Drainröhrenpressen sind die von =Clayton=, =Williams=, =Whitehead= und
=Ainslie= die verbreitetsten.
[Sidenote: Schmelztiegel.]
Von den =Schmelztiegeln= verlangt man, dass sie einer hohen Temperatur
ohne Schmelzung oder Sinterung widerstehen; schroffe Temperaturwechsel
aushalten, ohne zu reissen; und der Einwirkung der Asche und in
gewissen Fällen auch Substanzen widerstehen, welche als Flussmittel
wirken z. B. Bleiglätte u. dergl. Sie sind, wenn man von den Tiegeln
aus Eisen und Platin absieht, meist aus Thon und Graphit, zuweilen aus
Kohle, Speckstein, Thonerde u. s. w. Unter ihnen sind die bekanntesten
die =hessischen=, die =Charmottetiegel=, die =Graphittiegel= und die
=englischen=. Die =hessischen= oder =Almeroder Tiegel= werden aus 1 Th.
Thon (von 71 Th. Kieselerde, 25 Th. Thonerde und 4 Th. Eisenoxyd) und
1/3-1/2 des Gewichtes Quarzsand angefertigt. Sie sind feuerfest,
vertragen ohne zu bersten schnellen Temperaturwechsel und sind zuweilen
bei chemischen Operationen anwendbar; zu manchen aber sind sie zu porös
und ihr Korn zu grob. Wegen ihres grossen Kieselgehaltes werden
dieselben auch von Alkalien, Bleioxyd und dergl. durchlöchert. Auch
eignen sie sich wegen ihres groben Kornes nicht zu Operationen, wo wie
z. B. bei dem Schmelzen edler Metalle die Produkte sorgfältig gesammelt
werden müssen. Die =Charmottetiegel= bestehen aus Thon, der mit
Quarzsand, Charmotte und ähnlichen Körpern versetzt ist. Die
=Graphittiegel=, Ipser oder Passauer Tiegel werden in Nürnberg (bei
=Caspar Gruber=), ferner in Hafnerzell bei Passau und auch zu Achenrain
in Tyrol aus 1 Th. feuerbeständigem Thone von Schildorf bei Passau und
3-4 Th. natürlichem Graphit angefertigt. In der englischen _Patent
Plumbago Crucible-Company_ zu Battersea bei London, so wie in den
Nürnberger Fabriken wendet man Ceylongraphit und feuerfesten Thon an.
Die Graphittiegel vertragen den grössten Temperaturwechsel und
schwinden höchst selten. Die =englischen Tiegel= werden in Stourbridge
aus 2 Th. Thon und 1 Th. Koks angefertigt. Tiegel, welche in ihrer
Masse Kohle enthalten, wirken reducirend auf die darin zu behandelnden
Oxyde, sie werden daher vorzugsweise zu Metallschmelzungen angewendet.
In neuerer Zeit wendet man zum Schmelzen der Metalle auch nicht selten
(wie beim Schmelzen und Feinen des Platins nach =Deville='s Methode)
=Kalk-= und =Kreidetiegel=, oder auch (beim Schmelzen von Eisen und
Stahl) nach =Caron= =Magnesiatiegel= an. Letztere aus Magnesia durch
Drücken in eine Form dargestellt, sind sehr dauerhaft und unschmelzbar.
=Gaudin= empfiehlt zu gleichem Zwecke Tiegel aus einem Gemenge von
Thonerde (aus Bauxit oder Kryolith) und Magnesia, die man mit dem Namen
=Spinelltiegel= bezeichnen könnte. Sehr beachtenswerth erscheinen auch
die von =Andouin= aus Bauxit (vergl. Seite 291) dargestellten
=Bauxittiegel=.
Der Kalk und das Kalkbrennen.
[Sidenote: Vom Kalk.]
Der =Kalk= (Calciumoxyd, CaO = 56) gehört in seiner Verbindung mit
Kohlensäure als Calciumcarbonat (kohlensaurer Kalk, CaCO_{3}) zu den in
der Natur am häufigsten vorkommenden Körpern. Diese Substanz findet sich
in allen drei Naturreichen, sie macht einen Bestandtheil der Knochen der
Wirbelthiere aus, sie bildet ferner die Hauptmasse der Schalen der
Mollusken (Austern, Muscheln), Strahlthiere und den kalkigen Ueberzug
vieler Wassergewächse, z. B. der aus der Gattung Chara. In der grössten
Menge kommt sie jedoch im Mineralreiche als körniger Kalk (Urkalk),
Marmor, Kalkspath, Arragonit, Kreide und Kalkstein vor. Technische
Anwendung finden im unveränderten Zustande von diesen Mineralien der
=Marmor= zu Bildhauerarbeiten und in den Fabriken künstlicher
Mineralwässer zum Entwickeln von Kohlensäure, der Kalkspath zum
Ausbringen der Metalle aus ihren Erzen auf Schmelzhütten, der
Doppelspath, eine Varietät des Kalkspathes, bei gewissen optischen
Instrumenten, die Kreide als Farbe- und Schreibmaterial, in der
Sodafabrikation, zur Darstellung von hydraulischem Mörtel und als Bau-
und Pflastermaterial. Der dichte Kalkstein, welcher nach seinem
geologischen Vorkommen als Uebergangskalk, Alpenkalk, Zechstein,
Liaskalk, Jurakalk, Muschelkalk, etc. unterschieden wird, ist häufig mit
Thon, Eisen- und anderen Metalloxyden gemischt und deshalb sehr
verschieden gefärbt. Der =lithographische Stein= ist ein gelblichweisser,
schiefriger Kalkstein, der zu Solenhofen und Pappenheim in Bayern
vorkommt, und wie es schon sein Name andeutet, zur Lithographie
angewendet wird. Ein mit organischen Substanzen -- wahrscheinlich
Rückständen zerstörter thierischer Organe -- gemengter Kalk ist der
=Stinkstein=, der beim Reiben oder Schlagen einen bituminösen Geruch
entwickelt. Er ist gewöhnlich von rauchgrauer Farbe. Die =Kreide= oder
erdiges Calciumcarbonat bildet ausgedehnte, mächtige Lager im nördlichen
Deutschland, in England, Dänemark und Frankreich. =Ehrenberg= hat
nachgewiesen, dass die Kreide aus kalkigen Infusorienpanzern besteht.
Hierher gehört ferner der =Mergelkalkstein=, welcher sich durch seinen
Gehalt an Thon auszeichnet. Mit Natriumcarbonat bildet das
Calciumcarbonat den =Gay-Lussac= (CaCO_{3} + Na_{2}CO_{3}), mit
Bariumcarbonat den =Baryto-Calcit= (CaCO_{3} + BaCO_{3}) und mit
Magnesiumcarbonat den =Bitterspath= oder Dolomit (CaCO_{3} + MgCO_{3});
im letzteren Mineral, dem Dolomit, kann der Magnesiagehalt so steigen,
dass 3 Moleküle desselben auf 1 Molekül Calciumcarbonat vorhanden sind.
[Sidenote: Eigenschaften.]
Das =Calciumcarbonat=, gleichviel in welcher Form, ist im reinen Wasser
nicht, wol aber im kohlensäurehaltigen löslich, indem sich
Calciumbicarbonat bildet. Wenn diese Lösung durch Verdunsten die Hälfte
ihrer Kohlensäure verliert, so setzt sich das nun unlöslich gewordene
Calciumcarbonat wieder ab und erhält, je nach der dabei annehmenden
Form, verschiedene Namen. Das sich absetzende Carbonat erscheint häufig
in den sogenannten Tropfsteinhöhlen in krystallinischen Zapfen
(=Stalactiten= und =Stalagmiten=). =Kalksinter= wird der krystallinisch
blättrige Ueberzug genannt, der als kalkige Incrustation vorkommende
=Kalktuff=. Wird Calciumcarbonat in einer verschlossenen Porcellanröhre
heftig und anhaltend erhitzt, so schmilzt dasselbe und erstarrt nach
dem Erkalten zu einer krystallinischen Masse von unverändertem
Carbonat. Erhitzt man aber Calciumcarbonat bei nicht abgeschlossener
Luft, so wird die Kohlensäure ausgetrieben und es bleibt =Aetzkalk=
(CaO) oder =gebrannter Kalk= zurück. 100 Th. Calciumcarbonat geben 56
Th. gebrannten Kalk. Das Volumen des Kalkes erleidet beim Brennen keine
Verminderung. Der gebrannte Kalk ist diejenige Form, unter der der Kalk
zu den meisten gewerblichen Zwecken geschickt ist.
[Sidenote: Brennen des Kalkes.]
Das Brennen des Kalkes geschieht
a) in Meilern,
b) in Feldöfen,
c) in Kalköfen.
Das =Kalkbrennen in Meilern= geschieht auf die Weise, dass man die
Kalksteine, ohne sie vorher in kleinere Stücke zu zerschlagen, in Haufen
schichtet und dieselben ähnlich wie bei der Meilerverkohlung des Holzes
behandelt. Der Meiler wird mit Erde oder Rasen bedeckt und das Feuer so
geleitet, dass die grossen Kalkstücke auch im Innern gehörig gebrannt
sind. Behufs der Regulirung des Luftzuges, des Anzündens, des Bewerfens,
des Schürens, des Zubrennens und Abkühlens verfährt man genau auf
dieselbe Weise wie bei der Meilerverkohlung. Nach =P. Löss= ist ein
derartiger Meiler 4,5 Meter hoch, fasst 52,5 Kubikmeter Steine und
liefert 35,5 Kubikmeter Kalk, so wie 2,6 Kubikmeter Kalkstaub.
In den =Feldöfen=, den Meilern ähnlich, stellt man die grössern Stücke
des zu brennenden Kalkes so zusammen, dass sie eine Zündgasse bilden und
schüttet die kleinen Stücke auf die grössern. Es ist leicht einzusehen,
dass das Brennen des Kalkes in Meilern und in Feldöfen nur in den
wenigsten Fällen Anwendung finden kann. Man bedient sich daher zum
Brennen des Kalkes fast überall besonders zu diesem Zwecke construirter
Oefen, =Kalköfen=. Die Gestalt der Oefen ist eine sehr verschiedene.
Meist sind sie cylindrisch oder eiförmig.
Man theilt die Kalköfen ein:
a) in solche mit unterbrochenem Brande (periodische,
discontinuirliche Oefen),
b) in Oefen mit ununterbrochenem Brande (continuirliche Oefen).
Die Oefen mit unterbrochenem Brande lässt man nach beendigtem Brennen
erkalten, um den Kalk auszuziehen, in den continuirlichen Oefen geht
das Brennen ununterbrochen fort, da die Construction des Ofens ein
Ausziehen des gebrannten oder garen Kalkes und ein fortwährendes
Nachfüllen von frischem Kalke gestattet. Die continuirlichen Oefen
zerfallen wieder in solche, in welchen Brennmaterial und Kalkstein
gemischt, und in solche, in welchen diese Materialien geschieden sind.
Haben auch die continuirlichen Oefen ihre grossen Vorzüge besonders
hinsichtlich der Ersparung an Brennmaterial, so sind sie doch nur an
solchen Orten zu empfehlen, wo der fortdauernde Absatz des gebrannten
Kalkes ein gesicherter ist. An kleinen Orten, wo nicht regelmässig
immerfort gebrannt werden kann, neigt sich der Vorzug auf die Seite der
kleinen compendiösen periodischen Oefen.
[Illustration: Fig. 177.]
[Illustration: Fig. 178.]
[Sidenote: Periodische Kalköfen.]
Die =periodischen= Oefen (mit unterbrochenem Brande) haben entweder einen
Rost, meist sind sie aber nicht mit einem solchen versehen. Fig. 177 und
178 zeigen zwei periodische Kalköfen ohne Rost von der gewöhnlichsten
Construction. Man baut sie entweder in einen Hügelabhang oder am
zweckmässigsten in den Abhang des Kalksteinbruches selbst hinein. In der
Regel baut man mehrere Oefen neben einander, so dass eine Mauer zweien
Oefen gemeinschaftlich ist. Soll in dem Ofen Kalk gebrannt werden, so
baut man aus den grössten Kalksteinen, die zu diesem Zwecke ausgesucht
werden, ein spitzbogenartiges Gewölbe von 1,3-1,6 Meter Höhe, wozu man
sich einer Brettlehne zur vorläufigen Unterstützung bedienen kann; dieses
Gewölbe dient als Feuerraum, auf welchen man durch die Gicht die übrigen
Kalksteine schüttet und dadurch den Schacht anfüllt. Durch die
Heizöffnung wird nun mit einem leicht entzündlichen Brennmaterial
(Reisigholz, Haidekraut, Späne) der Ofen allmälig angewärmt und ein
dumpfes Rauchfeuer unterhalten. Durch diese »Räucherung« bezweckt man die
allmälige Erwärmung der Steine, wodurch dem Zerbersten der grossen, das
Gewölbe bildenden Steine und dem Herabsinken der ganzen, den Schacht
erfüllenden Steinmasse vorgebeugt wird. Allmälig wird das Feuer
verstärkt, die berussten Steine nehmen nach und nach eine hellere Farbe
an und die aus der Gicht herausbrennenden Flammen werden russfrei und
hell. Sobald der Kalkstein unter der Decke als eine weissglühende,
lockere Masse erscheint und der Inhalt des Ofens etwa um 1/6
zusammengesunken ist, sieht man das Brennen als beendigt an, worauf der
Kalk aus dem Ofen entfernt und ein neuer Brand begonnen wird. Ein Brand
dauert in der Regel 36-48 Stunden.
Dass periodische Kalköfen =mit Rost=, wegen der rascher und
vollständiger erfolgenden Verbrennung des Brennmaterials den Vorzug vor
solchen ohne Rost verdienen, bedarf keines Beweises. Alle Kalköfen mit
unterbrochenem Gange leiden aber an dem grossen Uebelstande der
Ungleichheit des Garbrennens und der grossen Verschwendung von
Brennmaterial.
[Illustration: Fig. 179.]
[Illustration: Fig. 180.]
[Illustration: Fig. 181.]
Einer der zweckmässigsten Oefen der Art ist ein periodischer Kalkofen,
wie er in Hannover gebräuchlich ist. Fig. 179 zeigt den verticalen
Durchschnitt, Fig. 180 den Grundriss, Fig. 181 den unteren Raum des
Ofens im verticalen Durchschnitte. Zum Brennen des Kalkes dient der
untere, oben überwölbte Raum von unten 4 Meter, oben 3,12 Meter
Durchmesser und 11 Fuss Höhe. Er enthält unten 4 Schürlöcher _e_, _e_,
_e_, _e_ mit Rosten für das Brennmaterial (Steinkohle zu Velpe,
Braunkohle zu Fürstenwalde), wie solche die Fig. 181 veranschaulicht.
_B_ der Zugang zum Einbringen des rohen Kalksteins; derselbe wird
während des Brennens zugemauert; _d_ die Thür zum Ausfahren des
gebrannten Kalkes; auch sie bleibt während des Brandes vermauert; _o_
ist eine Bedachung über dem Eingang zu dem bedachten kreisförmigen Raum
um den Ofen, also zu den Schürlöchern und der Thür _d_. _a_ ein Zugang
zu dem obern Mantel über dem Ofen, und zu den Abzüchten in dem Gewölbe
des Ofens. Dieser Zugang ist nöthig, um das Austreten der Flamme aus
den einzelnen Gewölböffnungen beobachten, und je nach Erforderniss
einzelne derselben durch aufgelegte Steine verschliessen und dadurch
die Gluth mehr nach anderen Punkten des Ofens hinleiten zu können. Aus
Fig. 181 erkennt man ohne weitere Beschreibung die Art, wie der
Kalkstein eingesetzt wird, so dass bei jeder der Feuerungen ein zur
besseren Vertheilung der Flamme dienendes Gewölbe entsteht. In der
Mitte wird ein Stück Holz eingesetzt, durch dessen Verbrennung nachher
eine ebenfalls zur besseren Vertheilung der Flamme dienende
cylindrische Höhlung entsteht. Während der ersten 6 Stunden feuert man
schwach, dann aber schreitet man zu scharfem Feuer, bis die gelbe
Kalkflamme aus den Gewölböffnungen herausschlägt und eine klare Gluth
im Ofen sichtbar ist.
[Sidenote: Continuirliche Kalköfen.]
Die Formen und die Construction der =Kalköfen mit ununterbrochenem
Brande= sind ausserordentlich verschieden. Man unterscheidet besonders
zwei Arten. Bei der =einen= Art giebt man den Kalkstein schichtenweise
mit dem Brennmaterial (Torf, Braunkohle, Steinkohle) durch die Gicht auf
und entfernt den gebrannten Kalk von Zeit zu Zeit unten; bei einer
=andern= Art ist die Feuerung in einer gewissen Höhe über und zwar
ausserhalb der Sohle eines Schachtes, so dass der Kalkstein in dem Ofen
mit dem Brennmaterial nicht in Berührung tritt, sondern nur durch dessen
Flamme erhitzt wird. Sobald durch die an der Ofensohle befindliche
Abzugsöffnung der Kalk herausgezogen wird, so sinkt der oberhalb der
Feuerungen vorhandene Kalk nach, und es wird durch die Gicht wieder
frischer Kalkstein eingetragen.
[Illustration: Fig. 182.]
Einen Ofen mit ununterbrochenem Brande wendet man in =Rüdersdorf= bei
Berlin an (Fig. 182), wo Muschelkalkstein zum Brennen verwendet wird.
Der Schacht des Kalkofens besteht aus der aus feuerfesten Steinen
aufgeführten Futtermauer _d_ und der Rauhmauer _e_, welche durch die
Füllung eines mit Asche, Bauschutt u. s. w. angefüllten Raumes getrennt
sind. Diese Füllung soll auf der einen Seite die Wärme besser
zusammenhalten, auf der andern Seite die Ausdehnung des Futters durch
die Wärme compensiren. Die äussere Mauer _BB_ ist kein wesentlicher
Theil des Ofens; sie bildet nur die zum Holztrocknen, zum Aufbewahren
des Kalkes, zum Aufenthalt der Arbeiter u. s. w. dienenden Gallerien
_HF_ u. s. w. Während des Ganges des Kalkofens ist der untere Raum _B_
des Schachtes mit gargebranntem Kalke angefüllt, welcher durch die vier
Zugöffnungen _a a_ an der Schachtsohle von Zeit zu Zeit gezogen wird.
Um dies zu erleichtern, wird die Schachtsohle durch eine gebogene
Fläche gebildet, deren abhängige Seiten die Kalkstücke nach den
Zugöffnungen hinleiten. Der Schacht hat ungefähr eine Höhe von 14,123
Meter. Etwa in einer Höhe von 4 Meter über der Schachtsohle befinden
sich die Feuerungen _h_ für Torf oder Holz, welche zu drei oder fünf um
den Ofen herum angebracht sind und mit Aschenfall _i_ und Rost versehen
sind. _E_ ist ein grösserer Aschenbehälter, in welchen die Asche aus
_i_ von Zeit zu Zeit geschafft wird. Die Flamme gelangt durch den
Fuchs _b_ in den Schacht. Der von den Ziehöffnungen vertical in die
Höhe gehende Kanal _k_ führt in das Gewölbe _H_; er hat die Bestimmung,
den Arbeiter vor der Hitze zu schützen, indem die erhitzte Luft sofort
nach _H_ geleitet wird. Die Kalköfen erhalten ihren Namen nach der
Anzahl der Feuerungen, als drei-, vier- und fünfschürige Oefen.
Soll der Ofen in Gang gebracht werden, so nimmt man vor der Hand auf
die seitlichen Feuerungen keine Rücksicht, sondern bringt Holz in den
Schacht und füllt ihn dann mit Kalkstein bis zum Fuchse _b_. Nachdem
das Holz verbrannt ist, hat der Ofen die zur Herstellung eines guten
Zuges erforderliche Erwärmung angenommen, man füllt ihn nun mit
Kalkstein und bringt auf die Roste der Feuerungen Torf. Durch die
Flamme der Feuerungen, welche durch die Füchse _b_ in den Ofen zieht,
findet das Brennen des Kalksteines in dem Schachte statt, welcher bis
oben hinauf damit gefüllt ist, sodass sogar auf die Gicht noch ein etwa
1,3 Meter hoher Kegel von Kalksteinen aufgesetzt ist. Ist der obere
Kalk gargebrannt, so wird der unter den Feuerungen befindliche gezogen,
der obere sinkt nach, es wird ein neuer Kegel von Kalksteinen auf die
Gicht gebracht und das Brennen des Kalksteins wird so lange
fortgesetzt, als der Ofen aushält.
[Sidenote: Oefen zu doppelter Benutzung.]
Wenn es die Localität gestattet, richtet man zuweilen _Oefen mit
doppelter Benutzung_ ein, so giebt es Kalköfen, in welchen zu gleicher
Zeit Backsteine mit gebrannt werden können; ferner benutzt man die aus
der Gicht des Hochofens entweichenden Gase, endlich auch die Wärme aus
den Koksöfen zum Kalkbrennen. Seit einigen Jahren findet der =Ringofen=
von =Hoffmann= und =Licht= (siehe Keramik) zum Brennen von Kalk (Cäment
und Backsteinen) immer mehr Anwendung, doch zeigt der Ringofen den
Nachtheil, dass leicht ungebrannte Steine zurückbleiben.
[Sidenote: Eigenschaften des gebrannten Kalkes.]
Die Nebenbestandtheile des rohen Kalksteins sind auf die Eigenschaften
des gebrannten Kalksteins von grossem Einflusse. War der angewendete
Kalkstein ziemlich reines Calciumcarbonat, so erhitzt er sich beim
Uebergiessen mit Wasser bedeutend und bildet damit einen fetten Brei.
Solchen Kalkstein nennt man =fetten Kalk=. In dem Grade aber, als sich
der Kalkstein in seiner Zusammensetzung dem =Dolomit= (CaCO_{3} +
MgCO_{3}) nähert und magnesiahaltig wird, wird der nach dem
Uebergiessen mit Wasser entstehende Brei kürzer; einen solchen
magnesiahaltigen Kalk nennt man =magern Kalk=. Bei einem Magnesiagehalt
von 10 Proc. ist das Magerwerden schon deutlich zu bemerken, bei 25-30
Proc. ist der Kalk bereits unbrauchbar. Der Kalk ist, so wie er aus dem
Kalkofen kommt, nicht gleichmässig gar gebrannt, einzelne Stücke wurden
zu wenig erhitzt und halten in der Mitte noch einen Kern von rohem
Kalkstein (sie sind nur ausgebrannt), andere Stücke haben dagegen eine
zu starke Erhitzung erlitten und heissen dann =todtgebrannt=. Das
Todtbrennen des Kalks liegt entweder daran, dass durch zu kurze und
plötzliche Hitze =halbkohlensaures Calcium= (CaCO_{3} + CaH_{2}O_{2})
oder halbgebrannter Kalk gebildet worden ist, welcher nach der Meinung
der Kalkbrenner nicht mehr gar gebrannt werden kann (die künstlich
dargestellte Verbindung verliert beim stärkeren Glühen alle
Kohlensäure), oder dass durch zu hohe Temperatur die nie in den
Kalksteinen fehlende Kieselerde und Thonerde mit dem Kalk auf der
Oberfläche zusammengesintert sind. Die Asche des Brennmaterials ist
auch zuweilen die Ursache des Todtbrennens des Kalksteins. Durch das
angehende Zusammensintern wird verhindert, dass der gebrannte Kalk mit
Wasser einen Brei bildet.
[Sidenote: Löschen des Kalkes.]
Wird gebrannter Kalk mit Wasser übergossen, so nehmen 100
Gewichtstheile Kalk ungefähr 32 Gewichtstheile Wasser auf: (CaO = 56)
nehmen auf (H_{2}O = 16), oder dem Vol. von 3 Vol. Kalk und 1 Vol.
Wasser, der Kalk erhitzt sich dabei bis auf 150° und zerfällt endlich
zu einem vollkommen weissen Pulver (=Mehlkalk=, =Kalkpulver=), welches
ein dreimal grösseres Volumen einnimmt als der Kalkstein vorher. Für
technische Zwecke wendet man aber weit mehr Wasser an, als zur Bildung
des Mehlkalkes erforderlich wäre. Die Ueberführung des gebrannten
Kalkes durch Wasser in eine breiartige Masse heisst das =Löschen des
Kalkes=. Der gelöschte Kalk ist =Calciumhydroxyd= (CaH_{2}O_{2}). Bei
dem Löschen des Kalkes ist es wesentlich, die möglichst grosse
Vertheilung und Volumenvergrösserung zu erzielen. Wird der gebrannte
Kalk nur mit so viel Wasser befeuchtet, als er bedarf, um in Hydrat
überzugehen, so zerfällt er unter Freiwerden von Wärme zu einem feinen
Pulver, welches sich scharf anfühlt. Nimmt man noch weniger Wasser, so
erhält man ein sandiges Pulver, welches mit Wasser einen schlechten
Kalkbrei giebt. Es ist deshalb nicht vortheilhaft, den gebrannten Kalk
in einem Korbe auf kurze Zeit in Wasser unterzutauchen, so dass er sich
zu Pulver löscht, und dann mit Wasser zu einem Brei anzurühren; er
vergrössert dabei sein Volumen nicht bedeutend, er =wächst= oder
=gedeiht schlecht=. Nachdem der Kalk mit der dreifachen Gewichtsmenge
Wasser gelöscht worden ist, verdünnt man ihn mit einer gleichen Menge
Wasser, =sumpft ihn ein=, d. h. man lässt ihn in die =Kalkgrube=
ablaufen, deren Wände genügend porös sein müssen, um ein schnelles
Durchsickern des überschüssig zugesetzten Wassers zu gestatten. Das
Einsumpfen bietet mehrere Vortheile, einmal wird der Kalkbrei mit der
Zeit noch fetter und speckiger, indem die in dem frischgelöschten Kalke
immer noch sich findenden unaufgeschlossenen Theile durch die
Einwirkung des Wassers mit der Zeit sich zertheilen, das andere Mal
kann man den Kalkbrei längere Zeit in diesen Gruben aufbewahren, ohne
dass Bildung von Calciumcarbonat eintritt; gewöhnlich wird die
Oberfläche des Kalksumpfes mit Brettern überlegt und auf diese einige
Zoll hoch frischer Sand geschüttet. Das Einsumpfen hat aber noch einen
weiteren Nutzen: indem nämlich durch das in den Boden abziehende Wasser
ein Auslaugen des Kalkes stattfindet, werden die Salze der Alkalien,
die immer in kleiner Menge in den Kalksteinen vorkommen, entfernt und
dadurch ein Auswittern derselben aus den später damit aufgeführten
Mauern verhütet. Eine eigenthümliche Art der Löschung des Kalkes ist
das =Trockenlöschen=, wobei man den gebrannten Kalk mit Sand bedeckt
und letzteren benetzt und darauf achtet, dass an keiner Stelle der Kalk
ohne Sand mit der Luft in Berührung komme.
Der =gelöschte Kalk= hält das Wasser mit solcher Hartnäckigkeit zurück,
dass bei 250-300° noch kein Gewichtsverlust stattfindet. In Wasser fein
zertheiltes Calciumhydroxyd bildet den =Kalkbrei=, welcher mit Wasser
verdünnt die =Kalkmilch= liefert. Letztere giebt durch Filtriren das
=Kalkwasser=, eine gesättigte Lösung von Kalk in Wasser, welche auf 778
Th. Wasser 1 Th. Kalkhydrat enthält. An der Luft absorbirt der
gebrannte Kalk Wasser und Kohlensäure, zerfällt dabei zu einem feinen
weissen Pulver, giebt jedoch das anfangs aufgenommene Wasser unter
Austausch gegen Kohlensäure wieder ab und hinterlässt endlich neutrales
Calciumcarbonat. Deshalb pflegt man gelöschten Kalk, wenn derselbe in
grösseren Quantitäten vorräthig gehalten werden muss, vor der Luft
geschützt in Gruben aufzubewahren. Das Kalkwasser reagirt alkalisch;
diese Reaction rührt theils von dem Kalke, theils davon her, dass die
meisten Kalksteine Kochsalz und kieselsaures Alkali enthalten, welches
durch die Einwirkung des Aetzkalkes in ätzendes Alkali übergeht.
[Sidenote: Anwendung des Kalkes.]
Die Anwendung des gebrannten Kalkes ist eine überaus mannigfache und
gründet sich in allen Fällen darauf, dass der Kalk eine starke Base
ist, welche überall und wohlfeil erhalten werden kann und durch
einfaches Begiessen mit Wasser in denjenigen Zustand der Zertheilung
übergeht, in welchem meist der Kalk in der Technik Anwendung findet.
Seiner grossen Verwandtschaft zur Kohlensäure wegen wird er zur
Darstellung des Aetzkalis und Aetznatrons aus den kohlensauren Alkalien
verwendet. Der gelöschte Kalk dient ferner zur Darstellung des
Ammoniaks aus dem Salmiak, des Calciumhypochlorites (Chlorkalk), zum
Ausfällen der Magnesia aus der Mutterlauge der Salinen, zum Reinigen
des Leuchtgases von Kohlensäure und theilweise auch von
Schwefelwasserstoffgas, zum Einkalken des Getreides vor dem Säen, zur
Raffination des Zuckers und zur Gewinnung des Zuckers aus dem
Rübensafte, in der Sodafabrikation zum Zersetzen des Glaubersalzes
(unter Mitwirkung von Kohle), in der Gerberei zum Enthaaren und
Vorbereiten der Häute, in der Bleicherei zum Bäuchen der
Baumwollgewebe, in der Färberei zur Bereitung der Indigküpen, als
Zusatz zum Glase, in der Fabrikation der Stearin- und Palmitinkerzen,
zur Fabrikation von Alaun und Aluminiumsulfat aus Kryolith, bei der
Bereitung von Stärkezucker (zur Neutralisation der Schwefelsäure), zur
Herstellung von Kitt mit Caseïn, als Polirmittel und bei der
Ausbringung der Metalle als schlackebildender Zusatz. Die Eigenschaft
des Kalkes, vor dem Knallgasgebläse (einem mit einem Gemenge von 2 Vol.
Wasserstoff und 1 Vol. Sauerstoff gespeisten Gebläse) ausserordentlich
lebhaft zu leuchten, benutzt man als Signallicht auf Leuchtthürmen, bei
geodätischen Operationen, zum Beleuchten der Objecte unter dem
Mikroskop u. s. w. Die wichtigste Anwendung des Kalkes ist aber die zur
Bereitung von Mörtel.
Der Mörtel.
[Sidenote: Mörtel.]
Unter =Mörtel= oder =Speise= versteht man mit Sand oder mit einem
sandartigen Zusatze gemengten Kalkbrei, welcher theils zur Vereinigung
von Bausteinen, theils als Abputz dient. Der gewöhnliche Mörtel heisst
=Luftmörtel=, der unter Wasser erhärtende und daher zu Wasserbauten sich
eignende Mörtel wird =hydraulischer Mörtel= oder =Wassermörtel= genannt.
a) _Der Luftmörtel._
[Sidenote: Luftmörtel.]
Wenn gelöschter Kalk an der Luft sich selbst überlassen bleibt, so
trocknet er nach und nach unter Kohlensäureabsorption aus, wobei er stark
schwindet und viele Risse bekommt. Wird hierbei die Luft abgehalten und
zugleich ein angemessener Druck angebracht, so erlangt das
Calciumhydroxyd (Kalkhydrat) nach dem Trocknen Marmorhärte. Das
Kalkhydrat wäre demnach schon für sich geeignet, die Bausteine zu
verbinden, wenn sie ebene Flächen hätten. Da die Bausteine aber auf ihrer
Oberfläche sehr grosse Unebenheiten haben, welche zum Verschwinden
gebracht werden müssen, so wären dicke Lagen von Kalkbrei anzubringen,
die beim Austrocknen schwinden und Klüfte bekommen würden. Um Letzterem
vorzubeugen, um ferner den Verbrauch an Kalk zu verringern, versetzt man
den Kalkbrei mit Sand und ähnlichen Körpern, die mit ihm ein festes
Conglomerat, zum Theil unter Umständen auch eine chemische Verbindung
bilden, die mit den Bausteinen ein Ganzes bildet.
Man bereitet den Luftmörtel gewöhnlich mit dem bereits eingesumpften
gelöschten Kalke, der, wenn es erforderlich erscheint, unter Zusatz von
Wasser mit dem Sande innig vermengt wird, so dass in dem entstehenden
Mörtel keine Kalkklümpchen mehr wahrgenommen werden können. Als Zuschlag
braucht man zum Mörtel nur Sand. Man zieht den eckigen und kantigen Sand
dem runden vor, wol aber ohne Grund; dass der Kalkbrei an Sandkörnern mit
rauhen Flächen besser adhärire, als an solchen mit glatten, ist
einleuchtend, dass aber die Ecken und Kanten die Adhäsion nicht zu
vermehren im Stande sind, ist wahrscheinlich. Die Natur bietet uns in den
Breccien eine Verkittung von runden und stumpf- oder scharfeckigen
Stücken, die durch gleiche Kraft zusammengehalten werden, es ist daher
nicht einzusehen, warum der Luftmörtel, der doch in der That eine
Nachahmung jener Breccien bezweckt, sich anders verhalten soll. Das
Verhältniss des Sandes zum Kalke ist für die Qualität und den Grad des
Erhärtens des herzustellenden Mörtels von der grössten Wichtigkeit. In
der Praxis rechnet man auf 1 Kubikmeter steifen Kalkbrei (aus fettem
Kalke) 3-4 Kubikmeter Sand, bei magerem, magnesiahaltigem Kalke nimmt man
auf eine gleiche Quantität 1-2-1/2 Kubikmeter Sand, weil die fremden
Gemengtheile darin sich schon selbst wie Sand verhalten. Soll der so
bereitete Mörtel zur Verbindung der Mauersteine oder Backsteine
angewendet werden, so befeuchtet man die Oberfläche der porösen Steine,
um der Absorption der Feuchtigkeit des Mörtels vorzubeugen und wirft den
Mörtel mit einer Kelle darauf. Der Mörtel wird im Ueberschusse
angewendet, um alle Zwischenräume auszufüllen, dann drückt man die neuen
Steine auf die bereits festliegenden und nöthigt so den überschüssigen
Mörtel, herauszudringen.
[Sidenote: Erhärten des Mörtels.]
Die =Erhärtung des Mörtels=, obgleich schon nach einigen Tagen
genügend, um einer Mauer eine gewisse Festigkeit zu ertheilen,
geschieht so allmälig, dass sie nach vielen Jahrhunderten noch nicht
ihr Maximum erreicht hat. Was die Theorie der Erhärtung des Mörtels an
der Luft betrifft, so haben sich darüber mehrere Ansichten geltend zu
machen gesucht. Dass das Austrocknen allein nicht der Grund des
Erhärtens sein kann, davon kann man sich leicht überzeugen, wenn man
den Luftmörtel im Wasserbade oder über der Lampe austrocknet; das
Resultat des Trocknens ist keineswegs eine steinartige, sondern eine
bröcklige, leicht zerreibliche Masse. Der Mörtel kann aber nur binden,
wenn er eine steinartige Masse bildet. =v. Fuchs= nahm als Ursache der
Mörtelerhärtung die Bildung von sogenanntem halbkohlensauren Kalk
(CaCO_{3} + CaH_{2}O_{2}), einer Verbindung an, welche nicht in das
gewöhnliche Calciumcarbonat (CaCO_{3}) übergeführt werden könne. Neuere
Untersuchungen haben das Irrige dieser Ansicht bewiesen und gezeigt,
dass die Annahme der Existenz von halbkohlensaurem Kalk nicht
nothwendig sei, da die Menge der im Luftmörtel gefundenen Kohlensäure
(nach den Analysen von =A. Vogel=, von =Alex. Bauer= u. A.) derjenigen
häufig entspricht, welche neutrales Calciumcarbonat verlangt, während
in anderen Fällen (so in den Analysen von =Anton v. Schrötter=) die
Kohlensäure um 20 Proc., ja selbst um 70 Proc. gegen die Berechnung
zurückbleibt. Die Untersuchungen von =Alex. Petzholdt=, =A. v.
Schrötter= u. A. haben endlich gezeigt, dass mit der Erhärtung des
Mörtels häufig eine Zunahme an löslicher Kieselerde zu bemerken sei.
Diese Umwandelung des Quarzsandes in lösliche Kieselerde durch
fortgesetzte Einwirkung von Calciumhydroxyd ist jedoch für die
Erhärtung nur von untergeordnetem Werthe, da Kalksand und geschlämmte
Kreide anstatt des Kieselsandes als Zuschlag zum Mörtel angewendet,
eine ebenso steinharte Masse bildet. Auch ist nicht zu vergessen, dass
der Uebergang von festem Mörtel nur nach und nach und stets in zwei
Stadien erfolgt. In dem =ersten= Stadium findet der Uebergang von dem
breiigen in den festen Zustand statt (das =Anziehen= oder =Binden=), in
dem =zweiten= Stadium geht das steinige Erhärten der weichen mit dem
Nagel noch ritzbaren Masse vor sich.
Nach den in jüngster Zeit (1870) von =W. Wolters= ausgeführten
Untersuchungen und den von früheren Forschern (namentlich =W.
Michaëlis=) erhaltenen Resultaten lassen sich die Vorgänge beim
Erhärten des der Luft ausgesetzten Mörtels so ziemlich übersehen. Zu
Anfang verliert der Mörtel nur Wasser. Durch dieses Trocknen gelangen
nach und nach die Kalktheilchen in die Sphäre ihrer Adhäsion und
haften dadurch an einander. Man sagt dann, der Mörtel »habe angezogen«.
Die Absorption von atmosphärischer Kohlensäure, bis dahin schwach nur
und oberflächlich, wird intensiver und die Festigkeit und Härte nimmt
in gleichem Maasse zu. Das Ende des Austrocknens ist zugleich des der
vollendeten Kohlensäuerung und der Zeitpunkt der erreichten Steinhärte.
In diesem Stadium besteht die Funktion der Kohlensäure darin, dass sie
die noch getrennten aber aneinander adhärirenden und in unmittelbarer
Berührung befindlichen Theilchen des Calciumhydroxydes zu einer
einzigen zusammenhängenden Masse von Calciumcarbonat verschmilzt. Die
entschiedene Adhäsion dieses Carbonates an die Bausteine und den
Mörtelsand ist ein zweiter fördernder Factor der Verkittung einestheils
der Calciumhydroxydmoleküle zu einer steinharten Masse von Carbonat,
anderntheils des Carbonates mit dem beigemengten Sand und den
Bausteinen. Das Steinhartwerden des Mörtels ist also die Folge zunächst
eines =mechanischen= Vorganges, wodurch die Kalkmoleküle in
unmittelbare Berührung gebracht werden, dann eines =chemischen=
Processes, der Kohlensäuerung, welche die nahe aneinander gerückten
Theilchen zu einem Ganzen verkittet. Als ergänzendes Moment mag die mit
der Zeit, obwohl immerhin schwach stattfindende Aufschliessung des
Quarzsandes unter Bildung von Calciumsilicat wirken. Die Kohlensäuerung
vollzieht sich nur allmählich, bei dicken Mauern vielleicht vollständig
erst im Laufe von Jahrhunderten. Es ist daher nichts Seltenes, dass man
bei der Analyse von altem Luftmörtel aus dem Innern von Mauern noch
Aetzkalk findet.
b) _Der hydraulische Mörtel._
[Sidenote: Hydraulischer Mörtel.]
Gewisse Kalksteine haben, wenn sie mehr als 10 Proc. Kieselerde
enthalten, die Eigenschaft, nach dem Brennen mit Wasser einen magern Brei
zu geben, welcher unter dem Einflusse des Wassers nach längerer oder
kürzerer Zeit erhärtet. Man nennt solche Kalksteine =hydraulischen Kalk=
und verwendet ihn zur Herstellung des =hydraulischen Mörtels= oder
=Wassermörtels=.
[Sidenote: Hydraulischer Kalk.]
Im =ungebrannten Zustande= sind die hydraulischen Kalke Gemenge von
Calciumcarbonat mit Kieselerde oder einem Silicat, meist und wesentlich
Aluminiumsilicat, welches letztere in Salzsäure unlöslich ist und durch
dieselbe nicht aufgeschlossen wird. Durch das =Brennen= erleidet der
hydraulische Kalk dieselbe Veränderung, die ein in Säuren unlösliches
Silicat erleidet, wenn dasselbe durch Erhitzen mit kohlensauren Alkalien
aufgeschlossen wird; der hydraulische Kalk wird durch das Brennen in
Salzsäure zum grossen Theile löslich und verliert seine Kohlensäure. =v.
Fuchs=, =Feichtinger=, =Harms=, =Heldt=, =W. Michaëlis=, =A. v. Kripp= u.
A. stellten zahlreiche Versuche an, deren Resultate übereinstimmend
bewiesen, dass nur die Kieselerde im gallertartigen Zustande den Kalk in
hydraulischen verwandelt und dass die in dem hydraulischen Kalk
vorkommenden Gemengtheile wie Thonerde und Eisenoxyd auf das Erhärten des
hydraulischen Kalkes erst dann von Einfluss sind, wenn durch starkes
Erhitzen bis zum Schmelzen diese Körper sich chemisch mit der Kieselerde
verbunden haben.
Man stellt den hydraulischen Mörtel dar, indem man entweder
1) hydraulischen Kalk mit Wasser zu einem Brei macht und Sand zusetzt;
oder
2) gewöhnlichen Kalkbrei aus Luftkalk mit Wasser und Cäment mengt.
Beim Löschen des hydraulischen Kalkes wird das Wasser absorbirt, ohne
dass bedeutende Wärmeentwickelung und Volumenvergrösserung stattfindet.
Die Verwendung des hydraulischen Mörtels geschieht auf dieselbe Weise wie
die des Luftmörtels, nur muss der Kalkbrei frisch bereitet angewendet,
die Steinflächen aber gehörig benetzt und das Mauerwerk feucht erhalten
werden. Je fester und dichter der Mörtel beim Vermauern angedrückt wird,
desto fester wird beim nachherigen Erhärten seine Consistenz; wird er
dagegen nur locker aufgetragen, so wird durch Eindringen des Wassers der
Zusammenhang geschwächt, so dass auch beim nachfolgenden Erhärten nur
eine weniger dichte Masse entsteht.
[Sidenote: Die Cämente.]
Aus dem Vorstehenden folgt, dass man, indem dem gewöhnlichen Kalk durch
geeigneten Zusatz Kieselsäure zugeführt wird, hydraulischen Mörtel
künstlich erzeugen kann. Solche Zusätze oder Zuschläge nennt man
=Cämente= (Cemente). In Bezug auf ihren Ursprung lassen sich dieselben
eintheilen 1) in =natürliche Cämente=, welche, ohne dass sie gebrannt zu
werden brauchen, in dem Zustande, wie sie sich finden (sie sind nämlich
durch vulkanische Hitze bereits gebrannt), zur Herstellung von
Wassermörtel gebraucht werden können, und 2) in =künstliche Cämente=,
welche vorher durch Brennen aufgeschlossen werden müssen und dadurch erst
in Cämente übergehen. Die natürlichen Cämente sind, wie oben bemerkt,
durch vulkanische Processe aufgeschlossen worden; zu ihnen gehören der
=Duckstein= oder =Trass=, die =Puzzuolane= und das =Santorin=.
Der =Trass= oder =Duckstein= ist eine Art Trachyttuff, welcher in
bedeutenden Mengen im Brohl- und Nettethal, unfern Andernach,
angetroffen wird. Der Trass ist wesentlich nichts anderes als
zertrümmerter und zerriebener Bimsstein, welchen die vielen
vulkanischen Kegelberge der Rheinufer lieferten. Er enthält sehr oft
Bimssteinfragmente, manchmal in grosser Zahl, eingeschlossen; ausserdem
finden sich darin Titaneisen-, Magneteisenpartikelchen,
Thonschieferstückchen u. s. w. Schon seit dem dritten Jahrhundert
verwendet man den Trass zur Herstellung von hydraulischem Mörtel und
bearbeitet daraus Quadern, die in den Mauern alter Festungen, Kirchen,
Schlösser und Thürme jetzt noch zu sehen sind. Die Zusammensetzung des
Trass aus dem Brohlthale ist folgende:
In Salzsäure
lösliche unlösliche Bestandtheile.
Kieselerde 11,50 37,44
Kalk 3,16 2,25
Magnesia 2,15 0,27
Kali 0,29 0,08
Natron 2,44 1,12
Thonerde 17,70 1,25
Eisenoxyd 11,17 0,75
Wasser 7,65 --
----- -----
56,86 42,98
Die =Puzzuolane= (Puzzolanerde) ist ein dem Trass verwandter Körper,
welcher bei Puzzuoli bei Neapel, dem Puteoli der Alten, vorkommt; sie
findet sich ferner in Hügeln von ziemlicher Ausdehnung an der
südwestlichen Seite der Apenninenkette, in der Gegend von Rom bis gegen
die pontinischen Sümpfe und Viterbo. Sie bildet eine lockere, graue
oder gelblichbraune, matte Masse, von theils feinkörnigem, theils
erdigem Bruche. Sie besteht in 100 Th. aus 44,5 Th. Kieselsäure, 15 Th.
Thonerde, 8,8 Th. Kalk, 4,7 Th. Magnesia, 12 Th. titanhaltigem
Eisenoxyd, 5,5 Th. Kali und Natron und 9,2 Th. Wasser. Ihres geringen
Kalkgehaltes halber kann sie keinen hydraulischen Kalk geben, muss
mithin mit Luftkalk gemengt werden, um einen hydraulischen Mörtel zu
bilden. Bei dem Bau des Leuchtthurmes von Eddystone wurden gleiche
Theile gepulverter Puzzuolane und zu Pulver gelöschten Kalkes
verwendet.
Das =Santorin= ist ein von der griechischen Insel =Santorin= (auch St.
Erini, nach der Schutzpatronin des Eilandes, der heiligen Irene),
=Therasia= und =Asprosini= stammendes, an der Küste von Dalmatien
häufig zu Wasserbauten angewendetes natürliches Cäment, welches mit dem
Trass den vulkanischen Ursprung und das äussere Ansehen gemein hat, von
demselben sich aber durch seine weit geringere Aufschliessbarkeit in
Säure unterscheidet. Nach den Untersuchungen von =G. Feichtinger=
(1870) ist die Santorinerde als ein Gemenge von Cäment und Sand zu
betrachten. Das Cäment ist der fein abschlämmbare Theil, der Sand
besteht aus Bimsstein- und Obsidianstückchen. Nur dem feinen Pulver, d.
i. der in grosser Menge darin sich findenden amorphen Kieselerde
verdankt die Santorinerde ihre Wirksamkeit als Cäment.
[Sidenote: Künstliche Cämente.]
=Künstliche Cämente.= Das seltene Vorkommen und der hohe Preis der
natürlichen Cämente gab die Veranlassung, dass man an ihre Stelle ein
wohlfeileres Material zu setzen suchte. So versuchte =Parker= durch
Brennen der nierenförmigen Massen, die sich in der über der Kreide
liegenden Thonschicht an den Ufern der Themse, auf den Inseln Sheppey,
Wight u. s. w. finden, ein Cäment darzustellen, auf dessen Bereitung 1796
=Parker=, =Wyatt= u. Co. ein Patent für England erhielten und dadurch
eine Cämentfabrik gründeten, welche bis auf den heutigen Tag blüht. Das
so dargestellte Cäment führt den Namen =englisches= oder =römisches
Cäment= (=Roman-Cäment=). Die Thonnieren werden in einem gewöhnlichen
Ofen, wie man sich deren zum Kalkbrennen überhaupt bedient, bei einer
Temperatur gebrannt, welche fast hinreicht, sie zu verglasen, und dann
auf einer Mühle feingepulvert. Das rothbraune Pulver, welches
Kohlensäure und Wasser aus der Luft begierig aufnimmt, wird nach dem
Beuteln in Fässer verpackt. Er lässt sich ohne weiteren Zusatz als
hydraulischer Mörtel verwenden und erhärtet in 15-20 Minuten. Das rasche
Erhärten des hydraulischen Mörtels und seine grosse Festigkeit nach
diesem raschen Erhärten, welche die des gewöhnlichen Mörtels wenigstens
fünfmal übertrifft, machen ihn zu einem höchst werthvollen Baumaterial,
das den gewöhnlichen Mörtel rasch verdrängen würde, wenn nicht die
Kostbarkeit des hydraulischen Mörtels die Ursache wäre, dass man ihn nur
da anwenden kann, wo gewöhnlicher Mörtel nicht ausreicht. In Deutschland
wird das Romancäment von vorzüglicher Beschaffenheit von =Leube= in Ulm
dargestellt.
=W. Michaëlis= fand bei der Analyse verschiedener Sorten Romancäment:
1. 2. 3. 4.
Kalk 58,38 55,50 47,83 58,88
Magnesia 5,00 1,73 24,26 2,25
Kieselsäure 28,83 25,00 5,80 23,66
Thonerde 6,40 6,96 1,50 7,24
Eisenoxyd 4,80 9,63 20,80 7,97
Die Analysen sind auf das Cäment im kohlensäure- und wasserfreien
Zustande berechnet. No. 1 ist Romancäment aus Kalkstein vom Krienberge
bei Rüdersdorf, der oberen Abtheilung des Muschelkalks angehörend; im
Zustande der grössten Verwitterung vorkommend. -- No. 2 aus
Kalksteinnieren von der Insel Sheppey; gelblichbraun, derb und fest. --
No. 3 aus Kalkstein, der das Lager von Bleierz bei Tarnowitz bedeckt;
zur Muschelkalkformation gehörig; bläulichgrau, derb und zum
Krystallinischen hinneigend. -- No. 4 aus fettem und magerem Kalkstein
von Hausbergen.
Das =Portland-Cäment= (der Name ist durch die mit dem Portland-Baustein
übereinstimmende Farbe und Festigkeit entstanden), ein
schuppig-krystallinisches Pulver von grauer Farbe mit einem Stich ins
Grünliche, wurde zuerst 1824 von =Joseph Aspdin= in Leeds dargestellt.
Nach dem ihm für England ertheilten Patent bereitet er das Cäment auf
folgende Weise: Er nimmt eine grosse Menge Kalkstein, wie er in Leeds zum
Wegmachen angewendet wird, pulverisirt ihn entweder durch Maschinen, oder
nimmt den Staub oder Koth von den mit diesem Material reparirten
Strassen, trocknet die Masse und brennt sie in einem Kalkofen. Hierauf
nimmt er eine gleiche Gewichtsmenge Thon und knetet denselben mit dem
gebrannten Kalk und Wasser zusammen, bis eine plastische Masse entsteht,
die man trocknet, nach dem Trocknen in Stücke bricht und in einem
Kalkofen brennt, bis alle Kohlensäure entwichen ist. Dann wird die Masse
in ein feines Pulver verwandelt und ist zum Gebrauch fertig. Er kommt im
Handel vor als graues, ins Grünliche gehendes, sandig anzufühlendes
Pulver. Der eigentliche Gründer der in England so schwunghaft betriebenen
Fabrikation jenes künstlichen Cämentes, das unter dem Namen
Portland-Cäment versendet wird, ist =Pasley=, welcher (1826) das Cäment
durch Brennen eines Gemisches von Flussthon (aus dem Medway-Fluss),
welcher durch das zu Fluthzeiten eintretende Meerwasser salzhaltig ist,
mit Kalkstein oder Kreide zu bereiten lehrte[98]. Gegenwärtig stellt man
auf ähnliche Weise aus dem Schlamme, der sich an den Mündungen grosser
Ströme absetzt und dort zu Deltabildungen Veranlassung giebt, ein dem
Portland-Cäment ganz gleiches Material her.
[98] Der Thon des Medway-Flusses ist wahrscheinlich wegen seines
Natriumgehaltes zur Portland-Cämentfabrikation der geeignetste.
=v. Pettenkofer= macht mit Recht darauf aufmerksam, dass man
vielleicht mit grossem Vortheil manche Mergel in gute Cämente
verwandeln könne, wenn man sie mit Kochsalzlösung getränkt brenne.
Die =Fabrikation des Portland-Cäments= geschieht gewöhnlich auf die
Weise, dass man die innige Mischung der Rohmaterialien (Kalkstein und
Thon) in Stücke gleicher Höhe (Backsteine) ferner dieselben erst
lufttrocken werden lässt und dann in Schachtöfen brennt. Die
Schachtöfen haben eine Höhe von 14-30 Meter und eine lichte
Schachtweite von 2,3-4 Meter. In einer Höhe von 1-1,3 Meter über dem
Erdboden liegt ein entsprechend starker Rost, dessen Stäbe sich nach
beendetem Brande gänzlich entfernen lassen. Die mehr oder minder
gesinterte Masse gleitet beim Erkalten theils freiwillig nieder, theils
wird das Fallen derselben mit Brechstangen befördert. Die Oefen werden
solchergestalt beschickt, dass je eine Lage Brennmaterial und eine Lage
Cämentsteine abwechseln. Als Brennmaterial wählt man in der Regel Koks.
Für jedes Material ist die geeignete Weissglühhitze durch Versuche zu
erproben; zu stark gebranntes Cäment bindet mit Wasser gar nicht mehr;
die Farbenveränderungen, welche im Feuer vor sich gehen, können einen
wesentlichen Anhalt über die beim Brennen innezuhaltenden Grenzen
darbieten. Bei lebhafter, ungefähr eine Stunde lang anhaltender
Rothgluth hat zwar der Kalk bereits aufschliessend auf den Thon gewirkt
und die Masse besitzt eine hellgelbbraune Farbe, aber ihre
Erhärtungsfähigkeit ist nur gering, sie erhitzt sich stark mit Wasser
und zerfällt an der Luft wie gewöhnlicher Aetzkalk. Mit steigender
Temperatur wird die Masse immer dunkler braun; ihre Beständigkeit an
der Luft wächst mit ihrer Erhärtungsfähigkeit; ihre Erhitzung mit
Wasser nimmt ab; Beweise, dass der beim Brennen aus dem Kalkstein
zunächst entstehende ätzende Kalk mehr und mehr in chemische Verbindung
mit den Bestandtheilen des Silicates tritt. Mit Weissglut wird die
Masse grau, nimmt einen Stich in's Grüne (von einer Calcium-Ferrat-
oder Silicatbildung) an, welcher wiederum mit der Temperatur zunimmt.
Bis jetzt hat noch immer die Güte und Erhärtungsfähigkeit des Cäments
zugenommen; denn die Härte und Widerstandsfähigkeit des angemachten
Cäments steht, innerhalb der zulässigen Grenzen, mit der Dichtigkeit
des gebrannten Cämentes in geradem Verhältnisse. Nimmt die Intensität
des Feuers noch weiter zu, so tritt an die Stelle der grüngrauen eine
blaugraue Färbung und dann wird das Cäment schon untauglich. Bei noch
weiterer Steigerung der Temperatur wird die Masse immer dichter, man
könnte sagen basaltischer und zuletzt geht sie in den Zustand
vollkommener Schmelzung über und wird obsidianartig. Im ersten Stadium
giebt die Masse ein helles gelbbraunes, lockeres Pulver; im zweiten,
dem Normalstadium ein graues scharfes Pulver, mit einem Stich in's
Grüne, im dritten ist das Pulver entschieden bleigrau, während das
letzte, das verglaste Cäment, ein helles, weissgraues, äusserst
scharfes Pulver giebt, wie wir es an Gläsern erkennen. Man hat also
sein Augenmerk darauf zu richten, dass durchweg die bimssteinartige
grüngraue Masse erzeugt werde; dass man möglichst wenig gelbbraune
Stücke einerseits und so wenig als möglich blaugraue und verglaste
Partien andererseits erhalte. Die Stücke sollen gut »stehen«, dass
heisst im gebrannten Zustande nach dem Erkalten nicht zerfallen. Dieses
spontane Zerfallen tritt ein beim blaugrauen, todtgebrannten, aber auch
beim ganz normal gebrannten Cäment; in diesem Falle liegt die Ursache
in der chemischen Zusammensetzung allein. Je kalkhaltiger (basischer)
die Mischung ist, desto sicherer lässt sich das Cäment normal brennen
und desto weniger zerfällt es nach dem Brande; thonreiche Mischungen
zerfallen je nach ihrer Zusammensetzung mehr oder weniger stark, oft
total. Das zerfallene Cäment stellt, wenn von normal gebrannter Masse
herrührend, ein äusserst feines, hellbraunes Pulver dar; todtgebranntes
blaues Cäment giebt ein ebenso feines blaugraues Pulver. Nach
=Michaëlis= lässt sich durch Zusatz von Kalk oder Alkalien das
Zerfallen des Cäments verhüten, wenn sonst nicht durch zu scharfes
Brennen die erwähnten blaugrauen Massen erzeugt werden. In der Praxis
kann aber aus ökonomischen Gründen nur an einen Kalkzusatz gedacht
werden. Je feiner Thon und Kalkstein gemischt werden, desto höher kann
man unbeschadet mit dem Kalkgehalte gehen; ja alsdann ist ein möglichst
hoher Kalkgehalt von grösstem Nutzen, weil er vorzüglich gute Brände
zur Folge hat. Nichts ist aber gefährlicher, als bei schlechter
mechanischer Mischung den Kalkgehalt zu steigern; alsdann wird man
nämlich anstatt einen Fehler (des Zerfallen) zu beseitigen, nur noch
einen andern Nachtheil (das Treiben und Reissen) hinzufügen. Auf
innigste Mischung der Rohmaterialien ist daher in jeder Hinsicht das
grösste Gewicht zu legen. Die kalkreicheren Cämente ziehen langsamer
an, aber erhärten vorzüglicher. Von dem Momente der Erstarrung an
erhärtet das Cäment zunehmend sowol an der Luft, wie im Wasser. An der
Luft ohne jeden Substanzverlust; unter Wasser wird es zunächst nicht
unbeträchtlich angegriffen, da er in Wasser nicht unlöslich ist. Vor
allem aber werden durch Wasser die Alkalien extrahirt. Zum Brennen des
Portland-Cämentes (hinsichtlich der Details sei auf =W. Michaëlis= und
=Paul Löss=[99] verwiesen) dient jetzt häufig der Ringofen (vergl.
Seite 371). Das getrocknete Cäment wird vor seiner Verwendung noch zu
feinem Pulver gemahlen.
[99] Vergl. =W. Michaëlis=, Die hydraulischen Mörtel, Leipzig 1869 und
=Paul Löss=, Bau von Kalk-, Cäment-, Gyps- und Ziegelöfen,
Berlin 1870.
Das Portland-Cäment fängt, mit Wasser zu einem Brei angerührt, schon
nach einigen Minuten an, zu erstarren, nach einigen Tagen besitzt es
schon eine ziemliche Härte, die nach einigen Monaten einen solchen Grad
erreicht, dass es beim Anschlag mit einem harten Körper wie gebrannter
Thon klingt. Es lässt sich gleich dem Gyps ohne Sandzusatz in Formen
giessen und eignet sich daher besonders zur Herstellung
architektonischer Verzierungen und mit Sand gemengt zur =Fabrikation
von künstlichen Steinen=. In neuerer Zeit hat =Grüneberg= die
Herstellung von Krystallisirgefässen aus Portland-Cäment und =Posch=
die zu Reservoirs für heisse und warme Soole vorgeschlagen.
[Sidenote: Fabrikation von künstlichem Cäment in Deutschland.]
Aus dem Vorstehenden geht hervor, dass die Fabrikation von künstlichem
Cäment (Portland-Cäment) in jeder Gegend möglich ist. In der That
fabricirt man jetzt auch in mehreren Theilen Deutschlands durch Mischen
von Kreide und Thon, Formen der Mischung zu Ziegeln, Brennen und
Zermahlen derselben, ein Cäment, welches allen Anforderungen entspricht,
ohne dass es dabei nothwendig wäre, die Materialien aus grossen
Entfernungen herbeizuschaffen. So wurde z. B. der hydraulische Kalk für
die Göltzschthalüberbrückung auf der sächsisch-bayerischen
Staatseisenbahn durch Mischung gleicher Theile von Ziegelmehl, Sand und
Kalkmehl erhalten; das Gemenge wurde kurz vor der Verwendung mit Wasser
angemacht und als möglichst dicker Brei verarbeitet. Zur Darstellung von
hydraulischem Mörtel benutzt man ausser der oben erwähnten Mischung von
Kreide und Thon, die Mergel (wie sie unter andern bei Kufstein in Tyrol
in vorzüglicher Beschaffenheit sich finden), die Aschen von Steinkohlen
und Torf, die bei der Alaunfabrikation aus Alaunschiefer und Alaunerde
zurückbleibende Masse, manche Hochofenschlacken, gebranntes
Töpfergeschirr, Porcellankapselscherben, gepulverten Feuerstein und
Chalcedon[100] u. s. w. Obgleich die Principien bekannt sind, nach
welchen hydraulische Mörtel angefertigt werden müssen, so misslingen
dennoch immer sehr viele Versuche. Das Misslingen liegt meist in dem
unrichtigen Hitzegrad beim Brennen, in der versäumten Innigkeit der
Mischung, hauptsächlich aber in der Unkenntniss der chemischen
Zusammensetzung der zu mischenden Substanzen. So ist, um ein Beispiel
anzuführen, nicht jeder Mergel zur Herstellung eines guten hydraulischen
Mörtels geeignet. Bedingungen der Anwendbarkeit sind 1) das richtige
Verhältniss des eingemengten Thons, am vortheilhaftesten 25 Proc.; 2)
dieser Thon muss die erforderliche Beschaffenheit haben, er muss reich an
Kieselerde und dabei höchst fein zertheilt sein; er muss ferner mit dem
kohlensauren Kalk in innigem Gemenge sich befinden. Diese drei
Bedingungen finden sich nur sehr selten mit einander vereinigt. In
Deutschland wurde ein dem englischen Portland-Cäment gleichkommendes
Produkt zuerst im Jahre 1850 durch =Gierow= in Stettin dargestellt,
hierauf 1852 von =H. Bleibtreu= bei Stettin (auf der Insel Wollin),
später auch in Bonn eine Fabrik errichtet, deren Produkte in grossen
Mengen consumirt werden. Auch anderwärts wird gegenwärtig Portland-Cäment
dargestellt, so von Gebr. =Heyn= in Lüneburg, von =A. Licht u. Comp.= in
Dirschau bei Danzig, vom Bonner Bergwerks- und Hüttenverein (bei
Obercassel oberhalb Bonn), von =Saulich= in Perlmoos bei Kufstein
(Tyrol), so dass die deutsche Industrie in Bezug auf Portland-Cäment bald
von England unabhängig sein wird. Nach =W. Michaëlis= seien im Folgenden
einige Portland-Cämentanalysen (auf den kohlensäure- und wasserfreien
Zustand berechnet) angeführt:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Kalk 59,06 62,81 61,91 60,33 61,64 61,74 55,06 57,83 55,28
Kieselsäure 24,07 23,22 24,19 25,98 23,00 25,63 22,92 23,81 22,86
Thonerde 6,92 5,27 7,66 7,04 6,17 6,17 8,00 9,38 9,03
Eisenoxyd 3,41 2,00 2,54 2,46 2,13 0,45 5,46 5,22 6,14
Magnesia 0,82 1,14 1,15 0,23 -- 2,24 0,77 1,35 1,64
Kali 0,73} 1,27 0,77 0,94 -- 0,60 1,13 0,59 0,77
Natron 0,87} 0,46 0,30 -- 0,40 1,70 0,71 --
Calciumsulfat 2,85 1,30 -- 1,52 1,53 1,64 1,75 1,11 3,20
Thon }
Sand } 1,47 2,54 1,32 1,04 1,28 1,13 2,27 -- 1,08
[100] =H. Frühling= (1870) stellt aus gebrannten Chalcedonen ein
besonderes Cäment, das =Chalcedoncement= dar, welches in der
Menge von 1 Vol. mit 1 Vol. Kalkbrei und 2 Vol. weissen Sandes
einen glänzend weissen, dem geschliffenen Marmor ähnlichen
Verputz liefert.
No. 1 ist Portland-Cäment von =White= und =Brother= von =Michaëlis=
analysirt. No. 2 ist Stettiner Cäment von =Michaëlis= analysirt. No. 3
ist Wildauer Cäment ebenfalls von =Michaëlis= analysirt. No. 4
desgleichen. No. 5 ist Sterncäment aus Vorpommern von demselben
analysirt. No. 6 ist Stettiner Cäment von demselben analysirt. No. 7
ist englisches Cäment von =Hopfgartner= analysirt. No. 8 ist Cäment vom
Bonner Bergwerks- und Hüttenverein von =Hopfgartner= analysirt und
No. 9 ist Cäment von Kraft und Saulich in Perlmoos von =Feichtinger=
analysirt.
Vergleicht man damit die procentische Zusammensetzung von englischen
Portland-Cämenten, so ergeben sich nur ganz geringe Differenzen, welche
jedenfalls von keinem Einfluss sein können. Die deutschen
Portland-Cämente besitzen dieselbe Farbe wie das englische
Portland-Cäment, erhärten unter Wasser auch bald und die Härte, die sie
erlangen, steht der des erhärteten englischen Portland-Cämentes nicht
nach. Unter dem Mikroskop betrachtet, zeigen die Theilchen der
deutschen Portland-Cämente dieselbe blätterige und schieferige Form,
wie sie von =v. Pettenkofer= zuerst bei dem englischen Portland-Cämente
gefunden wurde. Dadurch, dass dieselben, wie das englische
Portland-Cäment, bis zur Sinterung des Thones gebrannt wurden, besitzen
ihre Theile eine eben so grosse Dichtigkeit, wie die des englischen.
Was die Fabrikationsweise des Kufsteiner Portland-Cämentes betrifft, so
giebt =Feichtinger= darüber folgende Notizen: In der Nähe von Kufstein
findet sich ein Mergellager von einer solchen Ausdehnung, dass bei
einer jährlichen Erzeugung von 200,000 Ctnr. dasselbe 600 Jahre
ausreichen dürfte. Das Kufsteiner Portland-Cäment ist ein natürlicher
hydraulischer Kalk zum Unterschiede von den englischen
Portland-Cämenten, welche durchwegs künstliche hydraulische Kalke sind.
Es ist dies der erste Fall, dass in den grossen Mergellagern in den
Alpen ein Mergel gefunden wurde, der einfach durch Brennen ein so
vorzügliches Produkt liefert wie das englische Portland-Cäment ist, und
mit Gewissheit lässt sich daher auch annehmen, dass noch an mehreren
Orten Mergel zu finden sein würden, welche sich ebenso zur
Portland-Cämentfabrikation eignen. Es ist daher nicht uninteressant,
die procentische Zusammensetzung des Mergels, aus welchem das
Kufsteiner Portland-Cäment bereitet wird, kennen zu lernen. Derselbe
besteht aus:
{ Calciumcarbonat 70,64
In Salzsäure { Magnesiumcarbonat 1,02
lösliche { Eisenoxyd 2,58
Bestandtheile { Thonerde 2,86 Gesammtmenge der in
{ Gyps 0,34 Salzsäure löslichen
{ Wasser und organ. Substanz 0,79 Bestandtheile
-----
78,23
{ Kieselerde 15,92
In Salzsäure { Thonerde 3,08
unlösliche { Eisenoxyd 1,40 Gesammtmenge der in
Bestandtheile { Kali 0,55 Salzsäure unlöslichen
{ Natron 0,82 Bestandtheile
-----
21,77
Die Menge des in Salzsäure unlöslichen Theiles, welcher als sogenannter
Thon bezeichnet wird, beträgt nur 21,77 Proc., während die meisten
Mergel eine viel grössere Menge Thon enthalten und auch in der Praxis
die Annahme herrscht, dass diejenigen Mergel, bei welchen der Thon
25-30 Proc. beträgt, die besten sind. Dieser Mergel unterscheidet sich
von anderen auch noch durch die chemische Zusammensetzung seines
Thones, und bekanntlich ist letztere von einem wesentlichen Einflusse
für die Güte eines Cämentes. Vergleicht man die chemische
Zusammensetzung vom Thone des Kufsteiner Mergels mit der des Thones vom
Medway-Flusse, welcher in England zur Fabrikation von Portland-Cäment
verwendet wird, so findet sich darin auf 100 Kieselerde:
Thon Thon
vom Kufsteiner Mergel. vom Medway-Flusse.
Thonerde 19,34 17,0
Eisenoxyd 8,79 21,6
Kali 3,45 2,8
Natron 5,15 3,0
----- ----
36,73 44,4
Es folgt hieraus, dass im Thon vom Kufsteiner Mergel die Kieselerde
bereits mit einer bedeutenden Menge von Basen verbunden ist; letztere
betragen der Quantität nach nur um einige Procent weniger wie im Thone
des Medway-Flusses, aber immerhin mehr als sonst in den Mergeln
gefunden wird. Dadurch hat der Thon im Kufsteiner Mergel auch die
Eigenschaft, im Feuer leicht zu schmelzen, er kann leicht
aufgeschlossen werden. Von Einfluss auf die Güte des Kufsteiner
Portland-Cämentes ist auch dessen geringer Magnesiagehalt und die
häufig ausgesprochene Ansicht, dass ein grösserer Gehalt an Magnesia
nur nachtheilig wirke, findet hier ihre Bestätigung. Alle vorzüglichen
hydraulischen Kalke enthalten nur wenig Magnesia. Wenn man ferner die
procentische Zusammensetzung des Kufsteiner Portland-Cämentes mit
derjenigen des Mergels, aus welchem es bereitet wird, vergleicht, so
wird man finden, dass die Menge der Schwefelsäure (Gyps) in dem
gebrannten Steine zugenommen hat. Dies ist eine Folge der als
Brennstoff angewendeten Braunkohle, welche Schwefelkies enthält.
Als Anhang zu den Cämenten sei das =Concrete= (künstlicher Stein) der
Engländer erwähnt, worunter man einen dem Wasser gut widerstehenden
Mörtel versteht, der indessen nie die Festigkeit des mit Sand
gemischten Cämentes erreicht. Es besteht aus einem Gemenge von
gewöhnlichem Mörtel mit Steinen, Grus, das man in verlorenen Formen
oder Verschalungen aus Holz (Gussmauern) oder in bleibenden, aus
Ziegel- oder Quadermauern (Futtermauern) bestehend, erstarren lässt.
Man verwendet zu dem Concrete gewöhnlich mageren, thonhaltigen Kalk,
den man mit 2-3 Volumen gröberem und feinerem Sand mengt. Nach =Pasley=
erhält man aber ein besseres Produkt, wenn 1 Vol. frisch gebrannter
Kalk, in Stücken nicht grösser als eine Faust (etwa 35 Pfd.) gemahlen
mit 3-1/2 Vol. scharfem Flusssand und ungefähr 1,5 Vol. Wasser schnell
gemischt und eingestampft wird. Die Maurer benutzen jedoch nicht die
erstere Vorschrift, weil das trockene Gemisch sich besser mit Wasser
mischt und zäher und langsamer im Erhärten ist. Der Mörtel erhärtet in
wenigen Stunden hinlänglich, um, wenn auch die schwersten Mauern auf
einer Grundlage von Concrete aufgeführt werden sollen, sogleich damit
beginnen zu können. Auf 1,3-2 Meter dicken Schichten von Concrete sind
auf sumpfigem Grunde die Fundamente grosser Bauwerke in London nach dem
Vorgange von =Smirke= gebaut worden, welcher auf die Anwendung des
ungelöschten Kalkes zur Darstellung des Concretes geleitet wurde.
[Sidenote: Erhärten des hydraulischen Mörtels.]
Das =Festwerden und Erhärten des hydraulischen Mörtels= ist oft zum
Gegenstande ausführlicher Untersuchungen gemacht worden. Beim
Festwerden lassen sich, und das ist für die Praxis von Wichtigkeit,
zwei verschiedene Vorgänge unterscheiden: zunächst das blosse
=Erstarren=, wobei die angemachte Masse aufhört, flüssig zu sein, aber
noch sehr leicht vom Nagel geritzt wird; dann, was viel länger dauert,
das =Hartwerden= selbst, d. h. die durch andauernde Vermittelung des
Wassers vor sich gehende Versteinerung.
Der beim Erhärten des hydraulischen Mörtels stattfindende chemische
Vorgang ist von =v. Fuchs=, =v. Pettenkofer=, =Winkler=, =Feichtinger=,
=Heldt=, =Lieven=, =Schulatschenko=, =Ad. Remelé=, =Heeren=, =W.
Michaëlis=, =v. Schoenaich-Carolath= u. A. studirt worden. Nach einigen
Forschern theilt man die hydraulischen Mörtel nach den chemischen
Vorgängen beim Erhärten unter Wasser und den verschiedenen
Verbindungen, die in den noch nicht erhärteten Mörteln enthalten sind,
in zwei Klassen.
Die _erste Klasse_, die man als =Roman-Cämente= bezeichnet, umfasst die
Gemenge von Aetzkalk mit den Zuschlägen (den eigentlichen Cämenten):
Puzzuolane, Trass, Santorin, Ziegelmehl und solche hydraulische Mörtel,
welche man durch Brennen von hydraulischem Kalk und Mergel erhält. Alle
diese Cämente erhalten in frischem Zustande Aetzkalk. Die _zweite
Klasse_ bilden die =Portland-Cämente=, welche in frischem Zustande
keinen Aetzkalk enthalten. Die Erklärung des chemischen Vorganges beim
Erhärten eines =Roman-Cämentes= rührt von =v. Fuchs= her, welcher
zuerst nachgewiesen hat, dass es die Verbindung von Kalk mit
Kieselsäure ist, welcher ein hydraulischer Mörtel seine
charakteristischen Eigenschaften verdankt. Er hat nachgewiesen, dass
aus allen hydraulischen Mörteln durch Säuren Kieselerde im
gallertartigen Zustande ausgeschieden wird. Dasselbe findet bei den
chemischen Verbindungen von Kieselsäure und Kalk statt. Silicate,
welche für sich nicht mit Salzsäure Kieselgallerte abscheiden, erlangen
diese Eigenschaft, wenn sie längere Zeit der Einwirkung von Kalk unter
Wasser ausgesetzt sind: Die Alkalien sind auf die Bildung und das
Erhärten des hydraulischen Mörtels von günstigem Einfluss. In ersterer
Beziehung wirken sie nützlich, indem sie die Kieselerde des Quarzes und
die durch Säuren nicht zersetzbaren Silicate besonders leicht
aufschliessen und in den gallertartigen Zustand überführen. In Bezug
auf das Erhärten wirken sie indirect, indem sie die Kieselerde
aufgeschlossen enthalten und nach und nach ihren Platz dem Kalk
überlassen. Wasserglaslösung giebt schon in der Kälte ihre Kieselsäure
an Kalk ab, unter Freiwerden von Alkali. Die Alkalien werden übrigens
durch das Wasser ausgewaschen. =Kuhlmann=, der sich mit dem
hydraulischen Kalke und der Fabrikation künstlicher Steine
beschäftigte, giebt an, dass man fetten Kalk in hydraulischen durch
inniges Mischen desselben mit 10-12 Proc. kieselsaurem Alkali oder
durch Behandeln mit einer Wasserglaslösung überführen könne. Fasst man
die Resultate aller Versuche, die sich auf die Erhärtung des
Roman-Cämentes beziehen, zusammen, so erklärt sich das Erhärten
wesentlich durch die Bildung einer Verbindung eines sauren Silicates
oder aufgeschlossener Kieselerde mit dem vorhandenen gebrannten Kalk,
zu wasserhaltigem basischem Calciumsilicate, in welchem die
Kieselerde, wie es scheint, zum Theil durch Thonerde und Eisenoxyd
ersetzt sein kann. Die Erhärtung ist keineswegs eine Folge der
Hydratation eines beim Brennen des hydraulischen Kalkes erzeugten
Silicates, denn sonst müssten entwässerte Zeolithe unter Wasser
gleichfalls erhärten, was mit der Erfahrung nicht übereinstimmt. Neben
dem Hydrosilicate bildet sich stets eine grössere oder kleinere Menge
von Calciumcarbonat, deren Bildung jedoch unwesentlich für das Erhärten
des hydraulischen Mörtels zu sein scheint.
Der Vorgang beim Erhärten des =Portland-Cämentes= ist von =Winkler= und
von =Feichtinger=, jedoch nicht im gleichen Sinne, zu erklären versucht
worden. Nach ersterem besteht der chemische Vorgang, welcher unter
Mitwirkung des Wassers das Erhärten bewirkt, in dem Zerfallen eines
Silicates von genau bestimmter Zusammensetzung, in freien Kalk und
solche Verbindungen zwischen Kieselerde und Calcium, und Thonerde und
Calcium, welche auf nassem Wege zwischen genannten Körpern hergestellt
werden können. Der ausgeschiedene Kalk verbindet sich an der Luft mit
der Kohlensäure zu Calciumcarbonat. Ein erhärtetes Portland-Cäment
enthält demnach dieselben Verbindungen wie ein erhärtetes Roman-Cäment;
diese Verbindungen bilden sich aber unter Einwirkung des Wassers auf
entgegengesetzte Art. Ihre Unlöslichkeit in Wasser und ihr inniges
Aufeinanderlagern während des allmäligen Entstehens bewirkt, dass das
ursprüngliche Pulver nach und nach in eine cohärente Masse übergeht.
Aus den Versuchen =Winkler='s scheint zu folgen, dass die Kieselsäure
in den Portland-Cämenten durch Thonerde und Eisenoxyd vertreten werden
kann. Die Thonerde vermindert hierbei den Grad des Erhärtens nicht,
macht aber das Cäment minder geeignet, den Einwirkungen der Kohlensäure
zu widerstehen. Während des Erhärtens des Portland-Cämentes durch die
Einwirkung des Wassers wird fortdauernd Kalk ausgeschieden, bis als
Endresultat der Einwirkung von Wasser auf Portland-Cäment die
Verbindungen Ca_{2}Si_{3}O_{9} und CaAl_{2}O_{4} entstehen. Letztere
Verbindung wird durch Kohlensäure zerlegt, sie muss aber so lange im
erhärteten Portland-Cäment als bestehend angenommen werden, als noch
Kalkhydrat in demselben enthalten ist. =G. Feichtinger= ist, was die
Theorie der Erhärtung des Portland-Cämentes betrifft, anderer Ansicht
als =Winkler=. Seine Versuche bestimmen ihn zu der Meinung, dass in
allen hydraulischen Mörteln die Erhärtung auf einer chemischen
Vereinigung zwischen Calcium und Kieselerde und zwischen Calcium und
erhaltenen Silicaten beruhe. In allen hydraulischen Kalken ist freier
Kalk enthalten. Dafür spricht folgender Versuch. Wenn man
Portland-Cäment mit einer höchst concentrirten Lösung von kohlensaurem
Ammon zu einem Brei anrührt und längere Zeit unter öfterem Umrühren
stehen lässt, so tritt keine Erhärtung ein, und es wird ein grosser
Theil des Kalkes in Calciumcarbonat umgewandelt. Wäscht man dann das
überschüssige kohlensaure Ammon weg, trocknet das so behandelte
Portland-Cäment und macht es dann mit reinem Wasser zu Mörtel an, so
erhärtet es nicht; setzt man ihm aber etwas Calciumhydroxyd hinzu, so
erhärtet es wie frischer Mörtel. Dasselbe Resultat erhält man, wenn man
Portland-Cäment statt mit kohlensaurem Ammon mit Kohlensäuregas in
Berührung bringt. Hierzu wurde Portland-Cäment mit viel Wasser
angerührt, in ein hohes Cylindergefäss gebracht, und dann unter
häufigem Umrühren der Masse 1-2 Stunden lang ein Strom Kohlensäuregas
eingeleitet; dadurch wurde ein grosser Theil des Calciums in
Calciumcarbonat umgewandelt (die Menge des Calciumcarbonates betrug
dabei oft bis 27 Proc.). So behandeltes Portland-Cäment, getrocknet und
mit Wasser zu Mörtel angemacht, erhärtete niemals; sobald man aber
Calciumhydroxyd hinzusetzte, erhärtete es ebenso wie frischer Mörtel.
Wäre also die Ansicht von =Winkler= richtig, so dürfte bei so
behandelten Portland-Cämenten nach Zusatz von Calciumhydroxyd keine
Erhärtung mehr eintreten. So aber zeigen diese Versuche, dass in den
Portland-Cämenten auch Silicate oder freie Kieselerde enthalten sind;
dass ferner in den Portland-Cämenten auch freier Kalk vorhanden ist und
sein muss, und dass die Erhärtung der Portland-Cämente auf demselben
chemischen Processe beruht, wie die der anderen von =Winkler= als
Roman-Cämente bezeichneten. Die Portland-Cämente sind nicht bis zu
Verglasung, d. h. bis zur vollständigen Verbindung aller Alkali- und
Erdmetalle, also auch des Calciums mit Kieselerde, gebrannt. Ein so
weit erhitztes Portland-Cäment wäre ein ganz unbrauchbares Material.
Die Portland-Cämente sind nur bis zur Sinterung des in ihnen
enthaltenen Thones gebrannt.
Der Gyps und das Gypsbrennen.
[Sidenote: Vorkommen.]
Der =Gyps= ist wasserhaltiges Calciumsulfat und besteht nach der Formel
CaSO_{4} + 2H_{2}O in 100 Theilen aus:
Kalk 32,56
Schwefel 18,60 } Schwefelsäure 46,51
Sauerstoff 27,91 }
Wasser 20,93
------
100,00
Er gehört zu den verbreitetsten Mineralkörpern und bildet theils für
sich, theils mit dem =Anhydrit= (Karstenit, CaSO_{4}) Lager und Stöcke,
zuweilen sogar ganze Gebirgsstockmassen. Die Gypslager und Stöcke gehören
vorzüglich den Flötzformationen und gewissen tertiären Gebilden an.
Man unterscheidet folgende Arten des Gypses: 1) =Gypsspath=
(blätteriger Gyps, Frauenglas, Fraueneis, Marieneis, Selenit), worunter
sowohl der zu Krystallen ausgebildete, als auch der blätterige
krystallinische Gyps verstanden ist. 2) =Fasergyps= (Federweiss),
faserig krystallinischer Gyps. Seideglänzend. 3) =Schaumgyps=
(Gypsblüte), schuppig krystallinischer Gyps. 4) =Körniger Gyps= von
grob- oder feinkörnig krystallinischer Textur, dessen reinste
Varietäten den Namen =Alabaster= führen. 5) =Dichter Gyps= (Gypsstein),
dichte, durchscheinende Massen von splittrigem Bruch. 6) =Erdiger Gyps=
(Gypserde, Gypsgut, Mehlgyps).
[Sidenote: Eigenschaften des Gypses.]
Der =Gyps= löst sich in 445 Th. Wasser von 14° C. und 420 Th. von 20,5°
C. auf; die Löslichkeit des Gypses wird durch Gegenwart von Salmiak
vermehrt. Von Wichtigkeit ist sein Verhalten in der Wärme. Die von
=Graham= herrührende Angabe, dass Gyps im luftleeren Raume über
Schwefelsäure bis auf 100° erhitzt, die Hälfte seines Wassers verliere
und dadurch in die Verbindung CaSO_{4} + H_{2}O (mit 12,8 Proc. Wasser)
übergehe, die mit Wasser nicht erhärtet, ist nach =Zeidler= irrig. Bei
90° schon entweichen bei längere Zeit fortgesetztem Erhitzen über 15
Proc. Wasser und bei höherer Temperatur entweicht auch der Rest des
Wassers, das übrigens nach den gründlichen Untersuchungen von =Zeidler=
(1866) erst bei einer Steigerung der Temperatur bis auf 170° fortgeht. An
der Luft erhitzt ist das Verhalten des Gypses ein anderes; er beginnt
dabei erst etwas über 100° Wasser zu verlieren, welches noch unter 132°
vollständig entweicht. Der seines Wassers zum grössten Theil beraubte
Gyps heisst =gebrannter Gyps= oder =Sparkalk=; er hat die Eigenschaft,
die beiden Moleküle Wasser, die er durch das Brennen verlor, wieder
aufzunehmen und dabei zu erstarren[101]. Auf dieser Eigenschaft beruht
die Anwendung des Gypses zum Giessen und zu Mörtel. Der über 204°
gebrannte Gyps ist =todtgebrannt=, d. h. er hat die Fähigkeit verloren,
in gepulvertem Zustand mit Wasser zusammengerührt einen erhärtenden Brei
zu bilden. Dieses Verhalten mag wol darin seinen Grund haben, dass durch
das zu starke Erhitzen die Atome des Gypses sich anders lagerten und
dadurch der Gyps in Anhydrit übergeht, welchem ebenfalls die Eigenschaft
fehlt, mit Wasser zu erhärten.
[101] Nach =Zeidler= ist der gebrannte Gyps der Gewerbe, wie er zu
Stucco und Gypsgüssen dient, nicht sowol =wasserfreier= Gyps, als
vielmehr Gyps mit 1/4 (= 5,27 Proc.) seines natürlichen
Wassergehaltes.
Das eine Molekül Wasser des Gypses ist salinisches Wasser und lässt
sich demnach durch Salze vertreten; darin liegt der Grund, warum auch
das Pulver des ungebrannten Gypses erhärtet, wenn man es, statt mit
Wasser, mit der wässerigen Lösung von Kaliumsulfat, Kaliumcarbonat u.
s. w. mengt. Die Erhärtung erfolgt schneller als mit gebranntem Gyps
und reinem Wasser; bei Anwendung von Kaliumbitartrat findet das Stocken
sofort statt. Die erhärtete Masse gleicht, was Härte und Aussehen
betrifft, dem auf gewöhnliche Weise erhärteten Gyps. Bei Anwendung von
Kaliumsulfat bildet sich ein Doppelsalz von der Formel (K_{2}SO_{4} +
CaSO_{4} + H_{2}O), während die Gypsgüsse mit Kaliumbitartrat nichts
sind als Gemenge von Weinstein- und Gypskrystallen (=Schott d. ä.=).
Kaliumchlorat und Kaliumnitrat, so wie die Natriumsalze bewirken die
Erhärtung des Gypspulvers nicht. Wird auf solche Weise erhärteter Gyps
wieder gepulvert und von Neuem mit einer Auflösung von Kaliumsulfat
oder Kaliumcarbonat versetzt, so erhärtet er nochmals. Man wird diese
Eigenschaft wahrscheinlich in solchen Fällen benutzen können, wo man
genöthigt ist, einen nicht mehr gut erhärtenden alten oder auch zu
wenig gebrannten Gyps zu verwenden, indem man ihn statt mit Wasser, mit
einer Lösung von Kaliumcarbonat anrührt.
[Sidenote: Brennen des Gypses.]
Das =Brennen des Gypses= bezweckt eine vollständige Entwässerung
desselben durch Erhitzen. Alle in neuerer Zeit vorgeschlagenen
Verbesserungen im Gypsbrennen gründen sich auf die Beobachtung, dass die
relative Härte des gebrannten und gegossenen Gypses in geradem
Verhältniss zu der Härte des Gypses vor dem Brennen stehe. Die dichten
Gypssteine geben demnach wieder harten und dichten Gyps, während die
weichen und leichten Steine auch nur weichen Gyps liefern.
Bei in grösserm Maassstabe angestellten Versuchen über das Brennen des
Gypses kam =Payen= zu folgenden Resultaten: a) die niedrigste
Temperatur, bei welcher der Gyps noch mit Vortheil gebrannt werden
kann, jedoch weit langsamer, ist 80° C.; b) eine Temperatur von
110-120° genügt, um ihm alles Wasser zu entziehen und ihn im
technischen Sinne vollkommen zu brennen; c) um das Brennen
gleichförmiger als alle Theilchen der Substanz zu machen, ist es
zweckmässig, den Gyps als Pulver oder in kleinen Stückchen anzuwenden.
In allen Fällen beabsichtigt man, ein ganz gleichartiges Produkt zu
erzielen und nicht ein Gemenge von schlecht gebranntem mit gar- oder
mit todtgebranntem Gypse. Es ist demnach die Frage, ob es zweckmässiger
sei, den Gyps zerkleinert zu brennen oder in ganzen Stücken, in welchem
letzteren Falle grössere Mengen von Brennmaterial erforderlich sind.
Zur völligen Verflüchtigung des Krystallwassers genügt allerdings eine
Temperatur von 110-120°, es gehört aber auch noch ein pulverförmiger
Zustand des Gypses und ein Ausbreiten desselben in Lagen von 6-8
Centim. Höhe dazu; ausserdem muss die Oberfläche des zu brennenden
Gypses durch Umrühren und Wenden öfters erneuert werden. Man hat
deshalb sehr zweckmässig die Wärme der Gewölbe der Flammen- und
Verkohlungsöfen zum Gypsbrennen benutzt, deren strahlende Wärme sich
ohne neuen Brennmaterialverbrauch auf 120° erhalten lässt. Will man nur
kleine Quantitäten Gyps brennen, so bringt man den fein gemahlenen Gyps
in einem eisernen Kessel über ein schwaches Kohlenfeuer und rührt so
lange, bis die wallende Bewegung der Oberfläche aufgehört hat und eine
über den Gyps gehaltene Glasplatte nicht mehr mit Wasserdämpfen
beschlägt.
[Sidenote: Brennöfen.]
Im Grossen brennt man den Gyps in =Gypsbrennöfen=, wobei im Allgemeinen
zu bemerken ist, dass man nicht wie beim Brennen des Kalkes die zu
brennenden Gypssteine mit Brennmaterial durchschichten kann, weil sonst
der Gyps oberflächlich zu Schwefelcalcium (CaSO_{4} + 4C = CaS + 4CO)
reducirt werden würde.
[Illustration: Fig. 183.]
[Illustration: Fig. 184.]
Eine sehr einfache, aber sehr gebräuchliche Construction eines
Gypsofens zeigt Fig. 183; er besteht aus vier starken Mauern _A_, die
oben mit einem flachen Gewölbe überspannt sind, welches einige
Abzugskanäle _a a_ enthält. In zwei einander gegenüberstehenden Mauern
befinden sich die zum Feuern dienenden Schürlöcher. In dem Ofenraum
baut man nun die grössern Gypssteine zu kleinen Gewölben oder
Feuergassen auf, schüttet darauf den übrigen Gyps und unterhält in den
Schürlöchern ein schwaches Feuer mit Reissig. _b_ ist eine Oeffnung zum
Beschicken und Entleeren des Ofens, die während des Brennens
verschlossen wird. Zweckmässig ist der Gypsbrennofen von =Scanegatty=
(Fig. 184). Der innere Raum ist in der Höhe von 1 Fuss über dem Boden
durch des Gewölbe _P_, _P_ in zwei ungleiche Hälften getheilt. In die
obere Abtheilung wird der zu brennende Gyps sowol durch die Thüre _G_,
als auch durch die Mundöffnung _H_ eingesetzt; sie ist mit einer Anzahl
von Zügen versehen. Die untere Abtheilung, der Feuerraum, steht mit der
vor dem Ofen gelegenen Feuerung _E_ in Verbindung. Der Zug _C_ endigt
in den Aschenfall unter dem Rost _A_, auf dem ein Steinkohlenfeuer sich
befindet. Die Flamme tritt bei _X_ unter das durchbrochene Gewölbe _P_
und entweicht durch die Oeffnungen _c_, _c_, _c_ in den Gypsbrennofen.
Die sich entwickelnden Wasserdämpfe entweichen durch im obern Theile
des Gewölbes befindliche Oeffnungen. Ein solcher Ofen fasst gegen 54
Kubikmeter Gyps. Da bei diesem Ofen das Brennen des Gypses nicht sowol
durch die Flamme, als vielmehr durch die heisse Feuerluft geschieht, so
lässt sich eine Ueberhitzung leichter vermeiden.
[Illustration: Fig. 185.]
[Illustration: Fig. 186.]
Der in neuerer Zeit aufgekommene Gypsbrennofen von =Dumesnil= (Fig. 185
im Horizontaldurchschnitt über der Sohle des Brennraumes, und Fig. 186
im Verticaldurchschnitt dargestellt) ist ähnlich dem Ofen von
=Scanegatty= construirt, zeigt aber von diesem wesentliche
Verschiedenheiten. Er besteht aus dem untern Theile, welcher die
Feuerung enthält und dem darüber befindlichen Brennraume. Ersterer
reicht unter den Fussboden hinab und besteht aus dem Aschenfalle _A_
mit seiner Thüre _B_, dem Roste _C_ und dem Feuerraume _D_, zu welchem
letzteren ein Kanal _H_ führt. Oben ist der Feuerraum durch ein Gewölbe
geschlossen. Seitlich unterhalb des Gewölbes gehen von dem Feuerraume
12 Kanäle _E_ aus, welche nach oben gebogen sind und die Feuerluft in
den Brennraum führen. _J_ ist eine Vertiefung, in welche der Heizer auf
der Treppe _g h_ hinabsteigt, wenn er zum Aschenfall gelangen will. Der
Brennraum hat das Mauerwerk _J_ aus feuerfesten Steinen zur Basis.
Seine innen cylindrische, aussen schwach konische Seitenwand _K_ ist
aus zwei Lagen Steinen gebildet und äusserlich mit Gyps bekleidet. Oben
ist er durch die gewölbte Decke _L_ begrenzt, welche in ihrer Mitte die
eisenblechene Esse _P P_ trägt. Diese Esse ist mit einer Klappe _Q_
versehen, welche durch eine Kette _U U_ regulirt werden kann. Ausserdem
sind noch, symmetrisch um diese vertheilt, vier kleine Zugröhren _O_
angebracht, die man durch aufgelegte Deckel schliessen kann. Diese
Röhren dienen dazu, die Hitze in den verschiedenen Theilen des Ofens
gleichmässig zu machen. In der Wand des Brennraumes sind, einander
gegenüberstehend, zwei Oeffnungen angebracht, eine _M_ in der
Seitenwand, welche zum Einbringen der unteren Gypslagen in den
Brennraum, sowie beim Entleeren des Ofens, benutzt wird, und eine _N_,
welche dazu dient, die oberen Gypslagen in den Brennraum zu bringen.
_M_ kann durch eine ausserhalb mit einer Ziegelbedeckung versehene
gusseiserne Platte, _N_ durch eine Thüre von starkem Eisenblech
verschlossen werden. Als sehr wichtiger Theil, um ringsum im Brennraume
ein gleichmässiges Brennen des Gypses zu erzielen, ist auf der Sohle
des Brennraumes über den Mündungen der Kanäle _E_ eine cylindrische, im
Innern 1 Meter weite Haube von gebrannter Thonmasse angebracht, welche
nach oben durch die Kappe _G_ geschlossen und seitwärts mit 12
Oeffnungen _F_ von 0,7 Meter Höhe versehen ist, durch welche die
Feuerluft hindurchströmt, um sich zwischen der Gypsmasse zu vertheilen.
Um die gleichmässige Vertheilung der Wärme in dem Brennraume zu
bewirken, muss der zu brennende Gyps in demselben in geeigneter Art
angeordnet werden. Man stellt die Stücke in von der Haube nach der Wand
des Brennraumes gehenden Reihen so auf, dass sie auf der schmalen Seite
stehen und zwischen ihnen angemessene Zwischenräume bleiben. Vor den
Oeffnungen _F_ lässt man breitere Zwischenräume frei. Die zweite Lage
macht man aus quer über den Reihen der ersten Lage ebenfalls auf die
schmale Seite gelegten Gypsstücken. Ueber der zweiten Lage macht man
eine dritte ähnlich der ersten, nur dass man vermeidet, die hohlen
Räume derselben vertical über denen der ersten Lage anzubringen. In
dieser Weise wird mit dem Beschicken des Ofens fortgefahren. Dann wird
der bei der Thüre _M_ noch freigelassene Raum ebenfalls vollgesetzt und
diese Thüre geschlossen. Die weitere Füllung erfolgt durch die Oeffnung
_N_, indem man die Gypsstücke auch ferner angemessen aufeinander
schichtet und nach oben hin immer kleinere Stücke nimmt. Ist die
Beschickung beendet, so setzt man das Feuer in Gang. Während der vier
ersten Stunden unterhält man das Feuer gelinde; während der acht
folgenden Stunden verstärkt man das Feuer. Nach Verlauf von 12 Stunden
hört man mit dem Feuern auf; man schliesst dann alle Oeffnungen und
breitet zugleich oben auf dem Gypse im Brennraume 5 bis 6 Kubikmeter
grobes Gypspulver aus. Dadurch wird der Zug im Ofen sehr verlangsamt
und durch die vorhandene Hitze zugleich dieser pulverförmige Gyps
gebrannt. Nachdem der Ofen 12 Stunden lang zur Abkühlung gestanden hat,
beginnt man, den gebrannten Gyps herauszuziehen.
[Sidenote: Mahlen des Gypses.]
Sofort nach dem Brennen wird der Gyps gepulvert, wenn er nicht schon im
zerkleinerten Zustande dem Brennen unterworfen wurde. Das Pulvern macht
keine Schwierigkeit, da er so weich und mürbe ist, dass er sich fast
zwischen den Fingern zerdrücken lässt. Im Kleinen geschieht es mittelst
Zerschlagen mit hölzernen Schlägeln und darauf folgendem Sieben, im
Grossen entweder in einer Stampfmühle oder in einer Walzmühle, oder
endlich in einer gewöhnlichen Mahlmühle mit horizontalen Steinen, welche
ebenso wie eine Mehlmühle beschaffen ist, jedoch keine Beutelvorrichtung
hat; der gemahlene Gyps läuft unmittelbar aus dem Boden der die
Mühlsteine umgebenden Zarge in untergestellte Fässer. Nach dem Mahlen
oder Sieben schlägt man den Gyps in trockne Fässer und bewahrt ihn, vor
Feuchtigkeit geschützt, auf.
[Sidenote: Anwendung des Gypses.]
Der Gyps wird auf mannichfaltige Weise benutzt. Der ungebrannte Gyps
findet zuweilen in Stücken als =Baustein= Anwendung, da indessen der Gyps
in Wasser nur =schwer= löslich, aber nicht =un=löslich ist, so löst sich
mit der Zeit der Gyps durch Regen und überhaupt durch Feuchtigkeit auf.
Deshalb ist diese Anwendung mit Recht von den Behörden untersagt. Der
dichte und feste feinkörnige Gyps, besonders der weisse, wird zu
Bildhauerarbeiten, zu gedrehten und geschliffenen Gegenständen und zu
architektonischen Verzierungen verwendet. Aus dem Alabaster von Volterra
verfertigt man zu Florenz Vasen von grosser Schönheit. Dasselbe Material
dient zur Fabrikation der römischen Perlen. Auch die faserige Varietät
des Gypses wird zu Damenhals- und Armschmuck verarbeitet, indem man durch
convexes Schleifen sein Schillern zu verstärken sucht. Hier und da
gebraucht man den Fasergyps zum Streusande, den späthigen als Polirmittel
und zum Putzen von silbernen Gegenständen. Auch wird das feine Gypspulver
zur Grundmasse der Pastellfarben und als Zusatz zu gewissen
Porcellanmassen verwendet. Ungebrannter Gyps findet ferner Anwendung zur
Umwandlung des kohlensauren Ammoniaks in schwefelsaures. Der Gyps enthält
46,5 Proc. Schwefelsäure und 18,6 Proc. Schwefel; beide Körper hat man
aus dem Gyps zu isoliren versucht (vergl. Seite 213 und 230). Eine sehr
ausgedehnte und wichtige Anwendung findet sowol der rohe, als auch der
gebrannte Gyps in der Landwirthschaft als Düngemittel, vorzüglich zum
Bestreuen der Wiesen, des Klees und anderer Futterkräuter und der
Hülsenfrüchte.
Man nahm früher an, dass die günstige Einwirkung des Gypses auf die
Vegetation darauf beruhe, dass der Gyps Ammoniak absorbirt, welches
ausserdem auf einem nicht gegypsten Boden wieder verdunstet sein würde.
Das bei der Fäulniss sich entwickelnde, sowie das in der Atmosphäre
enthaltene kohlensaure Ammon werde fixirt; es zerlege sich mit dem
Gypse in der Weise, dass Ammonsulfat und Calciumbicarbonat entsteht.
Diese Erklärung der Wirksamkeit der Gypsdüngung ist ungenügend.
Untersuchungen von =W. Mayer= haben gezeigt, dass der Ackerboden durch
seinen Thon, sein Eisenoxyd u. s. w. das Ammoniak weit besser und in
grösserer Menge fixirt als der Gyps. Bei der Gypsdüngung hält man eine
Dosis von 5 Ctr. auf den englischen Acker für genügend; angenommen,
aller Gyps gelange zur Realisation und diene zur Fixirung von
kohlensaurem Ammon, so könnte er doch nicht mehr davon binden als
2-7/10 Ctr. =Mayer='s Versuche zeigen dagegen, dass auf einen engl.
Acker
eine Sorte Havannaerde 227 Ctr.
Kalkboden von Schleissheim bei München 158 "
Ammoniak fixirt enthält. Wie aus =v. Liebig='s neueren Versuchen (1863)
folgt, begünstigt der Gyps dadurch die Vegetation, dass er an die
Ackererde einen Theil seines Kalkes abgiebt und dafür Magnesia und Kali
eintauscht; diese Stoffe werden durch Gyps im Boden verbreitbar
gemacht. Man hat sich ferner zu erinnern, dass Gypspulver, auch von
ungebranntem Gypse, mit Lösungen gewisser Kaliumsalze zusammengebracht,
zu einer Masse erstarrt, in welcher das Kalium (nach =Schott= als
Doppelsalz) in schwer löslicher Form enthalten ist, und man wird diese
Eigenschaft des Gypses bei der Aufstellung einer Theorie der
Gypsdüngung nicht hoch genug anschlagen können.
[Sidenote: Gypsabgüsse.]
Die Anwendung des Gypses zum =Giessen= und zu =Abdrücken= ist eine sehr
beliebte zur Nachahmung und Vervielfältigung von Gegenständen. Man
bedient sich hierzu eines dünnen Breies aus 1 Th. gebranntem Gypse und
2-1/2 Th. Wasser; obgleich der Gyps durch das Brennen nur gegen 20 Proc.
verliert, so ist er doch noch im Stande, mit 2-1/2 Th. Wasser einen
harten Brei zu geben, weil durch die entstehenden Gypskrystalle (CaSO_{4}
+ 2H_{2}O) das übrige Wasser mechanisch eingeschlossen wird. Das Erhärten
des Gypses erfolgt bei gut gebranntem Gypse in 1-2 Minuten und unter
geringer Erwärmung. Die Herstellung von =Gypsabgüssen= ist nach der
Gestalt der Gegenstände mehr oder weniger schwierig. Die angewendeten
Formen sind häufig selbst aus Gyps angefertigt und werden, um das
Adhäriren des eingegossenen Gypses zu verhindern, mit Oel getränkt. Um
die Unbequemlichkeit harter Formen zu umgehen, bedient man sich auch
elastischer Leimformen. Oft auch benutzt man Formen von Gyps als Modell
zum Giessen von Zink und Bronze oder zur Vervielfältigung
galvanoplastischer Gegenstände, zu Modellen in der Porcellan- und
Fayencefabrikation u. s. w. Der gegossene Gyps wird auch unter anderm
gebraucht, um die Böden von Oelfässern zu bekleiden.
Um das Erhärten des Gypsbreies zu verzögern, giebt man ihm einen Zusatz
von Leim, welcher ausserdem dem Gyps grössere Härte, einen gewissen
Grad von Durchscheinenheit und ein marmorähnliches Ansehen ertheilt.
Den so gemischten Gyps wendet man hauptsächlich zu architektonischen
Verzierungen, die unter dem Namen =Stucco= (=Stuck=, =Gypsmarmor=)
bekannt sind, an. Zu diesem Zwecke wird der Gyps mit Leimwasser,
welchem man etwas Zinkvitriollösung zugesetzt hat, angerührt und auf
das Mauerwerk aufgetragen. Nach dem Trocknen wird der Ueberzug mit
Bimsstein abgeschliffen. Auf die trockne Oberfläche trägt man eine neue
Lage Gyps, die mit stärkerem Leimwasser angemacht ist, auf, polirt dann
die völlig trocken gewordene Oberfläche mit Tripel und Leinwandballen
und tränkt dann dieselbe mit Olivenöl. Um gefärbten Gypsmarmor
darzustellen, rührt man den Gyps mit Farben, wie mit Colcothar, Russ,
Indig, Mennige u. s. w., an oder macht aus dem gefärbten Gypse Kuchen,
welche man übereinander legt und durchschneidet, um gebänderten Gyps zu
erzeugen. =Kuhlmann= empfiehlt die Anwendung einer Lösung von
Kaliummanganat, mit welcher man den Gyps anrührt, um sehr schön
gefärbte künstliche Steine zu erhalten. Ein Gemisch von feinem Gyps und
gepulvertem Frauenspath (Gypsspath) mit Leimwasser giebt die in neuerer
Zeit vielfach zu ornamentalen Zwecken angewendete =Scaliogla= (von
scaglia, Schuppe, Rinde).
Der Gyps (namentlich der unter dem Namen =Annalin= durch Fällen einer
Chlorcalciumlösung mit Schwefelsäure künstlich dargestellte) wird auch
in grosser Menge in der Papierfabrikation als mineralisches
Lumpensurrogat, als Füllstoff, verwendet.
[Sidenote: Härten des Gypses.]
Der Gyps lässt sich auf verschiedene Weise =härten=. Eine der ältesten
Methoden besteht darin, das Pulver von gebranntem Gyps mit Lösungen von
Leim oder arabischem Gummi anzurühren und auch den fertigen gegossenen
und abgetrockneten Gegenstand in derartige Lösungen zu tauchen. Später
schlug man vor, Gypsgegenstände in eine Auflösung von 40 Loth =Alaun= in
6 Pfd. Wasser zu tauchen, sie 15-30 Minuten darin zu lassen, dann
herauszunehmen und über den erkalteten Gegenstand Alaunlösung zu
schütten, so dass er mit einer Krystallschicht überzogen ist, ihn
trocknen zu lassen, mit Sandpapier zu poliren und endlich mit einem
feuchten Tuche die letzte Politur zu geben. Dieses Verfahren wurde später
dahin vereinfacht, dass man gebrannte Gypsstücke, sowie sie aus dem Ofen
kommen, mit Alaunlösung tränkt oder gepulverten Gyps mit Alaunlösung
anrührt und dann nach dem Trocknen zum zweiten Male brennt. Der Alaungyps
erstarrt nach dem Mahlen so leicht wie gewöhnlicher Gyps. Die Härte des
Produkts tritt dann erst hervor, wenn man das Pulver anstatt mit Wasser
mit Alaunlösung anmacht. Nach diesem Verfahren hergestellte
Gypsgegenstände erhalten durch vollständiges Trocknen die Härte und das
Durchscheinende des Marmors und Alabasters. Die Härte wird weder durch
kaltes noch durch siedendes Wasser vermindert. Der mit Hülfe von Alaun
gehärtete Gyps heisst =Marmorcäment=. Das =Pariancäment= ist durch
=Borax= gehärteter Gyps; zu dem Ende befeuchtet man die gebrannten
Gypsstücke mit einer Lösung von 1 Th. Borax in 9 Th. Wasser durch und
durch, glüht sie sechs Stunden lang und mahlt sie hierauf. Noch besser
soll der Erfolg sein, wenn man dieser Lösung 1 Th. Weinstein und die
doppelte Wassermenge zusetzt.
Das Härten von Gyps mit =Wasserglaslösung= ist nur schwierig
auszuführen; Gyps mit Wasserglaslösung zusammengerieben kommt sogleich
ins Stocken und beim Austrocknen wittert sehr bald Kalium- oder
Natriumsulfat in grosser Menge aus; nach dem Trocknen ist die Masse
kaum fester als der gewöhnliche Gyps. Aus Gyps gefertigte Gegenstände
lassen sich daher nicht mit Wasserglaslösung imprägniren, um sie fester
zu machen, indem die Flüssigkeit wegen des Stockens nicht eindringen
kann. Bessere Resultate erhält man mit Anhydrit oder mit dem ihm sich
gleich verhaltenden starkgebrannten Gyps. =Knauer= und =W. Knop= (1865)
combiniren Kaliumwasserglas mit Caseïn-Kali, um Gyps zu härten. In
neuerer Zeit ist auch die =Kieselfluorwasserstoffsäure= (für sich oder
als Kieselfluorkalium) zu gleichem Zwecke vorgeschlagen worden. Das
Erhärten des Gypses wird (nach =C. Puscher=) verzögert, wenn man dem
gebrannten Gypspulver 2-4 Proc. Eibischwurzelpulver zufügt und die
Mischung mit 40 Proc. Wasser zum Teige knetet.
Von den vorstehenden Methoden unterscheiden sich wesentlich diejenigen,
die eine Härtung des Gypses nicht durch Zusatz eines andern Körpers,
sondern durch eigenthümliche Behandlung des Gypses erstreben. Hierher
gehört das Verfahren von =Fissot=, welches sich indessen nur zur
Umwandlung der Gypsblöcke in künstlich gehärtete Steine zu Bauzwecken
eignet; nach diesem Verfahren giebt man dem rohen Gypsblocke die
gewünschte Gestalt, bringt ihn in den Brennofen, lässt ihn nach dem
Brennen erkalten und taucht ihn dann 1/2 Minute lang unter Wasser;
nachdem er einige Sekunden der Luft ausgesetzt, taucht man ihn 1-2
Minuten lang in Wasser; an der Luft nimmt er nach dieser Behandlung
eine grosse Härte an. Wie es scheint, beruht dieses Verfahren auf einer
vermehrten Aneinanderkittung der einzelnen Theilchen durch
Krystallisation. Völlig fertig gemachte und getrocknete Gypsgegenstände
nehmen, wenn sie mit Stearinsäure oder mit Paraffin (nach
=Angerstein=), welche beiden Körper vorher zweckmässig in
Petroleumäther gelöst werden, getränkt worden sind, einen gewissen Grad
von Durchscheinenheit und durch Reibung gute Politur an, sodass sie dem
mit Wachs getränkten Meerschaum ähneln. Da hierbei vollkommene Reinheit
der Gypsmasse unerlässlich ist, so ist es, da ohnehin das Verfahren nur
bei kleinen Gegenständen Anwendung finden kann, am besten, Gypsspath
anzuwenden und ihn während des Brennens vor jeder Beimengung von
Unreinigkeit zu verwahren. Um der Masse ein besonders warmes Ansehen zu
geben, giebt man dem Paraffin oder der Stearinsäure durch Zusatz von
etwas Gummigutt und Drachenblut eine schwach röthlichgelbe Färbung.
IV. Abschnitt.
Die Pflanzenstoffe und ihre technische Anwendung.
Die Technologie der Pflanzenfaser.
[Sidenote: Pflanzenfaser.]
Die =Pflanzenfaser= oder die =Cellulose= C_{6}H_{10}O_{5} ist derjenige
Stoff, der das Gewebe der Vegetabilien bildet und in den verschiedensten
Formen in den Pflanzen vorkommt. In grösster Menge findet er sich mit
incrustirender Substanz durchdrungen im Holze und bildet die =Holzfaser=,
in langen Faden oder Büscheln bildet er den =Flachs= (Lein), den =Hanf=,
die =Brennnesselfäden= und die =Baumwolle=, welche Substanzen die
technisch so überaus wichtige Gruppe der =Gespinnstfasern= bilden und zur
Fabrikation der Gespinnste und Gewebe, des Papiers und der
Schiessbaumwolle dienen. Mit Schwefelsäure behandelt, geht er in Dextrose
(Glycose) über, worauf die Verwendung der Cellulose zur
Spiritusdarstellung beruht. Dass der reine Pflanzenzellenstoff von
gleicher Zusammensetzung in dem Holze, der Baumwolle, dem Flachse und dem
Papier vorkommt, geht aus folgenden Analysen dieser verschiedenen
Substanzen hervor:
======================+=========+============+=========+==========
Zellenstoff aus: | Holz. | Baumwolle. | Flachs. | Papier.
======================+=========+============+=========+==========
| | | |
Kohlenstoff | 43,87 | 43,30 | 43,63 | 43,87
Wasserstoff | 6,23 | 6,40 | 6,21 | 6,12
Sauerstoff | 49,90 | 50,30 | 50,16 | 50,01
+---------+------------+---------+----------
| 100,00 | 100,00 | 100,00 | 100,00
| | | |
Diejenigen Pflanzentheile, welche als Gespinnstfaser verarbeitet werden,
stellen Faserbündel dar, die fest, geschmeidig, spaltbar und wo möglich
bleichbar sein müssen. Diesen vier Eigenschaften entsprechen in
hervorragendem Grade zunächst der Flachs, der Hanf und die Baumwolle,
dann, wiewohl in schwächerem Maasse, einige der unten zu erwähnenden
Flachs- und Hanfsurrogate, die erst durch die internationalen
Industrieausstellungen der beiden letzten Decennien in weiteren Kreisen
bekannt geworden sind.
[Greek: a]) _Der Flachs._
[Sidenote: Flachs.]
[Sidenote: Rösten desselben.]
Der =Flachs= ist die zum Spinnen vorgerichtete Faser der =Leinpflanze=
(_Linum usitatissimum_), einer Pflanze aus der Familie der Caryophylleen.
Die Ernte des Leins geschieht, indem die Pflanzen aus dem Boden gerauft,
in Bündel gebunden, und zum Trocknen auf das Feld gestellt werden. Nach
dem Trocknen werden die Pflanzen auf der Flachsraufe, einem Kamme mit
eisernen Hakenzähnen (dem Riffelkamm oder Reffkamm), =geriffelt=, d. h.
die Samenkapseln abgerissen, dann aber der Flachs in handdicke Bündel
gebunden und der Rotte übergeben. Die in dem Lein enthaltenen Fasern,
welche den Flachs bilden, liegen unter der Rinde der Pflanze und zwar
durch eine gummiartige Substanz (die nach =J. Kolb= Pektose ist)
zusammengeleimt, welche daraus entfernt werden muss, so dass durch die
nachfolgende mechanische Behandlung die spinnbaren Fasern isolirt werden
können, ohne übermässig beschädigt zu werden. Dies geschieht durch das
=Rösten= oder =Rotten=, deren Zweck nach =J. Kolb= das Hervorrufen der
Pektingährung ist, wodurch das Pektin in Pektinsäure übergeht. Behufs des
Röstens bringt man die Flachsstengel in Bäche oder in stehendes Wasser,
und hält sie durch aufgelegte schwere Körper unter der Oberfläche des
Wassers, bis eine Art von Fäulniss eingetreten ist, welche diejenigen
Stoffe, von welchen die Faser zusammengehalten wird, nicht aber die Faser
selbst zerstört. Man nennt diese Art der Röste die =Wasserröste=. Nach
einer andern Methode setzt man die geriffelten Stengel, in dünnen Lagen
auf Feldern ausgebreitet, den Einflüssen der Atmosphäre aus und ersetzt
den fehlenden Regen durch fleissiges Begiessen mit Wasser (=Thauröste=,
Landrotte, Luftrotte). Beide Methoden sind langwierig und ungesund, weil
durch die bei der Fäulniss sich entwickelnden Gasarten die Umgegend
vergiftet, durch die Wasserröste ausserdem das Wasser verdorben und zur
Erhaltung des Lebens von Fischen untauglich wird.
[Sidenote: Warmwasserröste.]
[Sidenote: Dampfröste.]
Nach vielen Versuchen, die schon seit langer Zeit mit verschiedenen
chemischen Substanzen (Kalilauge, verdünnter Schwefelsäure) angestellt
worden sind, war endlich vor wenigen Jahren das seither unter dem Namen
=Warmwasserröste= bekannt gewordene Verfahren zuerst von =Schenck= in
Irland eingeführt worden. Gegenwärtig hat sich dieses Verfahren auf dem
Continente eingebürgert. Das Rösten geht nach dieser Methode in grossen
Bottichen vor sich, in welchen das Wasser mittelst Dampf auf 25-30°
erhitzt wird, nach 60-90 Stunden ist das Rösten beendigt. Die
Vortheile, welche die Warmwasserröste darbietet, sind: 1) dass die
Arbeit des Röstens dem Leinbauer gänzlich abgenommen wird und in eigene
Anstalten übergeht, wodurch ein besseres und gleichmässigeres Produkt
erzielt wird; 2) dass in Folge eines um etwa 10 Proc. geringeren
Gewichtsverlustes nach der Röste, verglichen mit dem
Wasserröstverfahren, der Ertrag ein weit grösserer ist; 3) dass bei dem
fabrikmässigen Betriebe dieser Röstart die Unkosten verhältnissmässig
gering sind. In neuerer Zeit hat man auch angefangen, heisse
Wasserdämpfe zum Rösten des Flachses anzuwenden. Diese Dampfröste, von
=Watt= und =Buchanan= eingeführt, soll vor der Warmwasserröste grosse
Vorzüge besitzen.
[Illustration: Fig. 187.]
[Sidenote: Brechen des Flachses.]
Im gerotteten Zustande besteht der Flachs aus Cellulose und
Pektinsäure. Nach beendigtem Rösten und Dörren sucht man die Fasern von
der Hülse und dem durch das Rösten mürbe gewordenen Kern zu trennen,
was durch das Brechen, Schwingen und Hecheln geschieht. Durch das
=Brechen= werden die holzigen Theile zerklopft (gebrochen), das Bast
widersteht durch seine grössere Zähigkeit und bleibt fast unversehrt.
Das Werkzeug, dessen man sich zum Brechen bedient, besteht (Fig. 187)
aus zwei ineinandergreifenden Theilen; der obere _B_ (der Deckel oder
Schlegel) wird aus zwei Holzschienen gebildet, die an dem einen Ende so
mit einem Untergestell verbunden sind, dass sie sich wie in einem
Charniere bewegen lassen. Diese beiden Holzschienen laufen nach unten
messerschneidenartig zu und vereinigen sich in dem Handgriffe _C_. Das
Untergestell _A_ ist der ganzen Länge nach in zwei durchgehende Rinnen
ausgeschnitten, die so beschaffen sind, dass die Latten des Deckels
bei der niedergehenden Bewegung sich genau in die Rinnen des unteren
Theiles (der Lade) hineinlegen. Indem der Arbeiter abwechselnd den
Deckel aufhebt und schnell wieder niederstösst, bringt er zu gleicher
Zeit ein Büschel Flachs quer über die Lade, welches zwischen den Latten
des Deckels und den Rinnen der Lade zerknickt und zerquetscht wird, da
es allmälig der Länge nach fortgezogen wird. Die holzigen Theile, die
Schebe oder Ahne fallen theils von selbst, theils werden sie nach
beendigtem Brechen zum grossen Theil durch Ausschütteln entfernt.
Bei dem Handbrechen ist ein ziemlicher Verlust an Flachs schwer zu
vermeiden, weshalb gut construirte Flachsbrechmaschinen den Vorzug
verdienen.
[Illustration: Fig. 188.]
[Illustration: Fig. 189.]
[Illustration: Fig. 190.]
[Illustration: Fig. 191.]
[Illustration: Fig. 192.]
[Sidenote: Botten oder Blaueln.]
[Sidenote: Schwingen des Flachses.]
[Sidenote: Ribben.]
[Sidenote: Hecheln des Flachses.]
Anstatt des Brechens bedient man sich in Belgien des =Botthammers=,
womit der Flachs gleichsam gedroschen wird. Der Botthammer (Fig. 188)
ist ein flacher viereckiger Holzblock, auf der unteren Seite (Fig. 189)
mit querlaufenden, parallelen Einkerbungen versehen, und an einem
langen, gekrümmten Stiele befestigt. Der Arbeiter tritt mit der
Fussspitze auf das eine Ende des Flachses, hält ihn so fest, und
schlägt mit dem Botthammer kräftig auf die freie Stelle, wendet von
Zeit zu Zeit um und durchschüttelt ihn, bis der Flachs gleichmässig
gebrochen ist. Der gebrochene oder gebottelte Flachs enthält immer noch
fest anhängende, beim Schütteln sich nicht absondernde Schebetheile,
welche durch das Schwingen entfernt werden. Der hierbei benutzte
Apparat besteht aus dem =Schwingstock= und aus dem =Schwingmesser=.
Ersterer (Fig. 190) ist ein auf einem Fussgestell aufrecht befestigtes
Brett mit einem Einschnitte an der Seite, in welchen man ein Büschel
Flachs so legt, dass es an der vordern Seite des Brettes herabhängt,
während es hinter demselben festgehalten wird. Das Schwingmesser (Fig.
191) ist aus hartem, dünnem Holze, an den Kanten zugeschärft und mit
einem Handgriffe versehen. Der Arbeiter schlägt damit den längs des
Brettes herabhängenden Flachs, dann dreht er denselben herum und fährt
fort zu schlagen, bis der Flachs völlig von der Schebe befreit ist.
Anstatt des Schwingens oder auch nach demselben wendet man in einigen
Flachsgegenden das Ribben an, das in einem kräftigen Ausstreichen mit
dem =Ribbenmesser= (Fig. 192), einer dünnen Klinge _o_ aus Eisenblech,
welche in einem hölzernen Griff _p_ gefasst ist, besteht. Der sitzende
Arbeiter fasst ein Bündel Flachs (eine Riste) mit der linken Hand,
breitet dasselbe auf einem über die Knie gebreiteten Schurzfell aus und
führt mit der Rechten das Messer. Trotz dem sorgfältigsten Schwingen
oder Ribben wird der Flachs nicht in den zum Spinnen erforderlichen
Zustand übergeführt. Abgesehen von noch vorhandenen Schebeüberresten,
ist der Bast noch nicht vollständig in seine Fasern zertheilt, sind
auch noch kurze Fasern mit langen gemengt, liegen endlich auch
zahlreiche Fasern verwirrt und gekrümmt. Die letzte Arbeit der
Flachszurichtung, das Hecheln, soll demnach: 1) die Schebeüberreste
vollständig entfernen; 2) den Bast in die einzelnen, zum grössten Theil
noch bänderartig zusammenhängenden Flachsfasern spalten; 3) die zu
kurzen Fasern absondern; 4) die langen Fasern glatt und parallel legen.
Die =Hechel=, das Werkzeug, dessen man sich zum Hecheln bedient,
besteht aus feinen, spitzen Stahlzinken, welche auf einem festen
Holzboden befestigt sind. Man bedarf mehrerer Sorten Hecheln, bei
welchen die Zinken dichter oder entfernter, feiner oder gröber sind.
Der Arbeiter schlägt den Flachs handvollweise durch die Hecheln und
zwar zuerst durch die gröberen, zuletzt durch die feinsten.
[Sidenote: Gewirre oder Hede.]
Die von den Zähnen der Hechel zurückgehaltenen kürzeren Fasern nennt
man das =Gewirre= (daraus verdorben die Worte Werrig oder Werg) oder
die =Hede=, die zur Seilerarbeit oder zu geringerem Gespinnst verwendet
werden kann. Gewöhnlich ist die Zurichtung der Flachsfaser mit der
Arbeit des Hechelns beendigt, in speciellen Fällen, wo besondere
Reinheit und Feinheit der Fasern erforderlich ist, vervollständigt man
die Wirkung der Hechel durch Klopfen und Bürsten und durch Kochen mit
Seifenlösung.
[Sidenote: Ausbeute an Flachs.]
Der durchschnittliche Ertrag an geschwungenem Flachs und Leinsamen
beträgt pro Hektare 492 Kilogr. Flachs und 440 Kilogr. Leinsamen
100 Kilogr. gerösteter und gedörrter Flachs
wiegen nach dem Brechen 45-48 Kilogr.
" " " Schwingen oder Ribben 15-25 "
" " " Hecheln 10 "
Dabei erhält man 5-10 Kilogr. Schwingwerg und 5-15 Kilogr. Hechelwerg.
[Sidenote: Spinnen des Flachses.]
Das =Spinnen des gehechelten Flachses= bezweckt dessen Umwandlung in
Garn. Das Spinnen kann geschehen auf dem Spinnrade (Handspinnerei), oder
auf Maschinen (Maschinenspinnerei). Die Aufgabe der Spinnerei ist, die
Fasern des gehechelten Flachses so auszuziehen und anzuordnen, dass sie
einen Faden von möglichst gleicher Dicke bilden, und dann diesem Faden
die Drehung zu geben. Das Spinnen auf dem Spinnrade ist allgemein
bekannt. Die Verarbeitung in den mechanischen Spinnereien zerfällt in
folgende Abtheilungen: 1) der gehechelte Flachs wird in ein Band von
ziemlich gerade und parallel liegenden Fasern, die Grundlage des
künftigen Garnfadens verwandelt; 2) dieses Band wird gestreckt; dadurch
wird dasselbe verfeinert und die parallele Lage der Fasern vollkommen
bewirkt; 3) das gestreckte Band wird durch weiteres Strecken und geringes
Drehen in den Vorgespinnstfaden verwandelt; 4) der Vorgespinnstfaden geht
durch fortgesetztes Strecken und verstärktes Drehen in das Feingespinnst,
in das Garn über. Das Werg wird ebenfalls auf Maschinen zu Gespinnst
verarbeitet; indem dasselbe zuerst ähnlich der Baumwolle gekratzt, auf
der Kratzmaschine in Bänder verwandelt und übrigens wie der Flachs
behandelt wird. Das Leingarn wird gehaspelt, dann entweder roh, oder
gebleicht zu Geweben verarbeitet. Die durch Drehen (Zwirnen) vereinigten
Fäden irgend eines Gespinnstes bilden den =Zwirn=.
[Sidenote: Weben des Leingarnes.]
[Sidenote: Leinene Zeuge.]
Beim =Weben= des Garnes werden Fäden parallel neben einander aufgespannt
(die =Kette=) und durch dieselben Fäden so rechtwinklig geführt (der
=Einschuss=, =Schuss=, =Einschlag=), dass dichte Gewebe entstehen, die
man mit dem Namen =leinene Zeuge= zusammenfasst. Durch die Umkehr des
Einschusses an den beiden Rändern des Gewebes, wobei derselbe die
äussersten Kettenfäden umschlingt, entsteht die =Kante= oder
=Sahlleiste=.
[Sidenote: Arten der Leingewebe.]
Die wichtigsten Leinwandsorten sind ohne Zweifel die =glatten= weissen,
welche die Namen =Leinwand=, =Leinen= oder =Linnen= führen. Doch werden
auch =geköperte= und =gemusterte= sehr häufig angewendet. Zur
Verfertigung =farbigen= Zeuges muss das dazu bestimmte gefärbte Garn
schon beim Aufbäumen geordnet werden, und beim Weben selbst, welches
allerdings mühsamer als das der gewöhnlichen glatten weissen Zeuge ist,
muss der Arbeiter ebenso viele Schützen haben, als beim Einschlage
Fäden von verschiedener Farbe vorhanden sein sollen. Der zu Tafelzeugen
bestimmte =leinene Damast=, welcher grosse Muster wie Blumen,
Landschaften, Porträts u. s. w. enthält, wird ebenso wie der =Drell=
oder =Zwillich=, auf dem Jacquard-Stuhl gewebt. Der Zwillich ist auf
=beiden= Seiten rechts, während der leinene Damast dies bloss auf
=einer= Seite ist. Beim Zwillich bildet der Einschlag die Figuren,
während dies beim Damast durch die Kette geschieht. Der =Batist= ist
eine aus dem feinsten Gespinnst nicht sehr dicht gewebte Leinwand. Der
Flachs dazu wird mit besonderer Sorgfalt gebaut, damit er eine
bestimmte Länge erreiche, und das Weben des Zeuges verrichtete man
früher in sehr hellen und feuchten Kellern, um das Zerreissen der
zarten Fäden möglichst zu verhüten; jetzt ist dies nicht mehr der Fall,
sondern man wendet zum Beleuchten eine Lösung von Chlorcalcium oder
eine glycerinhaltige Mischung an. Das =Kammertuch=, welches man oft mit
Batist verwechselt, ist ebenso fein wie der Batist, aber weniger dicht.
Aus der Picardie erhalten wir Kammertuch von so grosser Feinheit, dass
ein Stück von 7 Meter kaum 180-240 Grm. wiegt. =Schleier=, =Klar= oder
=Schier= unterscheidet sich von dem Batist nur durch grössere
Lockerheit des Gewebes. Fast ebenso locker ist =Linon=, welches das
Mittel zwischen Batist und Schleier hält. Die =leinene Gaze=, ein
dünnes, florartig gewebtes Zeug, ist dem Linon ähnlich. =Creas=, eine
ursprünglich spanische feine Leinwand, aus vorher schon gebleichtem
Garn gewebt, nimmt nach dem Mangen und Glätten ein sehr angenehmes,
seidenartiges Ansehen an. Der =Tüll= (den man auch aus Baumwollengarn
macht) ist ein aus gebleichtem Leingarn durchbrochen gewebtes Zeug,
welches stark gesteift und unter Anderem zum Durchnähen der Zierrathen
benutzt wird. Die gröbste, meistens hänfene Leinwand ist des
=Segeltuch=, das =Matrosenlinnen= und die =Pack=- und =Sackleinwand=.
Das sogenannte =Bleichtuch= ist eine Art grober Leinwand, welche in den
Wachsbleichen zu der Unterlage des zu bleichenden Wachses gebraucht
wird.
[Sidenote: Appretur.]
Die fertigen Zeuge werden gebleicht und dann, um ihnen ein gefälliges
Ansehen zu geben, =appretirt=. Die Appretur zerfällt in das =Stärken=,
=Glätten= und =Pressen=. Durch das Stärken wird die Leinwand steif und
zur Annahme des Glanzes geeignet. Das Glätten und Pressen geschieht
entweder auf Mangen oder Rollen, oder vermittelst eines aus 3-5 Walzen
bestehenden Kalanders. -- Von dem Bleichen der leinenen Zeuge wird
weiter unten die Rede sein.
[Greek: b]) _Der Hanf und andere weniger wichtige Gespinnstpflanzen._
[Illustration: Fig. 193.]
[Illustration: Fig. 194.]
[Sidenote: Hanf.]
Der =Hanf= (_Cannabis sativa_) wird hauptsächlich wegen des Bastes
seiner Stengel angebaut. Der daraus gewonnene Faden ist zwar etwas
grob, hat aber dafür ganz besondere Festigkeit und lässt sich daher
kaum durch ein anderes Material zu Tauwerk und Segeltuch ersetzen.
Nicht minder wird aber auch das Hanfgespinnst zu häuslichem Gebrauch
vielfach verwendet. Die Verarbeitung der Hanfstengel stimmt im
Wesentlichen mit jener des Flachses überein. Der Hanf wird nämlich im
Wasser geröstet, getrocknet, gebrochen und auf der =Hanfreibe=
zerquetscht. Die ältere Art derselben (Fig. 193) besteht aus einem
grossen Steinkegel, der mit Hülfe einer Achse an einer verticalen Welle
angebracht ist und sich mit dieser in einer Kreisbahn bewegt.
Vortheilhaft sind die neuen Hanfreiber (Fig. 194), deren Construktion
aus beistehender Zeichnung erhellt. Der geriebene Hanf heisst Reinhanf,
der seiner Länge wegen beim Spinnen Schwierigkeiten darbietet und
deshalb in 2 bis 3 Theile zerrissen wird, was man =Stossen= nennt.
Hierauf folgt das Schwingen und Hecheln.
[Sidenote: Andere Gespinnstpflanzen.]
In neuerer Zeit sind verschiedene, meist ausländische Faserstoffe als
=Stellvertreter des Flachses und Hanfes= in die europäische Industrie
eingeführt worden. Die hauptsächlichsten derselben sind folgende:
[Greek: a]) _Stengelfasern_:
1) =Chinesisches Gras= (Chinagras, Tschuma), die Faser von _Urtica s.
Boehmeria nivea_ und _heterophylla_, welche in China und Ostindien, in
Mexico und dem Mississippithale, auf Cuba, in der Wolgaebene Russlands,
im südlichen Frankreich und in Algier angebaut werden. Die in China
gebräuchliche Herstellung der Fäden ist insofern bemerkenswerth, als
die Fäden nicht gesponnen, sondern durch Aneinanderstückeln einzelner,
Ende bei Ende gelegter und durch Rollen unter der Hand vereinigter
Fasern gebildet werden; sie erscheinen daher glatt und nicht gedreht
und bieten deshalb einen eigenthümlichen Glanz dar. Es dient zur
Herstellung des schönen Gewebes, das unter dem Namen Grasleinen oder
_China grass-cloth_ bekannt ist. Das Rohmaterial, von Hause aus
grünlich oder braun, lässt sich bleichen und nimmt dann alle Farben an.
2) Die =grosse Nessel=, _Urtica dioïca_, liefert einen feinen Bast, aus
welchem das Nesseltuch hergestellt wird.
3) =Rameehanf= oder =Ramié= von _Urtica s. Boehmeria utilis_, eine
Nesselart, die auf Borneo, Java, Sumatra und anderen Inseln des
indischen Archipels, in neuerer Zeit auch in der Union und
versuchsweise in Deutschland angebaut wird. Er ist 1-2 Meter lang,
gelblichweiss, von der Feinheit reingeschwungenen groben Flachses, aber
fast glanzlos und steif.
4) =Rheahanf= (Kankhura- oder Kalluihanf), _Urtica s. Rhea
tenacissima_, aus Ostindien. Hat nicht viel Werth als Gespinnstfaser.
5) =Jutehanf= (_paut-hemp_), von der in Ostindien und China
einheimischen Gemüselinde, _Corchorus capsularis_, _C. textilis_, _C.
olitorius_, _C. siliquosus_. Das Gespinnstmaterial ist ein brauner,
grober und langer Faserstoff, der in England zu dickem Garne versponnen
wird, woraus man Sack- und Packtuch (Gunny) webt. Zu Tauwerk kann die
Jute den Hanf nicht ersetzen, da sie zu wenig Festigkeit besitzt und im
Wasser leicht fault.
6) =Hibiscushanf= (Bombayhanf oder Umbaree), von _Hibiscus cannabinus_,
deren Bastfasern man von dem Holze durch Rösten und Pochen absondert;
man verfertigt daraus in England Tauwerk.
7) =Sunnhanf= (Janapam oder ostindischer Hanf), von _Crotalaria
juncea_, ist dem gewöhnlichen Hanfe sehr ähnlich, steht ihm aber an
Festigkeit und Länge der Fasern nach.
[Greek: b]) _Blattfasern_:
8) =Neuseeländischer Flachs=, _Phormium tenax_, eine in Neuseeland
einheimische Gespinnstpflanze (Koradi oder Korere), deren Blätter
zahlreiche gerade Längenfasern von ziemlicher Feinheit, weisser Farbe
und Seidenglanze enthalten. Das zubereitete Material ist dem
gewöhnlichen Hanfe ähnlich, jedoch härter, steifer und rauher.
9) =Aloëhanf= (Pitta oder Pite) kommt aus Peru, Westindien, Mexico und
Ostindien und besteht aus den gereinigten Fasern der Blätter mehrerer
Agavearten, wie _A. americana_, _A. vivipara_, _A. foetida_ etc. Er ist
gelblichweiss und wird hauptsächlich zu Seilerwaaren verarbeitet.
10) =Manilahanf= (Pinasfaser oder Avaka) kommt von _Musa textilis_, _M.
troglodytarum_ und _M. paradisiaca_, die in Ostindien und mehreren
Inseln des indischen Archipels wachsen. Er kommt im Handel vor in
gelblichweissen oder bräunlichgelben Fasern von 1,3-2,2 Meter Länge,
die zum Theil in bastähnliche Streifen vereinigt sind, durch Hecheln
aber fein zertheilt dargestellt werden können. Die weisse Sorte zeigt
nach dem Hecheln einen Seidenglanz und wird zu Glockenzügen, Taschen u.
dergl. verarbeitet, auch zuweilen als Einschuss in Möbeldamaste
verwendet. Die geringeren oder gefärbten Sorten Manilahanf dienen zu
Seilerarbeiten.
11) =Ananashanf= (oder Pinna) kommt aus Westindien, Central- und
Südamerika und besteht aus den Bastfasern der gewöhnlichen Ananas
(_Ananassa sativa s. Bromelia ananas_) und anderen Ananasarten. Er
eignet sich ziemlich gut zu feinen Geweben.
12) =Pikabahanf= (oder Piassava), aus den Blättern der _Attalea
funifera_, einer in Brasilien wachsenden Palme, wird zu Seilerwaaren
verwendet.
[Greek: g]) _Fasern aus Fruchthüllen_:
13) =Kokosnussfaser= (Coir oder Kair) ist der rothbraune Faserstoff,
mit welchem die Schale der Kokosnüsse (von _Cocos nucifera_) äusserlich
umhüllt ist. Sie besitzt grosse Elasticität und Stärke und wird zu
Seilen, Teppichen, Matten, Flechtwerken u. s. w. verarbeitet.
[Greek: g]) _Die Baumwolle._
[Sidenote: Baumwolle.]
Die =Baumwolle= oder =Cotton= ist die Samenwolle der Früchte mehrerer
Staudengewächse aus der Gattung _Gossypium_, welche in allen Ländern des
Gürtels zwischen der tropischen Zone und gemässigten, besonders in den
Südstaaten der nordamerikanischen Union (Alabama, Mississippi, Georgia,
Süd-Carolina, Tennessee, Louisiana, Arkansas, Florida, Texas), Mexico,
Brasilien, Westindien, Ostindien, Algerien, Aegypten, Australien
(Queensland), der Türkei (Macedonien, Thessalien, Candia), Neapel (z. B.
in der Ebene von Salerno), Sicilien, Malta, Spanien (in Andalusien), in
der Krim, in Griechenland etc. angebaut werden. Die Frucht besteht aus
einer drei- bis fünffächerigen Kapsel von der Grösse einer welschen Nuss,
in der sich die erbsengrossen schwarzen Samen von weissem Wollflaum
umgeben befinden. In einer Art von Baumwollenstaude (_Gossypium
religiosum_) ist die Baumwolle gelb gefärbt; sie wird von den Chinesen
zur Fabrikation des Nanking angewendet. Wenn die Kapseln reif sind, so
platzen sie auf und die Wolle tritt heraus; in jeder Zelle liegt ein
Büschel Baumwolle, deren Fasern an den Samen festsitzen. So wie die
Baumwolle nach Europa kommt, hat sie schon an ihren Erzeugungsorten eine
vorläufige Reinigung erlitten, indem sie egrenirt, d. h. von den
Samenkörnern sorgfältig befreit worden ist. Wollte man die Baumwolle mit
den Samen verpacken, so würde dieselbe schmutzig und ölig, und zum
Verspinnen untauglich werden. In den Vereinigten Staaten wendet man zum
Egreniren die =Entkörnungsmaschine= von =Whitney= an, deren wirkende
Haupttheile Kreissägeblätter sind. Es befinden sich an einer horizontalen
Achse 18-20 solcher Sägeblätter, die sich wenigstens 100mal in einer
Minute umdrehen. Diese Sägen greifen mit einem Theile ihrer Peripherie
zwischen den Stäben eines engen Gitters durch, fassen mit ihren spitzen
Zähnen die dort hingelegte Baumwolle und ziehen sie herum, ohne die
Samenkörner mitzunehmen, da für diese die Oeffnungen des Gitters zu eng
sind. Bei zwanzig Sägeblättern reinigt eine solche Maschine gegen 400
Pfund, bei 80 Sägeblättern bei einer Consumtion von 2 Pferdekräften gegen
500 Pfund rohe Baumwolle. In neuerer Zeit ersetzt man den Sägecylinder
zuweilen durch einen Krempelcylinder. Man benutzt die Baumwollsamen zum
Verfüttern, zum Düngen, und zur Oelbereitung (in Amerika erhält man aus
30 Pfund Baumwolle Körner zu einem Pfund Oel).
[Sidenote: Arten der Baumwolle.]
Man unterscheidet die Baumwolle nach den Ländern und nach den
Stapelplätzen als nordamerikanische (Sea Island oder lange Georgia,
Orleans, Upland, Louisiana, Alabama, Tennessee, Georgia, Virginia),
südamerikanische (Fernambuk, Siara, Bahia u. s. w.), columbische,
peruanische, westindische (Domingo, Bahama, Barthelemy), ostindische
(Dhollerah, Surate, Manilla, Madras, Bengal), levantische
(macedonische, smyrnaer), ägyptische (Mako oder Jümel), australische
(Queensland) und europäische (spanische: Motril, sicilianische:
Castellamare und Bianca, griechische und maltesische) Sorten.
[Sidenote: Spinnen derselben.]
=Baumwollspinnerei.= Die Reihe der Arbeiten, welchen die Baumwolle bis
zur vollendeten Darstellung des =Baumwollgarnes= unterworfen wird, ist in
den Spinnereien folgende:
1) =Die Auflockerung und Reinigung der rohen Baumwolle=, wodurch die
durch das Pressen vor der Verschiffung zu festen Knollen und Klumpen
verdichtete Wollmasse wieder zertheilt wird, die Fasern nach und nach
auf das vollständigste von einander gelöst und zugleich die, oft noch
in grosser Menge vorhandenen Reste der Samenkörner, sowie Sand, Staub
und andere Unreinigkeiten entfernt werden. Die Bearbeitung geschieht
zunächst entweder [Greek: a]) durch =Klopfen= und =Schlagen mit der
Hand=, oder [Greek: b]) mit dem =Wolf=, welcher die Auflockerung durch
einen mit spitzigen eisernen Zähnen besetzten Cylinder bewirkt, und
[Greek: g]) dem =Willow= (Zauseler), eine dem Wolf verwandte Maschine,
aber mit stumpfen Stiften oder Pflöcken versehen. Die Fortsetzung der
Auflockerung und Reinigung geschieht mittelst der =Schlagmaschinen=
(Flackmaschinen), wesentlich aus einem Flügelrad und einem Ventilator
bestehend; die Schläge der Flügel trennen die Wollfasern von den
Unreinigkeiten, welche letztere durch den Luftstrom fortgeweht werden
oder durch den Rost fallen. Um eine vollkommene Bearbeitung zu
erlangen, gebraucht man zwei solcher Maschinen nach einander. Die
beiden Schlagmaschinen heissen [Greek: a]) die =Putzmaschine= (_batteur
éplucheur_), sie enthält zwei Flügelräder (Schläger) hintereinander und
bewirkt also eine zweimalige Bearbeitung der Baumwolle, welche zuletzt
als eine lockere, aber noch nicht völlig gereinigte Masse hervorgeht;
[Greek: b]) die =Watten=- oder =Wickelmaschine= (_batteur étaleur_),
welche nur einen, viel schneller umlaufenden Schläger hat und zugleich
eine Vorrichtung enthält, wodurch die nun schon ziemlich gereinigte
Baumwolle in Form einer lose zusammenliegenden Fläche (Watte, Pelz) auf
eine Walze (=Wickel=) aufgerollt wird, welche man sodann der
Kratzmaschine vorlegt. Unter dem Namen =Epurateurs= construirt man in
neuerer Zeit Maschinen, welche zwischen den Schlagmaschinen und
Krempeln inne stehend, die Wirkungsweise beider mit einander vereinigen
und die Anwendung derselben ganz oder theilweise ersetzen. Der
Epurateur eignet sich vorzüglich zur Wattenfabrikation.
2) =Das Krempeln oder Kratzen.= Die natürliche oder verwirrte Lage der
Baumwollfaser wird durch die Behandlung mittelst der
Auflockerungsmaschinen keineswegs gehoben, eher fast noch vermehrt. An
ein Verspinnen der aufgelockerten Baumwolle ist daher erst dann zu
denken, wenn sie vorläufig vollkommen gerade gestreckt und in parallele
Lage zu einander gebracht sind. Dieser Forderung zu genügen, sind
zunächst die =Krempel=- oder =Kratzmaschinen= bestimmt, deren
Hauptbestandtheile mehrere auf ihrer Oberfläche dicht mit Drahthäkchen
besetzte Walzen und flache Hölzer sind, zwischen welchen die Baumwolle
dünn ausgebreitet durchgeführt und gleichsam gekämmt wird, wobei
zugleich die noch vorhandenen kleinen Unreinigkeiten abfallen. Ein Kamm
mit feinen Stahlzähnen löst von der letzten Walze die Baumwolle in
Gestalt einer zarten, aus ziemlich parallel liegenden Fasern
bestehenden Fläche (=Vliess=) ab. Das =Krempeln= wird in der Regel zwei
Mal und zwar mit folgenden Maschinen vorgenommen: [Greek: a]) die
=Reisskrempel= oder =Vorkratze=, welche das Vliess selbst auf eine
hölzerne Trommel wickelt; [Greek: b]) die =Feinkrempel= oder
=Feinkratze=, welche das von der Reisskrempel gelieferte Vliess
verarbeitet und daraus ein neues Vliess bildet, welches, nachdem es
mittelst des Kammes abgelöst ist, sogleich durch einen =Trichter= geht,
und darin seiner Breite nach dergestalt zusammengedrängt wird, dass es
die Gestalt eines schmalen und lockeren Bandes annimmt. Häufig lässt
man auch schon durch die Vorkratze Bänder bilden, von denen man eine
Anzahl mit Hülfe einer besonderen Maschine, dem =Doubleur= oder der
=Lappingmaschine= zu einem breiten Vliesse vereinigt, welches man der
Feinkratze vorlegt; letzteres Verfahren, obgleich weitläufiger, hat den
Zweck, eine gleichmässigere Vertheilung der Baumwolle in dem auf der
Feinkratze entstehenden Bande hervorzubringen. In neuerer Zeit wendet
man häufig statt des Krempelns, das =Kämmen= der Baumwolle an. Man
beabsichtigt dadurch theils eine Trennung der langen Fasern von den
kurzen, um erstere allein zur Erzeugung der höheren Garnnummern
benutzen zu können, theils auch bei der langen Georgia (Sea-Island), um
die ausgekämmten langen Fasern mit Seide (Florettseide) vereinigt zu
verspinnen.
3) =Das Strecken oder Laminiren= der gekrempelten Baumwolle. Die
Operation des Streckens und die des damit in Verbindung stehenden
=Doublirens= hat den Zweck, die Fasern der von der Krempel kommenden
Bänder mehr parallel zu legen und ihre ungleiche Dicke zu beseitigen.
Die hierzu in Anwendung kommende Maschine, die =Strecke=, besteht aus 2
bis 6, gewöhnlich aber aus drei Paaren kleiner Walzen, durch welche die
von der Krempel kommenden Bänder wiederholt gehen müssen. Die Bänder
werden hier ausserordentlich stark in die Länge gezogen, aber trotzdem
wenig oder gar nicht verdünnt, weil man so ziemlich in demselben
Verhältnisse =doublirt=, d. h. eine gewisse Anzahl von Bändern neben
einander legt und daraus ein einziges Band macht.
4) =Das Vorspinnen.= Die Umwandlung des gestreckten Bandes in einen
Garnfaden ist, was man eigentlich =Spinnen= nennt; denn die bisher
angeführten Operationen sind nur Vorbereitungen dazu, durch welche man
beabsichtigt, der Faser eine zum Ausziehen des Fadens geeignete Gestalt
und Beschaffenheit zu geben. Da nun aber das von der Strecke gelieferte
Band oft weit über 100 Mal gröber ist als der daraus zu spinnende
Garnfaden, so lässt sich die nothwendige Ausdehnung und Verfeinerung
nicht auf einmal vornehmen, sondern sie muss stufenweise geschehen,
indem man sie mittelst 3 oder 4 successiv angewendeten Maschinen
verrichtet. Diese fortschreitende Dehnung unter gleichzeitiger
Anwendung der =Drehung= bildet das =Vorspinnen=, durch welches grober,
lockerer Faden, das =Vorgespinnst= entsteht. Bei der Erzeugung aller
mittelfeinen und feinen Garne wird das Vorspinnen zweimal vorgenommen,
wobei des erste Mal =grobes Vorgespinnst= (Lunte), das zweite Mal
=dünnes Vorgespinnst= oder =Vorgarn= erhalten wird. Aus letzterem wird
sodann auf der Spinnmaschine, durch das =Feinspinnen= das Garn
hervorgebracht.
Die gestreckten Bänder können nicht ohne Weiteres bedeutend in die
Länge gezogen werden, ohne abzureissen. Lässt man aber auf das
Ausziehen sogleich eine Drehung folgen, durch welche die Fasern um
einander herum gewunden und in Folge des daraus hervorgehenden Druckes
einander genähert werden, so ist das Ausziehen der Bänder zu einem
selbständigen Faden möglich. Es giebt zweierlei Wege, dieses Ziel zu
erreichen, entweder man ertheilt dem Vorgespinnst eine =bleibende=
Drehung, oder man dreht es nur =vorübergehend=, d. h. die gegebene
Drehung wird von der Maschine selbst sofort wieder aufgehoben, so dass
nur die davon bewirkte Zusammendrängung der Fasern als sichtbarer
Erfolg übrig bleibt. Hiernach zerfallen die Vorspinnmaschinen in
[Greek: a]) =Vorspinnmaschinen mit bleibender Drehung= (oder bleibendem
Drahte), von denen die wichtigeren sind: die =Kannenmaschine= oder
=Laternenbank=, die =Banc-Abegg=, die =Spulenmaschine=, die
=Spindelbank=, die gebräuchlichste der Vorspinnmaschinen, in Sachsen
und Norddeutschland überhaupt kurz der =Flyer=, in Süddeutschland und
der Schweiz die =Banc à broches= genannt; [Greek: b])
=Vorspinnmaschinen mit vorübergehender Drehung= (oder falschem Draht),
von denen die hauptsächlicheren sind: die =Röhrenmaschine=, die
=Eklipsemaschine=, die =Würgelmaschine= oder der =Rota-frotteur=.
[Sidenote: Feinspinnen.]
5) =Das Feinspinnen.= Das Ausziehen des Vorgespinnstes zu
_Feingespinnst_ (Garn, Twist), geschieht entweder durch zeitweises
Festhalten des Fadens vermittelst einer Klemme (auf der Jenny, die
jetzt nicht mehr angewendet wird), oder durch ununterbrochenes
Ausziehen zwischen Walzenpaaren, von denen die nächstfolgenden
schneller sich umdrehen, als die vorhergehenden (auf der
=Drosselmaschine= und der =Mulemaschine=, welche, wenn Handarbeit zur
Bewegung des zum Spinnen und Aufwinden der Fäden erforderlichen Wagens
dient, =Handmule=, bei Anwendung von Dampf- oder Wasserkraft
=Selfactor= genannt wird). Das fertige Gespinnst wird auf der Weife
oder dem Haspel in Gebinde und Strähne aufgewunden und dann nach den
Feinheitsnummern sortirt.
[Sidenote: Garn.]
Das von den Spinnmaschinen gelieferte Garn unterscheidet man als
=Muletwist= und =Watertwist=; ersterer zeichnet sich durch seine
lockere, wenig gedrehte Beschaffenheit aus. Letzteres ist stärker
gedreht und wird beinahe ausschliesslich als Kettgarn benutzt.
[Sidenote: Baumwollgewebe.]
Die =Baumwollgewebe= sind: 1) =glatte= (leinwandartige), 2)
=geköperte=, 3) =gemusterte= und 4) =sammtartige=.
a) Zu den =glatten= (leinwandartigen) Baumwollgeweben a) mit
=parallelen= Kettfäden gehören: 1) =Kattun= (als Druckkattun oder
als Baumwoll-Leinwand); 2) =Nanking=; 3) =Shirting= (Hemdenkattun,
Futterkattun); 4) =Kambrik= (Kammertuch); 5) =Baumwollbatist=
(schott. Batist); 6) =Jaconet=; 7) =Perkal= (zum Druck bestimmter
Perkal heisst =Kaliko=); 8) die aus ganz oder theilweise gefärbtem
Garn gewebten Zeuge =Gingham=, =Baumwoll-Barège=, =Haincord=; 9) die
locker gewebten Zeuge =Musselin= (Vapeur, Zephyr), =Organdin= (Mull,
Linon); =Baumwoll-Stramin=; b) mit =gekreuzten= Kettfäden; 10)
=Tüll= und =Gaze=.
b) Zu den =geköperten= Baumwollstoffen gehören: 1) =Köper= oder Croisé;
2) =Baumwollmerino=; 3) =Drill= oder =Drell=; 4) =Bast=; 5) =Satin=
(engl. Leder); 6) =Barchent= (_fustian_).
c) Der gefärbte rauhe und gleich dem Wolltuch geschorene Barchent
heisst =Beaverteen=, der feinere =Moleskin=.
d) Zu den =gemusterten= Baumwollstoffen gehören 1) =Dimity= (Wallis);
2) gemusterte =Drelle= und =Barchente=; 3) =Baumwolldamast=;
4) =Piqué=.
e) Zu den =sammtartigen= Baumwollstoffen gehören: 1) =Manchester=; 2)
=Baumwollsammt= (_velvet_).
[Sidenote: Stellvertreter der Baumwolle.]
[Sidenote: Cottonisiren des Flachses.]
Es sind verschiedene Ersatzmittel für die Baumwolle vorgeschlagen worden.
Man hat bis jetzt aber noch kein Material gefunden, das vollkommen die
Baumwolle zu ersetzen im Stande wäre. Einige dieser sogenannten
Ersatzmittel sind die =schwarze Pappel= (_Populus nigra_) und die =Espe=
(_P. tremula_), deren Wolle nur die Elasticität fehlt, um als
Stellvertreter der Baumwolle dienen zu können, die =Binse= (_Juncus
effusus_), die =deutsche Tamariske=, =Disteln= und =Grauwolle=
(_Agrostis_), die _Salix pentandra_, die _Zostera marina_ und die
=Flachsbaumwolle=. Vor etwa zwanzig Jahren hat die Bereitung der
=Flachsbaumwolle= durch =Claussen=, oder durch das Verfahren,
kurzfaserigen Flachs darzustellen, welcher gefilzt, gekratzt und auf der
Baumwollspinnmaschine entweder für sich oder mit Baumwolle versponnen
werden kann, überhaupt in den Haupteigenschaften mit der Baumwolle
übereinstimmen soll, viel von sich reden gemacht, indem man schon die
Hoffnung hegte, dass dadurch der Baumwollindustrie ein inländisches
Rohmaterial gegeben worden sei. Was den Flachs in dieser Beziehung von
der Baumwolle unterscheidet, ist die Zusammengesetztheit und die Länge
seiner Faser. Letztere soll auf einer Schneidemaschine auf die Länge der
Baumwollfaser reducirt, das Auflösen der zusammengesetzten Fasern in
Primitivfasern auf chemischem Wege bewirkt werden. =Claussen= bringt zu
diesem Zweck den Flachs in eine concentrirte Lösung von
Natriumbicarbonat, und sodann in ein saures Bad (1 Th. Schwefelsäure und
200 Th. Wasser). Der Flachs verwandelt sich dadurch in eine flaumige
Masse, die im gebleichten Zustande der Baumwolle ähnlich ist. Das
=Claussen='sche Verfahren ist aber keine Verbesserung, sondern eine
Verschlechterung des Flachses, da derselbe seine Haupteigenschaften,
Länge und Stärke, durch das =Cottonisiren= verliert, ausserdem auch die
Festigkeit der Faser dabei leidet.
[Sidenote: Unterscheidung der Baumwollfaser von der Leinfaser.]
Durch das jetzt sehr übliche Verspinnen und Verweben von mit Baumwolle
gemischten Leinen ist ein sicheres Mittel Bedürfniss geworden, =Baumwolle
von Leinen zu unterscheiden=. Die Prüfungsmethoden zur Unterscheidung
beider gründen sich entweder auf geringe chemische Unterschiede, oder auf
unter dem Mikroskop (am besten mit dem Polarisationsapparate combinirt)
wahrnehmbare Verschiedenheiten in der Gestalt. Die chemischen
Verschiedenheiten der Leinfaser und der Baumwolle sind zu geringe, als
dass die Prüfungsmethoden, die sich darauf gründen, hinlängliche
Sicherheit für die Unterscheidung in schwierigen Fällen gewähren könnten.
Thierfasern (wie Seide und Schafwolle) und Pflanzenfasern zu Geweben
verarbeitet, unterscheiden sich chemisch dergestalt von einander, dass
schon ihr Verhalten zu chemischen Agentien zur Unterscheidung vollkommen
hinreicht. Die physikalische Beschaffenheit der Fasern, z. B. die Art und
Weise, wie die Fasern Farbstofflösungen aufnehmen, wie sie durch Oel mehr
oder weniger durchscheinend werden, liefert uns Prüfungsmethoden, die für
einzelne Fälle, wie wenn es sich um den Nachweis von Baumwolle in
Leinwand handelt, sehr wohl anzuwenden, aber keineswegs unfehlbar sind.
Einige der älteren Methoden sind auch in der Zukunft nicht zu entbehren.
Eine genügende Sicherheit in schwierigen Fällen gewährt aber nur das
Mikroskop.
Von den wichtigeren Prüfungsmethoden zur Erkennung der Baumwolle in
leinenen Geweben seien folgende angeführt: Die =Schwefelsäureprobe=,
von =Kindt= und =Lehnert= empfohlen. Die mit Seifenwasser etc.
vollkommen von der Appretur befreite trockne Probe taucht man zur
Hälfte in Schwefelsäure von 1,83 spec. Gewicht, und zwar 1-1-1/2
Minute lang ein; alsdann wirft man sie in Wasser, woselbst sie einige
Augenblicke ruhig bleibt, um dann ausgewaschen und getrocknet zu
werden. Die Schwefelsäure zerfrisst die Baumwolle um so viel rascher
als das Leinen; es werden daher gemischte Fäden verdünnt, rein
baumwollene Fäden ganz entfernt. Da reines Leinen indessen ebenfalls
verdünnt wird, so ist die Probe im ersten Falle etwas misslich, aber im
andern Falle sicher. Gefärbte Muster werden am besten zuerst entfärbt
oder gebleicht. Die =Farbeprobe=, von =Elsner=, ist in sehr vielen
Fällen brauchbar, aber nicht immer ausreichend, namentlich bedarf sie
eines sehr geübten Auges, um die feinen Farbenunterschiede zu erkennen.
Als Farbetinctur wählt man den weingeistigen Auszug der Färberröthe
(Rubia tinctorum). Ein halb Loth der zerschnittenen Wurzel wird in
einem Glaskolben mit 6 Loth Alkohol von 94 Proc. übergossen und 24
Stunden lang bei gewöhnlicher Temperatur unter öfterem Umschütteln
damit in Berührung gelassen. Die dadurch entstandene klare braungelbe
Tinktur wird durch weisses Löschpapier filtrirt und zum Gebrauche
aufbewahrt. Reine Leinengewebe färben sich beim Eintauchen in diese
Tinktur nach 1/3-1/4 Stunde gleichförmig unrein =orangenroth=, reine
Baumwollgewebe dagegen gleichförmig =gelb=; ist das Gewebe gemischt, so
erscheinen die Leinenfäden gelbroth, die Baumwollfäden gelb, das Ganze
erscheint daher nicht gleichförmig gefärbt, sondern =gestreift=. Werden
die Gewebestreifen =vor= dem Eintauchen an den Kanten 2 Linien breit
ausgezupft, was übrigens von wesentlichem Einfluss auf die Erkennung
der einzelnen Fäden ist, so tritt die Erscheinung so deutlich hervor,
dass die einzelnen verschieden gefärbten Fäden von Leinen und Baumwolle
an den ausgezupften Kanten mit Leichtigkeit gezählt werden können.
Besser ist die =Fuchsinprobe=. Man taucht einen Streifen des Gewebes in
eine weingeistige Lösung von Fuchsin (Anilinroth), begiesst ihn hierauf
mit Wasser, bis dieses ungefärbt abläuft und legt ihn endlich noch 1-3
Minuten in schwachen Salmiakgeist. Hier verschwindet die Farbe der
Baumwollfäden, während die Leinenfäden rosenroth gefärbt bleiben. Die
von =Elsner= vorgeschlagene =Entfärbungsprobe= gründet sich darauf,
dass der mit Cochenille gefärbte Leinfaden sich durch eine schwache
Chlorkalklösung später entfärbt, als der ebenso gefärbte Baumwollfaden.
Die zu prüfende Leinwand muss vor der Färbung durch Cochenille von
aller Appretur befreit werden. Die gefärbte und getrocknete Probe wird
auf die Oberfläche einer schwachen und filtrirten Chlorkalklösung
gelegt. Die Entfärbung der Baumwolle erfolgt schon nach einigen
Secunden. Die =Oelprobe=, von =Frankenstein= angegeben, ist für
ungefärbte Gewebe vortrefflich und wegen ihrer Einfachheit besonders zu
empfehlen. Man taucht ein Stückchen der zu prüfenden Leinwand in Baumöl
oder Rüböl. Das Oel wird vom Gewebe sehr schnell aufgesogen; durch
gelindes Pressen zwischen Löschpapier entfernt man das überschüssige
Oel. War das Gewebe gemischt, so erscheint dasselbe gestreift, der
Leinfaden wird durchsichtig, der Baumwollfaden bleibt undurchsichtig.
Legt man die mit Oel getränkte Leinwand auf eine dunkle Fläche, so
erscheinen die jetzt durchscheinenden Leinenfäden dunkler, als die
neben ihnen liegenden Baumwollfäden. Noch besser bewährt sich die Probe
unter der Lupe. Auch hier ist es anzurathen, aus der Leinwand, ehe man
sie mit dem Oele tränkt, mehrere Faden am Rande des zu prüfenden
Gewebes zu zupfen. Die =Kaliprobe= von =Böttger= angegeben. Aus
Leinfasern bestehende Gewebe sollen in concentrirter Kalilösung
innerhalb 2 Minuten tiefgelb gefärbt erscheinen, während aus Baumwolle
bestehende Gewebe eine nur schwachgelbe Färbung annehmen; gemischte
Gewebe sollen nach dieser Methode gestreift erscheinen. Die Kaliprobe
gewährt nur geringe Sicherheit. Die =Verbrennungsprobe= nach
=Stöckhardt=. Ein Leinenfaden in senkrechter Stellung angebrannt,
erscheint nach dem Erlöschen der Flamme am gebrannten Ende in glatter
zusammenhängender Form verkohlt, während ein Baumwollfaden, eben so
behandelt, sich pinselförmig ausspreizt. Dieser Versuch gelingt auch
mit gefärbter Waare, die mit Chromgelb (chromsaurem Bleioxyd) gefärbten
Gewebe ausgenommen. Nach der Röstprobe wird das zu prüfende Gewebe,
nach sorgfältigem Auswaschen der Appretur, in einem Glasrohr über der
Spirituslampe so lange erhitzt, bis es strohgelb erscheint. Bei der
Betrachtung unter dem Mikroskop lassen sich dann die gekräuselten
Baumwollfasern von den gestreckten glänzenden Flachsfasern
unterscheiden. Hanf und Flachs lassen sich, ausser durch das Mikroskop,
nur schwierig von einander unterscheiden. Salpetersäure kann jedoch
hierbei angewendet werden, da sich die Leinen- (Flachs-) faser in
gewöhnliche Salpetersäure getaucht, nicht färbt, während die Faser des
Hanfes nach einigen Secunden blassgelb erscheint, die Faser des
neuseeländischen Flachses (Phormium tenax) dagegen blutroth gefärbt
wird. Nach =O. Zimmermann= soll die Beimischung von Baumwolle in
Leinwand entdeckt werden können, wenn man das zu prüfende Gewebe 8-10
Minuten in ein Gemisch von 2 Theilen Salpeter und 3 Theilen englischer
Schwefelsäure eintaucht, auswäscht, trocknet und mit alkoholhaltigem
Aether behandelt. Die beigemischte Baumwolle löse sich alsdann als
Collodium auf, die Leinenfaser nicht.
Zur Unterscheidung =thierischer= und =vegetabilischer= Fasern wendet
man das =Anzünden= an. Nähert man einen Seidenfaden der Lichtflamme,
so entzündet er sich und verbreitet einen Geruch nach verbrennendem
Horn oder Federn, brennt aber nur so lange fort, als man ihn in dem
Grade, als er verzehrt wird, weiter in die Flamme schiebt. Entfernt man
ihn aus der Flamme, so erlischt er, und an dem angebrannten Ende des
Fadens bleibt eine schwarze, kohlige Masse, welche dicker ist als der
Faden. Bei einem Schafwollfaden beobachtet man die nämlichen
Erscheinungen, nur ist der dabei auftretende Geruch noch widriger.
Leinfaden und Baumwollfaden brennen auch nach dem Entfernen aus der
Flamme fort, und es entwickelt sich dabei kein unangenehmer Geruch. Man
benutzt ferner zur Unterscheidung der Thier- und Pflanzenfasern das
Kochen mit =Kalilauge=; Wolle und Seide lösen sich darin auf; Leinen
und Baumwolle nicht. Nach =Pohl= taucht man auch das zu prüfende Gewebe
in eine etwas verdünnte Lösung von Pikrinsäure einige Minuten lang, und
wäscht es dann sorgfältig aus. Wolle und Seide nehmen dabei eine ächte
gelbe Farbe an, während Baumwolle und Leinen weiss bleiben. Diese
Methode soll nicht nur bei gemischtem Gewebe, sondern auch bei
gemischten Fäden praktisch anwendbar sein.
[Illustration: Fig. 195.]
[Illustration: Fig. 196.]
[Illustration: Fig. 197.]
[Illustration: Fig. 198.]
[Illustration: Fig. 199.]
[Illustration: Fig. 200.]
Als die sicherste Prüfungsmethode ist die =mikroskopische Untersuchung=
der Gewebe zu bezeichnen. Die =Leinfaser= erscheint unter dem Mikroskop
als walzenförmige, niemals platte, unter Wasser gesehen, niemals stark
um sich selbst gedrehte Gestalt; sie ist ferner durch ihre schmale, oft
nur als Längslinie erscheinende Innenhöhle charakterisirt. Ausserdem
ist die Leinenfaser mehr steif und gerade, als die biegsamere
Baumwollfaser (Fig. 195). Die =Hanffaser= ist der Leinenfaser sehr
ähnlich, unterscheidet sich von derselben durch ihre häufig verzweigten
Enden und ihre starrere Beschaffenheit; ihre Innenhöhle ist gewöhnlich
auch weit breiter. Die =Baumwollfaser= bildet lange, schwach verdickte
und deshalb bandartig zusammengefallene, platte Zellen, die unter
Wasser gesehen, =pfropfenzieherartig= um sich selbst gewunden
erscheinen (Fig. 196). Die =Schafwollfaser= ist die dickste aller
Fasern; sie erscheint unter dem Mikroskop vollkommen stielrund und mit
dachziegelförmig angeordneten Oberhautschuppen versehen (Fig. 197). Der
=Seidenfaden= (Fig. 198) ist die dünnste aller Fasern; sie erscheint
vollkommen rund, glatt, ohne Innenhöhle. Will man einen verwebten
Seidenfaden auf seine Aechtheit prüfen, so wird derselbe unter Wasser
auf der Glastafel zerfasert, mit einem Deckelglase bedeckt unter dem
Mikroskop betrachtet. Die schmale, runde und glänzende Seide
unterscheidet sich sogleich von der mit Schuppen versehenen Wolle (Fig.
200). Wolle und Baumwolle (Fig. 199) sind ebenfalls leicht von einander
zu unterscheiden.
Die Papierfabrikation.
[Sidenote: Begriff und Geschichte des Papieres.]
Das =Papier= ist im Wesentlichen ein dünner Filz aus Fasern pflanzlichen
Ursprungs, der dadurch entsteht, dass man den auf mechanische und
chemische Weise gereinigten und in feine und zarte Fäserchen zertheilten
Faserstoff in Wasser suspendirt, auf diese Art in dünne Schichten
gleichmässig ausbreitet, darauf aber das Wasser durch Ablaufenlassen,
Auspressen und Trocknen in der Art entfernt, dass eine gleichmässig dünne
Lage der filzartig angeordneten und dicht zusammenschliessenden Fäserchen
zurückbleibt.
Zur Geschichte des Papieres folgende Notizen. In der ältesten Zeit
gebrauchte der Mensch Stein, Erz (Kupferlegirungen), Blei, Elfenbein,
Wachs u. dgl., um darauf durch Zeichen seine Gedanken mitzutheilen und
Zeitereignisse der Nachwelt zu überliefern. Später nahm er dünne
Körper, z. B. Thierhäute und Baumblätter, vorzüglich die grossen und
breiten Blätter der Palmen, in welche man die Schriftzüge einritzte und
dann durch Tränken mit Oel sichtbar machte. Auch auf Baumrinde,
besonders auf Baumbast, schrieben mehrere Völker des Alterthums; die
alten Deutschen schrieben zuerst auf Birkenbast, darum heisst auch
eines der ältesten deutschen Heldengedichte der =Birkengesang=, andere
Völker schrieben mit Pinsel und Farbe auf Kattun und Taffet. Indessen
war schon mindestens 600 Jahre vor Christi Geburt Papier aus der
=Papyrusstaude= (_Cyperus Papyrus_ oder _Papyrus antiquorum_), einem
2-3 Meter hohen Cypergras, das seit den ältesten Zeiten in Aegypten
heimisch gewesen zu sein scheint, sich jedoch in neuerer Zeit nur
selten dort noch findet, bereitet worden. Zur Zeit der römischen
Kaiserherrschaft war der Gebrauch des aus der Papyrusstaude gewonnenen
Papieres ganz allgemein verbreitet. Durch starken Gebrauch wurde es
indessen seit dem 5. Jahrhundert immer theurer und seltener, bis
endlich im 11. und 12. Jahrhundert die Fabrikation desselben aufhörte
und durch die des Baumwollpapiers verdrängt wurde. Dieses Papier war
unter dem Namen Pergament aus Tuch bekannt und unterschied sich von dem
Linnenpapier nur durch geringere Festigkeit und grössere Brüchigkeit.
Nach dem Ansehen mehrerer spanischen Papierreste aus dem 12.
Jahrhundert zu urtheilen, hat man schon damals versucht, die Baumwolle
mit leinenen Lumpen zu mischen, was wol später zur Erfindung des
=Linnenpapiers= führte, das in Deutschland schwerlich vor 1318
vorkommt. In der Mitte des 14. Jahrhunderts wird das Linnenpapier
bereits häufig in Deutschland gebraucht. Die ersten zuverlässigen
Nachrichten von der Fabrikation desselben sind jedoch weit jünger. Wie
=v. Murr= berichtet, ist bereits 1390 zu Nürnberg eine grosse
Papiermühle von einem Rathsmitgliede, Ulmann Stromer, angelegt worden.
[Sidenote: Materialien der Papierfabrikation.]
Das hauptsächlichste =Material der Papierfabrikation= sind die unter dem
Namen =Lumpen=, =Hadern=, =Stratzen= bekannten Abfälle von gewebten
Stoffen. Die gesuchtesten Lumpen sind die =leinenen=, weil sie das
festeste und dauerhafteste Papier liefern und daher weit häufiger
verarbeitet werden als Woll- und Baumwolllumpen. Erstere, die nur rauhes
und weniger zusammenhängendes Papier geben, gelangen gegenwärtig überdies
weit seltener in die Papierfabriken, seitdem sie zur Fabrikation der
Kunst- oder Lumpenwolle und in Folge ihres grossen Stickstoffgehaltes zur
Bereitung des Blutlaugensalzes eine zweckmässigere Verwendung gefunden
haben. Baumwolllumpen geben ein rauheres, schwammiges und lockeres
Papier, weshalb dieselben nicht allein, sondern mit Linnenlumpen gemengt
verarbeitet werden. Die in der Baumwollspinnerei (in den Putz- und
Wattenmaschinen, sowie beim Krempeln) sich ergebenden Abfälle werden
ebenfalls in der Papierfabrikation benutzt. Seidene Lumpen liefern nur
schlechtes Papier und finden zur Herstellung von gekrempelter Seide
behufs des Verspinnens eine bessere Verwendung.
Die Lumpen oder Hadern gelangen in die Papierfabrik entweder noch
unvollständig unsortirt als =Landhadern= oder bereits in drei Sorten
geschieden, als weisse, graue und bunte, oder von den Händlern selbst
noch weiter sortirt als weisse, halbweisse, Concepthadern, blaue
Sackstücke.
[Sidenote: Lumpensurrogate.]
Der Papierverbrauch ist in Europa seit 50 Jahren auf mehr als das
Doppelte gestiegen. Da die Papierfabrikation aber nur gewisse Abfälle
von Flachs, Baumwolle und Hanf, die meist von abgetragenen Kleidern und
Wäsche herrühren, verarbeitet, so musste ein Mangel an Rohmaterial
eintreten, da die Produktion an Lumpen nicht in dem nämlichen
Verhältniss zunehmen kann, als der gesteigerte Papierverbrauch, ferner
die Kunstwollfabriken und andere Industriezweige der Papierfabrikation
einen nicht unbedeutenden Bruchtheil des Rohmaterials entziehen. Man
hat daher an =Ersatzmittel für die Lumpen= in der Papierfabrikation
denken müssen. Unter den unzähligen vorgeschlagenen vegetabilischen
Stoffen sind nur zwei wohlfeil genug und in hinreichender Quantität zu
beschaffen, um mit Vortheil zur Herstellung geringerer Papiersorten
Anwendung finden zu können, nämlich das =Stroh= und das =Holz= gewisser
Nadel- und Laubhölzer. Unter den Strohgattungen scheint besonders das
=Maisstroh= Beachtung zu verdienen. =v. Auer= (in Wien) hat gezeigt,
dass aus der Maisstrohfaser ein Papier herzustellen sei, welches
hinsichtlich der Weisse und Reinheit nichts zu wünschen übrig lasse.
Auch die Bagasse von _Andropogon glycichylum_ oder _Sorghum
saccharatum_ hat in Nordamerika Anwendung zur Papierfabrikation
gefunden. Das =Holz= ist seit etwa zehn Jahren, namentlich durch die
Bemühungen der Papierfabrik von =H. Völter= in Heidenheim,
=G. Rostovsky= in Niederschlema und =Cl. Winkler= in Niederpfannenstiel
(Sachsen) ein überaus wichtiges Lumpensurrogat geworden, das aber so
wenig wie das Stroh als absolutes Ersatzmittel der Lumpen, sondern in
der Regel nur als ein Zusatz auftritt, indem das aus reinem Holze
gefertigte Papier viel zu wenig Festigkeit besitzt. Gewöhnlich setzt
man 30-70 Proc. =Holzzeug= (Holzstoff) zu gewöhnlichen Lumpen, um eine
Papiermasse zu erhalten, die sich besonders zur Herstellung von
ordinären Druck- und Conceptpapieren eignet. Alle weichen Laub- und
Nadelhölzer eignen sich zur Holzpapierfabrikation, besonders
Zitterpappel, Linde, Aspe, Fichte und Tanne (die Föhre ist in Folge
ihres grösseren Harzgehaltes weniger geeignet). Die durch Absägen und
Spalten auf passende Grösse und Stärke gebrachten und von der Rinde,
sowie von den grössten Aesten möglichst befreiten Holzstücke werden auf
einem Steincylinder, der auf einer rotirenden horizontalen Axe
befestigt ist, und dem sie -- die Länge des Holzes parallel mit der Axe
gedacht -- durch einen besondern Mechanismus stets gleichmässig
zugeführt werden, unter stetem Zufluss von Wasser ausgefasert
(abgeschliffen). Die losgerissenen Fasern werden auf Siebwerke geführt,
wo sie nach ihrer Feinheit gesondert werden. Die nasse Masse wird
mittelst hydraulischer oder Schraubenpressen oder auch mittelst
Pappmaschinen ausgepresst, dergestalt, dass das Gewicht des
lufttrocknen Stoffes, der indessen immer noch circa 2/3 Wasser enthält,
32-40, in der Regel 35-36 Proc. vom Gewicht des nassen Stoffes beträgt.
In neuerer Zeit sucht man nach dem Verfahren von =Bachet= und =Machard=
(1867) mit der Herstellung von Holzpapierstoff die Fabrikation von
Spiritus zu verbinden, indem man die incrustirende Substanz des Holzes
durch Behandeln mit Salzsäure in Dextrose (Krümelzucker) überführt, die
durch geistige Gährung in Alkohol umgewandelt wird, während die
zurückgebliebene feste Cellulose für die Zwecke der Papierfabrikation
Anwendung findet. Man unterscheidet je nach der Feinheit der Fabrikate
vier Qualitäten Holzzeug: No. 1 zu Schreib- und Druckpapier, No. 2 zu
Tapetenpapier, Packpapier besserer Art, auch zu Druckpapier, No. 3 und
4 werden zu Pappen verwendet. In neuerer Zeit stellt man das Holzzeug
auch auf =chemischem= Wege dar (so z. B. in der grossen Holzstofffabrik
zu Manayunk bei Philadelphia), indem man das gröblich in Späne
verwandelte oder geraspelte Holz bei hoher Temperatur und starkem
Druck, mit starken Alkalilaugen behandelt, wodurch die Fasern so
aufgelockert und weich werden, dass sie sich ähnlich der Flachs- und
Baumwollfaser, im Holländer leicht kurz mahlen und bleichen lassen.
[Sidenote: Mineralische Lumpensurrogate.]
Im Gegensatz zu den vegetabilischen Lumpensurrogaten sind noch die
=mineralischen Lumpensurrogate= anzuführen, die gegenwärtig in der
Papierfabrikation eine ausgedehnte Anwendung finden. Ein mässiger
Zusatz eines geeigneten Mineralkörpers zur Papiermasse ist keineswegs
nachtheilig, sondern nutzt in mehrerlei Hinsicht, ordinäre und
mittelfeine Papiere gewinnen dadurch an Weisse, der bei sehr dünnem
Papier eintretende Uebelstand des Durchscheinens wird in einem gewissen
Grade dadurch aufgehoben, die Festigkeit des Papiers leidet nicht und
endlich wird das Papier durch einen Zusatz von anorganischer Masse
wohlfeiler. Ein Zusatz von 5-10 Proc. vom Papiergewicht ist nur
vortheilhaft, eine Steigerung des Zusatzes bis auf 20-25 Proc. macht
dagegen das Papier rauh und brüchig und stumpft beim Schreiben die
Federn ab. Die Haupteigenschaften, die ein erdiges Lumpensurrogat haben
muss, sind niedriger Preis, weisse Farbe, Unlöslichkeit in Wasser und
äusserst feine Zertheilung. Das erste mineralische Ersatzmittel, das in
Anwendung kam und heutzutage noch am häufigsten angewendet wird, ist
sandfreier =Thon=, geschlämmter Porcellanthon oder Porcellanerde, die
unter dem Namen =China clay=, =Lenzin= oder =Kaolin=, =Bleicherde= in
den Papierfabriken Eingang findet. Ein anderes Lumpenersatzmittel ist
feingemahlener =ungebrannter Gyps= -- häufig =gefälltes= Calciumsulfat
--, welches dem Fabrikanten unter dem Namen =Annaline=,
_pearl-hardening_ oder =Milchweiss= zugeht. Es übertrifft an Weisse den
Porcellanthon, dessen Farbe stets etwas ins Gelblichgraue spielt, ist
auch nicht theurer als das Lenzin, lässt sich über nicht so fein
zertheilen und giebt keinen so fetten Brei wie der Thon. In letzterer
Hinsicht verdient den Vorzug das durch Fällung dargestellte
=Bariumsulfat=, das seit 1850 in den Papierfabriken Anwendung gefunden
hat und im Handel die Namen =Blanc fixe=, =Barytweiss=,
=Permanentweiss=, =Patentweiss= führt. Auf 100 Kilogr. Ganzstoff
verwendet man 15 Kilogr. teigförmiges Barytweiss.
[Sidenote: Die Fabrikation des Hand- oder Büttenpapieres.]
Die =Verfertigung des weissen Papieres= geschieht auf zweierlei Weise,
nämlich:
A. =Nach der älteren Methode=, bei welcher die Handarbeit, namentlich bei
der Bildung der Bogen aus dem breiartigen Papierzeuge vorherrschend ist,
weshalb das nach diesem Verfahren dargestellte Papier =Hand=- oder
=Büttenpapier= genannt wird; die hergestellten Bogen sind von
beschränkter Länge und Breite.
B. =Nach der neueren Methode=, welche, mit Hülfe von Maschinen
ausgeführt, ein Blatt von sehr ansehnlicher Breite und jeder beliebigen
Länge darstellt; das so erhaltene Papier heisst =Maschinenpapier= oder
=Papier ohne Ende=.
[Sidenote: Das Zerschneiden und Reinigen der sortirten Lumpen.]
Die =Zerkleinerung= und =Zertheilung der sortirten Lumpen= zu Fäserchen,
aus welchen der Papierstoff besteht, geschieht keineswegs in einer
Operation, sondern stufenweise, und findet durch Anwendung verschiedener
mechanischer Mittel statt -- Lumpenschneider, Halbholländer,
Ganzholländer -- zu denen früher häufiger als gegenwärtig ein chemischer
Process sich gesellte, der die Auflösung des Gewebes zu Fasern
begünstigte, nämlich eine Behandlung der Lumpen mit alkalischer Lauge
oder eine Art Fäulnissprocess -- das Faulen der Lumpen.
Eine vorbereitende Arbeit für die Operationen des Zertheilens der
Lumpen ist das =Zerschneiden= derselben in Stücke oder Streifen von 3-6
Centimeter Breite. In sehr vielen Fabriken geschieht das Zerschneiden
=aus freier Hand= an feststehenden Messern, weil damit eine Sortirung
verbunden wird, welche die Besichtigung jedes einzelnen Stückes und
eine Absonderung verschiedenartiger Theile erfordert. Zweckmässiger und
fördernder sind die =Lumpenschneidemaschinen=, deren älteste als
=Lumpen=- oder =Hadernschneider=, der in Bau und Wirkungsweise grosse
Aehnlichkeit mit einer Häcksel- oder Tabaklade hat, bereits im ersten
Viertel des 18. Jahrhunderts auftritt. Dieser Lumpenschneider leidet
aber an vielen Mängeln: Bei dem Auseinanderliegen seiner Theile
erfordert er viel Raum und häufige Reparaturen, durch die Fortleitung
der Kraft von der Wolle aus, durch die Zugstange zum Messer, sowie
durch die Umkehrung der Bewegung jener geht viel Kraft verloren und
endlich ist auch die Leistungsfähigkeit gering, indem das bewegliche
Messer nur so oft an dem befestigten vorüberstreift, als die Welle
Umdrehungen macht, im höchsten Falle 150 mal in der Minute. Diese
Uebelstände haben ohne Zweifel die Veranlassung zur Construction auf
andere Principien gestützter Lumpenschneidemaschinen gegeben, die mit
wenigen Ausnahmen auf den Grundgedanken zurückzuführen sind, Messer
durch drehende Bewegung wirken zu lassen. Alle diese Schneidemaschinen
lassen sich auf folgende =vier= Arten von =Maschinen= zurückführen: 1)
auf Maschinen mit mehreren auf der Peripherie eines Cylinders
befestigten Klingen, welche bei dessen Umdrehung an einem unbeweglichen
horizontalen Messer vorüberstreifen (z. B. die Lumpenschneidemaschine
des Engländers =Davey=); 2) auf Maschinen mit einem Messer, auch zwei
oder mehreren Messern, auf der Fläche eines Rades ungefähr in radialer
Stellung angebracht, bei Umdrehung des Rades an einem festliegenden
Messer vorübergehend wie die Maschine von =Bennet=; 3) auf Maschinen
mit einer Anzahl kreisförmiger, am Rande ringsum scharfschneidiger
Stahlblechscheiben an einer Welle, wie der bekannte Lumpenschneider von
=Uffenheimer= in Wien; 4) auf Maschinen mit paarweise scheerenartigen
zusammenwirkenden Schneidscheiben auf zwei Wellen, einem
Eisenschneidewerk nicht unähnlich. Hierher gehört die Schneidemaschine
von =Breton= und die von =Cox=. Nachdem die Lumpen zerschnitten worden
sind, werden sie =gereinigt=, d. h. vom Staube und anderen anhängenden
Unreinigkeiten befreit. In den englischen Papierfabriken beginnt man
die Operation des Reinigens durch Auflockern der Lumpen in einem
=Willow= oder =Zauseler=, wobei sie einen grossen Theil des Sandes
abgeben, der durch ein unter dem Willow angebrachtes Gitter fällt.
Hierauf wird der Staub durch Sieben möglichst entfernt und der Rest der
Unreinigkeiten durch Kochen und Waschen beseitigt. Die einfachste Art
der =Siebmaschinen= besteht aus einem sechs- bis achteckigen Gestelle
in Form einer Trommel, die mit Drahtgewebe überkleidet ist; die Lumpen
werden durch eine seitwärts angebrachte Thür eingefüllt und durch
Umdrehung der Trommel darin herumgeworfen, wobei der Staub und
ähnliche Unreinigkeiten abgesondert werden. Die =nasse= Reinigung, die
auf die trockne folgt, geschieht entweder mittelst Wasser oder mittelst
Lauge, oder durch Lauge und Wasserdämpfe. Alkalische Laugen verdienen
den Vorzug vor dem reinen Wasser, weil sie nicht nur in Folge
schnelleren und besseren Reinigens die nachherige Arbeit des Bleichens
bedeutend erleichtern, sondern auch die Fasern dergestalt erweichen,
dass sie dann auf dem Holländer leichter und feiner in Halb- und
Ganzstoff übergeführt werden können. Vor der Behandlung der Lumpen mit
Lauge werden dieselben mit reinem Wasser gewaschen, ebenso nach der
Anwendung der Lauge.
In früherer Zeit wendete man zum Kochen der Lumpen einen eisernen,
direct geheizten Kessel an, der gegen 500 Kilogr. Lumpen fassen konnte.
Die gesteigerten Ansprüche aber, welche an die Papierfabrikation
gestellt wurden, haben zur Erzielung grösserer Reinheit und Weisse bei
möglichster Schonung der Faser ein anderes Verfahren nothwendig
gemacht, da in den feststehenden Kesseln die Lumpen gewöhnlich nicht
gleichmässig durchkocht erscheinen und namentlich der bei der Bereitung
der Lauge in Anwendung kommende Kalk höchst mangelhaft vertheilt war.
Diese Uebelstände sind durch die Anwendung des =rotirenden Kessels=
beseitigt, der von England aus in die Papierfabrikation eingeführt
wurde. Ein rotirender Kessel, auf welchem im Jahre 1859 =H. Völter= ein
Patent nahm, besteht aus einem horizontal gestellten Dampfcylinder, in
welchem ein drehbarer durchlöcherter Cylinder angebracht ist. Letzterer
enthält die Lumpen und wird, nachdem die nöthige Lauge dazu gelassen,
mittelst angemessener Röhrenleitungen und Hähne aus einem Dampfkessel
mit Dampf versehen. Der innere Cylinder wird in Drehung versetzt,
dadurch sind die Lumpen in beständiger Bewegung (die durch im Innern
des Cylinders angebrachte Stangen noch begünstigt wird) und daher der
Einwirkung des Dampfes gleichmässig ausgesetzt. Nach vollendeter
Operation wird die Flüssigkeit abgelassen, das eine Ende des Kessels
entfernt und der durchlöcherte Cylinder herausgezogen; die ausgelaugten
Lumpen werden in darunter gestellte Kannen geschüttet und der
Waschmaschine übergeben. Um Sand und Schmutztheile abzuspülen, was vor
dem Eintragen der Lumpen in die Halbstoffholländer geschehen muss, ist,
namentlich bei gröberen Lumpensorten das Kochen mit Lauge nicht immer
genügend, da ein grosser Theil der Schmutztheile in einem leicht
ablösbaren Zustande zwischen den einzelnen Läppchen gelagert bleibt,
während die Sandkörner durch das dichte Uebereinanderliegen der Hadern
zu Boden zu sinken verhindert sind. Man bearbeitet deshalb die
gekochten Lumpen 10-12 Minuten in einem von =Silbermann= construirten
Waschholländer, ähnlich dem, der zum Auswaschen des Halbstoffes nach
der Bleiche Anwendung findet. Die in solcher Weise behandelten Hadern
bedürfen einer weit kürzeren Zeit in dem Halbstoff-Holländer und nutzen
die Messer der Walze nicht so bald ab.
[Sidenote: Die weitere Zertheilung der gereinigten Lumpen zu Halbstoff
und dann zu Ganzstoff.]
Die Maschinerie, deren man sich zur Zertheilung der zerschnittenen und
gereinigten Lumpen in feine Fäserchen bedient, heisst im Allgemeinen das
=Geschirr= oder die =Papiermühle=, und bearbeitet (zermalmt oder
zerstampft) das Material in Vermengung mit Wasser, so dass sie es
unmittelbar in Form eines Breies (=Stoff=, =Zeug=) liefert, welcher nur
noch einer Verdünnung mit mehr Wasser bedarf, um auf Papier verarbeitet
zu werden. Die Zerfaserung zerfällt in zwei Stadien, indem man nämlich
zuerst =Halbstoff= und aus diesem dann =Ganzstoff= herstellt.
Die Maschinen, die man zur Zerkleinerung der Lumpen anwendet, sind:
1) das =deutsche= oder =Stampfgeschirr= (Hammerstock, Hammergeschirr);
2) die =holländische Stoffmühle= (holländer Walzenmühle), von welcher
man
[Greek: a]) den =Halbstoff-Holländer= und
[Greek: b]) den =Ganzstoff-Holländer= unterscheidet.
Ehedem pflegte man die Lumpen durch das sogenannte =Faulen=, =Rotten=
oder =Maceriren= zu erweichen und dadurch zu dem nachfolgenden
Zermalmen vorzubereiten. Die zur Maceration bestimmten Lumpen werden
mit Wasser in steinernen Trögen eingestampft und zugedeckt sich selbst
überlassen. Nach 2-3 Tagen beginnt die Masse sich zu erhitzen und es
entwickelt sich ein übler, ammoniakalischer Geruch. Die Erwärmung nimmt
dergestalt zu, dass man die Hand nicht in der Masse verweilen lassen
kann, auch wird der Geruch stärker. Nach Verlauf von noch 2 bis 3
Tagen, nachdem sich auf der Oberfläche ein schleimiger Körper
abgeschieden hat, der stellenweise bereits in Schimmel überzugehen
beginnt, sind die Lumpen hinlänglich macerirt und können nun mit
Leichtigkeit zerkleinert und in Papierstoff verwandelt werden.
Ueberschreitet man diesen Zeitpunkt, so gehen die Lumpen zum Theil in
eine braune humusartige Masse über und der unzersetzte Rest ist nur
noch zu ordinärem Papier brauchbar. In Folge des grossen
Materialverlustes hat man das Faulen (der Wasserröste der
Flachsbereitung zu vergleichen) längst schon durch das Kochen der
Lumpen mit Lauge ersetzt, da noch dazu das Papier aus ungefaulten
Lumpen den Vorzug grösserer Festigkeit besitzt.
[Sidenote: Stampfgeschirr.]
Das =deutsche= oder =Stampfgeschirr=, das gegenwärtig nur noch selten
und in kleinen Fabriken Anwendung findet, besteht im Wesentlichen aus
den Stampfen oder Hämmern, und dem Grubenstock oder Löcherbaum.
Letzterer ist ein starker eichener Balken, in welchem gewöhnlich 6-8
Stampflöcher ausgemeisselt sind, die von oben nach unten sich verjüngen
und deren Boden aus einer gusseisernen Platte besteht. Seitlich am
Boden befindet sich eine Oeffnung mit einem feinen Haarsiebe (=Kas=
genannt) bedeckt, durch welche das Wasser, das jedem Loche durch eine
Rinne zugeführt wird, wieder abfliesst. Die Hämmer sind 1-1/3 Meter
hohe eichene Balkenstücke, und mit ihren Stielen in den
=Hinterständern= befestigt. Sie werden an ihrem Kopfe mittelst einer
Daumenwelle in einer Minute 72-80mal 15-18 Centimeter hoch gehoben.
Zwei Latten, die =Vorderständer=, machen, dass die Hämmer stets
senkrecht sich heben und fallen, sie dienen ferner dazu, die Hämmer
hoch aufgehoben zu halten, wenn das Stampfloch ausgeleert werden soll.
In jedem Loche arbeiten drei bis fünf (meist vier) Hämmer. Die Lumpen
werden in dem Stampfgeschirr mit so viel Wasser gemengt bearbeitet,
dass das Ganze einen dicken Brei bildet. Die continuirliche langsame
Kreisbewegung der Masse in den Löchern bewirkt, dass alle Theile
derselben nach und nach die Wirkung der Stampfen erfahren. Nach der
Beschaffenheit der Lumpen bleiben sie 12, 20 und mehr Stunden im
Geschirr.
[Illustration: Fig. 201.]
[Illustration: Fig. 202.]
[Sidenote: Holländer.]
Die =holländische Stoffmühle= oder der =Holländer=, der gegenwärtig fast
durchgängig an die Stelle des Stampfgeschirres getreten ist -- welches
zwar einen festeren Stoff liefert, aber in Schnelligkeit der Arbeit nicht
concurriren kann, ist beistehend abgebildet. Fig. 201 zeigt einen
=Halbstoffholländer= im Grundrisse, Fig. 202 im verticalen Durchschnitt
nach der Linie _A B_. Die Hauptbestandtheile eines Holländers überhaupt
sind 1) eine mit Messern besetzte, schnell um ihre Axe laufende =Walze=,
2) das unter dieser angebrachte, aus ähnlichen Schienen oder Messern
gebildete =Grundwerk=, 3) der =Kasten= (Trog), in welchem das Grundwerk
sich befindet und die Walze sich dreht, 4) die =Haube= oder der
=Verschlag=, welcher über den Trog geht und ein Herausschleudern der
Masse verhindern soll. Der Kasten _C C_ ist ein länglich viereckiger Trog
aus Holz, Stein oder Gusseisen, der durch vier eingesetzte ausgeschweifte
Eckstücke im Innern oval gestaltet ist. Der hohle ovale Raum des
Holländerkastens wird durch eine Wand _x x_, die gleiche Höhe mit den
äusseren Wänden hat, jedoch nur den mittleren Theil der Länge einnimmt,
in zwei Abtheilungen, die =Arbeitsseite= (wo das Zermalmen der Lumpen vor
sich geht) und die =Laufseite= geschieden, die aber an den schmalen
Seiten des Kastens mit einander in Verbindung stehen. Die Arbeitsseite,
in der die Walze und das Grundwerk sich befinden, ist etwas breiter als
die andere Abtheilung, daher steht die Papiermasse an der leeren Seite
stets höher als an der Walzenseite und daher dieser auch mit einer
gewissen, durch die Unterschiede im Niveau bedingten Geschwindigkeit
zuströmt. Unter der Walze ist auf dem Boden des Holländerkastens ein
massiver eichener Holzblock _t_, der =Kropf=, der mit seinem oberen
concaven Theile fast den vierten Theil des Umkreises der Walze
concentrisch umfasst und zu beiden Seiten in einer geneigten Fläche
abfällt, die in der Figur mit _y_ bezeichnete ist sanft abgedacht, _z_
dagegen ist sehr steil. Ausserhalb zwischen den Ständern _h i_, _h i_
befinden sich zwei starke Bohlen _l m_, _l m_, in welchen die Metallager
_n n_ für die eiserne Welle _o o_ angebracht sind. Auf der eisernen Welle
befindet sich die =Walze= _Q_, die massiv aus Eichenholz gefertigt ist.
Auf dem Umkreise der Walze ist eine Anzahl =Schienen= (Messer)
eingelassen, die mit der Walzenaxe parallel stehen und deren Kanten 3-5
Centimeter über die cylindrische Oberfläche des Holzkörpers vorstehen.
Die Schienen sind entweder aus weicherem Stahl (Bessemerstahl) oder aus
verstähltem Eisen, selten und nur bei Ganzstoffholländern sind die
Schienen aus Bronze. Senkrecht unter der Walze ist in einer Vertiefung
des Kropfes das =Grundwerk= eingelassen. Das Grundwerk besteht aus einer
Vereinigung einer Anzahl auf der Kante stehender, zugeschärfter Schienen
von demselben Materiale wie die Schienen der Walze.
Damit bei der Bewegung der Walze kein Papierstoff durch
Centrifugalkraft herausgeschleudert werde, ist ein Theil des Kastens
mit einem Dache, der =Haube= bedeckt. An jedem der beiden Enden der
Haube ist durch einen Boden ein dreiseitiger Raum _u_ abgeschlossen,
welcher an der gegen die Walze hin gekehrten Seite anstatt der Wand
einen mit Messingdraht bespannten Rahmen (=Waschscheibe=), hat. Gegen
diesen Rahmen wird, so lange bei der Arbeit im Holländer das Auswaschen
des Papierstoffes nöthig ist, von der schnell umlaufenden Walze Stoff
geschleudert; das unreine Wasser dringt dabei durch die Siebe in die
Räume _u u_ und fliesst durch die Oeffnungen _g g_ ab. Zum Ersatze
leitet man reines Wasser in den Holländerkasten. Ist das Auswaschen
beendigt, so schliesst man das Wasserzuleitungsrohr und schiebt
(=verschlägt=) vor jede Waschscheibe ein Brett _k_ (die =blinde
Scheibe=), damit dem Stoff fernerhin kein Wasser mehr entzogen werde.
Die Arbeit in der Stoffmühle geschieht auf folgende Weise: Nachdem der
Kasten mit der erforderlichen Wassermenge angefüllt worden ist, werden
die zerschnittenen Hadern hineingeschüttet. Hierauf wird die Walze in
Bewegung gesetzt, mit einer Geschwindigkeit von 100 bis 150 Umläufen in
der Minute. Die Messer derselben schlagen mithin äusserst schnell in
die Flüssigkeit und ziehen die Lumpen mit Gewalt in den Raum hinein,
der zwischen dem Walzenumkreise und dem Grundwerke sich befindet,
zerreissen sie, indem die Messer der Walze und die des Grundwerkes wie
Scheerenschneiden gegen einander wirken, und werfen endlich die Lumpen
über die höchste Kante des Kropfes wieder aus. Von hier fliesst die
Masse über die steile Abdachung des Kropfes _z_ herunter, stösst dabei
auf den Theil, der in dem zunächst liegenden Theile des Kastens sich
befindet, und bewirkt so eine langsame Strömung, welche die Papiermasse
stets wieder von der Seite _y_ der Walze zuführt. Auf diese Weise wird
der doppelte Erfolg erzielt, dass in der ununterbrochen bewegten Masse
die Lumpen sich nicht absetzen können, dass ferner alle Theile
derselben wiederholt unter die Walze gelangen. Bei Beginn der Arbeit
wird die Walze so gestellt, dass zwischen ihr und dem Grundwerke ein
gehöriger Zwischenraum bleibt. In dieser Phase werden die Lumpen wenig
zerkleinert, dagegen gewaschen, wo die Waschscheiben auf die im vorigen
Abschnitte erklärte Weise wirken. Später lässt man die Walze mehr
herab, um mit dem Waschen schon eine Zerkleinerung zu bewirken; zuletzt
wird endlich die Walze dem Grundwerk möglichst genähert, die
Blindscheibe eingeschoben und der Wasserzufluss eingestellt, und das
Zermalmen fortgesetzt, bis die Lumpen den gehörigen Feinheitsgrad
erlangt haben.
Die Arbeit im Halbstoff-Holländer währt ungefähr zwei Stunden, kürzere
Zeit für weiche und reine Lumpen, längere Zeit für gröbere und
schmutzige. Der Halbstoff wird entweder sofort in den
Ganzstoff-Holländer abgelassen und weiter verarbeitet, oder er ist zum
Bleichen bestimmt und wird nach einer unten zu beschreibenden Methode
behandelt.
[Sidenote: Bleichen des Halbstoffes.]
Wenn nicht schon die Lumpen gebleicht wurden, so ist es zur Herstellung
eines schönen weissen Papieres unumgänglich nothwendig, den Halbstoff zu
=bleichen=. Das Bleichen geschieht entweder mit Chlorgas, oder mit
Chlorwasser, oder mit Chlorkalk und anderen Bleichsalzen, mit letzteren
entweder im Halbstoffholländer oder ausserhalb desselben. Hiernach giebt
es verschiedene Bleichmethoden. Für die Haltbarkeit und Festigkeit des
herzustellenden Papiers ist die Chlorbleiche nur dann von Nachtheil, wenn
das Chlor zu lange einwirkte, in welchem Falle die Faser mürbe wird, oder
wenn man übersehen hat, das überschüssige Chlor und die daraus
entstandene Salzsäure durch Auswaschen und durch Anwendung von
sogenanntem Antichlor zu entfernen.
[Illustration: Fig. 203.]
Um mit Hülfe von =gasförmigem Chlor= zu bleichen, leitet man das auf
bekannte Weise dargestellte Chlorgas zuerst zur Reinigung in die
Waschflaschen _a a_ (Fig. 203) und dann in eine hölzerne Kammer _A_, in
welcher der feuchte Halbstoff auf fünf bis sechs übereinander
befindlichen Etagen ausgebreitet liegt. Diese Etagen sind mit
Oeffnungen versehen, damit das Chlorgas herabsteigen kann, wie es in
der Zeichnung durch Pfeile angegeben worden ist. Das überschüssige
Chlorgas entweicht durch die Oeffnung _c_ in einen Behälter, in welchem
sich ebenfalls Halbstoff befindet, um denselben zum Bleichen
vorzubereiten. Die mit Chlor behandelte Masse wird durch eine
Seitenöffnung aus der Kammer entfernt, mit Wasser ausgewaschen, mit
Soda, Potasche oder gefaultem Harn neutralisirt und nach Umständen mit
Antichlor behandelt. Auf 100 Kilogr. Halbstoff rechnet man 2,5 bis 5
Kilogr. Kochsalz behufs der Chlorgasentwickelung. Wenn die Bleiche mit
=Chlorkalk= geschehen soll, von welchem man auf 100 Kilogr. Halbstoff
1-2 Kilogr. anwendet, extrahirt man den Chlorkalk mit Wasser und
digerirt mit der wässerigen Lösung den Halbstoff. Der Chlorkalk wirkt
energischer, wenn zugleich kleine Mengen von Schwefelsäure oder
Salzsäure zugesetzt werden. Da die Anwendung einer zu grossen Menge
Schwefelsäure jedoch sehr leicht eine Schwächung der Faser herbeiführen
könnte, so ist neuerdings die Kohlensäure zur Zersetzung des
Chlorkalkes vorgeschlagen worden. =Orioli= empfiehlt das
=Aluminiumhypochlorit= (deren Lösung unter dem Namen =Wilson='s
Bleichflüssigkeit schon längst bekannt ist) zum Bleichen des
Papierstoffes; es soll lediglich durch Abgabe von ozonisirtem
Sauerstoff bleichend wirken, indem andererseits Chloraluminium entsteht
(Al_{2}Cl_{6}O_{3} = 3O + Al_{2}Cl_{6}). Beachtenswerther sind die
Vorschläge von =Varrentrapp=, das =Zinkhypochlorit= (unter dem Namen
=Varrentrapp='s Bleichsalz bekannt) als energisches Bleichmittel in der
Papierfabrikation u. dergl. anzuwenden. Man versetzt Chlorkalk mit
Zinkvitriol oder besser mit Chlorzink; im ersten Falle fallen Gyps und
Zinkoxyd nieder und unterchlorige Säure bleibt in Lösung, im zweiten
Falle mit Chlorcalcium gemengt. Beim Bleichen von Papierstoff ist
Chlorzink stets den Mineralsäuren zum Zersetzen des Chlorkalkes
vorzuziehen, weil man nicht Gefahr läuft, die Pflanzenfaser zu
zerstören. Falls man Zinkvitriol anwendet, kann man (bei Ganzstoff) den
Niederschlag von Gyps und Zinkoxyd der Faser beigemengt lassen.
[Sidenote: Antichlor.]
Um das von der Bleiche im Papierstoffe zurückgebliebene Chlor und die
durch die Einwirkung des Chlores entstandene Salzsäure zu
neutralisiren, setzt man beim darauf folgenden Waschen etwas Soda oder
Potasche, oder besser =Antichlor= zu, da namentlich der letzte Rest von
Chlor der organischen Substanz hartnäckig anhängt und durch blosses
Waschen kaum beseitigt werden kann. Als Antichlor hat man bisher
hauptsächlich =Natriumsulfit=, =Zinnchlorür=, =Natriumhyposulfit= und
=Leuchtgas= vorgeschlagen. Ein Molekül Natriumsulfit (Na_{2}SO_{3} +
7H_{2}O) entfernt 1 Molekül Chlor (Cl_{2}), indem Salzsäure und
Natriumsulfat sich bilden; man wendet das Sulfit gemengt mit
Natriumcarbonat an, damit auch die entstandene Salzsäure neutralisirt
werde. Durch Auswaschen (mit der Waschtrommel) entfernt man darauf das
Natriumsulfat und das Chlornatrium. Das weit billigere Calciumsulfit
lässt sich eben so gut als Antichlor anwenden als das entsprechende
Natriumsalz. Ein Molekül Zinnsalz (SnCl_{2} + 2H_{2}O) nimmt ebenfalls
ein Molekül Chlor (Cl_{2}) auf, wodurch Zinnchlorid (SnCl_{4})
entsteht. Man wendet das Zinnsalz in salzsaurer Lösung an. Nach
vollendeter Einwirkung setzt man so viel Natriumcarbonat zu, als
erforderlich ist, um die Salzsäure zu sättigen. Ein Molekül
Natriumhyposulfit (Na_{2}S_{2}O_{3} + 5H_{2}O) absorbirt 4 Moleküle
Chlor, indem Natriumsulfat, Salzsäure und Schwefelsäure entstehen. Auch
das Kalksalz wird als Antichlor Anwendung finden können. Das
Natriumhyposulfit bildet, seitdem es als Nebenprodukt der
Sodafabrikation massenhaft und billig auftritt, ein unersetzliches
Mittel, um dem Papierstoff den letzten Rest des Chlores zu entziehen.
Neuerdings (1868) hat =J. Kolb= mit Erfolg das unterschwefligsaure
Natron durch =Ammoniak= ersetzt. Was endlich die Anwendung des
=Leuchtgases= zur Beseitigung des Chlors in der Papiermasse betrifft,
so datirt dieselbe aus dem Jahre 1818, in welchem Jahre =Uffenheimer=
in seiner Fabrik in Guntramsdorf in Oesterreich seinen Halbstoff durch
Gas entchlorte. Es wäre wol von Interesse, das Leuchtgas von Neuem als
Antichlor zu verwenden. Vielleicht wären auch Benzol, Photogen,
Petroleumäther und ähnliche Kohlenwasserstoffe zur Entchlorung der
Papiermasse geeignet.
[Sidenote: Bereitung des Ganzstoffes.]
Nachdem durch Waschen und Anwendung von Antichlor alle durch die Bleiche
dem Halbstoffe mitgetheilten, dem Papier nachtheiligen Substanzen
entfernt worden sind, kommt der Stoff in den =Ganzstoffholländer=, um in
=Ganzstoff= verwandelt zu werden. Der Ganzstoffholländer unterscheidet
sich von dem Halbstoffholländer dadurch, dass seine Walze, wie sein
Grundwerk eine grössere Anzahl Schienen enthält, die Walze dem Grundwerke
mehr genähert ist, und die Walze weit schneller umläuft. In gut
bereitetem Ganzstoffe müssen alle Fasern gehörig und gleichmässig
zerkleinert sein, was man daran erkennt, dass die breiartige Masse beim
Ausgiessen aus einem Gefässe kleine Klümpchen wahrnehmen lässt und mit
Wasser verdünnt als eine milchähnliche Flüssigkeit erscheint.
[Sidenote: Blauen.]
Ungeachtet der sorgfältigsten chemischen Bleiche ist der Ganzstoff nie
vollkommen weiss, sondern besitzt stets noch einen schwachen gelblichen
Schein, welchen man durch das sogenannte =Blauen= möglichst zu entfernen
strebt. Zu diesem Behufe setzt man dem Ganzstoffe in dem Holländer, kurz
bevor er völlig fein gemahlen ist, eine kleine Menge blauer Farbe:
Ultramarin, Pariserblau, Indig, Anilinblau (früher Smalte oder andere
blaue Kobaltfarben) zu, zuweilen in einem solchen Verhältniss, dass eine
schwach bläuliche Nüance der Papiermasse bemerklich wird. Vom Ultramarin
setzt man auf 100 Kilogr. trockene Papiermasse, je nach der Stärke der
Bläuung, 0,5-1,5 Kilogr. zu.
[Sidenote: Das Leimen des Ganzstoffes.]
In vielen Fällen, insbesondere bei der Bereitung des Maschinenpapieres,
wird der bereits gebläute Ganzstoff im Holländer noch geleimt. Dieses
Verfahren wird das =Leimen in der Bütte= oder die =Masseleimung= genannt.
Die Leimung des Papier=stoffes= anstatt des Papier=blattes= gewährt
mancherlei Nutzen, denn man umgeht nicht allein das Leimen als besondere
Arbeit, die mit Aufwand an Zeit und Arbeitslohn verknüpft ist, sondern
man erreicht auch eine weit gleichförmigere, durch die ganze Masse des
Papierbogens hindurch gehende Leimung, während das in Bogen geleimte
Papier aus drei Schichten besteht, zwei äusseren, aus geleimtem Papier
bestehend, und einer inneren aus angeleimtem Papier; in dieser physischen
Beschaffenheit liegt auch der Grund, dass derartiges Papier an radirten
Stellen, wo man also die Schicht des geleimten Papiers entfernt hat,
löscht. Gewöhnlicher Leim ist bei der Masseleimung nicht wol anzuwenden,
da derselbe in der Zeit, die bis zur Herstellung des vollendeten
Papierbogens verstreicht, leicht fault. Dagegen hat sich die
=vegetabilische Leimung= vollkommen bewährt, die immer auf die Erzeugung
von =harzsaurem Aluminium= (Aluminiumpinat) hinaus kommt. Alle
Vorschriften stimmen darin überein, dass sie zunächst die Darstellung
einer =Harzseife= verlangen, welche dann im Holländer durch Alaun oder
Aluminiumsulfat zersetzt wird. Das Stärkemehl, das man gewöhnlich
zusetzt, hat bei der Bereitung des vegetabilischen Leimes nur eine
untergeordnete Bedeutung und lässt sich auch ohne Nachtheil weglassen; im
Allgemeinen aber giebt es der Flüssigkeit eine dicklichere Consistenz, in
deren Folge der durch die Alaunlösung entstandene Niederschlag von
Aluminiumresinat sich langsamer senkt und deshalb gleichmässiger mit der
Faser verbindet, weshalb auch bei Anwendung von Stärkemehl ein geringeres
Quantum Leim genügt, als im gegentheiligen Falle.
Geringere Grade von Festigkeit erreicht man durch Anwendung
gewöhnlicher =weisser Seife= (am besten Oelseife, von welcher man auf
100 Kilogr. trocknen Ganzstoff 3 Kilogr. nimmt, die durch ein gleiches
Quantum Alaun zersetzt werden), in diesem Falle ist es
Aluminiumpalmitat und -oleat, welches die Papierfaser umgiebt, die
Poren des Papieres ausfüllt und das Eindringen von Flüssigkeit
verhindert. Mittlere Grade von Festigkeit und Steifheit erhält man
durch combinirte Anwendung von Harz- und Oelseife. =Wachsseife= (durch
Kochen von weissem Wachs mit Aetznatronlauge erhalten) wird ihrer
reinen weissen Farbe wegen gegenwärtig nur noch hier und da bei der
Anfertigung reiner Schreibpapiere angewendet. Statt des harzsauren
Aluminium lassen sich auch andere unlösliche harzsaure Verbindungen als
vegetabilischer Leim verwenden, so namentlich das =harzsaure Zink=,
welches man erhält, wenn man die dem Holländer zugegebene gewöhnliche
Harzseife statt mit Alaun mit Zinkvitriol oder mit Chlorzink zersetzt.
[Greek: a]) _Handpapier._
[Sidenote: Die Verfertigung der Papierbögen durch Schöpfen.]
Die Ueberführung des mit Wasser zu einem dünnen Brei verdünnten
Ganzstoffes in Papierbögen geht vor sich 1) durch Ausbreitung des Stoffes
zu einer dünnen gleichförmigen Schicht, 2) durch Entwässerung dieser
Schicht, verbunden mit Verdichtung der zurückgebliebenen festen Masse.
Die Entfernung des Wassers geschieht auf dreierlei Weise, nämlich durch
Filtration, hierauf durch Druck und zuletzt durch Verdunstung.
Diese Verschiedenheit und Aufeinanderfolge dieser drei
Entwässerungsarten liegt in der Natur der Sache. Der flüssige Ganzstoff
giebt gern einen Theil seines Wassergehaltes ab, wenn man letzterem
Gelegenheit zum Ablaufen verschafft, so z. B. auf einem Siebe oder
einer siebähnlichen Vorrichtung, auf welcher die Fasern zurückgehalten
werden. Es ist einleuchtend, dass hierdurch nur ein Theil des Wassers
entfernt werden kann, da die Fasern durch ihre verfilzte Beschaffenheit
eine nicht unbeträchtliche Menge Wasser in Folge von Capillarität
festhalten. Wollte man den auf den Sieben zurückgebliebenen weichen
Brei sofort dem Austrocknen durch Verdunsten überlassen, so würde dies
nicht nur sehr langsam gehen, sondern das ausgetrocknete Papier würde
locker, porös, von geringer Festigkeit und mit rauher, runzliger Fläche
zurückbleiben. Diese Uebelstände sind zu beseitigen, wenn man den
weichen Brei, der auf den Sieben kein Wasser mehr abgiebt, einem
allmälig verstärkten Drucke unterwirft, dadurch zugleich auch die
Fasern einander nähert und dabei die Oberfläche ebnet. Das letzte
Wasser, welches durch Pressen nicht beseitigt werden kann, wird durch
Verdunstung (Trocknen) entfernt.
Die erste der Operationen, durch welche aus dem Ganzstoff das Papier
dargestellt wird, ist das =Schöpfen=, wodurch der flüssige Stoff auf
einer siebartigen Fläche, der =Form=, zu einer dünnen Schicht,
ausgebreitet wird, wobei zugleich eine Abscheidung eines grossen Theiles
des Wassers durch Filtration stattfindet. Der Ganzstoff, so wie er den
Holländer verlässt, fliesst entweder sofort in die =Schöpfbütte=, aus
welcher die Papierbögen geschöpft werden, oder er wird in einen
besonderen Kasten, den =Stoff=- oder =Zeugkasten= gebracht, in welchem er
bis zur weiteren Verarbeitung aufbewahrt wird. Die =Schöpfbütte= ist ein
rundes oder länglich vierereckiges Gefäss aus Holz, welches mit
Bleiplatten ausgefüttert und auf Unterlagen gestellt ist. An der einen
Seite der Bütte steht der mit dem Schöpfen beschäftigte Arbeiter, der
=Schöpfer=. Quer über der Bütte liegt ein breites Brett, die =Brücke=
oder der =Steg=, und dicht neben demselben der gegen jenen etwas geneigte
=kleine Steg=, welcher dazu dient, die Papierform schnell nach dem
grossen Stege hinzuschieben. Der grosse Steg ist mit einer senkrechten
Stütze, dem =Esel=, zum Anlehnen der Formen versehen. Der Bütteninhalt
wird während des Schöpfens erwärmt.
Eine wesentliche Verbesserung der Schöpfbütte ist die Combination
derselben mit dem =Knotenfänger=, der die Bestimmung hat, einerseits
alle Knötchen und Klümpchen aus dem breiartigen Ganzstoffe zu
entfernen, andererseits die Nachfüllung von frischen Ganzstoff in die
Schöpfbütte regelmässig zu verrichten. Der Knotenfänger, wie er für die
Fabrikation des Handpapieres Anwendung findet, besteht im Wesentlichen
aus einem in der Schöpfbütte aufrecht stehenden Siebcylinder, in
welchem eine Flügelwelle sich dreht. Der Ganzstoff wird in dem Maasse,
als er von dem Schöpfer consumirt wird, durch eine Pumpe in den
Siebcylinder gebracht und durch die Flügelwelle durch das Sieb in die
Schöpfbütte getrieben, wobei die Knoten im Innern des Cylinders
zurückbleiben.
Die zum Schöpfen des Ganzstoffes angewendeten =Papierformen= sind ein
Gewebe oder Geflecht aus Messingdraht, das so beschaffen sein muss, dass
es das Wasser möglichst schnell abfliessen lässt, ohne Papierstoff
hindurchzulassen. Man hat zwei Arten von Formen, nämlich
1) die =gerippten Formen=, deren Gitter aus parallel neben einander
liegenden Drähten besteht, welche in gewissen, durch Querleisten
bestimmten Entfernungen mit einander durch quer durchflochtene
Bindedrähte verbunden sind, welche letztere, indem sie höher als die
Bodendrähte liegen, im Papier dünne Stellen bilden, die beim Durchsehen
als helle Linien sich zu erkennen geben. Auf solchen Formen
dargestelltes Papier heisst =geripptes Papier=, welches stets zu den
mittleren oder geringen Papiersorten zu rechnen ist, bei dessen
Fabrikation weniger Glätte der Oberfläche, als Verminderung der
Arbeitszeit verlangt wird;
2) die =Velinformen= bestehen, nicht wie die gerippten Formen aus einem
Geflechte, sondern aus einem auf dem Webstuhle gefertigten feinen
Messingdrahtgewebe. Das mit diesen Formen geschöpfte Papier, das
=Velinpapier= erhält eine zartgekörnte, ebene Oberfläche, der durch
Pressen und Satiniren grosse Glätte und selbst ein gewisser Grad von
Glanz ertheilt werden kann. Beim Durchsehen erscheint es gleichförmig
und zeigt keine helleren und dunkleren Linien wie die gerippten
Papiere.
Auf den gerippten wie auf den Velinformen pflegt man das Fabrikzeichen,
eine Firma, ein Wappen u. dergl. von Draht gebildet, anzubringen,
wodurch diese Zeichen im Papier als stärker durchscheinend sich
darstellen (=Wasserzeichen=). Der =Deckel= der Papierform bildet den
Rand derselben und bestimmt durch seine Grösse und Gestalt jene des auf
der Form geschöpften Papierbogens, und durch seine Höhe das Quantum von
Ganzstoff, das auf der Form Platz finden kann. Was in der
Papierfabrikation =Filz= genannt wird, ist nicht, wie etwa der Hutfilz,
wirklicher Filz, sondern ein grobes, lockeres, geköpertes Gewebe aus
Wolle, das nur schwach gewalkt und weder gerauhet noch geschoren ist.
Die Arbeit an der Schöpfbütte geschieht von zwei Arbeitern, nämlich dem
=Schöpfer=, welcher mit den Formen das Papier aus der Bütte nimmt, und
dem =Kautscher=, welcher die so entstandenen Papierbogen ab und
zwischen die Filze einlegt, eine Arbeit, welche das =Kautschen= genannt
wird. Nachdem die Bütte mit Ganzstoff angefüllt worden ist, rührt man
den Bütteninhalt mit der =Schöpfkrücke= von Zeit zu Zeit durch. Der
Schöpfer fasst eine mit dem Deckel versehene Form an der Mitte der
schmalen Seite mit beiden Händen, taucht sie schräg in den breiartigen
Bütteninhalt, stellt sie darin horizontal, nimmt sie wieder heraus,
schüttelt sie einige Mal hin und her, um das Ablaufen des Wassers zu
befördern und den überflüssigen Ganzstoff abzuwerfen, und schiebt sie
endlich auf den kleinen Steg. Hierauf nimmt der Schöpfer eine zweite
Papierform, die auf dem grossen Stege bereit liegt, und schöpft einen
zweiten Bogen. Mittlerweile legt der Kautscher den Bogen von der
ersten, ihm zugeschobenen Form auf die Filze. Zu dem Ende lehnt er
einige Sekunden lang die Form schräg an den Esel, damit das Wasser
möglichst ablaufe, legt sie hierauf umgekehrt auf den Filz, drückt ein
wenig darauf und hebt sie wieder auf, wobei der Papierbogen auf dem
Filze liegen bleibt. Die leere Form wird dem Schöpfer zurückgegeben.
Der Kautscher bedeckt den ersten Papierbogen mit einem Filze, auf
welchen er den zweiten Bogen bringt u. s. f. Der Schöpfer kann in einem
Tage gegen 5000 Bogen fertigen.
[Sidenote: Das Pressen der Papierbögen.]
Sobald durch die Arbeit des Schöpfens und Kautschens ein Stoss von einer
gewissen Höhe, ein =Pauscht=, entstanden ist, so wird über den obersten
Papierbogen noch ein Filz, darüber ein Brett gelegt und der ganze Stoss
unter die Presse gebracht. Die Anzahl Bogen in einem Pauscht beträgt
meist 181 (man nimmt an, dass drei Pauscht 181 × 3 = 543 Bogen 20 Buch =
480 Bogen geleimten und 500 Bogen nicht geleimten Papieres liefern). Das
Pressen trägt wesentlich mit dazu bei, die Festigkeit und Glätte des
Papieres zu erhöhen. Wollte man den Papierbogen nach dem Schöpfen nur
trocknen, so würde das Papier eine lockere und schwammige Beschaffenheit
erhalten und im hohen Grade wassereinsaugend sein. Man sucht daher mit
der Entfernung des Wassers eine Verdichtung der Papiermasse durch Pressen
zu bewirken.
[Sidenote: Das Trocknen des Papiers.]
Durch das Auspressen kann das Papier selbstverständlich nicht von allem
Wasser befreit werden; man muss es daher nach dem Auspressen =trocknen=,
welches in der Weise geschieht, dass man die Papierbögen in gehörig
gelüfteten Räumen (entweder Trockenböden oder besonderen Trockenhäusern)
auf Schnüren aufhängt. Um an Raum zu sparen, hängt man meist zwei bis
fünf Bogen übereinander.
Eine geübte Arbeiterin kann in einer Stunde 800-900 Lagen von je 2-5
Bogen, demnach 1600-4500 Bogen aufhängen und nach dem Trocknen dieselbe
Anzahl Bogen von den Schnüren abnehmen.
[Sidenote: Das Leimen der Papierbögen.]
Die getrockneten Papierbögen sind, sofern sie nicht bereits in der
=Bütte= geleimt wurden, wassereinsaugend, weich und von geringer
Haltbarkeit. In diesem Zustande heisst das Papier =ungeleimtes Papier=
und eignet sich nur zur Anwendung als Lösch- oder Fliesspapier,
Filtrirpapier, Pack- oder Druckpapier. Behufs seiner Benutzung als
Schreib- und Zeichenpapier ist es dagegen nothwendig, dass das Papier
geleimt werde. Durch das Leimen sollen die Poren des Papieres mit einer
Substanz ausgefüllt werden, welche der Feuchtigkeit widersteht und die
Capillarität des Papieres aufhebt, will man also die Fasern, aus denen
das Papier besteht, zusammenkleben, sie in eine festere Verbindung mit
einander bringen und dem Papierbogen dadurch grössere Steifheit,
Festigkeit und Härte geben. Der gewöhnliche Leim kann diese Bedingungen
nicht erfüllen, weil er im getrockneten Zustande beim Zusammenbringen
mit Wasser wieder erweicht. Dieser Uebelstand wird aber beseitigt, wenn
man dem Leim ein lösliches Aluminiumsalz, wie Alaun, Aluminiumsulfat,
Chloraluminium zusetzt. Dadurch wird der Leim vor dem schnellen
Verderben bewahrt und in einer Weise verändert (ungefähr so wie die
Thierhaut durch Thonerdesalz in der Alaun- und Weissgerberei), dass er
einmal im Papiere eingetrocknet, vom Wasser nicht wieder aufgeweicht
und klebrig gemacht wird. Der Papierfabrikant bereitet sich seinen Leim
selbst aus Hammelfüssen und den Abfällen der Gerbereien, indem er diese
Materialien mit Wasser sieden lässt, bis alles Lösliche ausgezogen ist,
das so erhaltene Leimwasser filtrirt und dann mit Alaun versetzt. Die
Leimung erfolgt, indem der Leimer 80 bis 100 Bogen in die Hände nimmt
und in der Leimbütte so bewegt, dass jeder Bogen in zweiter Wendung mit
Leimlösung getränkt ist. Ein guter Arbeiter leimt in 12 Stunden
40-50,000 Bogen. Die Trocknung des Papieres nach der Leimung darf weder
zu schnell noch zu langsam und muss in luftigen Räumen stattfinden.
[Sidenote: Das Ausrüsten (Appretur) des Papiers.]
Nachdem das geleimte Papier gepresst und getrocknet worden ist, bedarf
es noch einer Ausrüstung, um als fertige Waare zu gelten. Es ist
nämlich noch nicht eben und glatt genug und enthält verschiedenartige
anhängende und theilweise selbst festsitzende Unreinigkeiten. Auch ist
es nöthig, dass es abgezählt und zusammengelegt werde. Die erste der
Ausrüstungsarbeiten besteht in dem =Auslesen= oder =Putzen=, welches
die Entfernung aller fremdartigen Körper zum Zwecke hat. Mit dieser
Arbeit ist zugleich ein Auslesen der beschädigten Bogen verknüpft. In
Folge der Einführung der Knotenfänger in die Papierfabrikation ist das
Auslesen gegenwärtig sehr erleichtert, ja in einzelnen Fällen selbst
überflüssig geworden. Das ausgelesene Papier wird =gezählt= und
=zusammengelegt= und geschieht bei gehöriger Uebung so schnell, dass
ein Arbeiter stündlich 8-15,000 Bogen zu zählen im Stande ist. Man legt
das Papier in ganzen oder halben Buchen zusammen, 24 Bogen geleimtes
und 25 Bogen nichtgeleimtes Papier machen ein =Buch=, 20 Buch ein
=Ries=, 10 Ries einen =Ballen=. Das oberste und das unterste Buch eines
jeden Ries besteht in der Regel aus Ausschussbogen. Eine möglichst
ebene und glatte Oberfläche des Papieres wird durch mehrmaliges und
anhaltendes =Pressen= (das sogenannte =Trockenpressen=) erzielt, wobei
jedesmal die Bogen in anderer Richtung aufeinandergelegt werden. Dieses
Umlegen der Bogen heisst das =Auswechseln= oder =Austauschen=. Die
meisten Papiersorten erlangen durch das Pressen ihre Vollendung, nur
die feinsten Papiere (z. B. Briefpapier) werden noch durch das
=Satiniren= geglättet. Man satinirt entweder in der Presse oder
mittelst eines Walzwerkes (=Satinirmaschinen=).
[Sidenote: Die hauptsächlichsten Papiersorten.]
Die Papiersorten des Handels zerfallen in drei Hauptgattungen, nämlich:
A. =Schreib=- und =Zeichenpapiere=, von denen die =Schreibpapiere=
wieder zerfallen in die geringste Sorte, das =Conceptpapier=, das
mittelfeine =Kanzleipapier= und die feinsten Sorten, als =Post=- oder
=Briefpapier=, und das =Velinschreib=- oder =Briefpapier=.
B. =Druckpapier=, von welchen man wieder unterscheidet eigentliches
=Druckpapier= für Buchdrucker in seinen verschiedenen Arten, als
Conceptdruck, Kanzleidruck, Postdruck und Velindruck,
=Notendruckpapier= und =Kupferdruckpapier= und =Seidenpapier=, welches
letztere zum Einwickeln von Gold- und Silberwaaren, zum Einlegen
zwischen Kupferstiche etc. dient.
C. =Lösch=- und =Packpapier=. Das =Lösch=- oder =Fliesspapier= ist
stets ungeleimt und erscheint in seiner feinsten Sorte als
=Filtrirpapier=; das =Packpapier= ist gewöhnlich halb geleimt und
erscheint bald als gelbes Strohpapier, blaues Zucker- und Nadelpapier
u. s. w.
[Greek: b]) _Maschinenpapier._
[Sidenote: B. Die Fabrikation des Maschinenpapiers.]
Die Herstellung des Papiers durch Schöpfen des mit Wasser gemischten
Ganzstoffes mit Hülfe von Formen scheint eine so einfache Arbeit zu sein
und nimmt zugleich so viel Zeit in Anspruch, dass der Gedanke ein sehr
naheliegender ist, die Arbeit anstatt durch Menschenhände auf
mechanischem Wege ausführen zu lassen. Bei den Bestrebungen, die auf eine
Einführung der =Maschine zur Verfertigung der Papierbogen= gerichtet
waren, hat man zweierlei Wege eingeschlagen, auf dem einen suchte man
Bogen von der gewöhnlichen Grösse nach einem Verfahren herzustellen, dem
immer noch die alte Fabrikationsmethode zu Grunde lag, auf dem anderen
Wege und nur dieser letztere hat zum Ziele geführt, bildete man sehr
lange Papierblätter (=endloses Papier=) von einer in gewissen Grenzen
veränderlichen Breite, welche erst später als fertiges Papier in einzelne
Bogen zerschnitten wurden. Unter den vorgeschlagenen Maschinen haben sich
die =Formen mit gerader Form= oder die sogenannten Schüttelmaschinen am
meisten bewährt, namentlich sind sie zur Fabrikation feiner Papiere die
allein tauglichen.
Um ein fortlaufendes Papierband von unbestimmter Länge und einer
bestimmten Breite zu erzeugen, hat die Maschine den von der Stoffmühle
kommenden Ganzstoff nach einander
1) auf die passende Consistenz durch Verdünnen mit Wasser zu bringen;
2) den Ganzstoff durch die Knotenmaschine von Knoten zu befreien;
3) mit dem von Knoten befreiten, breiartigen Ganzstoff mittelst des
Regulators den Stoff- oder Zeugbehälter regelmässig so zu speisen, wie es
zur geordneten Ablieferung des Stoffes auf die Form und zur Erzeugung
eines möglichst gleichdicken Papierblattes erforderlich ist; der
Ganzstoff wird in einen gleichmässigen Strahl von der Breite des
herzustellenden Papieres ausgebreitet;
4) der so zuströmende Ganzstoff wird in ein scharfgerandetes Blatt
geformt;
5) das so entstandene Papierblatt von dem grössten Theile des Wassers zu
befreien und zwar durch Abtropfenlassen, durch luftverdünnten Raum und
durch Pressen;
6) den zurückgebliebenen Rest des Wassers durch Wärme zu entfernen, indem
man das Papier um grosse mit Dampf geheizte Cylinder führt;
7) das fertige Papier mittelst einer Papierschneidemaschine in Bogen von
den üblichen Formatgrössen zu zerschneiden.
Nachdem der Ganzstoff auf den erforderlichen Grad der Feinheit gebracht
worden ist, wird er durch =Rührvorrichtungen= mit Wasser =verdünnt= bis
zur gehörigen Consistenz. So fliesst der Stoff zunächst dem
=Knotenfänger= zu. Dieser Apparat bestand ursprünglich aus einem unten
geschlossenen Cylinder von Messingblech, dessen Umfang mit sehr feinen
Löchern durchbohrt war und in welchem eine Rührvorrichtung mit grosser
Schnelligkeit sich drehte. Im Laufe der Zeit ist er wesentlich verändert
worden. Eine der besten Knotenfangmaschinen ist die von =Mannhardt= und
=Steiner= in München, durch welche das Zurückhalten der Knoten und des
Sandes weit vollständiger als durch viele andere Vorrichtungen erreicht
wird. Nachdem der Ganzstoff durch die Knotenmaschine von allen
Unreinigkeiten befreit worden ist, kommt er auf die Papiermaschine. Damit
das Ganzstoffreservoir fortwährend mit frischen Portionen von Stoff so
regelmässig gespeist wird, wie es zur geordneten Ablieferung des Stoffes
auf die Papierform und zur Erzeugung eines möglichst gleichdicken
Papierblattes erforderlich ist, benutzt man den =Regulator=, welcher eine
sehr wesentliche Vorrichtung an den Papiermaschinen aller Art ist.
Die =Papiermaschine= ist in den beiden Zeichnungen Fig. 204 und 205 im
senkrechten Durchschnitt dargestellt. Die Zeichnung ist ihrer Länge wegen
in zwei Theile getrennt worden. Fig. 205 ist demnach als die Fortsetzung
von Fig. 204 zu betrachten. Der Bewegungsmechanismus ist weggelassen.
Nachdem der Ganzstoff durch die Knotenmaschine _a_ gegangen ist, fliesst
er in den schmalen Trog _a'_ und wird mittelst des Regulators der =Form=
der Papiermaschine übergeben. Die Form _a'' a''_ ist ein endloses
Metalldrahtsieb von der Art wie die gewöhnlicher Velinformen, dessen
oberer Theil in seiner ganzen Breitenausdehnung von einer Anzahl hohler
Kupferwalzen unterstützt und dadurch vollkommen horizontal erhalten wird.
Die gerade Fläche des Siebes hat eine Länge von 3-4 Meter und eine Breite
von 1-1,6 Meter. Der untere Theil der Form _a''_ ist durch einige Walzen
in einem stumpfwinkeligen Zickzack ausgespannt. Die zunächst dem
Regulator _a'_ liegenden Walzen liegen sehr nahe nebeneinander, weiterhin
sind sie entfernter. Die Form hat eine doppelte Bewegung, nämlich einmal
die fortschreitende in der Längenrichtung, wodurch das entstandene
Papierblatt weiter geführt wird und ununterbrochen neue leere Theile des
Metalldrahttuches dem darauffliessenden Ganzstoff dargeboten werden, weil
die Form fortwährend circulirt; das andere Mal erhält die Papierform eine
schüttelnde Bewegung in der Richtung nach ihrer Breite, um das Abfliessen
des Wassers aus dem auf der Form ausgebreiteten Stoff und auch die
gleichförmige Vertheilung der Masse selbst zu befördern (daher ja auch
die Bezeichnung =Schüttelmaschine=). Um nach Belieben minder breites
Papier herstellen zu können, als der Breite der Papierform entspricht,
befinden sich oben auf der Form zwei parallele Leisten, mit deren Hülfe
ein Raum gebildet werden kann, der die Breite des zu fabricirenden
Papieres hat. Zur Regulirung der Dicke der Papierschicht liegen an der
Stelle oder nahe derselben, wo der Ganzstoff auf die Papierform tritt,
quer über dieselbe zwei Messinglineale, deren untere Kanten in einem
geringen Abstande von der Fläche der Form sich befinden. An beiden
Seiten der Form befinden sich Lederriemen _m m_, damit die Ränder des
Papierblattes glatt und gerade ausfallen. Diese Riemen nehmen alle
Unregelmässigkeiten des Randes mit fort. In dem Gefässe _n_ werden sie
mit Wasser gewaschen und dadurch von aller anhängenden Papiermasse
befreit.
[Illustration: Fig. 204.]
[Illustration: Fig. 205.]
Der aus dem Reservoir _c_ auf die Papierform fliessende Brei bildet
sofort eine lockere Schicht, indem die Fasern auf dem Drahtgewebe sich
absetzen, und das überschüssige Wasser durch das Gewebe in den darunter
befindlichen Kasten _c_ abgeben. Bei _t_, wo der Riemen zum Zwecke der
Rückwärtsbewegung aufsteigt, lüftet oder löst er zugleich ein wenig das
Papierblatt von der Form. Obgleich das sich fortbewegende Papierblatt
einen grossen Theil seines Wassers abgegeben hat, ist es doch bei weitem
noch nicht fest genug, um sich von der Form frei nach der Presswalze
bewegen zu können. Man kommt daher der Entwässerung durch =Anwendung des
Luftdruckes= zu Hülfe, indem man unter der Papierform, kurz bevor das
Papierblatt dieselbe verlässt, einen luftverdünnten Raum erzeugt.
Anfänglich suchte man sich denselben durch Ventilatoren zu verschaffen,
später erreichte man den Zweck vollständiger durch eine Luftpumpe oder
einen =Saugapparat= (Glockenapparat), der vor der gewöhnlichen Luftpumpe
den Vorzug verdient. Der Saugapparat besteht aus drei glockenförmigen
Gefässen, die mit ihrem unteren offenen Ende in einen Wasserbehälter
tauchen, und bei ihrer, der Reihe nach abwechselnd erfolgenden Hebung
Luft saugen, die dann beim Niedergange durch ein sich öffnendes Ventil in
die Atmosphäre tritt. Der Apparat hat demnach Aehnlichkeit mit einem
=Baader='schen Kasten- oder Glockengebläse, mit dem Unterschiede jedoch,
dass er umgekehrt wirkt. Der Kasten _d d_, über welchen das noch
schwammige Papierblatt mit seiner ganzen Breite passirt und dessen
Inneres mit dem Saugapparate in Verbindung steht, ist oben offen, sonst
luftdicht gearbeitet, 50-60 Centim. breit und von einer Länge gleich der
Breite der Papierform; seine oberen Kanten sind mit Leder belegt, damit
das Drahtgewebe sich luftdicht auflegen kann. Nachdem das Papierblatt den
Kasten passirt ist, wird es noch an der Stelle, wo das Blatt die Form
verlässt, um unter die Presswalzen einzutreten, durch einen Cylinder aus
Drahtgewebe _e'_ weiter verdichtet und ausgepresst, welchem ein
darunterliegender Cylinder entspricht. Diese Siebwalzen, =Egoutteurs=
oder =Dandyrollers= genannt, haben jedoch gegenwärtig weniger den Zweck,
das Papier zu entwässern, als vielmehr ihm das Ansehen des geschöpften
und gerippten Papieres zu geben und Wasserzeichen darin anzubringen. Eine
an dem Egoutteur befestigte Schabeklinge dient zu seiner Reinhaltung. Das
Papierblatt ist nun so weit entwässert und verdichtet, dass es ohne Form,
die nun leer zurückgeht, seinen Weg verfolgen kann. Es geht zunächst frei
von der Form über ein endloses Filztuch nach der =Nasspresse= _h h_ aus
zwei eisernen Walzen bestehend, welche durch eine Pressschraube oder
angehängte Gewichte auf einander gepresst werden. Die eine der eisernen
Walzen wirkt unmittelbar auf das Papier und giebt der ihr zugekehrten
Seite bereits eine gewisse Glätte. Damit auch die dem endlosen Filztuche
zugekehrte Seite die gleiche Wirkung erfährt, passirt das Papierblatt auf
einem Filz noch ein zweites Walzenpaar _h' h'_. Beide Walzenpaare sind
mit Schabeklingen und Trögen des ausgepressten Wassers versehen. Die
Entwässerung durch Auspressen hat hiermit ihr Ende erreicht. Es folgt zum
Schlusse die Entfernung des letzten Restes Wasser durch Trocknen in der
=Trockenpresse=. Diese besteht aus grossen gusseisernen Cylindern _u_,
_v_, _w_, in deren Höhlung Wasserdampf von ungefähr 130° C. eingeführt
wird, um sie bis zur Siedetemperatur des Wassers zu erhitzen. Diese
Cylinder sind mit den entsprechenden Druckwalzen _u'_ _v'_ _w'_, auch
jedes Walzenpaar mit einem Filztuche versehen, welches letztere die
innigste Berührung des Papieres mit dem Trockencylinder bewirkt. Das
Papier wird in der Trockenpresse durch die Dampfwärme getrocknet und
auch, und zwar zuerst auf der einen Seite, dann auf der anderen,
geglättet. Während des Ueberganges von der zweiten Trockenpresse zur
dritten wird das Papier sehr schwach wieder befeuchtet, durch den beim
Trocknen von den unteren Cylindern aufsteigenden Wasserdampf, wodurch es
denjenigen Grad von Weichheit erhält, welcher das gehörige Glattpressen
sichert. Die Wirkung der Presse _w w'_ ist gleichwol nicht so
ausgezeichnet als jene von _v v'_, die das Papierblatt in einem
feuchteren, daher geschmeidigeren Zustande erhält. Darin ist auch der
Grund zu suchen, warum meist die eine zuerst geglättete Seite des
Papieres merklich glätter ist als die andere. Das fertige Papier verlässt
unter der Walze _y_ den Filz und geht auf den sechsstäbigen Haspel _j_,
durch dessen Umdrehung es aufgewickelt wird. Ist derselbe angefüllt, wozu
gegen 60 Drehungen gehören, so schneidet man des Papierblatt durch und
lässt durch einen Stoss den Hebel _k_ eine halbe Kreisbewegung um seinen
Drehungspunkt machen, bringt dadurch den zweiten Haspel _j'_ an die
Stelle des ersten und lässt das Papier auf ihn laufen. Beim Uebergange
von der Trockenpresse auf den Haspel wird das Papierblatt durch
Längenschnitte dergestalt zertheilt, dass seine Breite in mehrere Theile
zerlegt, folglich das ganze breite Blatt in schmälere Blätter getrennt
wird, die sich neben einander aufwickeln.
[Sidenote: Die Papierschneidemaschine.]
Das auf der Maschine verfertigte Papier gelangt entweder in langen
zusammengerollten Blättern in den Handel, namentlich zur Anwendung in der
Tapetenfabrikation, zum Zeichnen u. s. w., oder man schneidet es in Bögen
nach den verlangten Formaten. Zum Zerschneiden wendet man zuweilen ein
grosses Messer aus freier Hand an. Hierbei ist es nöthig, dass der
Haspelumfang durch Verkürzung oder Verlängerung seiner Arme so regulirt
werde, dass jeder Umgang eine Anzahl Bögen mit dem geringsten Abfall
liefere. Ist ein derartiger Haspel mit Papier angefüllt, so wird die
darauf befindliche Papiermasse nach einer geraden Linie, die zu der
Haspelaxe parallel ist, durchgeschnitten und auf einem Tische
ausgebreitet. Hierauf legt man ein starkes Brett von der Grösse eines
Bogens darauf, drückt dasselbe mit einer gewissen Kraft nieder und
durchschneidet nun das Papier nach den Kanten des Brettes. Meist bedient
man sich aber gegenwärtig zum Zerschneiden des Papieres besonderer
=Papierschneidemaschinen=, welche man entweder mit der Papiermaschine zu
einem Ganzen verbindet oder für sich gebraucht. Das buch- und riesweise
zusammengelegte Papier wird noch an den Rändern beschnitten, wozu man und
zwar vorzugsweise in England verschiedene Maschinen,
=Beschneidemaschinen=, in Anwendung gebracht hat.
[Greek: g]) _Pappe und andere Papiere._
[Sidenote: Fabrikation der Pappe.]
Die unter dem Namen =Pappe= oder =Pappendeckel= bekannten Blätter aus
Papiermasse können auf dreierlei Weise erhalten werden, nämlich: 1)
durch Schöpfen von Bogen von der Dicke der herzustellenden Pappe --
=geschöpfte= oder =geformte Pappe=; 2) durch Vereinigen von frisch
geschöpften Papierbögen durch Pressen -- =gekautschte Pappe=; 3) durch
Aufeinanderleimen von fertigen Papierbögen -- =geleimte Pappe=.
1) Die =geschöpfte= oder =geformte Pappe= ist die geringste Sorte, die
nur zu ordinären Papparbeiten und zum Einpacken Anwendung findet. Als
Material verwendet man diejenigen Lumpen, die sich nicht zur
Herstellung von Papier eignen, ferner Buchbinderspäne, Abfall der
Papierfabriken, altes Papier u. dergl. Die Lumpen werden zerschnitten
und dann zu grobem Stoff in der Stoffmühle verarbeitet, die
Papierabfälle in Wasser aufgeweicht und dann fein zermahlen.
Gewöhnlich setzt man zu der fertigen Masse, ehe man zum Schöpfen
schreitet, Thon oder Kreide, zuweilen bis zu 25 Proc. vom Gewicht der
Pappe. Das Schöpfen geschieht mit Hülfe von groben gerippten Formen,
die, um viel Stoff aufzunehmen, mit einem hohen Deckel versehen sind.
Das Kautschen und Pressen zwischen den Filzen und ohne dieselben wird
auf dieselbe Weise wie bei der Herstellung von Bogen vorgenommen. Da
die Pappbogen nicht wie die Papierbogen beim Trocknen zusammengebogen
werden dürfen, so hängt man sie mittelst kleiner Haken, welche man
durch eine Ecke der Pappe sticht, an Schnüre oder legt sie flach über
dieselben. Bei günstiger Witterung breitet man sie auch zum Trocknen
auf Rasen aus. Die getrockneten Pappen werden gepresst und darauf durch
ein Walzwerk gelassen. Die so erhaltene Pappe ist von geringer
Festigkeit und äusserst weich, weil die Entwässerung der dicken Bogen
durch Abtropfen auf der Form nur sehr unvollkommen geschieht. Bei der
Schwierigkeit, eine so grosse Menge Pappmasse regelmässig auf der Form
auszubreiten, ist es nicht möglich, der Pappe überall gleiche Dicke und
eine glatte Oberfläche zu geben.
2) Die =gekautschte Pappe= wird aus besseren Materialien dargestellt
als die geschöpfte Pappe. Die zum Schöpfen dienenden Formen sind den in
der Papierfabrikation angewendeten völlig gleich. Auch die Verfertigung
der Pappe ist von der des Papieres nur dadurch verschieden, dass man
beim Kautschen der Pappe immer erst einige in der Dicke eines starken
Papieres geschöpfte Bogen ohne Zwischenlage aufeinander legt, ehe
wieder ein Filz darüber gedeckt wird. Es giebt hinsichtlich des
Kautschens der Pappe zwei Verfahrungsarten, nach der einen werden,
nachdem ein Bogen auf den Filz abgelegt ist, die übrigen Bogen einzeln
nacheinander darübergekautscht, bis die erforderliche Dicke erreicht
ist. Nach der zweiten nimmt der Kautscher die mit einem Bogen bedeckte
Form in Empfang und behält sie, bis der Schöpfer mit der andern Form
einen zweiten Bogen verfertigt hat; dann stürzt er die erste Form um,
legt sie auf die zweite und drückt sie an. Wird die obere Form
aufgehoben, so bleiben beide Bogen auf den unteren liegen; mit der leer
gewordenen Form wird ein neuer Bogen geschöpft und das Verfahren
wiederholt. Sobald auf diese Weise die erforderliche Anzahl Bogen
aufeinander liegt, kautscht man mit einem Male auf einen Filz und legt
darüber sofort einen andern Filz. Letzteres Verfahren hat den Vortheil,
dass durch den Druck der beiden Formen schon viel Wasser ausgepresst
wird, ehe die Blätter zwischen die Filze kommen. Die in der Anzahl von
6-12 zusammengekautschten Bogen werden durch das nachfolgende Pressen
vollständig vereinigt. Eine besonders harte und dichte Sorte
gekautschter Pappe bilden die =Pressspäne= (Glanzpappe), die beim
Ausrüsten des Tuches, in den Buchdruckereien zum Pressen und Glätten
der bedruckten Bogen und dergl. Anwendung finden. Der Stoff dazu wird
in der Bütte geleimt. Häufig setzt man feine Sägespäne von Eichenholz
und gebrannten Kalk zu. In das Innere der Pressspäne nimmt man
Papierbögen aus gröberem Stoffe.
3) Die =geleimte Pappe= (Kartonpapier) entsteht durch Aufeinanderkleben
von 2 bis 15 Bogen geleimten Papieres, wobei man gewöhnlich sich des
Stärkekleisters bedient. Die aneinander geklebten Bogen werden gepresst
und zuweilen auch satinirt. Manche Sorten von Pressspänen, sowie das
sogenannte =Bristol=- oder =Isabellenpapier=, welches zur
Miniaturmalerei mit Wasserfarben dient, gehört hierher; letzteres wird
aus den besten Sorten geleimten Velinpapiers erhalten. Die geringeren
Sorten geleimter Pappe stellt man aus gewöhnlichem ungeleimten
Druckpapier dar, welchem man nur oberflächlich eine Lage von geleimtem
Papier giebt. Die in neuerer Zeit häufig zu Relief-Ornamenten
angewendete =Steinpappe= wird aus Ganzstoff, Leimlösung, gepulvertem
Cäment, Thon und Kreide oder Barytweiss gebildet.
Das =Papiermaché=, so wie es zu Dosen, Puppenköpfen, den
=Fleischmann='schen Figuren (in Nürnberg), zu Zuckerformen, Zellen für
galvanische Batterien etc. Anwendung findet, wird auf verschiedene
Weise erhalten. Gewöhnlich bereitet man aus altem Papier durch Kochen
mit Wasser einen Teig, den man nach Beseitigung des überschüssigen
Wassers durch Auspressen mit Leimlösung, Gummi oder Stärkekleister
versetzt und dann in geölte Formen drückt. Nach dem Trocknen werden die
geformten Gegenstände mit Leinöl getränkt und dann bei höherer
Temperatur »gebacken«. Meist mengt man die Papiermasse mit Sand, Thon,
Kreide oder Schwerspath. -- Eine andere Sorte von Papiermaché besteht
aus Papierbögen, die mit einem Gemenge von Leim und Kleister
übereinander geklebt werden. Häufig wendet man hierbei Modelle oder
Formen von Holz an, über die ein Papierblatt nach dem andern aufgezogen
wird. Nach scharfem Trocknen auf den Formen werden die Gegenstände
abgedreht, behobelt u. dergl. und dann lackirt.
[Sidenote: Papier aus farbigem Stoffe.]
Die durch die ganze Masse hindurch gefärbten Papiere werden entweder auf
die Weise dargestellt, dass man schon farbige Lumpen anwendet
(=naturfarbige= Papiere, wie das braune Packpapier) oder den aus
halbweissen Lumpen bereiteten Ganzstoff in der Bütte färbt (=im Zeug
gefärbte Papiere= wie das Zucker- und Nadelpapier). Zur Fabrikation der
letzteren nimmt man auf 50 Kilogr. trockne Papiermasse folgende
Substanzen, zu
Gelb: { 2,5 Kilogr. Bleiacetat,
{ 0,45 " Kaliumbichromat;
Blau: { 2,5 " Eisenvitriol,
{ 1,5 " Ferrocyankalium;
Grün: { 3 " Blau,
{ 1,05 " Gelb;
Violett: 1,05 " Blauholzextract;
Rosa: 6 " Limaholzextract;
Chamois: { 3 " Doppelvitriol,
{ 3 " Chlorkalk u. s. w.
Gegenwärtig wendet man zum Färben der Papiermasse vielfach die
Theerfarben, zur Erzeugung von Blau fast durchweg das Ultramarin und in
Wasser lösliches Anilinblau an. In der Fabrikation der =bunten Papiere=
bereitet man Lösungen mineralischer, chemischer oder vegetabilischer
Farbstoffe nach den Regeln der Färberei (=Saftfarben=, =flüssige Farben=)
oder rührt feine erdartige Farben (=Deckfarben=, =Körperfarben=) mit
einer klebrigen Flüssigkeit (Stärkekleister, Lösung von arabischem Gummi,
von Dextrin oder von mit Alaun versetztem Leim) an, und trägt diese
Flüssigkeiten mittelst eines Schwammes oder einer Bürste auf das Papier
auf, wenn nur eine Seite gefärbt werden soll, oder zieht den Bogen ohne
Weiteres durch die Farbenbrühe. Bei gemusterten Buntpapieren verfährt man
ähnlich wie in dem Zeugdrucke und wendet auch analoge Druckmaschinen an.
Die Fabrikation des =Buntpapieres= und der =Tapeten= bildet gegenwärtig
einen wichtigen Industriezweig, deren Betrachtung uns wegen Mangel an
Raum leider versagt ist[102].
[102] Vergl. =W. F. Exner=, Die Tapeten- und Buntpapier-Industrie.
Weimar 1869.
[Sidenote: Das Pergamentpapier.]
Das =Pergamentpapier= besitzt in den meisten seiner Eigenschaften eine
solche Analogie mit einer thierischen Membran, dass es mit Recht
=vegetabilisches Pergament= (Phytopergament) genannt worden ist. Es
entsteht durch die Einwirkung von Schwefelsäure oder einer Lösung von
Chlorzink auf ungeleimtes Papier. Wendet man Schwefelsäure an, so ist die
zweckmässigste Verdünnung: 1 Kilogr. concentrirte englische Schwefelsäure
und 125 Grm. Wasser. Durch diese Säure zieht man das Papier in der Weise
hindurch, dass es gleichmässig auf beiden Seiten von der Säure benetzt
wird. Die Zeitdauer der Einwirkung der Säure auf das Papier wird durch
die Beschaffenheit des letzteren bedingt. Je dicker oder je fester das
Papier ist, desto länger muss die Säure einwirken. Bei den im Handel
vorkommenden Fliesspapiersorten ist eine Zeitdauer von 5-20 Sekunden als
Minimum und Maximum hinreichend, um die Umwandlung zu bewirken. Nachdem
die Säure lange genug eingewirkt hat, bringt man das Papier in kaltes
Wasser, dann in verdünnte Ammoniaklösung und schliesslich wieder in
Wasser, um alle Säure auszuwaschen, zuletzt trocknet man es. Beim
freiwilligen Trocknen kraust sich das Pergamentpapier, so dass es
unansehnlich aussieht. Um dieses zu verhindern, wird folgendes Verfahren
angewendet: Eine Dampfmaschine zieht das endlose Papier zuerst durch
einen Bottich mit Schwefelsäure, dann durch Wasser, Ammoniak und wieder
Wasser, hierauf über Tuchwalzen, um es von einem Theile des Wassers zu
befreien und endlich über polirte und erhitzte Walzen, durch welche es
gepresst und geglättet wird.
Das Pergamentpapier, regelrecht bereitet, besitzt dieselbe Farbe und
durchscheinende Beschaffenheit wie das thierische Pergament, auch hat
sich bei ihm der faserige Zustand in eine hornartige Beschaffenheit
verwandelt, und ebenso hat es in Bezug auf Cohäsion, Biegsamkeit,
Hygroskopicität u. s. w. viel Aehnlichkeit mit dem gewöhnlichen
Pergament. In Wasser getaucht, wird es weich und schlaff, ohne an
Festigkeit zu verlieren. Es lässt Flüssigkeiten nur vermöge der Dialyse
durch sich hindurch. Es wird durch Kochen mit Wasser nicht angegriffen
und fault auch nicht. Die werthvollen Eigenschaften des
Pergamentpapieres lassen dasselbe in mancherlei Anwendungen als
geeignet erscheinen, so namentlich als Material für Urkunden und
Dokumente, Werthpapiere und überhaupt alle Schriftstücke, deren
Erhaltung von Wichtigkeit ist. Ein anderer Vorzug des
Pergamentpapieres im Vergleich mit dem gewöhnlichen Pergamente besteht
darin, dass ersteres weit weniger als letzteres der Zerstörung durch
Insekten ausgesetzt ist. Das Pergamentpapier bietet ferner den Vortheil
dar, dass man ein darauf geschriebenes Wort nur schwierig verlöschen
und durch ein anderes ersetzen kann, was eine gewisse Sicherheit gegen
Fälschung gewährt. Die Festigkeit und Dauerhaftigkeit des
Pergamentpapieres lässt dasselbe zu Plänen und Zeichnungen, namentlich
zu Bauzeichnungen, die nicht selten der Nässe ausgesetzt sind, als
besonders geeignet erscheinen. Ferner kann das Pergamentpapier zum
Einbinden von Büchern ausgedehnte Anwendung finden. Bücher, Karten
etc., die zum Schulgebrauche bestimmt sind, können zweckmässig auf
Pergamentpapier gedruckt werden, damit sie dauerhafter sind. Anstatt
der Thierblase eignet es sich zum Verschliessen von Gläsern mit
eingemachten Früchten, mit Extracten, Syrupen etc., zur Verbindung der
Theile von Destillir- und anderen Apparaten, zu künstlichen
Wurstdärmen. In der Chirurgie verwendet man es statt der Leinwand, des
Wachstuches und der Guttapercha bei eiternden und verjauchenden
Wundflächen.
Das Stärkemehl.
[Sidenote: Allgemeines.]
Das Stärkekorn, eine der verbreitetsten Substanzen des Pflanzenreiches,
erscheint immer in organisirter Form und besteht aus Stärkesubstanz
(Stärkemehl, Amylon), Wasser und kleinen Mengen mineralischer Stoffe. Das
Stärkemehl nähert sich unter allen organischen Verbindungen in chemischer
und morphologischer Hinsicht am meisten der Cellulose; seine
Zusammensetzung C_{6}H_{10}O_{5} ist die nämliche. In Folge seines
lockeren Zusammenhanges lässt sich das Stärkemehl durch chemische und
physikalische Agentien mit Leichtigkeit in Stärkegummi (lösliche Stärke,
Dextrin) und in Zucker überführen, und wird dadurch zu einer der in
technischer Hinsicht wichtigsten Substanzen. Mit seltenen Ausnahmen kommt
das Stärkemehl in Körnerform oder Kügelchen von bestimmter Gestalt und
Grösse vor. Das einzelne Stärkemehlkorn ist nicht durch und durch
homogen, sondern besteht aus zahlreichen, aneinander gelagerten
Schichten, die im Allgemeinen, je weiter nach innen (nach =Nägeli=) um so
wasserhaltiger sind. Der innerste Theil des Kornes stellt sich gewöhnlich
als eine lufterfüllte Höhle dar, um welche herum die Schichten abgelagert
zu sein scheinen. In der Regel liegen die dickeren Stellen aller
Schichten sämmtlich nach einer Richtung hin; sind die Schichten überall
gleich dick, so bleiben die Körner kugelförmig; sind sie in der
Aequatorialzone dicker, so nimmt das Stärkemehlkorn eine linsenförmige
Gestalt an u. s. w. Bei der mikroskopischen Prüfung zeigen sich die
Grenzen der Schichten als Linien, bald mehr, bald weniger deutlich
ausgeprägt, welche um die Centralhöhlung herumlaufen.
=Payen= hat die grössten Dimensionen der Stärkemehlkörner bestimmt und
dieselben in 1/1000 Millimetern angegeben. Aus seinen Untersuchungen
heben wir folgende Beispiele hervor:
Stärkekörner aus dicken Kartoffeln 185
" " gewöhnlichen Kartoffeln 140
" " Maranta indica 140
" " Bohnen 74
" " der Sagopalme 70
" " Linsen 67
" " Erbsen 50
" " Weizen 50
" " Mais 50
Fig. 206 zeigt (nach =Schleiden=) Körner von Kartoffelstärke, Fig. 207
von Weizen. Die Kartoffelstärke bildet wegen der Grösse ihrer Körner
ein etwas weniger feines Pulver als die Weizenstärke.
[Illustration: Fig. 206.]
[Illustration: Fig. 207.]
[Sidenote: Eigenschaften des Stärkemehls.]
Das gewöhnliche Stärkemehl enthält im lufttrockenen Zustande noch
ungefähr 18 Proc. Wasser. In diesem Zustande besitzt das Stärkemehl,
obgleich es pulverförmig ist, doch noch grosse Neigung, sich zu Ballen
zu vereinigen. An feuchter Luft aufbewahrtes Stärkemehl enthält gegen
35,5 Proc. Wasser. In kaltem Wasser, in Alkohol und Aether, ätherischen
und fetten Oelen ist Stärkemehl vollkommen unlöslich. Bei einer
Temperatur von 160° geht gewöhnliche Stärke in Dextrin über. Erwärmt
man Stärkemehl mit der 12-15fachen Wassermenge bis auf 55°, so findet
keine sichtbare Veränderung der Stärke statt; bei einer Temperatur von
55-58° beginnen die jüngeren Stärkekörner aufzuschwellen, und je höher
die Temperatur steigt, eine desto grössere Anzahl von Körnern zeigt
diese Wirkung; bei höherer verdickt sich die Flüssigkeit (bei
Kartoffelstärke bei 62,5°, bei Weizenstärke bei 67,5° nach =Lippmann=)
und bildet dann den =Kleister=, dessen Consistenz bis 100° noch
zunimmt. Die Kleisterbildung geht vor sich durch das Platzen der
Schichten und durch Wasseraufnahme der schwammigen Masse. Der Kleister
enthält keine Stärke gelöst; auf Fliesspapier oder durch Frostkälte
kann man demselben das Wasser entziehen. Das Steifungsvermögen des
Kleisters aus den verschiedenen Stärkesorten ist ein verschiedenes, so
ist nach =J. Wiesner= (1868) des Steifungsvermögen der Maisstärke bei
gleicher Bereitung und gleicher Menge des zum Steifen verwendeten
Kleisters grösser als das der Weizenstärke und dieses grösser als jenes
der Kartoffelstärke. Durch längere Zeit fortgesetztes Kochen der Stärke
mit Wasser löst sich die Stärke darin auf; 1 Th. Stärke löst sich in 50
Th. Wasser, beim Erkalten der Lösung scheidet sich ungefähr die Hälfte
in Form von Kleister ab. Die Stärke wird durch Jod eigenthümlich blau
oder violett gefärbt. Die trockene Stärke besitzt ein spec. Gewicht von
1,53, sie setzt sich demnach leicht aus dem Wasser ab. Alkalien und
verdünnte Säuren bewirken schon in der Kälte Schwellen und theilweise
Zerstörung der Schichten der Stärkemehlkörner. Durch die Einwirkung von
siedendem Wasser, welches 2 pro Mille Oxalsäure gelöst enthält, kann
man die Stärke vollständig lösen. In der Lösung ist Dextrin enthalten.
Ebenso löst sich Stärkemehl unter Dextrinbildung, wenn man die Stärke
mit Malzauszug (sogenannter Diastase) oder verdünnten Säuren
zusammenbringt. Bei der Behandlung mit Speichel, organischen Säuren und
verschiedenen anderen Lösungsmitteln wird der Hauptbestandtheil der
Stärkekörner, von =Nägeli= mit dem Namen =Granulose= belegt, ausgezogen
und es bleiben den Schichtungen entsprechende, aus Cellulose bestehende
häutige Zellen zurück. Durch fortgesetzte Einwirkung von Malzauszug und
Säuren geht die Stärke unter Wasseraufnahme in Stärkezucker (Dextrose,
Glycose) über[103]. Das Stärkemehl löst sich in der Kälte in
concentrirter Salpetersäure; Wasser fällt aus dieser Lösung eine
explosive Verbindung, das =Xyloïdin= (welches neuerdings von =Uchatius=
als =weisses Schiesspulver= in die Technik einzuführen versucht worden
ist). Beim Erhitzen von Stärkemehl mit concentrirter Salpetersäure
findet Bildung von Oxalsäure unter lebhafter Entwickelung von rothen
Dämpfen statt. Der Stärkekleister wird an der Luft nach und nach sauer
unter Bildung von Milchsäure.
[103] Nach den Jahre lang (1860-1868) fortgesetzten Untersuchungen von
=Musculus= findet die Bildung des Zuckers aus der Stärke dadurch
statt, dass sich letztere unter Wasseraufnahme direct in Dextrose
und Dextrin spalte, während man früher annahm, dass die Stärke
sich zunächst in das isomere Dextrin umwandele und dass letztere
dann unter Wasseraufnahme in Dextrose übergehe.
[Sidenote: Rohmaterialien der Stärkemehlfabrikation.]
Nur wenige Pflanzen enthalten die Stärke in solcher Menge, dass mit
Vortheil daraus das Stärkemehl abgeschieden werden könnte; diese Pflanzen
sind a) die Kartoffeln (20 Proc. Stärke), b) der Weizen (55-65 Proc.
Stärke), c) der Reis (mit 70-73 Proc. Stärkemehl), d) die Wurzel von
_Jatropha Manihot_, e) die Wurzel von _Maranta arundinacea_, f) das
Palmenmark, g) die _Canna coccinea_ (wegen des alle Monate erfolgenden
Blühens _Tous les mois_ genannt). In Deutschland stellt man das
Stärkemehl nur aus Kartoffeln, Reis und Weizen dar; bei der Gewinnung aus
Weizen hat man die Stärke aus einer grossen Menge Kleber auszuscheiden,
während bei den Kartoffeln die Stärke in Zellen eingeschlossen ist, die
ausserdem nur wenig andere Stoffe enthalten.
[Sidenote: Stärke aus Kartoffeln.]
=Gewinnung der Kartoffelstärke.= Die =Kartoffeln= bilden das wichtigste
Material der Stärkefabrikation. Ihre mittlere Zusammensetzung ist
folgende:
Frische Knollen. Bei 100° getrocknet.
Wasser 75,1 --
Albumin 2,3 9,6
Fett 0,2 0,8
Cellulose 0,4 1,7
Salze 1,0 4,1
Stärkemehl 21,0 83,8
----- -----
100,0 100,0
Sie enthält 28 Proc. Trockensubstanz oder 23 Proc. unlösliche Substanz
und 77 Proc. Saft.
[Illustration: Fig. 208.]
[Illustration: Fig. 209.]
Die Stärkekörner finden sich in den Kartoffeln in Zellen eingeschlossen,
die zerrissen werden müssen, wenn es sich um die Fabrikation der
Kartoffelstärke handelt. Fig. 208 zeigt (nach =Schleiden=) einen feinen
Querschnitt einer frischen gesunden Kartoffel unter dem Mikroskope
betrachtet. An der Aussenseite der Kartoffel befinden sich einige Lagen
flachgedrückter bräunlicher Zellen, die sich zuweilen in einzelnen Lappen
_a_ ablösen. Man nennt sie die =Oberhaut= der Kartoffel; an diese
schliessen sich die =Borkenzellen= _b_ an, welche zuweilen einen
feinkörnigen Inhalt zeigen, meist aber nur eine klare Flüssigkeit
einschliessen. Weiter nach dem Innern der Kartoffeln zu gehen sie nach
und nach in die =äussern= _c_ und durch diese in die =innern
Rindenzellen= _d_ über, mit welchen letztern auch die =Markzellen= der
Kartoffeln übereinstimmen. In den Markzellen liegen die Stärkekörner in
der Zahl von 15-20. In den äussersten Zellen sind fast nur kleine Körner,
ebenso in den ganz jungen Kartoffeln; letztere scheinen mit der Kartoffel
zu wachsen. Wird eine Kartoffel gekocht, so trennen sich die einzelnen
Zellen von einander (das Mehligwerden der Kartoffeln) (Fig. 209). Die
Stärkekörner in jeder Zelle quellen auf und erfüllen den Raum bis auf
kleine netzförmig verbundene Streifen, die aus geronnenem Eiweiss des
Zellensaftes bestehen.
Die Fabrikation des Stärkemehls zerfällt in
1) das Zerreiben der gereinigten Kartoffeln,
2) das Auswaschen des Stärkemehls aus dem Brei,
3) das Reinigen und Trocknen der Stärke.
Die Kartoffeln werden gereinigt und dann sofort auf den Trichter oder
Rumpf gebracht, der sie nach und nach zu dem =Reibcylinder= gelangen
lässt. Der Reibcylinder besteht in den älteren Fabriken aus hölzernen,
mit Reibeisenblech beschlagenen Walzen, deren untere Hälfte in Wasser
taucht, um den dem Reibeisen adhärirenden Kartoffelbrei abzuspülen. In
neuerer Zeit bedient man sich allgemein zum Zerreiben der Kartoffeln
des mit Sägezähnen versehenen =Thierry='schen Reibcylinders, wie er in
den Rübenzuckerfabriken zum Zerreiben der Rüben Anwendung findet. Die
auf dem Cylinder befestigten Sägeblätter müssen kürzere Zähne haben als
die zum Zerreiben der Zuckerrüben angewendeten Sägen, damit alle Zellen
zerrissen werden und das blossgelegte Stärkemehl alsdann durch blosses
Waschen und durch gelindes Reiben ausgewaschen werden kann. Die
Leistung der Reibmaschine ist um so vollkommener, je vollständiger alle
Zellen geöffnet, je weniger dagegen Zellen in Bruchstücke verwandelt
werden. Man ertheilt den Cylindern eine Umdrehungsgeschwindigkeit von
600-900 Umdrehungen in der Minute. Ein Cylinder von einem Durchmesser
von 0,50 Meter und einer Länge der Sägeblätter von 0,40 Meter kann, bei
800 Umläufen in der Minute, 14-15 Hektoliter Kartoffeln in einer Stunde
zu Brei reiben. Der Brei kommt sofort auf die Apparate zum Auswaschen.
Unter den zum =Auswaschen des Stärkemehls aus dem Kartoffelbrei
dienenden Apparaten= war früher das =Cylindersieb= das gebräuchlichste.
Dieser Apparat bestand wesentlich aus einem runden Metallsieb, in
welchem ein Paar Bürsten langsam rotirten und den im Siebe befindlichen
Kartoffelbrei unter fortwährendem Wasserzufluss so lange durchrieben
bis das Wasser hell abfloss, worauf der Rückstand entfernt und neuer
Brei in das Sieb gebracht wurde. Das Auswaschwasser, welches die
Stärkekörner suspendirt enthält, wird nach den Absetzbottichen
geleitet. Obgleich das angegebene Verfahren ziemlich einfach ist, so
hat es doch mehrere wesentliche Nachtheile, die seiner Anwendung im
Wege stehen. Das Auswaschen ist nämlich keineswegs ein vollkommenes und
es bleibt ein nicht unbeträchtlicher Theil Stärke in dem Brei zurück;
ferner geht das Auswaschen nicht ununterbrochen vor sich, des Ausleeren
des erschöpften Breies und das Beschicken des Cylinders mit neuem Brei
nimmt viel Zeit weg. Bei dem =ununterbrochen= wirkenden Auswaschapparat
von =Lainé= ist der Verlust an Stärkemehl möglichst vermieden, da man
das Auswaschen des Breies längere Zeit fortsetzt, ohne jedoch dadurch
die Arbeitsleistung des Apparates zu beeinträchtigen. Das Wesentliche
des =Lainé='schen Apparates ist ein =geneigtes Sieb=, aus mehreren
Reihen Drahtgewebe in verschiedenen Abstufungen der Feinheit bestehend,
welches sich über einem in mehrere Abtheilungen getheilten Trog
befindet. Der Kartoffelbrei gelangt aus dem Reibcylinder in einen am
untersten Theil des geneigten Siebes befindlichen Raum. Von hier aus
führen ihn zwei Vaucanson'sche Ketten auf die beiden Gewebe bis zum
obern Theil des geneigten Siebes, wo der ausgewaschene und erschöpfte
Brei beseitigt wird. In der ganzen Länge des Siebes fliesst ein
Wasserstrahl auf den Brei. Das Wasser gelangt mit der Stärke durch die
Maschen des Siebes in die entsprechenden Abtheilungen. Von hier aus
wird es zum Auswaschen des aufsteigenden, noch nicht erschöpften Breies
verwendet. Auf diese Weise wird das Wasser immer stärkemehlhaltiger,
bis es endlich in die letzte Abtheilung des Troges gelangt und in die
Absetzbottiche läuft. Der Apparat ist vollkommen rationell construirt,
das unterste Sieb mit den weitesten Maschen empfängt ununterbrochen
frischen Kartoffelbrei, während vom obersten engsten Siebe die
Rückstände ebenso ununterbrochen fortgeführt werden. Gleichzeitig geht
der Wasserstrom, der das Auswaschen des Breies bewirken soll, von oben
nach unten über das Sieb, sodass der Brei, je mehr er erschöpft ist, um
so reineres Wasser trifft. Bei dem in Hohenheim aufgestellten Apparate
fällt der Kartoffelbrei unmittelbar durch einen Schlauch von der
Reibmaschine auf eine Siebfläche, welchem durch ein Räderwerk eine
rüttelnde Bewegung ertheilt ist und auf welche Wasser fliesst. Dadurch
wird schon der grösste Theil der Stärke ausgewaschen und gelangt mit
dem Wasser in einen Sammelbottich. Von dem Siebe kommt der Brei
zwischen steinerne Walzen, welche ihn durch ungleiche Drehung noch
feiner zerreiben, ehe er in einen Siebcylinder gelangt, der sich
langsam um seine Axe dreht und zugleich mit Wasser versehen wird. Hier
wird das Stärkemehl vollständig von den Fasern getrennt. Es lassen sich
mit dieser Vorrichtung täglich 80-100 Ctr. Kartoffeln zerreiben und
auswaschen.
[Sidenote: Verfahren von Völker.]
Ein von den vorstehenden Methoden im Princip gänzlich verschiedenes
Verfahren der Abscheidung des Stärkemehls von den Kartoffeln ist
neuerdings von =Völker= angewendet worden. Es wird dabei die Structur
der Kartoffeln theils mechanisch, theils chemisch, durch =Verrottung=
zerstört und eine viel grössere Ausbeute an Stärkemehl erhalten. Die in
Scheiben zerschnittenen Kartoffeln werden durch Maceration in Wasser
von dem grössten Theile ihres Vegetationswassers beraubt und dann durch
einen chemischen Process in eine fein zertheilte Masse verwandelt; zu
diesem Zwecke bringt man die zu verrottende Kartoffelsubstanz in
Haufen von mehreren Fuss Höhe, um eine Selbsterwärmung herbeizuführen;
damit die unteren Schichten nicht von den oberen zusammengedrückt
werden, wodurch der Luftzutritt verhindert wäre, bildet man die Haufen
aus abwechselnden Schichten von Kartoffelsubstanz und Reissigholz oder
Horden. Die Haufen überlässt man bei einer Temperatur von 30-42° sich
selbst. Nach etwa acht Tagen ist die Verrottung genügend vorgeschritten
und der Faserstoff hat soweit seinen Zusammenhang verloren, dass die
Kartoffelsubstanz in eine weiche, teigartige Masse verwandelt ist. In
der Masse befinden sich Stärkemehl, Faserstoff und Schale in einem
breiartigen und lockeren Gemenge neben einander, sodass nun eine
vollständige Abscheidung des Stärkemehls auf mechanischem Wege leicht
ausführbar ist. Man weicht zu diesem Behufe die Masse in Wasser auf und
lässt sie durch ein groblöcheriges Sieb gehen, wobei die gröbsten
Theile zurückbleiben. Die Abscheidung der gröberen Theile geschieht mit
Hülfe eines Haar- oder Drahtsiebes, dessen Maschen so fein sind, dass
nur das Stärkemehl und feine Fasertheilchen hindurchgehen. Die Trennung
der Stärkekörner von den Fasertheilchen geschieht durch einen
Schlämmapparat, durch welchen die Faser durch das Wasser fortgeführt
wird, während die schweren Stärkekörner zurückbleiben.
[Sidenote: Das Trocknen der Kartoffelstärke.]
Man mag den einen oder den andern der vorstehend beschriebenen
Auswaschapparate angewendet haben, in allen Fällen ist das Resultat des
Auswaschens eine milchweisse Flüssigkeit, aus welcher in den
Sammelbottichen sich nach einigen Stunden alle Stärke vollständig
abgesetzt haben wird. Nachdem die darüber stehende Flüssigkeit
abgelassen wurde, rührt man das Stärkemehl mit neuem Wasser an und
lässt einen Augenblick ruhen, damit schwere Körper, wie Steinchen, Erde
u. s. w., sich ablagern können, und zieht das aufgeschlämmte Stärkemehl
durch ein feines Sieb. Das Abschlämmen wird, je nach der Stärkesorte,
die man darzustellen beabsichtigt, nochmals oder auch zweimal
wiederholt, wobei man Siebe mit engeren Maschen als vorher anwendet.
Nach dem letzten Auswaschen setzt sich das Stärkemehl am Boden der
Sammelbottiche ab und bildet eine genügende harte Masse, um sich leicht
in Stücke schneiden zu lassen. Man bringt nun diese Stücke auf mit
Leinwand bedeckte Horden und breitet durch Schütteln die Stärke darauf
aus. Nach etwa 24 Stunden bringt man die abgetropfte Stärke auf eine
Gypsunterlage von 2 Decimeter Dicke und lässt sie je nach der Witterung
und Jahreszeit 1-2 Tage darauf liegen. Durch den Gyps wird der Stärke
so viel Wasser entzogen, dass sie nun den Trockenkammern übergeben
werden kann. In neuerer Zeit sucht man die Entfernung des Wassers von
den Stärkekörnern durch =Centrifugiren= der Stärkemilch zu erreichen.
Soll die Stärke zur Fabrikation von Dextrin oder Stärkezucker dienen,
so braucht man sie nicht zu trocknen. Die feuchte Stärke, welche
ungefähr 33 Proc. Wasser enthält und den Namen =grüne Stärke= führt,
lässt sich, ohne zu verderben, längere Zeit aufbewahren. Die Temperatur
der =Trockenstuben= darf im Anfange nicht über 60° steigen, weil sonst
in Folge des hohen Wassergehaltes die Stärke sofort in Kleister
übergehen würde. Nachdem die Stärke getrocknet ist, zerdrückt man die
locker zusammengebackenen Stücke mit Hülfe einer eisernen Walze oder
auch, indem man die Stücke zwischen Bronzewalzen hindurchgehen lässt,
und bringt sie entweder zerbröckelt in den Handel (als sogenannte
=Schäfchen=) oder beutelt sie. Die =Stengelstärke= gewinnt man, indem
man die feuchten Stärkekuchen mit Stärkekleister zu einem dicken Teig
knetet und diesen Teig durch Trichter mit vielen engen Oeffnungen
(Zotten), welche über Horden durch Maschinen in constantem Abstand
herumgeführt werden, gehen lässt. Auf diesen Horden wird die Stärke
getrocknet und in leichten Fässchen, die innen mit Strohpapier beklebt
sind, versendet. Um aus Kartoffeln die grösste Menge Stärke zu
erhalten, dürfen dieselben nicht gekeimt haben, da durch das Keimen der
Stärkemehlgehalt beträchtlich abnimmt. Bei zweckmässigem Aufbewahren
der Kartoffeln in Silos findet noch Zunahme im Stärkemehlgehalt statt,
sodass Kartoffeln, welche im September und October 16 Proc. Stärkemehl
enthielten, vom November bis März einen Gehalt von 18 Proc. zeigen.
[Sidenote: Gewinnung der Weizenstärke.]
Von den Cerealien findet allein der =Weizen= zur Fabrikation der Stärke
Anwendung. Die Zusammensetzung des (ungarischen) Weizenkornes ist (nach
=O. Dempwolf=, 1869) folgende:
Wasser 10,51
Asche 1,50
Kleber 14,35
Stärke 65,40
Fett und Holzfaser 8,24
------
100,00
Von den Bestandtheilen des Weizens ist hervorzuheben, dass
Stärkemehl }
Kleber } in Wasser unlöslich,
Hülle }
Salze }
Albumin } in Wasser löslich sind,
und Dextrin }
und dass von den drei erstgenannten unlöslichen Weizenbestandtheilen der
Kleber von Milchsäure und verdünnter Essigsäure gelöst wird, während sich
Stärkemehl und Hülle darin nicht lösen. Man wählt zur Stärkefabrikation
einen Weizen, der auf mässig cultivirtem Boden gebaut wurde und arm an
Kleber, reich an Stärkemehl ist. Man zieht deshalb einen weissen mehligen
Weizen einem braunen kornartigen vor.
Man unterscheidet verschiedene Arten der Gewinnung der Weizenstärke,
nämlich
A. mit Gährung (älteres Verfahren),
[Greek: a]) aus ungeschrotetem } Weizen,
[Greek: b]) aus geschrotetem }
B. ohne Gährung (neueres Verfahren).
Die =Gewinnung der Stärke aus Weizen mit Gährung= ist, obgleich
keineswegs ein rationelles Verfahren, doch in Deutschland noch immer
das gebräuchlichste; man unterscheidet dabei folgende vier Operationen:
1) das Einquellen und Gähren des Weizens,
2) das Auswaschen der Stärke (das Austreten) aus der gegohrenen Masse,
3) das Auswaschen und Reinigen der gewonnenen Stärke,
4) das Trocknen derselben.
Wird =ungeschroteter Weizen= verarbeitet, so übergiesst man den Weizen
in Quellbottichen mit Wasser und lässt ihn weichen, bis er zwischen den
Fingern mit Leichtigkeit zerdrückt werden kann. Zur Absonderung der
Hüllen zerquetscht man die Körner entweder durch Treten in Säcken, die
in einer flachen Kufe mit Wasser übergossen sind, oder zerdrückt sie
zwischen Walzen und verdünnt den erhaltenen Brei mit Wasser, in welchem
sich der grösste Theil der Stärkemehls und des Klebers aufschwemmt,
zieht das milchige Wasser von den zurückbleibenden Hüllen ab und
schlämmt so lange ab, bis das Wasser klar abläuft. Das milchige Wasser
überlässt man in Sammelbottichen sich selbst. Es lagert sich eine
Schicht ziemlich reiner Stärke ab und darüber eine Lage durch Kleber
verunreinigter Stärke. Nach einigen Tagen ist das darüber stehende
Wasser sauer und ein Theil des Klebers in der entstandenen Milchsäure
und Essigsäure gelöst worden; man ersetzt es durch frisches Wasser,
lässt auch dieses sauer werden und fährt so einigemal fort. Darauf wird
die Stärke mit frischem Wasser angerührt, absetzen gelassen und zum
Trocknen gebracht.
Wendet man =Weizenschrot= zur Darstellung der Stärke an, so rührt man
dasselbe mit _Sauerwasser_, d. h. dem von einer vorhergehenden
Operation herrührenden, sauer gewordenen Wasser zu einem dünnen Brei
ein und überlässt die Masse in Bottichen der Gährung. Unter Mitwirkung
eines Theiles des Klebers, der in Hefe übergegangen ist, erleidet die
durch das Einweichen in Wasser in dem Weizen entstandene kleine Menge
Zucker die geistige Gährung; es findet reichliche
Kohlensäureentwickelung statt und es bildet sich eine Decke, die
gehoben und später durchbrochen wird. Nun geht die Alkoholgährung in
die Essig- und später auf Kosten eines kleinen Theiles Stärke in die
Milchsäuregährung über; durch die so entstandenen Säuren löst sich der
Kleber, während Stärkemehl und Hülle ungelöst zurückbleiben. Sobald die
Flüssigkeit in den Gährungsgefässen ziemlich klar erscheint und beim
Kneten in der Hand die Stärke leicht abgiebt, ist die Masse zum
Auswaschen geeignet. Je nach der Temperatur sind 12-30 Tage
erforderlich, um allen Kleber zu lösen. Das =saure Wasser= enthält
ausser dem Kleber Essigsäure, Milchsäure, Buttersäure (kleine Mengen
von Bernsteinsäure), Ammoniaksalze, etwas Schwefelwasserstoff und die
mineralischen Bestandtheile des Weizens, namentlich phosphorsaure
Erden. Nachdem die Masse durch Gährung den erforderlichen Grad der
Reife erlangt hat, schreitet man zum Auswaschen oder Austreten
derselben. Zu diesem Behufe bringt man die gut umgerührte Masse in
hanfene Säcke (Tretsäcke) und tritt sie in dem Tretfasse mit den Füssen
aus. Die so gewonnene milchige Flüssigkeit wird in die Absüsswannen
gebracht. Der Inhalt in den Säcken wird ein zweites und dann ein
drittes Mal mit Wasser ausgetreten; der auf diese Weise von dem
Stärkemehl befreite Rückstand ist ein Gemenge von Hüllen und Kleber und
dient als Mastfutter. Die ausgetretene milchige Flüssigkeit enthält
Stärkemehl, kleine Mengen feinzertheilten Klebers und etwas
Hüllensubstanz, und zwar suspendirt in einer sauren Lösung von Kleber
und anderen Eiweisssubstanzen und mineralischen Salzen; man lässt sie
durch ein feines Haarsieb gehen und schreitet dann zum Absüssen und
Abschlämmen der Stärke. Das Austreten der gegohrenen Masse ist in den
grösseren Stärkefabriken gegenwärtig durch ein anderes Verfahren
ersetzt, nach welchem die Masse in eine siebähnlich durchlöcherte
Trommel, die sich um ihre Axe dreht, kommt und darin unter Zufluss von
Wasser ausgewaschen wird. Die nach der einen oder der andern Methode
erhaltene milchige Flüssigkeit wird in den Sammelbottichen sich selbst
überlassen; hier setzen sich nun die suspendirten Stoffe und zwar nach
ihrem specifischen Gewichte ab, am Boden bildet sich eine feste Schicht
von ziemlich reiner Stärke, dann kommt ein Gemenge von Stärke mit
Hüllen und Kleber, und obenauf als oberste Schicht ein Schlamm, fast
nur aus Kleber und Hüllen und nur kleiner Menge von Stärkemehl
bestehend. Die über dem Absatz stehende Flüssigkeit ist das
Sauerwasser, welchem zum Theil frisches Gemenge von Weizenschrot und
Wasser zur Beschleunigung der Gährung zugesetzt wird, der übrige Theil
wird mit den ausgetretenen Rückständen als Viehfutter verwendet. Die in
den Sammelbottichen zurückbleibende Stärke wird mit Wasser angerührt
und abermals absetzen gelassen; die durch Abzapfen von dem darüber
stehenden Wasser befreite Stärkeschicht wird durch Abschaben von der
oberen kleber- und hüllehaltigen Schicht befreit und dann nochmals mit
Wasser angerührt u. s. w., bis das darüber stehende keine saure
Reaction mehr besitzt. Um die Stärke aus den Absatzbottichen
herausnehmen zu können, wird ihr ein Theil des Wassers durch aufgelegte
Tücher entzogen; darauf entfernt man die Stärke aus den Kufen mit Hülfe
eines spatenähnlichen Instruments und trocknet sie auf die bereits
angegebene Art. Wenn es sich um die Herstellung von =Waschstärke=
handelt, so setzt man der Stärke während des Reinigungsprocesses eine
kleine Menge von Ultramarin zu, die sich in dem Stärkemehl vertheilt
und mit demselben absetzt. In neuerer Zeit hat man den Vorschlag
gemacht, das Austrocknen der Stärke durch Anwendung der
Centrifugalmaschine zu beschleunigen.
Die =Gewinnung der Weizenstärke ohne Gährung= ist ein von =E. Martin=
eingeführtes Verfahren, welches die ältere Methode zum Theil schon
verdrängt hat. Nach diesem Verfahren knetet man =Weizenmehl= mit Wasser
zu einem Teige an und nimmt auf 100 Th. Mehl ungefähr 40 Th. Wasser.
Der Teig bleibt vor dem Auswaschen 1/2-2 Stunden liegen, damit der
Kleber gehörig Wasser anziehe. Behufs des Auswaschens bringt man den
Teig auf ein feines Drahtsieb, das über einem mit Wasser angefüllten
Bottich liegt. Ueber dem Sieb befindet sich eine Brause, welche feine
Wasserstrahlen über den Teig giesst, der Teig wird in der Quantität von
etwa 10 Pfd. geknetet, bis das Wasser nicht mehr milchig abläuft. Man
lässt die Stärke aus dem Wasser sich absetzen, zapft das darüber
stehende Wasser ab, rührt die am Boden des Bottichs befindliche Stärke
mit etwas Wasser an und lässt die Flüssigkeit an einem warmen Orte
leicht gähren, um den mit durchgegangenen Kleber leicht aufzulösen. Die
Reinigung und Trocknung geschieht auf die gewöhnliche Weise. Um der
Weizenstärke die im Handel beliebte Form von Stängelchen oder Schäfchen
zu geben, wickelt man die feuchten Stärkekuchen in Papier und schnürt
das Packet mit Schnüren fest zu, ehe man es trocknet; während des
Trocknens zieht sich die Masse zusammen und zertheilt sich in ziemlich
gleichartige Stängelchen. Die Bildung derselben ist eine Folge der
linsenförmigen Form der Weizenstärke, weshalb die Körnchen leicht
aneinander haften und die so entstandenen Massen beim Trocknen daher
nur in gewissen Richtungen sich spalten. Nach der Methode von =Martin=
erhält man aus 100 Th. Weizenmehl ungefähr 25 Proc. =Kleber= (_Gluten_,
_gluten granulé_) mit 38 Proc. Wasser. Man verwendete ihn zuerst zur
Fabrikation der Macaroni, der Nudeln u. s. w., indem man denselben mit
gewöhnlichem Mehl und Wasser zu einem Teig knetete. Später schlug man
vor, ihn statt des Albumins und Caseïns beim Zeugdruck oder im
gefaulten Zustande als vegetabilischen Leim in Anwendung zu bringen. Da
der frische Kleber leicht fault und deshalb in diesem Zustande nicht
versendet werden kann, so haben die Gebr. =Véron= und =R. Günsberg=
vorgeschlagen, den Kleber zu granuliren und dann zu trocknen. Dazu wird
der frische Kleber mit der doppelten Gewichtsmenge Mehl
zusammengeknetet, der Teig in lange Streifen ausgerollt und diese
sodann in die Form von Körnchen (Klebergraupen) gebracht, welche bei
30-40° getrocknet werden. Durch dazwischen gestreutes Mehl werden die
Körner am Zusammenkleben verhindert. Nach dem Trocknen werden die
Körner durch Sieben sortirt. Der gekörnte Kleber ist ein
Nahrungsmittel, welches weit mehr nährende Bestandtheile enthält, als
eine gleiche Menge Mehl oder Schiffszwieback.
[Sidenote: Zusammensetzung der käuflichen Stärke und Anwendung
derselben.]
Die Zusammensetzung der käuflichen Stärke ist nach =J. Wolff= folgende:
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Wasser 17,83 15,38 14,52 17,44 14,20 17,49
Kleber -- -- 0,10 Spur 1,84 4,96
Faser 0,48 0,50 1,44 1,20 3,77 2,47
Asche 0,21 0,53 0,03 0,40 0,55 1,29
Stärkemehl 81,48 83,59 83,91 81,32 79,63 73,79
---------------------------------------------------
100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
1. Feinste weisse Patentstärke in Stengeln, hatte ein sehr weisses,
glänzendes, dem Krystallinischen fast ähnliches Aussehen und erwies
sich als reine Kartoffelstärke; 2. Feinste blaue Patentstärke; mit
Ultramarin gemischte Kartoffelstärke; 3. Reiner Weizenpuder; 4. Feine
Weizenstärke in Brocken; 5. Mittelfeine Weizenstärke in gelblich
weissen Brocken; 6. Ordinäre Weizenstärke in graulichgelben groben
Brocken, die sich unter dem Mikroskop als ein Gemenge von Kartoffel-
und Weizenstärke erwiesen. Der Wassergehalt der Stärke lässt sich (nach
=C. Scheibler='s Verfahren) mit Leichtigkeit durch die
Dichtigkeitsveränderung bestimmen, welche Alkohol erleidet, wenn er mit
einer gewissen Menge wasserhaltiger Stärke digerirt wird.
Die Stärke wird in Substanz angewendet zum Steifen der Wäsche, zum
Leimen des Papieres, in der Leinen- und Baumwollindustrie zur Bereitung
der Schlichte und zur Appretur, zur Darstellung des Stärkegummis, des
Stärkesyrups und Stärkezuckers, zur Fabrikation von Nudeln, künstlichem
Sago u. s. w. Ausserdem ist sie das gebräuchlichste Nahrungsmittel, das
wir in Gestalt von Brot und den sogenannten Mehlspeisen geniessen. Sie
bildet ferner denjenigen Körper, aus welchem sich durch die Einwirkung
gewisser Agentien Zucker und daraus Alkohol erzeugt, sie ist mithin das
Rohmaterial zur Erzeugung von Branntwein, Bier u. s. w. Für die
Haushaltungszwecke findet, wenn es sich um die Stärke als
Nahrungsmittel handelt, nur die Kartoffelstärke (als Kartoffelmehl oder
Kraftmehl) Anwendung; zum Steifen der Wäsche und zur Bereitung von
Buchbinderkleister giebt man dagegen der Weizenstärke mit Recht den
Vorzug; in dem Kleister sind die Stärkekörner in Form gallertartiger
Klümpchen enthalten, die in der Kartoffelstärke weit grösser sind als
in der Weizenstärke; daraus ergiebt sich der Uebelstand, dass beim
Bügeln der mit Kartoffelstärke gesteiften Gewebe durch das Bügeleisen,
die Klümpchen zuweilen sich zusammenballen und fortschieben, was bei
der Weizenstärke nie vorkommt. Der Kleister der Weizenstärke bleibt,
der Luft ausgesetzt, längere Zeit unverändert, während der
Kartoffelkleister nach einigen Tagen schon eine gallertartige Masse
ausscheidet, über welcher eine wässerige und saure Flüssigkeit
schwimmt; die durch Umrühren hergestellte Mischung der Masse mit der
Flüssigkeit besitzt aber bei weitem nicht mehr das Klebevermögen des
frischen Kleisters. Die Weizenstärke ist daher der Kartoffelstärke
vorzuziehen und würde letztere längst schon aus dem Handel verdrängt
haben, wenn sie ihr hinsichtlich der Weisse und Reinheit und des
billigen Preises gleich käme. Einen wesentlichen Unterschied zeigen die
beiden genannten Stärkearten in Beziehung ihrer Umwandlung in Zucker
durch Malz. Nach den Versuchen von =Lüdersdorff= brauchen
100 Pfd. Kartoffelstärke 25,6 Pfd. trockenes Malz,
100 " Weizenstärke 90,5 " " "
um vollständig in Stärkezucker übergeführt zu werden. Was das
Steifungsvermögen der Stärkesorten betrifft, so fand =C. Wiesner=
(1868), dass Maisstärke am wirksamsten steife, hierauf folgt
Weizenstärke und am schlechtesten steift Kartoffelstärke. In Bezug auf
Gleichmässigkeit der Steifung ist gefunden worden, dass Kartoffel- und
Maisstärke die Weizenstärke bei weitem übertrifft.
[Sidenote: Reisstärke, Kastanienstärke, Cassavastärke, Arrow-root.]
Seit einigen Jahren wird in England, Frankreich, Belgien und dem
Zollverein viel =Reisstärke= fabricirt. Zur Abscheidung des Klebers
wendet man schwache Natronlauge an (im Hektoliter 287 Grm. Aetznatron
enthaltend). Der ungeschälte Reis wird damit 24 Stunden macerirt,
darauf gewaschen, zwischen Walzen zerquetscht oder zwischen Mühlsteinen
gemahlen und dann durch Siebe mit Hülfe von Bürsten getrieben, auf
welchen die Kleie zurückbleibt. Die aus dem Waschwasser erhaltene
Reisstärke wird nochmals gesiebt, gewaschen, getrocknet und in die vom
Handel gewünschte Form gebracht. Aus der Lauge, die zum Maceriren des
Reis gedient hat, schlägt man den Kleber durch Neutralisation mit
Schwefelsäure nieder, welcher nach dem Waschen, Trocknen und Mahlen als
Viehfutter verwendet wird[104]. In neuerer Zeit hat auch die
Fabrikation von =Stärkemehl aus Rosskastanien= in Frankreich eine
gewisse Ausdehnung gewonnen. Die Fabrikationskosten sind nicht nur
niedriger, sondern der Ertrag ist reichlicher als aus Kartoffeln; die
Kastanienstärke ist ferner ebenso schön als die aus Getreide bereitete.
100 Th. frische Kastanien geben 19-20 Proc. trockene Stärke, die sich
jedoch durch einen bitteren Geschmack auszeichnet. Das =Arrow-root=
oder Pfeilwurzelmehl ist das Stärkemehl von _Maranta arundinacea_ und
_M. indica_, zweier in Westindien wachsenden Cannaceen, aus deren
Wurzelsprossen auf dieselbe Weise, wie aus den Kartoffeln, 7-20 Proc.
Stärkemehl abgeschieden werden; es kommt in Fässern, Büchsen oder
Kasten von verzinntem Eisenblech in den Handel; die Gefässe sind mit
dem Namen der Insel bezeichnet, auf der das Arrow-root gefunden wurde.
Die =Cassavastärke= stammt aus den Wurzelknollen von _Jatropha Manihot_
oder _Manihot utilissima_ und _M. Aipin_, zweier Pflanzen aus der
Familie der Ricineen, welche in Westindien und Südamerika, namentlich
in Brasilien cultivirt werden. Die Wurzelknollen selbst führen den
Namen =Maniok=. Die rohen Knollen enthalten Blausäure. Der Teig daraus
wird aber für Menschen und Thiere geniessbar, wenn man ihn kocht oder
röstet. Er ist in diesem Zustande eines der wichtigsten Nahrungsmittel
in den Tropenländern. Die Darstellung der aus dem Maniok bereiteten
Nahrungsmittel ist folgende: die Knollen werden grob zerrieben, wobei
ein Theil des Saftes ausfliesst. Der durch Abtropfen von einem grossen
Theile Flüssigkeit befreite Teig wird in irdenen Gefässen bis zum
gelinden Rösten der mit den Gefässwänden in Berührung kommenden Theile
erhitzt und bildet dann die =Cassava=, welche das Brot bei den
Eingebornen des Landes ersetzt. Die kleine Menge Stärke, welche sich
aus dem Safte absetzt, wird gewöhnlich in Form von Körnern
(=Cassava-Sago= oder =Mandioka=) gebracht, indem man die feuchte Masse
auf Platten erhitzt, wahrscheinlich um die Blausäure zu verflüchtigen.
Das nach Europa eingeführte Luxusnahrungsmittel =Tapioka= ist nichts
weiter als Cassava-Sago.
[104] Die Reisstärkefabrik von J. und J. =Colman= in London beschäftigt
an tausend Personen und liefert ausser gewöhnlicher Waschstärke
auch intensivgefärbte Reisstärke in den verschiedenen durch
Theerfarben bewirkten Nüancen, welche zur Färbung von
Ballkleidern, Fenstervorhängen etc. dient. =Colman='s Fabrik
liefert ferner Reisstärke für Papierfabriken, in welchen sie erst
zwischen den Fasern des Papiers in Kleister verwandelt wird,
wodurch das so geleimte Papier einen grossen Grad von Festigkeit
erhält.
[Sidenote: Sago.]
Auf den Molukken und Philippinen bereitet man aus dem Marke der
=Sagopalme= (_Sagus Rumphii_) den =Sago=. Der Sago von Guadeloupe rührt
(nach =J. Wiesner=) von _Raphia farinifera_, gewisse ostindische Sorten
angeblich von _Caryota urens_ her. Behufs der Sagobereitung werden die
Stämme gespalten, wird das darin befindliche Mark herausgenommen, mit
Wasser durchknetet und die Stärke dann auf Sieben von Cocospalmenfasern
ausgewaschen. Nachdem die Palmenstärke aus dem Wasser sich abgesetzt
hat, wird sie ausgewaschen, auf Tücher zum Abtropfen gebracht und im
noch feuchten Zustande durch Reiben durch Metallsiebe gekörnt. Die
Körner lässt man auf eine heisse Kupferplatte fallen, wodurch die
Stärke grösstentheils in Kleister verwandelt wird und nach dem Trocknen
die bekannten regelmässigen und harten Körner bildet, welche beim
Kochen in Wasser gallertartig werden, aber zum Theil ihre Form
beibehalten. Ein grosser Theil der gegenwärtig im Handel vorkommenden
Sago ist aus Kartoffelstärke dargestellt und mit Eisenoxyd oder
gebranntem Zucker gefärbt.
[Sidenote: Dextrin.]
Das =Dextrin=, Gommeline, Dampfgummi, Stärkegummi, Gomme d'Alsace oder
Leiokom ist eine dem arabischen Gummi sowol seiner Zusammensetzung (beide
sind nach der Formel C_{6}H_{10}O_{5} zusammengesetzt), als auch seinen
übrigen Eigenschaften nach, nahestehende Substanz, welche sich durch
kurze Zeit fortgesetzte Einwirkung verdünnter Säuren oder eines
Malzaufgusses (Diastase) auf Stärkemehl und auch durch Rösten des
letzteren bildet. Es ist im reinen Zustande vollkommen farblos und dem
arabischen Gummi ähnlich, gewöhnlich indessen gelblich gefärbt, leicht
und vollkommen in Wasser zu einer klaren dickflüssigen, klebenden Lösung
löslich, unlöslich in absolutem Alkohol, etwas löslich in schwachem
Weingeist. Seinen Namen erhielt es von seiner Eigenschaft, die
Polarisationsebene der Lichtstrahlen kräftiger als irgend eine bekannte
organische Substanz nach Rechts (_dexter_) abzulenken. Durch Jod wird es
nicht blau wie die Stärke, sondern schwach amaranthroth gefärbt. Durch
verdünnte Säuren geht das Dextrin in Traubenzucker (=Dextrose=) über.
Eine mit Bierhefe versetzte Dextrinlösung geht nicht in Gährung über; bei
einem Zusatz von Zucker zu dieser Mischung zersetzt sich aber ein grosser
Theil des Dextrins ganz wie Zucker in Alkohol und Kohlensäure. Da das
Dextrin in vielen Fällen ein wohlfeiles und brauchbares Surrogat des
arabischen Gummi abgiebt, so ist seine Fabrikation zu einem nicht
unbedeutenden Industriezweig geworden. Die Zusammensetzung des käuflichen
Dextrins ist eine höchst wechselnde, wie aus folgenden Analysen =R.
Forster='s (1868) folgt:
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Dextrin, Dunkel Hell
prima von gebrannte Dextrin, Gommeline Dextrin, gebrannte
Langensalza Stärke braunes älteres Stärke
Dextrin 72,45 70,43 63,60 59,71 49,78 5,34
Zucker 8,77 1,92 7,67 5,76 1,42 0,24
Unlösliches 13,14 19,97 14,51 20,64 30,80 86,47
Wasser 5,64 7,68 14,23 13,89 18,00 7,95
------------------------------------------------------
100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
Als Material der Dextrinbereitung wendet man fast überall Stärkemehl
aus Kartoffeln, seltener aus Weizen an, da die erstere bei billigerem
Preise weit reiner ist als die letztere.
Man stellt das Dextrin dar:
a) durch gelindes Rösten,
b) " vorsichtige Einwirkung von Salpetersäure,
c) " Erhitzen von verdünnter Schwefelsäure,
d) " Behandeln mit Malzaufguss (Diastase).
Die Bereitung von Dextrin =durch gelindes Rösten= (Röstgummi) ist eine
sehr einfache Operation; es wird nämlich das Stärkemehl auf geeignete
Weise so weit erhitzt, dass es eine gelbbraune Farbe annimmt. Benutzt
man =Getreidestärkemehl=, so nimmt man das Rösten in grossen Cylindern
aus Kupfer- oder Eisenblech vor, durch welche, ähnlich wie bei einer
Kaffeetrommel, eine eiserne, mit Kurbel versehene Axe geht, deren Lager
sich in dem vierseitigen Mauerwerk des Ofens befinden. In diesen in
steter Bewegung erhaltenen Trommeln wird das Stärkemehl erhitzt, bis es
sich aufbläht und einem scharfgebackenen Brot ähnlich riechenden Dampf
entwickelt. =Kartoffelstärkemehl= lässt sich nicht auf diese Weise
behandeln, da dasselbe die nachtheilige Eigenschaft besitzt, in der
Hitze zu Pulver zu zerfallen, das sich an die Wände der Trommel
ansetzen und zum Theil verkohlen würde. Um diesem Uebelstande zu
begegnen, ersetzt man die Cylinder durch Kessel mit flachem Boden, in
denen ein mit Bürsten versehener Rührapparat sich befand. Es ergab sich
indessen, dass die Bürsten auch verkohlten. Man construirte dann grosse
Oefen, ähnlich den Backöfen, in welchen das Stärkemehl unter
ununterbrochenem Umrühren geröstet wurde. Häufig befanden sich mehrere
Metallplatten übereinander, auf denen das Stärkemehl in dünner Lage
liegt. Da sowol in den Trommeln als auch in den Oefen sehr leicht ein
Ueberhitzen der Stärke stattfinden kann, so empfiehlt sich ein Oelbad
zum Erhitzen der Stärke. Ein flacher Kessel ist mit einem doppelten
Boden versehen, in dessen Zwischenraum sich Oel befindet, dessen
Temperatur durch ein eingesetztes Thermometer genau ermittelt werden
kann. Durch vorsichtiges Erhitzen kann man die Temperatur völlig
constant erhalten. Ein ununterbrochen thätiger Rührapparat bringt nach
und nach alle Stärke mit der Kesselfläche in Berührung und somit auf
die zur Dextrinbildung erforderliche Temperatur. Die geeignetste
Temperatur ist 225-260°. Die gelbe oder bräunliche Farbe des durch
Rösten erhaltenen Dextrins schliesst das Röstgummi von gewissen
Anwendungen, wie z. B. in dem Zeugdruck bei hellen Farben, total aus.
Man begann deshalb an bessere Darstellungsarten zu denken. Eine
derartige, jetzt allgemein übliche ist die von =Heuzé=. Nach dieser
verdünnt man 2 Kilogr. Salpetersäure von 1,4 spec. Gewicht mit 300
Liter Wasser und rührt in diese verdünnte Säure 1000 Kilogr. (= 20
Ctr.) Stärke, worauf die Masse in Kuchen geformt an freier Luft
getrocknet wird. Nach dem Trocknen erhitzt man sie in dem angegebenen
Trockenapparat bei langsam steigender Temperatur, bis bei etwa 80°
Alles entwichen ist. Hierauf wird die Masse fein gemahlen, gesiebt und
wieder in den Trockenapparat zurückgebracht, in welchem die Temperatur
nun bis auf 100-110° gesteigert wird. In höchstens 1-1/2 Stunde ist
alle Stärke in Dextrin übergeführt. Das auf diese Weise =mit Hülfe von
verdünnter Salpetersäure dargestellte Dextrin= lässt sich äusserlich
von dem Stärkemehl nicht unterscheiden, es ist vollkommen weiss und in
Wasser löslich. Auch =vermittelst verdünnter Schwefelsäure= stellte man
früher Dextrin dar. Auch mit =Salzsäure= kann man Stärkemehl in Dextrin
überführen, ebenso mit =Milchsäure=. Da das Dextrin bei seiner
Anwendung immer in Wasser gelöst sein muss, so zieht man es bisweilen
vor, das Dextrin sogleich als Lösung (=Dextrinsyrup=, =Gummisyrup=),
und zwar aus Stärkemehl und Malzauszug (Diastase) zu bereiten. Obgleich
diese Methode bei weitem einfacher ist, als die im Vorstehenden
beschriebene, so stehen doch ihrer allgemeinen Einführung einige
Schwierigkeiten im Wege, 1) der grosse Wassergehalt der Lösung
erschwert ihren Transport, 2) es ist bei der Anwendung des Malzes
unvermeidlich, dass nicht auch ein Theil Stärkemehl in Zucker
übergeführt werde, durch diese Beimengung verliert der Dextrinsyrup
einen grossen Theil seiner Haltbarkeit und geht, unterstützt durch die
nicht abscheidbaren Klebertheilchen des Malzes sehr bald in Gährung
über.
Die =Anwendung des Dextrins= ist eine mannichfaltige, an der Stelle des
Senegalgummi und arabischen Gummi dient es in dem Zeugdruck, zum
Drucken von Tapeten, zum Appretiren und Steifen von Zeugen, als
Kettenschlichte, zum Glasiren von Karten und Papier, als Mundleim, in
der Chirurgie, um feste Bandagen bei Knochenbrüchen zu erhalten, zu
feinerem Backwerk, bei der Bier- und Obstweinfabrikation, bei der
Darstellung von einer Art englischem Pflaster u. s. w. Das Dextrin
macht ferner einen nothwendigen Bestandtheil des Bieres aus und
entsteht beim Backen des Brotes auf der Oberfläche; es bildet zum Theil
die Kruste des Gebäckes. Bei seiner Anwendung in der Zeugdruckerei als
Verdickungsmittel ist nicht zu übersehen, dass es durch Säuren sich
verflüssigt und in Zucker übergeht.
Die Zuckerfabrikation.
[Sidenote: Geschichtliches und Allgemeines.]
Der Zucker ist in Ostindien und China schon seit den ältesten Zeiten
bekannt. In Europa benutzte man in früheren Zeiten statt seiner den
Honig, und obschon Rom und Griechenland Kunde vom Zucker hatten, kam er
doch bei dem geringen Verkehr mit Indien nicht oder nur als Seltenheit
zu ihnen, zuerst, wie es den Anschein hat, zur Zeit Alexander's des
Grossen. Mit den Eroberungen der Araber verbreitete sich der Zucker im
westlichen Asien, in Afrika und Südeuropa, zur Zeit der Kreuzzüge lernten
ihn die Kreuzfahrer kennen und die Venetianer brachten ihn bald nach
Europa und Nordafrika. Man baute auf Malta, Cypern, Candia und Aegypten
Zuckerrohr und von da kam es nach Sicilien. Von Sicilien brachten die
Spanier und Portugiesen das Zuckerrohr nach den Azoren, den canarischen
und den Inseln des grünen Vorgebirges (1420). Einer sehr verbreiteten,
doch auch widersprochenen Ansicht zufolge, soll das Zuckerrohr von den
canarischen Inseln aus nach Westindien und Brasilien verpflanzt worden
sein, nach =Hayti= (Hispaniola) sei es im Jahre 1506 gekommen. In den
späteren Jahrhunderten ist das Zuckerrohr auf vielen Inseln des stillen
Oceans von Reisenden aufgefunden worden.
War auch vielleicht das Zuckerrohr in Südamerika und auf den Antillen
ursprünglich zu Hause, so ist es doch als ausgemacht zu betrachten,
dass die ersten Entdeckungen von seinem Vorhandensein nichts wussten
und es als eine eingeführte Culturpflanze im Grossen bauten. =Ritter=
wies in seiner Schrift über die geographische Verbreitung des
Zuckerrohrs nach, dass sich letzteres von seiner eigentlichen Heimath
Ost- und Mittelasien in drei Richtungen über die Erde verbreitet habe;
ostwärts von Bengalen in einem Arme nach Cochinchina und China, in
einem zweiten Arme über die Inseln der Südsee innerhalb der Tropen bis
zu den Osterinseln; westwärts längs des Indus nach Vorderasien,
Nordafrika, Südeuropa bis nach Amerika. Nach Einführung des
Sklavenhandels nahm der Zuckerrohrbau auf den Antillen so zu, dass der
europäische und ostindische Zuckerbau verdrängt wurde. Nordamerika nahm
erst im 18. Jahrhundert den Zuckerrohrbau auf. Die Cultur des
Zuckerrohrs nahm immer mehr überhand und der Zucker, anfänglich nur in
den Apotheken als Curiosität und als Medicament aufbewahrt, nahm seine
Stelle unter den nothwendigen Lebensbedürfnissen ein, als man im 15.
Jahrhundert den Saft auf rationelle Weise aus dem Rohre zu extrahiren
und daraus festen Zucker darzustellen lernte, als es ein Jahrhundert
später gelang, das rohe Produkt durch Raffination zu verfeinern.
[Sidenote: Vorkommen und Eigenschaften des Zuckers.]
Der Zucker kommt in der Natur vor als sogenannter =Rohrzucker=, ferner
als =Traubenzucker= (Dextrose, Glycose, Krümelzucker, Stärkezucker,
Kartoffelzucker) und als =Schleimzucker= (Levulose, Chylariose,
Fruchtzucker). In grösserer und in solcher Menge, dass die Darstellung
des Zuckers im Grossen vortheilhaft ist, kommt der Rohrzucker vor in dem
Zuckerrohr, dem Mais, der Zuckerhirse (_Andropogon glycichylum_), in dem
Safte mehrerer Ahornarten, namentlich des Zuckerahorns, der Birke, in der
Zuckerrübe, der Mohrrübe, in der Krappwurzel (in der nach =W. Stein= bis
zu 8 Proc. sich finden sollen), in den Kürbissen, Melonen, Bananen,
vielen Palmenarten u. s. w. Der Rohrzucker ist noch nicht künstlich
dargestellt worden. Der krystallisirte Rohrzucker hat die Formel
C_{12}H_{22}O_{11}. Die Zuckerkrystalle (Kandiszucker) gehören dem
monoklinoëdrischen Systeme an, sind hart und haben ein spezifisches
Gewicht von 1,6. An trockener Luft bleiben sie unverändert. Beim Erhitzen
bis auf 180° schmelzen sie zu einer klebrigen farblosen Flüssigkeit,
welche nach raschem Erkalten zu einer durchsichtigen, amorphen Masse
(Gerstenzucker) erstarrt, die nach längerem Aufbewahren undurchsichtig
wird (abstirbt) und ein krystallinisches Gefüge zeigt. Bei 210-220°
verwandelt sich der Zucker in gebrannten Zucker oder Caramel. Der Zucker
löst sich in dem dritten Theile seines Gewichtes in kaltem Wasser,
in allen Verhältnissen in siedendem Wasser. Wenn man die Zuckerlösung auf
einer Temperatur erhält, die ihrem Siedepunkte nahe liegt, so verliert
sie nach und nach die Eigenschaft zu krystallisiren und zwar um so
leichter, je concentrirter die Lösung ist. Er ist unlöslich in absolutem
Alkohol und Aether; löslich aber in wässerigem Alkohol, besonders in der
Wärme. Die wässerige Lösung ist von rein süssem Geschmack. In
concentrirtem Zustande lässt sie sich in verschlossenen Gefässen
unverändert aufbewahren und conservirt selbst andere Gegenstände, wie z.
B. Früchte, worauf sich das Einmachen derselben gründet. Folgende von
=Gerlach= (1864) herrührende Tabelle giebt das spec. Gewicht und den
Gehalt an Rohrzucker einer Zuckerlösung bei 17,5° C. an:
===============++==========
Procentgehalt. | Spec.
| Gewicht.
================+==========
|
75 | 1,383342
74 | 1,376822
73 | 1,370345
72 | 1,363910
71 | 1,357518
70 | 1,351168
69 | 1,344860
68 | 1,338594
67 | 1,332370
66 | 1,326188
65 | 1,320046
64 | 1,313946
63 | 1,307887
62 | 1,301868
61 | 1,295890
60 | 1,289952
59 | 1,284054
58 | 1,278197
57 | 1,272379
56 | 1,266600
55 | 1,260861
54 | 1,255161
53 | 1,249500
52 | 1,243877
51 | 1,238293
50 | 1,232748
49 | 1,227241
48 | 1,221771
47 | 1,216339
46 | 1,210945
45 | 1,205589
44 | 1,200269
43 | 1,194986
42 | 1,189740
41 | 1,184531
40 | 1,179358
39 | 1,174221
38 | 1,169121
37 | 1,164056
36 | 1,159026
35 | 1,154032
34 | 1,149073
33 | 1,144150
32 | 1,139261
31 | 1,134406
30 | 1,129586
29 | 1,124800
28 | 1,120048
27 | 1,115330
26 | 1,110646
25 | 1,105995
24 | 1,101377
23 | 1,096792
22 | 1,092240
21 | 1,087721
20 | 1,083234
19 | 1,078779
18 | 1,074356
17 | 1,069965
16 | 1,065606
15 | 1,061278
14 | 1,056982
13 | 1,052716
12 | 1,048482
11 | 1,044278
10 | 1,040104
9 | 1,035961
8 | 1,031848
7 | 1,027764
6 | 1,023710
5 | 1,019686
4 | 1,015691
3 | 1,011725
2 | 1,007788
1 | 1,003880
0 | 1,000000
Die wässerige Rohrzuckerlösung lenkt den polarisirten Lichtstrahl nach
rechts ab. Verdünnte Schwefelsäure, Salzsäure und die meisten anderen
organischen und Mineralsäuren verwandeln den Rohrzucker in ein Gemenge
von Dextrose (Glycose) und Levulose (Chylariose), nach der Gleichung:
C_{12}H_{22}O_{11} + H_{2}O = C_{6}H_{12}O_{6} + C_{6}H_{12}O_{6}
Rohrzucker Dextrose Levulose
Eine Folge davon ist, dass der Rohrzucker im Pflanzenreiche nur in
neutralen Pflanzensäften sich vorfindet, während in Säften, die wie z. B.
der Traubensaft, freie Säuren (Weinsäure, Aepfelsäure, Citronensäure)
enthalten, niemals Rohrzucker, sondern Glycose und Chylariose sich
findet. Unter der Mitwirkung von Hefe spaltet sich der Zucker und giebt
die gewöhnlichen Produkte der geistigen Gährung: Alkohol, Kohlensäure,
Glycerin und Bernsteinsäure; bevor er sich spaltet, verwandelt er sich
aber in Chylariose. Der Rohrzucker verbindet sich mit den Hydroxyden des
Calciums und Bariums, ohne sich zu zersetzen, und bildet mit demselben
die =Saccharate=, die für die Darstellung des Zuckers im Grossen von
vielem Interesse sind.
Von Interesse ist besonders das Verhalten des Calciumhydroxydes gegen
Zuckerlösungen, weil bei der Fabrikation und Raffination des Rohr- und
Rübenzuckers fast durchweg Kalk zur Anwendung kommt. Calciumhydroxyd
wird durch Rohrzuckerlösung in einer grossen Menge zu einer klaren
Flüssigkeit gelöst, in welcher sich die Verbindung:
C_{12}H_{22}O_{11},CaO befindet. Die Lösung trübt sich beim Erhitzen
und gerinnt endlich vollständig, gerade so wie Eiweiss. Der
Kalkniederschlag (aus einer Verbindung C_{12}H_{22}O_{11},3CaO
bestehend) verschwindet aber in dem Maasse, als die Temperatur abnimmt
und die Flüssigkeit ist schon vollständig klar, ehe sie selbst gänzlich
erkaltet ist. Leitet man durch die Zuckerkalklösung einen Strom
Kohlensäuregas, so wird der Kalk gefällt und der Zucker ist unverändert
und ungefärbt in der Lösung enthalten. Eine Rohrzuckerlösung verändert
sich, wenn sie 48 Stunden lang mit 1/2 Atom Kalk gekocht wird, nicht im
Geringsten, während eine ähnliche Lösung ohne Kalk, unter denselben
Bedingungen gekocht, fast allen Zucker eingebüsst hat. Der Kalk ist
mithin ein ausgezeichnetes Mittel, dem Zucker bei den Arbeiten in der
Fabrikation Stabilität zu ertheilen. Die Verbindung des Rohrzuckers mit
dem Bariumhydroxyd, der =Zuckerbaryt= C_{12}H_{22}O_{11},BaO ist
insofern erwähnenswerth, als sie im Wasser fast unlöslich ist und man
in Folge dieser Unlöslichkeit eine Methode der Abscheidung des
Rohrzuckers als Rübensaft und Melasse mit Hülfe von Aetzbaryt
vorgeschlagen hat, die alle Beachtung verdient. Auch der Zuckerbaryt
ist durch Kohlensäure leicht zu zersetzen. Salpetersäure verwandelt den
Zucker je nach ihrer Concentration und der Dauer ihrer Einwirkung in
Zuckersäure oder in Oxalsäure. Ein Gemisch von Salpetersäure und
concentrirter Schwefelsäure führt den Zucker in eine explosive
Verbindung (Nitrozucker) über. Rohrzucker reducirt mit Aetzalkali
versetzte Kupfervitriollösung nicht; Glycose und Chylariose scheiden
unter denselben Umständen schon in der Kälte Kupferoxydul ab.
A. Rohrzucker.
[Sidenote: Aus dem Zuckerrohr.]
Das =Zuckerrohr= (_Saccharum officinarum_) ist eine perennirende Pflanze
aus der Familie der Gräser. Aus der faserigen, stellenweise filzartigen
Wurzel steigen mehrere walzenrunde, mit Knoten versehene Halme empor,
welche je nach der Bodenbeschaffenheit eine Höhe von 2,6-6,6 Meter und
eine Dicke von 4-6 Centimeter erreichen. Das Aeussere der Halme ist
gelblichgrün oder blau, oder auch gelb und violett gestreift. Das Innere
bildet ein safterfülltes, weissliches Zellenmark. Die schilfähnlichen
Blätter erreichen eine Länge von 1,6-2 Meter und gehen in zwei Reihen von
den Knoten aus. Die Blüte erscheint an der Spitze des Rohres in einer
konisch ausgebreiteten Rispe, ähnlich dem Blütenstande unseres
gewöhnlichen Schilfes. Man pflanzt das Zuckerrohr sowol durch Samen, wie
auch durch Stecklinge fort. Das letztere ist das gewöhnlichere.
Eine Hektare Land giebt an Zucker (Rohzucker):
Bei 15 Mon. Vegetationszeit In 1 Jahre
Auf Martinique 2500 Kilogr. 2000 Kilogr.
" Guadeloupe 3000 " 2400 "
" Reunion und Mauritius 5000 " 4000 "
in Brasilien 7500 " 6000 "
[Sidenote: Zusammensetzung des Zuckerrohrs.]
Keine Pflanze enthält eine so grosse Menge Zucker wie das Zuckerrohr, und
keine liefert ihn auch so rein. Unter den gewöhnlichen Bedingungen
cultivirt, enthält das Zuckerrohr 90 Proc. Saft, welche nach der
Untersuchung von =Péligot= 18-20 Th. krystallisirbaren Zucker enthalten.
Tahitisches Zuckerrohr von Martinique (a), von Guadeloupe (b) und von
Mauritius (c) zeigte sich nach =Péligot=, =Dupuy= und =Icery= (1866)
folgendermaassen zusammengesetzt:
(a) (b) (c)
Péligot. Dupuy. Icery.
Zucker 18,0 17,8 20,0
Wasser 72,1 72,0 69,0
Cellulose 9,9 9,8 10,0
Salze -- 0,4 0,7-1,2
Von den 18 Proc. Zucker, die im Zuckerrohre sich finden, kommen in der
Regel nicht viel mehr als 8 Proc. als krystallinischer Zucker in den
Handel. Dieser grosse Verlust wird durch folgende Umstände veranlasst:
1) presst man von den 90 Proc. Saft, welche das Zuckerrohr enthält,
gewöhnlich nur 50-60 Proc. aus, es bleibt mithin ein Drittel des
Zuckers in dem gepressten Stroh, in der Bagasse, zurück, welches als
Brennmaterial zum Einkochen des Zuckersaftes dient; 2) geht wenigstens
der fünfte Theil des in dem Safte enthaltenen Zuckers durch das
unvollkommene Läuterungsverfahren und während des Einkochens in Gestalt
von Schaum verloren; 3) krystallisirt nur die Hälfte bis höchstens zwei
Drittheile von dem Zucker, der in dem eingekochten Safte sich befindet,
während der Rest in der Melasse zurückbleibt. Die 18 Proc. Zucker des
Rohres zertheilen sich demnach auf folgende Art:
In der Bagasse bleiben etwa 6 Proc.
Durch die Läuterung und durch das Abschäumen gehen verloren 2,5 "
In der Melasse bleiben zurück 3 "
Als Rohzucker werden gewonnen 6,5 "
----------
18 Proc.
[Sidenote: Darstellung des Rohzuckers aus dem Zuckerrohre.]
Die Fabrikation des Rohzuckers aus dem Zuckerrohre zerfällt 1) in das
Auspressen, 2) in das Klären und Einkochen des Saftes.
[Illustration: Fig. 210.]
1) _Das Auspressen des Saftes._ Das gesammelte Zuckerrohr muss so
schnell als möglich nach der Zuckermühle gebracht werden; die kleinste
Vernachlässigung in dieser Beziehung würde sich bei der hohen
Temperatur durch Abnahme des Zuckers in dem Rohre rächen. Die zum
Auspressen des Rohres dienenden =eisernen Walzenpressen= sind durch
Fig. 210 versinnlicht. Sie bestehen aus drei hohlen gusseisernen Walzen
_a_, _b_, _c_, welche horizontal in einem gusseisernen Gestelle liegen.
Mittelst der Schrauben _i i_ lassen sich die Presswalzen nähern oder
von einander entfernen. Die eine Walze wird mit Hülfe eines grossen,
mit Getriebe versehenen Rades in Bewegung gesetzt und dreht dann
mittelst dreier Zahnräder, welche auf den Axen der Walzen sitzen, auch
die übrigen Walzen. Das Zuckerrohr wird durch ein endloses Band über
die schiefe Ebene _d d_ zu den Walzen geführt, gelangt zuerst zwischen
die beiden Walzen _a c_, wo es nur eine geringe Pressung erleidet, und
kommt dann über das gebogene Blech _n_ hinweg zwischen die dichter
gestellten Walzen _c_ und _b_. Damit der Saft die erforderliche Zeit
zum Ausfliessen habe, dürfen die Cylinder sich nur langsam umdrehen.
Bei 6 Decimeter Durchmesser ist die geeignetste Drehungsgeschwindigkeit
etwa 1 Meter in der Secunde in der Peripherie. Das gekelterte Rohr
fällt über die Rinne _f_ hinaus. Der ausgepresste Saft sammelt sich in
_g g_ und läuft durch _h_ ab. Die Walze _a_ ist auf der Oberfläche
cannellirt; zuweilen sind auch alle Walzen cannellirt. Auf den
dänischen Inseln Westindiens heisst die mittlere Walze der =König=, die
eine Seitenwalze der =Seitenroller=, die andere der =Makasroller=.
2) und 3) _Das Klären und Einkochen des Saftes_. Der ausgepresste Saft
gelangt in die Siederei, in welcher er in einem Systeme von fünf
eisernen oder kupfernen Kesseln, die in einer Reihe eingemauert sind
und eine gemeinschaftliche Feuerung besitzen, verarbeitet wird. In die
erste Pfanne, die als Läuterungskessel dient, kommt der Saft sogleich
von der Presse; sie ist am entferntesten vom Feuer. Das Läutern
geschieht mit Kalkmilch; zu 15,000 Liter Saft setzt man 5-9 Liter. Dass
man genug Kalkmilch zugesetzt hat, erkennt man daran, dass ein dicker
und fester Schaum sich bildet, in welchem durch das Kochen Sprünge und
Risse entstehen, durch welche eine farblose Flüssigkeit dringt. Der
Kalk neutralisirt die Aepfel- und andere Pflanzensäuren und bildet mit
dem Albumin und anderen Saftbestandtheilen eine dichte schmutzig grüne
Schaumdecke. Sobald der Saft bis zum Siedepunkte erhitzt ist, entfernt
man den Schaum mit Hülfe eines Schaumlöffels und bringt den geläuterten
Saft in die zweite Pfanne zum Abdampfen. Hier bildet sich unablässig
neuer Schaum, der in die erste Pfanne zurückgebracht wird. In der
dritten und vierten Pfanne, welche immer kleiner und kleiner sind, wird
der Saft durch Abdampfen bis auf 30° B. gebracht, in der fünften und
letzten Pfanne endlich bis zum Krystallisationspunkte eingekocht. In
den Kesseln setzt sich ein Kesselstein in Krusten von 3-4 Linien Dicke
ab, deren Bildung das Sieden des Saftes beträchtlich verzögert, weil
dieser Ueberzug ein sehr schlechter Wärmeleiter ist. Um ihn zu
entfernen, erwärmt man den Kessel im geleerten Zustande; der
Kesselstein erleidet eine angehende Verkohlung und lässt sich leicht
ablösen. Die zum Krystallisiren erforderliche Consistenz des
eingekochten Zuckersaftes erfährt man durch die Fingerprobe, indem man
einen Tropfen zwischen Daumen und Zeigefinger auseinanderzieht, je
dicker die Lösung ist, desto länger die Fäden; eine Länge von 3
Centimeter hält man für ein Zeichen genügender Concentration. Ehedem
brachte man den verkochten Syrup von der Kochpfanne zuerst in die
=Kühler=, grosse hölzerne Gefässe, ein jedes von etwa 16 Ctr.
Capacität, in welchen sich der Zucker in Körnern abschied, und dann in
grosse Fässer, in welchen die Melasse vom Zucker so gut als möglich
abfloss. Diese Methode zog aber in Folge von Gährung so bedeutende
Verluste nach sich, dass man sie zum Theil aufgegeben und die Kühler
durch Krystallisirgefässe aus Holz, von etwa 36 Centimeter Tiefe, 1,3
bis 1,6 Meter Breite und 2-2,6 Meter Länge, ersetzt hat. In dem Boden
dieser Bottiche befinden sich Löcher, die mit Zuckerrohrstückchen
verstopft sind. Wenn nach Verlauf von 24 Stunden die Masse körnig
geworden ist, rührt man sie um und lässt durch die Löcher den nicht
krystallisirten Theil, den =Syrup= oder die =Melasse=, abfliessen. Nach
5-6 Wochen ist die Melasse abgetropft und die in den Gefässen
zurückbleibende Masse führt den Namen =Rohzucker=, =Moscovade= oder
=Puderzucker=. In anderen Districten bringt man den in den
Krystallisirgefässen abgeschiedenen Zucker in grosse Abtropffässer, die
über Cisternen stehen. Die Melasse tropft zwischen den Fugen der Dauben
und des Bodens ab und fliesst in die Cisternen, welche 15-20,000 Liter
und darüber fassen. Etwa 14 Tage nach dem Einfüllen ist der Zucker
ziemlich gereinigt. In den französischen und englischen Colonien pflegt
man den Rohrzucker an Ort und Stelle mit feuchtem Thon zu =decken= und
die gereinigten Rohrzuckerbrote unter dem Namen =Cassonade= oder
Terrezucker in den Handel zu bringen.
[Sidenote: Sorten des Rohzuckers.]
Im europäischen Handel finden sich als die hauptsächlichsten folgende
Rohzuckersorten:
1) =westindische=: Cuba, San Domingo oder Haiti, Jamaica, Portorico,
Martinique, Guadeloupe, Sainte Croix, St. Thomas, Havanna;
2) =amerikanische=: Rio Janeiro, Bahia, Surinam, Pernambuco;
3) =ost- und hinterindische=: Java, Manilla, Bengal, Mauritius, Reunion
oder Bourbon, Cochinchina, Siam, Canton.
In England unterscheidet man neuerdings zuweilen zwischen
=Sclavenzucker= und =freiem Zucker=. Freier Zucker kommt von Jamaica,
Barbados, Demerara, Antigua, Trinidad, Dominica; Sclavenzucker dagegen
von Cuba, Havanna, Brasilien, Ste. Croix, Portorico.
Der =Handelswerth des Rohzuckers= richtet sich nach der Menge und der
Natur der fremden Substanzen, welche den Zucker in dem Rohzucker stets
begleiten. Diese Substanzen sind Wasser, Farbstoffe, eiweissartige und
gummöse Körper, Sand und Erde, lösliche Mineralsalze, Essigsäure und
andere Säuren, welche von einer theilweisen Gährung des Zuckers
herrühren. Alle diese Substanzen müssen während des Raffinirens
verschwinden. Einige derselben sind auf die Reinigung ohne
nachtheiligen Einfluss; das Wasser, die organischen Ueberreste und der
Sand vermindern nur durch ihre Gegenwart die Menge des vorhandenen
Zuckers, während die fremden löslichen Substanzen, namentlich die
Mineralsalze, die Ausbeute an raffinirtem Zucker verhindern, indem sie
einen Theil des krystallisirbaren Zuckers in nicht krystallisirbaren
überführen. =J. Renner= fand in 100 Theilen Rohzucker:
In In
Java. Havanna. Surinam. Kandis. Melis.
Rohrzucker 98,6-83,1 97,0-87,3 92,3-85,4 99,6 99,7
Schleimzucker 5,5-0,3 3,7-0,9 4,4-1,6 0,1 0,2
Wasser 6,1-0,3 3,5-0,9 6,3-3,6 0,2 0,1
Asche 2,1-0,2 1,4-0,0 2,0-1,2 0,1 --
Caramel, Gummi,
Pflanzensäure etc. 3,5-0,5 4,5-0,4 2,1-1,1 -- --
[Sidenote: Melasse.]
Die =Melasse= bildet sich als Nebenprodukt der Rohzuckerfabrikation in
sehr verschiedener Menge je nach den klimatischen Verhältnissen, unter
denen das Zuckerrohr gewachsen ist. In sehr warmen Gegenden, wo das
Zuckerrohr zur vollkommenen Reife gelangen kann, entsteht weniger
Melasse als in anderen, zur Cultur des Rohres weniger geeigneten
Gegenden. Die Menge der Melasse variirt ferner nach den Varietäten des
Zuckerrohres, nach der Jahreswitterung, nach der Bodenbeschaffenheit,
nach der Art des angewendeten Düngers. In chemischer Beziehung ist die
Melasse als eine concentrirte wässerige Lösung von krystallisirbarem
Zucker, Schleimzucker, kleinen Mengen von Caramel und Mineralsalzen zu
betrachten, in welcher zuweilen kleine Krystalle von Rohrzucker sich
suspendirt befinden. Sie erscheint als eine dunkel rothbraune, zähe,
fadenziehende Flüssigkeit von stark süssem Geschmack. Ein grosser Theil
der Melasse wird in den Colonien zur Rumbereitung verwendet; der Rest
dient als flüssiger Zucker zur Nahrung. Die Melasse geht sehr leicht in
die geistige und dann in die Essiggährung über. Der bei der Anfertigung
von gedecktem Zucker erhaltene Syrup (gedeckter oder grüner Syrup) wird
weiter auf Zucker verkocht. =J. Renner= fand in sehr consistenter
Melasse:
a. b.
Rohrzucker 32,97 40,36
Schleimzucker 4,30 7,38
Wasser 13,71 16,25
Asche 3,35 3,78
Caramel, Gummi etc. 45,65 32,22
[Sidenote: Die Raffination des Rohzuckers.]
=Die Raffination des Rohzuckers.= Die Reinigung des Rohzuckers und dessen
Umwandlung in raffinirten Zucker zerfällt in folgende Operationen,
nämlich in
1) =Das Schmelzen und Klären.= Das Entfernen des Rohzuckers aus den
Kisten und Fässern ist nicht ganz leicht, da die Gefässe an ihren
Wänden eine nicht unbedeutende Menge des feuchten, selbst schmierigen
Zuckers zurückhalten, dessen Herausschaffen mit der Hand oder mit
Werkzeugen kostspielig ist und nur ein unvollkommenes Resultat geben
würde. Man bedient sich deshalb häufig eines einfachen und
vortheilhaften Verfahrens, nach welchem man die Fässer über eine
gewölbte und mit einer Rinne versehene Kupferplatte stürzt und aus
einem Rohr Dampf in das Innere der Kiste oder des Fasses strömen lässt.
Indem sich der Dampf verdichtet, sättigt er sich mit Zucker, fliesst in
die Rinne und von da in ein Reservoir. Die sich darin ansammelnde
Flüssigkeit dient zur Auflösung des Rohzuckers. Der aufzulösende
Rohzucker wird vorher durch ein Sieb gerieben, um alle Klumpen, die der
Auflösung Schwierigkeiten bereiten würden, zu zertheilen. Das Auflösen
selbst geschieht in den meisten Raffinerien in kupfernen mit Dampf
geheizten Pfannen. Die zur Auflösung des Rohrzuckers erforderliche
Wassermenge beträgt gegen 30 Proc. vom Gewicht des Zuckers. Aus der
=Schmelzpfanne= kommt die Rohrzuckerlösung in eine zweite kupferne
Pfanne mit doppeltem Boden, die =Läuterpfanne=. Als Klärmittel wendet
man gegenwärtig fein gepulverte Knochenkohle und eine in der Wärme
coagulirbare Eiweisssubstanz wie Hühnereiweiss oder Blut an. Das Blut
(Rinds- oder Hammelblut) wird, sowie es den Thierkörper verlassen hat,
mit Ruthen geschlagen, um daraus das Fibrin zu entfernen, und in gut
verschlossenen und geschwefelten Fässern, in die man eine kleine Menge
wässeriger schwefliger Säure oder schwefligsauren Kalk giebt,
aufbewahrt. Zu einer genügenden Klärung ist ein Zusatz von 3-4 Proc.
Knochenkohlenpulver und 1/2-2 Proc. Blut genügend. Sobald man
Kohle und Blut in die Läuterpfanne gebracht hat, wird mit einem
Rührer stark von unten nach oben gerührt und die Flüssigkeit bis zum
tüchtigen Aufwallen erhitzt. Das Bluteiweiss gerinnt, hüllt alle
trübenden Theile ein und verhindert, dass sie später durch die Filter
gehen. Die geronnene Masse scheidet sich nebst dem Kohlenpulver an der
Oberfläche als dicker, zusammenhängender Schaum aus.
2) Das =Filtriren= der geklärten Zuckerlösung geschieht mit Hülfe der
=Taylor='schen Filter[105]. Das Durchgelaufene, =Klärsel=, wird in
einem Klärselbehälter aufgefangen und auf =Dumont='sche Filter
gebracht, in denen sich Knochenkohle befindet. Hier geht die Entfärbung
vor sich. Der filtrirte Saft kommt in die Kochpfanne.
[105] Um Wiederholungen zu vermeiden, werden die =Taylor='schen Filter,
sowie andere bei der Raffination des Zuckers vorkommende Apparate
und Manipulationen erst bei der =Rübenzuckerfabrikation=
beschrieben werden.
3) Das =Kochen des Klärsels= geschah früher in Pfannen mit freier
Feuerung, welche jetzt überall durch die Vacuumapparate ersetzt sind,
bei denen der luftverdünnte Raum durch Luftpumpen und Einspritzungen
mit kaltem Wasser hervorgebracht wird. Die Arbeit des Einkochens ist
der beim Rohzucker völlig gleich, nur ist der Grad des Verkochens
verschieden; je weniger rein und je mehr verändert der Syrup ist, desto
stärker wird er eingekocht, bis der noch heisse Saft 42-43° B. zeigt
oder etwa 10-12 Proc. Wasser enthält.
4) Das =Krystallisiren und Kühlen=. In der Regel beginnt der Zucker
schon in der Vacuumpfanne zu krystallisiren; er kommt dann in die
sogenannten =Kühler=, die indessen richtiger Wärmepfannen heissen, in
welchen er bis auf 80° erwärmt wird. Sobald die Kristallbildung auf der
Oberfläche und an den Wänden beginnt, rührt man mit grossen hölzernen
Krücken (Stirrhölzern) langsam um, damit die entstandenen Krystalle in
der Flüssigkeit sich zertheilen. Nach einiger Zeit, nachdem neue
Krystalle sich gebildet haben, rührt man von Neuem um. Die Temperatur
der Masse hat sich dabei bis auf 50° erniedrigt. Diese
Zuckerausscheidung in Folge von Erkalten heisst die =rasche
Krystallisation=; auf ihr beruht die jetzt allgemein übliche
Darstellung des festen Zuckers. In früherer Zeit wendete man zu
demselben Zwecke die =langsame Krystallisation= an, bei welcher das
nicht bis zum Krystallisationspunkte eingekochte Klärsel einer
langsamen Verdunstung in erwärmten Räumen unterworfen wurde, der Zucker
sich demnach nicht in Folge von Erkalten, sondern von Wasserentziehung
ausschied.
5) Das =Füllen= der krystallinischen Masse in =Formen=, in denen sich
die Zuckerbrote bilden sollen. Das Verfahren beim Füllen ist
verschieden, je nachdem man die ältere Kochweise über freiem Feuer oder
die Vacuumpfannen anwendet. Nach der älteren Methode füllte man die
Formen zuerst nur bis zu einem Drittheil voll, nach einiger Zeit bis zu
zwei Drittheilen und zuletzt die Form voll bis einen Zoll vom oberen
Rande. Der Grund dieses unterbrochenen Füllens war eine gleichmässige
Mischung des Kornes. Zehn Minuten nach dem Füllen ist eine Krystallhaut
auf der Oberfläche der Brote wahrzunehmen, worauf man zum ersten Rühren
mit einem langen hölzernen Messer schreitet (das =Holen=, d. h. aus
der Spitze holen), um alle Krystalle in der Masse gut zu zertheilen.
Nach etwa einer halben Stunde wird diese Operation wiederholt; man
nennt sie jetzt das =Stirren=. Bei Anwendung von Vacuumpfannen ist das
Füllen in drei Perioden, das Holen und Stirren nicht mehr nöthig. Das
Local, in welchem das Füllen geschieht, wird beständig auf einer
Temperatur von 25-30° erhalten.
6) Das =Decken und Trocknen=. Die gefüllten Formen kommen nach 8-12
Stunden aus der Füllstube auf den Zuckerboden; hier werden die
zugepfropften Spitzen der Formen mit Hülfe einer Ahle geöffnet, damit
der zwischen den Zuckerkrystallen befindliche Syrup (=grüner= oder
=ungedeckter Syrup=) ablaufe. Nachdem dies geschehen, schreitet man zum
=Decken=, d. h. zum Auswaschen der Zuckerkrystalle durch langsame
Filtration mit Hülfe von Wasser, welches aus einem Thonbrei fliesst,
oder durch Verdünnung des zwischen den Zuckerkrystallen befindlichen
Syrups mit reiner Zuckerlösung (feinem Klärsel oder Decksel). Da das
Ablaufen des grünen Syrups viel Zeit erfordert, so benutzt man jetzt
die Centrifugalkraft, um den flüssigen Antheil des Zuckers von dem
festen zu trennen. Nach beendigtem Decken dreht man die Formen auf ihre
Basis um (das =Löschen=), damit der an der Spitze angesammelte Syrup
sich in der ganzen Masse des Zuckerbrotes vertheilen könne. Das
Trocknen geschieht zuerst an der Luft, dann in Trockenstuben, bei
anfänglich 25°, bis zuletzt bei 50°. Alles Uebrige, das bei der
Raffination des Rohzuckers zu erwähnen wäre, ist unter der
Rübenzuckerfabrikation zu suchen.
[Sidenote: Rohrzuckerproduktion.]
Die =Gesammtproduktion an Rohrzucker= beträgt gegenwärtig (1870) gegen 55
Mill. Ctr., davon kommen auf
Cuba 15 Mill.
Portorico 4,5 "
Brasilien 1,0 "
Vereinigte Staaten 1,25 "
Mauritius 6,00 "
Reunion 3,75 "
Brit. Ostindien 6,50 "
Antillen, franz. 5 "
" dän. 0,33 "
" holländ. 0,64 "
" engl. 9 "
Java 5 "
Manilla 3 "
An Zucker überhaupt werden jährlich producirt:
Rohrzucker 55,000,000 Ctr.
Rübenzucker 16,000,000 "
Palmenzucker 2,160,000 "
Ahornzucker 1,125,000 "
---------------
74,285,000 Ctr.
B. Rübenzucker.
[Sidenote: Allgemeines und Geschichtliches.]
Es war im Jahre 1747, als der Apotheker =Marggraf= in Berlin in einer der
Akademie der Wissenschaften vorgelegten Abhandlung das Vorhandensein von
krystallisirbarem Zucker in der =Runkelrübe= (_Beta cicla_) nachwies und
auf die Wichtigkeit dieser Beobachtung für die Landwirthschaft und die
Fabrikation von einheimischem Zucker aufmerksam machte. Er schied durch
Extraction mit Alkohol aus der weissen Rübe 6,2, aus der rothen Varietät
4,5 Proc. Zucker ab. Dass =Marggraf='s Beobachtungen nicht weiter
verfolgt wurden, dazu trugen ausser technischen Schwierigkeiten
vielfacher Art auch die damaligen politischen Verhältnisse viel bei. Nach
dem Aachener Friedensschlusse überschwemmten die Engländer mit ihrem
wohlfeilen Colonialzucker die auf's Neue zugänglichen Märkte Deutschlands
und schlossen alle Concurrenz des mit vielen Kosten erzeugten
Rübenzuckers mit dem Colonialzucker aus. Lange Zeit ruhte die Darstellung
von Zucker aus Rüben. Erst gegen Ende des 18. Jahrhunderts kam man in
Deutschland wieder darauf zurück und begann der fabrikmässigen
Darstellung des Rübenzuckers grössere Aufmerksamkeit zu schenken.
=Achard= und =Hermbstädt= in Berlin stellten in dem ersten Jahrzehend des
laufenden Jahrhunderts Versuche über Rübenzuckererzeugung an, und
namentlich war es der erstere, welcher es dahin brachte, bis zu 6 Proc.
krystallisirten Zucker und 4 Proc. Melasse aus der Rübe und zwar im
Grossen abzuscheiden. Alle Bemühungen der damaligen Zeit, eine heimische
Zuckerindustrie zu gründen, würden indessen vergeblich gewesen sein,
wären sie nicht in eine Zeit gefallen, welche mit gebieterischer
Nothwendigkeit die Aufmerksamkeit der Regierungen auf die Erzeugung von
vaterländischem Zucker lenkte. Es war die Zeit des Continentalsystems.
Allgemeiner Krieg gegen die Produkte der Colonien und gegen England
sollte eine Lähmung des britischen Handels bewirken und den Continent
unabhängig von England machen. Der Preis der Colonialwaaren steigerte
sich ausserordentlich; für einen Centner Zucker, für welchen man im Jahre
1805 38-63 fl. zahlte, forderte man im Jahre 1811 350 fl. -- eine
genügend starke Triebfeder zur Darstellung von einheimischem Zucker.
Hierzu kam noch, dass der erste Napoleon die junge Industrie mächtig
unterstützte. Es entstanden hunderte von Fabriken, die aber sämmtlich,
weil sie auf zu künstlichem Untergrunde beruhten, nicht länger ihre
Existenz fristeten, als das Continentalsystem dauerte. Vielleicht hätte
indessen schon damals die neue Industrie Wurzel fassen können, wäre nicht
die Mehrzahl der Fabriken von Speculanten ins Leben gerufen worden, die
mehr die in Aussicht gestellte hohe Prämie als die eigene Befähigung zu
industriellen Unternehmungen getrieben hatte. Zudem waren die meisten
Fabriken an unpassenden Orten und mit einem Kapitalaufwande angelegt,
welchen der niedrige Zuckerpreis nach der Aufhebung der Continentalsperre
nicht mehr ertragen konnte. Doch kaum zehn Jahre nach dem Sturze
Napoleon's I. betrat die Rübenzuckerfabrikation die industrielle Arena
von Neuem und zwar diesmal mit Erfolg. Dieser mächtige Umschwung war
theils eine Folge der Fortschritte der Naturwissenschaften und der
Technik, welche manche für die Rübenzuckergewinnung belangreiche
Erfindung zu Tage befördert hatte, zum grossen Theile aber auch eine
Folge des Schutzes, welchen die Regierungen der neuen Industrie
gewährten. Sie ist unter dem Zollschutze gross geworden und gegenwärtig
steht sie da in erster Reihe unter den Grossindustriezweigen
Deutschlands. Seit einigen Jahren exportirt die Rübenzuckerindustrie des
Zollvereins nahezu 1 Million Centner Rübenzucker.
[Sidenote: Arten der Rübe.]
Die Stammpflanze der =Runkelrübe= (Zuckerrübe, Mangold) ist eine ziemlich
unscheinbare zweijährige Pflanze (_Beta maritima_), welche an den
Gestaden des Mittelmeeres, hauptsächlich an der spanischen und
portugiesischen Küste, so wie in Dalmatien wild wächst und in die Familie
der meldenartigen Gewächse (Chenopodeen, Atripliceen) gehört. Lange Zeit
hindurch war man der irrigen Meinung, die Runkel- oder Zuckerrübe sei ein
Bastard der rothen und weissen Rübe, eine Ansicht, welche nur in der
Kindheit der Wissenschaft möglich war. Anfangs gehörte sie der
Gartencultur an. Man baute sie wegen ihrer schmackhaften Blattstengel als
Gemüse und die rothe Varietät der Wurzeln wegen, bis sie gegen Anfang des
19. Jahrhunderts in die Reihe der Futterpflanzen trat. Aber auch als
solche fand sie nicht die ihr gebührende Würdigung, bis endlich die
Continentalsperre ihren grossen Zuckergehalt wieder in Erinnerung
brachte. Seitdem hat sie als Fabrikpflanze die grösste Bedeutung erlangt.
Es ist die Aufgabe der Landwirthe, auf einer gegebenen Fläche das Maximum
an zuckerreichsten Rüben zu erzeugen, die Aufgabe des Agriculturchemikers
und Pflanzenphysiologen, den durchschnittlichen Zuckergehalt von 10-10,5
Proc. durch Abänderung des Ernährungsprocesses, durch zweckmässige
Düngung und sorgfältige Pflege der Pflanze zu erhöhen. Zahlreiche
Analysen von einzelnen Zuckerrüben ergaben einen Zuckergehalt von 13,
sogar bis zu 14 Proc. Welcher Triumph für die Wissenschaft des
Ackerbaues, wenn es einst gelingen sollte, die Ausnahme zur Regel zu
machen und allen Rüben einen Zuckergehalt von 14 Proc. zu geben. In
dieser Richtung lässt sich von der Ausbildung der Naturwissenschaft des
Ackerbaues noch sehr viel erwarten.
In Deutschland werden hauptsächlich folgende sechs Zuckerrübensorten
gebaut: 1) die =Quendlinburger= Rübe (schlank und spindelförmig,
röthlich oder mit rosa Anflug, ist sehr zuckerreich und wird 14 Tage
früher reif als alle übrigen Sorten); 2) die =schlesische= Rübe
(birnförmig, hellgrüne Blattrippen, daher auch =Grünrippe= genannt, ist
ärmer an Zucker als die vorige Art, liefert aber einen bedeutenden
Gewichtsertrag); 3) die =sibirische= Rübe (birnförmig, weisslichgrüne
Blattrippen, weshalb auch =Weissrippe= genannt, noch ärmer an Zucker
als die schlesische Rübe, giebt aber einen hohen Gewichtsertrag); 4)
die =französische= (oder belgische) Rübe (kleinblätterig, Rübe schlank
und spindelförmig, zuckerreich); 5) die =Imperialrübe= (schlank und
birnenförmig, die zuckerreichste Rübe); 6) die =Elektoralrübe= (nach
=F. Knauer= in Gröbers bei Halle a/S. eine Spielart der vorigen). Die
Rübe ist eine zweijährige Pflanze: in dem ersten Jahre entwickelt sie
blos Wurzeln und Blätter, in dem zweiten Jahre trägt sie dann den
Samen. Während des ersten Jahres schöpfen Blätter und Wurzel aus der
Atmosphäre und der Ackerkrume atmosphärische und mineralische
Nahrungsmittel und grosse Mengen Wasser, welche Stoffe, von den
Blättern verarbeitet, zum Theil zum Wachsthum der Wurzel beitragen und
sich in dem Zellgewebe derselben ansammeln, um in dem nächsten Jahre
zur Entwickelung des Blüthenstengels und der Samen verwendet zu werden.
Gerade die Ansammlungen jener Flüssigkeiten in dem Wurzelgewebe sind
es, welche die Rübe zur Gewinnung des Zuckers so geeignet machen. Die
beste Zeit für die Rübenernte würde demnach jedenfalls diejenige sein,
in welcher die Rübe am meisten entwickelt ist und in ihren Gefässen die
grösste Menge des zuckerreichen Saftes aufgespeichert hat. Da die
Vegetation der Rübe den Winter hindurch nicht ruht, wenn diese auch
dann nur in weniger merkbarer Weise vor sich geht, so wäre der
passendste Zeitpunkt zur Rübenernte im Frühjahre in dem Augenblicke, wo
der Zelleninhalt der Wurzeln zum Theil zum Aufbau des Blüthenstengels
verwendet werden soll. Leider verträgt die Rübe den Frost der
nördlichen Winter nicht, und man ist genöthigt, anstatt die ergiebigere
Frühjahrsernte abzuwarten, zur Ernte schon im Herbste zu schreiten.
Ueber den =Ertrag an Rüben= in verschiedenen Gegenden hat man folgende
Angaben:
Es liefert ein Magdeburger Morgen (4 Morgen = 1 Hektare = 3 bayerische
Tagwerke):
==============+===============+=========+==================+==========
| | Rüben |Fabrikationsfähige| Zucker
| |überhaupt| Rüben in | in
In | Nach | in | Centnern | Pfunden
| |Centnern | |
==============+===============+=========+==================+==========
| | | |
Oesterreich | Krause | 104-145 | 88-123 | 770-1084
Oesterreich | Burger | 169-193 | 143-164 | 1256-1560
Böhmen | Neumann | 112-145 | 95-123 | 836-1160
Preussen | Lüdersdorf | 146 | 124 | 1088
Preussen | Thaer | 180 | 153 | 1336
Baden | Stölzel | 120-160 | 102-136 | 896-1196
Frankreich: | | | |
nördl. |} | | |
Departements|} | 198 | 168 | 1476
andere |} Dumas | 124 | 105 | 924
Departements|} | | |
Frankreich | Boussingault | 149 | 127 | 1116
Im Allgemeinen pflegt man einen Ertrag von 140-160 Ctr. gekappter und
geputzter pro Morgen einen recht guten zu nennen.
[Sidenote: Chem. Zusammensetzung der Rübe.]
Das Fleisch der Zuckerrübe besteht aus einem Aggregat von Zellen, in
denen der klare und farblose Saft enthalten ist. Die Zellen sind
äusserst klein; 1 Kubikcentimeter des Rübenfleisches soll über 60,000
Zellen in sich fassen. Die mittlere =chemische Zusammensetzung= der
Zuckerrübe ist folgende:
Wasser 82,7
Zucker 11,3
Cellulose 0,8
Albumin, Caseïn und andere eiweissähnliche Körper 1,5
Fett 0,1
Organische Substanzen, wie Citronensäure, Pektin und }
Pektinsäure, sich färbender Stoff, Asparagin, }
Asparaginsäure, eine organische Base, das }
Betaïn[106] u. s. w. }
Organische Salze (Calciumoxalat und -pectat, Kalium- } 3,7
und Natriumoxalat und -pectat) }
Unorganische Salze (Kaliumnitrat, Kaliumsulfat, }
Chlorkalium, Calciumphosphat, Magnesiumphosphat }
u. s. w.) }
[106] Das =Betaïn= hat nach =C. Scheibler= die Formel
C_{15}H_{33}N_{3}O_{6}.
In der Magdeburger Gegend ist im Allgemeinen
der grösste Zuckergehalt = 13,3 Proc.
der geringste Zuckergehalt = 9,2 "
im Durchschnitt der verarbeiteten Rüben = 11,2 "
Durch das Einmiethen verlieren die Rüben an Zuckergehalt und zwar in
Folge von Wasseraufnahme, durch Umwandelung des Rohrzuckers in
Chylariose und indem sie auswachsend einen Theil ihres Zuckers
verzehren; so hatte sich der Wassergehalt von 82 Proc. auf 84 Proc.
gesteigert. Rüben, die im Herbste keinen Schleimzucker enthielten,
zeigten im Januar schon Spuren, im Februar und März bestimmbare Mengen,
in einzelnen Fällen bis zu 2 Proc. Ein vollständiges Bild der
Veränderung, der die Rüben durch das Einmiethen unterworfen werden,
gewährt folgende Analyse:
October. Februar.
Holzfaser und Pektinkörper 3,49 Proc. 2,52 Proc.
Wasser 82,06 " 84,36 "
Zucker 12,40 " 10,60 "
Schleimzucker 0 " 0,65 "
Mineralsalze 0,75 " 0,63 "
Organische Säure, Eiweiss, Betaïn
und Extractivstoffe 1,30 " 1,24 "
------------ ------------
100,00 100,00
12-1/2 Centner Rüben geben 1 Centner Rohzucker.
[Sidenote: Saccharimetrie.]
Die =Saccharimetrie= beschäftigt sich mit der Ermittelung des
Rohzuckergehaltes der Rüben, des Rohzuckers. Diese Ermittelung kann
geschehen
1) auf mechanischem,
2) auf chemischem,
3) auf physikalischem Wege.
[Sidenote: Mechanische Bestimmung.]
=Ermittelung des Zuckergehaltes der Rüben auf mechanischem Wege.= Nach
dieser Methode isolirt man den in der Rübe enthaltenen Zucker, wobei
man auf folgende Art verfährt: Man wiegt sorgfältig 25-30 Grm. in dünne
Scheiben geschnittene Rüben (aus dem mittleren Theile der Rübe) ab und
trocknet sie so lange, bis der Rückstand nichts mehr an Gewicht
verliert. Man erfährt so die Menge des Wassers und der in der Rübe
enthaltenen Trockensubstanz. Der Rückstand wird gepulvert und
wiederholt mit siedendem Alkohol von 0,83 spec. Gewicht ausgezogen,
wodurch der Zucker gelöst wird. Der ungelöste Rückstand giebt nach dem
Trocknen das Gewicht der Cellulose, der Proteïnsubstanzen und eines
Theiles der mineralischen Bestandtheile. Lässt man die alkoholische
Lösung im leeren Raume über Aetzkalk stehen, so concentrirt sich die
Lösung nach und nach und scheidet den Zucker in kleinen, farblosen,
durchsichtigen Krystallen ab; der fast absolute Alkohol, der dann
zurückbleibt, enthält nach einigen Tagen nichts mehr gelöst. Gute
Zuckerrüben hinterlassen gegen 20 Proc. trockenen Rückstand; der
Wassergehalt beträgt demnach 80 Proc. Von den 20 Proc. Rückstand kann
man 13 Proc. etwa für Zucker, 7 Proc. für Pektin, Cellulose,
Proteïnkörper und Mineralsalze rechnen.
Je höher das =specifische Gewicht= des Saftes von unter günstigen
Bedingungen cultivirten Rüben ist, desto grösser ist auch sein
=Zuckergehalt=; es lässt sich demnach aus dem spec. Gewichte ein
Schluss auf die Zuckerprocente ziehen. Der Saft guter Rüben zeigt 8°
B., zuweilen sogar 9°. Bei Rüben, die nicht in geeigneter Cultur und
passendem Boden gebaut wurden, lässt sich das Aräometer zur Ermittelung
des Zuckergehaltes nicht anwenden, da die löslichen Mineralsalze der
Rüben für die gleiche Quantität das spec. Gewicht weit mehr als der
Zucker erhöhen.
[Sidenote: Chemische Bestimmung.]
Auf =chemischem Wege= bestimmt man den Zuckergehalt der Rüben, indem
man
a) die Löslichkeit des Kalkhydrates im Rohrzucker nach bestimmten
Gewichtsverhältnissen benutzt;
b) den Rohrzucker durch Säuren in intervertirten Zucker (ein Gemenge
von Chylariose oder Levulose mit Dextrose oder Glycose) überführt
und durch denselben Kupferoxydhydrat zu Kupferoxydul reducirt,
dessen Menge man bestimmt;
c) den in intervertirten Zucker übergeführten Rohrzucker durch
Gährung in Alkohol und Kohlensäure verwandelt und die Menge der
letzteren ermittelt (4CO_{2} entsprechen 1 Molek. Rohrzucker
C_{12}H_{22}O_{11}).
Die =erste= dieser Methoden, die sich auf die =Löslichkeit des
Kalkhydrates in einer Rohrzuckerlösung= gründet, besteht darin, die
zuckerhaltige Flüssigkeit mit überschüssigem Kalkhydrat
zusammenzureiben, die Menge des in der Flüssigkeit aufgelösten Kalkes
mit Hülfe von titrirter Schwefelsäure zu bestimmen und darauf die
entsprechende Menge des Zuckers zu berechnen. Dies Verfahren setzt
jedoch, um einer allgemeinen Anwendung fähig zu sein, eine constante
Zusammensetzung des in dem Wasser gelösten Zuckerkalkes voraus, was
durch den Versuch keineswegs bewiesen ist.
Die =zweite= Methode gründet sich (nach der Beobachtung von =Trommer=)
darauf, dass 1) der Rohrzucker in einer alkalischen Flüssigkeit
suspendirtes Kupferoxyd nicht reducirt, dass er dieses Oxyd aber
reducirt, sobald er durch verdünnte Schwefelsäure oder Salzsäure in
intervertirten Zucker übergeführt worden ist; 2) die Quantität des bei
dieser Reaction zu Oxydul reducirten Kupferoxydes der Menge des
angewendeten Zuckers proportional ist. Sie ist auch unter dem Namen der
=Barreswil-Fehling='schen Probe bekannt. Die hierzu erforderliche
alkalische Kupferoxydlösung stellt man am zweckmässigsten durch
Vermischen einer Auflösung von 40 Grm. Kupfervitriol in 160 Grm. Wasser
mit einer Lösung von 160 Grm. neutralem weinsauren Kali in wenig Wasser
und 600-700 Grm. Aetznatronlauge von 1,12 spec. Gewicht dar. Die
Mischung wird auf 1154,4 Kubikcentimeter bei 15° verdünnt. Ein Liter
der so bereiteten Kupferlösung enthält 34,650 Grm. Kupfervitriol und
erfordert zur Reduction 5 Grm. Dextrose oder Levulose, oder 10 At.
Kupfervitriol (1247,5) werden durch 1 At. Dextrose oder Levulose (180)
zu Oxydul reducirt (34,650 : 5 = 1274,5 : 180 oder = 6,93 : 1), 10
Kubikcentimeter der Kupferlösung entsprechen also 0,050 Grm.
getrockneter Dextrose oder Levulose. Wenn man mit =Mulder= die Wägung
des ausgefällten, durch Glühen in Oxyde verwandelten Oxyduls der
Anwendung von titrirten Lösungen vorzieht, so entspricht 1 Th.
Kupferoxyd 0,552 Th. Dextrose oder Levulose (von der Formel
C_{6}H_{12}O_{6} + H_{2}O). Um diese Probeflüssigkeit anzuwenden,
verdünnt man ein bestimmtes Gewicht der zu untersuchenden
zuckerhaltigen Flüssigkeit bis zu dem 10-20fachen Volumen in
Kubikcentimetern. Andererseits verdünnt man 10 Kubikcentimeter der
Kupferlösung mit 40 Kubikcentimetern Wasser, erhitzt die Flüssigkeit
zum Sieden und setzt so lange von der Zuckerlösung zu, bis alles
Kupferoxyd genau reducirt ist. Je näher man diesem Punkte kommt, desto
reichlicher und röther ist der Niederschlag und desto schneller setzt
er sich ab; eine Probe des Filtrats darf weder mit Schwefelwasserstoff,
noch, nach dem Ansäuern, mit Ferrocyankalium eine Reaction auf Kupfer
andeuten. Enthält das Filtrat überschüssigen Zucker, so zeigt es bald
eine gelbliche Färbung. Da das Kupferoxydsalz augenblicklich und in
entsprechender Menge durch den Zucker reducirt wird, so ist ein
längeres Kochen der Lösung nicht erforderlich, wenn sie immer im Sieden
oder nahe beim Sieden erhalten wird. Um Rohrzucker in der Weise zu
bestimmen, muss derselbe durch mehrstündige Erwärmung mit Schwefelsäure
oder Weinsäure in intervertirten Zucker verwandelt werden. 100 Th.
Dextrose oder Levulose entsprechen 95 Th. Rohrzucker.
[Sidenote: Gährungsprobe.]
Die =dritte= Methode, die =Gährungsprobe=, gründet sich darauf, dass
Rohrzucker, in wässeriger Lösung mit Hefe zusammengebracht, in ein
Gemenge von Dextrose oder Levulose übergeht, welches dann die geistige
Gährung erleidet und in Alkohol und Kohlensäure übergeht. Dieser Probe
liegt die bislang für richtig angenommene Gleichung zu Grunde, dass
1 Mol. Rohrzucker } bei der { 4 Mol. Kohlensäure = 176
C_{12}H_{22}O_{11} = 342 } Gährung liefert { 4 " Alkohol = 188
Die älteste Gährungsmethode besteht darin, die Menge und Stärke des
erhaltenen Alkohols nach Abdestilliren desselben durch des
Alkoholometer zu bestimmen; dieses sehr umständliche Verfahren ist
nicht mehr im Gebrauch.
Leichter ist die Methode ausführbar, wenn man die Menge der
entweichenden Kohlensäure bestimmt. Man wendet hierzu den
alkalimetrischen Apparat von =Fresenius= und =Will= (vergl. S. 116) an.
Ist die Gährung beendigt, so wird Luft durch den Apparat gesogen und
dann der durch das Entweichen der Kohlensäure entstandene Verlust
bestimmt, welcher mit
171/88 = 1,9432 multiplicirt die Menge des Rohrzuckers
180/88 = 2,04545 " " " der Dextrose
giebt. Man bestimmt auch die Kohlensäure durch die Gewichtszunahme
eines mit Kali gefüllten Apparates oder in Form von Bariumcarbonat,
indem man die Kohlensäure durch eine ammoniakalische Lösung von
Chlorbarium strömen lässt.
[Sidenote: Physikalische Bestimmung.]
Auf =physikalischem Wege= bestimmt man den Zucker, indem man die
optischen Eigenschaften des Zuckers beobachtet. Der Rohrzucker, die
Dextrose und das Dextrin lenken die Polarisationsebene nach rechts, der
Schleimzucker (Levulose, Chylariose) nach links und zwar proportional
dem Gehalte der Lösung an Zucker etc., im Volumen, und proportional der
Dicke der Schicht der Lösung, durch welche der polarisirte Lichtstrahl
hindurchgeht. Nach der Grösse der Drehung, die eine Flüssigkeitsschicht
von bestimmter Höhe an der Polarisationsebene hervorbringt, lässt sich
der Gehalt der Flüssigkeit an den genannten Körpern beurtheilen. Dreht
z. B. eine Zuckerlösung, die in 100 Kubikcentim. 15 Grm. Zucker
enthält, in einer 200 Millimeter langen Röhre die Polarisationsebene um
20° nach rechts, so ist das Drehungsvermögen einer Lösung, die in 100
Kubikcentim. 30 Grm. Zucker enthält, in der nämlichen Röhre 40°. Man
braucht mithin nur einen Apparat zur genauen Messung des
Drehungsvermögens, um aus der Grösse der Drehung den Zuckergehalt einer
Lösung zu berechnen. Diese Apparate heissen =Polarimeter= oder
=Polarisations-Apparate=. Die von =Mitscherlich=, =Ventzke-Soleil=, =J.
J. Pohl= und =Wild= construirten Apparate sind die gebräuchlichsten.
Das =polarimetrische Verfahren=, hinsichtlich dessen Details auf die
Werke von =Otto= sen. und =J. J. Pohl= verwiesen sei, lässt sich für
Rübensaft und die Produkte der Zuckerfabrikation gleichmässig anwenden,
führt bei einiger Uebung schnell zum Ziele und liefert brauchbarere
Ergebnisse als die übrigen saccharimetrischen Verfahren.
[Sidenote: Darstellung des Zuckers aus den Rüben.]
Die =Darstellung des Zuckers aus Rüben= umfasst, je nach der Art der
Verarbeitung der Rüben, folgende Arbeiten und Operationen:
1. Das Waschen und Putzen der Rüben;
2. Die Gewinnung des Saftes aus der Rübe
[Greek: a]) nach dem Pressverfahren, bei welchem die Rüben zu Brei
zerrieben und der Saft des Rübenbreies mittelst
hydraulischer Pressen ausgepresst wird;
[Greek: b]) nach dem Centrifugalverfahren, wobei der Saft aus dem
Brei durch Centrifugalkraft ausgeschleudert wird;
[Greek: g]) nach dem Macerationsverfahren (nach =Schützenbach=),
bei welchem der Saft aus dem Brei durch Wasser
ausgelaugt wird;
[Greek: d]) nach dem von =Robert= herrührenden Diffusionsverfahren
(oder der Osmose oder Dialyse), nach welchem die Rüben
in dünne Lamellen (Schnitze, Schnittlinge) zerschnitten
und diese dann in besonderen Gefässen
(Diffusionsapparaten) systematisch mit Wasser von
bestimmter Temperatur ausgelaugt werden;
3. Die Scheidung des Saftes mit Kalk und das Entkalken des
geschiedenen Saftes mit Kohlensäure;
4. Die Filtration des entkalkten Saftes durch Knochenkohle, das
Verdampfen des Saftes und nochmaliges Filtriren durch
Knochenkohle;
5. Das Verkochen des verdampften und filtrirten Saftes zur
Krystallisation;
6. Die Arbeit auf Rohzucker oder Brotzucker:
[Greek: a]) auf Rohzucker (Rohzuckerarbeit),
[Greek: b]) auf Brotzucker (Melisarbeit).
1. =Das Waschen und Putzen der Rüben.= Die Rüben werden vor ihrer
Verwendung von anhängender Erde, allen überflüssigen Theilen u. s. w.
befreit, was theils durch Putzen und Ausschneiden, theils durch Waschen
geschieht. Der dadurch bewirkte Abgang beträgt selten unter 10 Proc. und
steigt oft bis gegen 20 Proc. vom Gewicht der Rüben.
Eine der gebräuchlichsten Waschmaschinen ist die von =Champonnois=,
wesentlich aus einer um ihre Axe drehbaren hölzernen oder eisernen
Lattentrommel bestehend, die bis höchstens zur Hälfte ihres
Durchmessers in einem Troge liegt, in welchem sich so viel Wasser
befindet, dass die Trommel etwa 24 Centimeter in dasselbe eintaucht.
Die Trommel macht etwa acht Umdrehungen in der Minute. Seitlich
befindet sich ein Rumpf, durch welchen die Rüben in die Trommel
gelangen. Während des Umdrehens, wodurch die Rüben von aller
anhängenden Erde befreit werden, gelangen sie an das Ende der etwas
abwärts geneigten Trommel auf eine schraubenähnlich gewundene Schaufel,
welche sie emporführt und auf eine schiefe Lattenfläche bringt, wo sie
Arbeiter in Empfang nehmen und mit Hülfe von Messern von den Köpfen,
den schadhaften und holzigen Stellen befreien. Die gewaschenen Rüben
dürfen nicht lange aufbewahrt werden; am besten bringt man sie von der
Waschmaschine sofort auf den Reibapparat. Auf 1000-1200 Ctr. Rüben per
Tag (24 Stunden) rechnet man 2 Pferdekraft bei einer Länge der
Waschtrommel von 3,1-4 Meter und 1 Meter Durchmesser mit 30-40
Umdrehungen in der Minute.
2. =Die Gewinnung des Saftes aus der Rübe.= Die Saftgewinnung wird in
verschiedener Weise bewirkt und zwar lassen sich die in Anwendung
stehenden Methoden wesentlich auf =zwei= Systeme zurückführen. Nach dem
einen werden die Rübenzellen vollständig geöffnet, um den Saft zu
gewinnen, nach dem anderen bleiben dagegen die Zellen geschlossen und
wird der Saftinhalt durch dialytische Vorgänge erzielt.
Die der =ersten= Art der Saftgewinnung angehörenden Methoden sind seit
vielen Jahren ziemlich allgemein in Gebrauch. Zur Ausführung derselben
werden die Rüben zu einem zarten Brei zerrieben, aus dem dann der Saft
ausgezogen wird
[Greek: a]) durch Pressen, oder
[Greek: b]) " Centrifugiren oder endlich
[Greek: g]) " Maceration.
[Illustration: Fig. 211.]
[Illustration: Fig. 212.]
Die Rübe ist ein Aggregat von Zellen, in denen der Zuckersaft sich
befindet. Um letzteren zu gewinnen, müssen die Zellen zerrissen und
geöffnet werden. Von dem mehr oder weniger vollkommenen Zerreiben hängt
zum grossen Theile die Ausbeute und der Ertrag an Zucker ab, denn
findet das Zerreiben nicht vollständig statt, so bleiben zahlreiche
Stellen ungeöffnet, aus denen dann selbst die besten Pressen den Saft
nicht auszupressen vermögen. Anfänglich benutzte man zum =Zerreiben der
Rüben= Handreiben, welche zum fabrikmässigen Betriebe sich indessen
nicht eigneten, selbst wenn die Reibeisen auf Walzen befestigt wurden.
Gegenwärtig wendet man allgemein die =Thierry='sche Reibmaschine an,
welche Fig. 211 in perspectivischer Ansicht zeigt, wobei man sich den
Reibcylinder in dem Mantel _u_ denken muss. Der Reibcylinder (in seinen
wesentlichen Theilen Fig. 212 abgebildet) besteht aus einem 0,5-0,6
Meter langen Cylinder von 0,8-1,0 Meter Durchmesser, dessen Peripherie
so mit Sägeblättern besetzt ist, dass von diesen nur die Zähne über die
dazwischen angebrachten Holzstücke hervorstehen. Statt hölzerner
Walzen, wie sie früher gebräuchlich waren, wendet man jetzt zur
Herstellung des Cylinders zwei eiserne Scheiben an, von der in der
Zeichnung 212 angedeuteten Einrichtung, sodass 250 Sägeblätter, mit
hölzernen Leisten abwechselnd, eingesetzt werden können. Die Drehung
des Cylinders geschieht durch die Riemenscheibe _a_. _t_ ist ein
Trichter zum Zulassen von Wasser, _i_ ist der kastenförmige Rumpf, in
welchen die zu zerreibenden Rüben kommen; der Rumpf ist gewöhnlich
getheilt, sodass die Rüben abwechselnd in der einen und andern
Abtheilung vorgeschoben werden. Um die Rüben gegen den Reibcylinder
anzudrücken, wendete man früher Handarbeiten an, gegenwärtig bedient
man sich dagegen mechanischer Vorrichtungen (sogenannter =Poussoirs=),
welche auf verschiedene Weise in Bewegung gesetzt werden. Eine sehr
gebräuchliche derartige Vorrichtung ist in der Zeichnung zu sehen.
Durch die Riemenscheibe _a_ und das Getriebe _b_ wird des Rad _c_ und
das Excentrik _d_ gedreht, welches mit Hülfe der Rolle _e_ auf den
Hebel _g_, die Stange _h_ und das Poussoir _f_ einwirkt, und dasselbe
nach vollendeter Wirkung zurückzieht. Der Druck auf die Rüben wird
demnach weniger durch den Mechanismus als vielmehr durch das Gewicht
_k_ bewirkt. Der um den Reibcylinder herumliegende Mantel verhindert
das Umherschleudern des Breies, welcher von einem Troge aufgenommen
wird. Der Cylinder erhält 1000-1200 Umdrehungen in der Minute, wodurch
er eine Leistungsfähigkeit von 800-1000 Ctr. Rüben in 24 Stunden
erhält. Als Betriebskraft für die Reibmaschine rechnet man auf 1000
Ctr. Rüben 8-10 Pferdekraft. Theils zur Erleichterung des Reibens,
theils auch, um einen feineren Brei zu gewinnen, leitet man während des
Reibens durch den Trichter _t_ etwas Wasser auf den Reibcylinder. Eine
andere Rübenreibe ist die von =Champonnois=, die sich von der älteren
dadurch unterscheidet, dass die Reibtrommel unbeweglich ist, dagegen
eine Schaufel mit den Rüben innen in der Trommel, bei welcher die
Zahnung gleichfalls nach Innen angebracht ist, sich bewegt, so dass die
Rüben durch Centrifugalkraft gegen die reibende Fläche gedrückt und
zerrieben werden. Der Brei tritt durch die mit den gezahnten Blättern
der Trommel abwechselnden leeren Zwischenräume aus.
[Greek: a]) Die Saftgewinnung aus dem Brei =durch Auspressen des Breies=.
=Achard= benutzte zu diesem Zwecke eine Stein- oder Eisenwalze, die über
den in Leintücher eingeschlagenen Rübenbrei ging. Von allen Arten
Pressen, die später versucht wurden, ist man, wenn man von der
Walzenpresse von =Champonnois= (verbessert von =Lachaume=) absieht, die
in neuester Zeit in einigen Zuckerfabriken Frankreichs mit Erfolg
verwendet werden soll, bei der =hydraulischen= oder =Brahma='schen
=Presse= stehen geblieben, welche auf dem bekannten hydrostatischen
Gesetze beruht, dass der Druck in einer Flüssigkeit sich nach allen
Richtungen hin gleichmässig fortpflanzt.
Der Rübenbrei wird in Tücher geschlagen oder in Säcke gefüllt und darin
flach ausgebreitet zwischen Geflechten oder Blechplatten in der Presse
zu einem Stapel aufgeschichtet. Als Zwischenlagen gestatten Weiden-
oder Rohrgeflechte ein schnelles Abfliessen des Saftes und daher ein
gleichmässigeres Pressen, als Blechplatten. Die Grösse der Pressfläche
ist der Grösse der Kuchen entsprechend; die Kraft, mit der die Presse
wirkt, ist 500-600 Pfd. auf jeden Quadratzoll Pressfläche. Sobald die
Presse mit der gehörigen Anzahl von Pressschichten (25-50) beschickt
ist, stellt man die Communication zwischen den Druckpumpen und dem
Presscylinder her und beginnt das Pressen; unterdessen wird die zweite
Presse entleert und von Neuem beschickt. Der ausgepresste Saft fliesst
auf die Pressplatte, an deren Umkreise eine Rinne mit Abzugsrohr sich
befindet, durch welche der Saft entweder in einen Saftbehälter oder
direct in die Läuterungspfannen fliesst. Meistens findet ein
wiederholtes Pressen der Kuchen statt, da durch einmaliges Pressen nur
aus sehr feinem Brei in sehr dünnen Schichten eine genügende Menge Saft
erzielt werden kann. Da man während des Reibens der Rüben und des
Auspressens des Rübenbreies Wasser zugiebt, so lässt sich
selbstverständlich die Saftausbeute nicht aus der Quantität des
gewonnenen Saftes ermitteln, sondern nur aus dem Gewicht der
=Presslinge=. Geben 100 Ctr. Rüben 18 Ctr. Pressrückstände, so war die
Ausbeute an Saft 82 Proc. Als einen guten Durchschnittsertrag
betrachtet man indessen schon 80 Proc. (anstatt 96 Proc., welche in der
Rübe sich finden).
[Sidenote: Presslinge.]
Die bei Anwendung von hydraulischen Pressen gewonnenen
=Pressrückstände= oder =Presslinge= bestehen aus der Rübenschale, der
Cellulose, dem Pektin, den unlöslichen Proteïnsubstanzen, sowie aus den
Bestandtheilen desjenigen Theiles des Rübensaftes, welcher durch
Pressen nicht entfernt werden konnte. Sowie sie die Presse verlassen,
erscheinen sie in Gestalt eines ziemlich trockenen, zusammenhängenden
Kuchens von einigen Linien Dicke. Untersuchungen über die Presslinge
hat neben vielen Anderen =E. Wolff= (in Hohenheim) ausgeführt.
Pressrückstände von Hohenheim.
Die Rübe gepresst mit
Frische 20 Proc. 14 Proc. ohne
Rüben. Wasser. Wasser. Wasser.
Wasser 81,56 68,01 67,92 65,94
Asche 0,89 5,47 5,74 5,28
Cellulose 1,33 6,25 6,04 6,68
Zucker 11,88 7,86 7,58 6,72
Proteïnkörper 0,87 1,05 1,67 11,02
Sonstige Nährstoffe 3,47 11,36 10,05 14,31
100 Th. vorstehender Rüben lieferten 23,2 Th. Presslinge und 76,8 Th.
Saft von folgender Zusammensetzung:
Presslinge. Saft.
23,2 76,8
----- -----
Wasser 15,61 65,95
Asche 1,27 ?
Cellulose 1,47 --
Zucker 1,72 10,17
Kohlenhydrate 2,84 0,63
Proteïnkörper 0,28 0,58
----- -----
23,20 76,80
Ausser zum Mastfutter hat man die Pressrückstände zur Bereitung von
Branntwein und Essig, sowie neuerdings als Material zur Herstellung von
Papier und von Leuchtgas anzuwenden vorgeschlagen. In letzterer
Hinsicht sollen sehr gute Resultate erzielt worden sein.
[Greek: b]) Die Saftgewinnung aus dem Brei =durch Ausschleudern=. Vor
längerer Zeit und auch neuerdings wieder hat man vorgeschlagen, den Saft
aus dem Rübenbrei mit Benutzung der weiter unten zu beschreibenden
Centrifugalmaschinen -- in der Regel =Centrifugen= oder =Schleudern=
genannt -- herauszuschleudern. Man erhält auf diese Weise nach
=Frickenhaus= 50-60 Proc. Saft; den Rest soll man gewinnen, indem man den
mit Wasser angerührten Rückstand noch zweimal in der Centrifuge
behandelt. Um nicht zu sehr verdünnte Säfte zu erhalten, wird der dünne
Saft zur Maceration von zuckerreicherem Rübenbrei benutzt. Die Praxis hat
sich theilweise günstig über diese Methode der Saftgewinnung
ausgesprochen.
Die Leistung einer Schleuder von 1 Meter Durchmesser und 0,5 Meter Höhe
ist zu 100 Ctr. per Tag anzunehmen. Die Arbeitskraft ist geringer als
bei der Presse, namentlich ist die Ausgabe für die Presstücher hierbei
ganz vermieden. Die Kraft, mit welcher obige Schleuder auf den Saft
wirkt, ist 5,1 Atmosphären, wodurch gegen 60 Proc. Saft erzielt werden.
Der Rest wird durch Verdrängen mittelst Wasser bei dem verminderten
Drucke von 1,8 Atmosphären herausgeschleudert; die Quantität des
zugesetzten Wassers beträgt 50-60 Proc. des Rübenquantums; von diesen
50 Proc. bleiben 20 Proc. in den Rückständen, während 30 Proc. in den
Läuterkessel übergehen. Die übrigen Verhältnisse müssen entscheiden, ob
der Mehraufwand an Brennstoff durch die Mehrausbeute an Zucker mehr als
gedeckt wird.
[Greek: g]) Die Saftgewinnung =durch Auslaugen des Rübenbreies=
(Macerationsverfahren nach =Schützenbach=). Nach dem =älteren= Verfahren
=Schützenbach='s werden die Rüben zuerst gereinigt und dann zur
=Schneidemaschine= gebracht, welche so eingerichtet ist, dass durch
allmälige Einwirkung einer Anzahl vertikal stehender Messer und einer
horizontal auffallenden Schneideklinge die Rüben zu Parallelepipeden
(Schnitzeln) zertheilt werden, welche unter dem Einflusse der Luft sich
zusammenbiegen und nicht mehr aneinander haften. Das =Trocknen= geschieht
in Trockenräumen mit bis auf etwa 50° erhitzter Luft. Die Rübenschnitte
gehen ununterbrochen über endlose Gewebe, die in dem Trockenraume
horizontal gelagert sind. Die Luft wird auf ähnliche Weise wie in den
Malzdarren erhitzt. Die getrockneten Rüben werden entweder zu Pulver
zermahlen oder im ungemahlenen Zustande verarbeitet. Im ersteren Falle
macerirt man 4 Th. Rübenmehl mit 9 Th. Wasser, welches mit etwas
Schwefelsäure oder schwefliger Säure angesäuert worden ist, und stumpft
dann die Säure mit Kalk ab. Nach dem zweiten gewöhnlicheren Verfahren
feuchtet man die trockenen Rübenschnitte mit dünner Kalkmilch an, füllt
sie in geschlossene Cylinder und laugt sie hier mit Wasser von 80° aus.
Die weitere Verarbeitung des Saftes bietet nichts Eigenthümliches dar.
Hinsichtlich des Werthes der =Schützenbach='schen Saftgewinnungsmethode
hat sich in vielen Gegenden Deutschlands die Ueberzeugung gebildet,
dass der Kostenaufwand für die beiden Operationen des Trocknens und
Auslaugens weit grösser ist, als für die directe Verarbeitung der
grünen Rübe, ohne in Menge und Güte des gewonnenen Produktes eine
Entschädigung zu gewähren. Dennoch kann es Fälle geben, wo diese
Industrie mit Nutzen betrieben werden mag. Sie gewährt den Vortheil,
das ganze Jahr regelmässig fortarbeiten zu können, und gestattet eine
vortheilhafte Benutzung des Anlagecapitals und des Arbeits- und
Aufsichtspersonals. 4,75 Centner grüne Rüben werden (vom 1. September
1866 an) gleich 1 Ctnr. trockener Schnitzen gerechnet. Der Umstand,
dass die Maceration der Rübenschnitte äusserst langsam erfolgt und bei
erhöhter Temperatur vor sich geht, wobei der Saft leicht eine
nachtheilige Veränderung erleiden kann, hat in neuerer Zeit (1853)
=Schützenbach= veranlasst, aus dem durch Zerreiben der Rüben erhaltenen
=Rübenbrei= durch Digestion mit kaltem Wasser den Saft zu gewinnen. In
wissenschaftlicher Hinsicht verdient das =Schützenbach='sche Verfahren
alle Beachtung, in der Praxis dagegen hat es den gehegten Erwartungen
nicht immer entsprochen. Man wirft demselben vor, dass es nur bei der
sorgfältigsten Manipulation, wie sie in der Praxis nicht immer möglich
ist, eine grössere Ausbeute gäbe, als das Pressverfahren, und dass
leicht Störungen des Betriebes bei demselben eintreten.
[Greek: d]) Wie oben bemerkt, kann man den Saftinhalt der Rübenzellen
erzielen, ohne dass man die Zellen zu öffnen braucht. Die Saftgewinnung
geschieht hier =durch Auslaugen der grünen Schnitzel= (Dialyse oder
Diffusion nach =Robert=; osmotische Maceration oder Osmose nach
=Dubrunfaut=). Aus der =Schützenbach='schen Maceration hat sich das auf
Dialyse basirte Diffusionsverfahren =Robert='s herausgebildet, welches
darin besteht, dass man die grünen Rübenschnitzel mit reinem Wasser von
50° C. digerirt. Der Zucker geht durch die Zellenwandung hindurch und
löst sich in dem Wasser, während gewisse Nichtzuckerstoffe in den Zellen
zurückbleiben. Die erhaltene Flüssigkeit ist mithin eine fast reine
Zuckerlösung und kann mit Leichtigkeit von der geringen Menge fremder
Stoffe geschieden werden. Ein Nachtheil des Verfahrens liegt in der
grossen Verdünnung der Zuckerlösung. Die =Diffusionsrückstände= sind sehr
wässrig und enthalten 93 Proc. Wasser und 7 Proc. Trockensubstanz.
Vergleicht man die verschiedenen Saftgewinnungsverfahren in Bezug auf
Betriebskraft, Arbeitspersonal, Zuckerverlust etc. etc., so gebührt dem
=Diffusionsverfahren= der Vorzug und in der That findet dasselbe mit
Recht eine immer grössere Verbreitung.
[Sidenote: Scheidung des Saftes.]
3. =Die Scheidung des Rübensaftes.= Der durch Auspressen oder durch
Ausschleudern oder endlich durch Maceration aus dem Brei gewonnene
Rübensaft färbt sich an der Luft tintenartig und es scheidet sich ein
schwarzer flockiger Niederschlag aus. Je mehr freie Säure der Saft
enthielt, desto weniger leicht tritt die Färbung ein und der Saft
erscheint in diesem Falle braunroth gefärbt. Der Saft ist nicht nur eine
Lösung von Zucker, sondern eine Lösung sämmtlicher löslicher
Bestandtheile der Rübe, von welchen ausser dem Zucker die
stickstoffhaltigen Substanzen und die mineralischen Bestandtheile zu
beachten sind. Besonders die ersteren sind es, welche unter dem Einfluss
der atmosphärischen Luft in Fermente übergehen und den Zucker in
Milchsäure und andere Produkte überführen. Bis jetzt ist es noch nicht
gelungen, den gelösten Zucker von allen diesen Verunreinigungen zu
befreien. Man sucht zuvörderst nur diejenigen zu entfernen, welche der
Herstellung von reinem Zucker am meisten hinderlich sind oder durch
welche er seine Krystallisationsfähigkeit einbüssen würde. Die
angebrachte Abscheidung dieser schädlichen Stoffe ist die Aufgabe der
=Läuterung=.
Das jetzt fast allgemein eingeführte =Läuterungsverfahren= ist
folgendes: Zuerst wird der Saft in der Scheidepfanne möglichst rasch
und gleichmässig erhitzt, damit die im Safte vorhandene freie Säure
keinen nachtheiligen Einfluss auf den Zucker ausübe und die
Eiweisssubstanzen coaguliren. Das Erhitzen geschieht am zweckmässigsten
in kupfernen =Läuterungs=- oder =Defecationskesseln= mit doppeltem
Boden. Sobald durch Erhitzen des Saftes die Coagulation erfolgt ist,
was gewöhnlich bei 85° geschieht, wird verdünnte Kalkmilch zugesetzt
und innig mit dem Safte gemischt. Der Kalk sättigt die in dem Safte
enthaltenen freien Säuren, dann scheidet er die stickstoffhaltigen
Substanzen aus, welche so leicht zum Verderben des Saftes beitragen
können, oder zersetzt dieselben unter Ammoniakentwickelung. Der Kalk
verbindet sich endlich mit einem Theile des Zuckers zu Zucker-Kalk
(Calcium-Saccharat). Von den durch den Kalkzusatz frei gemachten Basen
werden Eisenoxydul und Magnesia gefällt, während Kali und Natron frei
gemacht werden. Damit der Kalk hinlänglich wirken könne, wird, nach
dessen Zusatze, die Temperatur durch Einlassen von Dampf erhöht. Die
Menge des zuzusetzenden Kalkes ist von der Beschaffenheit der Rüben
abhängig. In der Regel setzt man auf 100 Lit. Saft 1-2 Pfund Kalk zu
oder auf 2 Centner Rüben 1 Pfund. Die in Form eines Schlammes
(=Scheideschlamm=) ausgeschiedenen unlöslichen Verbindungen des Kalkes
werden von dem übrigen Zuckersaft (geschiedener Saft) getrennt. Diese
Trennung wird gegenwärtig allgemein mittelst der sogenannten
=Filterpressen= (Pressfilter, Fachfilter) bewirkt, deren Einführung in
die Zuckerfabrikation als ein bedeutender Fortschritt bezeichnet werden
muss.
[Sidenote: Entkalken oder Saturiren des Saftes durch Kohlensäure.]
Der geläuterte Saft ist keineswegs eine reine Zuckerlösung, sondern
enthält ausser dem freien Zucker Zucker-Kalk, freies Kali und Natron,
etwas Ammoniak, geringe Mengen stickstoffhaltiger organischer Substanzen,
deren Zersetzung durch die vorhandenen freien Alkalien beim weiteren
Eindampfen sich durch Ammoniakentwickelung zu erkennen giebt, organische
Säuren, namentlich Asparaginsäure, endlich Alkalisalze wie Kaliumsulfat
und Kaliumnitrat. Die fernere Behandlung des geläuterten Saftes bezweckt
nun die möglichste Entfernung dieser fremden Stoffe aus dem Safte,
namentlich die Zersetzung des Zuckerkalkes. Die Entkalkung kann geschehen
auf =physikalischem= Wege durch Knochenkohle oder auf =chemischem= Wege
durch Kohlensäure; letztere Art des Entkalkens macht indessen die
Anwendung der Knochenkohle nicht überflüssig, weil ja die Kohle nicht
blos entkalkend wirkt, aber die Menge der Kohle lässt sich beträchtlich
vermindern. Der geläuterte Saft wird, nachdem er durch ein Kohlenfilter
gelaufen ist, entweder sofort abgedampft oder mit =Kohlensäure=
behandelt, um den bei der Läuterung zugesetzten Kalk zu entfernen,
welcher sonst bei der darauf nachfolgenden Filtration über Knochenkohle,
welche gleichfalls die Eigenschaft besitzt, den Kalk des Zuckerkalkes aus
dem Safte zu entfernen, beseitigt werden muss[107]. Die Kohlensäure wurde
zuerst 1811 von =Barruel= in Paris und später von =Kuhlmann= in Lille
empfohlen, von =Schatten= und =Michaelis= aber im Grossen zum =Entkalken=
oder =Saturiren des geläuterten Saftes= angewendet. Der letztere erzeugt
die Kohlensäure aus mit Wasser angerührter Schlämmkreide (besser und
reiner aus Magnesit) und Schwefelsäure, der erstere durch Verbrennen von
Holzkohle oder von Gaskoks. Neuerdings hat =Ozouf= empfohlen, die
Kohlensäure durch Glühen von Natriumbicarbonat darzustellen.
[107] Viele Fabriken, darunter die in Waghäusel, entkalken nur durch
Filtration über Knochenkohle.
[Illustration: Fig. 213.]
In den deutschen Fabriken bedient man sich zum Zersetzen des
Zuckerkalkes der =Kleeberger='schen Pfanne; Fig. 213 zeigt eine solche
im Durchschnitt. Sie ist von Gusseisen und kastenförmig. Die
Kohlensäure wird, nachdem sie mittelst einer Lösung von kohlensaurem
Natrium und dann mit reinem Wasser gewaschen worden ist, durch das Rohr
_m_ in den Kasten _B_ geleitet, welcher mit dem heissen Safte angefüllt
ist. Das Rohr _m_ spaltet sich in zwei engere auseinandergehende
Röhren, wodurch das Kohlensäuregas besser zertheilt und der Saft besser
bewegt wird. Das nicht absorbirte Gas, zum kleinen Theil aus
Kohlensäure, zum grösseren aus Stickstoff bestehend, sammelt sich in
_B_ über dem Safte an und drängt denselben durch die Oeffnungen _P_ in
den oberen Raum _A_. Wenn dergestalt der Saft in _B_ bis unter _P_
gesunken ist, so geht das in _B_ angesammelte Gas durch die Oeffnungen
in _A_ und nochmals durch den Saft, wo die Kohlensäure vollends
absorbirt wird. Die nicht absorbirten Gase entweichen durch _n_. Nach
beendigter Einwirkung des Kohlensäuregases, daran zu erkennen, dass
der Kalk gut abgeschieden und der Saft klar ist, schliesst man den
Kohlensäurehahn _o_ und lässt dann durch _k_ den Saft in ein Reservoir
fliessen, in welchem sich das Calciumcarbonat absetzt. Der klare Saft
wird dann zur weiteren Bearbeitung abgelassen. Zur Reinigung des
Entkalkungsapparates, namentlich zur Entfernung des abgeschiedenen
Calciumcarbonates dient die Oeffnung _e_. Der zu entkalkende Saft tritt
durch das Rohr _s_ und die Rinne _t_ in den Apparat. Der abgeschiedene
Schlamm (=Saturationsschlamm=) wird in gleicher Weise wie der
Scheideschlamm in der Filterpresse von der beigemengten Zuckerlösung
getrennt.
[Sidenote: Andere Mittel zum Entkalken des geläuterten Rübensaftes.]
Anstatt der Kohlensäure (und der Knochenkohle) hat man zum Entkalken
des geläuterten Rübensaftes eine grosse Anzahl von Mitteln
vorgeschlagen, die zum grössten Theile in der Anwendung solcher Säuren
oder Substanzen bestehen, welche mit dem Kalk des Zuckerkalkes
unlösliche Verbindungen eingehen, ohne jedoch dabei den Zucker zu
verändern. Die =Oxalsäure= würde zum Entkalken sehr passend sein, da
das Calciumoxalat in der Zuckerlösung unlöslich ist; sie ist jedoch für
jetzt noch viel zu theuer, der Niederschlag hat auch das Unangenehme,
dass er äusserst fein ist und sich deshalb nur sehr langsam absetzt und
ein Filtriren durch Beutelfilter nöthig macht. Auch die =Phosphorsäure=
wurde zum Entkalken und zum Neutralisiren des alkalisch reagirenden
Saftes angewendet. Das Calciumphosphat scheidet sich in Flocken aus und
kann leicht durch Filtriren durch eine dünne Schicht gekörnter Kohle
getrennt werden. Vortheilhafter als die freie Phosphorsäure scheint das
Ammonphosphat zu sein, welches den Kalk fällt und die Alkalien
neutralisirt, während das Ammoniak frei wird, das beim Erhitzen des
Saftes entweicht. =Oelsäure= und =Stearinsäure= sind gleichfalls
vorgeschlagen worden, welche mit einer Zuckerkalklösung
zusammengeschüttelt, schon in der Kälte derselben den Kalk vollständig
entziehen. Ebenso das =Kieselsäurehydrat= und das =Caseïn=. =Acar=
setzt zu dem geläuterten Safte =Pektinsäure=, welche mit dem Kalke zu
unlöslichem Calciumpectat zusammentritt. Seitdem =Magnesiumsulfat= aus
dem Stassfurter Kieserit äusserst wohlfeil dargestellt wird, hat man es
(nach dem Vorschlage von =Morgenstern=) gleichfalls zum Entkalken und
Klären des Zuckersaftes mit grossem Erfolg angewendet. Die Magnesia
nimmt bei ihrer Abscheidung einen Theil der verunreinigenden und
färbenden Substanzen des Saftes mit. =Frickenhaus= endlich hat
neuerdings auf die Anwendbarkeit der =Fluorwasserstoffsäure= zum
Entkalken, noch mehr aber zum Entsalzen des Rübensaftes aufmerksam
gemacht. Ausser den im Vorstehenden genannten Substanzen, welche dem
Safte nach der Läuterung mit Kalk behufs der Entkalkung zugesetzt
werden, giebt es noch eine Anzahl solcher, die vor dem Kalk oder neben
demselben dem Safte beigemischt werden und den Zweck haben, =die
Läuterung vollständiger= als mit Kalk oder ohne denselben
=auszuführen=, oder mindestens den Saft so weit zu reinigen, dass bei
der darauf folgenden Filtration durch Thierkohle beträchtlich =an Kohle
gespart= werde. Hier sei zunächst die =schweflige Säure= angeführt, von
welcher man sich in der Zuckerfabrikation grosse Dinge versprach.
Bereits im Jahre 1810 empfahl =Proust=, des Calciumsulfit gegen die
schnell eintretende Gährung des Zuckerrohrsaftes anzuwenden; 1829
erhielt =Dubrunfaut= ein Patent auf die Behandlung des Rübensaftes mit
schwefliger Säure vor der Läuterung mit Kalk. Im Jahre 1849 hat
=Melsens= in Brüssel diesen Gegenstand wieder aufgegriffen und die
Anwendung von zweifach schwefligsaurem Kalk empfohlen. Bei 100°
scheidet der zweifach schwefligsaure Kalk die meisten Proteïnsubstanzen
aus ihren Lösungen ab; er wirkt nicht allein gährungswidrig, sondern
demnach auch als kräftiges Läuterungsmittel. Die in den Rüben fertig
gebildet vorkommenden Farbstoffe werden durch die schweflige Säure nur
maskirt, aber nicht zerstört; sie widersetzt sich dagegen der Färbung
des Rübensaftes durch die Luft vollkommen und bleibend. =Melsens=
glaubt, dass man bei Anwendung seines Mittels bei der Gewinnung des
Zuckers aus Zuckerrohr von der Gefahr der eintretenden Gährung nicht
mehr bedrängt, die Pfannenfeuerung durch eine Art Sonnengradirung, ja
selbst durch Gradirung auf wirklichen Gradirhäusern ersetzen könne. Bei
den Rüben fand er grössere Schwierigkeiten, besonders weil die übeln
Folgen ihres beträchtlichen Gehaltes an Salzen durch Calciumsulfit
nicht zu heben sind. Dagegen scheint ihm ein Zusatz desselben zum
ausgepressten Brei die Möglichkeit einer völligen Erschöpfung, durch
systematische Auswaschung in sichere Aussicht zu stellen. Er glaubt
auch, dass das Calciumsulfit die Knochenkohle entbehrlich machen werde.
Die durch =Melsens= in Aussicht gestellte Vereinfachung verliert jedoch
durch zwei Umstände wesentlich an Werth. Erstlich behält der fertige
Zucker einen schwefligen Geschmack bei, welcher nur durch starkes
Decken, wobei 10 Proc. abgehen, durch längeres Aussetzen des
zerstossenen Brotes an die Luft oder in einer ammoniakalischen
Atmosphäre entfernt werden kann. Zweitens fragt es sich, ob die
Presslinge mit Calciumsulfit behandelter Rüben noch als Futter
anwendbar sind. Die von =Melsens= bekannt gegebenen Vorschläge wurden
von =Dumas= in einer Weise bevorwortet, welche eine totale Umwälzung
der bisherigen Zuckerfabrikation, ein Aufhören der Fabriken von
Knochenkohle und eine folgenschwere Vermehrung der Zuckerausbeute
erwarten liess. Von allen Hoffnungen jedoch, die sich an =Melsens='
Methode knüpften, ist bis jetzt noch keine erfüllt worden.
[Sidenote: Läuterung mit Baryt.]
Die bisher abgehandelten Methoden der Abscheidung des Zuckers aus dem
Rübensafte beruhen darauf, dass die fremden Substanzen, welche den
Zucker begleiten, in eine unlösliche Form oder Verbindung übergeführt
werden, also auf einer Abscheidung dieser Stoffe von dem Zucker. Das
Umgekehrte, nämlich die Abscheidung des Zuckers von den fremden Stoffen
bezweckt das vor etwa 15 Jahren in Frankreich patentirte Verfahren von
=Dubrunfaut= und =de Massy=, das sich auf die Eigenschaft des Baryts
gründet, mit Rohrzucker in der Siedehitze eine unlösliche Verbindung
von =Zucker-Baryt= (Barium-Saccharat, C_{12}H_{22}O_{11},BaO) zu
bilden. Man versetzt den bis zum Sieden erhitzten Saft mit so viel
Aetzbaryt, als nöthig ist, um allen Zucker zu fällen. Der sich als
Niederschlag ausscheidende Zucker-Baryt wird von der Flüssigkeit, worin
alle übrigen Substanzen gelöst bleiben, getrennt, dann in reinem Wasser
suspendirt und durch Kohlensäure zersetzt. Man erhält einerseits reine
Zuckerlösung, welche wie gewöhnlich verkocht wird, und andererseits
Bariumcarbonat, welches wieder auf Aetzbaryt verarbeitet wird. Nachdem
der Zucker-Baryt durch Kohlensäure zersetzt worden ist, wird die Lösung
filtrirt und mit etwas Gyps versetzt, wo in Folge doppelter Zersetzung
die geringe Menge des noch gelösten Bariumcarbonates als Sulfat und der
Gyps als Calciumcarbonat ausgeschieden wird. Nach den Versuchen von =C.
Stammer= giebt die Abscheidung des Rohrzuckers aus der Melasse durch
Baryt nicht unbefriedigende Resultate.
4. =Die Filtration des entkalkten Saftes durch Knochenkohle, das
Verdampfen des Saftes und nochmaliges Filtriren durch Kohle.= Ehe wir die
weitere Behandlung des geläuterten und entkalkten Saftes beschreiben,
wenden wir uns zu der Einrichtung der Filter und Siedepfannen.
=Die Filtra.= Nachdem =Lowitz= die Eigenschaft der Holzkohle entdeckt
hatte, entfärbend auf gefärbte Flüssigkeiten zu wirken, wurde die Kohle
zuerst im Jahre 1798 zur Entfärbung der Melassen in den Zuckerraffinerien
benutzt. Später wurde nachgewiesen, dass das Entfärbungsvermögen der
Thierkohle, (Knochenkohle, Beinkohle), das der Holzkohle weit übertreffe.
Später entdeckte =Schatten=, dass die Thierkohle nicht nur entfärbend,
sondern auch entkalkend und entsalzend auf den Saft wirke. Darauf gründet
sich die überaus wichtige Rolle, welche die Knochenkohle in der heutigen
Zuckerfabrikation spielt. Lange Zeit wendete man sie nur als feines
Pulver an, später im gekörnten Zustande. Nach der älteren Methode
erhitzte man den Kohlenstaub mit dem abgedampften Safte und entfernte ihn
daraus wieder durch einen Zusatz von Blut, wie dies noch jetzt bei dem
Raffiniren des Rohrzuckers theilweise gebräuchlich ist.
[Illustration: Fig. 214.]
Zur Abscheidung des entfärbten und entkalkten Saftes von den
Kohletheilchen u. s. w. benutzt man häufig die 1825 von =Taylor=
angegebenen Filter, welche Fig. 214 im Durchschnitt abgebildet sind. In
einem, mit Thüre versehenen und mit Kupferblech ausgefütterten Kasten,
befinden sich zwei durch einen Querboden getheilte Abtheilungen. In der
oberen _A_ befindet sich der zu filtrirende Saft, in der unteren _B_
die Filtrirvorrichtung und der filtrirte Saft. Die Filtrirbeutel sind
Schläuche aus Baumwollzeug, und stecken in leinenen Beuteln der Art,
dass sie möglichst viele Falten bilden. Die messingenen Mundstücke der
Beutel (siehe _P_) werden in die Oeffnungen des Querbodens
eingeschraubt. Ueber dem Boden der unteren Abtheilung befindet sich ein
Hahn _a_ zum Ablassen des filtrirten Saftes. In die obere Abtheilung
gelangt der Saft durch das Rohr _o_. Das zuerst Ablaufende ist meistens
trübe und muss nochmals zurückgegossen werden. Die Poren der Filter
verstopfen sich sehr bald und die letzteren müssen deshalb öfters
ausgewechselt werden.
[Sidenote: Dumont's Filter.]
=Pajot des Charmes= war es, welcher im Jahre 1822 die Knochenkohle in
die Filter brachte und die Entfärbung mit der Filtration verband. Diese
Versuche blieben unbeachtet, bis =Dumont= 1828 die für die
Zuckerindustrie so wichtige Entdeckung machte, dass die Wirksamkeit der
Thierkohle bedeutend vermehrt wurde, wenn man sie im gekörnten Zustande
und in dicken Schichten anwende. Er entfernte von der Kohle allen Staub,
so dass nur noch grob gepulverte Kohle zurückblieb; er construirte dann
ein Filter -- das =Dumont='sche Filter -- in welchem die gekörnte Kohle
sich gänzlich in die Flüssigkeit eingetaucht fand. Diese Art der
Anwendung der Kohle gestattet es, nach dem Gebrauche die aufgenommenen
Stoffe (namentlich den Kalk) durch das sogenannte =Wiederbeleben=
(theilweise durch Behandeln der erschöpften Kohle mit Salzsäure) wieder
daraus zu entfernen, wodurch die Kohle aufs Neue brauchbar wird. Nur
durch diesen Umstand ist es möglich geworden, die Thierkohle in den
Zuckerfabriken in der erforderlichen Menge anzuwenden.
[Illustration: Fig. 215.]
Fig. 215 zeigt den Verticaldurchschnitt, Fig. 216 den
Horizontaldurchschnitt des =Dumont='schen Filters. Das eigentliche
Filter besteht aus einem hohen Gefässe _A l_ mit einem Siebboden _b b_,
über welchem die gekörnte Kohle aufgeschichtet wird. Oberhalb und unten
seitwärts (bei _C_) sind dicht zu verschliessende Oeffnungen zum
Eintragen und Entleeren der Kohle vorhanden. Wendet man Kohle von
verschiedener Korngrösse und ungleicher Wirksamkeit an, so kommt in den
unteren Theil die wirksamere und in die oberen die gröbere. Auf die
Kohle wird ein feuchtes Tuch gebreitet und ein kupferner Siebboden _c
c_ gelegt. Gewöhnlich werden mehrere Filter von einem Vorrathsbehälter
_D_ aus mit Saft gespeist. Mit Hülfe des Hahnes _d_ wird der Saft in
die Filter _A_ gebracht. Damit er darin gleich hoch stehe und unter
gleichem Drucke hindurchgehe, ist mit dem Ausflussrohr ein Hahn mit
Schwimmern _e_ verbunden. Der durch die Kohle gehende Saft kann in die
untere Abtheilung des Filters nicht gelangen, ohne die darin
befindliche Luft auszutreiben, welcher letzteren ein Ausweg durch das
zu diesem Behufe angebrachte Steigrohr _t_ angewiesen ist. Der
Siebboden unter der Kohle ist gewöhnlich noch mit einem Rohrgeflecht
bedeckt, darauf kommt ein leinenes oder wollenes Tuch. Nachdem die
Kohle in ihrer Wirkung erschöpft ist, süsst man die Filter mit
kochendem Wasser aus, um allen Zucker daraus zu gewinnen. Zuweilen
leitet man auch den Saft von einem Filter auf ein zweites, falls das
erstere den Saft nicht genügend reinigt und die Kohle doch noch
Unreinigkeiten aufzunehmen vermag.
[Illustration: Fig. 216.]
[Sidenote: Pfannen.]
Die =Pfannen=, welche zum Abdampfen des filtrirten Saftes und zum
Einkochen des Klärsels dienen, lassen sich, je nachdem man freies Feuer
oder Dämpfe oder heisse Luft zum Erhitzen benutzt, je nachdem
unterbrochen oder continuirlich, bei gewöhnlichem oder vermindertem
Luftdrucke gearbeitet wird, hinsichtlich der Art des Verdampfens
eintheilen in solche, die
I. bei =gewöhnlichem Luftdrucke= arbeiten, und zwar
a) über freiem Feuer als feststehende und Schaukel- oder Kipppfannen,
oder
b) mit Hochdruckdampf und
c) mittelst erwärmter Luft;
II. bei =vermindertem Luftdrucke= (Vacuumpfannen). Der luftverdünnte
Raum wird erzeugt
a) mit Hülfe der Luftpumpe,
b) durch die Toricelli'sche Leere,
c) mittelst Dampf und Condensation desselben oder
d) durch Combination von a und b.
Die Pfannen sind theils auf periodischen, theils auf continuirlichen
Betrieb eingerichtet.
Was die Abdampfpfannen, die aus Kupfer bestehen, =über freiem Feuer=
betrifft, so hat man bei ihrer Construction nicht allein auf ökonomische
Verwendung des Brennstoffs, sondern auch auf den Einfluss derselben auf
die Qualität der Produkte und auf leichte Ausführung der Arbeit zu sehen.
Ein grosser Uebelstand beim Verdampfen über freiem Feuer ist die Gefahr
der Ueberhitzung des von der Zuckerlösung nicht bedeckten Randes und die
Schwierigkeit, das Feuer schnell vermindern zu können, wie es beim
Entleeren der Pfannen nöthig ist, wenn nicht ein Theil des Zuckers in
Caramel übergeführt werden soll.
[Illustration: Fig. 217.]
[Illustration: Fig. 218.]
[Illustration: Fig. 219.]
Diese Uebelstände werden durch eine Fig. 217 im Verticaldurchschnitt
und Fig. 218 im Grundrisse abgebildete Construction der Feuerung zum
Theil beseitigt. _D_ ist die Abdampfpfanne, _A_ der Herdraum, _B_ der
Feuerraum, _C_ der Aschenfall, _E_ der Schornstein. Der Brennstoff
gelangt durch _a_ auf den schief liegenden Rost _b_. Durch die Oeffnung
_d_ lässt sich der Rost rein erhalten. Der Feuerraum ist mit einem
oberhalb verschlossenen Gewölbe bedeckt, in welchem die seitlichen
Oeffnungen _e e_ die Hitze gleichmässig in den Herdraum gelangen
lassen. Von hier aus gelangen die Verbrennungsgase durch die Kanäle _f
f_ nach abwärts und werden durch den Kanal _G_ in den Schornstein
geleitet. _l l_ sind geschlossene Oeffnungen, welche kalte Luft in den
Herdraum _A_ zu leiten gestatten. Leichter als in den feststehenden
Pfannen ist das Entleeren der Zuckerlösung in den =Kipp=-, =Schaukel=-
oder =Schwungpfannen= auszuführen. Sie sind flach, 30-36 Centim. tief,
gehen (Fig. 219) in einen breiten Schnabel aus und sind um eine
horizontal auf der Umfassungsmauer gelagerte Axe mittelst eines Hebels
und Ketten beweglich. Hier wird das Feuer ununterbrochen unterhalten;
hat der Saft die erforderliche Concentration erreicht, so hat der
Arbeiter nur an dem Hebel _m_ zu ziehen, und die Pfanne zu entleeren.
Sehr wirksam ist die auf =Anwendung von Wasserdämpfen= sich gründende
=Pfanne= von =Pecqueur=, deren Einrichtung aus Fig. 220 und 221
hervorgeht. Sie erscheint von oben gesehen länglich viereckig und an
der einen schmäleren Seite abgerundet; auf dem Boden liegen rostähnlich
die Dampfröhren. Der Dampf tritt durch das Rohr _a_ in das weitere
Rohrstück _b_, von welchem sechs gebogene Röhren den Dampf dem
Rohrstücke zuführen, von welchem aus das Condensations-Wasser durch das
Rohr in den Dampfkessel zurückgeleitet wird. Diese directe
Zurückleitung hat einmal den Vorzug, dass nur diejenige Wärme verloren
geht, die durch die äussere Abkühlung verloren gehen muss; das andere
Mal gestattet sie ein schnelleres Abdampfen, weil in dem Röhrensystem
sich nur der heissere Dampf befindet. Bei diesen Pfannen sind ferner
die Röhren _a_ mit _b_ und _e_ mit _d_ so verbunden, dass eine Drehung
der Rohrstücke _b_ und _d_ möglich ist, ohne dass _a_ und _e_ ihre Lage
verändern. Diese Drehung erlaubt die Heizröhren mit Leichtigkeit zu
reinigen und die Pfanne schnell zu leeren, welche mit Hülfe des
Hebelarmes _m_ um einige Zoll nach dem Hahne _g_ hin, durch welchen der
Saft ausfliesst, geneigt gestellt werden kann. Durch diese Einrichtung
wird die =Pecqueur='sche Pfanne eine Kipppfanne.
[Illustration: Fig. 220.]
[Illustration: Fig. 221.]
Auch mit Hülfe =erwärmter Luft= hat man das Abdampfen des Saftes unter
gleichzeitiger Erniedrigung der Temperatur zu erreichen gesucht, so z.
B. in den Abdampfapparaten von =Brame-Chevallier= und =Péclet=. Der
Apparat des ersteren hat folgende Einrichtung: Mittelst einer
Dampfmaschine bewegte Pumpen treiben Luft durch mit Dampf geheizte
Röhren nach den offenen Abdampfpfannen mit doppelten Böden. Hier tritt
sie heiss aus dem oberen siebähnlichen durchlöcherten Boden in den
Saft, welcher mit einer Dampfspirale erwärmt wird. Die Luft vertheilt
sich in kleinen Bläschen in dem Safte und entweicht dampfbeladen.
[Illustration: Fig. 222.]
Die übrigen Abdampfpfannen, in denen erhitzte Luft zum Abdampfen
benutzt wird, bieten nichts Eigenthümliches mit Ausnahme eines von
=Péclet= beschriebenen Apparates (Fig. 222). Die Pfanne _A_, durch
directes Feuer geheizt, ist oben mit einem gewölbten Deckel
verschlossen. Ueber der Pfanne liegt die Axe _a_, die inwendig mit
Flügeln versehen ist, welche durch Leisten mit einander verbunden sind,
über welche feine Metallsiebe so gespannt sind, dass dadurch mehrere
ineinander steckende Walzen entstehen. Die durch den Saft zu treibende
Luft wird in _B_, einem geschlossenen Raume, erhitzt, in welchem Röhren
_f_ liegen, welche, von der abgehenden Hitze des Ofens umgeben, die
Luft, die der Ventilator _C_ liefert, erwärmen. Die Luft kommt beim
Drehen der Axe mit dem durch die Walzen gehobenen Safte in Berührung
und dampft ihn ab. Die Wasserdämpfe entweichen durch _e_, die
Verbrennungsgase durch _g_.
[Sidenote: Vacuumpfannen.]
Die wichtigste Verbesserung in den Apparaten zum Eindampfen des
Zuckersaftes ist die von =Howard= im Jahre 1812 eingeführte Anwendung des
luftverdünnten Raumes, in welchem die Verdampfung weit leichter vor sich
geht und das Sieden bei weit niedrigerer Temperatur erfolgt, als unter
den gewöhnlichen Bedingungen, unter welchen das Sieden bei dem Drucke
einer Atmosphäre von statten geht. Der niedrigste Siedepunkt des Klärsels
in den Vacuumpfannen ist 46,1° C., die gewöhnliche Siedetemperatur
65,5-71,1°. Man entgeht dadurch der Gefahr, durch hohe Temperatur und
gleichzeitige Einwirkung der Luft einen Theil des krystallisirbaren
Zuckers in nicht krystallisirbaren oder gar in Caramel überzuführen.
Ungeachtet ihrer Kostbarkeit und des zu ihrem Betriebe erforderlichen
Aufwandes von mechanischer Kraft sind die Apparate, in denen das
Verdampfen im luftverdünnten Raume geschieht -- die =Vacuumpfannen= --
gegenwärtig allgemein im Gebrauche.
Die wesentlichen Theile einer jeden Vacuumpfanne sind 1) die Kochpfanne
und 2) eine Vorrichtung zum Entfernen der Luft und der erzeugten
Saftdämpfe. Die Construction der Kochpfanne ist fast bei allen
Apparaten gleich und die Abweichungen zeigen sich hauptsächlich nur in
der Art und Weise, wie der luftverdünnte Raum hergestellt und erhalten
wird.
[Illustration: Fig. 223.]
[Illustration: Fig. 224.]
In Frankreich sind die von =Derosne= construirten Apparate sehr
verbreitet. In Deutschland sind sie durch einfachere und weniger
kostspielige Einrichtungen längst verdrängt. Diese Vereinfachung wurde
ermöglicht theils durch vervollkommnete Dampfmaschinen, theils durch
Ersparniss an Brennmaterial und durch zweckmässige Einrichtung der
Luftpumpe, in deren Folge dieselbe wieder Anwendung finden könnte. Fig.
223 und 224 zeigen einen in deutschen Zuckerfabriken sehr gewöhnlichen
Abdampfapparat. Die Kochpfanne _B_ besteht aus zwei luftdicht
verbundenen Kugelsegmenten und ist oben mit einem Helm versehen,
welcher durch das Rohr _l_ mit dem Condensator _A_ verbunden ist. Der
Apparat wird durch Dämpfe, welche das Dampfrohr _r_ und _s_ liefert,
geheizt. Der Dampf circulirt in der in der Pfanne befindlichen Spirale
_g_. Der verkochte Saft wird durch Oeffnen des Hebelventils _f_ durch
das Rohr _o_ in den untergesetzten Behälter _p_ abgelassen. Wenn die
Pfanne nach beendigter Kochung entleert ist und von Neuem gefüllt
werden soll, so setzt man sie mittelst des Rohres _l_ und _w_ mit
einer Luftpumpe in Verbindung. Ist die Luft gehörig verdünnt, was man
an dem Manometer _h_ sieht, so kann man durch Oeffnen des Rohres,
welches den Klärselbehälter mit der Vacuumpfanne verbindet, das Klärsel
in Folge des Uebergewichtes des äusseren Druckes in die Pfanne treiben,
so dass die Füllung durch Einsaugen von selbst vor sich geht.
Zweckmässiger ist indessen die Einrichtung mit dem Messcylinder _G_,
welcher die in die Pfanne zu bringende Quantität von Klärsel, Syrup
oder auch Wasser genau zu messen gestattet. Dieser Messcylinder steht
durch das Rohr _a_ oben und durch _i_ unten mit der Kochpfanne in
Verbindung und ist mit einem Glasrohr _n_ versehen, welches den Stand
der Flüssigkeit anzeigt. Mit Hülfe der drei Röhren _b_, _c_ und _d_
kann man nach Belieben Klärsel, Syrup oder Wasser in den Messcylinder
bringen. Mittelst des Rohres _u_ kann man Dampf durch Kochpfanne und
Condensator streichen lassen (ausblasen oder dämpfen), um zur
Unterstützung der Luftpumpe die Luft schnell auszutreiben. Vermittelst
des Probeziehers oder Stechers _e_ lässt sich eine Probe des verkochten
Klärsels nehmen. Der Hahn _g_ ist der Fetthahn, durch welchen man, um
das Aufschäumen des kochenden Saftes zu mässigen und dessen
Uebersteigen zu verhüten, etwas Butter oder nach =Sostmann=
zweckmässiger Paraffin in die Pfanne bringen kann, _f_ ist ein
Mannloch, um den Apparat reinigen zu können. In der halben Höhe der
Pfanne ist eine Scheibe aus starkem Spiegelglas eingesetzt, welcher
eine zweite gegenüber steht, um den Gang des Kochens beurtheilen zu
können. Der Condensator besteht aus dem Mantel _B_, welcher so
eingerichtet ist, dass der möglicherweise übersteigende Saft sich nicht
mit dem Wasser des Condensators mischt, sondern abgelassen wird. Das
Rohr _x_ zeigt die Höhe des Saftes in diesem Zwischenraume an. Durch
das Rohr _m_ gelangt kaltes Wasser nach dem Condensator und strömt
darin das brausenartig gebildete Ende dieses Rohres aus. Das
Thermometer _z_ zeigt die Temperatur im Innern der Pfanne an.
Nachdem die Luftpumpe in Thätigkeit gesetzt worden ist, öffnet man das
Rohr _c_, welches zum Saftbehälter _q_ führt, damit der Messapparat
sich fülle. Dadurch, dass man _m_ schliesst und _z_ öffnet, gelangt der
Saft in die Pfanne. Sobald dieselbe etwa zur Hälfte gefüllt ist, öffnet
man das Dampfrohr _s_, wodurch der Inhalt der Pfanne rasch ins Sieden
kommt. Darauf setzt man den Condensator in Thätigkeit. Die erzeugten
Saftdämpfe treten durch _l_ in den Condensator und werden in _w_
schnell condensirt und mit dem Condensationswasser durch [Greek: b]
abgeleitet. Zuweilen findet man auch die =Trappe='sche Einrichtung, bei
welcher die =Toricelli='sche Leere Anwendung findet. Der Condensator
ist in solcher Höhe angebracht, dass er etwa 10,6-11 Meter über der
Sohle des Fabrikgebäudes steht; von ihm reicht ein unten offenes Rohr
bis in einen Wasserbehälter hinab, wo es durch Wasser geschlossen wird.
Aus diesem Behälter fliesst dann das zugeleitete und verdichtete
Wasser, wovon in dem Rohre nur so viel stehen bleibt, als dem Grade der
Luftverdünnung in dem Apparate entspricht. Je nachdem man die
=Trappe='sche Vorrichtung als Luftpumpe benutzt oder nicht, spricht man
von Condensation mit =trockener= Luftpumpe (nach =Trappe=) oder mit
=nasser=. Bei Anwendung der trockenen Luftpumpe hat die gewöhnliche
Luftpumpe nur die Luft zu entfernen, welche sich nach und nach aus dem
Verdichtungswasser entwickelt. Im andern Falle hat sie auch das Wasser
zu entfernen. Man hat durch die Trappe'sche Einrichtung den Vortheil
einer grossen Ersparung an Triebkraft: die nasse Luftpumpe erfordert
2-3 Pferdekraft, die trockene kaum 1 Pferdekraft zu ihrem Betriebe;
ferner hat man grössere Freiheit in der Zulassung des
Verdichtungswassers. Die trockene Luftpumpe ist dagegen in ihrer
Wirkung zulässiger. Als Luftpumpe wendet man zweckmässig eine
sorgfältig gearbeitete zweistiefelige Saugpumpe an; arbeitet sie
»nass«, so muss alles Condensationswasser durch die Ventile hindurch;
bei den trockenen Luftpumpen geht nur Luft, nie Wasser durch die
Ventile.
[Sidenote: Abdampfen des Saftes.]
Wie schon früher angegeben wurde, bleiben nach dem Läutern und dem
Erkalten ausser dem krystallisirbaren Zucker eine Anzahl Substanzen in
dem Safte zurück, die auf die weitere Behandlung desselben von Einfluss
sind. Neben dem Zucker als Zuckerkalk -- da die Entkalkung vermittelst
Kohlensäure nie bis zu Ende geführt wird -- enthält der Saft freies Kali
und Natron, etwas Ammoniak, gewisse stickstoffhaltige organische
Substanzen (z. B. Asparagin), deren Gegenwart durch die beim Abdampfen
hervortretende Ammoniakentwickelung[108] zu bemerken ist, endlich eine
nicht unbedeutende Menge von Alkalisalzen, z. B. Kaliumnitrat,
Kaliumsulfat, Chlornatrium u. s. w. Ausserdem finden sich in dem Safte
Levulose und die Zersetzungsprodukte derselben durch den Kalk und die
Alkalien -- Humussubstanzen, welche den Saft bräunlich erscheinen lassen.
[108] Das Ammoniak kann mit Leichtigkeit gewonnen werden. Nach =Leplay=
und =Cuisinier= ergaben directe Versuche für eine Fabrik von 1000
Hektoliter Saft bis zu 300 Kilogr. Ammonsulfat täglich.
Das =Abdampfen des geläuterten Saftes= soll zunächst eine Concentration
bezwecken, welche soweit fortzusetzen ist, bis der Saft von Neuem mit
Vortheil gereinigt werden kann. Das Abdampfen muss möglichst rasch
geschehen, da die Qualität des Zuckers durch eine längere Einwirkung
einer höheren Temperatur um so mehr leidet, je unvollkommener derselbe
geläutert wurde. Ehedem setzte man das Abdampfen des Saftes in der
Regel bis zu 24-25° B. Dichte fort, ehe man ihn durch Thierkohle
filtrirte. Gegenwärtig zieht man es vor, den Saft durch das erste
Abdampfen nur soweit zu concentriren, als noch Ammoniakentwickelung zu
bemerken ist, wozu meist eine Concentration bis auf 10-12° B.
hinreicht. Nach Beendigung der Ammoniakbildung, wodurch die gänzliche
Zerstörung der stickstoffhaltigen Körper, die noch einen zerstörenden
Einfluss auf einen Theil des Zuckers ausüben könnten, angezeigt ist,
kann der Saft ohne Nachtheil seinen Kalk verlieren. Man wird daher um
so früher zum Abdampfen schreiten können, je vollständiger die
Zersetzung der stickstoffhaltigen Körper bei der Läuterung vor sich
gegangen ist. Die zweite Reinigung geschieht durch =Filtration über
Kohle=, welche die Aufnahme der färbenden Bestandtheile des Saftes, des
Kalkes, eines Theiles der Alkalien und gewisser organischer Substanzen
bezweckt. Wendet man die Kohlensäure zum Entkalken an, so kommt der
über Knochenkohle filtrirte Saft fast kalkfrei zum Kochen.
[Sidenote: Verkochen des Klärsels.]
5. =Das Verkochen des verdampften und filtrirten Saftes= (Klärsels) =zur
Krystallisation=. Nach der zweiten Filtration durch Knochenkohle gelangt
der bis auf 24° B. verdampfte Saft, der bisher den Namen =Dünnsaft=
führte, nun aber =Dicksaft= (Klärsel, Kochkläre) heisst, in die
Kochpfanne, um bis zum Krystallisationspunkte =verkocht= zu werden.
Normaler Saft verdampft schnell und lässt dabei durch das Zerspringen der
Blasen ein eigenthümliches Knattern hören. Man spricht in diesem Falle
von »_trocken sieden_«. Wirft der Saft grosse, schwere und trübe Blasen,
siedet er »_fett_«, so hat derselbe eine fehlerhafte Beschaffenheit, eine
Folge vorhandener freier Alkalien; durch vorsichtigen Zusatz von
Schwefelsäure soll man diesen Uebelstand beseitigen können.
Als Zeichen der genügenden Concentration des verkochten Saftes wendet
man verschiedene Proben an. Die Ermittelung des _specifischen
Gewichtes_ kann nicht maassgebend sein, weil einmal die Temperatur von
grossem Einflusse auf die Dichte des Klärsels ist und dann auch bei
gleicher Temperatur in Folge vorhandener Mineralsalze und anderer
Unreinigkeiten nie aus der Dichte ein sicherer Schluss auf die richtige
Concentration zur Abscheidung des krystallinischen Zuckers gezogen
werden kann. Nur ganz allgemein lässt sich angeben, dass das Verkochen
bis 40-42° B. (heiss ermittelt) fortgesetzt werden soll. Besser noch
als die Dichte würde man den _Siedepunkt des Dicksaftes_ oder
_Klärsels_ zur Bestimmung der Concentration des Klärsels anwenden
können, da der Siedepunkt des verkochten Klärsels bei 112-120° liegt,
wenn nicht die fremden Substanzen auch auf den Siedepunkt von Einfluss
wären und ihn erhöhten. Man benutzt daher zur Erkennung der
erforderlichen Concentration weniger physikalische als empirische
Proben, von denen folgende, die in der Zuckerfabrikation überhaupt und
nicht nur beim Verkochen des Klärsels vorkommen, angeführt sein mögen.
Die =Fadenprobe=, bei welcher man einen Tropfen Klärsel auf den Daumen
bringt und mit dem Zeigefinger verreibt, wobei sich schon durch Uebung
die genügende Concentration erkennen lässt; sicherer geschieht dies,
indem man die Finger trennt; aus der Fadenlänge und aus der Art und
Weise, wie der Faden abreisst, beurtheilt man die Concentration. Ist
der Saft nicht genügend verkocht, so reisst der Faden bald ab, nach
weiterem Abdampfen lässt er sich aber so lang ziehen, als dies durch
die Trennung der Finger nur möglich ist. Reisst der Faden etwa in der
Mitte der Länge ab, die er überhaupt erreichen kann, und zieht sich der
obere Theil hakenförmig zusammen, so hat das Klärsel diejenige
Concentration, bei der nach dem Erkalten der Zucker krystallinisch
ausgeschieden wird; man spricht dann von der =Hakenprobe=. Weit
zuverlässiger als durch die Fadenprobe lässt sich der Grad des
Verkochens durch die =Blasen=- oder =Pustprobe= ermitteln. Man benutzt
hierzu einen flachen Schaumlöffel (Pustspan), den man in das kochende
Klärsel taucht und dann schnell herausnimmt, sodass nur wenig Saft
daran haftet, worauf man gegen die Oeffnungen des Löffels bläst,
wodurch sich auf der hinteren Seite Blasen bilden, deren Dauer, Grösse
und Wanddicke (das Irisiren) den Arbeiter die erlangte Concentration
genau erkennen lässt. Je nachdem man von dem Schaumlöffel nur einige
wenige Blasen oder eine grosse Anzahl derselben fortblasen kann, welche
kleinen Seifenblasen ähnlich, als lockerer Schaum die davon fliegen,
unterscheidet man die =schwache= und =starke Blasenprobe=. Je leichter
die Bläschen sind, desto concentrirter ist die Masse. Bei dem Verkochen
des Dicksaftes in den Vacuumpfannen unterscheidet man das =Blankkochen=
(Fadenprobekochen) und das =Kornkochen=. Bei dem Blankkochen wird das
Verkochen nur so weit fortgesetzt, dass das Krystallisiren später durch
Erkalten erfolgt und durch Rühren befördert wird. Bei einer besseren
Zuckermasse kann man die Krystallisation statt im Kühler schon in der
Vacuumpfanne eintreten lassen, wodurch eine grössere Menge von
Krystallen erhalten wird. Letzteres ist das Kochen »auf Korn«.
[Sidenote: Die Arbeit auf Rohzucker oder Brotzucker.]
6. =Die Arbeit auf Rohzucker oder auf Brotzucker.= Nachdem der Dicksaft
in den Vacuumpfannen auf die erforderliche Concentration gebracht worden
ist, findet mit dem Erkalten die Krystallbildung und Ausscheidung der
Krystalle statt und zwar um so vollständiger und schneller, je reiner der
Saft war. Die fernere Behandlung der Masse bezweckt eine möglichst
vollständige Abscheidung der Melasse von den Zuckerkrystallen und das
Ueberführen der letzteren in die gebräuchliche Form von Rohzucker und von
Broten (Saftmelis). Der entweder =blank= oder =auf Korn= verkochte
Dicksaft kommt aus der Vacuumpfanne in ein kupfernes Gefäss, den
=Kühler=, in welchem man den Zucker entweder allmälig erkalten lässt
oder, wenn er bei niedriger Temperatur eingekocht wurde, erwärmt. Die zum
Erwärmen dienenden Gefässe -- Anwärmer, -- besitzen einen doppelten Boden
und werden durch Dampf erhitzt. Das Local, in welchem die Anwärmer
aufgestellt sind, die =Füllstube=, ist ebenfalls geheizt. Durch das
Anwärmen beabsichtigt man, einen Theil der Krystalle zu einer höchst
concentrirten Zuckerlösung zu lösen, aus welcher sich beim Erkalten in
den Formen krystallinischer Zucker (Füllmasse) abscheidet, der der Masse
Consistenz giebt.
Von den =Formen= unterscheidet man nach ihrer Grösse:
Melisformen mit 30- 34 Pfd. Füllung
Lompsformen " 60- 70 " "
Basterformen " 120-150 " "
Die konischen Formen (Fig. 225) bestanden früher und bestehen auch
häufig noch aus einer Masse von feingeschlämmtem Thon und gepulverter
Charmotte, waren nach einer Lehre auf der Drehscheibe aufgedreht, in
einer Modellform ausgeglichen, dann mit einer Maschine, aus mehreren
Klingen bestehend, welche so zusammengefügt sind, dass sie mit ihren
Schneiden einen Kegel bilden, im Lichten ausgedreht. Da die grossen
Formen dem Druck des Zuckers nicht widerstehen würden, so umgiebt man
sie mit dünnen Spänen von Buchenholz, welche durch starke Reifen
umbunden werden. Sie sind an ihrer Spitze offen und ruhen auf Töpfen,
welche den abfliessenden Syrup auffangen sollen. Gegenwärtig sind die
Zuckerhutformen fast allgemein aus glasirtem oder gefirnisstem
Eisenblech (in Frankreich in neuerer Zeit auch aus Papiermaché)
gefertigt. Für Rohzucker hat man als Krystallisirgefässe grosse
Blechkisten eingeführt.
[Illustration: Fig. 225.]
[Illustration: Fig. 226.]
Nachdem der Zucker in den Kühlern auf die passende Temperatur gebracht,
schreitet man zum =Füllen=. Man nimmt den Zucker mit Hülfe eines
kupfernen Schöpflöffels heraus und bringt ihn in das =Füllbecken= von
Kupfer mit breitem Ausgusse und eisernen Handhaben versehen. Bei _der
älteren Methode des Verkochens_ des Klärsels über freiem Feuer, wobei
der Zucker nicht erwärmt, sondern abgekühlt wurde, füllte man die
Formen nicht auf einmal voll, sondern nur etwa bis zum dritten Theile,
nach einiger Zeit wurden sie bis zu zwei Dritttheilen und endlich ganz
angefüllt. Man suchte durch dieses Verfahren eine möglichst
gleichmässige Mengung des Kornes zu erreichen, weil das Unterste im
Kühler ein stärkeres Korn hat als das Oberste. Nach etwa 10 Minuten
nach dem Füllen der Formen entsteht auf der Oberfläche der Brote eine
Krystalldecke, worauf man zum =Holen= (zum Holen der Krystalle aus der
Spitze der Form) schreitet; zu diesem Zwecke sticht man mit einem 1,3
Meter langen Messer in die Masse, lockert den an der Spitze fest
gewordenen Zucker auf, löst die Krystalldecke vom Rande der Form ab und
arbeitet die Masse einigemal durch. Durch dieses Stören der
Krystallisation suchte man eine regelmässige Dichte der Zuckermasse zu
erzielen. Nach einer halben Stunde wird die nämliche Operation -- das
=Stirren= (Stören) -- wiederholt. _Beim Kochen in den Vacuumpfannen_
und bei der Benutzung glasirter eiserner Formen fällt das Füllen in
drei verschiedenen Absätzen, des Holen und Stirren weg. Man schlägt
oder rührt dagegen die Masse in der Kühlpfanne, bis sich Krystalle von
der gewünschten Feinheit in hinlänglicher Quantität gebildet haben. Um
die weisse Farbe des Zuckers zu erhöhen, setzt man zu dem verkochten
Klärsel eine kleine Menge von Ultramarin (auf 1000 Ctr. Zucker genügen
2-1/2 Pfd. Ultramarin).
Zu geringeren, schwierig krystallisirenden Zuckersorten (Rohzucker)
nimmt man grössere Formen (Basterformen), zu den besseren Sorten
(Brotzucker, Saftmelis) die kleinen Melisformen. Nach Verlauf von 24
Stunden ist die Zuckermasse soweit erkaltet, dass man die Formen nach
Beseitigung der Leinwandpfropfen auf Untersätze oder auf besondere
Gestelle bringen kann. Unter den Gestellen (Fig. 226) befindet sich ein
Gefäss zum Auffangen des abfliessenden Syrups, welcher durch das Rohr
_o_ in besondere Gefässe fliesst. Damit der nicht krystallisirte Theil
besser abfliesse, stehen die Formen warm, bohrt man ferner die untere
Oeffnung der Form. Der abgeflossene Syrup heisst =grüner= oder
=ungedeckter Syrup=.
[Sidenote: Decken.]
Der in den Formen befindliche Zucker wird durch das sogenannte =Decken=
weiter gereinigt und von allen nicht krystallisirten Theilen befreit. Das
Decken ist nichts anderes als ein Auswaschen der in den Zwischenräumen
der verworrenen Zuckerkrystallisation zurückgebliebenen Melasse, welche
die Farbe, die Festigkeit und die Trockenheit des Hutzuckers
beeinträchtigen würde.
Die älteste Methode des Deckens ist die durch Filtration mit Hülfe von
Wasser, welches sehr allmälig aus einem =Thonbrei= fliesst. Anstatt den
Zucker unmittelbar auf den Thonbrei zu legen, bedeckt man den Zucker
vorher mit einem Stück Leinwand. An der Stelle des Thonbreies hat man
neuerdings feuchte Papiermasse (Ganzzeug der Papiermasse) anzuwenden
vorgeschlagen. Das Wasser des Thonbreies bildet mit einem kleinen
Theile Zucker einen reinen Zuckersyrup, welcher die Melasse verdrängt
und nach unten treibt. Der Zuckersyrup bleibt zwischen den Krystallen
und setzt beim Trocknen wieder krystallinischen Zucker ab. Der während
des Deckens ablaufende Syrup heisst =Decksyrup= und wird nach einem
jedesmaligen Decken gesondert aufgefangen. Das Decken mit Thon wird nur
noch selten angewendet, weil es unreinlich ist, viel Arbeit macht und
einen nicht unbeträchtlichen Verlust an Zucker nach sich zieht.
Namentlich zur zweiten Decke nimmt man lieber =Klärsel= oder
=Zuckerbrei=. Im letzteren Falle entfernt man 2-3 Zoll tief den Zucker
aus den Formen und mischt diesen mit Wasser zu einem honigdicken Brei,
welchen man dann auf den abgekratzten Formen wieder vertheilt. Benutzt
man Klärsel, so stellt man dieses durch Auflösen der besseren
Zuckerabfälle in Wasser dar, welches nach dem Klären in der Kälte 30°
B. zeigt. Zur Entfernung der letzten Feuchtigkeit aus den Broten
benutzt man allgemein die (von =Kranschütz= construirten) =Nutsch=-
oder =Saugapparate=, aus liegenden Röhren bestehend, welche auf der
oberen Seite mit trichterförmigen Oeffnungen versehen sind, in die die
Spitze der Form mit Hülfe eines Ringes aus vulkanisirtem Kautschuk
luftdicht passt. Die Röhren communiciren mit einem Reservoir zur
Aufnahme der Melasse, in dem durch eine Luftpumpe ein luftverdünnter
Raum erzeugt wird, um aus den Spitzen den Syrup zu saugen.
[Sidenote: Clairciren und Centrifugiren.]
Durch die Kostspieligkeit des Deckens -- namentlich wenn es sich um
Rohzucker handelt -- ist man veranlasst worden, dasselbe zu umgehen und
durch andere Methoden zu ersetzen, so durch das =Clairciren=, wobei man
den verkochten Zucker nicht in den Formen, sondern in den Kühlern unter
Umrühren krystallisiren lässt und die krystallinische Masse in die
=Schützenbach='schen Kästen mit Böden aus feinem Metallgewebe bringt,
durch dessen Löcher der Syrup abtropft. Die zwischen den Zuckerkrystallen
befindliche Melasse wird durch reine Zuckerlösung verdrängt und sodann
der feuchte Zucker in Formen gefüllt. Man wendet das Clairciren
gewöhnlich zum Reinigen des zweiten Produktes an; seit der Einführung der
=Centrifugalmaschinen= (Centrifugen) zum Ausschleudern oder Centrifugiren
ist jedoch das Clairciren sehr ausser Gebrauch gekommen, welche man
gegenwärtig in allen Zuckerfabriken zum Reinigen der Produkte und
Nachprodukte anwendet.
[Illustration: Fig. 227.]
Der wesentlichste Theil dieses für die Zuckergewinnung so wichtigen
Apparates (Fig. 227 stellt die Construction von =Fesca= dar) ist eine
oben offene Trommel _a_ von feinem Metallgewebe, die auswendig durch
Bandeisen die erforderliche Festigkeit erhält. Sie wird innerhalb eines
gusseisernen Behälters _b b_ mit einer Geschwindigkeit von 1000-1500
Umdrehungen in der Minute umgetrieben, zu welchem Zwecke die eiserne
Axe _e_ an ihrem obern Ende ein mit Leder überzogenes konisches
Frictionsrad _c_ enthält, das durch ein gleiches _d_ umgetrieben wird.
Der innere Raum der Trommel wird durch einen Conus aus Blech _g_
beengt, wodurch der zu trocknende Zucker mehr dem Rande der Trommel
genähert, aber auch Platz für drei Flughämmer gewonnen wird, die das
Gleichgewicht der Trommel bei der raschen Umdrehung erhalten sollen.
Der mittelst der Centrifuge zu reinigende Zucker muss eine
gleichmässige Masse ohne Klumpen bilden. Je nach der Beschaffenheit der
Masse bringt man, nachdem der Apparat in Bewegung gesetzt worden ist,
60 bis 100 Pfund Masse in die Centrifuge. Die Masse steigt an der
Trommelwand in die Höhe und giebt vermöge der Centrifugalkraft den
Syrup durch die Löcher des Metallgewebes ab, während die Zuckermasse im
trockenen Zustande zurückbleibt. Man ist im Stande, durch diesen
Apparat in 10-15 Minuten einen Centner trockenen Zuckers zu erhalten.
Zur Entfernung des den Zuckerkrystallen fest anhaftenden Syrups
befeuchtet man die in dem Apparate zurückgebliebene Masse mit dünnem
Syrup und setzt sie nochmals der Wirkung der Centrifugalkraft aus.
[Sidenote: Löschen und Trocknen.]
Ist aller Syrup aus dem Zucker -- aus dem Brote -- entfernt und der Boden
des Brotes ziemlich trocken geworden, so reinigt man den Boden mit einem
Messer oder einer Bürste, was man das =Plamotiren= oder =Planiren= nennt.
Darauf lässt man die Brote in den Formen so lange stehen, bis der Boden
etwa einen Zoll tief hart geworden ist, und entfernt sie dann aus den
Formen. Letztere Operation heisst das =Löschen=; man stösst die Form
gelinde gegen einen Holzblock (Löschstuhl), bis das Brot sich gelöst hat.
Die Brote werden, ohne sie aus der Form zu nehmen, auf Bastmatten
umgekehrt, damit die in der Spitze befindliche Feuchtigkeit sich
gleichmässig vertheile, und dann in die =Trockenstube= gebracht. Vorher
wird die äusserste Spitze abgeschlagen und dem Brote eine neue Spitze
angedreht. In der Trockenstube werden die Brote anfänglich bei 25°,
zuletzt bei 50° getrocknet. Die gehörig getrockneten Brote werden in
einem besonderen Raume einpapiert, gebunden, gewogen und auf's Lager
gebracht.
Wenn das bis zum Krystallisationspunkt eingedampfte Klärsel, die
Zuckermasse durch Erkalten krystallisirt ist, wobei der Zucker die
Gestalt kleiner körniger Krystalle annimmt, und sodann der Syrup
abgeschieden worden ist, so wird der erhaltene Zucker als =erstes
Produkt= bezeichnet. Der so gewonnene Syrup enthält aber noch eine
bedeutende Menge krystallisirbaren Zuckers, welchen man durch
Weiterabdampfen und Erkalten gewinnt und =zweites Produkt= nennt. Es
ist schon weniger rein als das erste. Durch ähnliche Behandlung des
von dem zweiten Produkt gewonnenen Syrups ist dann noch ein =drittes=,
dann ein =viertes Produkt= zu gewinnen. Den von letzterem abgelaufenen
Syrup noch weiter zu behandeln, lohnt sich selten der Mühe, weshalb man
ihn als =Melasse= verwerthet. Das zweite Produkt wird entweder als ein
geringer Rohzucker verkauft oder durch Wiederauflösung, Abdampfen und
Krystallisiren in ein dem ersten gleiches Produkt verwandelt, ebenso
wird durch Umarbeiten des dritten Produktes zweites erzielt u. s. w.
Drittes und viertes Produkt werden gewöhnlich =Nachprodukte= genannt.
In einer Fabrik wurden in den letzten Jahren im Durchschnitt aus 100
Kilogr. Rüben gewonnen:
erstes Produkt, zu 97 Proc. 5,8 Kilogr.
zweites " " 92 " 2,25 "
drittes " " 87 " 0,80 "
------------
8,85 Kilogr.
viertes Produkt, Melasse, Manko 3,65 "
------------
Füllmasse 12,5 Kilogr.
Je nach ihrer Reinheit heissen die producirten Zucker feine
=Raffinade=, =Melis=, =Lumpen=- oder =Kochzucker=, =Farinzucker= u. s.
w. Unter =Saftmelis= versteht man eigentlich nur Hutzucker, welcher aus
reinem Dicksaft, also unmittelbar aus der Rübe erhalten wird,
thatsächlich aber lässt sich die Saftmelisfabrikation dahin definiren,
dass sie in der Verbesserung der Rohsäfte durch Einwerfen der
Nachprodukte in der Weise besteht, dass ein gleichartiges Klärsel sich
bildet, aus welchem man guten Melis darstellen kann.
[Sidenote: Rübenmelasse.]
Die =Melassen=, die in so grosser Menge bei der Rübenzuckerfabrikation
sich bilden, enthalten meist zu viel fremde Stoffe (Caramel, Salze,
Asparaginsäure), um wie die Rohrzuckermelasse als Versüssungsmittel
Anwendung finden zu können. Man verarbeitet sie deshalb auf Spiritus und
benutzt den Rückstand nach dem Abdestilliren zur Fabrikation von
Schlempekohle (vergl. Seite 137), die auf Potasche verarbeitet wird (eine
Arbeit, die seit dem Erschliessen der Stassfurter Kalisalzlager nicht
mehr lohnend und deshalb an vielen Orten in Deutschland wieder
eingestellt worden ist). Da der Rübenmelassenspiritus wegen seines übeln
Geruches und Geschmackes geringen Werth hat, so verwendet man die Melasse
häufig als Viehfutter -- eine Anwendung, die alle Beachtung verdient.
Seit einigen Jahren wandern grosse Mengen Rübenmelasse aus Deutschland
nach Frankreich, um dort zur Bierbereitung Verwendung zu finden. Die
Zusammensetzung der Melasse ist verschieden und richtet sich nach der
Qualität der verarbeiteten Rüben und nach der Arbeitsmethode in den
Fabriken. 100 Th. Melasse (vergl. Seite 137) enthielten
Zucker 50,1 49,0 48,0 50,7
Nichtzucker 33,3 35,8 34,0 30,8
Wasser 16,6 15,2 18,0 18,5
-----------------------------
100,0 100,0 100,0 100,0
Es ist nicht ohne Erfolg versucht worden, den Rohrzucker aus der
Melasse mittelst Baryt (vergl. Seite 452) abzuscheiden. Die Alkalisalze
hat man aus der Melasse durch Zusatz von Kieselfluorwasserstoffsäure zu
fällen versucht.
[Sidenote: Kandiszucker.]
Mit dem Namen =Kandiszucker= bezeichnet man den in grossen und harten
Krystallen dargestellten Zucker. Man benutzt zu seiner Fabrikation fast
ausschliesslich nur Rohrzucker. Rübenzucker bildet zu lange und platte
Krystalle. Im Maximum setzt man von letzterem 20 Proc. zu.
Der zur Darstellung von Kandiszucker dienende Zucker wird mit 3-4 Proc.
feiner Knochenkohle, dann mit Eiweiss geklärt und filtrirt. Ist das
Klärsel klar, so schreitet man zum Kochen, wozu man gewöhnlich eine
Schaukelpfanne über freiem Feuer benutzt. Aus den Kühlern gelangt das
verkochte Klärsel sofort in die Krystallisirgefässe; letztere sind von
Kupfer oder von lackirtem Eisenblech. Die Wände dieser Gefässe sind in
acht oder zehn Reihen durchlöchert, um Fäden durchziehen zu können,
welche in den Krystallisirgefässen horizontal und in gleichmässiger
Entfernung ausgespannt sind. In Hamburg, wo der Kandis sonst und noch
jetzt fast ausschliesslich von einzelnen Arbeitern gemacht wird, lässt
man das vorkochte und vorgewärmte Klärsel in kupfernen Töpfen
(=Potten=) krystallisiren, die ebenfalls an den Seiten Löcher haben,
durch welche sechs Reihen Fäden (1 Zoll vom Boden der Töpfe bis oben)
horizontal ausgespannt sind. Nachdem die Töpfe vorgerichtet sind,
umklebt man den Topf äusserlich mit Stärkekleister und Papier, damit
kein Syrup durch die Oeffnungen dringt (man sagt: die Potten sind
geklickst), füllt das Klärsel ein und überlässt sie in der Stove sich
selbst. Bei braunem Kandis kann man das Verkleistern umgehen, weil der
Syrup Consistenz genug besitzt, um nicht durch die feinen Oeffnungen
abzufliessen, und ausserdem auch die Oeffnungen bald durch kleine
Kandiskrystalle verschlossen werden. Bei Anwendung von grossen
Krystallisirgefässen verstopft man die Oeffnungen mit einem dicken Brei
aus feinem Thon, Asche und Rindsblut. Die Temperatur in der
Trockenstube wird anfänglich auf 75° erhalten, nach Verlauf von 6 Tagen
steht sie noch auf 45-50° und in 8-10 Tagen ist die Krystallisation
beendigt. Während des Krystallisirens ist jede Erschütterung, jeder
Luftzug, welcher der regelmässigen Bildung der Krystalle hinderlich
wäre, zu vermeiden. Nach beendigter Krystallisation wird der Kandis
herausgenommen und von der oben befindlichen schwachen Krystallrinde,
dem =Dexel=, und von dem Syrup (dem Kandisstörzel) durch Umstürzen über
ein Reservoir befreit, über welchem ein Sieb liegt. Darauf wird der
Kandis gespült, d. h. man füllt das Krystallisirgefäss mit schwachem
Kalkwasser an und schüttelt, bis der den Krystallen adhärirende Syrup
abgewaschen ist, worauf man das Spülwasser ausleert und vollständig
abfliessen lässt. Das Spülwasser muss lauwarm angewendet werden, zu
kalt würde es ein Springen der Krystalle veranlassen, zu heiss würden
die Krystalle erblinden. Nachdem alles Spülwasser abgelaufen ist,
löscht man die Krystallisationsgefässe, indem man sie umgestürzt auf
eine ebene Steinplatte bringt und von aussen klopft, bis der Zucker
losgelöst ist. Wo man die Fäden zum Krystallisiren verwendet, löst man
aussen die Zwirnsfäden, worauf der Kandis leicht auf ein
untergebreitetes Tuch fällt. Man kann auch den Kandis von den Wänden
der Krystallisirgefässe dadurch lösen, dass man letztere einige
Augenblicke in siedendes Wasser taucht. Der so erhaltene Kandis ist,
nachdem er etwa einen Tag lang getrocknet worden war, fertige
Handelswaare. Man unterscheidet drei Sorten Kandiszucker, den
=weissen=, aus vollkommen weissen, fast wasserhellen Krystallen
bestehend, den =gelben=, dessen Krystalle eine strohgelbe Farbe
besitzen, und den =braunen=, von einer dem gewöhnlichen Rohrzucker
ähnlichen Farbe. Im französischen Flandern fabricirt man auch
=schwarzen= Kandis, dort unter dem Namen _Sucre de Boerhaave_ bekannt.
Zur Fabrikation des braunen Kandis dient Rohzucker mittlerer Qualität,
für gelben Kandis wendet man gedeckten Zucker an, für den weissen
endlich raffinirten Zucker. Der Kandis wird in grosser Menge fabricirt
und verbraucht. Die Hauptanwendung des weissen Kandis besteht in der
Bereitung des sogenannten »Liqueur«, einer Lösung von Kandis in Wein
und Cognac, die in der Champagnerfabrikation eine grosse Rolle spielt,
ferner verwendet man ihn in allen Fällen, wo es sich um die Herstellung
einer klaren Zuckerlösung ohne Klärung handelt. Den gelben Kandis
benutzt man in Belgien und in einigen Gegenden Deutschlands zum
Versüssen von Thee und Kaffee. Grosse Mengen des braunen und gelben
Kandis werden endlich als Heilmittel bei katarrhalischen Affectionen
consumirt: es unterliegt wol keinem Zweifel, dass zu diesem Zwecke
diejenigen Kandissorten vorzuziehen sind, deren Krystalle
nichtkrystallisirbaren Zucker (Schleimzucker, Chylariose) in grösserer
Menge einschliessen.
[Sidenote: Statistica über Produktion von Rübenzucker.]
Fasst man die gegenwärtige =Rübenzuckerproduktion= zusammen, so ergiebt
sich, dass die jährliche Produktion im Jahre 1870 gegen 16,000,000 Ctr.
betrug; davon kommen auf
den Zollverein 4,000,000 Ctr.
Frankreich 6,000,000 "
Russland 2,500,000 "
Oesterreich 2,500,000 "
Belgien 500,000 "
Schweden 400,000 "
Holland 100,000 "
---------------
16,000,000 Ctr.
Im Zollverein gab es
1867 296 Fabriken Rübenconsum 50,712,709 Ctr.
1868 291 " " 48,775,518 "
Von den erzeugten 3,902,041 Ctrn. Zucker gingen 677,223 Ctr. ins
Ausland. Der Rest brachte an Steuern 9,908,879 Thlr. auf.
C. Traubenzucker.
[Sidenote: Vorkommen, Zusammensetzung und Eigenschaften.]
Der =Traubenzucker= (Kartoffelzucker, Stärkezucker, Glycose, Dextrose)
ist eine feste Zuckerart, die sich neben einem flüssigen, nicht
krystallisirbaren Zucker, der =Levulose= oder =Chylariose= (von [Greek:
gylarion, Syrup)
in vielen süssen Früchten neben Rohrzucker im Honig findet und sich auf
chemischem Wege bildet
a) durch Umwandelung der Stärke, des Dextrins, des Rohrzuckers, des
Gummis durch verdünnte Säuren und die sogenannte Diastase;
b) durch Behandeln von Cellulose und ähnlichen Pflanzenstoffen mit
verdünnten Säuren;
c) durch Spaltung gewisser Stoffe der organischen Chemie (der
sogenannten Glycoside) wie des Amygdalins, Salicins, Phloridzins,
Populins, Quercitrins, der Galläpfelgerbsäure u. s. w., welche durch
die Einwirkung von verdünnten Säuren oder von Synaptase (Emulsin) in
Traubenzucker und in andere Substanzen zerfallen.
Der Traubenzucker findet sich in den Obstsorten in folgender Menge (in
Mittelzahlen ausgedrückt):
Pfirsiche 1,57 Proc.
Aprikosen 1,80 "
Pflaumen 2,12 "
Reineclauden 3,12 "
Mirabellen 3,58 "
Himbeeren 4,00 "
Brombeeren 4,44 "
Erdbeeren 5,73 "
Heidelbeeren 5,78 "
Johannisbeeren 6,10 "
Zwetschen 6,26 "
Stachelbeeren 7,15 "
Rothbirnen 7,45 " (nach Fresenius)
Birnensorten 8,02-10,8 Proc. (nach E. Wolff)
Aepfel 8,37 Proc. (nach Fresenius)
" 7,28-8,04 Proc. (nach E. Wolff)
Sauerkirschen 8,77 Proc.
Maulbeeren 9,19 "
Süsskirschen 10,79 "
Trauben 14,93 "
Der Traubenzucker, C_{6}H_{12}O_{6}, H_{2}O, krystallisirt aus einer
wässerigen Lösung in hemisphärischen Warzen oder in blumenkohlähnlichen
Gestalten. Er ist weniger leicht löslich in Wasser, als der Rohrzucker;
er bedarf zu seiner Lösung 1-1/3 Th. seines Gewichtes kalten Wassers; in
kochendem Wasser ist er in allen Verhältnissen löslich und es bildet sich
ein Syrup, der zwar zuckersüss schmeckt, welcher sich aber nicht in Fäden
ziehen lässt, wie der Rohrzuckersyrup. Man braucht 2-1/2 Mal so viel
Traubenzucker als Rohrzucker, um dem nämlichen Volumen Wasser die gleiche
Süssigkeit zu ertheilen. Bei 120° hat der Traubenzucker die Formel
C_{6}H_{12}O_{6}. Bei 140° verliert er von Neuem Wasser und geht in
Caramel über. Mit ätzenden Alkalien erhitzt, wird die Traubenzuckerlösung
schon bei 60-70° unter Bildung von Aldehydharz und humusähnlichen
Substanzen zersetzt. Eine mit Kali versetzte Traubenzuckerlösung reducirt
in der Siedehitze Kupferoxydhydrat zu Kupferoxydul, Silberoxyd zu
metallischem Silber, Goldchlorid zu metallischem Gold. Eine Mischung von
Ferridcyankalium und Kali zersetzt beim Erhitzen den Traubenzucker unter
Entfärbung der vorher gelb gefärbten Flüssigkeit. Unter dem Einflusse der
Fermente erleidet der Traubenzucker mannichfache Umwandelungen; die
Produkte variiren je nach der Natur der Fermente und den Bedingungen,
unter denen man arbeitet. Die Hefe, sowie sie sich bei der Gährung der
Bierwürze bildet, zerlegt den Traubenzucker in Alkohol und Kohlensäure.
100 Kilogr. Traubenzucker geben:
51,11 " Alkohol,
48,89 " Kohlensäure.
Unter gewissen, noch nicht festgestellten Bedingungen (der Temperatur
und der Concentration) findet man in der gegohrenen Flüssigkeit
Homologe des Alkohols, nämlich Propylalkohol, Butylalkohol und
Amylalkohol, ausserdem unter allen Umständen Glycerin und kleine Mengen
von Bernsteinsäure und Milchsäure. Wenn die Fermente, anstatt sauer zu
sein, in Folge einer freiwilligen Zersetzung alkalisch reagiren, so
verwandeln sie den Traubenzucker in Milchsäure, ohne dass
Gasentwickelung stattfindet. Gewöhnlich bleibt die Umwandlung aber
nicht bei der Bildung der Milchsäure stehen, es tritt
Wasserstoffentwickelung ein und die Milchsäure zersetzt sich in
Buttersäure und Essigsäure. Unter gewissen Umständen erleidet der
Traubenzucker die schleimige Gährung und verwandelt sich in Mannit und
einen gummiähnlichen Körper.
[Sidenote: Darstellung des Traubenzuckers.]
Man stellt den Traubenzucker dar
a) aus den Trauben,
b) aus Stärke,
c) aus Holz und ähnlichen Pflanzensubstanzen.
Um Traubenzucker =aus Trauben= darzustellen, wird der Saft aus weissen
Trauben geschwefelt, damit er sich länger halte und sich durch Absetzen
kläre; der geklärte Most wird in einem Kessel mässig erwärmt und mit
Marmor oder Kreide (nicht mit gebranntem Kalk) oder gemahlenem Witherit
(Bariumcarbonat) versetzt, um einen Theil der Weinsäure zu
neutralisiren, dann bis zum Sieden erhitzt und 24 Stunden ruhig stehen
gelassen, damit die unlöslichen Kalksalze sich absetzen. Darauf klärt
man den Most mit Rindsblut (auf 100 Liter Most 2-3 Liter Blut), schäumt
ab und dampft den Most bis auf 26° B. ein. Nachdem er einige Zeit in
Fässern sich selbst überlassen blieb, giesst man ihn von den
ausgeschiedenen Unreinigkeiten ab und kocht ihn bis auf 34° B. ein,
wodurch ein Syrup gewonnen wird, der zu den meisten Zwecken, zu denen
man den Traubenzucker anzuwenden pflegt, anwendbar ist. Will man jedoch
festen Traubenzucker daraus darstellen, so bringt man den noch stärker
eingekochten Syrup in Krystallisirgefässe, in welchen sich nach 3-4
Wochen körnige Krystalle abgeschieden haben, die man, um die nicht
krystallisirende Chylariose abzuscheiden, in Zuckerhutformen bringt und
dann durch Decken mit reiner Traubenzuckerlösung die Levulose verdrängt
oder in den Centrifugalmaschinen behandelt. Im Kleinen trennt man die
Levulose, indem man den feuchten Krystallbrei auf Platten von geglühtem
Porcellan oder Ziegel oder Glastafeln bringt.
1000 Gewichtstheile Trauben geben
800 " Most "
200 " Syrup "
140 " rohen Traubenzucker
60-70 " reinen Traubenzucker.
Der Traubenzucker aus =Stärke= (=Stärkezucker=, =Kartoffelzucker=) ist
die wichtigste und diejenige Traubenzuckerart, die allein fabrikmässig
dargestellt wird. Die Bereitung des Zuckers aus Stärke, durchweg
Kartoffelstärke, und verdünnter Schwefelsäure zerfällt in folgende
Operationen:
a) _Das Kochen des Stärkemehls mit verdünnter Schwefelsäure_ geschieht
mit Hülfe von Wasserdämpfen, welche in die Kochbottiche geführt werden.
Im Kleinen wendet man zweckmässig Bleikessel an, welche unten in eine
eiserne Pfanne eingelassen sind. Man erhitzt die erforderliche Menge
Wasser bis zum Sieden und trägt dann in dasselbe die Schwefelsäure ein,
welche man vorher mit der dreifachen Gewichtsmenge Wasser verdünnt hat.
Dann bringt man bei lebhaftem Sieden die mit Wasser zu einer milchigen
Flüssigkeit angerührte Stärke hinzu und rührt hastig um, um so viel als
möglich die Kleisterbildung zu umgehen. Nachdem alle Stärke eingetragen
ist, wird so lange gekocht, bis alle Stärke in Zucker übergegangen ist.
Bekanntlich geht die Stärke zuerst in Dextrin und dann erst in Zucker
über, ersteres geschieht sofort, letzteres dagegen erst durch längere
Zeit fortgesetztes Kochen. Um den Zeitpunkt, wo die Neutralisation der
Schwefelsäure vorgenommen werden kann, richtig zu treffen, bedient man
sich der Alkoholprobe, die sich auf die Unlöslichkeit des Dextrins in
alkoholischen Flüssigkeiten gründet. Man nimmt dazu auf 1 Th. der zu
prüfenden Zuckerlösung 6 Th. absoluten Alkohols; ist kein Dextrin mehr
vorhanden, so bildet sich kein Niederschlag, sondern nur eine schwache
Trübung. Die hier und da vorgeschlagene Jodprobe ist ohne Nutzen, da
sie nur anzeigen kann, dass sich das Stärkemehl in Dextrin verwandelt
habe, aus welchem sich erst bei weiterem Kochen Zucker bildet. In der
Regel nimmt man gegenwärtig auf:
100 Kilogr. Stärkemehl,
2 " Schwefelsäure, englische (von 60° B.) und
300-400 Liter Wasser, wenn Syrup dargestellt werden soll;
für die Bereitung von festem Traubenzucker erhöht man die Menge der
Schwefelsäure bis auf 4 Kilogr., um die Kochzeit abzukürzen.
Die Verzuckerung der Stärke soll in weit kürzerer Zeit erfolgen, wenn
man der Schwefelsäure eine geringe Menge Salpetersäure zusetzt.
b) _Das Abscheiden der Schwefelsäure_ aus der Zuckerflüssigkeit ist
unstreitig die wichtigste Operation, da von ihr nicht nur die Farbe und
Reinheit, sondern auch der Geschmack des Produktes ganz besonders
abhängt. Die Neutralisation geschieht durch =Baryt= oder durch =Kalk=,
welche beide mit der Schwefelsäure unlösliche Salze bilden, die sich am
Boden des Neutralisationsgefässes absetzen, so dass die darüber
stehende Flüssigkeit nach einiger Zeit klar abgezapft werden kann. Der
=Baryt= wird als Bariumcarbonat und dieser zwar entweder als Witherit
oder als künstlich dargestellte Verbindung angewendet und ist ohne
Zweifel das beste Neutralisationsmittel, da das entstandene
Bariumsulfat vollkommen unlöslich ist, sich schnell und vollständig
ablagert und auch noch als Farbematerial verwendet werden kann. Leider
gestatten es nur selten die localen Verhältnisse, sich des Baryts zu
bedienen. Der =Kalk= ist das gebräuchlichste Neutralisationsmittel; der
sich bildende Gyps ist aber in Wasser nicht ganz unlöslich, doch
enthält die Zuckerlösung nur einen sehr kleinen Theil davon, der sich
beim Abdampfen noch beträchtlich vermindert. Man wendet den Kalk an als
=Aetzkalk=, =Kreide= und =Marmor=. Die Neutralisation wird am
zweckmässigsten im Kochbottiche selbst und mit der noch heissen
Zuckerlösung vorgenommen. Für jedes Kilogramm der angewendeten
englischen Schwefelsäure (Technisches Molekulargewicht = 100 bis 106)
wiegt man ebenso viel feines Marmorpulver (Chem. Molekulargewicht =
100) ab und bringt dasselbe unter fortwährendem Umrühren in die zu
neutralisirende Flüssigkeit. Nachdem aller Kalk eingetragen worden und
die Flüssigkeit auf Zusatz von neuem Marmor nicht mehr aufbraust, prüft
man mit Lakmuspapier. Die Neutralisation ist aber keineswegs vollkommen
erfolgt, wenn blaues Lakmuspapier sich nicht mehr röthet, und eine
Probe mit Lakmustinktur, die weit empfindlicher ist als das damit
getränkte Papier, wird oft das Gegentheil beweisen, und nicht selten
wird man nach dem Eindampfen der Flüssigkeit, wobei die Schwefelsäure
mehr concentrirt wurde, finden, dass der auf 26° B. gebrachte Syrup
wieder sauer reagirt, so dass man von Neuem zu neutralisiren genöthigt
ist. Um alle Schwefelsäure zu sättigen, ist es vortheilhaft, sobald
Lakmuspapier keine freie Säure mehr anzeigt, für je 10 Kilogramm der
angewendeten Schwefelsäure 250-500 Grm. Bariumcarbonat in die
Flüssigkeit einzurühren, welches die letzten Säurereste hinwegnimmt.
c) _Das Eindampfen und Reinigen_ der so erhaltenen =Zuckerlösung=
geschieht auf folgende Weise: Man dampft die Flüssigkeit in flachen
kupfernen Kesseln bei gelindem Feuer, am besten durch Wasserdämpfe ein;
es scheiden sich dabei Gyps und andere Unreinigkeiten, letztere als
Schaum aus, welche entfernt werden. Die bis auf 15-16° B. eingekochte
Flüssigkeit wird über Knochenkohle filtrirt, der filtrirte Syrup wird
durch eine Saftpumpe in grosse Reservoirs geleitet, aus welchen er in
die Abdampfpfannen fliesst, in welchen er durch Dämpfe bis auf 30°
abgedampft wird, wobei sich von Neuem Gyps abscheidet, der von der
Flüssigkeit getrennt werden muss. Beabsichtigt man die Darstellung von
festem Zucker, so dampft man den Syrup in flachen Gefässen bis auf
40-41° B. ab und bringt ihn dann in Krystallisirpfannen; sobald die
Krystallisation begonnen hat, wird die körnige Flüssigkeit in Fässer
gefüllt, in denen sie nach einiger Zeit gänzlich fest wird. Auf diese
Weise lässt sich jedoch nur ein sehr untergeordnetes und unreines
Produkt erhalten, das namentlich zur Bereitung von künstlichem Weine
nicht anwendbar ist. Ein schöneres und weisseres Fabrikat erhält man,
wenn man die Melasse von den Traubenzuckerkrystallen trennt. Zu diesem
Zwecke bringt man den durch Thierkohle filtrirten Saft, aus welchem
sich durch Absetzenlassen ein Theil des Gypses abgeschieden hat, in
gewöhnliche Weinfässer, welche auf Querbalken eines einen Fuss hohen
Gestelles ruhen. Der untere Boden ist mit 12-24 Löchern versehen,
welche mit hölzernen Zapfen verschlossen sind. Nach 8-10 Tagen ist das
Fass mit in der Flüssigkeit zerstreuten Krystallanhäufungen erfüllt;
man entfernt nun die Zapfen und lässt die Melasse abfliessen, wobei man
nach und nach die Fässer neigt. Der so erhaltene Zucker wird auf
Gypsplatten gelegt und in Trockenstuben gebracht, welche die Melasse
zum grössten Theile absorbiren. Die trockne Masse wird gesiebt und das
Pulver entweder in Zuckerhutformen gepresst oder als Pulver in Fässer
gepackt. (Die Fabrikation des Traubenzuckers _aus Holz und ähnlichen
Substanzen_ hat nur für die Spiritusfabrikation, und in neuerer Zeit
für die Holzpapierfabrikation -- Seite 409 -- Interesse.)
[Sidenote: Zusammensetzung des Stärkezuckers.]
Die Zusammensetzung des Stärkezuckers, wie er im Handel sich findet, ist
eine sehr verschiedene. Während indessen vor wenig Jahren noch der
käufliche Stärkezucker nur 50 Proc. Zucker, 32,5 Proc. fremde Stoffe und
17,5 Proc. Wasser enthielt, kommt in neuerer Zeit der Stärkezucker in
grösserer Reinheit vor, so fand =Gschwändler= (1870) bei der Untersuchung
einiger Stärkezuckersorten
1. 2. 3. 4. 5.
Traubenzucker 67,5 64,0 67,2 75,8 62,2
Dextrin 9,0 17,4 9,1 9,0 8,8
Wasser 19,5 11,5 20,0 13,1 24,6
Fremde Bestandtheile 4,0 7,1 3,7 2,1 4,4
-------------------------------------
100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
[Sidenote: Anwendung des Traubenzuckers.]
Der Traubenzucker (aus Stärke) findet als Ersatzmittel des Zuckers der
Trauben und des in dem Malz durch die Einwirkung der Diastase erzeugten
Zuckers Anwendung und zwar zur Bereitung von Wein (nach dem Verfahren
von =Gall= und =Petiot=) und auch von Bier. 1 Ctr. Kartoffelzucker soll
3 Ctr. Braumalz zu ersetzen im Stande sein. Auch wird er gegenwärtig in
erstaunlicher Menge anstatt des Honigs in der Zuckerbäckerei und
Lebküchnerei verwendet, ferner findet er Anwendung in den Mostrich-
und Tabakfabriken und endlich zur Herstellung der =Zuckercouleur=, die
zum Braunfärben der Liqueure und des Essigs, des Rum und Cognac und
mitunter zum Färben des Bieres und Weines verwendet wird. Man stellt
die Zuckercouleur durch Erhitzen von Stärkezucker in einem Kessel bis
zur Bildung einer dunkelbraunen Schmelze dar, die man dann in Wasser zu
einer dickflüssigen dunkelbraunen Flüssigkeit löst. Häufig nimmt man
des Schmelzen des Zuckers unter Zusatz von Natriumcarbonat oder
Aetznatron vor.
Die =Produktion an Stärkezucker= im Zollverein ist eine ansehnliche. Im
Jahre 1870 producirten 60 Fabriken gegen
250,000 Centner Stärkesyrup und
150,000 " Stärkezucker.
Die Gährungsgewerbe.
[Sidenote: Allgemeines.]
In Zersetzung begriffene Eiweisssubstanzen oder Proteïnkörper, sowie
gewisse auf der niedrigsten Stufe der Organisation stehende Pflanzen, die
Hefenpilze, können bei Gegenwart von Wasser und innerhalb gewisser
Temperaturgrenzen, durch unmittelbare Berührung die Zersetzung oder
Spaltung einer anderen organischen Verbindung veranlassen, ohne dass in
den meisten Fällen die Elemente der einen Verbindung an die andere etwas
abgeben oder derselben etwas entziehen. Der Process einer solchen
Zersetzung einer organischen Substanz nennt man =Gährung=. Die Zersetzung
eines gährungsfähigen organischen Körpers besteht entweder darin, dass
derselbe sich in zwei oder mehrere Verbindungen spaltet, wie die Dextrose
und Levulose bei der geistigen Gährung in homologe Alkohole und Säuren
(Kohlensäure und Bernsteinsäure), oder sich nur in seinen Molekülen
anders gruppirt, wie beim Uebergange des Milchzuckers in Milchsäure (bei
der Milchsäuregährung) oder dass endlich der Sauerstoff der Atmosphäre
sich mit den Elementen des organischen Körpers entweder zu neuen
organischen Verbindungen, oder zu einfachen anorganischen, zu
Kohlensäure, Kohlenwasserstoff u. s. w. verbindet. Letztere Art der
Zersetzung heisst, wenn ein kohlenstoffreicher Rückstand (Humus) bleibt,
=Vermoderung=, wenn dagegen nur die mineralischen Bestandtheile
zurückbleiben, =Verwesung=. Dem Sprachgebrauche nach findet das Wort
Vermoderung hauptsächlich auf den Akt der Zersetzung von Vegetabilien,
das Wort Verwesung auf Thierkörper Anwendung. Beide, Vermoderung und
Verwesung, finden bei Zutritt von feuchter Luft statt. Bei Vorhandensein
von grösseren Mengen Wasser gehen beide Processe in die =Fäulniss= über,
deren Eintritt sich durch die Entwickelung übelriechender Gasarten zu
erkennen giebt und deren Endprodukte =anorganische= Verbindungen --
Kohlensäure, Ammoniak, Schwefelwasserstoff und Wasser sind -- während die
Produkte derjenigen Zersetzungsprocesse, welche man den Gährungen
beizählt, zum Theil immer =organische= Verbindungen sind. Sind bei der
Gährung die Eiweisskörper nur Erreger des Zersetzungsprocesses, der sich
auf die anderen vorhandenen organischen Substanzen erstreckt, so sind die
eiweissähnlichen Körper bei der Fäulniss zum grössten Theil diejenigen,
die zersetzt werden, und die meist in überwiegender Quantität vorhanden
sind.
Derjenige Körper, welcher die Gährung hervorzurufen im Stande ist,
heisst das =Ferment= oder der Gährungserreger, bei der geistigen
Gährung die =Hefe=. Das Ferment ist entweder ein organisirtes Wesen,
ein Gährungspilz wie die Hefe, oder eine in Zersetzung begriffene
Proteïnsubstanz.
In technologischer Hinsicht hat man von den zahlreichen Gährungsarten,
welche die heutige organische Chemie aufzuweisen vermag, nur auf
folgende Rücksicht zu nehmen:
1) die =geistige Gährung= (Alkoholgährung), auf welche sich die
wichtigsten Gährungsgewerbe, die Weinbereitung, die Bierbrauerei und
die Spiritusfabrikation gründen;
2) die =Milchsäuregährung=, welche beim Sauerwerden der Milch, bei der
Sauerkrautbildung u. s. w. auftritt, und bei höherer Temperatur leicht
in
3) die =Buttersäuregährung= übergeht.
An diese Arten der Gährung schliesst sich an
4) die =Fäulniss=, insofern die technische Chemie Mittel an die Hand
giebt, die Fäulniss zu verhindern oder die bereits eingetretene
aufzuhalten. Auf der Kenntniss und Anwendung dieser Mittel beruht die
Conservation der Nahrungsmittel.
[Sidenote: Geistige Gährung.]
Die =geistige= oder =Alkoholgährung= bewirkt das Zerfallen gewisser
Zuckerarten, und zwar der Dextrose (Glycose, Traubenzucker), der Levulose
(Chylariose, Schleimzucker) und der Galaktose (Lactose) in eine Anzahl
von Produkten, unter denen Alkohol und Kohlensäure als Hauptprodukte
auftreten. Insofern Rohrzucker und Milchzucker im Stande sind, in
intervertirten Zucker (ein Gemenge von Dextrose und Levulose) und in
Galaktose überzugehen, rechnet man auch diese Zuckerarten zu den
gährungsfähigen. In gewisser Hinsicht schliesst sich ihnen das Stärkemehl
an. Nach den Untersuchungen von =Lermer= und v. =Liebig= (1870) geht
Dextrin, bei Gegenwart von Zucker, gleichfalls in Alkohol und Kohlensäure
über. Sieht man einen Augenblick von allen solchen Gährungsprodukten ab,
die nur in geringerer Menge auftreten, so erzeugen 100 Gewichtstheile:
Alkohol. Kohlensäure.
krystallis. Dextrose C_{6}H_{14}O_{7} 46,46 + 44,40 = 90,86
wasserfreie Dextrose C_{6}H_{12}O_{6} 51,1 + 48,9 = 100
Rohrzucker C_{12}H_{22}O_{11} 53,80 + 51,46 = 105,26
Stärkemehl C_{6}H_{10}O_{5} 56,78 + 54,32 = 111,10
1 Molek. Dextrose C_{6}H_{12}O_{6} = 180 } giebt
}
{ 2 Molek. Alkohol 2C_{2}H_{6}O = 92
{ 4 " Kohlensäure 2CO_{2} = 88
---
180
In neuerer Zeit hat =Pasteur= gezeigt, dass bei der Alkoholgährung
keine Milchsäure, deren Gegenwart früher angenommen wurde, auftritt,
dass dagegen =Bernsteinsäure= ein constantes Produkt der Gährung sei,
dessen Menge wenigstens 0,6-0,7 Proc. vom Gewicht des Zuckers beträgt.
Ferner bildet sich =Glycerin= (über 3 Proc. vom Zucker), welches in
allen gegohrenen Flüssigkeiten, namentlich im Wein enthalten ist. Die
5-6 Proc. vom Gewicht des Zuckers, welche nicht Alkohol liefern,
zerfallen bei der geistigen Gährung in:
Bernsteinsäure 0,6-0,7
Glycerin 3,2-3,6
Kohlensäure 0,6-0,7
Cellulose, Fettsubstanz u. s. w. 1,2-1,5
-------
5,6-6,5
[Sidenote: Hefe.]
Das Ferment der geistigen Gährung, die =Hefe=, deren Natur zuerst von
=Cagniard-Latour= erkannt, in neuerer Zeit von =A. de Bary=, =J.
Wiesner=, =Hoffmann=, =Bail=, =Berkley=, =Pasteur=, =Hallier=, =Béchamp=,
=Lermer= festgestellt wurde, scheidet sich während der Gährung sowol an
der Oberfläche der gährenden Flüssigkeit, als auch am Boden der
Gährungsgefässe als feine, gleichförmig thonfarbig-weissliche Masse aus.
Im ersteren Falle heisst sie =Oberhefe=, sie bildet sich unter anderem
bei der Gährung des obergährigen Bieres, was man in vielen Gegenden
Norddeutschlands, in England und in Strassburg braut; auch die in der
Bäckerei zum Aufgehen des Teiges angewendete Hefe (Bärme) ist Oberhefe;
sie macht ferner einen Bestandtheil des Sauerteiges aus, in letzterem
Falle im Gemenge mit Milchsäurehefe. Für die Gährungsgewerbe hat die
Oberhefe eine untergeordnete Bedeutung. Die =Unterhefe= ist das Ferment
der Weingährung und der Gährung der Bierwürze nach dem bayerischen und
Schwechater Brauverfahren. In der Branntweinbrennerei ist die Hefe meist
ein Gemenge von Ober- und Unterhefe.
Frische Hefe erscheint als ein schmutzig gelbgrauer oder röthlicher
Schlamm von unangenehmem Geruche und saurer Reaktion. Unter dem
Mikroskope lassen sich beide Hefenarten leicht unterscheiden. Die
=Oberhefe= (von obergährigem Weizenbier) besteht aus kugelförmigen oder
ellipsoïdischen Zellen von ziemlich gleicher Grösse, deren Durchmesser
höchstens 0,01 Millimeter beträgt; sie schwimmen theils einzeln, theils
mit anderen Zellen von gleicher Grösse zusammenhängend, theils mit
kleineren Nebenzellen verbunden, die so mit der grösseren Zelle
zusammenhängen, dass zwischen ihnen kein Trennungsstrich zu bemerken
ist, in der Flüssigkeit herum. Die Oberhefe erscheint als eine mit der
Zellenwand versehene Zelle, die so durchsichtig ist, dass eine
darunter befindliche Zelle deutlich wahrgenommen werden kann; in ihrer
Mitte befindet sich ein dunkler Kern (Protoplasmakörner), der aus einem
oder mehreren Stücken besteht. Die =Unterhefe= (von bayerischem
Lagerbier) besteht wol auch aus Zellen, von denen einige ihrer Grösse
nach den Oberhefenzellen ähneln, sie sind aber nicht zusammenhängend
wie jene; die meisten der Unterhefenzellen sind bei weitem kleiner und
von den verschiedensten Dimensionen; diese kleineren Zellen hängen
theils in Gruppen an den grösseren, theils unter sich zusammen, theils,
und es ist dies bei dem grössten Theile der Fall, schwimmen sie isolirt
in der Flüssigkeit herum. Die Unterhefenzellen hängen nur mechanisch
aneinander, eine Erschütterung ist hinreichend, sie zu trennen. In dem
Innern der grösseren Zellen bemerkt man deutlich kleinere Zellchen, die
sich dem Ansehen nach wie die grosse Zelle verhalten; man zählt deren
drei, vier und mehrere, oder es sind dieselben in solcher Anzahl
vorhanden, dass sie durch ihre Menge zu einer nebelartigen Masse
verschwimmen.
Ich fand durch Versuche (deren Resultate in einer 1847 von der
philosophischen Facultät der Universität Leipzig gekrönten Abhandlung
veröffentlicht wurden) die Angabe =Mitscherlich='s bestätigt, dass die
=Fortpflanzung der Oberhefe= durch Ausdehnung der Zellenhülle (durch
Knospung oder Sprossung) stattfindet und dass eine neu gebildete Zelle
erst dann sich fortpflanzen kann, wenn sich im Innern ein Kern gebildet
hat, der aber nicht von der Mutterzelle herrührt. Es geschieht fast
immer, dass ausgewachsene Zellen mit einem Theil ihrer Brut sich von
der ursprünglichen Zelle trennen. Zur Beobachtung der =Fortpflanzung
der Unterhefe= brachte ich eine ausgewachsene Unterhefenzelle, in deren
Innerem sich ein körniger Kern zeigte, mit concentrirter Bierwürze
gemischt unter das Mikroskop. Die Temperatur blieb constant 7-10°. Es
gelang nicht, die grosse Zelle von einigen nebenschwimmenden kleinen
Zellchen zu befreien, ebensowenig, die Art der Fortpflanzung zu
beobachten. Der Inhalt der Zellen bewegte sich und mit der Zeit wurde
der verschwommene Inhalt körnig; die neben der Zelle befindlichen
Zellchen und Sporen wuchsen und ihre Anzahl nahm zu, bis sich
mindestens 30-40 kleine Zellchen entwickelt hatten. Diese Zellen
(Leptothrix-Körner) waren entweder aus der Mutterzelle durch Platzen
der Zellenhülle geschlüpft oder sie hatten sich aus in der Bierwürze
bereits vorhandenen, mikroskopisch jedoch nicht wahrnehmbaren Sporen
entwickelt.
Der von der Zellenwandung getrennte Zelleninhalt gab:
aus Bieroberhefe aus Bierunterhefe
Kohlenstoff 44,37 49,76
Wasserstoff 6,04 6,80
Stickstoff 9,20 9,17
Sauerstoff, Schwefel und Asche 40,38 34,26
Die Oberhefe enthielt 2,5 Proc., die Unterhefe 5,29 Proc. Asche. Der
Schwefelgehalt beträgt durchschnittlich 0,5-0,8 Proc. Die Hefenasche
besteht wesentlich aus Kali, Phosphorsäure, Kieselerde und Magnesia.
Ueber die =Rolle der Hefe bei der geistigen Gährung= sind (ungeachtet
der neueren Untersuchungen von =v. Liebig=, =Pasteur=, =Lemaire= u. A.)
die Ansichten der Chemiker noch ziemlich getheilt. Soviel lässt sich
jedoch annehmen, dass die chemische Action bei der geistigen Gährung
mit den Lebensvorgängen der Hefe in unmittelbarster Beziehung steht und
die geistige Gährung wesentlich auf der Bildung von Hefenzellen, auf
der Entwickelung organisirter Substanz beruhe. Hierbei hat man zwei
Fälle zu unterscheiden. Die Hefe, speciell die Bierhefe, mit ihrem
botanischen Namen _Saccharomyces cerevisiae_ oder _Hormiscium
cerevisiae_ -- ein Abkömmling der Schimmelpilze _Penicillium glaucum_,
_Ascophora Mucedo_, _A. elegans_ und _Periconia hyalina_, deren Sporen
allenthalben in der Atmosphäre vorkommen -- wirkt nämlich entweder auf
reine Zuckerlösung, ohne dass Proteïnkörper vorhanden sind, oder sie
wirkt in Gegenwart von Eiweisssubstanzen. Der letztere Fall tritt ein,
wenn eine mit Eiweisskörpern versetzte Lösung von gährungsfähigem
Zucker sich selbst überlassen bleibt, so dass der Zutritt der
atmosphärischen Luft nicht ganz abgeschnitten ist. Die überall und
namentlich in Gährungslokalen in der Luft verbreiteten Hefensporen
finden in dieser Lösung einen zur Vegetation geeigneten Boden, und
indem sie sich darin zu Hefenzellen ausbilden, bewirken sie die
geistige Gährung, die in diesem Falle =Selbstgährung= genannt wird.
Möge nun in dem zweiten Falle die Hefenkultur durch künstliche
Verjüngung (zu vergleichen der Pflanzmethode der Landwirthe) oder durch
die Sporen der Luft (Saatmethode) eingeleitet worden sein, so wird man
nach beendigter Gährung immer ernten können, d. h. man wird mehr davon
sammeln, als man angewendet hat. Im ersteren Falle, wobei Zuckerwasser
mit Hefe zusammengebracht wurde, ohne dass die als Nahrungsmittel der
Hefenpflanze nothwendige Proteïnsubstanz vorhanden war, ist die Hefe
nach beendigter Gährung erschöpft und nicht ferner im Stande, Gährung
zu erzeugen. Während der geistigen Gährung wird demnach Hefe consumirt;
mithin auch in dem zweiten erwähnten Falle, wo Hefe geerntet wird; da
sich aber in Folge der vorhandenen reichlichen Nahrung grosse Massen
von neuen Hefenzellen bilden, so wird das Gewicht der verschwundenen
Hefe durch die Gewichtszunahme der regenerirten Hefe verdeckt.
[Sidenote: Bedingungen der geistigen Gährung.]
Die =Bedingungen der geistigen Gährung= fallen zusammen mit den
Bedingungen der Vegetation der Hefenpflanze, mit dem Unterschiede jedoch,
dass man bei der geistigen Gährung die grösstmöglichste Menge Alkohol
erzeugen will. Ist nicht die Alkoholproduktion, sondern die
Hefenerzeugung der Zweck der geistigen Gährung, so kann es vorkommen,
dass nur eine geringere Menge Alkohol sich bildet.
Es müssen folgende Bedingungen erfüllt sein, wenn Alkoholgährung
stattfinden soll:
1) eine _wässerige Lösung von Zucker_ und zwar von 1 Th. Zucker in 4-10
Th. Wasser. Der Zucker kann sein entweder eine gährungsfähige Zuckerart
wie Dextrose und Levulose, oder eine nicht gährungsfähige wie
Rohrzucker oder Milchzucker; in letzterem Falle muss zugleich eine
Säure oder ein anderes Agens vorhanden sein, welches den Uebergang
dieser Zuckerarten in gährungsfähige bewirkt.
2) _Gegenwart von Hefe_, und zwar von Pflanzen (Stellhefe) oder Sporen.
Im ersteren Falle nimmt man an, dass 1 Th. Hefe auf 5 Th. Zucker
hinreichend sei, um eine kräftige, normal verlaufende Gährung zu
bewirken. Soll durch Sporen die Gährung vor sich gehen (Selbstgährung),
so müssen die Bedingungen der Entwickelung der Sporen -- Proteïnkörper
und phosphorsaure Erden und Alkalien -- vorhanden sein. Ist demnach
=keine= Hefe vorhanden, so treten zu den Bedingungen der geistigen
Gährung
3) _atmosphärische Luft_, insofern dieselbe die zum Einleiten der
Gährung erforderlichen Keime liefert;
4) eine gewisse Temperatur, deren Grenzen 5° und 30° sind. In der Regel
geht die geistige Gährung jedoch bei einer Temperatur zwischen 9° und
25° vor sich. Je niedriger die Temperatur, desto langsamer verläuft die
Gährung, und umgekehrt. Bei einer Temperatur, die höher ist als 30°,
geht die Alkoholgährung leicht in andere Gährungsarten, namentlich in
Buttersäure über.
Die =vier Gewerbe=, die sich auf die geistige Gährung gründen, sind:
die =Weinbereitung=, bei welcher man nicht allen, sondern nur einen
Theil des Zuckers des Mostes in Alkohol und Kohlensäure überzuführen
sucht. Der Alkohol wird von der vergohrenen Flüssigkeit nicht getrennt.
Der grösste Theil der Kohlensäure entweicht. Ein kleiner Theil
derselben bleibt in der gegohrenen Flüssigkeit und ist zu deren
Haltbarkeit nothwendig. Bei unterdrückter Gährung wird ein Theil der
durch eine regulirte Gährung gebildeten Kohlensäure von der Flüssigkeit
absorbirt und entweicht nach Beseitigung des Druckes unter Schäumen
(Schaumweine);
die =Bierbereitung=, bei welcher die alkoholbildende Substanz meist
Stärkemehl ist; ein Theil desselben geht in nicht gährungsfähiges
Dextrin, ein anderer und grösserer Theil in Dextrose über, deren
Zersetzung in einer kräftigen Gährung bewirkt wird. Ein kleiner Theil
der Dextrose wird reservirt und dient zur Unterhaltung der Nachgährung,
welche durch Temperaturerniedrigung möglichst verlangsamt wird und in
Folge der dabei stattfindenden Kohlensäureausscheidung das Bier zum
Aufbewahren geeignet macht. Ebenso wie bei dem Weine wird der Alkohol
von der gegohrenen Flüssigkeit nicht abgeschieden.
Während man bei der Bierbrauerei nur einen Theil des als Rohmaterial
angewendeten Stärkemehls in Dextrose überführt und dasselbe nur nach
und nach in Alkohol und Kohlensäure verwandelt, ist es dagegen die
Aufgabe der =Spiritusfabrikation=, aus dem gegebenen Material --
Stärkemehl oder Zucker -- in der kürzesten Zeit die grösstmöglichste
Menge Alkohol zu erzeugen, welcher von der gegohrenen Flüssigkeit durch
Destillation getrennt wird. Der Zweck der Weinbereitung ist stets die
Erzeugung von Wein, der der Brauerei die Fabrikation von Bier, bei der
Spiritusfabrikation ereignet es sich dagegen häufig, dass die Erzeugung
der Brennereirückstände, als Mastfutter, als Hauptprodukt in den
Vordergrund, die des Spiritus als Nebenprodukt in den Hintergrund
tritt. Die Spiritusfabrikation ist oft ein Mittel zum Zweck der
Herstellung eines concentrirten Viehfutters.
Die =Bäckerei= gehört bei dem gegenwärtigen Betriebe des Gewerbes in
gewisser Beziehung auch zu den Gährungsgewerben, insofern beim Aufgehen
des Teiges geistige Gährung stattfindet. Nur kommt hierbei nicht der
Alkohol, sondern nur die Kohlensäure in Betracht, deren Erzeugung der
Zweck der durch Sauerteig oder Hefe eingeleiteten Gährung ist.
Bei den vorstehenden Gährungsgewerben sieht man auf die Erzeugung von
Alkohol oder von Kohlensäure, oder von beiden zugleich. Aber auch die
Bildung von Hefe kann der Zweck der geistigen Gährung sein, wobei der
zugleich mit erzeugte Alkohol kaum in Frage kommt. Aus diesem Grunde
schliesst sich die =Hefenfabrikation= den auf geistige Gährung sich
stützenden Gewerben an.
Die Weinbereitung.
[Sidenote: Wein.]
Unter dem Namen =Wein= versteht man in der engeren Bedeutung des Wortes
eine alkoholische Flüssigkeit, welche durch Selbstgährung des
Traubensaftes und ohne Destillation gewonnen wurde. In der weiteren
Bedeutung rechnet man zu den Weinen eine jede durch Gährung eines
Obstsaftes entstandene geistige Flüssigkeit.
[Sidenote: Der Weinstock und seine Hauptarten.]
Der =Weinstock=, eine Pflanze aus der Familie der Sarmentaceen, gedeiht
weder in der kalten, noch in der tropischen Zone und in den gemässigten
nur unter gewissen Bedingungen, die sich auf das Klima und die
Bodenbeschaffenheit erstrecken. Im Allgemeinen geräth er auf dem
Festlande Europas noch bis zum 50° n. B. und giebt cultivirt in besonders
günstigen Lagen noch bis zum 51-52° n. B. (Sachsen und Schlesien)
trinkbaren Wein. Er erfordert eine mittlere Jahrestemperatur von 10-11°
und eine mittlere Temperatur der Sommermonate von 18-20°. Die
Jahrestemperatur ist weniger maassgebend, weil die Bildung des Zuckers
unter Mitwirkung der Sommerwärme und intensiven Sonnenlichtes vor sich
geht. Ein Klima mit strengem Winter und heissem Sommer ist daher dem
Weinbau günstiger, als ein Klima mit gemässigtem Sommer und mildem
Winter. England mit einer mittleren Jahrestemperatur von 11° ist folglich
zum Weinbau gänzlich ungeeignet. Von grossem Einfluss auf die Qualität
des Weins ist die Jahreswitterung; während der Periode des Wachsthums ist
Feuchtigkeit, während des Reifens Sonnenhitze am zuträglichsten.
Der Weinstock gedeiht fast auf allen Bodenarten, sofern dieselben nur
die zur Vegetation der Rebe erforderliche Menge von Kali enthalten; am
besten sagt ihm ein warmer, lockerer Boden zu, weniger ein kiesiger, am
wenigsten ein schwerer, feuchter Lehmboden mit nassem Untergrund.
Besonders gut kommt der Weinstock auf verwitterten Feldspathgesteinen
(Granit, Syenit, Gneuss) und auf vulkanischem Boden fort. Thonschiefer,
Thonmergel, Gyps, Kalk- und Kreideboden sind dem Weinbau sehr
förderlich. Die Benutzung der Weintraube ist eine höchst mannigfache,
ausser zur Bereitung von Most und Wein, wird sie zum unmittelbaren
Genusse verwendet; ausserdem dient sie zur Bereitung des ächten
Traubenzuckers, des Franzbranntweins (Cognacs), des Weinessigs u. s. w.
Die Weintrester (Treber) finden zur Darstellung eines Fermentöles, des
Marköles (huile de marc), die Kerne zur Bereitung von Oel, die Weinhefe
zur Fabrikation von Potasche Anwendung. Durch Trocknen so zubereitet,
dass sie einer längeren Aufbewahrung fähig sind, heissen die
Weintrauben =Cibeben= und =Corinthen=.
[Sidenote: Traubenlese.]
Die Zuckerbildung beginnt in der Traube schon früh und in dem Maasse wie
der Zuckergehalt steigt, tritt die Säure zurück. Mit dieser Abnahme geht
eine stetige Zunahme der Mineralbestandtheile Hand in Hand. Die von =C.
Neubauer= ausgeführten Analysen von Trauben vom Neroberg bei Wiesbaden
(1868) zeigten
am 27. Juli 0,6 Proc. Zucker und 2,7 Proc. freie Säure,
" 9. Aug. 0,9 " " " 2,9 " " "
" 17. " 2,3 " " " 2,8 " " "
" 28. " 8,2 " " " 1,9 " " "
" 7. Sept. 11,9 " " " 1,2 " " "
" 17. " 18,4 " " " 0,95 " " "
" 28. " 17,5 " " " 0,8 " " "
" 5. Oct. 16,9 " " " 0,8 " " "
" 12. " 18,6 " " " 0,9 " " "
" 22. " 17,9 " " " 0,6 " " "
Da die Trauben um so mehr Zucker enthalten, je reifer sie sind, und da
sie um so alkoholreicheren Wein geben, je mehr Zucker sie enthalten, so
darf die =Traubenlese= (der Herbst) nur im möglichst reifen Zustande der
Beeren stattfinden. Die Reife erkennt man daran, dass die Beeren der
weissen Trauben an der Sonnenseite nicht mehr grün, sondern bräunlichgelb
und durchscheinend sind, die der rothen und blauen Trauben schwarz
erscheinen und beide schon anfangen welk zu werden, die Kerne sich leicht
vom Fleisch lösen und die Traubenstiele braun und welk geworden sind und
am Gelenk leicht abbrechen.
Die Trauben werden entweder abgebeert oder sie werden nicht abgebeert.
Das =Abbeeren= (Ablösen, Rappen) von den Traubenstielen (Kämmen oder
Trappen) geschieht entweder mit der blossen Hand, oder mittelst eines
Weidengeflechtes, welches 8-9 Linien weite Oeffnungen hat, durch die
man die abgerissenen Beeren in eine untergestellte Kufe fallen lässt,
oder mittelst der Raspel, einem hölzernen oder messingenen Gitter,
dessen Stäbe oben scharfe Kanten haben und Zwischenräume zwischen sich
lassen, welche den Beeren, aber nicht den Kämmen Durchgang gestatten,
oder endlich mit Hülfe der Gabel, einem 0,5-0,6 Meter langen Holze, das
sich in der Mitte in drei Aeste oder Zinken theilt. Die Kämme enthalten
viel Gerbsäure, es ist daher im Ganzen zu empfehlen, alle Beeren, bevor
sie zerdrückt werden, von den Stielen zu trennen, selbst bei rothen
Weinen, damit die Weine zarter und früher geniessbar werden. In
einzelnen Fällen, wenn die Beeren zu wenig Gerbsäure und zu viel
schleimige Bestandtheile haben, ist es rathsam, die Kämme nicht von den
Beeren zu trennen; die Weine klären sich dann leichter und schneller
und werden haltbarer.
[Sidenote: Das Pressen der Trauben.]
Die noch an ihren Kämmen befindlichen oder von denselben getrennten
Beeren werden nun zerdrückt, dadurch geöffnet und der Saft aus denselben
blosgelegt. Gewöhnlich zerdrückt man sie vorher nur und presst sie erst
später. Das Zerdrücken (Zerstampfen, Austreten) geschieht meist sofort in
dem Weinberg in einer Beute (Bottich, Hotte, Mostelschaff) entweder durch
Zerstampfen mit einer hölzernen Keule (dem Moster), oder durch Mühlen
oder durch Zertreten mit den Füssen. Eine sehr zweckmässige Vorrichtung
zum Zerdrücken der Beeren ist eine Quetschmaschine mit zwei cannellirten,
locker an einander gestellten Walzen, welche mit Hülfe von Kurbeln in
entgegengesetzter Richtung gedreht werden. Will man den erhaltenen Saft
(=Most=, =Weinmost=, =Traubensaft=) sogleich von den Kämmen, Kernen und
Schalen trennen, so wendet man eine an dem Boden und den Seitenwänden
durchlöcherte Butte, in welcher, nachdem der Most abgeflossen ist, die
Kämme und Häute zurückbleiben, an. Die Butte ist über dem Gährbottich
angebracht. Man hat darauf zu sehen, dass alle Beeren geöffnet und
zerdrückt werden, um allen Saft bloszulegen und zur Selbstgährung zu
bringen. Soll der Most über den Kämmen und Häuten gähren, so lässt man
die ganze Masse beisammen und presst den Saft erst von den Trestern ab,
sobald die Gährung mehr oder weniger vorgeschritten ist. Für sich allein
gegohren, giebt der Most einen minder gefärbten, reiner schmeckenden,
aber weniger haltbaren Wein. Lässt man ihn mit den Schalen gähren, so
gewinnt der Wein, wenn die Trauben blau und roth sind, eine rothe Farbe
und aromatische Bestandtheile, welche in den Schalen enthalten sind und
erst während der Gährung in Folge der Entstehung von Alkohol sich lösen;
ein solcher Wein wird weit eher trinkbar, da die Gerbsäure, die aus den
Kernen sich löste, eine schnellere Abscheidung der trübenden
Proteïnkörper bewirkt. Man erreicht dasselbe Resultat, wenn man die
ausgepressten Trester entweder ganz oder nur zum Theil unter den
gährenden Most mischt.
Die =Weinpressen= oder =Kaltern= (Keltern) sind sehr verschieden
construirt; eine gewöhnliche, doch unzweckmässig eingerichtete Presse
ist die =Baumpresse=, in welcher der Druck mittelst einer langen Stange
(eines Hebebaums) bewirkt wird; öfters hat diese Stange eine Länge von
12-16 Meter und ist aus 4-6 eichenen Balken zusammengesetzt. Diese
Pressen üben einen sehr bedeutenden Druck aus, arbeiten aber äusserst
langsam und sind unreinlich und unbehülflich. Die =Hebelkalter=, bei
welcher der den Druck bewirkende Balken durch Hebel niedergedrückt
wird, ist zwar einfacher, als die Baumpresse, aber auch minder wirksam.
Bei den in Ungarn gebräuchlichen =Schlittenpressen= wird der Druck
durch einen mit Steinen belasteten Schlitten hervorgebracht. Der
Presskasten selbst besteht aus vier durchlöcherten, von aussen
befestigten Holzwänden, zwischen welche der Druck nicht wie bei einer
Spindel- oder Kartenpresse mittelst einer Schraubenspindel, sondern mit
Hülfe eines Querbalkens ausgeübt wird, der mit seinem hinteren Ende
zwischen zwei Holzpflöcken seinen Stützpunkt hat, mit dem vorderen Ende
aber etwas über den mit Steinen beschwerten Schlitten hervorragt. Sehr
gebräuchlich sind ferner die =Schraubenpressen= mit Schrauben, die
durch lange Hebel bewegt werden; sie sind entweder von Holz oder
zweckmässiger von Gusseisen; eine der besten Pressen der Art ist die
von =Orthlieb=, bei welcher der zu pressende Körper in die Form einer
langen Säule gebracht wird, weil derselbe in dieser Richtung die
grösste Nachgiebigkeit zeigt und das Abfliessen des Saftes von Innen
nach Aussen auf kürzestem Wege geschehen kann. 100 Gewichtstheile
Trauben geben 60-70 Gewichtstheile Most. Was zuerst in den Pressen
abfliesst, ist der Saft der reifsten Trauben; der später bei stärkerem
Pressen abfliessende Theil ist immer reicher an Säure und Gerbstoff,
welche theils von den unreifen harten Beeren herrühren, die jetzt erst
zerdrückt werden, theils aber auch von den Kämmen und Hülsen. Man
unterscheidet hiernach =Vorwein=, =Presswein=, =Tresterwein= u. s. w.
Die Pressrückstände, die Trester, die ausser Weinsäure, Gerbsäure, auch
noch bouquetbildende Substanzen enthalten, übergiesst man mit etwas
Wasser und presst sie nochmals, wodurch eine Art Nachwein, =Lauer=,
gewonnen wird. Neuerdings übergiesst man, nach =Petiot='s Vorschlage,
die Trester mit Zuckerwasser und lässt letzteres über den Trestern
gähren; die so erhaltene weinähnliche Flüssigkeit heisst =petiotisirter
Wein=.
[Sidenote: Gewinnung des Traubensaftes mit Centrifugalmaschinen.]
Im Jahre 1862 ist durch =v. Steinbeis= in Stuttgart unter Mitwirkung von
=Reihlen= zur Gewinnung des Traubensaftes die =Centrifugalmaschine=
(statt der Presse) in Vorschlag gebracht worden[109]. Es hat sich bei
Versuchen im Grossen herausgestellt, dass mit einer Centrifuge binnen 8
bis 10 Minuten (einschliesslich Füllen und Leeren) 100-120 Pfd.
zerdrückte Trauben in Most und Trester getrennt werden können. Nach den
1869 von =Balard= und =Alcan= angestellten vergleichenden Versuchen über
das Ausschleudern und das Auspressen des Saftes ergaben sich folgende
Zahlen:
Centrifuge Presse
Most 79,141 77,086
Trester 20,214 18,601
Verlust 0,645 4,313
-----------------
100,000 100,000
[109] Ueber die Anwendung der Schleudermaschine zur Saftgewinnung aus
der Traube verbreitet sich ausführlich =L. Rösler= in den sehr
empfehlenswerthen Annalen der Oenologie 1869 Bd. I p. 69.
Der Most kann durch die Centrifugalmaschine mithin wenigstens ebenso
vollständig und jedenfalls weit rascher entfernt werden als durch die
Presse.
[Sidenote: Chemische Bestandtheile des Mostes.]
Die Traube besteht aus den Kämmen, den Schalen oder Hülsen, den Kernen
und dem Traubensafte. Unsere Kenntniss über die Zusammensetzung aller
dieser Substanzen ist, mit alleiniger Ausnahme des Traubensaftes, eine
mangelhafte. Von den Kämmen ist nur bekannt, dass sie neben Cellulose
viel Gerbsäure und eine stark sauer schmeckende Säure enthalten, von den
Schalen, dass in ihnen der Farbstoff der Trauben -- das Oenocyanin --
neben kleinern Mengen von Gerbsäure sich befindet, von den Kernen, dass
sie neben grossen Mengen einer eigenthümlichen Gerbsäure auch viel fettes
Oel (Traubenkernöl) enthalten, dessen fette Säuren mit Aether verbunden
zur Bildung des Bouquets des Weines beitragen.
[Sidenote: Zuckergehalt der Trauben.]
Die Beeren der Weintraube enthalten unter allen Obstsorten den meisten
Zucker; der Gehalt an Zucker -- ein Gemenge von Dextrose und Levulose
-- sinkt selten unter 12 Proc., steigt aber auch zuweilen bis zu 26-30
Proc. Das Verhältniss zwischen Säure und Zucker gestaltet sich nach
=Fresenius= in guten Jahren und bei guten Sorten wie 1 : 29, in
mittleren Jahren und bei leichten Traubensorten dagegen wie 1 : 16.
Wird das Verhältniss zwischen Säure und Zucker noch ungünstiger, z. B.
wie 1 : 10, so sind die Trauben unreif und schmecken sauer. Der grosse
Zuckergehalt und der Umstand, dass die Säure des Traubensaftes zum
grössten Theile von zweifach weinsaurem Kali herrührt, das sich mit der
Zeit aus dem Weine grösstentheils unlöslich als sogenannter Weinstein
abscheidet, machen die Trauben zur Weinbereitung weit geeigneter, als
jedes andere Obst, dazu kommt noch, dass die bei der Gährung sich
bildenden Aetherarten alle übrigen an Lieblichkeit des Geruches
übertreffen. Das Verhältniss zwischen Säure und Zucker im Moste einer
und derselben Traubensorte charakterisirt besser als jedes andere
Kennzeichen die Jahrgänge; so zeigten nach =Fresenius= Sylvanertrauben:
in dem höchst geringen Jahre 1847 das Verhältniss wie 1 : 12,
im besseren Jahre 1854 " " " 1 : 16,
im guten Jahre 1848 " " " 1 : 24.
Der Traubensaft oder Most (1 Kilogr. reifer Beeren gab =Al. Classen= --
1869 -- 577 bis 688 Grm. Saft) enthält alle in den Weinbeeren
enthaltenen löslichen Theile und ist durch darin suspendirte
Pflanzentheile trübe. 1 Liter Traubensaft enthält:
Gramme.
Wasser 860 bis 830
Zucker (Dextrose und Levulose) 150 " 300
Uebrige Stoffe (Pektin, Gummi, sogenannte
Extractivstoffe, Proteïnsubstanzen, organische
Säuren und Mineralstoffe) 30 " 20
----------------
1040 bis 1150
Nach einer Untersuchung von =Al. Classen= enthielten 1000 Th. Saft aus
reifen (rheinischen) Beeren (Jahrgang 1868):
1. 2. 3.
Feste Bestandtheile 164,4 189,7 204,6
Zucker 149,9 162,4 174,0
Freie Säure 7,2 6,8 4,8
Asche 2,7 3,0 4,0
In 100 Th. Asche waren enthalten
1. 2. 3.
Phosphorsäure 16,6 16,1 14,0
Kali 64,2 66,3 71,4
Magnesia 4,7 2,8 2,6
Als Beispiel specieller Art seien folgende von =C. Neubauer= (1868)
ausgeführte Mostanalysen angeführt:
Neroberger Steinberger
Riesling. Auslese.
Grade der Mostwage 95 115
------------------
Zucker 18,06 24,24
Freie Säure 0,42 0,43
Eiweisskörper 0,22 0,18
Mineralbestandtheile (Kali,
Phosphorsäure etc.) 0,47 0,45
Gebundene organische Säuren und
Extractivstoffe 4,11 3,92
-------------------
Summa der gelösten Bestandtheile 23,28 29,22
Wasser 76,72 70,78
------------------
100,00 100,00
[Sidenote: Die Gährung des Traubensaftes.]
Die Gährung des Traubensaftes ist Selbstgährung, d. h. sie erfolgt durch
Aussetzen des Traubensaftes an die Luft von selbst, ohne dass es dabei
eines Zusatzes von Hefe bedarf. Die eiweissähnlichen Substanzen des
Mostes bilden unter Mitwirkung der in der atmosphärischen Luft
befindlichen Sporen gewisser Schimmelpilze wie z. B. der _Penicillium
glaucum_ u. a. Hefenzellen, deren Bildung die Ursache der bald
eintretenden Trübung des Mostes ist. So wie Hefe auftritt, beginnt die
Gährung und setzt sich in den meisten Fällen bei geeigneter Temperatur
bis zur Beendigung der Hauptgährung fort. Die Gährung kann aufgehalten
werden durch Temperaturerniedrigung, ferner durch schweflige Säure, sowie
durch gewisse Schwefelverbindungen, wie z. B. durch das in den Senfsamen
enthaltene Schwefelcyanallyl. Wie früher angegeben, lässt man entweder
den ausgepressten Saft für sich allein, oder mit den Trestern, oder
endlich mit den Trestern und Kämmen gähren. Die Weingährung ist eine
Untergährung und beginnt bei 10-15°. Die Gährung verläuft um so
regelmässiger und sicherer, je grösser die Menge der gährenden
Flüssigkeit ist; die Gährgefässe sind entweder hölzerne Gährkufen oder
Bottiche, oder sie sind von Stein oder gebranntem Thone; erstere
verursachen zwar grössere Unterhaltungskosten und leiden durch Trockne
und Nässe, leiten dagegen die Wärme weniger leicht ab und werden in
Deutschland fast allgemein angewendet. Man lässt den Most entweder in
bedeckten oder geschlossenen Gährbottichen, oder in offenen gähren.
Handelt es sich um die Herstellung von Traubensaft ohne Trester und
Kämme, so beginnt die Gährung bei 9-12° nach und nach und ist nach
Verlauf von 4-5 Tagen im Gange; der Most trübt sich und Kohlensäuregas
entweicht unter Bildung einer Schaumdecke, deren Dicke um so geringer
ist, je langsamer die Gährung vor sich geht. Dabei nimmt die gährende
Flüssigkeit einen alkoholischen Geruch an und der anfangs süsse
Geschmack des Mostes verliert sich. Den siebenten Tag etwa werden die
Gährungserscheinungen schwächer, bis nach 10-14 Tagen die Flüssigkeit
sich zu klären beginnt, die Kohlensäureentwickelung aufhört und die
Schaumdecke verschwindet. Die während der Gährung entstandene Hefe hat
sich am Boden abgeschieden und der junge Wein, welcher die Hauptgährung
überstanden hat, kommt zur Nachgährung auf die Lagerfässer.
[Sidenote: Abziehen und Lagern des Weines.]
Nachdem durch die Hauptgährung der grösste Theil des Zuckers des Mostes
in Alkohol und Kohlensäure umgewandelt worden ist, findet eine
Erniedrigung der Temperatur der gährenden Flüssigkeit statt, welche im
Verein mit der Zunahme des Alkoholgehaltes die Gährung dergestalt
verlangsamt, dass ihre vollständige Beendigung nicht mit Sicherheit
wahrgenommen werden kann. Diese nach der stürmischen Gährung eintretende
zweite Gährung heisst die =Nachgährung=. Wollte man den eigentlichen
Schluss derselben in den Gährungsbottichen abwarten, so würde unfehlbar
eine Säuerung des Weines eintreten, da die bei der stürmischen Gährung
vorhandene Kohlensäureschicht den Wein jetzt nicht mehr vor dem
Luftzutritt schützt. Sobald die Kohlensäureentwickelung nur noch eine
wenig bemerkbare ist und die Temperatur der gährenden Flüssigkeit fast
auf die des Gährlokales herabgesunken ist, giebt man den Wein auf Fässer,
in denen die Nachgährung sich vollendet, ohne dass Essigsäurebildung zu
befürchten wäre. Bei dem Füllen des Weines auf Fässer werden die Trester
zurückgelassen. Die Fässer werden bis an den Schlund gefüllt und der
Spund nur lose bedeckt. Täglich oder alle zwei Tage füllt man nach, damit
das Fass immer voll bleibe. Zur Nachgährung zieht man grosse Fässer
kleineren vor, nicht nur, weil grössere Mengen Flüssigkeit leichter und
gleichmässig vergähren, sondern auch grosse Fässer dem atmosphärischen
Sauerstoffe verhältnissmässig weniger Angriffspunkte darbieten. Während
der Nachgährung setzt sich an den inneren Wänden der Fässer Weinstein und
Hefe, ersterer krystallinisch, letztere als Schwamm, als sogenanntes
=Fassgeläger= ab, von welchem der Wein, sobald die Nachgährung vorüber
ist, durch =Abstechen= oder =Abziehen= desselben getrennt werden muss. Je
nach den klimatischen Verhältnissen und dem Gebrauche zieht man den Wein
im Februar oder im März, zuweilen auch schon Ende December auf die
Lagerfässer. Mancher Wein bleibt aber auch ein Jahr lang auf der Hefe
stehen, ehe man ihn abzieht.
Beim =Lagern des Weines= findet immer noch eine Art Nachgährung statt
und der Wein veredelt sich, indem durch die Gährung nicht nur der
Alkoholgehalt etwas zunimmt, sondern auch diejenigen Bestandtheile des
Weines auf einander einwirken, aus denen sich die Blume oder das
Bouquet entwickelt, ferner der Wein durch Abscheidung aller
suspendirten Hefentheilchen sich klärt und noch Weinstein sich absetzt.
Die freie Säure nimmt allerdings bei gewissen Weinen durch das Lagern
und das damit nothwendig zusammenhängende Auffüllen zuweilen in einer
dem Genuss nachtheiligen Weise zu. Die minder feinen Weine werden nach
dem Ablagern in kleinere Fässer abgezogen, welche vorher geschwefelt
worden sind; die besseren Weinsorten werden zuletzt auf Flaschen
gefüllt und gut verkorkt in horizontaler Lage aufbewahrt.
[Sidenote: Bestandtheile des Weines.]
Der Wein enthält fast alle Bestandtheile des Mostes und Produkte seiner
theilweisen Zersetzung; als charakteristische Bestandtheile des Weines,
die sich in dem Moste nicht finden, treten auf Alkohol, riechende
Bestandtheile, Bernsteinsäure und Glycerin. In dem Weine ist entweder die
Gährung vollkommen beendigt und aller Zucker zersetzt, wodurch man die
sogenannten =trockenen= (rein geistigen) oder =sauren= Weine (z. B. die
Franken- und Rheinweine) erhält, oder es ist in dem Weine noch ein Theil
des Zuckers unzersetzt enthalten, sei es, dass die Gährung wegen Mangel
an Wasser oder an hefebildenden Substanzen, oder wegen zu niedriger
Temperatur nicht zu Ende kommen konnte. Letztere Weine heissen =süsse
Weine=, die süssen und dabei dicksaftigen Weine werden =Liqueurweine=
genannt. Wenn der Wein mit den Schalen der blauen und rothen Trauben
gegohren hat, so nimmt er aus den Schalen entweder darin bereits fertig
gebildet enthaltene oder während der Gährung erst entstandene Farbstoffe
auf und heisst, wenn er dadurch roth gefärbt ist, =rother Wein=, hellroth
=Schiller=, wenn er nur röthlich ist =Bleichert=. Der rothe Wein ist
jetzt häufig petiotisirter Wein, dessen Farbe durch Heidelbeeren,
Malvenblumen, Hollunderbeeren unter Alaunzusatz erhöht worden ist; auch
ist in ihm der zu geringe Gehalt an Gerbstoff durch Tannin corrigirt. Mit
Hülfe künstlicher Erwärmung und dadurch hervorgerufener schneller Gährung
erzeugter Wein wird =gefeuerter Wein= genannt; junger Wein heisst
=grüner= Wein (im ersten Jahre Most), abgelagerter Wein =Firnewein=. Der
angenehme Geruch des Weines heisst seine =Blume= (Bouquet), der
eigenthümlich gewürzhafte Geschmack, welcher sich scheinbar im Munde erst
entwickelt, wird die =Göhr= des Weines genannt. Die =Gähre=, ein in
Franken, am Rhein und an der Mosel gebräuchlicher Ausdruck, bezeichnet
den eigenthümlichen aromatischen Geschmack und Geruch, der beim Kosten
des Weines wahrzunehmen ist; während sich die Blume erst bei der Gährung
entwickelt, nimmt man an, dass die Gähre schon den Trauben angehöre. Ist
der Wein reich an Alkohol und Extractivbestandtheilen, so sagt man von
ihm, =er habe Körper=; enthält er viel Alkohol und ätherische Substanzen,
so nennt man ihn schwer.
Die mittlere Zusammensetzung des Weines ist folgende:
In 1000 Theilen
Wasser 900-891
Alkohol (gewöhnlicher) _G_ 80-70
homologe Alkohole (Propyl-, Butylalkohol) _G_ }
Aether (Essigäther, Oenanthäther) _G_ }
ätherische Oele }
Traubenzucker (Dextrose und Levulose) }
Glycerin _G_ }
Gummi }
Pektin }
Farbstoff und Fettsubstanz }
Proteïnkörper } 20-30
Kohlensäure _G_ }
Weinsäure und Traubensäure }
Aepfelsäure }
Gerbsäure }
Essigsäure _G_ }
Milchsäure(?) _G_ }
Bernsteinsäure _G_ }
unorganische Salze }
Die mit _G_ bezeichneten Stoffe sind erst während der Gährung
entstanden.
Je nachdem einzelne dieser Bestandtheile vorherrschen, nennt man die
Weine =süsse Weine=, =saure= oder =herbe Weine=, =adstringirende
Weine=, =moussirende Weine= etc.
Der =Alkoholgehalt= der Weine ist ein sehr verschiedener und richtet
sich theils nach der Quantität des in dem Moste vorhanden gewesenen
Zuckers, theils auch nach der Menge der hefebildenden
Eiweisssubstanzen. Der Alkohol ist hauptsächlich gewöhnlicher Alkohol
(Aethylalkohol), ausserdem bilden sich bei der Gährung des Mostes unter
gewissen, noch nicht festgestellten Bedingungen Propyl- und
Butylalkohol in geringer Menge. Das spec. Gewicht des Weines kann nicht
zur Ermittelung des Alkoholgehaltes dienen, da ebenso wie in der Milch,
dem Biere und vielen anderen gemischten Flüssigkeiten neben dem
Alkohol, der leichter ist als Wasser, sich Stoffe befinden, die
schwerer sind. Das einfachste Mittel, die Menge des Alkohols im Weine
kennen zu lernen, besteht darin, den Alkohol =abzudestilliren=, in dem
Destillat mit Hülfe des Pyknometers oder Alkoholometers den
Alkoholgehalt zu bestimmen und daraus den des Weines zu berechnen.
[Illustration: Fig. 228.]
[Illustration: Fig. 229.]
Gegenwärtig wendet man zur Alkoholbestimmung des Weines auch häufig das
=Vaporimeter= von =Geissler= in Bonn an, in welchem die Spannkraft der
Dämpfe durch eine Quecksilbersäule gemessen wird. Die Tension des
Dampfes von absolutem Alkohol ist bei 78,3° dem einer Atmosphäre
gleich, während Wasserdampf erst bei 100° einen Atmosphärendruck
ausübt. Es lässt sich mithin der Alkoholgehalt einer Flüssigkeit durch
die Höhe einer Quecksilbersäule messen, die bei einer genau bestimmten
Temperatur (in dem vorliegenden Falle der Siedetemperatur des Wassers),
durch die sich aus der Flüssigkeit entwickelnden Dämpfe emporgehoben
wird. Der angewendete Apparat ist in Fig. 228 abgebildet. Er besteht
wesentlich aus vier Theilen, nämlich 1) einem Messinggefäss _A_, zur
Hälfte mit Wasser gefüllt, das durch eine untergestellte Lampe bis zum
Sieden erhitzt wird; 2) einer zweimal gebogenen Glasröhre _B_, die auf
einer hölzernen Scala befestigt ist; 3) einem cylindrischen Gefäss _O_,
welches mit Quecksilber und der zu prüfenden Flüssigkeit gefüllt ist;
4) einem Cylinder von Messingblech, in dessen oberem Theile ein genaues
Thermometer _T_ sich befindet. Bei der Ausführung des Versuches füllt
man das Glasgefäss _O_, indem man es umgekehrt in der Hand hält, bis
zur Marke _a_ mit Quecksilber an und dann vollständig mit der zu
untersuchenden Flüssigkeit. Darauf befestigt man diesen Theil des
Apparates auf das Kochgefäss, bringt den Messingcylinder über den
Quecksilbercylinder und erhitzt das im Kochgefässe befindliche Wasser
bis zum Sieden. Die sich entwickelnden Wasserdämpfe steigen in den
Messingcylinder empor und erwärmen das Quecksilber und die zu
untersuchende Flüssigkeit bis zur Siedetemperatur des Wassers. Dadurch
verwandelt sich ein Theil der Flüssigkeit in Dämpfe, welche auf das
Quecksilber drücken und dasselbe in der Steigröhre um so höher
hinauftreiben, je mehr Alkohol in der Flüssigkeit enthalten ist. Die
Scala auf _B_ ist so eingerichtet, dass der Stand der Quecksilbersäule
anzeigt, wie viel Procente Alkohol dem Gewichte und Volumen nach in der
Flüssigkeit enthalten sind. Die nicht flüchtigen Bestandtheile des
Weines (Extractivstoffe, Zucker u. s. w.) beeinträchtigen die Resultate
nicht. Die freie Kohlensäure muss dagegen vor dem Versuche mittelst
frisch gebrannten Kalkes, mit welchem man den Wein zusammenschüttelt
und dann filtrirt, entfernt werden. Die in dem Weine enthaltenen
flüchtigen Aetherarten sind von nachtheiligem Einflusse auf die
Genauigkeit der Resultate; wenngleich vorgeschlagen worden ist, diese
flüchtigen Substanzen vor dem Versuche durch Kochen der Flüssigkeit mit
Kali zu zersetzen, so hat doch die Erfahrung gelehrt, dass eine
vollständige Zersetzung aller flüchtigen Körper des Weines sehr
schwierig auszuführen ist, und ein Theil derselben sich der Zersetzung
entzieht. Es ist auch nicht unerwähnt zu lassen, dass das Vaporimeter
von der Voraussetzung ausgeht, die sich beim Kochen aus dem Weine
entwickelnden Dämpfe seien ein Gemisch von Wasser und Dämpfen von
gewöhnlichem Alkohol. Da nun aber bei der Gährung des Traubenzuckers
sich neben Aethylalkohol auch die homologen Alkohole Propyl- und
Butylalkohol in geringer Menge unter noch nicht genau festgestellten
Bedingungen bilden, so sind die mit Hülfe des Vaporimeters erzielten
Resultate nur dann völlig verlässig, wenn es sich nur um Mischungen von
Aethylalkohol und Wasser handelt. Bessere Resultate giebt die
=Destillationsprobe=, indem man 10 Kubikcentimeter Wein der
Destillation unterwirft, das Destillat durch Zusatz von Wasser auf 10
Kubikcentimeter Volumen bringt und aus dem spec. Gewichte der
Flüssigkeit den Alkoholgehalt des Weines erfährt. Auch das
=Ebullioskop= von =Tabarié= (Fig. 229) findet zur Alkoholbestimmung des
Weines zuweilen Anwendung. Wasser siedet bei +100° bei 760 Millimeter
Barometerstand, Alkohol bei +78,3° C. Der Siedepunkt einer
alkoholischen Flüssigkeit wird sich daher der Zahl 78,3° um so mehr
nähern, je reicher die Flüssigkeit an Alkohol ist. Bei =Tabarié='s
Ebullioskop bringt man den zu untersuchenden Wein in das Gefäss _C'_,
dessen Deckel aus dem aufgelötheten Trichter _E H_ besteht; durch die
Lampe _L_ wird die Flüssigkeit erhitzt. Die sich entwickelnden Dämpfe
erhitzen das Thermometer _t t'_ und geben durch die Höhe der
Quecksilbersäule den Alkoholgehalt an. Das mit kaltem Wasser angefüllte
Gefäss _M M'_ soll dem zu hastigen Entweichen der Dämpfe vorbeugen. Ist
der Siedepunkt des reinen Wassers an einem gegebenen Orte 99,4° C., so
entspricht der Siedepunkt einer alkoholhaltigen Flüssigkeit folgenden
Alkoholgemengen in Gewichtprocenten:
96,4° C. 3 Proc. Alkohol. 91,1° C. 9 Proc. Alkohol.
95,3 " 4 " " 90,2 " 10 " "
94,3 " 5 " " 89,7 " 11 " "
93,5 " 6 " " 89,3 " 12 " "
92,7 " 7 " " 88,8 " 13 " "
91,9 " 8 " " 88,4 " 14 " "
Die rothen französischen Weine enthalten 9-14 Proc. (dem Volumen nach)
Alkohol, Burgunder 9, 10 und 11 Proc., Bordeaux 10, 11 und 12 Proc. Die
Frankenweine enthalten 8-10 Proc., die Pfälzer Weine 7-9,5 Proc., die
badischen Weine (nach =Nessler=) 9,8-11,5 Proc., die Weine Ungarns 9-11
Proc. Champagner enthalten 9-12 Proc., Xeres 17 Proc., Madeira 17-23,7
Proc. Die in allen Weinsorten sich findende =Säure= ist ausser der
Kohlensäure, Bernsteinsäure, Weinsäure, Aepfelsäure und Essigsäure;
diese Säuren finden sich theils im freien Zustande, theils in Gestalt
von Salzen, die Weinsäure namentlich in Form von _Cremor tartari_ und
andern sauren weinsauren Salzen. Neben einer eigenthümlichen Gummiart,
welche zwischen dem arabischen Gummi und dem Bassorin in der Mitte
stehen soll, von =Fauré= mit dem Namen =Oenanthin= bezeichnet worden
ist, und ungeachtet der kleinen Quantität, in welcher es vorkommt,
manchem Weine eine gewisse dickliche Consistenz ertheilen soll, ist
zuerst 1859 von =Pasteur= im Weine als normaler Bestandtheil das
=Glycerin= gefunden worden. =Pohl= fand (1863) in österreichischen
Weinen bis zu 2,6 Proc. Glycerin. Mit dem zunehmenden Alter nimmt der
Glyceringehalt ab, ja in sehr alten Weinen kommt wahrscheinlich kein
Glycerin mehr vor; dadurch lässt sich (nach =Pohl=) die Speere
(Magerkeit) alter Weine erklären. Bei der Prüfung auf Glycerin ist der
Umstand nicht ausser Acht zu lassen, dass viele Weine gegenwärtig einen
künstlichen Glycerinzusatz erhalten haben. Was die =Farbstoffe des
Weines= anbelangt, so haben nur die des rothen Weines Interesse; die
der gelbbraun gefärbten Weine sind oxydirte Extractivstoffe, die ihrem
Wesen und ihrer Zusammensetzung nach sich den Humussubstanzen nähern.
Der Farbstoff des rothen Weines ist von =Mulder= und =Maumené= mit dem
Namen =Oenocyan= (Weinblau) bezeichnet worden; er ist dem
Lakmusfarbstoff ähnlich, ist im reinen Zustande blau und wird durch
Säuren geröthet. Er ist unlöslich in Wasser, Alkohol, Aether, Olivenöl
und Terpentinöl, etwas löslich in Alkohol, der mit kleinen Mengen von
Weinsäure oder Essigsäure vermischt ist. Mit einer Spur Essigsäure ist
die Lösung prächtig blau, auf Zusatz grösserer Mengen Essigsäure geht
die Farbe der Flüssigkeit in roth über; mit Alkali neutralisirt wird
die Lösung wieder blau. Ueberschüssige Alkalien zerstören das
Oenocyanin unter Humusbildung. Durch Verdampfen des Weines bis zur
Trockne bleiben die nichtflüchtigen Bestandtheile des Weines, das
sogenannte =Extract= zurück; es besteht aus einem Gemenge der nicht
flüchtigen Säuren, der Salze mit organischen und anorganischen Säuren
mit Oenanthin, Farbstoffen, Zucker, Proteïnsubstanzen und
Extractivstoffen, deren Natur nicht bekannt ist. Die Menge des
Extractes ist sehr verschieden und richtet sich nach der Art des Weines
und nach dem Vergährungsgrade des Zuckers. =Fresenius= fand in den
Rheinweinen als Maximum 10,6, als Minimum 4,2 Proc. Extract, =Fischern=
in den Pfälzer Weinen 10,7 bis 1,9 Proc., =F. Schubert= im Wein aus der
Umgegend von Würzburg 7,2-1,1 Proc., =Pohl= in den Weinen aus Böhmen
2,26, aus Niederösterreich 2,64, aus Ungarn 2,62 Proc. Die
=mineralischen Bestandtheile= finden sich in dem Weine in geringer
Menge; im Mittel von vier Madeiraweinen betrugen sie 0,25 Proc., von
vier Rheinweinen 0,12 Proc., von vier Portweinen 0,235 Proc. =van
Gorkom=, =Veltmann= und =Mösmann= fanden in 1000 Th. Wein:
Madeira 2,55 Th. Asche
Teneriffa 2,91 " "
Rheinwein 1,93 " "
Portwein 2,35 " "
=Pohl= in den österreichischen Weinen, und zwar aus
Böhmen 1,97 Th. Slavonien 1,91 Th.
Croatien 1,68 " Steiermark 1,63 "
Krain 1,81 " Tirol 1,84 "
Nieder-Oesterreich 2,00 " Ungarn 1,80 "
Die Asche besteht aus Kali, Kalk, Magnesia, Natron, Schwefelsäure,
Phosphorsäure und Chlor.
Ueber die =wohlriechenden Bestandtheile= des Weines, die oft seinen
Werth bedingen, ist etwas Zuverlässiges noch nicht bekannt. Derjenige
Stoff, welcher dem Wein den eigenthümlichen Weingeruch ertheilt, ist
ein Gemenge von =Oenanthäther= (Weinblumenäther) mit Alkohol. Der
Oenanthäther ist nach einer Untersuchung von =C. Neubauer= ein Gemisch
verschiedener Stoffe, unter welchen Capryl- und Caprinsäure-Aether die
bei weitem wichtigsten sind, und ist ein Produkt der Gährung des
Mostes. Hinsichtlich der =Blume= und des =Bouquets= ist mit
Wahrscheinlichkeit anzunehmen, dass es ebenfalls durch während der
Gährung entstandene Aetherarten gebildet wird, die aber ihrer äusserst
geringen Menge wegen noch nicht mit Sicherheit erkannt und
unterschieden werden konnten[110]. Man weiss, dass bei der Gährung des
Zuckers neben gewöhnlichem Alkohol Propyl- und Butylalkohol sich
bilden; Bernsteinsäure ferner als constantes Gährungsprodukt auftritt;
diese Körper, sowie die in dem Traubensafte vorhandenen Säuren
(Weinsäure, Aepfelsäure, Traubensäure), nebst den beim Lagern des
Weines sich bildenden (Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure und die
Aldehyde dieser Säuren) und den aus dem Oel der Kerne u. s. w.
entstehenden (Oelsäure, Palmitinsäure), können nun eine grosse Anzahl
von Aetherarten erzeugen, welche je nach den quantitativen
Verhältnissen der Componenten den verschiedenen Geruch der einzelnen
Weinsorten bedingen mögen.
[110] Mit völligem Rechte sagt =C. Neubauer= (Chemie des Weines,
Wiesbaden 1870 Seite 97): »Alles, was die Kunst zur Nachahmung
der Weinblume bis jetzt geliefert hat, ist trotz der bestechenden
Namen wie Perle des Rheins, Moselbouquet etc., mit welchem diese
Präparate angepriesen werden, elendes Machwerk. Unser chemisches
Wissen über das Bouquet ist äusserst gering und die Wissenschaft
steht mit den ihr bis jetzt zu Gebote stehenden Mitteln, diesen
Geistern des Weins, machtlos gegenüber«.
[Sidenote: Krankheiten des Weines.]
Bei der Behandlung und Aufbewahrung des Weines geschehen oft Fehler, in
deren Folge Missverhältnisse zwischen den Weinbestandtheilen sich zeigen
und Zersetzungen mannichfacher Art auftreten, die der normalen
Beschaffenheit gefährlich sind und mit dem Namen der =Krankheiten des
Weines= bezeichnet werden. Nach =Pasteur= werden diese Krankheiten durch
organische Fermente, durch mikroskopische Organismen hervorgerufen, deren
Keime in den Wein gelangen und sich dort unter günstigen Umständen
entwickeln.
Eine der am häufigsten vorkommenden Krankheiten ist das =Zähe=- oder
=Langwerden=, wobei der Leim schleimig, dickflüssig wie Oel und
fadenziehend wie Leinsamen- oder Eibischwurzelschleim wird; diese
Krankheit tritt besonders bei an Gerbsäure armen, daher weit häufiger
bei weissen als bei rothen Weinen und zwar gern bei solchen auf, welche
zu früh auf Flaschen gefüllt wurden. Der Zuckergehalt nimmt dabei ab;
es ist daher wahrscheinlich, dass die Glycose sich wie bei der
schleimigen Gährung in Pflanzenschleim und Mannit umsetzt. Bei
kräftigen, an Alkohol und Weinsäure reichen Weinen verschwindet das
Uebel zuweilen von selbst, ebenso verschwindet es zuweilen plötzlich
durch starkes Schütteln des Weines bei Luftzutritt, auch meistens, wenn
man durch Zuckerzusatz eine neue Gährung einleitet. Um das Langwerden
des Weines zu verhüten, ist ein entsprechender Zusatz von Gerbsäure
anempfohlen worden. =François= empfiehlt 15 Grm. Tannin auf 230 Liter
Wein anzuwenden, welches mit gewissen schleimigen Bestandtheilen, die
sich namentlich in jungen Weinen in erheblicher Menge finden, eine
unlösliche Verbindung bildet. Das =Sauerwerden= des Weines besteht in
der fortschreitenden Umwandlung des Alkohols des Weines in Essigsäure.
Die Ursache der Säuerung ist _Mycoderma aceti_, welchen Pilz =Pasteur=
in allen sauer gewordenen Weinproben nachzuweisen vermochte. Dieser
Krankheit ist der Wein am häufigsten ausgesetzt; schwacher
Alkoholgehalt, höhere Temperatur, Zutritt der atmosphärischen Luft sind
die Ursache des Sauerwerdens des Weines. Ist dasselbe erst im Entstehen
begriffen, so kann man ihm vorbeugen, wenn man durch eine neue, durch
Zuckerzusatz bewirkte Gährung den Alkoholgehalt und die Kohlensäure,
das beste Schutzmittel gegen Sauerwerden, erhöht. Einem bereits
merklich sauer gewordenen Weine ist nicht mehr zu helfen und es ist in
diesem Falle am vortheilhaftesten, einen solchen Wein vollends in Essig
übergehen zu lassen. Imprägniren mit schwefliger Säure kann die
Essigbildung einige Zeit verzögern, aber nicht völlig hindern. Hier und
da sucht man die Essigsäure durch Zusatz von Weinsäure nach und nach in
Essigäther, der keinen sauren Geschmack mehr besitzt und das Aroma des
Weines erhöht, überzuführen. Dass man die Essigsäure durch
Neutralisation mit Alkalien und alkalischen Erden nicht entfernen kann,
da die essigsauren Salze sämmtlich leicht löslich sind, bedarf kaum der
Erwähnung.
=Das Bitterwerden der Weine= hat einen verschiedenen Grund. Es kann
vorkommen, dass das Ferment unter noch nicht festgestellten
Bedingungen, namentlich Temperaturerhöhung und hohes Alter des Weins,
sich in einen bitteren Körper umwandelt, welcher den Wein fast
ungeniessbar macht. =Maumené= schlägt vor, diesen Stoff durch Zusatz
von gelöschtem Kalk (0,25 bis 0,50 Grm. pro Liter) auszufällen. Auch
die Bildung von braunem Aldehydharz, entstanden aus dem Aldehyd unter
Mitwirkung von Ammoniak und Luft, kann einen bitteren Geschmack des
Weines hervorrufen. Man hat auch behauptet, dass das Entstehen von
citronensaurem Aether, eine allerdings intensiv bitterschmeckende
Verbindung, die Ursache des bitteren Geschmackes mancher Weine sei. Das
=Kahmigwerden= hat in dem Entstehen einer Schimmelpflanze in Gestalt
einer weissen Haut auf der Oberfläche alkoholarmer Weine seinen Grund
und ist stets der Vorbote des Sauerwerdens. Der Kahm lässt sich dadurch
entfernen, dass man so lange Wein durch ein Rohr in das Fass treten
lässt, bis der Kahm zum Spunde hinausgetreten ist; ist der Kahm im
Weine suspendirt, so colirt man ihn durch Leinwand und consumirt den
Wein baldigst. Das =Abstehen= oder =Umschlagen= des Weines zeigt sich
durch Verschwinden des Alkohols und Zersetzung der Säuren des Weines;
der Wein erhält einen faden Geschmack und nimmt eine dunkle Farbe an.
Bei einem weiter vorgeschrittenen Grade der Krankheit wird der Wein
trübe, verbreitet einen üblen Geruch und hinterlässt zuletzt eine saure
Flüssigkeit. Das zweifach weinsaure Kali verwandelt sich dabei in
kohlensaures Kali, welches letztere die Farbstoffe des Weines und die
in ihm enthaltene Gerbsäure in Humussubstanzen überführt. Im Anfang
lässt sich dem Uebel durch Zusatz geringer Mengen von
Aetherschwefelsäure vorbeugen. Der =Fassgeschmack=, =Fass=- und
=Schimmelgeruch= entsteht von alten anbrüchigen Dauben der Lagerfässer,
oder durch Schimmeligwerden der Fässer in dumpfigen Kellern. Behandeln
des Weines mit frisch ausgeglühter Holzkohle oder Schütteln mit
Olivenöl entfernt zwar den Beigeschmack, entzieht aber auch zugleich
einen grossen Theil der aromatischen Weinbestandtheile. In leeren
Fässern beseitigt man den Schimmelgeruch am einfachsten durch Ausblasen
mit heissen Wasserdämpfen. Vielen pathologischen Erscheinungen in der
Weinbehandlung kann durch Tanninzusatz vorgebeugt werden.
[Illustration: Fig. 230.]
[Illustration: Fig. 231.]
[Sidenote: Pastriren des Weines.]
Ein grosser Fortschritt in der Weinbehandlung ist die von =Pasteur=
eingeführte =Conservationsmethode= (das Pasteurisiren, für welches wir
den kürzern Namen =Pastriren= in Vorschlag bringen). Dieses Verfahren
zum Haltbarmachen des Weines besteht in dem Erwärmen des Weines in
Fässern bis zu einer Temperatur von 60° C. Der zum Pastriren des Weines
dienende und von =Rossignol= construirte Apparat (der bereits am Rhein
und Maine vielfach benutzt wird), besteht (Fig. 230 und 231) aus einem
Fasse _T_, dessen einen Boden man weggenommen und durch einen kupfernen
Kessel _C_ ersetzt hat. Der untere Theil dieses Kessels hat die Form
eines abgestumpften Kegels; auf den Rand desselben ist der obere
trompetenförmige Theil aufgesetzt, welcher sich zu einer oben offenen
Röhre _c_ verlängert und an der Aussenseite verzinnt ist. Der zu
erhitzende Wein wird in das Fass gebracht; der Kessel ist mit Wasser
gefüllt und wird durch eine Feuerung, über welcher er steht, erhitzt.
Das Wasser überträgt die aufgenommene Wärme auf den Wein; es wird
niemals zum Kochen erhitzt und erlangt kaum eine höhere Temperatur als
der Wein. Der Kessel braucht nicht entleert und wieder gefüllt zu
werden, sondern man benutzt immer dasselbe Wasser. Am besten ist es, so
viel Wasser in den Kessel zu bringen, dass dasselbe, wenn es das
Maximum der Temperatur erlangt hat, die Röhre _c_ zur Hälfte oder zu
drei Viertheilen füllt. Nachdem der Wein die erforderliche Temperatur,
welche durch ein Thermometer _t_ angegeben wird, erlangt hat, wird er
durch einen unten an dem Fasse angebrachten Hahn _r_ abgezogen und in
die zu seiner Aufbewahrung bestimmten Fässer gefüllt, zu welchem Zweck
man ein Kautschukrohr _f_ mit dem Hahne verbindet. Sobald das Fass leer
ist, füllt man es wieder mit einer anderen Portion Wein, um die in der
Feuerung und dem Wasser angesammelte Wärme zu benutzen.
Fig. 231 zeigt, auf welche Art der untere Theil des Fasses dicht
schliessend mit dem Kessel verbunden ist. An den Kessel ist ein
verzinnter flacher kupferner Ring _a_ angelöthet; dieser Ring befindet
sich zwischen zwei anderen Ringen, einem ziemlich dicken eisernen Ring
_b_ und einem 1 bis 2 Centimeter dicken Kautschukring _d_. An dem
unteren Theile des Fasses befindet sich ferner ein eiserner Reifen _e_,
welcher etwas in das Holz der Dauben eingefalzt ist; an diesen Reifen
sind Winkeleisen angenietet, und diese sind durch Schraubenbolzen mit
dem Ringe _b_ verbunden. Indem man die Schrauben fest anzieht, wird der
Kautschukring zusammengedrückt und dadurch ein dichter Verschluss
erzielt.
Da der Wein sich beim Erhitzen ausdehnt, so macht man das Fass nicht
ganz voll; die Folge davon ist, dass der Wein in demselben mit einer
gewissen Menge Luft in Berührung gebracht wird. =Pasteur= hat nun
gezeigt, dass man dies vermeiden muss, wenn daran liegt, dass der Wein
nicht durch eine rasche Oxydation, welche ein künstliches Altern
desselben bewirkt, in seiner Farbe oder seinem Geschmack verändert
werde. Im Allgemeinen ist es am besten, dieses künstliche Altern zu
vermeiden, um so mehr, als mit demselben gewöhnlich ein Kochgeschmack
(_goût de cuit_) sich einstellt, was niemals eintritt, wenn der Wein
sehr kurze Zeit unter Ausschluss der Luft erhitzt wird. Die so
ausgeführte Erhitzung macht den pastrirten Wein unveränderlich, ohne
seine Farbe zu modificiren, welche blos oft mehr Glanz bekommt, und
ohne seinen Geschmack wesentlich zu verändern (der Geschmack wird nur
durch das Entweichen von Kohlensäure beim Erhitzen ein wenig weicher).
[Sidenote: Klären und Gypsen des Weines.]
Das Klarwerden erfolgt bei den meisten Weinen von selbst, indem sich
die hefigen Theile zu Boden setzen, sowie die Gährung beendigt ist.
Besonders leicht werden die sogenannten trockenen Weine, d. h. solche
klar, welche vollkommen ausgegohren haben und keinen Zucker mehr
enthalten. Diese brauchen keine künstliche Klärung. Bei den süssen und
fetten Weinen dagegen, welche ausser Zucker noch viele hefebildende
Bestandtheile enthalten und die im Weine befindlichen unlöslichen
Theilchen sich wegen der Dickflüssigkeit des Weines nicht leicht
absetzen können, schreitet man zum =Klären= oder =Schönen=, man setzt
zu dem zu klärenden Weine einen leim- oder eiweissähnlichen Körper,
welcher sich zuerst mit den trübenden Theilen mischt, dann gerinnt oder
zusammenzieht und auf diese Weise die unlöslichen Theile entfernt. Man
hat dabei nicht zu vergessen, dass die Farbstoffe des rothen Weines
Gerbsäurederivate sind und zum grössten Theile gegen Leim sich wie
Gerbsäure verhalten und gefällt werden. Die zum Klären angewendeten
Körper sind =leimgebende, leimartige Substanzen=, wie Hausenblase und
Leim, =Eiweiss=, =Blut=, =Milch= und Mischungen, welche eine der
genannten Substanzen enthalten. Der hier und da gebräuchliche Zusatz
von =Gyps= zum Wein geschieht in verschiedener Absicht. Bei der
Bereitung von rothem Wein soll ein Gypszusatz zum Most die Farbe
erhöhen. Die Erfahrung zeigt, dass die rothe Farbe des Weines sich um
so kräftiger entwickelt, je länger die Schalen der blauen Trauben mit
der gährenden Flüssigkeit in Berührung bleiben; zu gleicher Zeit muss
aber auch die Gährung gemässigt werden; dies geschieht nun durch den
Gyps, welcher nach =Maumené= auf verschiedene Weise wirkt. Wendet man
denselben als gebrannten Gyps an, so nimmt er Wasser auf und vermehrt
auf diese Weise die Menge des Alkohols, dessen schwächende Wirkung auf
die gährungserregende Eigenschaft der Hefe bekannt ist. Ferner
verwandelt er die löslichen Kalisalze des Weines in unlösliche
Kalksalze und in Kaliumsulfat, eine Umwandlung, die in der That Nutzen
haben kann, wenn man in Erwägung zieht, dass man dem _Cremor tartari_
die Eigenschaft zuschreibt, das Ferment gelöst zu erhalten, eine
Eigenschaft, welche dem Kaliumsulfat, das sich übrigens zum grössten
Theile unlöslich abscheidet, wahrscheinlich abgeht.
[Sidenote: Rückstände der Weinbereitung.]
Die bei der Weinbereitung sich ergebenden Rückstände und Abfälle
bestehen in den =Trestern= (Kämme, Stiele, Ranken der Trauben, Häute
und Kerne der Beeren) und in dem =Weingeläger= (Hefe und Weinstein).
Beide finden mannichfache Anwendung. Was die Trester betrifft, so hat
man zuvörderst zu unterscheiden zwischen den mit Wasser ausgelaugten
und den nicht ausgelaugten Trestern, welche letztere nicht
unbeträchtliche Mengen von Most enthalten; letztere dienen 1) zur
Bereitung von petiotisirtem Wein, nicht zu verwechseln mit dem
Tresterwein; 2) zur Erzeugung von Branntwein (Tresterbranntwein), wobei
nicht nur der in dem Moste enthaltene Zucker in Betracht kommt, sondern
auch wahrscheinlich der durch Spaltung der Gerbsäure, die in so grosser
Menge in den Trestercomponenten sich findet, entstandene (vergl. S.
465); 3) zur Fabrikation von Grünspan (vergl. S. 60); 4) zur
Essigfabrikation und zur Beförderung der Essigbildung aus zucker- oder
alkoholhaltigen Flüssigkeiten; 5) als Viehfutter, eine in Frankreich
für Pferde, Maulthiere und Schafe übliche Anwendung; 6) die
ausgepressten oder schon auf Branntwein oder Essig benutzten Trester
können als Brennmaterial sowie als Düngmittel Anwendung finden; 7) die
Traubenkerne können auf fettes Oel, das sie in einer Quantität von
10-11 Proc. enthalten, verarbeitet werden; 8) wegen ihres grossen
Gehaltes an Gerbsäure kann man die durch Auspressen oder durch
Extraction mit Benzol oder Schwefelkohlenstoff von dem fetten Oele
befreiten =Kuchen= zum Gerben, zum Schwarzfärben u. s. w. verwenden;
eine sehr vortheilhafte Benutzung wäre ferner deren Verarbeitung auf
=Weinkerngerbsäure=, die in den entölten Kuchen bis zu 7 Proc. sich
findet und in allen den Fällen der Weinbehandlung anzuwenden wäre, wo
man gegenwärtig das den Bestandtheilen der Weintraube fremde Tannin
anwendet; 9) aus dem Weingeläger stellt man durch Abpressen, Trocknen
und Verbrennen Asche dar, die in Burgund und anderen Gegenden zur
Fabrikation der Drusenasche (Weinhefenasche, _cendres gravelées_)
dient. Auch die Trester verarbeitet man auf Potasche; 10) die Stiele
und Kerne geben beim Verkohlen ein schwarzes Farbematerial
(Weinrebenschwarz); 11) das Weingeläger, wesentlich aus Hefetheilen und
Weinstein bestehend, wird in den Weinländern vor ihrer Verarbeitung auf
Potasche oder Weinstein zur Destillation eines eigenthümlich riechenden
Branntweins (=Drusenbranntwein=) benutzt, in welchem sich ein
cognacähnlich riechendes Oel befindet, welches unter dem Namen
=Drusenöl= (Weinöl, Cognacöl, _huile de marc_) im Handel vorkommt; 12)
aus dem rohen Weinstein, welcher mit etwas weinsaurem Kalk, Farbstoff
und Hefe mehr oder weniger dicke Krusten bildet, die sich theils an den
Wänden der Weinfässer absetzen, theils in dem Weingeläger enthalten
sind, erhält man durch Reinigen den Weinstein (wesentlich
Kaliumbitartrat, C_{4}H_{5}KO_{6}), aus welchem man die Weinsäure
darstellt, welche zur Bereitung von Hefen- und Brausepulver und
moussirenden Getränken, sowie in der Färberei und Zeugdruckerei eine
ausgedehnte Anwendung findet.
[Sidenote: Schaumwein.]
Die =Schaumweinfabrikation=. Der moussirende Wein oder Schaumwein ist
seit Jahrhunderten schon bekannt und geschätzt. Auf Gemälden von
niederländischen Meistern des 17. Jahrhunderts trifft man zuweilen das
Champagnerglas mit schäumendem Inhalt[111]. Die fabrikmässige Bereitung
der Schaumweine in der Champagne stammt jedoch erst aus der zweiten
Hälfte des vorigen Jahrhunderts. Ausser in der Champagne fabricirte man
später in Burgund aus den Côte d'or-Weinen moussirende Weine, kein Wunder
daher, wenn auch in Deutschland versucht wurde, das angenehm prickelnde
Schäumen bei den inländischen Weinen nachzuahmen; und dass der Versuch
gelungen, dies beweist die am Main, an der Mosel, am Rhein und am Neckar
blühende Schaumweinindustrie, welche in vielen Gegenden Deutschlands den
Verbrauch an französischem Schaumwein auf ein Minimum reducirt hat. In
Deutschland zählt man (1870) gegen 50 Schaumweinfabriken mit einer
Produktion von 2-1/4-3-1/2 Millionen Flaschen, wovon 1-1/4 Millionen
ins Ausland gehen. In Frankreich wird die jährliche Produktion auf
16-18 Millionen Flaschen geschätzt.
[111] So auf einem =Rembrandt='schen Gemälde von 1650 auf der
Gemälde-Gallerie zu Dresden (=Hübner='s Verzeichniss 1862 p. 290
No. 1225). Schenken wir der Auslegung Glauben, die gewisse
Commentatoren dem =Virgil='schen Verse geben:
_Ille impiger hausit_
_Spumantem pateram_ --
so scheinen selbst die Römer den Schaumwein gekannt zu haben.
Allen Weinen fehlt im Naturzustande die Eigenschaft des Schäumens,
welche dem Weine jedoch ertheilt werden kann, wenn man das kohlensaure
Gas, welches sich bei der zweiten Gährung, die, wenn man den Wein nach
der ersten gewöhnlichen stehen lässt, entwickelt, gewaltsam zurückhält.
Beim Oeffnen der Flasche entweicht dieses Gas und verursacht das für
das Auge so erfreuliche Schäumen und Perlen. Die Quelle der Kohlensäure
liegt demnach in jedem Weine und alle Weine können in Schaumweine
verwandelt werden, den Vorzug verdienen aber im Allgemeinen die süssen
Weine vor den trocknen und zucker- und alkoholarmen. Das Moussiren
lässt sich unter zweierlei Gesichtspunkten betrachten, einmal bewirkt
der Schaumwein, sowie der Kork der Flasche beseitigt wird, einen
=Knall= und später in den Gläsern zeigt er das eigenthümliche =Perlen=.
Beide Effecte sind nicht proportional, der Knall kann ein äusserst
heftiger und das Perlen ein sehr schwaches sein, ebenso auch umgekehrt.
Stellen wir uns zwei Flaschen mit Schaumwein derselben Sorte vor, mit
dem alleinigen Unterschiede jedoch, dass die eine Flasche einen Zusatz
einer Substanz erhielt, welche die Löslichkeitsverhältnisse des Weines
für das Kohlensäuregas wesentlich veränderte. Die Effecte des Schäumens
werden sich nun ganz verschieden äussern. Da der Zuckergehalt in beiden
Flaschen der nämliche war, so hat sich auch darin die nämliche Menge
Kohlensäuregas gebildet; übt z. B. das Gas in der einen Flasche einen
Druck von 5 Atmosphären aus, so wird, wenn das Lösungsvermögen des
Weines in der zweiten Flasche schwächer, vielleicht 1/20 geringer ist,
dieses Zwanzigstel nicht absorbirten Gases, in dem Raume unterhalb des
Korkes, in der sogenannten Kammer, sich ansammeln und den Druck auf den
Wein bedeutend vergrössern. Um diejenige Menge Kohlensäure, die in der
Kammer sich befindet, ist der Wein schwächer an aufgelöstem Gas, der
Knall wird ein sehr heftiger sein und der Kork wird weit
fortgeschleudert werden, das Perlen dagegen wird, da das aufgelöste Gas
in geringerer Menge da ist, verhältnissmässig schwach sein.
Das =Verfahren der Fabrikation des Schaumweins= ist (im Allgemeinen)
folgendes: Man benutzt vorzugsweise blaue Trauben, so am Rheine die
Frühburgunder Traube von Ingelheim, der Mosel-, Main- und Nahegegend
und manche Rothweine aus Württemberg (Heilbronn und Esslingen) und
Baden (besonders die vom Kaiserstuhl im Breisgau). Sofort nach der Lese
wird der Saft ausgepresst, damit kein Farbstoff aus den Schalen sich
löse. Die ausgepressten, halb erschöpften Trester geben beim
nochmaligen Auspressen einen röthlich gefärbten moussirenden Wein. Der
ausgepresste Traubensaft kommt in Kufen, worin er 24-36 Stunden lang
bleibt; er setzt darin erdige Stoffe, vegetabilische Unreinigkeiten und
fermentbildende Substanzen ab. Darauf zapft man ihn ab und bringt ihn
auf Fässer, welche, damit die Gährung möglichst langsam geschehe, in
einem kühlen Keller lagern. So lange die stürmische Gährung dauert,
muss das Fass täglich aufgefüllt werden. Beim Einfüllen des Mostes in
die Fässer ist es zweckmässig, auf 100 Flaschen Most eine Flasche
Cognac zuzusetzen, ein Zusatz, der nicht nur den Zweck hat, den
Alkoholgehalt und die Löslichkeit des Kohlensäuregases zu erhöhen,
sondern und hauptsächlich die Gährung zu mässigen. Nachdem die
Hauptgährung vorüber ist, wird das Fass nochmals ausgefüllt und dann
verspundet. Gegen Ende December giebt man den Wein in geschwefelte
Stückfässer, schönt ihn mit Hausenblase und lässt ihn etwa einen Monat
lang ruhig liegen, worauf man ihn von Neuem absticht. Gegen Ende
Februar schönt man zum zweiten Male und lässt bis zu den ersten Tagen
des Monats April ablagern, worauf man den Wein klar auf Flaschen zieht.
Diejenigen Weine, die sich am besten zur Schaumweinfabrikation eignen,
sollen im Augenblicke des Abziehens an Zucker, Alkohol und freier Säure
in der Flasche enthalten: a) 16-18 Grm. Zucker, b) 11-12
Volumenprocente Alkohol, c) ein Aequivalent von 3-5 Grm. Schwefelsäure
an freier Säure. Durch Coupiren (Verstechen, Vermischen) der aus
verschiedenen Lagen bezogenen Weine ist man im Stande, dem zur
Fabrikation bestimmten Weine vorstehende Normalzusammensetzung zu
geben.
Die für den Schaumwein bestimmten Flaschen (die bekannten dickwandigen
Champagnerflaschen) müssen mit grosser Sorgfalt fabricirt, aus reinen
Materialien dargestellt und besonders sorgfältig gekühlt sein. Im
Allgemeinen verlangt man von einer Flasche, dass sie ein Gewicht von
850 bis 900 Grm. habe, gleichmässig dickwandig in allen Punkten sei,
die in gleicher Höhe liegen, und keine Steinchen in der Masse enthalte;
die Mündung soll konisch sein und von dem äusseren Rande abwärts sich
allmälig erweitern, dadurch sitzt der Kork fester, hält sich der Wein
besser und der Knall wird verstärkt. Ehedem belief sich der Bruch der
Flaschen auf 15-25 Proc. und noch mehr; gegenwärtig ist die
Flaschenfabrikation so weit vorgeschritten und die Schaumweinbereitung
dergestalt regulirt, dass der Bruch im Mittel kaum 10 Proc. beträgt.
Der Preis für 100 Flaschen ist 10 bis 11 Gulden. Ehe der Wein auf
Flaschen gefüllt wird, giesst man eine kleine Quantität =Liqueur= in
jede Flasche; dieser Liqueur besteht aus weissem Kandiszucker 150
Kilogr., Wein 125 Liter, Cognac 10 Liter. Die Flüssigkeit wird mit
Hausenblase geschönt, dann klar abgestochen und zum jeweiligen Gebrauch
im Keller aufbewahrt. Der Rohrzucker des Liqueurs ist in dem
Champagner, wie =Fr. Mohr= angiebt, nach kurzer Zeit ganz in
Traubenzucker(?) übergegangen. Der Zucker des Liqueurs soll in neuerer
Zeit durch =Glycerin= zum Theil ersetzt werden. Je nach dem Geschmack
der Consumenten und der Art des zu fabricirenden Schaumweines setzt man
zu obigem Liqueur zuweilen Porto, Madeira, Muscatelleressenz,
Kirschwasser, Himbeergeist u. dergl. Alle diese verschiedenen Liqueure
werden selten in reinem Zustande angewendet, sondern im Augenblicke der
Anwendung mit einer besonderen Flüssigkeit, aus einer Mischung von:
Wasser 60 Liter, gesättigter Alaunlösung 20 Liter, Weinsäurelösung 40
Liter, Tanninlösung 80 Liter bestehend, gemischt. Man setzt auf ein
Stückfass Liqueur 2 Liter dieser Flüssigkeit. Zu _dem Abziehen des
Weines_ (die =Tirage=) auf Flaschen und zu deren Verschluss werden
viererlei Arbeiter verwendet: einer, welcher den Wein auf Flaschen
zieht, einer, der sie verkorkt, einer, welcher sie mit Bindfaden, und
einer endlich, welcher sie mit Draht verschliesst. Das Verkorken wird
durch eine Maschine ausgeführt, die den Kork vollkommen gerade in die
Flasche drückt. Nachdem die Flaschen gefüllt, verkorkt und ficellirt
sind, legt man sie so nieder, dass der Hals unter einem Winkel von etwa
20° geneigt ist, damit die bei der langsamen Gährung entstehende Hefe
in den Hals gelange und sich an dem Kork absetze. Nach 8-10 Tagen
vergrössert man die Neigung in demselben Sinne und bringt den Winkel
ungefähr auf 45°; nach Verlauf von abermals 2-3 Tagen erhebt man den
Boden der Flasche noch mehr, um den Absatz so viel als möglich auf dem
Korke zu sammeln; zuletzt stehen die Flaschen vertical mit dem Korke
nach unten gerichtet. Durch die Gährung und das Ablagern des Weines
ist in allen Flaschen ein aus Hefe, Kleber und dergl. bestehender
Niederschlag entstanden, welcher natürlich zur vollständigen Klärung
des Weines aus den Flaschen entfernt werden muss. Zu diesem Behufe
befinden sich die Flaschen mit der Oeffnung nach unten in mit Löchern
versehenen Tafeln. Damit der Absatz sich in dem Halse der Flasche bis
auf den Kork herabsenke, muss jede Flasche täglich und ganz
gleichmässig etwa 14 Tage lang gerüttelt werden. Zuweilen kommt es vor,
dass der Absatz einem Häutchen gleich der Flasche adhärirt und nicht
entfernt werden kann; in solchem Falle ist der Wein nicht verkäuflich
und muss in den Gährungsbottich zurückgegossen werden. Das beste
Mittel, den Absatz pulverförmig zu machen, besteht ohne Zweifel in der
Anwendung von Tannin und Alaun, und nur aus diesem Grunde setzt man dem
Liqueur, wie oben angegeben, eine kleine Menge einer Flüssigkeit zu,
welche diese Substanzen enthält. Der sich bildende Absatz enthält
gerbsauren Leim und Proteïnsubstanzen des Weines, ist in Folge eines
Alaunzusatzes immer pulverig und giebt einen vollkommen klaren Wein.
Hat sich aller Absatz auf den Propfen abgelagert, so schreitet man zum
Entfernen des Absatzes, das =Degorgiren= oder Ausspritzen genannt. Zu
diesem Behufe nimmt der Arbeiter eine Flasche mit dem Halse nach unten
und prüft den Wein, um sich von seiner Klarheit zu überzeugen, in
welchem Falle man den Draht, der den Kork hält, aufdreht. Eine kleine
Menge Wein -- 40-60 Kubikcentimeter -- wird beim Heraustreiben des
Korkes lebhaft aus der Flasche herausgeschleudert. Der leere Raum wird
mit Liqueur ausgefüllt -- diese Arbeit nennt man das =Dosiren=. Der
Arbeiter entfernt aus der degorgirten Flasche noch 160 Kubikcentimeter
Wein (man nennt diese Operation das =Dechargiren=) und füllt nun den
hierdurch und durch das Degorgiren entstandenen Raum mit Liqueur aus.
Die Flasche wird mit einem frischen Korke verkorkt, den man mit
Bindfaden und mit Eisendraht befestigt. Der Pfropf und die Mündung
werden mit Stanniol umwickelt. Der Schaumwein enthält ungefähr 6-7
Volumen Kohlensäure und besitzt ein eigenthümliches Aroma, welches sich
durch die Einwirkung der Kohlensäure auf die Bestandtheile des Weines
zu bilden scheint und vielleicht zum Theil Kohlensäureäther
(Aethylkohlensäure) ist. Da die Kohlensäure durch eine Nachgährung
entwickelt wird und einer solchen ein mehr als mittlerer Alkoholgehalt
nachtheilig ist, so hat man auf den Alkoholgehalt des auf Flaschen zu
füllenden Weines grosse Sorgfalt zu verwenden. Der nach vorstehender
Methode dargestellte Schaumwein ist gewöhnlich in 18-20 Monaten
trinkbar, je nachdem die Jahreszeit der Gährung mehr oder weniger
günstig gewesen ist. Bei der Analyse von vier Sorten Schaumweinen
wurden -- 1867 und 1870 -- folgende Resultate erzielt:
1. 2. 3.
Freie Säure 5,3 pro Mille 5,9 pro Mille 7,6 pro Mille
Alkohol 8,4 Proc. 9,5 Proc. 8,7 Proc.
Zucker 8,2 " 4,3 " 7,9 "
Extract 11,6 " 7,5 " 10,3 "
Spec. Gewicht 1,036 " 1,029 " 1,039 "
4. 5. 6.
Freie Säure 7,8 pro Mille 6,2 pro Mille 5,6 pro Mille
Alkohol 8,4 Proc. 9,8 Proc. 8,4 Proc.
Zucker 9,1 " 7,5 " 5,4 "
Extract 12,0 " 11,6 " 15,2 "
Spec. Gewicht 1,046 " 1,039 " 1,041 "
1 Sorte aus Chalons, 2, 3 und 4 Würzburger Mousseux und zwar 2 für den
Export nach Indien bestimmt, 3 von =J. Oppmann= und 4 von
=Silligmüller=, beide in Deutschland höchst beliebige Sorten. 5 von
=Sutaine= und =Comp.= in Rheims. 6 Schaumwein einer renommirten
rheinischen Firma, in welchem ein grosser Theil des Zuckers durch
=Glycerin= ersetzt war.
[Sidenote: Most- und Weinverbesserung.]
=Most- und Weinverbesserung.= Der Werth einer Weinsorte ist ausser von
ihrem Alkoholgehalte und ihrem Aroma auch noch von ihrem Gehalte an
freier Säure abhängig. Je weniger der letzteren sie bei gleichem
Alkoholgehalte und der erforderlichen Menge von aromatischen
Bestandtheilen enthält, um so geschätzter und werthvoller ist sie. Das
Verhältniss zwischen den Hauptbestandtheilen des Traubensaftes, Zucker,
Säure und Wasser, stimmt in guten Mosten ziemlich überein, und man kann
wohl annehmen, dass dieses Verhältniss kein zufälliges sei, sondern dass
es zum Charakter und Wesen eines guten Mostes gehöre. Es wäre einseitig
und mit der Erfahrung im Widerspruche, wollte man den Werth eines Weines
nur aus dem gegenseitigen Verhältniss zwischen Alkohol, Zucker und freier
Säure im Weine ableiten, indem ja die aromatischen Bestandtheile und der
nie fehlende Glyceringehalt auf den Wohlgeschmack und auf den Werth von
so bedeutendem Einflusse sind, nichtsdestoweniger ist man doch allgemein
der Ansicht, dass gute Weine ein gewisses und ziemlich genau bestimmtes
Verhältniss zwischen Alkohol, Zucker, freier Säure und Wasser erfordern.
Solche Trauben, die sich zur Erzielung eines guten Weines nicht eignen,
können in zweierlei Weise behandelt werden. Entweder lässt man den durch
Auspressen gewonnenen Saft gähren wie er ist, in welchem Falle man einen
geringen oder schlechten Wein erhält. Oder man sucht, gestützt auf
chemische Analyse, dem mangelhaft zusammengesetzten Moste diejenigen
Bestandtheile zu geben oder auch zu entziehen, welche er in zu geringer
oder in zu reichlicher Menge enthält, oder mit anderen Worten, man stellt
künstlich in dem Weine ein solches Verhältniss der Bestandtheile dar,
dass dasselbe, wie der Most- und Weinverbesserer meint, dem guten Moste
nahekommt. Diese künstliche Verbesserung des Weines ist wohl von der
Weinverfälschung zu unterscheiden, welche dem Weine ungehörige oder der
Gesundheit nachtheilige Substanzen zusetzt.
Von den gegenwärtig in Anwendung kommenden Methoden der Most- und
Weinverbesserung sind als die wichtigsten folgende anzusehen:
1) Zusatz von Zucker zu zuckerarmem Moste und Entziehung der zu
grossen Säuremenge des Mostes durch Marmorstaub (Verfahren
=Chaptal='s),
2) Zusatz von Zucker und Wasser zu zuckerarmem und säurereichem
Moste (Verfahren =Gall='s),
3) nochmaliges Gährenlassen der Trester mit Zuckerwasser
(Verfahren =Petiot='s),
4) Entziehung von Wasser durch Frost und Gyps,
5) Entziehung von Säure durch chemisch wirkende Mittel,
6) Zusatz von Alkohol zu schwachem Weine,
7) Versetzen des fertigen Weines mit Glycerin (nach dem Entdecker
des Glycerins,=Scheele=, =Scheelisiren= genannt).
Der =Zuckerzusatz= zu zuckerarmem Moste gehört zu den ältesten
Methoden, den Wein aufzubessern. Den Römern und Griechen war diese
Methode bereits bekannt, da aber damals der Rohrzucker noch unbekannt
war und man blos Honig, welcher dem Weine einen eigenthümlichen
Geschmack ertheilte, und eingedickten Most kannte, der in den Jahren,
wo der Zusatz am nöthigsten war, ebenfalls mangelte, so kam sie wenig
in Gebrauch. =Chaptal= gedachte 1800 in seinem Handbuche des Weinbaues
dieses Zusatzes und empfahl, Zucker in dem geringen Moste aufzulösen,
bis dieser so dick geworden, wie er von denselben Trauben in den
besseren Jahren wird. Dieser Zusatz von Zucker, womit zugleich eine
Entziehung der freien Säure des zu sauren Mostes durch Marmorstaub
verbunden ist, fand allmälig immer mehr und mehr Eingang und wurde
seitdem mit dem Namen =Chaptalisiren= bezeichnet[112].
[112] Bei dem Burgunder, bei dessen Bereitung das Chaptalisiren
gegenwärtig noch vielfach angewendet wird, nimmt man allgemein
an, dass dieser Wein nicht mehr als 6 pro Mille freier Säure
enthalten dürfe. Ergiebt daher die Mostprüfung z. B. 8 pro Mille,
so müssen 2 pro Mille entfernt werden, wobei man von dem Satze
ausgeht, dass 50 Th. Marmorstaub (Calciumcarbonat) 60 Th. freie
Säuren entfernen. Ist der Säureüberschuss beseitigt, so setzt man
den Zucker (Hutzucker oder besten Stärkezucker) zu, dessen Menge
sich nach dem Alkoholgehalt richtet, welchen man dem Weine zu
geben beabsichtigt. Hat man in dem Moste z. B. 15 Proc. Zucker
gefunden, so wird der Alkoholgehalt des fertigen Weines 7,5 Proc.
betragen. Soll nun letzterer auf 10 Proc. erhöht werden, so muss
für je 1000 Kilogr. Most die entsprechende Zuckermenge, im
vorliegenden Falle mithin 50 Kilogr. Zucker zugesetzt werden. Man
geht dabei von der Annahme aus, dass 100 Th. Zucker 50 Th.
Alkohol liefern.
Obgleich es nun naheliegt, dem Moste das zu geben, was die Natur blos
durch den Mangel an Sonnenwärme nicht in genügender Quantität zu
erzeugen vermochte, so trat doch der allgemeinen Anwendung der Aufwand,
den der Zuckersatz erforderte, hindernd entgegen. Er lieferte zwar
einen alkoholreicheren und darum haltbareren Wein, allein diese Vorzüge
gehören doch weniger zu den wünschenswerthesten, selbst wenn diese
Vorzüge den erforderlichen Aufwand lohnen sollten. Der bei weitem
grössere Theil der deutschen Weine zeigt ausser dem Mangel an Zucker
einen Ueberfluss an Säure. Findet nun auch durch den Zuckerzusatz
später in Folge des grösseren Alkoholgehaltes eine vermehrte
Absonderung des Kaliumbitartrates als Weinstein statt, so enthalten
doch die nicht völlig gereiften Trauben eine weit grössere Menge
Aepfelsäure als Weinsäure; die Aepfelsäure wird aber nicht
ausgeschieden und deshalb bei dem blossen Zuckerzusatze dennoch der
Geschmack des Weines beeinträchtigt. Diese Säuren sind, ohne der
Qualität des Weines zu schaden, zu vermindern oder unschädlich zu
machen. Die Ersten, welche in dieser Hinsicht geeignete Vorschläge, die
sich auf den =Zusatz von Zuckerwasser= (d. h. eine Lösung von
Rohrzucker oder von Traubenzucker) bezogen, machten, waren =Döbereiner=
in Jena und =Lampadius= in Freiberg. =Balling= (in Prag) und nach ihm
=Gall= (in Trier) haben wesentlich die nämlichen Vorschläge gemacht.
Die von =Gall= empfohlene Methode der Weinverbesserung, das
=Gallisiren=, die weil sie auch zugleich eine bedeutende =Vermehrung
des Weinquantums= giebt, ungemein populär geworden ist, besteht darin,
dass man zuerst die besseren Trauben von den geringeren absondert, um
davon einen besseren Bouquetwein darzustellen, statt sie mit der meist
grösseren Menge der geringeren Trauben zu vermischen, in deren Safte
die Vorzüge der wenigen völlig reifen Trauben gänzlich verschwinden
würden. Den Most der geringeren Sorte soll man sofort nach dem Keltern
mit so viel Wasser und Zucker mischen, dass sein Gehalt an Säure,
Wasser und Zucker dem Gehalt an diesen Bestandtheilen in einem guten
Traubenmoste gleichkommt. Durch das Gallisiren erhält der Wein die eine
Bedingung des Wohlgeschmacks, nämlich richtiges Verhältniss zwischen
Säure, Zucker, Alkohol und Wasser, und wenn er sonach auch nicht so
vorzüglich wird, wie Wein aus sehr guten Trauben, indem ihm die andere
Bedingung, der Bouquetstoff, mehr oder weniger fehlt, so wird er doch
weit besser sein, als wenn er durch Gährung aus dem nicht mit
Zuckerwasser versetzten Moste aus geringen Trauben bereitet worden
wäre, dem nicht nur eine, sondern beide Bedingungen des Wohlgeschmacks
abgehen. Wenn das =Gall='sche Verfahren hauptsächlich vom
wirthschaftlichen Standpunkte aus, aber auch vom chemischen aus
empfohlen werden kann, so ist dabei doch vorausgesetzt, dass man einen
Zucker verwende, welcher in der That an Reinheit dem Traubenzucker
(oder auch Rohrzucker) möglichst gleichkommt. Auf alle Fälle leidet der
gallisirte Wein an Bouquetarmuth, wenn nicht der Weinverbesserer auch
für diesen Uebelstand Heilmittel in Bereitschaft hat. Nach =Gall= nun
(dessen Anschauungsweise ich in =vielen= Stücken keineswegs theile!)
soll ein Normalmost bestehen aus
Zucker 24,0 Proc.
freier Säure 0,6 "
Wasser 75,4 "
-----------
100,0 Proc.
1000 Kilogr. eines solchen Mostes enthalten demnach 240 Kilogr. Zucker,
6 Kilogr. freie Säure und 754 Liter Wasser. Hat nun die Analyse eines
Mostes ergeben 16,7 Proc. Zucker und 0,8 Proc. Säure und will man
demselben durch das Gallisiren auf die Zusammensetzung des =Gall='schen
Normalmostes bringen, so hat man zuzusetzen
153 Kilogr. Zucker und
180 " oder Liter Wasser
wodurch man 1333 Kilogr. Most (mithin eine Vermehrung der
ursprünglichen Menge von 33 Proc.) erhält. In geringen Jahrgängen, wo
der Säuregehalt bis auf 12 bis 14 Proc. sich steigert, beträgt die
Vermehrung 100-115 Proc., ja selbst mehr noch.
Das im Jahre 1859 aufgetauchte =Petiotisiren= (von =Pétiot= zu Chaminy
in Burgund) geht von der Thatsache aus, dass der nach dem gewöhnlichen
Verfahren dargestellte Traubensaft nicht Alles in sich aufgenommen hat,
was die Traube an färbenden und aromatischen Stoffen enthält und dass
in dem Pressrückstande, dem Marke, den Kernen, den Kämmen, noch genug
davon enthalten sei, um Zuckerwasser den Geschmack, das Aroma und
andere Eigenschaften des Traubensaftes zu geben. Es fehlt an genauen
Analysen der Pressrückstände und an hinreichender Erfahrung, um sich
gegenwärtig schon endgültig über den Werth des Petiotisirens
aussprechen zu können. Viele gewiegte Weintechniker haben jedoch keinen
Anstand genommen, =Pétiot='s Verfahren als ein auf rationeller,
wissenschaftlicher Basis beruhendes zu erklären, es in Schutz zu nehmen
und warm zu empfehlen[113].
[113] Nach der Angabe von =Beyse= sollen unreife Trauben zum
Petiotisiren noch besser sich eignen wie ganz reife; mit jenen
könne die Weinvermehrung recht gut bis zu 500 Proc. gesteigert
werden!
Zur Verbesserung des Weines hat man ferner die =Anwendung des Frostes=
vorgeschlagen, wodurch die wässerigen Theile des Mostes vermindert
werden. Nach den Versuchen von =Vergnette-Lamotte= und =Boussingault=
sind die Wirkungen der Kälte auf den Wein complicirter Natur. Beim
Abkühlen des Weines auf eine Temperatur von 0-6° entstehen zuerst
Niederschläge von Substanzen, welche bei dieser Temperatur nicht mehr
löslich sind. Diese bestehen vorzugsweise in Cremor tartari, färbenden
und stickstoffhaltigen Substanzen und einer Flüssigkeit, welche die
Eigenschaft besitzt, bei 6° zu erstarren. Wenn man die Weine vorsichtig
von diesen ausgeschiedenen Substanzen abzieht, so werden sie kräftiger,
feuriger, alkoholreicher; ihr Hauptwerth besteht aber in dem Verluste
der Fähigkeit des Nachgährens und des nachträglichen Absetzens in
Fässern und auf Flaschen.
Eine =Entsäuerung des Weines= durch chemisch wirkende Mittel findet
ausser durch gebrannten Gyps statt durch =Calciumcarbonat=
(Marmorpulver, Kreide), =Zuckerkalk= und =neutrales Kaliumtartrat=. Ein
Zusatz von Calciumcarbonat zu dem Moste oder zu dem Weine ist nicht
schädlich, insofern der Wein dabei keine oder nur eine sehr geringe
Menge von Kalksalzen aufnimmt; dass Calciumcarbonat nicht zur
Abstumpfung der durch saure Gährung bereits entstandenen Essigsäure
dienen kann, in welchem Falle der Wein Calciumacetat enthalten und
nicht mehr den Namen Wein verdienen würde, bedarf kaum der Erwähnung.
Im Principe theilweise mit der Anwendung von Calciumcarbonat gleich ist
das von =v. Liebig= (1848) vorgeschlagene Mittel der Entsäuerung, das
in der Anwendung von =neutralem Kaliumtartrat= besteht. =v. Liebig=
ging von der Thatsache aus, dass viele deutsche Weine, namentlich
Rheinweine, durch das Lagern und das damit nothwendig zusammenhängende
Auffüllen auf der einen Seite zwar an Blume und Geschmack, auf der
anderen aber auch in einer dem Genusse nachtheiligen Weise an Säure
gewinnen. Anfangs scheidet sich der Weinstein, welcher durch die
Verdunstung sowie durch die fortschreitende Alkoholbildung an
Löslichkeit verloren hat, ungefähr im gleichen Schritte aus, als er
durch Auffüllen im Fasse vermehrt wird. Allein mit dem Auffüllen
empfängt der Inhalt eines Fasses zugleich freie Weinsäure, welche sich
ebenfalls vermehrt und von einer gewissen Zeit an die Löslichkeit des
Weinsteins wieder steigert. Daher die auffallende Säure sehr alter
Rheinweine. Die Abstumpfung der freien Säure durch neutrales
Kaliumtartrat soll ohne die geringste Beschädigung des Geruches und
Geschmackes des Weines geschehen können. Ein zweckmässiges Mittel zur
Entsäuerung solcher Weine, die keine Essigsäure enthalten, ist der
=Zuckerkalk=. Man übergiesst gelöschten Kalk mit der zehnfachen Menge
Wasser, rührt gut um, lässt den Kalk absetzen und giesst nach einigen
Stunden das über dem Kalkbrei stehende klare Kalkwasser, das einen
grossen Theil der Unreinigkeiten des Kalkes enthält, ab, und verwandelt
darauf den Brei durch Verdünnen mit Wasser in Kalkmilch, in welcher man
Kandis oder Raffinade löst, bis eine klare Flüssigkeit entstanden ist,
welche man unter Umrühren in den Wein giesst. Der Kalk wird durch die
Säure des Weines unlöslich gefällt, während der Zucker in dem Weine
bleibt. Mit dem Zersetzen ist behutsam zu verfahren, da der Zuckerkalk
nicht wie der Aetzkalk nur die freie Säure, sondern auch die gebundene
niederschlägt. Ein allgemein üblicher Zusatz (1-2 Proc.) zum Wein in
der Absicht, ihn stärker und haltbarer zu machen, ist der =Weingeist=
(Sprit). Wenn die Vermischung des Weines mit dem Weingeist -- man
wendet entweder Franzbranntwein oder entfuselten Kartoffelspiritus an
-- erst vor kurzem geschah, so kann auch eine nicht geübte Zunge den
Alkohol, welcher sich mit den Weinbestandtheilen noch nicht innig
gemischt hat, herausschmecken. Ist aber durch längeres Lagern eine
vollkommene Vereinigung des Alkohols mit dem Weine erfolgt, so kann man
den zugesetzten Alkohol nicht mehr abscheiden, ihn selbst durch den
Geschmack nicht mehr erkennen, vorausgesetzt, dass nicht zu viel
zugesetzt wurde. Dass ein geringer Alkoholzusatz zum Wein die
Gesundheit der Consumenten nicht beeinträchtigt, ist unzweifelhaft,
ebenso, dass gewisse Weinsorten eines mässigen Versatzes mit Alkohol
bedürfen, wenn sie die erforderliche Haltbarkeit erlangen sollen. (Der
seit dem Jahre 1865 in Gebrauch gekommene Zusatz von =Glycerin= zum
fertigen Weine, das sogenannte =Scheelisiren=[114] soll dem Wein,
nachdem er das Stadium der Gährung vollendet, eine den Wohlgeschmack
störende unzureichende Süsse auf jeden beliebigen Grad steigern, ohne
dass man, da das Glycerin unfähig ist, in Gährung überzugehen, für die
Haltbarkeit des Weines etwas zu fürchten hätte. Die Grenzen des
Glycerinzusatzes liegen zwischen 1-3 Liter auf 1 Hektoliter Wein. Durch
das Glycerin und dessen billigen Preis ist man in der Lage, auch
fertige, selbst flaschenreife Weine noch der Verbesserung zuzuführen,
welche bisher ausserhalb des Bereiches der Weintechnik lagen.)
[114] Bereits im Jahre 1864 habe ich mit dem königl. Hofkellermeister
=M. Oppmann= in Würzburg eine Reihe von Versuchen über die
Verwendung des Glycerins zur Verbesserung geringerer Frankenweine
angestellt, die vom besten Erfolg begleitet waren. Von mir rührt
auch die Bezeichnung =Scheelisiren= für das Glycerinisiren des
Weines her.
Die Bierbrauerei.
[Sidenote: Allgemeines.]
Unter =Bier= in der gewöhnlichen Bedeutung des Wortes versteht man
dasjenige unvollständig gegohrene und noch gährende geistige Getränk,
welches aus gekeimten stärkemehlhaltigen Substanzen, meist aus Gerste und
Weizen, seltener Reis, Mais, Kartoffeln und Stärkezucker, und Hopfen
durch geistige Gährung, aber ohne Destillation gewonnen worden ist. Es
enthält die Bestandtheile des Getreides oder Stoffe, die sich aus diesen
Bestandtheilen durch Umsetzung gebildet haben (Dextrose, Dextrin und
Eiweisssubstanzen, Alkohol, Kohlensäure, geringe Mengen von
Bernsteinsäure und Glycerin, organische Stoffe wie phosphorsaure Salze
der Alkalien und alkalischen Erden), sowie gewisse extrahirbare
Hopfenbestandtheile.
Wir legen bei der Beschreibung des Verfahrens der Bierfabrikation die
Methode zu Grunde, welche man im Allgemeinen in vielen Brauereien
Bayerns und Oesterreichs (z. B. in der Dreher'schen Brauerei zu
Schwechat) zur Erzeugung des =Braunbieres= befolgt. Von vornherein ist
zu bemerken, dass man =Winter=- oder =Schenkbier= und =Sommer=- oder
=Lagerbier= unterscheidet. Man braut das Bier in Bayern nur in der
kälteren Jahreszeit von Oktober bis April, wenn das Thermometer
höchstens eine Temperatur von 12-13° zeigt. Ein Theil des Bieres wird
nach einer kurzen Lagerung in den Fässern während der Wintermonate
consumirt, es bildet das Winter- oder Schenkbier. Ein anderer Theil, zu
dessen Bereitung mehr Gerste (Malz) und Hopfen genommen wurde, bleibt
in besonderen Lagerkellern bis zu den Sommermonaten und wird von der
Zeit an, wo die Bierfabrikation aufhört, bis zum Wiederbeginn der
Brauerei consumirt; dieser Theil des Bieres wird Sommer- oder Lagerbier
genannt.
1 Volumen Malz giebt durchschnittlich 2,5-2,6 Volumen Winterbier,
1 " " " " 2,0-2,1 " Sommerbier.
Im norddeutschen Bunde werden nach den Annahmen der Steuerbehörde
(1870)[115] aus 1 Ctr. Malz gewonnen:
300 Quart leichten Bieres,
200 " Doppelbier,
180 " sogen. bayer. Bier.
[115] Nach den Verhandlungen des Norddeutschen Reichstages (vom 22. Mai
1869) hat im norddeutschen Bunde die Verwendung des
Kartoffelzuckers und des Kartoffelsyrups in vielen Brauereien
eine erhebliche Ausdehnung gewonnen. Ein Drittel des Braumalzes
wird durch Kartoffelzucker ersetzt, von dem 1 Ctr. 3 Ctr. Malz zu
ersetzen im Stande sein soll!
[Sidenote: Materialien der Bierbrauerei.]
Die =Materialien der Bierbrauerei= sind: 1) Getreide oder Substanzen,
welche dasselbe vertreten können, 2) Hopfen, 3) Ferment, 4) Wasser.
Das =Getreide=. Obgleich als Material zur Bildung des Alkohols im Bier
jede stärkemehl- und zuckerhaltige Substanz anwendbar wäre, so giebt man
doch in der Praxis den Cerealien den Vorzug und unter diesen wiederum der
=Gerste=, deren Stärkemehlgehalt weniger schwankt als der anderer
Getreidearten, die ferner am leichtesten ein gutes Malz liefert, dessen
zuckerbildende Eigenschaft grösser ist als die anderer gemalzter
Cerealien. In Bayern zieht man die grosse =zweizeilige Gerste= (_Hordeum
distichon_) allen übrigen Gerstensorten vor, weil sich aus einem gleichen
Volumen der zweizeiligen Gerste mehr Bier von derselben Qualität erzielen
lässt, als von der gemeinen oder sechszeiligen, gleiche Preise aller
genannten Gerstensorten vorausgesetzt. 100 Th. getrockneter Gerste
enthalten (nach =Lermer=):
Stärkemehl 68,43
Proteïnsubstanzen 16,25
Dextrin 6,63
Fett 3,08
Cellulose 7,10
Asche und sonstige Bestandtheile 3,51
Die Gerstenasche enthält in 100 Th. 17 Th. Kali, 30 Th. Phosphorsäure,
33 Th. Kieselsäure, 7 Th. Magnesia, 3 Th. Kalk u. s. w. Neben der
Gerste finden Kartoffeln, Reis, Mais, Glycerin und Kartoffelzucker in
den modernen Bierbrauereien ausgedehnte Anwendung.
[Sidenote: Hopfen.]
Das, was man in der Bierbrauerei mit dem Namen =Hopfen= bezeichnet, sind
die weiblichen Blüthen (Zapfen, Kätzchen) der Hopfenpflanze (_Humulus
lupulus_), einer perennirenden Pflanze aus der Familie der Urticeen.
Unter den zarten, dachziegelähnlich übereinander liegenden Schuppen der
Hopfenkätzchen befinden sich goldgelbe nierenförmige Körner (Drüsen),
die sich durch Klopfen und Absieben von den Blättchen trennen lassen.
Diese Drüschen hat man mit dem Namen =Hopfenmehl= bezeichnet (früher
nannte man es =Lupulin= und suchte darin allein die Wirkung des
Hopfens, jetzt weiss man aber, dass auch die übrigen Theile des Zapfens
wirksame Bestandtheile enthalten). An einer gründlichen Untersuchung
aller derjenigen Hopfenbestandtheile, die in der Bierbrauerei in
Betracht zu ziehen sind, fehlt es noch, ausführliche Untersuchungen
liegen nur vor über das Hopfenöl, die Gerbsäure und die mineralischen
Bestandtheile. Was zuerst das =ätherische Hopfenöl= anbelangt, welches
sich in der Menge von 0,8 Proc. in dem lufttrocknen Hopfen findet, so
ist dasselbe gelblich gefärbt, stark, aber nicht bedeutend nach Hopfen
riechend, brennend und schwach bitter schmeckend, nicht narkotisch
wirkend, von 0,908 spec. Gewichte und Lakmuspapier kaum röthend. Es
braucht mehr als das 600fache Gewicht Wasser zur Lösung. Es ist
schwefelfrei und gehört zu der Gruppe ätherischer Oele, welche ein Oel
von der Formel C_{5}H_{8} als gemeinsamen charakteristischen
Bestandtheil enthalten; es ist ein Gemenge eines mit dem Terpentinöl
und Rosmarinöl isomeren Kohlenwasserstoffes C_{5}H_{8} mit einem
sauerstoffhaltigen Oele C_{10}H_{18}O, das mit dem Valerol die
Eigenschaft gemein hat, durch oxydirende Einwirkungen und schon an der
Luft in Baldriansäure (C_{5}H_{10}O_{2}) überzugehen. Die Oxydation des
sauerstoffhaltigen Bestandtheiles des Hopfenöles zu Valeriansäure ist
die Ursache des dem alten Hopfen eigenthümlichen Käsegeruches. Die
=Gerbsäure= des Hopfens findet sich in den verschiedenen Hopfensorten
in der Menge von 2-5 Proc. Was die Natur dieser Gerbsäure betrifft, so
hat sich herausgestellt, dass a) sie eine sogenannte eisengrünende
Gerbsäure ist, b) sie sich beim Behandeln mit Säuren und Synaptase
nicht in Gallussäure und Zucker spaltet, c) bei der trocknen
Destillation keine Pyrogallussäure bildet. Das =Hopfenharz= ist der
wichtigste Bestandtheil des Hopfens und enthält die bitteren Principe.
Es ist im Wasser sehr schwer löslich, vorzüglich in reinem Wasser und
bei Abwesenheit des ätherischen Hopfenöles. Wasser jedoch, welches
Salze, namentlich Gerbsäure, Gummi und Zucker enthält, löst davon
beträchtliche Mengen auf, besonders bei Gegenwart von Hopfenöl. Man
muss wohl mit =Rautert= gewissen Bestandtheilen des Hopfenharzes die
Mehrzahl derjenigen Wirkungen zuschreiben, um derentwillen man den
Hopfen in der Bierfabrikation verwendet. Es schmeckt anhaltend und
intensiv bitter und leidet, in dünnen Schichten der Luft ausgesetzt, in
längerer Zeit eine Zersetzung, in deren Folge es unlöslich wird in
vielen Lösungsmitteln, in denen es zuvor löslich war. Schneller geht
diese Umänderung im Sonnenlichte vor sich. Hopfenharz und Hopfenbitter
sind indessen nicht identisch, ersteres ist in Aether löslich,
letzteres nicht. Von geringerer Bedeutung sind die übrigen
Bestandtheile des Hopfens, das Gummi und extractive färbende
Substanzen. Die =mineralischen Bestandtheile= des Hopfens betreffend,
so geben bei 100° getrockneten Hopfens 9-10 Proc. Asche, welche 15
Proc. Phosphorsäure, 17 Proc. Kali u. s. w. enthält.
[Sidenote: Conserviren des Hopfens.]
Die Qualität des Hopfens ist von wesentlichem Einflusse auf die
Beschaffenheit, die Feinheit des Geschmackes und die Haltbarkeit des
Bieres. Ist während der Hopfenernte ungünstiges Wetter, so kann die
Qualität des Hopfens beträchtlich leiden. Bei feuchter Witterung lässt
sich der Hopfen kaum trocknen, ohne dass an den innern Stengeln der
Deckblättchen Schimmelflecken zum Vorschein kommen. Eine Vorrichtung
zum Trocknen des Hopfens, unabhängig von der herrschenden Witterung,
ist daher äusserst wichtig. Das Trocknen mit Hülfe von erwärmter Luft
ist ungenügend, weil es gewöhnlich an dem nöthigen Luftwechsel fehlt;
empfehlenswerth sind dagegen diejenigen =Hopfendarren=, in welchen die
Luft mittels eines Ventilators erneuert und das Wenden des Hopfens,
ohne dass Hopfenmehl verloren geht, ausgeführt wird. Der bei einer
Temperatur von etwa 40° getrocknete Hopfen wird mit Hülfe starken
Pressens gedichtet und in Säcken, am besten wasserdichten, verpackt,
versendet. Um den Hopfen haltbarer zu machen, pflegt man ihn zu
=schwefeln=, d. h. man setzt den getrockneten Hopfen den Dämpfen
brennenden Schwefels aus (auf 1 Ctr. Hopfen verbraucht man 1-2 Pfd.
Schwefel). Dieses Schwefeln des Hopfens und Abdarren desselben bei
mässiger Wärme nach dem Schwefeln, starke Pressung desselben und
Aufbewahrung in luftdicht verschlossenen Räumen -- dies sind die bis
jetzt bekannten Mittel, den Hopfen zu conserviren und dadurch den
grossen Schwankungen der Hopfenpreise Grenzen zu setzen. Das zuweilen
vorkommende Schwefeln von _altem_ dunkler gewordenen Hopfen in der
Absicht, demselben die Farbe von frischem Hopfen zu ertheilen -- die
sogenannte Schönfärberei -- lässt sich erkennen, wenn man eine Hand
voll des verdächtigen Hopfens in der Hand stark zusammenpresst und in
geschlossener geballter Faust unter die Nase hält. Die schweflige Säure
lässt sich dann, wofern der Hopfen erst vor einigen Wochen geschwefelt
worden war, leicht durch den Geruch erkennen. Die _chemische Prüfung
des Hopfens_ wird auf folgende Weise ausgeführt: Man übergiesst einige
Zapfen des zu untersuchenden Hopfens und etwas Zink in einem
Wasserstoffentwickelungsapparate mit Salzsäure und leitet das sich
entwickelnde Wasserstoffgas in eine verdünnte Lösung von Bleiessig.
Enthielt der Hopfen schweflige Säure, so ist dem Wasserstoffgas
Schwefelwasserstoff (SO_{2} + 2H_{2} = SH_{2} + 2H_{2}O) beigemengt,
der sich durch Bildung von schwarzem Schwefelblei in der Bleilösung zu
erkennen giebt. Besser noch ist es, das sich bei diesem Versuche
entwickelnde Gas in eine mit einigen Tropfen Kalilauge versetzte Lösung
von Nitroprussidnatrium zu leiten; die geringste Spur von
Schwefelwasserstoff erzeugt eine prächtige purpurrothe Färbung der
Lösung.
[Sidenote: Surrogate des Hopfens.]
Anstatt des Hopfens hat man häufig versucht, andere Substanzen wie die
Rinden der Pinusarten, Quassia, Tausendgüldenkraut, Wallnussblätter,
Wermuth, Bitterklee, Colchicumblätter, wässeriges Aloëextract,
Lactucarium u. s. w. anzuwenden; in der neuesten Zeit ist sogar die
Benutzung der Pikrinsäure vorgeschlagen worden. Abgesehen davon, dass
mehrere dieser Substanzen geradezu einen nachtheiligen Einfluss auf den
Organismus ausüben, können diese Körper wol dem Biere einen bittern
Geschmack ertheilen, ersetzen aber keineswegs diejenigen Bestandtheile
des Hopfens, um derentwillen derselbe in der Brauerei Anwendung findet.
Und diese Bestandtheile sind: eine eigenthümliche Gerbsäure, Harz und
bittere Extractivstoffe und endlich das ätherische Oel. Ein
Hopfensurrogat müsste demnach diese Substanzen enthalten oder man würde
genöthigt sein, zwei bis drei verschiedene Materialien anzuwenden, die
zusammengenommen diese Bestandtheile besässen.
[Sidenote: Wasser.]
In Bezug auf das =Wasser=, dessen man sich in der Brauerei zum
Einweichen des Getreides, zum Extrahiren des Malzes und zum Einmaischen
bedient, ist zu bemerken, dass die Wahl desselben auf die Güte des
Bieres von dem grössten Einflusse ist. Man unterscheidet =weiches=
Wasser vom =harten=; ersteres löst die Seife ohne Trübung auf, setzt
beim Kochen keinen Pfannenstein ab und eignet sich zum Kochen der
Hülsenfrüchte, welche in hartem Wasser, das seine Härte kohlensaurem
und schwefelsaurem Kalk verdankt, nicht weich gekocht werden können;
hartes Wasser zersetzt Seife und die entstandene Kalkseife setzt sich
in weissen Flocken ab; in den Kochgeschirren, Dampfkesseln u. s. w.
setzt es Kesselstein ab. Ein Wasser ist um so weicher, je weniger es an
mineralischen Bestandtheilen enthält. Das =Regenwasser= ist als
destillirtes Wasser sehr weiches Wasser und enthält nur Spuren
organischer Materie, salpetersaures und kohlensaures Ammoniak, das
=Brunnenwasser= und das =Quellwasser= sind in den meisten Fällen hartes
Wasser, das =Flusswasser= dagegen ist weiches Wasser. Zur Bierbrauerei
eignet sich unstreitig am besten ein reines, weiches oder doch nur
wenig hartes Wasser; man giebt daher dem Fluss- oder Quellwasser vor
dem Brunnenwasser den Vorzug, wenigstens so weit, als es sich um die
Anwendung des Wassers zum Malzen handelt; zum Einmaischen scheint
dagegen ein kalkhaltiges Wasser nicht nachtheilig zu sein, es wird sich
zwar, wie =Mulder= sagt, der in dem Wasser enthaltene Kalk in
unlösliches Phosphat umsetzen, es bildet sich aber zu gleicher Zeit
eine genügende Menge Milchsäure, um das Phosphat wieder aufzulösen. Es
wird dadurch verhütet, dass die Phosphorsäure durch hartes Wasser
während des Brauprocesses unlöslich ausgeschieden werde. Steht kein
anderes Wasser zu Gebote, als mit trübenden und organischen Stoffen
verunreinigtes, so ist das Wasser vorher durch Absetzenlassen und
Filtration zu reinigen. Die Münchener Brauereien wenden Isarwasser an,
welches Kalk- und Magnesiasalze theils suspendirt, theils gelöst, in
reichlicher Menge enthält und deshalb nicht sofort zum Brauen
verwendet, sondern vorher in grosse Behälter geleitet wird, damit sich
hier die suspendirten erdigen Theile absetzen können, mit denen
jedenfalls auch durch Flächenanziehung ein Theil der aufgelösten Salze
niedergerissen wird; durch den Zutritt der Luft wird aber auch der
zweifach kohlensaure Kalk u. s. w. zersetzt und auf diese Weise das
Wasser von einem grossen Theile der Kochsalze befreit. An anderen Orten
reinigt man das zum Brauen anzuwendende Flusswasser durch Filtration
durch Lager von Sand, Kies und Kohle.
[Sidenote: Ferment.]
Was das =Ferment=, die Hefe, betrifft, so verweisen wir theils auf
dasjenige, was in der Einleitung zu den Gährungsgewerben im Allgemeinen
von der Hefe gesagt wurde, theils auf den speciellen Theil der
Brauerei, namentlich auf die Gährung der Bierwürze.
[Sidenote: Das Specielle des Brauverfahrens.]
Die =Schilderung des Brauverfahrens=[116] lässt sich der leichteren
Uebersicht wegen in vier Abschnitte bringen, nämlich in:
1) die Malzbereitung (das Malzen oder Mälzen),
2) die Bereitung der Bierwürze (das Maischen),
3) die Gährung der Bierwürze,
4) die Aufbewahrung und Pflege des Bieres.
[116] Für das Studium der Theorie und Praxis der Bierbrauerei sind
nachstehende Zeitschriften warm zu empfehlen:
1) Der bayerische Bierbrauer, redigirt von Dr. =Lintner=,
Professor und Vorstand der Brauerschule in Weihenstephan,
München;
2) Der Bierbrauer, begründet =G. E. Habich=, redigirt von =H.
Fleck=, Leipzig.
[Sidenote: Malzen.]
I. =Die Malzbereitung.= Die Ueberführung der Gerste in =Malz= oder =das
Malzen= ist ein =unterbrochener Keimprocess= und eine Vorbereitung des
Getreides für die Zwecke der Bierbrauerei und Branntweinbrennerei. Das
nicht gekeimte Getreide hat nur in sehr geringem Grade die Eigenschaft,
die in ihm enthaltene Stärke in Zucker (Dextrose) zu verwandeln; diese
Eigenschaft entwickelt sich erst während des Keimens und durch dieselbe
ist man im Stande, Malz von ungekeimter Frucht zu unterscheiden. Warum
man der Gerste vor anderen Getreidearten den Vorzug giebt, hat, wie
schon angeführt, darin seinen Grund, dass das Gerstenmalz die
zuckerbildende Eigenschaft in noch höherem Grade erlangt, als das Malz
anderer Getreidearten.
Das Pflanzenleben zerfällt in drei Perioden. In der ersten entwickelt
sich die Pflanze auf Kosten einiger ihrer Organe, welche dabei
vollständig erschöpft werden und absterben. Diese Periode ist die Zeit
des =Keimens=. In der zweiten Periode, die des Wachsthums, lebt die
Pflanze auf Kosten der Aussenwelt und in der dritten, die der Blüthen-
und Fruchtbildung, leben einzelne Theile der Pflanze, die
Fortpflanzungsorgane, auf Kosten der ganzen Pflanze, die dabei so
erschöpft wird, dass sie ihrem Untergange entgegengeht. Das Keimen, und
nur mit dieser ersten Phase des Pflanzenlebens haben wir uns hier zu
beschäftigen, bezweckt das werdende junge Pflänzchen für seine erste
Entwickelung zu ernähren, namentlich für die Ausbildung der Wurzeln,
bis zu dem Punkte, bei welchem sie selbst im Stande sind, der Pflanze
Nahrung zuzuführen. Zu diesem Zwecke hat die Natur eine bestimmte Menge
von Nahrungsstoff in eigens dazu bestimmten Gebilden aufgespeichert,
welche Nahrung dann der Pflanze so lange zugeführt wird, bis sie sich
unabhängig von den Hülfsorganen und selbständig zu erhalten vermag. Das
keimende Korn hat mithin grosse Aehnlichkeit mit dem bebrüteten Eie. In
dem Eie finden wir unter der Schale das Eiweiss mit dem Dotter und dem
Embryo. Ist die Entwickelung des letzteren eingetreten, so erleiden die
ihnen zunächst liegenden Theile des Eies eine Veränderung und dienen
ihm dann zur Ernährung, die so lange währt, bis das genügend erstarkte
Thier auf Kosten der Aussenwelt zu leben im Stande ist. Was bei dem Ei
die Schale, das ist an dem Getreidekorne die lederartige Samenhaut (bei
der Gerste mit den stehen gebliebenen Spelzen), was wir dort als
Eiweiss und Dotter erkennen, unterscheiden wir bei der Gerste als
Eiweiss- oder Mehlkörper, aus Eiweisssubstanz (Kleber) und Stärkemehl
bestehend, was endlich im Eie als Embryo auftritt, zeigt sich in der
Gerste als Keim, welcher vorn hart an die Samenhaut angedrückt ist,
hinten vom Eiweisskörper bedeckt wird. Der Keim besteht aus dem
Würzelchen (_radicula_), welches sich zuerst entwickelt und dem
Blattfederchen oder Knöspchen (_plumula_), das erst später hervortritt
und den kräftigen Halm bildet. Das Blattfederchen nimmt, ehe ihm das
Würzelchen aus dem Boden Nahrung zuzuführen vermag, aus dem
Eiweisskörper seine Nahrung; es kann aber davon nur Gebrauch machen,
wenn durch Einweichen der Gerste der Eiweisskörper löslich gemacht
worden ist. Mit der Entwickelung des Keimes findet in dem Samenkorne
eine energische chemische Action statt, deren Sitz wesentlich in dem
Kleber des Kornes zu suchen ist. Die Quantität der löslichen
Bestandtheile des Klebers nimmt zu, ebenso die Eigenschaft, die Stärke
ebenfalls in einen löslichen Körper, in Dextrin und Zucker zu
verwandeln. Hier ist nun die Stelle, an welcher sich die Zwecke der
natürlichen Keimung behufs der Entwickelung der Pflanze, und die Zwecke
der Industrie, die Malzbereitung begegnen. Das Wesen der letzteren
liegt nämlich in der Entwickelung der höchsten zuckerbildenden
Eigenschaft der gekeimten Gerste, das Schwierige der Operation, das
Keimen zur rechten Zeit zu unterbrechen, damit nicht der Blattkeim
einen grossen Theil des Eiweisskörpers verschlinge und zur Entwickelung
der Gerstenpflanze beitrage.
Die Bedingungen des Keimens der Gerste sind immer dieselben, möge sich
dieselbe als Saat in dem Ackerboden befinden, oder das Material zur
Malzbereitung sein. Diese Bedingungen sind: Sättigung der Gerstenkörner
mit Feuchtigkeit, eine Temperatur, welche nicht höher als 40°, nicht
niedriger als 4° sein darf, Zutritt der atmosphärischen Luft zu den
Samen und Abhaltung des Lichtes.
a) Das =Einweichen oder Einquellen= der Gerste in Wasser geschieht in den
Quellbottichen oder Weichen. Man will dadurch der Gerste die zum Keimen
erforderliche Feuchtigkeit geben, ferner sucht man dieselbe dabei von
allen Unreinigkeiten und tauben Körnern zu befreien. Die Bottiche oder
Weichen sind von Holz, Sandstein oder Cäment aufgeführt; man füllt sie
zur Hälfte mit Wasser an und schüttet die Gerste in dieselben unter
beständigem Rühren ein. Es wird soviel Wasser zugesetzt, dass es einige
Zoll hoch die Gerste bedeckt. Die gesunden Körner sinken nach einigen
Stunden unter, während die sich auf der Oberfläche des Wassers
abscheidenden tauben und beschädigten Körner abgeschöpft werden und unter
dem Namen =Abschöpfgerste= als Viehfutter Verwendung finden.
Indem das Wasser nach und nach die Substanz der Körner durchdringt und
diese erweicht und aufschwellt, löst es gewisse Bestandtheile aus der
strohigen Hülse auf; dadurch nimmt das Wasser eine braune Farbe und
einen eigenthümlichen Geruch und Geschmack an und grosse Neigung in
Milch-, Buttersäure- und Bernsteinsäuregährung überzugehen. Diese
Veränderung würde einen nachtheiligen Einfluss auf das Malz ausüben,
wenn man ihm nicht durch das Wechseln des Weichwassers zuvorkäme,
welches letztere so oft wiederholt werden soll, bis das Wasser nicht
mehr trübe abfliesst. Die Dauer des Einweichens ist von der
Beschaffenheit und dem Alter der Gerste, von der Temperatur des
Wassers u. s. w. abhängig. Bei junger frischer Gerste sind 48 bis 72
Stunden genügend, während bei älterer und kleberreicher Gerste oft 6-7
Tage erforderlich sind. Um eine gleichmässige Weiche zu erzielen, muss
desshalb Gerste von möglichst gleicher Beschaffenheit und gleichem
Alter angewendet werden. Nachdem die Quellreife eingetreten ist, lässt
man die Gerste noch 8-10 Stunden zum Abtropfen in der Weiche liegen,
bevor man sie auf die Malztenne zum Keimen bringt. Die Quellreife
erkennt man daran: 1) dass das Korn mit dem Nagel leicht gebogen werden
kann, ohne zu zerbrechen, 2) die Hülse sich leicht löst, wenn man das
Korn der Länge nach zwischen den Fingern drückt, 3) das Korn an einem
Holze gestrichen, einen mehlartigen Strich giebt. Es ist rathsam, die
Gerste eher etwas zu wenig als zu viel zu weichen, weil durch zu langes
Weichen die Keimkraft leicht zerstört wird, mithin beim Wachsen viele
Körner ausbleiben. Die normal geweichte Gerste besitzt einen
aromatischen, an Aepfel erinnernden Geruch. Im Allgemeinen beträgt die
Menge des von der Gerste aufgenommenen Wassers 40-50 Proc., wodurch ihr
Volumen um 18-24 Proc. zunimmt. Ungeachtet dieser Gewichtszunahme durch
Wasserabsorption erleidet die Gerste einen Gewichtsverlust an Substanz
von 1,04-2 Proc. =Lermer= wies in dem frischen Weichwasser
Bernsteinsäure (auf 1 Scheffel Gerste etwa 30 Grm.) nach.
b) =Das Keimen der gequellten Gerste.= Sobald die Gerste mit Feuchtigkeit
gesättigt ist, beginnt die Thätigkeit des Keimes und die Umwandlung des
Stärkemehls in Zucker. Letztere geht langsam vor sich und hält mit der
Entwickelung und dem Nahrungsbedürfniss des jungen Pflänzchens gleichen
Schritt. Kurze Zeit nach der beginnenden Entwickelung des
Blattfederchens, wo die zuckerbildende Kraft der Gerste ihr Maximum
erreicht hat, muss der Keim getödtet werden. Mit der Tödtung desselben
erlischt jedoch die zuckerbildende Kraft nicht. Es ist die Aufgabe des
Mälzers, durch Regulirung der Temperatur das Keimen zu überwachen und zur
gehörigen Zeit zu unterbrechen. Das Local, in welchem das Keimen vor sich
geht, heisst die =Malz=- oder =Haufentenne= oder der =Wachskeller=.
Das Keimen der Gerste wird dadurch eingeleitet, dass man die geweichte
Gerste auf dem Fussboden der Malztenne zu einem 4-5 Zoll hohen Haufen
-- der =Malzscheibe= oder dem =Beet= -- ausbreitet, und anfangs alle
sechs, später alle acht Stunden umschaufelt, bis die Oberfläche
getrocknet erscheint. Während des Abtrocknens der Haufen (Malzscheiben
oder Beete genannt) erscheint der Keim als weisser Punkt, aus welchem
sich mehrere Würzelchen entwickeln. Dieses beginnende Keimen wird das
=Guzen= oder =Aeugeln= genannt. Sobald dasselbe bei allen Körnern
gleichmässig eingetreten ist, steigert man die Temperatur durch
stärkeres Zusammensetzen der Haufen, d. h. dadurch, dass man dem Haufen
eine Dicke von einem Fusse giebt und längere Zeit, ohne zu schaufeln,
liegen lässt. Die Temperatur des Haufens steigt 6-10° über die der
Umgebung und bewirkt eine starke Verdunstung von Feuchtigkeit, die sich
in den oberen Schichten des Haufens verdichtet. Man nennt letztere
Erscheinung das =Schweisstreiben= oder =Schwitzen=. Zu gleicher Zeit
entwickeln sich grosse Mengen von Kohlensäure, und es ist dabei ein
angenehmer, obstartiger Geruch wahrzunehmen. Das Umschaufeln wird
gewöhnlich zum dritten Male wiederholt. Die Würzelchen haben zu dieser
Zeit bereits die Länge von einigen Linien und sind ineinander
geschlungen und gleichsam verfilzt. Jetzt ist der Zeitpunkt gekommen,
wo der Entwickelung des Keimes entgegengetreten werden muss; dies
geschieht durch Erniedrigung der Temperatur auf die Weise, dass der
Haufen =ausgezogen=, d. h. um einige Zoll dünner gelegt wird. Der
Mälzer beurtheilt das Fortschreiten und die Beendigung des Keimens nach
der Länge der Wurzelfasern; bei hinreichend gekeimter Gerste sollen die
Keime die Länge des Kornes um den vierten Theil oder um die Hälfte
übertreffen, und so ineinander verfilzt sein, dass mehrere Körner
ineinander hängen bleiben. Die Dauer des Keimens beträgt während der
wärmeren Jahreszeit 7-10 Tage; gegen das Ende des Herbstes 10-16 Tage.
Das Keimen ist um so schneller beendigt, je mehr sich die Temperatur
während desselben steigert. Die mittlere Keimzeit beträgt 8 Tage. Der
Frühling und der Herbst sind dem Keimen günstiger als der
Sommer. Der Gewichtsverlust, welchen die Gerste während des Keimens
erleidet, macht gegen 2 Proc. aus; er kommt auf Rechnung des
Kohlenstoffs der Gerste, welcher durch den atmosphärischen Sauerstoff
zur Kohlensäure oxydirt wird.
c) =Das Trocknen und das Darren der gekeimten Gerste.= Sobald der
Keimprocess der Gerste hinreichend vorgeschritten ist, wird durch
schnelles Entziehen von Wärme und Feuchtigkeit der Keim getödtet. Zu
diesem Zwecke bringt man die gekeimte Gerste (das Grünmalz) auf den
Trockenboden (=Schwelkboden=, =Welkboden= oder =Schwelche=), ein
gewöhnlicher Getreideboden, oder ein anderer dem Luftzug ausgesetzter
Ort, der in der Nähe der Darre liegt. Das Grünmalz wird auf dem
Trockenboden 3-5 Centimeter ausgebreitet und täglich zur Verhinderung
jeder Erhitzung 6-7mal umgerührt. Nachdem das Malz getrocknet ist,
entfernt man die Würzelchen; ein Theil derselben fällt von selbst ab, ein
anderer Theil wird durch Treten mit Holzschuhen von dem Malze getrennt
und vermittelst einer Wurfmaschine gesondert. Das so erhaltene Malz,
=Luftmalz= (Schwelchmalz) unterscheidet sich von der gekeimten Gerste nur
durch Verminderung der Feuchtigkeit, die chemische Beschaffenheit ist
dieselbe geblieben.
Für einige Biere wendet man das Malz nur im getrockneten Zustande als
Luftmalz an, für die meisten Biersorten jedoch wird es vorher einem
besonderen Röstprocesse, dem =Darren= unterworfen, wodurch das Luftmalz
in =Darrmalz= übergeht. Wird nämlich das Malz während des Trocknens
einer Temperatur ausgesetzt, die der Siedehitze des Wassers nahe liegt,
so erleidet das Malz eine wesentliche Veränderung, welche sich durch
eine dunklere Farbe und durch einen angenehmen Geschmack kundgiebt.
Diese Veränderung ist eine Folge der fortgesetzten Einwirkung der
zuckerbildenden Kraft auf das Stärkemehl, hauptsächlich ist sie aber
durch Rösten der Malzbestandtheile hervorgebracht. Die bei dem Darren
angewendete Temperatur ist von dem grössten Einflusse, weil die
Temperaturgrade, bei welchen das Malz die günstige Umwandelung erfährt
und diejenigen, wobei es untauglich wird, nicht weit von einander
liegen. Ehe man das Malz der zum Darren erforderlichen Temperatur
aussetzt, wird es vorher auf den Trockenboden gebracht und sodann auf
der Darre bis 30-40° erhitzt. Wollte man das Grünmalz sofort stark
erhitzen, so würde das Stärkemehl in Kleister übergehen und sich das
Korn in eine hornartige für das Wasser undurchdringliche Substanz
(=Glasmalz=, =Steinmalz=) umwandeln, wodurch es zum Brauen untauglich
wird.
Von den jetzt üblichen =Malzdarren= seien folgende angeführt, von
vornherein aber bemerkt, dass jede Darre wesentlich aus zwei Theilen
besteht, nämlich der =Darrfläche= oder =Darrplatte=, auf welche das zu
darrende Malz gebracht wird, und der =Darrheizung=, durch welche man
das auf der Darrfläche befindliche Malz erhitzt. Ehedem bestand die
Darrfläche aus Kacheln oder Steinplatten, gegenwärtig ist sie stets
durchbrochen (Hürde) und besteht entweder aus siebähnlich
durchlöchertem Metallblech (Blechdarren, Plattenhürden) oder aus
Drahtgeflecht oder Kupfer (Drahtdarren, Drahthürden). Man unterscheidet
=Rauch=- und =Luftdarren=. Zu den ersteren werden die aus der
Darrfeuerung sich entwickelnden heissen Verbrennungsgase durch den
Heizkanal in einen oberhalb befindlichen, trichterförmig sich
erweiternden Raum, die Sau, geführt, auf welchem sich die Darrplatte
befindet. Diejenigen Brennmaterialien, welche wie Koks keinen Rauch
geben, sind für diese Art Darren am zweckmässigsten. Bei Anwendung von
Holz wird das Malz dunkler und nimmt einen Rauchgeschmack an, welcher
sich dem aus dem Malz erzeugten Biere mittheilt. Die Construction der
=Luftdarren= ist der Art, dass die Verbrennungsgase in keine
unmittelbare Berührung mit dem zu darrenden Malze kommen, sondern durch
die Feuerung und die Feuergase ein Strom erwärmter Luft erzeugt wird,
welcher sich unter der Darrfläche vertheilt und dieselbe durchdringt.
Wenn dabei die Darrplatte nicht horizontal liegt, sondern nach zwei
Seiten hin sich abdacht, so nennt man die Darre eine =Satteldarre=. In
Bayern combinirt man in den grösseren Brauereien Luft- und Rauchdarren,
indem man die Verbrennungsgase, die von den Braupfannen abziehen, durch
einen unter der Darrfläche hin- und hergehenden Kanal von Eisenblech
leitet, dagegen die Feuergase von einer besonderen Feuerung
(Darrfeuerung) unmittelbar mit Hülfe steinerner durchbrochener Kanäle
unter die Darrfläche strömen lässt. Neuerdings construirt man häufig
sogenannte =Doppeldarren=, bei welchen über der gewöhnlichen Darrfläche
im Abstande von etwa 1 Meter eine zweite angebracht ist.
Es wird das =Darrmalz= nicht überall und in allen Fällen demselben
Grade der Darrung (50-100° C.) unterworfen, deren Produkt man nach der
Farbe als =gelbes=, =bernsteingelbes= und =braunes= Malz unterscheidet.
Während bei den genannten Malzarten das Darren nur eine schwache und
oberflächliche Veränderung bewirkt hat, stellt man zuweilen Malz
(=Farbemalz=) von dunkelkaffeebrauner Farbe dar, welches in seiner
ganzen Masse durch Röstung verändert ist und in den englischen
Brauereien zum Färben des Porters angewendet wird; man röstet es
ähnlich dem Kaffee in blechernen Cylindern, über freiem Feuer. Die
zuckerbildende Kraft des Malzes ist darin völlig vernichtet, die Stärke
ist in Leiokom, der Zucker in Caramel übergegangen. Nach dem Darren
befreit man das Malz von den Malzkeimen auf dieselbe Weise, wie dies
beim Luftmalze geschieht.
100 Th. Gerste geben durchschnittlich 92 Th. Luftmalz. Die 8 Th.
Verlust vertheilen sich in folgender Weise:
das Einquellwasser führt weg 1,5
Verlust auf der Malztenne 3,0
Verlust an Wurzelkeimen 3,0
anderer Verlust 0,5
---
Gesammtverlust 8,0
Der Feuchtigkeitsgrad des Luftmalzes ist dem der Gerste gleich und
beträgt 12-15,2 Proc., welche beim Darren vollständig ausgetrieben
werden. Nach =C. John= (1869) geben 100 Th. Gerstentrockensubstanz:
I. II.
Malz 83,09 85,88
Blattkeime 3,56 3,09
Wurzelkeime 4,99 4,65
Gasige Produkte 8,36 6,38
--------------
100,00 100,00
Die Veränderungen, welche das Luftmalz beim Uebergang in gedarrtes Malz
erleidet, lassen sich am besten aus folgenden von =Oudemans=
angestellten Analysen übersehen:
Luftmalz. Gedarrtes Malz. Stark gedarrtes Malz.
Röstprodukte 0,0 7,8 14,0
Dextrin 8,0 6,6 10,2
Stärkemehl 58,1 58,6 47,6
Zucker 0,5 0,7 0,9
Zellenstoffe 14,4 10,8 11,5
Eiweissstoffe 13,6 10,4 10,5
Fett 2,2 2,4 2,6
Asche 3,2 2,7 2,7
Der Zuckergehalt erhöht sich daher während des Darrens nur unbedeutend,
der Gehalt an Dextrin (Leiokom, Röstgummi) nimmt dagegen beim starken
Darren zu und zwar in demselben Verhältnisse, in welchem der
Stärkemehlgehalt abnimmt. Die Wirkung des Malzes, Stärke in Dextrin und
Zucker zu verwandeln, rührt bekanntlich von dem Gehalte desselben an
=Diastase= her. =Dubrunfaut= hat nun kürzlich (1868) aus dem Malz einen
andern Stoff dargestellt, der viel wirksamer als die Diastase ist, und
von ihm =Maltin= genannt wird. Derselbe unterscheidet sich, obwol
bisher noch nicht ganz rein dargestellt, doch sehr wesentlich von der
Diastase, indem er sich gegen Gerbsäure wie eine Base verhält; er
verbindet sich mit derselben, ohne dabei seine wirksamen Eigenschaften
zu verlieren. Das Maltin bildet in guter gekeimter Gerste den
hundertsten Theil. Da seine activen Eigenschaften um so bedeutend
grösser als die der Diastase sind, so kann man mit derselben Menge
Maltin, welche in einer bestimmten Portion Malz enthalten ist, zehnmal
so viel Bier erzeugen, als wenn man nur die Diastase benutzt.
=Dubrunfaut= hat noch einen zweiten aber ungleich weniger wirksamen
Körper dargestellt. Dieser verhält sich in Betreff der Zersetzung der
Stärke wie die Diastase; das Malz enthält davon 1-1/2 Proc., während es
1 Proc. Maltin enthält. Die energische Behandlung mit Alkohol, welcher
man den Malzaufguss aussetzt, um die Diastase zu gewinnen, zerstört das
Maltin. =Dubrunfaut= glaubt daher, dass die Diastase nur eine
unwirksamer gewordene Modification seines neuen Stoffes sei.
[Sidenote: Bereitung der Bierwürze.]
II. =Die Bereitung der Bierwürze[117].= Unter der Bezeichnung Bierwürze
versteht man die aus Malz und Hopfen bereitete zucker- und dextrinhaltige
Flüssigkeit, welche später durch Gährung in Bier übergeht. Ihre Bereitung
zerfällt in drei Operationen, nämlich in:
a) das Schroten des Malzes,
b) das Maischen oder Einmaischen,
c) das Kochen und Hopfen der Würze.
[117] Es sei hier ausdrücklich hervorgehoben, dass bei der Beschreibung
der Bereitung der Bierwürze die gegenwärtig häufig angewendeten
=Malzsurrogate= wie Stärkezucker, Glycerin u. dgl.
unberücksichtigt geblieben sind.
a) =Das Schroten des Malzes.= Die Bierwürze wird durch Extraction des
Malzschrotes mit Wasser erhalten. Zu diesem Behufe muss das Malz
zweckmässig zerkleinert (=geschroten=, =gerissen=, =gebrochen=) werden.
Eine feine Pulverung zu Mehl würde zwar die Extraction der auflöslichen
Theile des Malzes befördern, allein aus einem zu feinem Malzmehle würde
nur äusserst schwierig die Würze klar, durch Filtration (im Maischkasten)
erhalten werden können.
Das Schroten geschieht entweder auf gewöhnlichen Mahlmühlen, wo es dann
erforderlich ist, um das Zerreiben der Hülse möglichst zu vermeiden,
das Malz vorher mit Wasser zu netzen oder auf Schrot- oder
Malzquetschmaschinen, welche zum Zerkleinern des Malzes vor den
Mahlmühlen unstreitig den Vorzug verdienen, indem so behandeltes Malz
sich vollständiger extrahiren lässt, beim Maischen leichter bearbeitet
werden kann und die Würze schnell ablaufen lässt. Es lässt sich
erklären, dass das zwischen Walzen zerquetschte Malz mehr Extract
giebt, als das durch Schroten zerstückte, weil die Walze jeden Theil
des Kornes gleich stark trifft und so die Hülse gleich gut abdrückt und
löst.
[Sidenote: Maischen.]
b) Das =Maischen= hat zum Zweck, nicht nur den in dem Malz erhaltenen
Zucker und das Dextrin, überhaupt alle extrahirbaren Stoffe auszuziehen,
sondern auch aus dem noch vorhandenen unveränderten Stärkemehl mit Hülfe
der sogenannten Diastase, des Wassers und einer geeigneten Temperatur,
Zucker und Dextrin zu bilden. Dem eigentlichen Maischen geht das
=Einteigen= voran, wobei das gebrochene Malz mit Wasser befeuchtet und
erweicht wird. Uebergösse man das Malz sogleich mit heissem Wasser, so
würden sich klumpige Massen bilden, die sich nur schwierig zertheilen
lassen. Zu heisses Wasser würde das Stärkemehl des Malzes in Kleister
verwandeln, der die auflöslichen Theile umhüllt und das Eindringen des
Wassers verhindert; die Diastase wird ferner durch zu heisses Wasser
unwirksam. Das zur Extraction des Malzes nothwendige Wasser wird nie auf
einmal, sondern in getheilten Portionen angewendet. Die höhere Temperatur
ist in einer dicken Maische auch besser zu erhalten als in einer dünnen;
die Zuckerbildung wird also auf diese Weise befördert, da die thätigen
Theile bei einander bleiben. Die Versuche von =Musculus= haben gezeigt,
dass durch die Wirkung der Diastase auf Stärkemehl nur ein Theil
derselben in Zucker übergeführt wird. =Lermer= fand, dass beim
Einmaischen von Gerstenmalz im besten Falle nur die Hälfte der dem
Stärkemehl entsprechenden Zuckermenge gebildet wird.
Die Maischmethoden sind sehr verschieden; darin kommen aber alle
überein, dass man die Zuckerbildung (Verzuckerung) in denselben
Behältern vornimmt, in welchen das Ausziehen erfolgt. Je nach der Art
und Weise, die Maische auf die zur Verzuckerung geeignete Temperatur
von 75° C. zu bringen, unterscheidet man folgende zwei Maischmethoden:
a) die =Infusionsmethode=, nach welcher die Maische einen bestimmten
Wärmegrad erhält, ohne dass irgend eine Portion derselben bis zum
Sieden erhitzt wurde. Man bringt das eingeteigte gebrochene Malz
durch heisses Wasser (_erster Guss_) auf die Maischtemperatur, lässt
die Würze nach hinreichend erfolgter Verzuckerung von dem Rückstande
ab und gewinnt diejenige Portion Würze, die von den Trebern
zurückgehalten wird, durch nochmalige Zusätze von heissem Wasser
(_zweiter_, _dritter Guss_); die Infusionsmethode ist in einem
grossen Theile des nördlichen Deutschlands, in Frankreich, in
England, zum Theil in Oesterreich und in einigen Gegenden Bayerns
gebräuchlich;
b) die =Decoctionsmethode=. Nach ihr macht man im Gegensatze zu der
Infusionsmethode vom theilweisen Siedenlassen der Maische Gebrauch;
[Greek: a]) wendet man das =Dickmaischkochen= an, so wird das mit
vielem Wasser eingeteigte Malzschrot nicht auf die
Maischtemperatur erhoben, sondern diese dadurch erzielt, dass man
einen Theil der Maische in der Braupfanne bis zum Sieden erhitzt,
dann zu der übrigen Maische im Maischbottich giebt und dies
einigemal wiederholt, bis die Maische die zur Verzuckerung
geeignete Temperatur erlangt hat;
[Greek: b]) nach dem =Lautermaischkochen= bringt man das eingeteigte
Malzschrot auf die Maischtemperatur, giebt die erste Würze in die
Pfanne und bringt sie siedend auf das Schrot zurück.
Das =Einteigen= oder =Einmaischen= geht in den =Maischgefässen= vor
sich; sie sind entweder runde Bottiche oder viereckige Maischkasten von
Holz und mit einem doppelten Boden versehen. Der obere der beiden Böden
ist durchlöchert und befindet sich einige Zoll über dem unteren.
Zwischen den Böden ist ein Hahn zum Ablassen der Würze angebracht. In
grösseren Brauereien ist der hölzerne Seihboden durch einen metallenen
Seihboden verdrängt. Man lässt das heisse Wasser nicht von oben,
sondern =von unten= in den Maischbottich einfliessen und so zu dem
Malzschrot gelangen, zu welchem Behufe ein hölzerner vierseitiger Kanal
oder zweckmässiger ein weites kupfernes Rohr (der =Pfaffe=) vom obern
Rande des Bottichs bis unter den Seihboden herabreicht. Wird das
Maischen mit Hülfe einer Rührvorrichtung ausgeführt, so steht der
Pfaffe nicht in dem Bottich selbst, sondern ausserhalb desselben und
zwar am zweckmässigsten auf dem Rohr des Abschlusshahnes. Unter den
Maischgefässen befindet sich ein grosser Behälter, der =Biergrand=;
dieser Behälter ist entweder von Stein, Cäment, Holz oder aus
Mauerwerk, stets aber mit Kupferblech begleitet und hat die Bestimmung,
die von den Maischgefässen ablaufende Flüssigkeit aufzunehmen. Dort, wo
die Maische sogleich in die Braupfanne fliesst, fällt
selbstverständlich der Biergrand hinweg. Das Durcharbeiten der Masse
während des Maischens geschieht entweder durch Handarbeit mit Hülfe von
Krücken oder durch besondere mechanische Rührvorrichtungen
(=Maischmaschinen=), die durch Wasser- oder Dampfkraft in Bewegung
gesetzt werden.
[Sidenote: Decoctionsmethode.]
Gehen wir nun zur Beschreibung des eigentlichen Maischprocesses über und
beginnen wir mit der =Decoctionsmethode=. Das Einteigen geschieht in dem
Maischbottich, in welchen man vorher die bestimmte Menge Wasser bringt
und dann das geschrotete Malz hineinschüttet. Die Wassermenge, die zum
Einteigen gebraucht wird, beträgt auf 100 Volumen Malz 202 Volumen Wasser
von gewöhnlicher Temperatur. Nachdem das gebrochene Malz mit dem Wasser
gut umgerührt worden ist, bleibt das Ganze 6-8 Stunden lang stehen.
Während dieser Zeit wird das für das Maischen nothwendige Wasser in der
Braupfanne zum Kochen erhitzt; die Menge desselben richtet sich darnach,
ob Schenkbier oder Lagerbier gebraut werden soll. Das Quantum Wasser, das
zur Herstellung einer bestimmten Menge Bieres verwendet wird, heisst
=Guss=, das Verhältniss der Malzmenge zur Qualität der zu erzeugenden
Würze die =Schüttung=. Im Königreich Bayern ist die Biermenge, die aus
einem bestimmten Malzquantum hergestellt wird, gesetzlich bestimmt und
beträgt beim Schenkbier (Winterbier) 7 Eimer, beim Lagerbier (Sommerbier)
6 Eimer pro Scheffel Malz, oder mit anderen Worten:
} 202,3 Volum. Schenkbier,
100 Volum. Malz liefern }
} 173,4 " Lagerbier.
Um nun diese Quantität Bier zu erzeugen, muss man natürlich beim Brauen
eine grössere Wassermenge anwenden. So werden z. B. in einer Brauerei
Bayerns folgende Quantitäten Wasser genommen:
pro Scheffel Malz zum Schenkbier zum Lagerbier
zum Einteigen 7 Eimer 7 Eimer
" Maischen 6 " 4,5 "
-------------------------------
13 Eimer 11,5 Eimer
oder für
100 Vol. Malz
zum Einteigen 202,3 Vol. 202,3 Vol.
" Maischen 170,0 " 130,0 "
--------------------------
372,3 Vol. 332,3 Vol.
Diese Verhältnisse wechseln nach Qualität der Gerste, nach Witterung,
Länge der Zeit der Aufbewahrung u. s. w.
Von den verschiedenen Modificationen der Decoctionsmethode seien 1) die
=bayerische= oder =Münchner Maischmethode=, und 2) =das
Augsburg-Nürnberger= oder =schwäbische Maischverfahren= oder das »=auf
Satz brauen=« angeführt.
[Sidenote: Dickmaischverfahren.]
Nach dem =Münchner Maischverfahren= (Dickmaisch- oder
Lautermaischkochen) wird die zum Sud erforderliche Wassermasse (der
Guss) getheilt, zwei Dritttheile werden im Maischbottich mit dem
Malzschrot zum Einteigen verwendet. Nachdem die Maische in dem Bottich
2-4 Stunden lang eingeteigt war, trägt man das letzte Dritttheil
Wasser, welches unterdessen in dem Braukessel bis zum Sieden erhitzt
worden ist, unter fortwährendem Umrühren ein, wodurch die Maische eine
Temperatur von 30-40° annimmt. Darauf folgt das =erste
Dickmaischkochen=; zu diesem Zwecke zieht der Brauer das eingemaischte
Schrot auf der einen Seite des Bottichs zusammen und schöpft einen
Theil davon in die Braupfanne, worin er es bei Schenkbier 30 Minuten,
bei Sommerbier 75 Minuten sieden lässt. Die Quantität der
zurückgeschöpften Masse beträgt gewöhnlich die Hälfte vom Guss. Die
siedende Masse wird in das Maischgefäss zurückgeschöpft. Darauf folgt
das Ueberschöpfen der =zweiten Dickmaische= in die Braupfanne, in
welcher man dieselbe bei Schenkbier 75 Minuten, bei Sommerbier eine
Stunde sieden lässt. Durch die erste Dickmaische erhöht sich die
Temperatur im Maischbottich auf 48-50°, durch die zweite auf 60-62°.
Nach beendigtem Maischen der zweiten Dickmaische beginnt das
Ueberschöpfen der =Lautermaische=, d. h. des dünneren Theiles der
Maische in den Braukessel, in welchem man sie ungefähr 15 Minuten lang
sieden lässt und sodann in den Maischbottich zurückbringt. Die
Temperatur der Maische beträgt jetzt 72-75° und ist die zur
Zuckerbildung geeignetste. Die Maische bleibt nun in dem bedeckten
Bottich 1-1/2-2 Stunden sich selbst überlassen. Während dieser Zeit
wird, sobald die Lautermaische die Pfanne verlassen hat, dieselbe
wieder mit Wasser gefüllt und zwar mit so viel, als man zum
Nachbierbereiten (=Anschwänzen=) braucht. Nach beendigter Verzuckerung
wird die erste fertige =Würze= in den Grand abgelassen oder unmittelbar
aus dem Maischbottich in die Pfanne gepumpt. Nachdem die Würze
abgelassen, schreitet man zum Anschwänzen, d. h. zum vollständigeren
Ausziehen der zurückbleibenden Trebern, auf welche man nochmals heisses
Wasser giesst; die Masse wird durchgearbeitet, nach etwa einer Stunde
zieht man die zweite Würze ab, welche entweder mit der ersten gemischt
oder getrennt von jener gebraut wird, um die Erschöpfung der Trebern so
weit als ausführbar zu treiben, wiederholt man den Nachguss und benutzt
die erhaltene Würze zum =Nachbier= (Schöps, Heinzeln, Dünnbier, Covent
oder Convent); vom Scheffel Malz bereitet man ungefähr 30-40 Maass
Nachbier. Die dann noch bleibenden Rückstände übergiesst man nochmals
mit Wasser und benutzt diesen letzten Auszug (=Glattwasser=), sowie die
taigartige Masse, welche sich aus den mehligen Theilen des Malzes
bildet und auf den Trebern beim Maischen absetzt, den sogenannten
=Malztaig=, auf Branntwein, sowie zur Fabrikation von Essigwürze. Der
Malztaig findet auch zur Brotbereitung Anwendung. Die Trebern werden
als Viehfutter benutzt.
Das Dickmaischkochen ist keineswegs eine rationelle Methode, da das
Herüber- und Hinüberschöpfen der Maische nur unnöthige Arbeit macht,
zur vollständigen Extraction des Malzes nicht so viel beiträgt, als man
gewöhnlich glaubt, und die Ueberführung des Stärkemehls in Dextrin und
Dextrose nicht nur nicht beschleunigt, sondern dadurch, dass durch zu
hohe Temperatur ein Theil der sogenannten Diastase unwirksam gemacht
werden kann, unsicherer macht. Alle Diejenigen, welche das Braugewerbe
auf physikalische und chemische Principien zurückzuführen bemüht sind,
erklären sich gegen die so häufig, aber mit Unrecht hervorgehobenen
Vorzüge des Dickmaischkochens -- die Würze werde bei dem wiederholten
Kochen der Maischen gegen Säuerung oder nachtheilige Veränderung mehr
geschützt; der durch wiederholtes Kochen bewirkte grössere Gehalt an
Dextrin (in Folge von Tödtung der Diastase), mache es möglich, durch
dieses Maischverfahren ein schwaches Bier von grösserer Haltbarkeit zu
gewinnen u. s. w. -- und schlagen, um die Nachtheile dieser Methode
möglichst zu verringern, vor, das Einteigen ziemlich warm vorzunehmen
(etwa bis 60-65° C.), damit man mit einer einmaligen Dickmaischkochung
der Maische im Maischbottich die verlangte Temperatur gebe.
[Sidenote: Auf Satz brauen.]
Verschieden von dem vorstehenden Maischverfahren ist das sogenannte
»=auf Satz brauen=«, wie es in vielen Brauereien Schwabens und Frankens
(Augsburg, Ansbach, Erlangen, Nürnberg, Kulmbach, Kitzingen) angewendet
und die =schwäbische= oder =Augsburg-Nürnberger Maischmethode= genannt
wird. Das Wesentliche derselben besteht darin, dass man die durch
Ausziehen des Malzschrotes mit kaltem und dann mit dem ersten heissen
Wasser erhaltene dextrinreiche Flüssigkeit zur Verhinderung der
ferneren Verzuckerung von der Maische trennt. Das gebrochene Malz wird
in dem Malzbottich mit kaltem Wasser eingeteigt (auf 7 bayer. Scheffel
30-35 Eimer Wasser); nach etwa 4 Stunden lässt man zwei Drittheile der
Flüssigkeit durch den Hahn in den Grand fliessen, worin die Flüssigkeit
als »=kalter Satz=« aufbewahrt wird. Zur Beförderung des Maischens wird
das Schrot in dem Maischbottich umgestochen, darauf mit einer Krücke
geebnet und dann ruhig stehen gelassen. Während dieser Zeit ist in dem
Braukessel Wasser bis zum Sieden erhitzt worden (bei Anwendung von 7
Scheffel Malzschrot 48 Eimer Wasser). Sobald das Wasser siedet, wird es
zum Theil in den Maischbottich geschöpft, bis die Temperatur der
Maische 50-52° beträgt. Diese Arbeit wird das =Annebeln= genannt. Der
im Grand befindliche kalte Satz wird zu der Wassermasse im Braukessel
gebracht; er enthält Eiweiss, Diastase, Dextrin und Dextrose gelöst und
trägt, indem das Eiweiss gerinnt und alle Unreinigkeiten des Wassers
einhüllt, zum Reinigen des Wassers bei; freilich wird dabei auch die
werthvolle Diastase zerstört. Man lässt die Maische eine Viertelstunde
lang ruhig im Bottich, öffnet dann den Hahn und lässt fast alle
Flüssigkeit von der Schrotmasse schnell ab; diese (die =erste Maische=)
wird in den Kessel geschöpft und zum Sieden erhitzt. Die Flüssigkeit
muss deshalb schnell abgelassen werden, damit der Zwischenraum des
Doppelbodens des Zapfens ganz leer wird, worauf man den Hahn wieder
verschliesst. Während die erste Maische in dem Kessel bis zum Sieden
erhitzt wird, sammelt sich in dem Doppelboden des Bottichs wieder eine
helle und klare Flüssigkeit, welche der »=warme Satz=« genannt wird.
Dieser Satz kommt aus dem Bottich in den Grand und von da auf die
Kühler, wo er vor der Hand bleibt und von Zeit zu Zeit umgerührt wird.
Die im Braukessel bis zum Sieden erhitzte Flüssigkeit wird nach dem
Maischbottich übergeschöpft, bis die Maische darin eine Temperatur von
72-75° erreicht hat. Diese =zweite Maische= wird vollständig, bis auf
eine kleine Quantität, die in dem Maischbottich zurückbleibt, um das
Erkalten derselben zu verhüten, in den Kessel zurückgeschöpft und unter
fortwährendem Umrühren eine Stunde lang gekocht. Nach dieser Zeit wird
die Maische nach dem Bottich zurückgeschöpft; sie heisst dann die
=dritte Maische=. Der in den Kühlern befindliche warme Satz wird nach
dem Braukessel gebracht, in welchen man jetzt Hopfen schüttet, ohne den
Hopfen aber mit dem Satz innig zu vermengen. Während sich die
Flüssigkeit in dem Kessel allmälig bis auf 25-28° erhitzt, wird
»=gezogen=«, die zuerst abfliessende trübe Würze in den Maischbottich
zurückgeschöpft und die andere allmälig klar abfliessende aus dem
Biergrand auf den in dem Braukessel befindlichen Hopfen gebracht. Erst
jetzt wird der Kessel geheizt und das Ganze 3/4 bis 1 Stunde lang
gelinde gekocht. Die gehopfte Würze wird nachher auf die Kühle
gebracht. Was von dem altbayerischen Verfahren gesagt wurde, gilt in
noch höherem Grade von dem »=auf Satz brauen=«, einem Brauverfahren,
das auf falschen Principien beruht und nur zu einer Zeit aufkommen
konnte, wo man sich über die chemischen Vorgänge beim Maischprocess
noch keine Rechenschaft zu geben vermochte.
[Sidenote: Infusionsmethode.]
Die =Infusionsmethode= unterscheidet sich von dem Decoctionsverfahren
dadurch, dass man das eingeteigte gebrochene Malz durch heisses Wasser
auf die Maischtemperatur (70-75°) bringt, ohne einen Theil der Maische
bis zum Sieden zu erhitzen, die entstandene Würze zieht und zur
vollständigen Erschöpfung der Trebern noch mehrere Güsse macht; sie
findet in England, Nordamerika, Frankreich, Belgien und Norddeutschland
Anwendung.
Das zum Einteigen und Maischen dienende Wasser wird ganz oder nur zum
Theil in dem Braukessel und zwar im Winter bis auf 75°, im Sommer bis
auf 50-60° erhitzt und davon die nöthige Menge in den Maischbottich
gebracht, in welches man das gebrochene Malz schüttet und mit dem
Wasser zu einer gleichförmigen Masse verarbeitet. Sobald das Wasser in
dem Braukessel siedet, wird zum Maischen geschritten. Zu diesem Zwecke
lässt man das siedende Wasser durch den Pfaffen in den Maischbottich
fliessen, wo es, durch das Einteigwasser etwas abgekühlt, durch die
Oeffnungen der Seihplatten aufwärts steigt und sich mit dem Malzschrot
mischt. Die Erhöhung der Temperatur bis auf 75° als der zur
Verzuckerung geeignetsten Temperatur geschieht nur allmälig, damit
keine Kleisterbildung stattfinde, welche der Einwirkung der Diastase
Hindernisse in den Weg legen würde. Da die Ueberführung des Stärkemehls
in Dextrin und Dextrose nur nach und nach erfolgt, so muss die
Maischtemperatur oder Zuckerbildungstemperatur einige Zeit lang
erhalten werden, mit der Vorsicht jedoch, dass die Temperatur nicht zu
lange einwirke, weil sonst in Folge von Bildung von Milchsäure (und
wahrscheinlich auch Propionsäure) die Maische trebersauer werden würde.
Das Fortschreiten der Dextrin- und Dextrosebildung lässt sich am besten
mit Hülfe einer wässerigen Lösung von Jod (oder einer Lösung von 0,1
Grm. Jod und 1,0 Grm. Jodkalium in 100 Kubikcentimetern Wasser)
erkennen, welche zuerst in der Maische eine dunkelblaue, dann eine
weinrothe und endlich, wenn nur noch Dextrin und Dextrose vorhanden
sind, keine Färbung mehr in der klaren Würze hervorbringt, wenn man zu
einer kleinen Menge der Jodlösung 2-3 Tropfen der Maische bringt.
Nachdem die Maische etwa eine Stunde lang auf der
Zuckerbildungstemperatur erhalten worden ist, zapft man die entstandene
Würze ab und zwar entweder in den Grand oder einen besonderen
Würzebottich oder endlich sogleich in die Braupfanne. Nach dem
Abfliessen der ersten Würze macht man den zweiten Guss (Nachguss), um
die Trebern möglichst zu erschöpfen, indem man die Trebern mit
siedendem Wasser übergiesst und aufmaischt und die Maische 1/2-1
Stunde lang wieder bei etwa 75° stehen lässt. Sobald die zweite Würze
gewonnen ist, übergiesst man die Trebern in dem Maischbottich abermals
mit Wasser, nachdem man zuvor den Malztaig (Obertaig) entfernt hat.
Es ist klar, dass die Infusionsmethode hinsichtlich der Anzahl der
zu machenden Güsse, des Wasserquantums und der Temperatur desselben
verschieden ausgeführt werden kann, immer ist es aber nothwendig, um
Bier von einer gewissen Beschaffenheit zu erhalten, Würze von gleicher
Concentration zu verarbeiten. Man ermittelt die Concentration mit
Hülfe von =Kayser='s oder =Balling='s =Saccharometer=, welches in
Zuckerlösungen Procente an reinem Zucker anzeigt und, wie =Balling=
nachgewiesen hat, Lösungen von wasserfreiem Malzextract dasselbe
specifische Gewicht besitzen wie gleichprocentige Rohrzuckerlösungen.
Für die Zwecke der Brauerei braucht das Saccharometer
(=Malzextractmesser= oder =Würzeprober=) nur für Lösungen bis zu 20-30
Proc. construirt zu sein.
[Sidenote: Extract der Würze.]
Der =Extractgehalt=, den eine Würze haben muss, um eine bestimmte
Biersorte zu erzeugen, richtet sich natürlich nach den Eigenschaften,
die man von dem Biere verlangt, ob es ein Extract- oder ein
alkoholisches (starkes) Bier sein soll. Die Menge an Malzextract
variirt in den verschiedenen Bieren von 4-15 Proc., die des Alkohols
von 2-8 Proc. Wie aus dem (S. 469) Gesagten hervorgeht, liefert 1 Proc.
Zucker in der Würze bei der geistigen Gährung ungefähr 0,5 Proc.
Alkohol. Daraus ergiebt sich, zu welchen Bieren eine concentrirte und
zu welchen eine weniger concentrirte erforderlich ist. Verlangt man z.
B. von dem herzustellenden Biere, dass es einen Alkoholgehalt von 5
Proc. und einen Malzextract von 7 Proc. habe, so muss die Würze vor der
Gährung am Saccharometer 17 Proc. zeigen. Ein Bier von 3,5 Proc.
Alkohol und 5,5 Proc. Extractgehalt erfordert eine Würze von 12,5
Saccharometerprocenten.
[Sidenote: Kochen der Würze.]
c) =Das Kochen der Würze= (Bierkochen). Die fertige aber ungekochte Würze
enthält Dextrose, Dextrinstoffe, zuweilen unverändertes Stärkemehl,
Proteïnsubstanzen, namentlich Pflanzenleim, extractive Substanzen und
unorganische Salze. Sie ist je nach der Farbe des angewendeten Malzes von
brauner oder gelbbrauner Farbe, angenehmem Geruche und süssem Geschmacke.
In Folge des Vorhandenseins einer kleinen Menge von Phosphorsäure,
Milchsäure u. s. w. ist die Reaction der Würze stets sauer. Diese
Reaction ist aber nie so stark, wie bei der trebersauren Würze, bei
welcher sich die Gegenwart an freier Säure (Milchsäure, Propionsäure,
unter Umständen auch wohl Buttersäure) schon durch den Geschmack und
Geruch zu erkennen giebt. Das Würzekochen hat nun zum Zweck, die Würze zu
concentriren, den Hopfen zu extrahiren, einen Theil der
Proteïnsubstanzen, welche die Haltbarkeit des Bieres beeinträchtigen
würden, zu coaguliren und nebst dem noch unveränderten Stärkemehl durch
die in dem Hopfen enthaltene Gerbsäure zu fällen. Durch letzteres wird
die Würze geklärt. In vielen Brauereien sucht man durch Zusatz von Gyps
zur kochenden Bierwürze, den Gehalt an stickstoffhaltigen Substanzen im
Ganzen zu verringern.
Man bedient sich zum Würzekochen entweder der runden, tiefen
=Braukessel= oder der flachen =Braupfannen=. Sie sind fast immer von
Kupfer und nur in seltenen Fällen von Eisen. Meist sind die Pfannen
viereckig, flach und so in den Brauofen eingemauert, dass sie bis zur
halben Höhe vom Feuer umspült, in der oberen Hälfte dagegen mit
Mauerwerk fest umgeben und auf diese Weise gegen directe Einwirkung des
Feuers geschützt sind. Durch zweckmässige Anlage der Feuerung sucht man
einen möglichst geringen Verbrauch an Brennstoff zu erzielen, wobei
jedoch immer dem Umstande Rechnung getragen werden muss, dass die Würze
möglichst schnell zu erhitzen ist.
[Sidenote: Hopfenhalten.]
Die Art =des Hopfenhaltens=, d. h. die Anwendung des Hopfens in der
Bierbrauerei ist eine verschiedene, da sich die Art und Weise des
Zugebens und die Quantität des Hopfens nach der Güte und der Sorte des
Hopfens, nach dem grösseren oder geringeren Extractgehalt des Bieres und
vorzüglich nach der Art der Aufbewahrung richtet. Zum Winter- oder
Schenkbier, welches in der Regel schon 4-6 Wochen nach dem Brauen
consumirt wird, nimmt man in Bayern gewöhnlich nur (alten) Hopfen vom
vorigen Jahre und rechnet auf den Scheffel Malz (= 2,22 Hectoliter) 2-3
Pfund, je nach seiner Güte. Zum Sommer- oder Lagerbier nimmt man neuen
Hopfen und rechnet für jenes Bier, welches für die ersten Monate, Mai und
Juni, bestimmt ist, auf den Scheffel trocknes Malz 4 bis 5 Pfund. Für die
letzten Keller oder für jenes Bier, welches sich am längsten, vielleicht
bis September oder October, halten soll, rechnet man 6-7 Pfund neuen
Hopfen auf jeden Scheffel Malz oder auf den Eimer 1-1,5 Pfund.
Von den Bestandtheilen des Hopfens, die bei der Bierbereitung in
Betracht kommen, sind zu erwähnen in erster Reihe die bitteren
(ungeachtet neuerer Untersuchungen noch immer nicht genügend bekannten)
Stoffe, welche dem Biere neben dem bittern Geschmack auch die
narcotischen Eigenschaften ertheilen, dann die Gerbsäure, welche einen
Theil der Proteïnsubstanzen, welche durch das Würzekochen für sich
allein nicht ausgeschieden werden, niederschlägt und so zur Klärung der
Würze, zur Mässigung der Hauptgährung und zur Regelung der Nachgährung
beiträgt. Das ätherische Oel und das Hopfenharz wirken ebenfalls
gährungshemmend und somit conservirend. Von den übrigen
Hopfenbestandtheilen, die beim Hopfenhalten extrahirt werden, könnte
noch ein Theil der anorganischen Salze angeführt werden, obgleich
darauf durchaus kein Gewicht gelegt werden soll. Hinsichtlich der
Concentration, welche der Würze durch das Würzekochen gegeben werden
soll, ist zu berücksichtigen, dass dieselbe 0,5-1 Saccharometerprocente
unter derjenigen Concentration bleiben muss, die die Würze beim Beginn
der Gährung haben soll, da beim Abkühlen der gekochten Würze der
Concentrationsgrad um so viel zunimmt. Hat die Würze in der Pfanne die
Temperatur von etwa 90° erreicht, so findet die Ausscheidung von
coagulirtem Eiweiss statt und zwar bei nach dem Infusionsverfahren
gewonnener Würze in grösserer Menge, als bei durch die
Decoctionsmethode erhaltener. Wenn in einer aus der Pfanne genommenen
Probe die darin suspendirten Flocken schnell sich absetzen und die
Flüssigkeit klar und glänzend erscheint, ist die Würze gar
(=geschieden= oder =gebrochen=); ist, wie bei dem Infusionsverfahren,
die Würze durch Eindampfen noch mehr zu concentriren, so wird das
Kochen bis zum verlangten Concentrationsgrade -- häufig 5-8 Stunden --
fortgesetzt. Ist der Zweck des Kochens nur die Gerinnung des Albumins,
so genügt im Winter ein einstündiges, im Sommer ein 3/4stündiges
Kochen. Den Hopfen giebt man am zweckmässigsten in zerkleinerter
Gestalt und erst dann zu, wenn die Albuminkörper zum grössten Theil
schon coagulirt und abgeschöpft worden sind. Um den Hopfen zu
extrahiren, lässt man entweder die ganze gekochte und noch siedende
Würze durch den mit Hopfen gefüllten =Hopfenseiher= (ein aus
abgeschälten Weiden geflochtener Korb oder ein viereckiges Gefäss aus
Holzstäben, dessen Boden und Seitenwände aus durchlöchertem Kupferblech
oder aus Drahtgewebe gebildet sind) auf das Kühlschiff laufen, oder man
kocht den Hopfen zuletzt mit der ganzen Würze, oder es wird der Hopfen
in mehreren Würzeportionen hintereinander und zuletzt auch noch mit der
schwachen Nachwürze ausgekocht.
[Sidenote: Kühlen der Würze.]
d) Das =Kühlen der Würze= geschieht, damit die gekochte Würze, die
siedend heiss aus der Pfanne kommt, bis auf die zum Hefengeben und zum
Einleiten der Gährung geeignete Temperatur herabsinke. Bei einer
Temperatur, die zwischen 25 und 30° C. liegt, hat die Würze grosse
Neigung, Milchsäure zu bilden, das Abkühlen muss daher möglichst
beschleunigt werden, damit die Würze schnell durch diese ihrer Existenz
so nachtheilige Temperatur geführt werde. Das Kühlen geschieht allgemein
auf den =Kühlschiffen= oder =Kühlstöcken=, deren Verbesserung und
zweckmässigen Einrichtung es namentlich zuzuschreiben ist, dass man
gegenwärtig an vielen Orten ein haltbares Lagerbier erzielt, dessen
Darstellung früher bei den mangelhaften Kühleinrichtungen nicht möglich
war.
Die Kühlschiffe sind 6-8 Zoll tief, meistens länglich viereckige
Gefässe von Holz oder Metall (Eisen oder Kupfer), welche an einem
kühlen, luftigen Orte aufgestellt werden. Beförderung der Verdunstung
durch Vergrösserung und durch Bewegung der Oberfläche, möglichst
trockener Zustand der Atmosphäre, heller Himmel, Wärmeableitung durch
die Wärme der Kühlgeräthschaften -- durch alles dies wird die Kühlung
der Würze wesentlich befördert. Die =hölzernen= Kühlschiffe wirken nur
einseitig, die Abkühlung findet nur an der Oberfläche der Flüssigkeit
statt und der Boden und die Wände tragen zur Abkühlung nur wenig bei.
Weit vortheilhafter sind die =eisernen= Kühler, welche in viel kürzerer
Zeit kühlen und ausserdem noch den Vortheil längerer Dauer und
grösserer Reinlichkeit gewähren. In vielen Brauereien Bayerns ist noch
das =Aufkühlen= gebräuchlich, d. i. die siedend heiss von der Pfanne
auf die Kühle geschöpfte Würze wird mittelst einer Krücke an einer
langen Stange aufgeworfen und gepeitscht. Es ist dies eine
beschwerliche und lange anhaltende Arbeit und währt oft 8-10 Stunden.
Nach der herrschenden Ansicht wäre die durch das Aufkühlen bewirkte
innige Berührung der heissen Würze mit der Luft von günstigem Einfluss
auf die Haltbarkeit und den Glanz des Bieres; es ist in der That nicht
unwahrscheinlich, dass durch Luft die Abscheidung von Proteïnkörpern
bewirkt sind. Zur =Beförderung der Abkühlung= hat man für Ableitung der
Wasserdämpfe und Herbeiführung frischer trockener Luft Sorge zu tragen;
zur Beförderung dieses Luftwechsels wendet man Ventilatoren, Wellen mit
Windflügeln und Rührmaschinen an. Sehr zweckmässig sind die
Kühlvorrichtungen für die =Nachkühlung=, bei welchen =kaltes Wasser=
als Kühlmittel Anwendung findet. Das beste Mittel, den Schluss der
Abkühlung schnell herbeizuführen und die Würze auf die zum Stellen mit
Hefe erforderliche Temperatur (7-10° C.) zu bringen, ist ohne Zweifel
das =Eis=, welches man entweder in Stücken in die Würze wirft und
zergehen lässt oder in Schwimmern auf die Oberfläche der zu kühlenden
Würze bringt. Der Concentrationsgrad der Würze hat darüber zu
entscheiden, ob sie eine unmittelbare Eiskühlung vertragen kann. Bei
welchem Temperaturgrade der Würze mit der Anwendung des Eises begonnen
werden soll, darüber können allein ökonomische Gründe entscheiden. Die
Temperatur, bis zu welcher die Würze abgekühlt wird, richtet sich nach
der Temperatur des Gährungslokales und nach der Art der Gährung. Die
Praxis hat folgende Temperaturgrade als die passendsten kennen gelehrt:
Temperatur der Würze
Temperatur des bei bei
Gährungslokales. Untergährung. Obergährung.
6-7° 12° 15°
7-8° 11° 14°
8-9° 10° 13°
9-10° 9° 12°
10-12° 7-8° 12-11°
Die Concentration der gekochten und gehopften Bierwürze wird in
Saccharometerprocenten ausgedrückt. Die tarifmässige Concentration der
gekochten und gehopften Bierwürze beträgt bei 17,5° C. in Bayern, bei
Schenk- oder Winterbier 10,4-10,8 Proc., bei Lagerbier 12,3-12,6 Proc.
Die Würze zum Bockbier hat 15-16 Proc., die zu Salvatorbier 17-18 Proc.
Extractgehalt. Nach einer 1868 von =J. Gschwändler= in Weihenstephan
ausgeführten Untersuchung ist die Bierwürze folgendermaassen
zusammengesetzt:
Decoction. Bock. Satzverfahren. Infusion.
Zucker 4,85 7,10 4,37 5,26
Dextrin 6,24 8,60 7,61 6,68
Stickstoffhaltige
Substanzen 0,79 1,35 -- --
Anderweitige
Bestandtheile 0,41 0,63 0,95 0,70
Spec. Gewicht 1,050 1,073 1,052 1,051
Extract (direct best.) 11,87 17,05 11,98 11,94
" nach Balling 12,29 17,68 12,93 12,64
[Sidenote: Kühlgeläger.]
Der auf dem Boden der Kühlschiffe sich sammelnde gelbgraue oder braune
Schlamm, das sogenannte =Kühlgeläger=, hat je nach dem angewendeten
Brauverfahren eine verschiedene Zusammensetzung; Geläger aus
Brauereien, in denen die Dickmaischmethode befolgt wird, besteht,
abgesehen von Hopfenblättchen, Gerstenhülsentrümmern und dergl.,
wesentlich aus einer Verbindung von Hopfengerbsäure mit Kleber,
zuweilen auch mit Stärkekleister, gemengt mit coagulirtem
Pflanzeneiweiss, welches sich beim Kochen der Würze bildete und aus der
Braupfanne mit in die Kühlgeräthe geschleppt wurde. Im frischen
Zustande bildet es einen Schlamm, der 3-4 Proc. von der Menge der
gekühlten Würze ausmacht; ausgewaschen und getrocknet beträgt es 0,5
Proc. vom angewendeten Malze.
[Sidenote: Gährung.]
III. =Die Gährung der Bierwürze und Aufbewahrung des Bieres.= Die Würze
ist nach gehörigem Abkühlen zur Einleitung der geistigen Gährung
geeignet, diese geht entweder durch Selbstgährung oder, der gewöhnliche
Fall, durch Zusatz von Hefe (Stellen) vor sich. Die erstere Art, die
=Selbstgährung=, tritt sofort ein, wenn die Würze bei geeigneter
Temperatur sich selbst überlassen bleibt; in diesem Falle sind es die
überall und namentlich in den Gährungslocalen in der Luft verbreiteten
Hefensporen, welche in der Würze einen zu ihrer Vegetation geeigneten
Boden finden und sich darin zu Hefenzellen ausbilden. Diese sogenannte
Selbstgährung findet in Belgien bei der Bereitung des milchsäurereichen
Faro und Lambik Anwendung. Der gewöhnliche Fall der Einleitung der
Gährung der Würze geschieht durch Zusatz von =Hefe=, wobei das erste der
Existenz des Bieres immer gefährliche Stadium der Selbstgährung
übersprungen und sogleich ein regelmässiger und rascher Gang der Gährung
herbeigeführt wird, der indessen so zu reguliren ist, dass die Hefe die
vorhandene Dextrose erst nach und nach, zum Theil erst in dem
Lagerkeller, in Alkohol und Kohlensäure zerlege[118]. Dieser Zweck ist
dadurch zu erreichen, dass man den Gährungsprocess möglichst verzögert
und zwar theils durch die möglichst niedrige Temperatur beim Eintritt und
der Dauer der Gährung durch die erforderliche Abkühlung der Würze, theils
auch durch Verminderung der Stellhefe.
[118] Von grosser Tragweite für eine rationelle Grundlage der Brauerei
sind die Resultate der Untersuchungen von =Lermer= und =v.
Liebig= (1870), wonach bei einem Zusatz von Zucker zu einer mit
Bierhefe versetzten Dextrinlösung sich ein grosser Theil des
Dextrins ganz wie Zucker in Alkohol und Kohlensäure zersetzt. 300
Kubikcentimeter einer Maische mit 8,449 Grm. Zucker ergaben nach
vollständig beendigter Gährung 6,942 Grm. Alkohol, während nach
dem Zuckergehalt die Flüssigkeit nur 4,317 Grm. hätte liefern
sollen.
Je wärmer die Würze und je höher die Temperatur des Gährlocales ist, je
geringere Quantitäten von Stellhefe hat man anzuwenden. Neben der
Temperatur ist aber auch die =Art der Hefe= von Einfluss auf den Gang
der Gährung. Eine Hefe, welche bei rascher Gährung und höherer
Temperatur sich bildete, verursacht auch in neuer Würze eine schnellere
Zersetzung als Hefe, die bei niederer Temperatur und langsamer Gährung
sich abgeschieden. Die erstere scheidet sich auf der Oberfläche der
gährenden Flüssigkeit aus und heisst =Oberhefe=, während die zweite
Art, die =Unterhefe=, nach dem Ablassen der gegohrenen Würze auf dem
Boden des Gefässes sich findet. Die Anwendung dieser beiden Hefenarten
und die Wirkung einer höheren und niederen Temperatur führen zur
Unterscheidung der beiden Arten der Gährung, nämlich der =Untergährung=
und der =Obergährung=. Die erstere Art findet bei solchen Würzen
Anwendung, welche ein Bier von grösserer Haltbarkeit, wie die
bayerischen Biere, liefern sollen. Bei ihr wird durch die Art der Hefe
und durch niedrige Temperatur die Zersetzung des Zuckers möglichst
verzögert. Die Obergährung wird dagegen vorzugsweise bei solchen Würzen
angewendet, welche ein schnell trinkbares (obergähriges) Bier liefern
sollen; man benutzt sie hauptsächlich dort, wo eine glycose- oder
zuckerreiche Würze zur Vergährung kommt und somit schon durch die
Zersetzung eines kleinen Theils von Glycose die zur Conservirung des
Bieres erforderliche Alkoholmenge producirt wird. Ihres raschen
Verlaufes wegen findet die Obergährung auch bei solcher Würze
Anwendung, welche durch grosse Concentration oder durch Beimischung
gewisser gährungshemmender Substanzen wie die brenzlichen Stoffe eines
stark gedarrten Malzes, ferner grössere Mengen von Hopfen (wie es bei
dem Porter der Fall ist), weniger leicht in Gährung versetzt werden
können. Die Gährung selbst, gleichviel ob Unter- oder Obergährung,
zerfällt in drei Phasen, nämlich:
1) in die =Hauptgährung=, (rasche oder wilde Gährung), welche bald nach
dem Zusatz der Hefe eintritt und vorzugsweise durch die Zersetzung der
Glycose, Bildung neuer Hefe und Temperaturerhöhung charakterisirt ist;
2) in die =Nachgährung=, wobei die Zersetzung der Glycose allerdings
noch fortdauert, die Bildung neuer Hefenzellen aber nicht mehr so
hervortritt, wie in der ersten Phase, und die in dem Bier suspendirten
Hefenpartikelchen sich abscheiden und das Bier klären;
3) in die =stille= oder =unmerkliche Gährung=, die nach vollendeter
Nachgährung eintritt; es findet eine weitere Zersetzung der Glycose
statt, die Hefenbildung ist aber eine kaum bemerkbare.
[Sidenote: Untergährung.]
Die =Untergährung=, die für die Bereitung des bayerischen Schenk- und
Lagerbieres allein angewendete Gährungsart wird in grossen
=Gährbottichen= aus Eichenholz, gewöhnlich von 1000-2000 Liter Capacität
(neuerdings nach den Vorschlägen von =G. Sedlmayr= auch in Gährgefässen
aus Glas) vorgenommen. Das Zugeben der Hefe geschieht auf zweierlei
Weise, entweder setzt man die Hefe sogleich der zu gährenden Würze zu,
oder man bringt etwas Würze vorher mit der Hefe in Gährung und setzt dann
die gährende Masse dem Gährbottich zu. Nach der ersten Art (das
=Trockengeben=) schüttet man die Hefe in einen kleinen Bottich, giesst
Würze hinzu, mischt innig und giesst dann das Gemisch in den Gährbottich,
wo man es noch mit der Handschöpfe durcharbeitet. Nach der zweiten Art
(das =Herführen des Bieres=) bringt man zu 1000 Maass Würze 6-8 Maass
Hefe, mischt sie dann mit 3 Eimern Würze und lässt die Mischung 4-5
Stunden stehen. Nachdem die Gährung eingetreten ist, mischt man die
gährende Masse mit der Würze in dem Gährbottich. Die Hefe soll von einer
normal verlaufenen Untergährung abstammen, nicht zu alt, von reinem
Geruch, dicker Consistenz und schaumig sein.
Nachdem die Würze mit der Hefe versetzt ist, verläuft die Gährung unter
folgenden Erscheinungen: Nach 10-12 Stunden giebt sich die beginnende
Zersetzung der Dextrose durch Kohlensäurebläschen zu erkennen, welche
einen weissen Schaumkranz am Rande des Bottichs bilden. Nach ferneren
12 Stunden erzeugen sich grössere Massen von consistenterem Schaum, der
sich felsenähnlich hebt und der Oberfläche ein gekräuseltes und
zerklüftetes Ansehen giebt; dabei giebt sich die lebhaftere
Kohlensäureentwickelung durch den Geruch zu erkennen. Man sagt nun:
_Das Bier steht in den Kräusen_. Die Kräusen bleiben bei einer
kräftigen Gährung 2-4 Tage, dann verlieren sie sich nach und nach,
wobei zuerst die hohen Punkte der Kräusen sich zu bräunen anfangen,
dann die Erhöhungen zusammenfallen, bis endlich die ganze krause Decke
so ziemlich zusammengesintert und nur noch eine bräunliche dünne Decke
zu bemerken ist, wesentlich aus den harzigen und öligen
Hopfenbestandtheilen bestehend, welche sich bei der Hauptgährung fein
zertheilt und deshalb mit weisser Farbe abscheiden und die Ursache des
bitteren Geschmackes der Kräusen sind, später sich aber zu grossen
Massen vereinigen. Die entstandene Hefe findet sich nur in geringer
Menge in der Decke, da die bei der Untergährung sich entwickelnde
Kohlensäure, die isolirt schwimmenden Unterhefenzellen nicht an die
Oberfläche zu heben vermag. Die Temperatur der gährenden Flüssigkeit
steigt mit dem Beginn der Gährung und geht mehrere Centigrade über die
Temperatur des Gährkellers hinaus; erst mit der Beendigung der Gährung
gleichen sich die Temperatur der Flüssigkeit und die des Gährlokales
wieder aus. Durch die Gährung verschwindet aus der Würze der grösste
Theil der Dextrose, von welchem die Hälfte etwa als Kohlensäure sich
verflüchtigt; die andere Hälfte aber in den specifisch leichteren
Alkohol übergeht; dazu kommt noch, dass ein Theil der in der Würze
aufgelösten Eiweisssubstanzen sich während der Gährung in Gestalt von
Hefe unlöslich ausscheidet. Das Saccharometer zeigt daher nach
beendigter Gährung weniger Grade als vorher. Der Unterschied der
Saccharometerprocente vor und nach der Gährung steht in directem
Verhältniss zu der Quantität der zersetzten Dextrose und giebt feste
Anhaltepunkte zur Beurtheilung der fortschreitenden Gährung. Dividirt
man diese Differenz durch die Saccharometeranzeige vor der Gährung, so
erhält man einen Bruch, der um so grösser ist, je vollständiger die
Vergährung vor sich gegangen ist. Dieser Bruch heisst der =scheinbare
Vergährungsgrad= und er ist in der That genügend, um den Grad der
stattgefundenen Vergährung zu beurtheilen, wenn es sich um die
Vergleichung von Bieren handelt, die nach gleichem Verfahren gebraut
sind. Zeigte z. B. eine Würze vor der Gährung 11,5
Saccharometerprocente und nach der Gährung 5 Proc., so ist die
Differenz 6,5, welche durch 11,5 dividirt, die Zahl 0,565 giebt, d. h.
von 100 Th. Malzextract sind scheinbar 56,5 Proc. durch die Gährung
zersetzt worden.
[Sidenote: Fassen und Nachgährung.]
Nach beendigter Hauptgährung, welche
für Sommer- oder Lagerbier 9-10 Tage
" Winter- oder Schenkbier 7-8 "
dauert, nennt man die gegohrene Würze =grünes Bier= (Jungbier); nachdem
es durch Abscheiden der suspendirten Hefentheilchen hell geworden, ist es
=fässig=, d. h. es ist reif zum Fassen. Vor dem Fassen werden die auf dem
Biere noch schwimmenden Schaumtheile entfernt. Die auf dem Boden des
Gährbottichs zurückbleibende Hefe besteht aus drei Schichten, von denen
die mittlere die beste Hefe ist; die untere besteht aus Kühlgeläger,
zersetzter Hefe und anderen Unreinigkeiten, sie wird mit der oberen
dünnen Schicht vermengt und, wenn das Gemisch nicht verkauft werden kann,
in den Branntweinbrennereien verwendet. Die consistente mittlere Schicht
dient zum ferneren Anstellen. In einigen Brauereien, namentlich in
solchen, denen es an reinem Wasser gebricht, pflegt man von Zeit zu Zeit
mit der Hefe zu tauschen (analog dem Saatwechsel der Landwirthe). Das
Winterbier kommt auf kleinere Fässer wie das Sommerbier. Es ist
gebräuchlich, beim Winterbier die Fässer sogleich ganz voll zu füllen,
während man beim Sommerbier mehrere Gebräue in eine grössere Anzahl
Fässer vertheilt, damit der kleine Unterschied in der Farbe der
verschiedenen Gebräue ausgeglichen werde.
Die Lagerfässer sind gewöhnlich ausgepicht, d. h. auf der Innenseite
mit Pech überzogen. Es bezweckt das Auspichen zum Theil eine grössere
Reinlichkeit -- bei einem nicht ausgepichten Fasse zieht sich Bier in
das Holz, wodurch, wenn das Fass leer steht, Veranlassung zur
Essigsäurebildung gegeben ist, zum Theil auch grössere Sicherheit gegen
Verluste durch Ausrinnen, auch ist man hie und da der Ansicht, dass das
Pech, als schlechter Leiter der Elektricität, das Bier vor
nachtheiligen elektrischen Einflüssen bewahre. Zur Nachgährung und
Lagerung wird das Bier in die =Lagerkeller= gebracht, die recht kalt
sein müssen, damit die Nachgährung recht langsam verlaufe und das Bier
bis zum Wiederbeginn des Brauens aufbewahrt werden könne. Für das
Sommerbier wählt man die kältesten Keller. Zweckmässige Anlage,
Einrichtung und Behandlung guter Lagerkeller bedingt im höchsten Grade
die Qualität und Haltbarkeit des Bieres. Felsenkeller in Granit, Urkalk
oder Sandstein eingesprengt, sind die besten. Ein Keller in der Ebene
muss überdacht sein; es darf kein Wasser, weder Grund- noch Oberwasser
in ihn dringen; er soll keinen Erschütterungen unterworfen, seine
Südseite muss durch Bäume geschützt sein. Gewöhnlich hat ein Keller
mehrere Abtheilungen. Um die Keller recht kalt zu erhalten, bringt man
entweder einen grösseren Eisvorrath unmittelbar in dieselben oder nur
in die letzte Abtheilung, in welche das Lagerbier für die Sommermonate
kommt.
In dem Lagerkeller fängt das Bier sehr bald die =Nachgährung= an; die
Zeit des Beginnes derselben ist von dem Zustande abhängig, in welchem
das Bier gefasst worden ist, so wie von der Temperatur des Kellers. Die
Nachgährung, welche sich durch einen feinen weissen Schaum in Gestalt
einer Haube auf dem Spundloche zu erkennen giebt, kann unmittelbar nach
dem Fassen eintreten, es kann aber auch vorkommen, dass sie erst nach
acht Tagen sich zeigt. Wollen die Biere auf den Fässern nicht
nachgähren, so versetzt man sie mit etwas grünem oder Kräusenbier. Nach
beendigter Nachgährung werden die Lagerfässer nicht sofort fest
verspundet, sondern der Spund wird blos locker aufgesetzt. In solchem
Zustande bleiben die Biere die Sommermonate hindurch. Nicht früher als
etwa vierzehn Tage vor dem Abziehen auf die Schenkfässer pflegt man sie
fest zu verspunden. Bevor man die Fässer zum Ausschank angreift, müssen
sie mehrere Tage zugespundet bleiben, damit sich die Kohlensäure spannt
und das Bier rahmt. Wurde das Bier in noch grünem Zustande gefasst, so
enthält es noch viel gährungsfähige und hefebildende Theile und darf
nicht so lange gespundet bleiben wie im entgegengesetzten Falle, weil
sonst beim Anzapfen ein Emporsteigen des Fassgelägers zu befürchten
wäre (das Fass würde aufstehen). In noch höherem Grade kann die
Kohlensäurespannung geschehen, wenn man die Menge der in dem Bier
enthaltenen gährungsfähigen Stoffe vergrössert und durch Zusatz von
Zucker oder Würze den zu weit vorgeschrittenen Vergährungsgrad wieder
zurückführt. Gewöhnlich nimmt man hierzu grünes Bier, welches in dem
Stadium des Kräusens steht; man setzt davon auf einen Eimer Bier 4-6
Liter. Die Gährung wird alsbald wieder beginnen. Man lässt die Fässer
so lange ungespundet, bis das Bier die neugebildete Hefe vollkommen
abgesetzt hat. Darauf werden sie 3-4 Tage lang gespundet, ehe man zum
Abfüllen schreitet. Man nennt solches Bier =Kräusenbier= oder
=gekräustes Bier=. Nach der Bottichgährung hat die vergohrene Bierwürze
nach =J. Gachwändler=, (1868) folgende Zusammensetzung (vergl. Seite
502):
Decoction. Bock. Satzverfahren. Infusion.
Alkohol 2,81 3,38 2,94 3,13
Zucker 1,58 2,32 1,46 1,33
Dextrin 4,61 6,91 4,77 4,80
Stickstoffhalt. Substanz 0,38 0,74 -- --
Anderweitige Bestandtheile 0,38 0,40 0,89 0,55
Spec. Gew. der Extractlösung 1,022 1,042 1,028 1,026
Extract (direct bestimmt) 6,57 9,98 6,23 6,13
" nach =Balling= 6,95 10,38 7,12 6,68
[Sidenote: Obergährung.]
Die =Obergährung= findet Anwendung zur Erzeugung der in Norddeutschland
gebräuchlichen Flaschenbiere, der böhmischen Biere und der Biere des
Elsass, Englands und Belgiens. Die mit Hülfe der Obergährung erzeugten
oder =obergährigen= Biere sind stets weniger haltbar als die
untergährigen, da die Obergährung bei höherer Temperatur vor sich geht
und rascher verläuft, theils auch wegen des grösseren Gehaltes an
stickstoffhaltigen Bestandtheilen, welche durch die Unterbrechung der
Gährung weniger vollständig abgeschieden wurden. Der Grund, warum man in
einigen Ländern der Obergährung vor der Untergährung den Vorzug giebt,
ist der, dass erstere nicht so wie letztere an niedere Temperatur
gebunden ist, dass sie somit überall und in jedem Klima und zu jeder
beliebigen Jahreszeit angewendet werden kann und es nicht nothwendig ist,
so grosse Vorräthe von Bier zu halten wie beim Lager- und Schenkbier
(untergähriges Bier). Für die weinartigen und stark moussirenden
Weissbiere ist nur die Obergährung anwendbar. Die englischen Biere (Ale
und Porter) könnte man eben so gut durch Untergährung darstellen, aber
abgesehen davon, dass das Klima Englands der Untergährung Schwierigkeiten
entgegenstellt, werden diese englischen Biere so reich an Alkohol,
Malzextract und conservirenden Malz- und Hopfenbestandtheilen gebraut,
dass man auch durch die wohlfeilere Obergährung ein haltbares Bier zu
erzeugen vermag.
Die Erscheinungen der Obergährung unterscheiden sich von den schon
beschriebenen der Untergährung nur dadurch, dass sie kräftiger
auftreten, schneller auf einander folgen; die Hefe bildet ferner nicht
die eigenthümlich gestalteten Krausen, die man bei der Untergährung
bemerkt, sondern grössere weisse Flocken, auch erscheint sie in
grösserer Menge auf der Oberfläche. Man unterbricht die Hauptgährung
früher und zieht das Bier auf Fässer, worin die Nachgährung und völlige
Ablagerung der Hefe gewöhnlich im Gährlokale selbst vor sich geht. Man
benutzt zur Hauptgährung entweder Bottiche oder Fässer.
[Sidenote: Dampfbrauerei.]
Der grosse Nutzen, der sich aus der Anwendung des Dampfes bei anderen
gewerblichen Anlagen, z. B. bei der Rübenzuckerfabrikation und der
Spiritusbereitung ergeben hat, hat seit etwa dreissig Jahren
Veranlassung gegeben, auch in den Brauereien die directe Feuerung durch
Dampf zu ersetzen. Die Vortheile der Dampfheizung in der Bierbereitung
sind unter Umständen sehr bedeutend; von dem Dampferzeugungsapparate
aus, bei dessen Construction auf möglichst vollständige Ausnutzung des
Brennstoffs zu achten ist, lässt sich die Wärme mit Leichtigkeit dort
hinleiten, wo man sie nöthig hat, die Temperatur lässt sich leicht und
genau reguliren und die zuströmende Wärme augenblicklich unterbrechen,
ein Vortheil, der sich besonders beim Entleeren der Braupfannen
bemerkbar macht. Ist die Brauerei im Besitz einer Dampfmaschine, so
wird häufig der directe Dampf durch den Maschinendampf ersetzt werden
können. Wenn der Dampf zum Erhitzen nur und nicht zugleich zum
Abdampfen einer Flüssigkeit dienen soll, wie bei der Anwendung des
Dampfes zur Würzebereitung (=Dampfmaische=), so kann man die Dämpfe
unmittelbar in die Maische treten lassen, das Condensationswasser
dieses Dampfes verdünnt aber die Maische, während er sie erwärmt. In
anderen Fällen geschieht die Erhitzung mit Dampf mittelst eines in der
zu erwärmenden Flüssigkeit gelagerten Röhrensystems. Die directe
Dampfanwendung empfiehlt sich bei Anwendung der Infusionsmethode,
während man bei der Dickmaische den anderen Weg einschlagen und eine
der Pecqueur'schen Pfanne (vergl. S. 455) ähnliche anwenden muss.
[Sidenote: Bestandtheile des Bieres.]
Die =Bestandtheile des normalen= aus Malz und Hopfen (mit Ausschluss
=aller= Malz- und Hopfensurrogate) erzeugten =Bieres= sind: Alkohol,
Kohlensäure, unzersetzte Dextrose, Dextrin, ferner Bestandtheile des
Hopfens (ölige und bittere Stoffe, keine Gerbsäure), Proteïnsubstanzen,
kleine Mengen von Fett, etwas Glycerin und die anorganischen Substanzen
aus der Gerste und aus dem Hopfen, welche in das Bier übergegangen sind.
Die saure Reaction, welche jedes normale Bier nach Beseitigung der
Kohlensäure besitzt, rührt von Bernsteinsäure und Milchsäure, häufig auch
von Spuren von Essigsäure, vielleicht auch Propionsäure her. Die Summe
sämmtlicher Bestandtheile eines Bieres nach Abzug des Wassers heisst sein
=Gesammtgehalt=, die Summe der nicht flüchtigen Bestandtheile sein
=Extractgehalt=. Biere, welche reich an Malzextract sind, werden
=substantiöse= (reiche, fette, vollmundige) Biere genannt, jene dagegen,
welche wenig Extract, dagegen viel Alkohol enthalten, deren Würze also
reich an Zucker war, welcher aber durch anhaltende Gährung in Alkohol und
Kohlensäure verwandelt wurde, mithin die mehr weinartigen Biere, heissen
=trockne= (arme, magere) =Biere=.
Der =Alkohol= im Biere wird, wenn es sich um eine genaue chemische
Untersuchung handelt, entweder durch Destillation und Prüfung des
Destillates mit einem Alkoholometer, oder mittelst eines Ebullioskopes,
oder endlich mit Hülfe des Vaporimeters bestimmt. Andere Methoden,
namentlich die hallymetrische, werden weiter unten besprochen werden.
In Gewichtsprocenten ausgedrückt, beträgt der Alkoholgehalt im
Durchschnitt:
bei Würzburger Lagerbier (1870) 4,0-4,3 Proc.
" " Schenkbier 3,3-4,2 "
" Stuttgarter Lagerbier (1865) 4,1 "
" Culmbacher Lagerbier (1865) 4,5 "
" Coburger Lagerbier 4,4 "
" Münchener Lagerbier 4,3-5,1 "
" " Schenkbier 3,8-4,0 "
" Salvator (Münchener) 4,6 "
" Bock (Münchener) (1870) 4,3-4,8 "
" Porter (Barkley, Perkins & Co., London)
(1862) 5,5-7,0 "
" Strassburger Bier (1870) 4,21 "
" Bier von Dreher zu Schwechat bei Wien (1870) 4,1 "
" Reisbier der »Rheinischen Brauerei« in Mainz
(1870) 3,6 "
Die Menge der =Kohlensäure= im Bier beträgt 0,1-0,2 Proc. Die
=Dextrose= befindet sich (nach =C. Prandtl=, 1868) in dem Biere je nach
dem Vergährungsgrade in der Menge von 0,2-1,9 Proc. Die Menge des
=Dextrins= beträgt nach den Untersuchungen =Gschwändler='s 4,6-4,8
Proc. Das Verhältniss zwischen Zucker und Dextrin ist kein constantes.
Ueber die Menge und die Natur der in dem Bier enthaltenen
=Proteïnsubstanzen= ist man ungeachtet vielfältiger Untersuchungen noch
nicht im Klaren. Nimmt man an, dass das Malzextract im Durchschnitt 7
Proc. Proteïnsubstanzen enthält, so lässt sich daraus nach =Mulder=
deduciren, dass 1 Liter Bier 5,6 Eiweisssubstanzen enthält. =A. Vogel=
(1859) fand, dass 1 bayerisches Maass (= 1,069 Liter) Bier
durchschnittlich 1-1,2 Grm. Stickstoff enthält, =Feichtinger= (1864)
fand dagegen, dass der Stickstoffgehalt in den verschiedenen Münchener
Bieren pro 1 bayer. Maass zwischen 0,467 und 1,248 Grm. schwankt. Von
den in dem Biere enthaltenen =Säuren= sei nur die eigenthümliche
Gährungssäure, jedenfalls Bernsteinsäure, Essigsäure und Milchsäure,
welche letztere in gewissen säuerlichen Bieren, so in einigen
belgischen Bieren und der in Sachsen bekannten Gose (ein unter Zusatz
von Salz bereitetes Weizenbier) in grösserer Menge sich findet,
erwähnt. Gerbsäure ist in bayerischem Biere nicht oder nur in fast
unmerklicher Menge enthalten. Die =anorganischen Bestandtheile= des
Bieres waren häufig Gegenstand ausgedehnter Untersuchungen. =Martius=
erhielt bei Bestimmung der Aschenmenge von bayerischem Lagerbier von
1000 Th. Bier 2,8 bis 3,16 Th. Asche, welche zu 1/3 aus Kali, zu 1/3
aus Phosphorsäure und zu 1/3 aus Magnesia, Kalk und Kieselerde bestand.
Was den Gehalt des Bieres an =Extract= betrifft, so mögen folgende
(nach den im Jahre 1868 ausgeführten Untersuchungen von =J.
Gschwändler= und =C. Prandtl=) genügen. Im Durchschnitt finden sich in
100 Th.
Schenkbier (München) 5,5-6,0 Th.
Lagerbier (München) 6,1 "
Schenkbier (Würzburg) 4,6 "
Lagerbier (Würzburg) 4,4 "
Bock (München) 8,6-9,8 "
Salvator (München) 9,0-9,4 "
Rheinisches Reisbier 7,3 "
Porter (Barkley, Perkins & Co., London) 5,9-6,9 "
Scotsh (Edinburg) 10,0-11,0 "
Burton Ale 14,0-19,29 "
100 Th. Extract enthalten nach =A. Vogel= (1865) 3,2 bis 3,5 Th. Asche;
100 Th. Asche enthalten 28-30 Th. Phosphorsäure. 1 Liter Bier enthält
0,57 bis 0,93 Grm. Phosphorsäure.
=Lermer= lieferte jüngst (1866) eine Untersuchung einiger renommirten
Münchener Biere, aus der wir folgende Analysen zusammenstellen:
I. II. III.
Spec. Gewicht 1,02467 1,0141 1,01288
Proc. Proc. Proc.
Extract 7,73 4,93 4,37
Alkohol 5,08 3,88 3,51
Unorganische Bestandtheile: 0,28 0,23 0,15
Stickstoffgehalt.
in 100 Th. Extract 11,15 8,71 12,19
" 100 " Bier 0,87 0,43 0,53
IV. V. VI. VII.
Spec. Gewicht 1,0200 1,02678 1,03327 1,0170
Proc. Proc. Proc. Proc.
Extract 4,55 8,50 9,63 5,92
Alkohol 4,41 5,23 4,49 3,00
Unorganische Bestandtheile: 0,18 -- -- --
Stickstoffgehalt.
in 100 Th. Extract 8,85 -- 6,99 --
" 100 " Bier 0,39 -- 0,67 --
Es bezeichnet hierbei I Bockbier, II Sommerbier, III Weissbier, IV
weisses Bockbier (obergähriges Weizenbier), sämmtlich vom K.
Hofbräuhaus, V Bockbier vom Spatenbräu, VI Salvatorbier, VII Winterbier
des Löwenbräu. Für fünf dieser Biere wurden die Aschenanalysen
durchgeführt und zwar ergab
I. II. III. IV. V.
Kali 29,31 33,25 24,88 34,68 29,32
Natron 1,97 0,45 20,23 4,19 0,11
Chlornatrium 4,61 6,00 6,56 5,06 6,00
Kalk 2,34 2,98 2,58 3,14 6,21
Magnesia 11,87 8,43 0,34 7,77 7,75
Eisenoxyd 1,01 0,11 0,47 0,52 0,84
Phosphorsäure 34,18 32,05 26,57 29,85 29,28
Schwefelsäure 1,29 2,71 6,05 5,16 4,84
Kieselsäure 12,43 14,12 7,70 2,86 8,01
Sand 0,83 0,67 2,30 5,20 6,27
Kohle 0,49 0,81 0,40 0,65 0,28
--------------------------------------
100,33 101,47 98,03 99,08 98,91
[Sidenote: Bierprüfung.]
Das Bier hat als Nahrungsmittel und als Object des Grosshandels eine
solche Wichtigkeit erlangt, dass man längst schon nach Mitteln strebte,
mit Hülfe deren der relative Gehalt der verschiedenen Biere bestimmt
werden könnte. Die zu diesem Zwecke bis jetzt vorgeschlagenen Proben
fasste man unter dem gemeinschaftlichen Namen =Bierproben= zusammen und
verlangte von ihnen, dass sie leicht anwendbar seien und genügend genaue
Resultate gäben, obgleich man zu Gunsten der leichten Ausführbarkeit gern
einen kleinen Theil der Genauigkeit opferte. Es ist herkömmlich, den
Gehalt eines Bieres an Alkohol, Extract und Kohlensäure als Maassstab für
die Güte desselben zu betrachten, obschon die Bestandtheile des
sogenannten Extractes, das Dextrin, die Hopfenbestandtheile, die durch
die alkoholische Gährung neben Alkohol gebildeten Substanzen
(Bernsteinsäure und Glycerin), nicht zu sprechen von den verwendeten
Malzsurrogaten (Stärkezucker, zugesetztes Glycerin etc.), wesentlichen
Antheil an der Qualität des Bieres nehmen und bei einer gründlichen
Bieruntersuchung berücksichtigt werden müssen.
Die Bierprüfung geschieht theils mit Hülfe der =physikalischen
Eigenschaften=, theils aber auch durch das =chemische Verhalten=. Zu
den ersteren sind zu rechnen Geschmack, Geruch, Farbe[119], Consistenz,
Durchsichtigkeit (Glanz), spec. Gewicht, Lichtbrechungsvermögen, das
Verhalten des Bieres beim Ausgiessen, die Beschaffenheit des Schaumes.
Zu der chemischen Bieruntersuchung gehört die Bestimmung der näheren
Bestandtheile, nämlich der Kohlensäure, des Alkohols, des Extractes und
des Wassers.
[119] In neuester Zeit hat man der Farbe des Bieres und der Bestimmung
der Intensität derselben besondere Beachtung gewidmet und eine
=Colorimetrie des Bieres= geschaffen, die auf einer Vergleichung
der Farbe des Bieres mit Normaljodlösung (12,7 Grm. Jod im
Liter), welche mit Wasser bis zur gleichen Färbung des Bieres
verdünnt wird, und Ermittelung des Jodgehaltes dieser Färbung
beruht. Vergl. =C. Leyser=, Jahresbericht der chem. Technologie
1869 p. 467.
[Sidenote: Balling's Bierprobe.]
=Balling's saccharometrische Bierprobe.= Nachdem durch Schütteln und
wiederholtes Umgiessen dem Biere die Kohlensäure entzogen worden ist,
bestimmt man entweder mit Hülfe des Saccharometers (Aräometer) oder auf
andere Weise das specifische Gewicht des Bieres. Hierauf kocht man das
Bier zur Hälfte ein, verdünnt es dann durch Zusatz von Wasser wieder bis
zu seinem ursprünglichen Gewichte und bestimmt von der so erhaltenen
Flüssigkeit wieder das specifische Gewicht, welches grösser ist als das
erstgefundene. Die Differenz giebt den Alkoholgehalt. Da bei der Gährung
von 100 Th. Malzextract 50 Th. Alkohol sich bilden, so erhält man durch
Verdoppelung der gefundenen Alkoholmenge diejenige Menge Malzextract,
welche zu seiner Bildung nothwendig war. Dieses Malzextract addirt zu dem
im Biere noch vorhandenen, giebt den Malzextract der Würze vor der
Gährung.
Bei der Gährung der Bierwürze vermindert sich das spec. Gewicht, theils
weil die Menge des Extractes abnimmt, theils weil der specifisch
leichtere Alkohol sich bildet, theils auch, weil aufgelöste Substanzen
sich in Gestalt von Hefe, Obertaig u. s. w. abscheiden. Diese
Verminderung des spec. Gewichtes, die =Attenuation=, wird entweder
durch directe Wägung oder durch das Saccharometer bestimmt. Die
Saccharometeranzeige des von der Kohlensäure befreiten Bieres
bezeichnet man mit _m_, den Malzextract der Würze mit _p_. Zieht man
von (_p_) die Saccharometeranzeige (_m_) ab, so giebt die Differenz _p
- m_ die =scheinbare Attenuation=, welche grösser sein muss, je weiter
die Gährung vorgeschritten ist. Die Alkoholmenge in einem Biere steht
folglich zu der scheinbaren Attenuation in directem Verhältniss. Der
auf empirischem Wege gefundene =Alkoholfactor= _a_, mit welchem man die
in Saccharometerprocenten ausgedrückte scheinbare Attenuation
multipliciren muss, um den Alkoholgehalt des Bieres = _A_ in
Gewichtsprocenten zu erhalten ([p - m] a = A) wird um so grösser, je
grösser der ursprüngliche Concentrationsgrad der Würze war. Für Würzen
zwischen 6-30 Proc. Extract steigt derselbe von 0,4079 bis zu 0,4588.
Der Alkoholfactor wird nach der erwähnten Gleichung gefunden, wenn man
die scheinbare Attenuation (p - m) und den Alkoholgehalt der gegohrenen
Würze in Gewichtsprocenten (A) kennt, denn a = (A / (p - m). Mit Hülfe
des Alkoholfactors _a_ kann man den Alkoholgehalt des Bieres in
Gewichtsprocenten berechnen. Kocht man eine Menge Bier ein, um daraus
den Alkohol zu verflüchtigen und verdünnt den Rückstand wieder bis zur
Herstellung des ursprünglichen Gewichtes, so giebt das spec. Gewicht
den Extractgehalt des Bieres, welchen =Balling= mit _n_ bezeichnet, an.
Die Differenz zwischen dem Extractgehalt der Würze (_p_) und dem des
Bieres (_n_), also p - n giebt die =wirkliche Attenuation=, welche, mit
dem =Alkoholfactor für die wirkliche Attenuation= (_b_) multiplicirt,
gleichfalls den Alkoholgehalt des Bieres in Gewichtsprocenten
ausgedrückt (_A_) giebt [(p - n) b = A]. Der Alkoholfactor für die
wirkliche Attenuation ist b = (A / (p - n)). Zieht man von der
=scheinbaren= Attenuation (p - m) die =wirkliche= (p - n) ab, so erhält
man die =Attenuationsdifferenz= (_d_):
d = (p - m) - (p - n) oder
d = n - m
d wird gefunden, indem man von dem Extractgehalte des Bieres (n) die
Saccharometerprocente des von der Kohlensäure befreiten Bieres (m)
abzieht; d ist um so grösser, je mehr Alkohol ein Bier enthält. Der
Alkoholfactor, welcher mit der Attenuationsdifferenz multiplicirt, die
Alkoholprocente A giebt, der =Alkoholfactor für die
Attenuationsdifferenz= (c), wird nach folgender Gleichung gefunden:
c = A /(p - m)
Er beträgt durchschnittlich 2,24. Mit Hülfe von c lässt sich aus der
Attenuationsdifferenz der Alkoholgehalt eines Bieres approximativ
berechnen, selbst wenn der Malzextractgehalt der Würze nicht bekannt
ist. Die scheinbare Attenuation durch die wirkliche dividirt, giebt den
=Attenuationsquotienten= (d) = (p - m) / (p - n), mit dessen Hülfe der
Alkoholfactor für die scheinbare Attenuation (a) und der ursprüngliche
Extractgehalt der Würze (p) berechnet werden kann. Erstere (a) erhält
man durch Division des Alkoholfactors für die wirkliche Attenuation
durch den entsprechenden Attenuationsquotienten. Setzt man den
Alkoholfactor für die Attenuationsdifferenz = 2,24 und verdoppelt den
so erhaltenen approximativen Alkoholgehalt, so erhält man die
Extractmenge der Würze, aus welcher jener Alkohol (nebst Kohlensäure
und Würze) sich bildete. Addirt man zu diesem Extract das noch in dem
Biere befindliche, so erhält man annähernd den Extractgehalt der Würze
in Procenten. Hat man auf diese Weise p annähernd bestimmt, so ergiebt
sich aus den zu =Balling='s Probe gehörigen Tabellen der entsprechende
Attenuationsquotient q, wobei man Decimalen über 0,5 für ein Ganzes
rechnet, unter 0,5 aber vernachlässigt. Ist nun die ursprüngliche
Concentration der Würze p berechnet, so findet man die Alkoholprocente
des Bieres aus der Gleichung für die wirkliche Attenuation A = (p - n)
b. Der Vergährungsgrad ist 9,75 oder (16,29 - 6,54)
Saccharometerprocente (nach S. 436) = 9,75/16,29 = 0,542.
[Illustration: Fig. 232.]
[Sidenote: Fuchs' Bierprobe.]
=Hallymetrische Bierprobe.= Diese von =v. Fuchs= herrührende Probe (auf
der Voraussetzung beruhend, dass das Bier =nur= aus Malz und Hopfen
bereitet worden sei) gründet sich darauf, dass 100 Th. Wasser unabhängig
von der Temperatur, 36 Th. reines Kochsalz (= 2,778 : 1) aufzulösen
vermögen, dass ferner eine Flüssigkeit um so weniger Kochsalz löst, je
mehr sie Weingeist, Bierextract u. s. w. enthält. Man ist demnach im
Stande, die Quantität des Wassers zu bestimmen, wenn man das Kochsalz in
dem Biere auflöst. Um die Quantität des nicht gelösten Kochsalzes zu
messen, dient das =Hallymeter= (Fig. 231), aus zwei Glasröhren, einer
engeren und einer viel weiteren, bestehend, welche gegen jene, mit der
sie zusammengeschmolzen ist, trichterförmig verläuft. Die kleine Röhre,
die =Messröhre=, ist so graduirt, dass jede grössere Abtheilung 5 Gran
und jede der dazwischen liegenden kleineren 1 Gran präparirtes Kochsalz
fasst. Bei allen hallymetrischen Bierproben ist darauf zu sehen, dass
stets Salzpulver vom nämlichen Korne in die Röhren kommt und dieses durch
Klopfen in den kleinsten Raum gebracht wird, den überhaupt ein bestimmtes
Quantum einnehmen kann. Man muss daher das pulverisirte Kochsalz durch
ein feines Drahtsieb gehen lassen. Das gesiebte Salz wird in grösserer
Menge in Gläsern mit eingeriebenen Stöpseln aufbewahrt.
Die Probe besteht aus =zwei= Versuchen. Bei dem ersten findet man den
grössten Theil des Wassers nebst der Kohlensäure und den Gesammtgehalt
(Weingeist, Extract und Kohlensäure); der zweite Versuch giebt die
Menge des Extractes, welches, wenn man dasselbe und die Kohlensäure vom
Gesammtgehalt abzieht, den Weingeist ergiebt. Der Weingeist ist nicht
wasserfrei, sondern mit einer bestimmten Menge Wasser verbunden. Zu
jedem Versuche sind 1000 Gran (62,5 Grm.) Bier erforderlich, zu welchem
man in einem Kolben 330 Gran (20,46 Grm.) gesiebtes reines Kochsalz
setzt. Der bedeckte Kolben wird unter öfterem Umschütteln des Inhaltes
in einem Wasserbade bis auf 38° erwärmt. Nach etwa 6-10 Minuten wird
der Kolben aus dem Wasserbade entfernt, abkühlen gelassen, die
Kohlensäure aus dem Kolben durch gelindes Einblasen entfernt und dann
der Kolben gewogen. Der Gewichtsverlust giebt die Menge der
Kohlensäure, welche bei guten Bieren 1,5 Gran beträgt. Der Kolben wird
dann mit dem Daumen geschlossen, umgekehrt, um das nicht gelöste
Kochsalz über dem Finger zu sammeln und sodann das Salz und die
Flüssigkeit in das Hallymeter gebracht. Das ungelöste Kochsalz setzt
sich in der Messröhre ab. Das Absetzen wird durch Rütteln des
Instrumentes befördert. Sobald das Volumen des abgesetzten Salzes nicht
mehr zunimmt, liest man an den Graden die ungelösten Grane ab und
subtrahirt die Zahl der Grane von 330. Darauf berechnet man, welche
Qualität Wasser dem aufgelösten Kochsalz entspricht.
=Beispiel.= 1000 Gran (= 62,5 Grm.) Bier lösen 330 - 18 = 312 Gran
Kochsalz, so enthalten diese 1000 Gran Bier 866,6 Gran Wasser, denn
36 : 100 = 312 : x
------------------
x = 866,6
das, was an 1000 Gran fehlt, = 133,4 Gran, ist der Gesammtgehalt an
Kohlensäure, Extract und Weingeist. Hatte der Kolben durch das Erwärmen
1,5 Gran an Gewicht verloren, so bleibt für Extract und Weingeist übrig
131,9 Gran. Der zweite Versuch dient zur Bestimmung des Extractes. Zu
diesem Behufe wägt man in einem Kolben 1000 Gran (62,5 Grm.) ab und
kocht diese Quantität bis auf die Hälfte, bis auf 500 Gran ein. Dabei
entweichen Kohlensäure und Weingeist vollständig. Darauf setzt man 180
Gran Kochsalz hinzu und verfährt wie oben. Angenommen nun, es hätten
sich 180 - 20 = 160 Gran Kochsalz gelöst, so entsprächen diese 444,4
Grm. Wasser, denn
18 : 50 = 160 : x
-----------------
x = 444,4
weshalb 55,6 Gran hier das Extract geben. Hat nun die vorläufige
Bestimmung der Kohlensäure 1,5 Gran ergeben, so ist die Quantität des
in dem Biere enthaltenen Weingeistes 73,6 Gran, denn 133,4 - 55,6 - 1,5
= 73,3, was nach der dem Apparate beigegebenen Tabelle 42,27 Gran
absolutem Alkohol entspricht. Das untersuchte Bier würde mithin in 1000
Gewichtstheilen bestehen aus:
Kohlensäure 1,50
ungebundenem Wasser 866,60
gebundenem Wasser 34,03
Extract 55,60
Alkohol 42,27
-------
1000,00
Es ist nochmals hervorzuheben, dass die hallymetrische Bierprobe alle
Geltung verloren, sobald die Anwendung von Glycerin und Stärkezucker
bei der Bereitung des vorliegenden Bieres vermuthet werden kann.
[Sidenote: Nebenprodukte und Abfälle der Brauerei.]
Von den bei der Bierbereitung sich ergebenden =Abfällen= und
=Nebenprodukten= stehen die =Treber= (Trester) oben an. 100 Th. Darrmalz
liefern im Durchschnitt 133 Th. nasse Treber, welche auf den Darrungsgrad
des Malzes zurückgebracht, 33 Th. betragen. Sie werden als Viehfutter
verwendet. Ausser den Hülsen und dem Zellstoff der Gerste enthalten sie
noch unzersetzte Gerste, Fett und Proteïnsubstanz, wovon ihr Werth
abhängig ist. Treber aus einem Münchener Bräuhause, welche bei Bereitung
von Sommerbier (nach dem Dickmaischverfahren) von zweizeiliger Gerste
erhalten worden waren, hatten folgende Zusammensetzung:
feucht lufttrocken bei 100°
getrocknet
Wasser 74,71 7,28 --
Asche 1,06 3,87 4,18
Cellulose 3,06 11,22 12,10
Fett 1,70 6,23 6,72
stickstoffhaltige Nährstoffe 6,26 22,89 24,71
stickstofffreie Nährstoffe 13,21 48,51 52,29
-----------------------------
100,00 100,00 100,00
Die =Malzkeime= oder =Malzblüten=, welche durchschnittlich in dem
Verhältniss von 3 Proc. vom Gewicht des Darrmalzes abfallen, sind ein
sehr concentrirtes und proteïnreiches Futtermaterial. Nach den Analysen
von =Scheven=, =Way= und =Lermer= (von ungarischer Gerste) fanden sich
darin:
Scheven Way Lermer
Wasser 7,2 3,7 10,72
Asche 6,8 5,1 6,91
Cellulose 17,0 18,5 --
Proteïnsubstanzen 45,3 48,9 32,40
stickstofffreie Nährstoffe 23,6 23,8 49,97
Das =Kühlgeläger= (vergl. S. 502), welches zum Theil verfüttert, zum
Theil an Branntweinbrenner abgegeben wird, beträgt 3 Proc. von der
erzeugten Würze. Das =Glattwasser=, eine sehr dünne Nachwürze, dient in
Branntweinbrennereien als Kühl- und Verdünnungsmittel der Maische,
sowie zur Essigfabrikation. Bei dem Dickmaischverfahren hat das
Glattwasser noch 4 bis 8 Proc. Extract, bei dem Infusionsverfahren nur
2-3 Proc. Der =Obertaig= (vergl. S. 498) ist theils Material für
Branntweinbrennereien, theils dient er zur Brotbereitung. Die bei der
Gährung der Bierwürze sich bildende Hefe wird wieder zur Biererzeugung,
zum grösseren Theile aber in der Weissbäckerei, in der Hauswirthschaft,
in der Branntweinbrennerei und in der Essigfabrikation verwendet. Dort,
wo Holz als Brennstoff in der Brauerei dient, kommt auch die
=Heizasche= als Abfall in Betracht. Jede Klafter Holz hinterlässt 15-20
Pfd. Asche.
[Sidenote: Besteuerung des Bieres.]
Die =Besteuerung des Bieres= (der Bieraufschlag) muss, soll sie den
Principien der Technologie und der Volkswirthschaft entsprechen, der Art
sein, dass sie allen Interessenten, dem Brauer, dem bierconsumirenden
Publikum und dem Staat gerecht werde. Der Braubetrieb darf durch die Art
der Besteuerung nicht behelligt werden, dem Publikum muss für die
geeignete Beschaffenheit des Bieres eine gewisse Garantie geboten und der
Staat endlich muss vor Uebervortheilung durch Defraudation möglichst
gesichert sein. Von den verschiedenen Arten des Bieraufschlages, die in
den Bier producirenden Ländern gesetzlich eingesetzt sind, seien als die
wesentlichsten erwähnt die Besteuerung 1) des Braumalzes, 2) der Würze,
3) des Bieres.
[Sidenote: Besteuerung des Malzes.]
Die =Besteuerung des Braumalzes= ist der bequemste Modus der Besteuerung
sowol für den Staat, als auch für den Brauer; sie hat den Vorzug vor
anderen Besteuerungsarten, dass die Steuer vor dem Beginn des
eigentlichen Brauprocesses erhoben wird, dass sie den Braubetrieb demnach
nicht mehr durch Controle und Ueberwachung behelligt, sondern dem Brauer
gestattet, mit dem Rohmaterial und den Braugeräthen so zu verfahren, wie
es ihm am besten scheint, vorausgesetzt, dass nicht Verordnungen ihm die
aus einem gewissen Malzquantum herzustellende Biermenge vorschreiben. Der
Malzaufschlag wird entweder beim Schroten des Malzes (wie in Bayern und
Württemberg[120]) nach Art der Mahlsteuer oder kurz vor der Verwendung
des Malzes zum Brauen, namentlich vor dem Einmaischen[121], erhoben. In
England wird nicht das Malz, sondern die zur Malzbereitung dienende
Gerste besteuert und die Steuer nach dem =Volumen der gequellten Gerste=
erhoben. Unstreitig ist die Besteuerung des Malzes als einseitig und
nicht mehr zeitgemäss anzusehen, seitdem man weiss, dass auch ohne Malz
oder vielmehr durch theilweise Substituirung desselben durch andere
stärkemehlhaltige Substanzen, wie ungemalztes Getreide, Kartoffeln,
Kartoffelmehl, Reis, Sorghum, ferner durch Stärkezucker normales Bier
hergestellt werden kann. Eine Beibehaltung der Malzsteuer, so eifrige
Vertreter sie auch noch finden mag, heisst dem Fortschreiten der
Gährungsgewerbe Halt gebieten. Ueber lang oder kurz wird man in allen
Staaten, in denen die Malzsteuer noch eingeführt ist, davon ab- und zu
einer rationelleren Besteuerungsweise übergehen müssen.
[120] In =Bayern= beträgt der Malzaufschlag (nach dem Gesetze vom
16. Mai 1868) für den Scheffel ungebrochenen Malzes -- ohne
Unterscheidung zwischen trockenem oder eingesprengtem Malze --
(1 Scheffel bayer. = 2,2 Hektoliter) 5 fl. 12 kr. 1 Scheffel Malz
wiegt circa 2-1/4 Ctr. Als Beispiele der Grösse einiger deutschen
Brauereien seien die Produktions- und Steuerverhältnisse der
=Dreher='schen Brauerei in Schwechat bei Wien und die der
Brauerei von =G. Sedlmayr= in München angeführt:
erstere producirte 1866 272,059 Hektoliter Bier und zahlte an
Steuer 2,435,803 Frcs.
letztere " 1866 262,000Hektoliter Bier und zahlte an
Steuer 1,000,000 Frcs.
Die Brauerei von =L. Brey= (zum Löwenbräu) in München liefert
jährlich 280,000 Hektoliter Bier und zahlt fast 1,100,000 Frcs.
Steuer.
In Bayern betrug der Malzaufschlag durchschnittlich (netto):
1819/25 4,418,900 fl.
1831/37 4,985,545 "
1843/49 5,408,532 "
1855/61 6,667,396 "
1861/67 8,661,092 "
Seitdem ist der Ertrag im Abnehmen, wahrscheinlich in Folge der
Zunahme der Anwendung der Surrogate.
[121] Nach dem Gesetze vom 4. Juli 1868 wird im =norddeutschen Bunde=
von jedem Centner Malz- oder Getreideschrot eine Steuer von 20
Silbergroschen erhoben.
[Sidenote: Besteuerung der Würze.]
[Sidenote: Steuer von dem fertigen Biere.]
Die =Besteuerung der Würze= ist die rationellste und die allein richtige
Art der Besteuerung des Bieres, da sich in der Würze alles Nutzbare aus
dem Malze und aus den verwendeten stärkemehl- oder dextrosehaltigen
Substanzen concentrirt. Hierbei hat man die =Quantität= der Würze und
ihren =Extractgehalt= zu ermitteln. Die Erhebung der Menge kann entweder
auf den Kühlstöcken, im Zusammengussbottich oder beim Fassen stattfinden.
Auf den Kühlstöcken lässt sich eine genaue Messung nur schwierig
vornehmen, da die Würze darin eine dünne Schicht mit grosser Oberfläche
bildet und ein sehr geringer Unterschied in der Höhe der
Flüssigkeitsschicht schon bedeutend auf die Quantität influiren kann. Das
Messen der Würze in der Sammelkufe (dem Zusammengussstock) gewährt
grössere Sicherheit; da die Würzen aus allen Kühlschiffen darin gemischt
sind, so ist die Sammelkufe besonders geeignet zur Bestimmung des
Extractgehaltes der Würze. Aus der Sammelkufe gelangt die Würze in die
Gährfässer oder Gährbottiche; während des Fassens kann eine Controle
stattfinden und die Menge der Würze sicher ermittelt werden. Die
Ermittelung des Extractgehaltes geschieht mit Hülfe des Saccharometers.
Mit der so bestimmten Würze ist keine Manipulation zum Nachtheile des
Staates mehr möglich, wol aber zum Schaden des Publikums; letztere
gehören jedoch nicht mehr in das Gebiet der Steuergesetzgebung, sondern
in das der polizeilichen Ueberwachung (Bierkieser, Bierprober). Die
Erhebung der Steuer von dem =fertigen Biere= ist nirgend üblich, doch ist
die Vergleichung des auf den Kühlschiffen, in Bottichen und Fässern
enthaltenen Biervorrathes immerhin ein Ueberwachungsmittel für andere
Erhebungsarten.
Die Spiritusfabrikation.
[Sidenote: Allgemeines.]
Die Erzeugung von Alkohol hat in den meisten Ländern eine verschiedene
Grundlage und Bedeutung, andere Rohstoffe, andere Zwecke, anderen
Steuermodus -- Umstände, welche sämmtlich für die Richtung, in welcher
die Alkoholerzeugung sich bewegt, von grosser Tragweite sind. Wird eine
alkoholhaltige Flüssigkeit der Destillation unterworfen, so gehen Alkohol
und Wasser über, während die nicht flüchtigen Bestandtheile der
Flüssigkeit in concentrirter Gestalt zurückbleiben. Die Destillation der
alkoholhaltigen Flüssigkeit wird das =Brennen=, das Destillat, im
Wesentlichen ein Gemisch von Wasser und 40 bis 50 Proc. Alkohol,
=Branntwein= genannt. Alkoholreichere Destillate führen den Namen
=Weingeist= oder =Spiritus=. Ehedem war der Zweck der
Branntweinbrennereien die Bereitung von zum Genuss bestimmten
Branntweins; seitdem man aber angefangen hat, den Spiritus in den
Gewerben zu den verschiedensten Zwecken z. B. in der Parfümerie,
Lackfirnissbereitung, als Brennspiritus zum Extrahiren u. s. w. zu
verwenden, stellt man nicht mehr Branntwein, sondern sofort durch
fabrikmässigen Betrieb das alkoholreichere Destillat, den Spiritus oder
Weingeist dar.
Seitdem die Branntweinbrennerei als Spiritusfabrikation das
Kleingewerbe zum Theil verlassen, hat sich die Mechanik der
Destillirapparate bemächtigt und unter Berücksichtigung der
physikalischen Eigenschaften eines Gemisches von Alkohol- und
Wasserdämpfen und des Umstandes, dass die Rückstände der Destillation
als Viehfutter brauchbar sein müssen, Apparate construirt, welche in
der kürzesten Zeit aus dem angewendeten Rohmaterial (Kartoffeln, Rüben,
Cerealien u. s. w.) die grösstmöglichste Menge von starkem Alkohol
liefern. Der wohlthätige Einfluss der Steuergesetzgebung auf die
Entwickelung des Brennereigewerbes ist nicht zu verkennen.
[Sidenote: Der Alkohol und seine technisch wichtigen Eigenschaften.]
Der Alkohol (als idealer Begriff der Chemie) hat die Formel C_{2}H_{6}O
oder (C_{2}H_{5} / H) O. Er ist eine farblose, dünnflüssige, sehr
bewegliche Flüssigkeit von 0,792 spec. Gew. und siedet bei 78,3°, da
Wasser unter dem nämlichen Drucke bei 100° siedet, so kann man aus der
Siedetemperatur einer alkoholischen Flüssigkeit ihren Alkoholgehalt
ermitteln. Zwischen 0° und 78,3° (seinem Siedepunkte) dehnt sich der
Alkohol um 0,0936 seines Volumens aus, während das Wasser sich zwischen
diesen Temperaturgraden nur um 0,0278 seines Volumens ausdehnt. Da die
Dilatation des Alkohols mithin 3-1/3mal grösser ist als die des Alkohols,
so lassen sich die eigenthümlichen Ausdehnungsverhältnisse der beiden
genannten Flüssigkeiten ebenfalls zur Alkoholometrie benutzen. Die
Tension des Alkoholdampfes ist bei 78,3° dem einer Atmosphäre gleich,
während Wasserdampf erst bei 100° einen Atmosphärendruck ausübt; es lässt
sich daher der Alkoholgehalt einer Flüssigkeit durch eine
Quecksilbersäule messen, welche bei einer bestimmten Temperatur durch die
aus der alkoholhaltigen Flüssigkeit entwickelten Dämpfe emporgehoben wird
(Vaporimeter Seite 478). Der Alkohol ist leicht entzündlich und brennt
mit blassblauer Flamme, ohne dabei Russ abzuscheiden. Seine
Verbrennungswärme entspricht 7183 Wärmeeinheiten. Er zieht begierig
Wasser an (darauf beruht seine Anwendung zur Conservirung von
Nahrungsmitteln und anatomischen Präparaten) und mischt sich mit Wasser
in jedem Verhältniss, dabei findet Volumenverminderung (Erhöhung des
spec. Gewichts) und Freiwerden von Wärme statt. Beim Vermischen von
53,9 Volumen Alkohol mit
49,8 " Wasser, ist das Volumen der Mischung
-------------
nicht 103,7, sondern 100 Volumen.
Der Alkohol ist ein Lösungsmittel für Harze (hierauf gründet sich die
Bereitung von gewissen Lackfirnissen, Kitten und pharmaceutischen
Präparaten), ätherische Oele (die Lösungen sind theils riechende Wasser,
wie die Eau de Cologne, theils Liqueure und Aquavite, theils
Leuchtstoffe, wie eine Lösung von Terpentinöl in Alkohol) und
Kohlensäuregas (wichtig für die Schaumfabrikation, Seite 485).
Durch die Einwirkung gewisser oxydirender Agentien geht der Alkohol
erst in Aldehyd und dann in Essigsäure über (Schnellessigfabrikation).
Er löst Kochsalz nicht auf (von der Unlöslichkeit des Kochsalzes in
Alkohol macht man bei der hallymetrischen Probe Gebrauch; Seite 509).
Durch die Einwirkung von den meisten Säuren findet eine Aetherification
des Alkohols statt. Schwefelsäure bildet je nach der angewendeten Menge
und der Concentration Aetherschwefelsäure, Aether oder
Kohlenwasserstoffgas. Salzsäure bildet Chloräthyl. Einige organische
Säuren, wie Buttersäure und Oxalsäure, ätherificiren direct den
Alkohol; die meisten anderen organischen Säuren bedürfen hierzu der
Schwefelsäure oder Salzsäure. Der Alkohol ist das berauschende Princip
aller geistigen Flüssigkeiten.
[Sidenote: Die Rohmaterialien der Spiritusfabrikation.]
=Rohstoffe der Spiritusfabrikation.= Der Alkohol ist stets das Produkt
der geistigen Gährung; die Spiritusfabrikation zerfällt in drei
Hauptoperationen:
1) in die Darstellung der zuckerhaltigen Flüssigkeit,
2) in die Gährung derselben,
3) in die Abscheidung des Alkohols durch Destillation.
Es können mithin alle gegohrenen zuckerhaltigen Flüssigkeiten oder
diejenigen Substanzen, welche durch Gährung Alkohol liefern, zur
Spiritusfabrikation benutzt werden.
Alle diejenigen Materialien, welche zur Erzeugung von Spiritus
angewendet werden, enthalten bereits fertig gebildeten Alkohol oder
Rohrzucker und Dextrose, oder endlich Substanzen, welche entweder durch
die Einwirkung von Diastase oder von verdünnten Säuren in Dextrose
übergehen können; solche Substanzen sind das Stärkemehl, das Inulin,
das Lichenin, die Pektinkörper und die Cellulose. Die Rohmaterialien
der Spiritusfabrikation lassen sich also in die folgenden drei Gruppen
bringen:
1. =Gruppe=: Flüssigkeiten, welche die Gährung bereits durchgemacht
haben und daher fertig gebildeten =Alkohol= enthalten, der nur durch
Destillation abgeschieden zu werden braucht; der Wein, das Bier und der
Cider gehören in diese Gruppe;
2. =Gruppe=: Feste oder flüssige Substanzen, welche =Zucker=, entweder
Rohrzucker oder Dextrose und Levulose oder Milchzucker enthalten.
Hierher gehören die Zuckerrüben, Mohrrüben, das Zuckerrohr, die
Maisstengel, das chinesische Zuckerrohr (Sorghum), die Quecke, das
Stein- und Kernobst (namentlich Zwetschen, Kirschen und Feigen), die
Beeren (die Trauben, Vogelbeeren und Wachholderbeeren), Melonen und
Kürbisse, die Cactusfrüchte, der Krapp, die Melasse der Rohr- und
Rübenzuckerfabriken, die Trester der Wein- und Bierbereitung, der Honig
und die Milch.
3. =Gruppe=: Alle Substanzen, welche weder Alkohol noch Zucker
enthalten, deren Bestandtheile aber in Zucker und zwar in Dextrose
übergeführt werden können. Diese der Saccharification fähigen
Bestandtheile sind das =Stärkemehl=, das =Inulin=, das =Lichenin=, die
=Pektinkörper= und die =Cellulose=; sie finden sich in einer behufs
ihrer Anwendung in der Spiritusbereitung hinlänglichen Menge in
folgenden
a) =Wurzeln= und =Knollen=: Kartoffeln, Topinambur, Asphodelus,
Kaiserkrone, Dahlienknollen;
b) =Cerealien=: Roggen, Weizen, Gerste, Hafer, Mais, Reis;
c) =Leguminosen= und =andere Samen=: Buchweizen, Hirse, Negerhirse,
Erbsen, Linsen, Bohnen, Wicken, Lupinen, Kastanien, Rosskastanien,
Eicheln;
d) =cellulosehaltige Substanzen=: Holz (Sägespäne), Papier, Stroh, Heu,
Blätter, Flechten und Moose.
In der Zukunft wird vielleicht eine
4. =Gruppe= aufgestellt werden müssen, welche alle Substanzen umfassen
wird, die zur synthetischen Darstellung von Alkohol, von sogenanntem
=Mineralspiritus=, dienen können. =Berthelot= wies 1855 die Bildung
von Alkohol aus ölbildendem Gas und Wasser (C_{2}H_{4} + H_{2}O =
C_{2}H_{6}O) nach. Oelbildendes Gas wird bei anhaltendem
Zusammenschütteln mit concentrirter Schwefelsäure unter Bildung von
Aetherschwefelsäure absorbirt, aus der Flüssigkeit kann durch
Verdünnung mit Wasser und Destillation sofort wässeriger Alkohol
gewonnen werden. Vor der Hand ist die synthetische Bildung des
Alkohols, die vor einigen Jahren von einem französischen Techniker
auszubeuten versucht wurde, lediglich von wissenschaftlichem Interesse.
A. Darstellung der weingaren Maische.
[Sidenote: Weingare Maische aus Cerealien.]
Getreidebranntwein (Kornbranntwein) wird aus Weizen, Roggen und Gerste
dargestellt. Nie brennt man eine Getreideart allein, da die Ausbeute an
Alkohol erfahrungsmässig grösser ist, wenn man zwei Getreidearten, wie
Weizen und Gerste, Roggen und Gerste und dergl. brennt. Meist nimmt man
Gemenge von Roggen mit Weizen- oder Gerstenmalz, oder Weizen gemengt mit
Gerstenmalz. Auf 1 Th. Malz rechnet man 2 bis 3 Th. ungemalztes Getreide.
Entweder bereitet man wie in England eine wirkliche Würze, indem man, wie
in der Bierbrauerei, malzt, taigt und maischt und dann die Würze zieht,
oder man lässt die ganze Maische nebst den Trebern gähren. Letzteres
Verfahren ist in Deutschland gebräuchlich und wird auch bei nachstehender
Beschreibung zu Grunde gelegt werden. In Russland und Schweden wird (nach
mir zugekommenen Mittheilungen von =N. Witt=) vielfach Branntwein _ohne
Malz_ verarbeitet, indem bei geeigneter Einmaischung des Roggenmehls
durch gewisse Bestandtheile desselben derselbe Effect erzielt wird, wie
durch die Diastase des Malzes[122].
[122] Vergl. Zeitschrift des landwirthschaftl. Vereins in Bayern, 1866,
Januar p. 35.
Die Darstellung der weingaren Maische aus Getreide zerfällt in folgende
vier Operationen, nämlich in
1) =Das Schroten.= Das rohe so wie das gemalzte Getreide werden vor der
Verarbeitung geschroten; da es sich in der Spiritusfabrikation nicht um
die Darstellung einer klaren Würze handelt, sondern darum, dass die
Zuckerbildung eine vollständige ist, so ist es durchaus erforderlich,
dass das Schrot möglichst fein sei. In der Spiritusbereitung wird jetzt
vorzugsweise =Grünmalz= verwendet.
2) =Das Eintaigen.= Die Operation des Eintaigens ist ihrem Wesen nach
mit dem Einmaischen der Brauer identisch, mit dem Unterschiede jedoch,
dass der Brenner die vollständige Ueberführung des Stärkemehls in
Glycose beabsichtigt, während der Brauer einen Theil der Stärke nur in
Dextrin überführt. Die vollständige Verzuckerung, ferner die
vollständige Umwandelung der Glycose in Alkohol während der Gährung,
sind nur bei einer gewissen Verdünnung der Maische möglich. Unter ein
gewisses Verhältniss des Wasserzusatzes darf nicht herabgegangen
werden, wenn man nicht an Ausbeute verlieren will. Da in den meisten
deutschen Ländern nicht das fertige Produkt, der Alkohol, sondern der
Maischraum versteuert wird, so liegt es in dem Interesse des Brenners,
seinen Maischraum möglichst auszunutzen und mit höchst concentrirter
Maische zu arbeiten. Die Forderungen der Wissenschaft sind daher den
Forderungen der Praxis entgegengesetzt; erstere verlangt die grösste
Alkoholausbeute aus einem gegebenen Gewicht des Rohmaterials, letztere
aus dem kleinsten Maischvolumen. Bis zu einem gewissen Punkte wird
daher der Vortheil, welcher aus der genauen Befolgung der Grundsätze
der Chemie folgt, durch den Nachtheil mehr als compensirt, der aus den
Steuerverhältnissen entspringt. Die Erfahrung hat nun den Weg gezeigt,
auf welchem Theorie und Steuer, Gewinn und Verlust, sich mit einander
ins Gleichgewicht setzen. Ehemals rechnete man auf 1 Th. Schrot im
Mittel 8 Th. Wasser, es fand vollständige Verzuckerung und vollständige
Vergährung statt und die Trennung des Alkohols durch Abdestilliren
konnte aus einer so dünnen Maische mit Leichtigkeit geschehen. Diesen
Vortheilen stellte sich der Nachtheil grösserer Geräthschaften und
einer grösseren Brennstoffconsumtion entgegen. Dazu kam noch die
Besteuerung des grösseren Maischraumes. Man wurde so nach und nach
veranlasst, von 8 Th. Wasser auf sechs, fünf, ja bis auf 3,75
herabzugehen und erhielt in Folge einer vollständigeren Vergährung mit
weniger Kosten eine grössere Alkoholausbeute als früher. In neuerer
Zeit zieht man das Verhältniss von 1 : 4,5 vor. Bei einem Verhältniss
von 1 : 3,75 tritt schon entschieden ein Verlust ein, es bleiben zu
viel Stärkemehl und Dextrin in der Schlempe zurück.
3) =Das Ab- und Zukühlen der Maische.= Nachdem die Verzuckerung
vollendet ist, muss die Temperatur der Maische so schnell als möglich
auf die zum Hefengeben und zum Einleiten der Gährung geeignete
Temperatur herabgebracht werden. Das Kühlen geschieht theils durch
=Abkühlung= auf Kühlschiffen, genau so wie in der Bierbrauerei, theils
durch Vorrichtungen (Kühlapparate), welche die Verdunstung befördern,
theils auch durch =Zukühlen= mit kaltem Wasser oder mit Eis. Die
Temperatur, bis zu welcher gekühlt werden muss, richtet sich nach der
Temperatur des Gährlokales, ferner nach der Dauer der Gährung; wendet
man dreitägige Gährung an, so braucht man begreiflicherweise eine etwas
höhere Temperatur als bei viertägiger Gährung. Nachdem die Maische bis
zur erforderlichen Temperatur -- im Durchschnitt bis auf 23° C. --
abgekühlt worden ist, setzt man ihr einen Theil des Zuckerkühlwassers
zu und bringt sie in den Gährbottich.
4) =Die Gährung der Maische.= Die Gährbottiche sind meist aus Holz,
doch wendet man auch solche aus Stein an. Erstere verdienen den Vorzug,
da sie weniger schnell die Wärme ableiten. Aus dem nämlichen Grunde
zieht man grössere Bottiche den kleineren vor. Eine Capacität von 4000
Litern wird selten überschritten. Man benutzt entweder Bierhefe
(Oberhefe oder Unterhefe) im flüssigen Zustande, oder =Presshefe=, wie
die durch Abpressen der Bierhefe oder der bei der Gährung der
Branntweinmaische sich bildenden Hefe gewonnen wird. Letztere wird vor
ihrer Anwendung in warmem Wasser zertheilt. Von der flüssigen Bierhefe
rechnet man auf 1000 Liter Maische 8-10 Liter, auf 3000 Liter Maische
reicht man mit 15-20 Liter Hefe. Von der Presshefe verwendet man auf
1000 Liter Maische 1/2 Kilogr., auf 3000 Liter 1 Kilogr. Da man Bier-
und Presshefe nicht immer von der erforderlichen Qualität und zu
billigem Preise haben kann, so pflegt man in den grösseren Brennereien
künstliche Hefe zu bereiten. Das Zugeben der Hefe zu der gekühlten
Maische geschieht auf ähnliche Weise wie das Anstellen der Bierwürze.
Nach 3 bis 5 Stunden tritt die Gährung ein, wobei sich die Temperatur
auf 30-32° erhöht. So wie die Kohlensäureentwickelung aufhört, sinken
die schwereren Theile unter und machen den flüssigen Platz. Diese
Erscheinung tritt am vierten Tage ein und gilt als Zeichen der
Beendigung der Gährungsprocesses. So wie die Maische =weingar= oder
=reif= ist, muss sofort zur Abscheidung des Alkohols geschritten
werden. Dass man hier unter Reife nicht die absolute Vollendung der
Gährung, sondern die relative mit Berücksichtigung des ökonomischen
Vortheiles versteht, welcher mit der rechtzeitigen Unterbrechung der
Gährung verbunden ist, bedarf kaum der Erwähnung.
[Sidenote: Maische aus Kartoffeln.]
Die =Kartoffeln= bestehen aus 28 Proc. Trockensubstanz (mit 21 Proc.
Stärkemehl und 2,3 Proc. Albuminkörpern) und 72 Proc. Wasser und
enthalten ebenso wie die Cerealien nur das in Dextrose überführbare
Stärkemehl, nicht aber auch den Umbilder, welchen man Diastase genannt
hat. Dieser Stoff wird auch nicht in den Kartoffeln durch das Keimen
erzeugt. Damit daher die Stärke der Kartoffeln in Dextrose übergehe, muss
man entweder bei der Verarbeitung der Kartoffeln Malz zugeben, oder die
vorbereiteten Kartoffeln mit verdünnter Schwefelsäure behandeln. Je
nachdem nun das erstere oder das letztere geschieht, unterscheidet man:
a) Darstellung der Maische mit Hülfe von Malz, b) Darstellung der Maische
mittelst Schwefelsäure. Die erstere Art der Maischdarstellung ist die
gewöhnliche und von ihr wird vorzugsweise im Folgenden die Rede sein.
Man unterscheidet bei der Bereitung der weingaren Kartoffelmaische
folgende Operationen: 1) _Das Waschen und Kochen der Kartoffeln._ Ehe
man die Kartoffeln dämpft oder kocht, reinigt man dieselben in der
Regel von der anhängenden Erde. Das Waschen geschieht entweder in einem
Troge oder in einer Trommel. Nach dem Waschen schreitet man zum Kochen
der Kartoffeln, ohne sie vorher von der Schale zu befreien. Früher
kochte man die Kartoffeln mit Wasser, gegenwärtig allgemein mit
Dämpfen. 2) _Das Zerkleinern der gargekochten Kartoffeln._ Sobald die
Kartoffeln gargekocht sind, schafft man die Kartoffeln aus dem Bottich
auf den Rumpf, der sie nach den zum Zerkleinern dienenden Apparate
führt. Dabei wird die Dampfzufuhr nur ermässigt, nicht unterbrochen,
damit die Kartoffeln heiss bleiben. Beim Erkalten nehmen gekochte
Kartoffeln bekanntlich häufig eine seifige Beschaffenheit an, in deren
Folge sie nur schwierig zerkleinert und nicht mehr gleichmässig mit
Wasser gemischt werden können. Eine vollständige Ueberführung des
Stärkemehls in Dextrose ist aber nur dann erreichbar, wenn durch die
Quetschmaschinen eine lockere, mehlartige Substanz und nicht eine
zusammengeballte Masse geliefert wird. Die einfachste Vorrichtung zum
Zerkleinern der Kartoffeln besteht in zwei hohlen gusseisernen Walzen,
deren Axen in Lagern eines Gestelles liegen und welche durch zwei Räder
so mit einander verbunden sind, dass bei der Umdrehung die Walzen in
entgegengesetzter Richtung sich bewegen. 3) _Das Einmaischen._ Die
Kartoffeln werden auf ähnliche Weise wie das rohe Getreide unter Zusatz
von Malz gemaischt. Man zieht das Gerstenmalz, weil es am kräftigsten
und vortheilhaftesten wirkt, allen übrigen Malzarten vor, doch wendet
man nicht selten Roggenmalz mit Gerstenmalz gemischt an. Das Grünmalz
wirkt kräftiger als das Luftmalz und bedingt eine grössere
Alkoholausbeute. Das Verhältniss des Malzschrotes zu den Kartoffeln
wird verschieden angegeben, während auf der einen Seite behauptet
wird, dass 2 bis 3 Proc. Gerste (als Malz) auf 100 Th. Kartoffeln
genügend seien, wollen andere, dass man 10 Proc. Gerste nehme. Wie so
häufig in der Welt möchte auch hier das Richtige in der Mitte liegen
und in der That ist ein Zusatz von 5 Th. Gerste oder auch Luftmalz zu
100 Th. Kartoffeln am gebräuchlichsten. 100 Th. Kartoffeln (mit etwa 20
Proc. Stärkemehl) geben im Durchschnitt 17,3 Th. wasserfreies Extract
in die Maischwürze, 5 Th. Gerstenmalz geben 3 Th. wasserfreies Extract;
die Spiritusausbeute ist daher auf diese beiden Materialien zu
vertheilen. Bei dem Dickmaischen der Kartoffeln geht man etwas weiter
als beim Maischen des Getreides, nämlich bis zu einem Verhältnisse der
Trockensubstanz zum Wasser, wie 1 : 4,5, 1 : 4, selbst 1 : 3. Es ist
klar, dass der grosse Wassergehalt der Kartoffeln (72-75 Proc.) bei
diesem Verhältnisse in Abzug gebracht wurde.
Das =Ab=- und =Zukühlen= erfolgt auf dieselbe Weise, wie früher
beschrieben worden ist. Auf dem Kühlschiffe erleidet die Maische
Veränderungen, welche theilweise zum Vortheil, aber auch zum Theil
nachtheilig auf die Alkoholausbeute sind. Zu den günstigen
Veränderungen ist die Zunahme des Zuckergehaltes zu rechnen. In der
abgekühlten Maische ist mehr Glycose enthalten als vorher, eine
Thatsache, die sich nur durch die Gegenwart von Proteïnkörpern in der
Maischwürze erklären lässt, welche die Eigenschaft besitzen, das
Dextrin in der ungekühlten Maische in Dextrose überzuführen[123]. Eine
andere Veränderung der Maische besteht in der Bildung von Milchsäure,
die sich stets unter Mitwirkung eines eigenthümlichen
Milchsäurefermentes auf Kosten des Zuckers bildet. Die Milchsäure
bildet sich um so reichlicher, je langsamer die Abkühlung der Maische
auf die Gährtemperatur vor sich geht. Das beste Mittel, ihre Bildung
auf ein unschädliches Maass zu erniedrigen, besteht daher in der
möglichst schnellen Abkühlung. Seit einiger Zeit hat man in der
=schwefligen Säure= ein ausgezeichnetes Mittel entdeckt, um die
Ausbeute von Alkohol aus der Maische durch Verhinderung der
Milchsäurebildung zu vergrössern. Man maischt unter Zusatz einer
wässerigen Lösung von schwefliger Säure ein.
[123] Jeder Eiweisskörper besitzt in einem bestimmten Zersetzungsgrade
die Eigenschaft, Stärkemehl in Dextrose überzuführen, so Blut,
Galle, Gehirnsubstanz, Hefe, Albumin von gekeimter Gerste,
Speichel, faules Fleisch. Wenn =Mulder= will, dass das Wort
=Diastase= aus der Wissenschaft gestrichen werde -- er schlägt
dafür den Namen =Satzmehlumbilder= vor -- so lässt sich vom
Standpunkte der chemischen Wissenschaft aus kaum etwas erwidern,
da die Diastase als chemisches Individuum nicht existirt. In der
Technologie dagegen kann die Diastase beibehalten werden, nur sei
unter ihr nur der Inbegriff von solchen in Zersetzung begriffenen
Eiweisssubstanzen verstanden, welche das Stärkemehl in Dextrose
umzuwandeln vermögen.
[Sidenote: Maische mittelst Schwefelsäure.]
=Darstellung der Maische mittelst Schwefelsäure.= Wie auf Seite 466
angegeben worden ist, kann die Umwandelung des Stärkemehls in Dextrose
ausser durch die sogenannte Diastase des Malzes auch noch durch verdünnte
Säuren, namentlich verdünnte Schwefelsäure, geschehen. Diese Art der
Maischbereitung ist von =Leplay= empfohlen worden.
Bei der Ausführung werden die rohen Kartoffeln zu einem Brei zerrieben;
der Brei wird in einen grossen Bottich gebracht und mit viel Wasser
übergossen. Das aus den zerrissenen Zellen des Kartoffelbreies
ausgeschiedene Stärkemehl setzt sich theils auf den Boden des Bottichs,
theils auf der zerriebenen Kartoffelmasse ab. Die überstehende braune
Flüssigkeit und mit ihr das Eiweiss der Kartoffeln, welches der
Einwirkung der Schwefelsäure Schwierigkeiten machen würde, wird mit
Hülfe eines Hebers entfernt. Die Flüssigkeit selbst dient für das Vieh
entweder zum Tränken oder zum Annetzen des trocknen Futters. Während
der Kartoffelbrei ausgelaugt wird, erhitzt man in einem zweiten Bottich
die erforderliche Menge verdünnter Schwefelsäure mit Hülfe eines
Dampfrohres bis zum Sieden. Auf das Hektoliter Kartoffeln rechnet man
1,5-2 Kilogr. englische Schwefelsäure und zu deren Verdünnung 3-4 Liter
Wasser. In diese siedende Flüssigkeit wird nach und nach der
ausgelaugte Kartoffelbrei eingetragen. Das Kochen wird fortgesetzt, bis
nicht nur kein Stärkemehl, dessen Anwesenheit durch Jodwasser erkannt
wird, sondern auch kein Dextrin in der Flüssigkeit mehr ist. Eine Probe
der Flüssigkeit in einem Probirgläschen mit starkem Alkohol gemischt,
darf nicht milchig werden, gegenfalls das Kochen fortgesetzt werden
muss. Nach etwa fünfstündigem Kochen ist die Zuckerbildung beendigt.
Die Flüssigkeit wird in einen Bottich mit Doppelboden gebracht und
behufs der Trennung des ungelösten Faserstoffes in einen anderen
Bottich abgelassen und darin mit Hülfe von Kreide neutralisirt. Die vom
ausgeschiedenen Gypse abgelassene Flüssigkeit wird wie die mittelst
Gyps erhaltene Maische mit Hefe zur Gährung gebracht. Ueber den Werth
des =Leplay='schen Verfahrens hat die Praxis noch nicht endgültig
entschieden. In dem, was bis jetzt vorliegt, findet sich viel
Widersprechendes. Im Allgemeinen stimmen alle Urtheile darin überein,
dass mit dem neuen Verfahren im Ganzen wenig Vortheil verknüpft ist;
was an Malz erspart wird, absorbirt die Ausgabe für Schwefelsäure und
Brennmaterial, von welchem wegen des mehrstündigen Kochens bedeutend
mehr verbraucht wird.
4) _Die Gährung der Kartoffelmaische._ Das Zugeben der Hefe zu der
gekühlten Maische in den Gährbottichen geschieht auf dieselbe Weise wie
bei der Maische aus Cerealien. Als Gährmittel wendet man auch hier
Bierhefe an. Auf 100 Kilogr. rechnet man 1-2 Liter breiiger Bierhefe
oder 3/4-1 Kilogr. Presshefe. In der Kartoffelmaische befindet sich
neben Malz- und Getreidehülsen auch fein zertheilter Zellenstoff; diese
Substanzen werden während der Gährung auf die Oberfläche gehoben und
bilden daselbst eine Decke, deren Ansehen und Verhalten einen Schluss
auf den Verlauf der Gährung zu ziehen gestattet. Man unterscheidet in
dieser Hinsicht =regelmässige= und =unregelmässige Gährung=. Erstere
tritt nach 4-6 Stunden nach dem Hefegeben ein und verläuft innerhalb
einer dem zugesetzten Hefenquantum und der Temperatur entsprechenden
Zeit. Die Gährung geht ruhig, nicht stürmisch vor sich, die Decke wälzt
sich durcheinander, indem dieselbe in einer Art rollender Bewegung an
einer Seite niedersinkt, an der anderen Seite sich aus der Maische
wieder emporhebt (=Gährung mit wälzender Decke=). Zuweilen bläht sich
die Decke ähnlich dem gährenden Brotteig auf und steigt, bis das
Kohlensäuregas entweicht, worauf dieselbe wieder zusammensinkt (=Ebbe=
und =Fluth=). Unregelmässige Gährungsarten sind dagegen die Gährung
=unter der Decke=, die Gährung =mit durchbrochener Decke= und die
Gährung =ohne Decke=; bei der Gährung =unter= der Decke bleibt die
Decke während der Gährung unbeweglich liegen und der Gährungserfolg ist
gewöhnlich ein mangelhafter; der Grund davon ist in einem fehlerhaften
Maischprocess und unvollkommener Verzuckerung, in der Benutzung eines
zu schwachen Hefenquantums oder endlich einer zu niederen Temperatur
der Maische und des Gährlokales zu suchen. Wenn während der Gährung die
Decke =durchbrochen= wird und der Schaum über die Decke emportritt, die
Decke aber ziemlich ruhig liegt, so ist zwar die Gährung kräftiger, als
wenn sie unter der Decke erfolgt, das Resultat ist aber dennoch nicht
befriedigend. Wenn endlich die Gährung =ohne= Decke verläuft, so ist
dies ein Beweis zu einer schwachen Gährung, indem die
Kohlensäureentwickelung nicht kräftig genug vor sich geht, um die
Treber an der Oberfläche der Maische halten zu können. Bei normalem
Verlaufe der Gährung ist die Hefe nach 60-70 Stunden weingar und zur
Destillation reif. In neuerer Zeit stellt man grosse Mengen von
Spiritus aus =Mais=[124] und versuchsweise auch aus =Reis=[125] dar.
[124] Vergl. Jahresbericht der chem. Technologie 1861 p. 457; 1868
p. 571; 1869 p. 470.
[125] Vergl. Jahresbericht der chem. Technologie 1869 p. 473.
[Sidenote: Maische aus Rüben.]
Bei der Anwendung von solchen Vegetabilien zur Spiritusfabrikation, in
welchen der alkoholbildende Körper bereits als Rohrzucker oder als
Dextrose vorhanden ist, erspart man den Zuckerbildungs- oder
Maischprocess und kann sofort zur Einleitung der Gährung schreiten,
sobald die zuckerhaltigen Zellen aufgeschlossen worden sind und der
Zucker in eine passende Lösung gebracht wurde. Der grosse Vortheil,
welcher den Spiritusfabrikanten durch die Umgehung des Maischprocesses
erwächst, springt zu sehr in die Augen, als dass man sich nicht mit aller
Kraft bestreben sollte, die zuckerhaltigen Vegetabilien anstatt der
stärkemehlhaltigen in die Spiritusfabrikation einzuführen, wobei jedoch
nicht übersehen werden darf, dass nur dann eine solche zuckerhaltige
Substanz Anwendung finden kann, wenn sie sich mit den bestehenden
Steuerverhältnissen verträgt und sonst den Anforderungen Genüge leistet,
die vom technischen und mercantilischen Standpunkte aus an die
Spiritusfabrikation gemacht werden.
Unter den zuckerhaltigen Vegetabilien, die als Spiritusmaterialien
Beachtung verdienen, stehen die =Zuckerrüben= oben an[126]. Die
Zuckerrübe ist als Spirituspflanze dann besonders von hohem Werthe,
wenn die Kartoffelproduktion in Folge von Kartoffelkrankheit einen
Ausfall erlitten hat, um die Kartoffeln der Consumtion für die Menschen
zu erhalten, ferner, wenn in Folge von niedrigen Zuckerpreisen oder
misslichen Steuerverhältnissen die Zuckerfabrikation aus Rüben nicht
mehr lohnend ist. Die Gewinnung des Saftes ist, so einfach wie sie
scheint, doch ausserordentlich schwierig, da die zerriebenen Rüben
ungeachtet ihres Saftreichthums einen sehr consistenten Brei bilden,
indem die 4 Proc. Marksubstanz (Cellulose oder Pektose) hinreichen, um
die 96 Proc. Saft aufgesogen zurückzuhalten. Diese schwammige
Beschaffenheit des Rübenbreies steht nun der Verwandelung der ganzen
Rüben in eine hinreichend concentrirte Maische im Wege und es hat sich
bis jetzt noch kein Mittel gefunden, eine Verflüssigung des Breies
herbeizuführen. Könnte man den consistenten Rübenbrei zur vollständigen
Vergährung bringen, so würden 100 Kilogr. desselben gegen 6 Liter
Alkohol liefern, eine Ausbeute, die selbst bei sehr niedrigen
Spirituspreisen eine Verarbeitung der Rübe auf Spiritus gestatten
würde. Da eine vollständige Vergährung des Rübenbreies nicht ausführbar
ist, so lag es nahe, nur den Saft der Rüben zu verarbeiten und zwar
diesen wie bei der Rübenzuckerfabrikation durch Pressen oder durch
Maceriren zu gewinnen. Je nach der Art der Gewinnung des Saftes kann
man folgende Methoden unterscheiden:
[Greek: a]) Gewinnung des Saftes durch Reiben und
a) Pressen,
b) Ausschleudern in Centrifugalapparaten;
[Greek: b]) Gewinnung des Saftes durch Maceration (oder auf
dialytischem Wege), wobei man
a) die Rübenschnitte entweder mit kaltem oder mit heissem Wasser
auslaugt (Verfahren von =Siemens= und =Dubrunfault=),
b) die Rübenschnitte mit heissem Spülicht (Schlempe) von der
vorhergehenden Destillation auslaugt (Verfahren von
=Champonnois=);
[Greek: g]) Nach dem Verfahren von =Leplay= (und einer Modification
desselben von =Pluchart=) unterwirft man die zerschnittenen Rüben der
Gährung, ohne den Saft zu extrahiren und ohne Hefe zuzusetzen, und
destillirt den Alkohol aus den gegohrenen Rübenstücken mit Hülfe von
heissen Wasserdämpfen ab.
[126] Die Rübenbrennerei ist neuerdings von =C. Thiel= (Neue
landwirtschaftl. Zeitung 1869 p. 57, 88, 181, 207, 258, 295, 321)
ausführlichst geschildert worden.
[Sidenote: Spiritus aus den Abfällen der Zuckerfabrikation.]
Auf den Antillen sowie in Ostindien werden die =Abfälle der
Zuckerfabrikation= wie Zuckerschaum, Melasse u. dergl. in Gährung
übergeführt und die gegohrene Flüssigkeit der Destillation unterworfen.
Der durch Destillation der mit Wasser verdünnten und gegohrenen
Rohrzuckermelasse erhaltene Branntwein führt in den englischen Colonien
den Namen =Rum= (Rhum, Taffia) und auf Madagascar und Isle de France den
Namen =Guildive=. Die bei der Destillation zuerst übergehenden Theile
enthalten das eigenthümliche Aroma des Rums. Durch Gährung und
Destillation des Rohrzuckerschaumes erhält man einen brenzlichen, scharf
sauren Branntwein, der gewöhnlich den schwarzen Arbeitern gegeben und
=Negerrum= genannt wird. In England und Deutschland fabricirt man viel
ordinären Rum, indem man die verdünnte Melasse der Zuckerraffinerien mit
Hefe hinstellt und nach 3-4 Tagen die gegohrene Flüssigkeit destillirt.
Das dem Rum eigenthümliche Aroma rührt von einer kleinen Menge Aether
flüchtiger fetter Säuren, wol Pelargonäther her.
Auch die in so grosser Menge bei der Rübenzuckerfabrikation sich bildende
=Rübenmelasse= dient zur Spiritusfabrikation (vergl. Seite 137). Für sich
allein vergährt die Melasse nur sehr schwer vollständig. Beseitigt man
aber vorher die alkalische Beschaffenheit der Melasse und führt man den
Rohrzucker durch Kochen der Melasse mit verdünnter Schwefelsäure in
intervertirten Zucker über, so ist die Gährung leicht einzuleiten und zu
Ende zu führen. 100 Kilogr. Melasse geben im Durchschnitt 40 Liter
Branntwein. Der anfänglich widerliche Geruch des Rübenbranntweins (das
Rübenfuselöl besteht aus kleinen Mengen Propylalkohol, dann Butyl- und
Amylalkohol, Pelargonsäure und Caprylsäure; ferner haben neuere
Untersuchungen darin die Gegenwart eines Gemenges von Oenanth-, Capron-
und Valeriansäure wahrscheinlich gemacht) verliert sich grösstentheils
durch längeres Lagern. Der in der Blase nach dem Abdestilliren des
Spiritus verbleibende Rückstand wird auf Schlempekohle (vergl. Seite 136)
verarbeitet. Der Zusatz von Schwefelsäure hat indessen nicht nur die
Function den Rohrzucker in einen leicht vergährbaren Zucker überzuführen,
sondern vor Allem auch der sonst leicht eintretenden Milch- und
Schleimsäuregährung vorzubeugen. Nach =Al. Müller= wird die Schwefelsäure
passend durch Phosphorsäure zu ersetzen sein.
[Sidenote: Spiritus aus Wein und Weintrestern.]
Die Destillation von =Spiritus aus Wein= ist besonders in Frankreich,
aber auch in Spanien und Portugal zu Hause. Man schätzt die jährliche
Produktion von Weinspiritus oder Franzbranntwein (alcool de vin) in
Frankreich auf 450,000 Hektoliter von 85 Proc. und an 400,000 Hektoliter
Branntwein von 60 Proc. Die Qualität des aus Wein destillirten
Branntweins ist von dem Reifgrade der Trauben, von der grösseren oder
geringeren Sorgfalt bei der Gährung und Destillation, von der mehr oder
minder innigeren Mischung der flüchtigen Principien des Weines mit dem
Alkohol, von dem Alter des Weines und von der Art desselben abhängig.
Alte Weine liefern eine bessere Qualität als junge, gallisirte und
petiotisirte Weine eignen sich besonders zur Destillation. Der frisch
destillirte Branntwein ist farblos und bleibt auch ohne Farbe, wenn man
ihn sofort auf Flaschen füllt. Da man ihn aber in Fässern aus Eichenholz
aufzubewahren pflegt, so löst er eine kleine Menge von Farb- und
Extractivstoffen daraus auf und nimmt eine gelbliche Färbung an. Die
besten Sorten von Weinbranntwein werden im Charentedepartement
destillirt; sie führen sämmtlich im Handel den Namen =Cognac= und
zeichnen sich durch seine eigenthümliche und gewürzhafte Milde aus, die
man bis jetzt vergeblich nachzuahmen gesucht hat. Auch aus den
=Weintrestern= und dem =Weingeläger= destillirt man Branntwein
(Tresterbranntwein und Drusenbranntwein). Die bei der Destillation des
Spiritus aus Wein verbleibende Schlempe (_Vinasse_) enthält grosse Mengen
von =Glycerin= und lässt sich mit Leichtigkeit zur Fabrikation desselben
verwenden.
B. Destillation der weingaren Maische.
[Sidenote: Destillation der Maische.]
Die weingare Maische (Kartoffelmaische) ist ein Gemenge von
nichtflüchtigen und flüchtigen Stoffen. Zu den ersteren gehören Fasern,
Malzhülsen, unorganische Salze, Proteïnsubstanzen, unzersetzte und
zersetzte Hefe, Bernsteinsäure, Milchsäure, Glycerin u. s. w., zu den
flüchtigen der Alkohol, die Fuselöle, das Wasser und kleine Mengen von
Essigsäure. Die durch die Gährung entstandenen flüchtigen
Maischbestandtheile werden von den nicht flüchtigen durch =Destillation=
getrennt, indem man die flüchtigen Bestandtheile in Dämpfe verwandelt und
diese Dämpfe durch Abkühlung wieder condensirt. Wenn man die weingare
Maische bis zum Sieden erhitzt, so bilden sich Dämpfe, welche wesentlich
aus Alkohol und Wasser bestehen; die durch die Condensation dieser Dämpfe
erhaltene Flüssigkeit ist demnach ein Gemisch von Wasser und Alkohol.
Wasser siedet bei +100° C. bei 760 Millimeter Barometerstand
Alkohol " " +78,3° " " " " "
Da nun der Siedepunkt des Wassers um 21,7° C. höher liegt als der des
Alkohols, so könnte man vielleicht glauben, dass, wenn die weingare
Maische bis auf etwa 80° erhitzt wird, =nur der Alkohol= übergehen werde,
das Wasser dagegen zurückbleiben würde. Dies ist bekanntlich nicht der
Fall und der Siedepunkt eines Gemenges von Wasser und Alkohol ist unter
allen Umständen sogleich vom Anfange des Erhitzens an höher als der von
reinem Alkohol und die sich bildenden Dämpfe sind stets ein Gemenge von
Alkohol- und Wasserdämpfen. Der Grund hiervon liegt theils in der
Anziehung des Alkohols zum Wasser, theils auch in der Verdunstung;
erstere hält den Alkohol zurück und verhindert denselben, bei der
Siedetemperatur des Alkohols (bei 78,3°) in Gestalt von Alkoholdampf zu
entweichen. Ist durch Erhitzen der Siedepunkt des Gemisches von Alkohol
und Wasser erreicht, es sei derselbe 90° C., so wird von dem Alkohol der
grösste Theil dampfförmig sich entwickeln, weil dessen Siedepunkt der
niedrigere ist; von dem Wasser wird dagegen nur so viel verdunsten, als
wenn durch bis auf 90° erhitztes Wasser ein Luftstrom geleitet würde,
denn die sich entwickelnden Alkoholdämpfe verhalten sich genau so wie ein
Luftstrom und nehmen während ihres Durchganges durch das Gemisch von
Alkohol und Wasser eine von der Temperatur abhängige Quantität
Wasserdampf auf. Da die aus einer Flüssigkeit entweichende Dampfmenge im
direkten Verhältnisse steht zu der Temperatur der Flüssigkeit, so wird
die Menge der Wasserdämpfe in dem Dampfgemisch in dem Verhältniss
zunehmen, je höher der Siedepunkt des Gemisches steigt, bis endlich, wenn
der Siedepunkt des Wassers (= 100°) erreicht ist, in den sich
entwickelnden Dämpfen keine Spur von Alkohol sich mehr befindet. Bei
Beginn der Destillation bestehen daher die Dämpfe aus viel Alkohol und
=sehr wenig= Wasser, später aus =mehr= Wasser, endlich =nur= aus Wasser.
Man kann daher nie ohne weiteres durch blosse Destillation aus einer
weingaren Maische den Alkohol von den übrigen flüchtigen
Maischbestandtheilen trennen. Unterbricht man die Destillation dagegen
zur gehörigen Zeit, so hat man in dem Destillat allen Alkohol, nebst
einem kleinen Theile Wasser, während die Destillationsrückstände
(Phlegma) keine Spur von Alkohol mehr enthalten.
Das aus Alkohol und Wasser bestehende Destillat heisst =Lutter=
(Läuter, Lauer); unterwirft man dasselbe einer nochmaligen Destillation
oder Rectification, so wird das Destillat alkoholreicher, bis es
endlich durch wiederholtes Rectificiren oder Weinen einen gewissen
Alkoholgehalt erlangt hat, der durch Destillation nicht mehr erhöht
werden kann. Die letzten Antheile Wasser werden von dem Alkohol so
hartnäckig zurückgehalten, dass deren Entfernung durch Destillation
nicht ausführbar ist, wohl aber erreicht werden kann, wenn man zu dem
wasserhaltigen Alkohol eine Substanz setzt, die zum Wasser mehr
Verwandtschaft, als letzteres zum Alkohol hat. Solche Körper sind z.
B. der Aetzkalk, das geschmolzene Chlorcalcium u. s. w.; sie geben bei
der Digestion und nachfolgenden Destillation =absoluten Alkohol=,
welcher in der Technik im Grossen niemals Anwendung findet. Das bei der
Rectification des Lutter zuerst übergehende, sehr alkoholreiche
Destillat heisst =Vorlauf=, das spätere =Nachlauf=. Ein zweimal
rectificirter Alkohol enthält gegen 50 Proc. Alkohol; durch
Rectification kann man den Alkohol nicht stärker als 95procentig
darstellen. Der nach dem Abtreiben des Alkohols bleibende Rückstand
heisst =Schlempe= (auch Spülicht).
[Sidenote: Destillirapparate.]
Ein =Destillirapparat=, wie er zur Spiritusgewinnung Anwendung findet,
besteht in seiner einfachsten Form aus vier Theilen, nämlich der
Destillirblase, dem Helm, dem Kühlapparate und der Vorlage zur Aufnahme
des Destillates.
Die =Blase= oder der Destillirkessel (auch Brennkessel, Brennblase) ist
gewöhnlich aus Kupferblech, seltener aus Eisenblech angefertigt und hat
in der Regel die Gestalt eines flachen Kessels, der aber bis auf eine
obere runde Oeffnung von 12-24 Zoll Durchmesser geschlossen ist. Die
Oeffnung ist mit einem einige Zoll hohen, starken Halse versehen. Der
Boden ist entweder eben oder in der Mitte nach oben aufgebogen. Zum
Ablassen der Schlempe ist unmittelbar über dem Boden ein mit Hahn
versehenes Abflussrohr angebracht. Auf dem Obertheile der Blase
befindet sich seitlich noch ein Ansatzrohr zum Füllen der Blase mit
Maische. Der =Helm= oder =Hut= führt die entwickelten Dämpfe aus der
Blase in den Condensationsapparat. Obgleich hierzu ein einfaches Rohr
schon genügend wäre, zieht man es bei einfachen Destillirapparaten vor,
den Helm gross und weit zu machen, um nicht nur die Maischtheilchen,
die das Destillat verunreinigen würden, abzuscheiden, sondern auch ein
alkoholreicheres Produkt zu erhalten, indem in Folge der grösseren
Oberfläche die Dämpfe eine Abkühlung erleiden, welche die Fortführung
der zuerst condensirten Wasserdämpfe verhindert. Grössere Helme haben
endlich auch den Vortheil, dass sie Steigraum für die beim Erhitzen
sich ausdehnende Maische gewähren. Da das Volumen der Dämpfe während
der Abkühlung sich verringert, so würde die Gestalt eines Kegels die
beste Helmform sein. Die =Kühlapparate= haben die Bestimmung, die durch
den Helm zugeführten Dämpfe nicht blos möglichst vollständig zu
condensiren und in eine tropfbare Flüssigkeit zu verwandeln, sondern
auch so weit abzukühlen, dass davon nichts verdunstet; sie dürfen den
Dämpfen keinen unnöthigen Spielraum gestatten, weil sonst während der
Destillation atmosphärische Luft eindringt, die sich mit Alkoholdämpfen
imprägnirt und dadurch beim Austritt oder Wechsel einen Alkoholverlust
nach sich zieht; sie müssen endlich auch einfach und dauerhaft
construirt sein und eine leichte und vollständige Reinigung zulassen.
Die Kühlapparate sind Leitungen aus Zinn oder Kupfer (seltener Blei),
welche von aussen durch Wasser oder wie bei den neueren
Destillirapparaten durch Maische abgekühlt werden.
[Sidenote: Verbesserte Destillirapparate.]
Die =Destillirapparate=, mit deren Hülfe man =sofort= durch eine
einmalige Destillation =starken Alkohol= erhalten kann, haben, so
verschieden wie auch ihre Construction sein möge, das mit einander
gemein, dass die gemischten Alkohol- und Wasserdämpfe auf ihrem Wege von
der Blase bis zum Kühlapparate ununterbrochen an Alkohol reicher werden,
bis sie endlich, auf die Stärke von Alkohol gebracht, in den Kühlapparat
zur Verdichtung kommen.
Diese Anreicherung wird auf zweierlei Weise bewirkt, nämlich
1) dadurch, dass das Dampfgemisch wiederholt durch alkoholische
Flüssigkeiten streicht, die durch Verdichtung der anfangs einströmenden
Dämpfe entstanden sind; später, wenn die Temperatur in Folge
fortgesetzten Einströmens von Dämpfen sich steigert, findet eine neue
Destillation statt, wobei die Dämpfe weit alkoholreicher sind, als bei
der ersten Destillation (Princip der =Rectification=);
2) dass die Dämpfe wiederholt der Einwirkung der kühleren Wände und
Metalloberflächen des Apparates ausgesetzt werden; durch eine derartige
regulirte Abkühlung ist man im Stande, das =Dampfgemisch zu zerlegen=,
so dass der alkoholreichere Theil dampfförmig bleibt, während die
Wasserdämpfe sich verdichten (Princip der =Dephlegmation=).
Ehedem war man genöthigt, wenn man starken Spiritus darstellen wollte,
das Destillat wiederholten Destillationen zu unterwerfen, welche Geld
und Zeit kosteten. Gegenwärtig finden diese Rectificationen in dem
Apparate selbst statt und dadurch, dass man das Dampfgemisch zerlegt,
ist man im Stande, durch eine einmalige Destillation Spiritus von
beliebiger Stärke darzustellen.
An den meisten der neueren Destillirapparate lassen sich folgende
Theile unterscheiden:
1) die Blase oder der Kessel, in welchem die sich zu destillirende
weingare Maische befindet;
2) zwei Kühlapparate, deren einer als =Rectificator= dient; der andere
vervollständigt die Condensation des fertigen Produktes;
3) ein =Dephlegmator=, in welchem das Dampfgemisch (Lutterdampf)
zerlegt wird in einen Theil, der viel wässeriger ist und sich
verdichtet, während ein anderer weit alkoholreicherer Theil dampfförmig
bleibt. Letzterer gelangt in den Kühlapparat, ersterer fliesst zur
Blase zurück.
Von den in Deutschland üblichen Destillirapparaten, bei welchen die zu
destillirende Substanz weingare Kartoffelmaische ist, seien in Folgendem
die Apparate von =Dorn=, =Pistorius=, =Gall=, =Schwarz= und =Siemens=
beschrieben.
[Illustration: Fig. 233.]
Der =Dorn='sche Apparat (Fig. 233) besteht aus der Destillirblase _A_,
dem geräumigen und dadurch als Dephlegmator wirkenden Helme _B_, dem
Kühlapparate _D_ und dem zwischen Blase und Kühlapparat liegenden
kupfernen Gefässe, welches durch eine Scheidewand in zwei Abtheilungen
_C_ und _F_ getheilt ist, von welchen die obere als Vorwärmer, die
untere als Rectificator (Lutterbehälter) wirkt. Das mit dem Helm in
Verbindung stehende kleine Kühlfass gestattet in jedem beliebigen
Momente die aus der Blase sich entwickelnden Dämpfe auf ihren
Alkoholgehalt zu prüfen. Der Vorwärmer ist bis zum Niveau des Hahnes
_o_ mit Maische gefüllt und fasst gerade so viel Maische, als zur
Füllung der Brennblase erforderlich ist. Mit Hülfe des Rührwerkes _x x_
wird die Maische von Zeit zu Zeit durcheinander gerührt, um die
Wärmeabsorption gleichmässig zu machen. Die aus der Blase sich
entwickelnden Lutterdämpfe treten in das Schlangenrohr _i_ und erwärmen
dadurch die Maische nach und nach bis fast auf 85°. Nach beendigter
Destillation wird die Schlempe durch _a_ abgelassen und die Blase aus
dem Vorwärmer wieder mit Maische gefüllt. Sobald die Destillation
beginnt, werden die Dämpfe in dem Schlangenrohre _i_ des Vorwärmers
verdichtet und sammeln sich als Flüssigkeit in dem Lutterbehälter _F_
an. Werden die Dämpfe in _i_ nicht mehr condensirt, was der Fall ist,
sobald die Maische eine gewisse Temperatur erlangt hat, so treten sie
in den Lutter und erhitzen denselben bis zum Sieden. Die durch diese
zweite Destillation (Rectification) sich bildenden Dämpfe gehen durch
_y_ in das Schlangenrohr _z z_ des Kühlapparates und treten bei _p_ als
Flüssigkeit aus. Mit dem Destilliren wird fortgefahren, bis das
Destillat nur noch 35-40 Proc. Alkohol enthält; dann prüft man mit
Hülfe des kleinen Kühlapparates _K_, ob sich aus der Maische noch
Alkoholdämpfe entwickeln. Zeigt sich in dem bei _n_ antretenden
Destillat kein Alkohol, so ist die Destillation als beendigt anzusehen.
Die Blase wird entleert, von Neuem aus dem Vorwärmer mit Hülfe von _l_
gefüllt, der Vorwärmer mit neuer weingarer Maische beschickt und die
Destillation wieder begonnen. Das in dem Lutterbehälter befindliche
Lutter fliesst durch das Rohr _j_ oder _q_ in die Brennblase zurück.
Der =Dorn='sche Apparat enthält, wie aus der Abbildung und Beschreibung
folgt, keinen eigentlichen Dephlegmator, auch hat er nur eine
Brennblase. Man benutzt ihn daher gegenwärtig seltener zur
Alkoholgewinnung aus Maische, als vielmehr zur Spiritusrectification.
[Illustration: Fig. 234.]
[Illustration: Fig. 235.]
[Sidenote: Apparat von Pistorius.]
In Deutschland war =Pistorius= der Erste, welcher zwei Brennblasen
anstatt einer anwendete und mit den Blasen auf höchst zweckmässige
Weise Rectificatoren und Dephlegmatoren verband. Wenn man von einem
normal construirten Apparat verlangt, dass man mit seiner Hülfe nicht
nur =allen= Alkohol aus der weingaren Maische, sondern denselben auch
möglichst rein und concentrirt und zwar mit dem geringsten Aufwand von
Zeit, Arbeitslohn und Brennstoff erhalte, so muss man anerkennen, dass
der Apparat von =Pistorius= viel leistet. Es wird ihm deshalb in
Norddeutschland (weit weniger in Süddeutschland, wo mehr der
=Gall='sche Apparat eingeführt ist) meist der Verzog vor anderen
Brennapparaten gegeben, zu deren Construction der =Pistorius='sche
Apparat in vielen Fällen der Ausgangspunkt war. _A_ und _B_ (Fig. 234)
stellen die beiden Blasen vor. _A_ ist die eigentliche Blase, welche
sich entweder unmittelbar über einer Feuerung befindet oder weit
zweckmässiger durch Dampf, welcher durch ein mit einem Dampfkessel
verbundenes Rohr einströmt, erhitzt wird. Die zweite Blase _B_ steht
etwas höher hinter der ersten und wird, wenn nicht Dampfheizung
stattfindet, von der Flamme der unter der ersten Blase angebrachten
Feuerung mitgeheizt. Die Blase _A_ heisst =Brennblase=; auf ihr ist der
grosse Helm _D_ mittelst Schrauben befestigt. _p_ ist ein aus dem Helm
hervorragendes Rohr und mit einem nach Innen sich öffnenden
Sicherheitsventil versehen, durch welches Luft eintreten kann, sobald
gegen Ende der Destillation durch Condensation der Dämpfe ein
luftleerer Raum entstehen sollte. Mit diesem Rohre _p_ steht, wie bei
dem =Dorn='schen Apparat, ein kleiner Kühlapparat _q_ in Verbindung,
der durch einen Hahn abgeschlossen werden kann und dazu dient, die
Beendigung der Operation anzugeben. In beiden Blasen sind
Rührvorrichtungen _m_ und _n_; diese bestehen aus verticalen, oben mit
einer Kurbel versehenen eisernen Stangen, an deren Enden eine
Querstange befestigt ist, an welcher sich eine Kette befindet, die auf
dem Boden der Blase aufliegt und bei der Kurbeldrehung eine schleifende
Bewegung erhält. Diese Rührvorrichtungen sollen nicht nur die Maische
gegen das Anbrennen schützen, sondern auch die letzten Reste des
Blaseninhaltes nach der Ausflussöffnung hinschieben. Das Rohr _x_ führt
die Lutterdämpfe in die zweite Blase, die =Maischblase=, in welche
dasselbe weit hinabreicht. Das aus dem Helm _F_ der Maischblase
abgehende Rohr _s_ führt die Dämpfe nach dem =Maischvorwärmer=, welcher
(wie bei =Dorn=) in zwei Abtheilungen getheilt ist, die obere _E_
enthält die Maische, die untere _g_ (der Lutterkasten) die Dämpfe,
welche letztere aus _g_ durch den engen Zwischenraum _v_ in den
=Becken=- oder =Rectificationsapparat= _H_ steigen. Häufig treten die
Dämpfe, bevor sie in den Lutterkasten gelangen, in eine dritte Blase,
die =Niederschlagsblase=, die auf unserer Zeichnung sich nicht
befindet. Der Beckenapparat besteht aus zwei oder drei gegen einander
gerichteten, mit einander verbundenen stumpfen Kegeln aus Kupferblech
und trägt auf der Oberfläche ein flaches Wassergefäss _W_. Die Becken
stehen zwar durch ein Rohr in Verbindung, besitzen jedoch in der Mitte
eine Scheidewand, welche so befestigt ist, dass zwischen dem äusseren
Rande derselben und der Beckenwandung nur ein schmaler Raum übrig
bleibt. Die an das untere Becken eintretenden Dämpfe können daher nicht
sofort durch die entgegengesetzte Oeffnung austreten, sondern sind
genöthigt, um die Scheidewand herum zu gehen. Das Rohr _x_ führt kaltes
Wasser nach dem Beckenapparat, das kurze Rohr _y_ nach dem Vorwärmer.
Die Pumpe _P_ pumpt die Maische aus dem Maischbehälter nach dem
Vorwärmer. Aus diesem gelangt die Maische in die zweite und von da in
die erste Blase. Zunächst füllt man beide Blasen und den Vorwärmer mit
Maische an; ist die Füllung geschehen, so erhitzt man die erste Blase,
sei es durch freies Feuer, sei es durch eingeleiteten Dampf. Die aus
der Blase _A_ sich entwickelnden Dämpfe gehen durch die Maische der
Blase _B_, welche dadurch bis zum Sieden erhitzt wird. Die Blase _B_
wirkt demnach als Rectificator; da die daselbst erzeugten Dämpfe keinen
besonderen Druck mehr zu überwinden haben, so verlassen diejenigen,
welche im Vorwärmer nicht condensirt wurden, sehr bald denselben, um
nach dem Beckenapparate zu gehen. Soll die Destillation beginnen, so
beschickt man jedes Becken zunächst mit kaltem Wasser und sorgt für
Zufluss von kaltem und Abfluss von warmem Wasser, sobald die Dämpfe den
Beckenapparat verlassen und sich dem Kühlapparat zuwenden. Sobald die
Dämpfe das oberste Becken verlassen haben, dauert es nicht lange, so
beginnt die eigentliche Destillation. Die condensirte Flüssigkeit, die
anfangs tropfenweise ankommt, sammelt sich in dem Cylinder, wo das
Aräometer seinen Platz hat, immer mehr und mehr an und fliesst endlich
in Gestalt eines Strahles nach dem Spiritusreservoir ab. Die
_Dampfheizung_ hat gegenwärtig fast überall die Heizung über freiem
Feuer verdrängt.
[Illustration: Fig. 236.]
[Sidenote: Apparat von Gall.]
Bei den meisten Apparaten, die zum Destilliren der weingaren Maische
Anwendung finden, ist der Lutterdampf von ungleicher, gegen das Ende
der Destillation hin von abnehmender Stärke. Diesem Uebelstande ist bei
dem Apparate von =Gall= oder dem =Marienbadapparate= (Fig. 235 und 236)
abgeholfen. Mit dem Dampfkessel stehen zwei Blasen in Verbindung und
letztere mit dem Lutterbehälter (Separator), ebenso wie es bei anderen
Destillirapparaten der Fall ist. Nur ist die Art und Weise der
Verbindung eine eigenthümliche. _B B_ sind die beiden nebeneinander
befindlichen Blasen. _C_ ist der Dampfkessel mit den Feuerröhren _i i_.
Die Blasen sind, um die Abkühlung nach aussen aufzuheben, in den
Dampfkessel versenkt. _D_ ist eine dritte ausserhalb des Dampfkessels
befindliche Blase. _E_ ist der Lutterbehälter, _F_ und _G_ sind zwei
Dephlegmatoren; _A_ ist das Kühlfass mit dem Kühlrohr _H_. Die Maische
wird zuerst durch das Rohr _a a_ in die Blase _D_ gebracht, welche
als Vorwärmer und Rectificator wirkt. Von dieser Blase aus werden die
beiden Blasen _B B_ gefüllt. Der aus dem Dampfkessel ausströmende Dampf
gelangt durch das gebogene Rohr _b_ in den Dreiweghahn _c_, von wo aus
er entweder in eine der beiden Blasen _B_ oder aufwärts durch das Rohr
_d_ nach dem Fass zum Kartoffeldämpfen geführt wird. Die aus einer der
beiden Blasen _B B_ aufsteigenden Dämpfe gehen in die andere der
Blasen, die als zweite Blase dient, von da in die Blase _D_, sodann in
den Lutterbehälter _E_ und durch die beiden Dephlegmatoren _F_ und _G_
in den Kühlapparat. Das Eigenthümliche des =Gall='schen Apparates
besteht darin, dass durch passende Röhrenverbindung und Hahnstellung
eine jede der beiden Blasen beliebig zur ersten oder zur zweiten
gemacht werden kann, indem man den Dampf nach Belieben in die rechte
und dann in die linke Blase leitet und umgekehrt; ferner eine jede
Blase mit dem Apparat ausser Verbindung gesetzt, geleert und neu
beschickt werden kann, während die untere ununterbrochen fungirt. Es
gehört daher =Gall='s Apparat zu den continuirlich betriebenen
Apparaten.
[Illustration: Fig. 237.]
[Sidenote: Apparat von Schwarz.]
Der von =Schwarz= construirte Brennapparat ist namentlich im
südwestlichen Deutschland der gebräuchlichste. Dieser Apparat besteht
(Fig. 237) aus dem Dampfkessel _D_, den beiden Maischblasen _A_ und
_B_, dem Vorwärmer _C_ mit dem Lutterbehälter _E_, den beiden
Rectificatoren _H_ und _F_ und dem Kühlapparat _G_. _M_ ist ein
Reservoir für kaltes, _N_ ein solches für heisses Wasser. Der in dem
Dampfkessel _D_ erzeugte Wasserdampf geht durch das Rohr _g_ in die
untere Abtheilung _A_ der Doppelblase und streicht durch die darin
befindliche vorgewärmte Maische, sammelt sich darauf schon mit
Alkoholdämpfen gemischt in dem Helm _Z_, um durch das Helmrohr _u_
einen entsprechenden Weg durch die obere Abtheilung der Doppelblase zu
machen und wird von da nach einer doppelten Rectification durch das
Rohr _t_ nach dem Vorwärmer _C_ geführt, dessen oberer Theil als
Dephlegmator wirkt und mit Röhren _a a a_ versehen ist, die ausserdem
durch Maische kühl gehalten werden; das darin condensirte Phlegma
sammelt sich in dem als Rectificator wirkenden Lutterbehälter _E_.
Durch den letztern tritt der aus der oberen Abtheilung der Blase
kommende Dampf ein und geht durch die Röhren _a a_ in den Helm auf das
Helmrohr _n_, welcher letztere mit dem Kelch _H_ umgeben ist, der durch
Wasser ununterbrochen abgekühlt wird. Hier setzt sich die Dephlegmation
fort. Aus _H_ begiebt sich der Dampf durch _v_ nach _F_, einem Apparat,
welcher dem Vorwärmer _C_ entsprechend eingerichtet, nur von geringeren
Dimensionen ist, weil hier die Menge des Dampfes sich bereits in dem
Grade vermindert hat, als sein Alkoholgehalt gesteigert ist; die
Dephlegmationsröhren darin sind nicht mit Maische, sondern mit Wasser
umgeben, welches unausgesetzt sich erneuert. Der in dem Helm _b_ und
das Helmrohr _c_ anlangende Dampf ist bereits so stark, dass er sofort
nach dem Kühlapparat _G_ geleitet wird; das Destillat fliesst bei _i_
ab. Die zu destillirende weingare Maische wird zuerst in den Vorwärmer
_C_ gebracht, in welchem sie mit Hülfe der Rührvorrichtung _d d_ auf
gleichmässiger Consistenz und Temperatur erhalten wird. Nachdem sie
darin vorgewärmt ist, gelangt sie durch das Rohr _e_ in die obere
Abtheilung und von da mittelst des Ventils _f_ in die untere Abtheilung
der Doppelblase, in welcher sich auch das Phlegma aus den übrigen
Theilen des Apparates sammelt; es fliesst nämlich rückwärts aus der
Abtheilung _h_ und _l_ der beiden Rectificatoren _H_ und _F_ durch die
beiden Röhren _m'_ und _n'_ des Phlegma in den Lutterbehälter _E_ und
geht von da in die obere Abtheilung der Doppelblase, wo es sich mit der
Maische mischt. Sobald die Maische allen Alkohol abgegeben, was man
durch Prüfung der Dämpfe auf ihre Entzündlichkeit mit Hülfe des
Probehahnes _o_ erkennt, entfernt man die Schlempe aus der Blase durch
den Hahn _p_. Durch die Röhren _q q q_ werden die Rectificatoren und
der Kühlapparat mit kaltem Wasser versehen. Das in dem Kühlapparat
erwärmte Wasser gelangt durch das Rohr _r_ in den Dampfkessel. Durch
_R_ werden die Dämpfe in das Kartoffelfass geleitet, durch _S_ in das
Reservoir _N_, wenn das Wasser darin bis zum Sieden erhitzt werden
soll. Der =Schwarz='sche Apparat hat vor vielen anderen Brennapparaten
den Vorzug, dass die einzelnen Theile leicht und sicher gereinigt
werden können. Dagegen leidet er auch an mehreren Uebelständen; so ist
namentlich die Construction des Maischwärmers nicht ganz zweckmässig,
es kommt die in dem Lutterbehälter _E_ verdichtete Flüssigkeit nicht
hinreichend mit den Dämpfen in Berührung und es wird die beabsichtigte
Destillation nicht so ausgeführt, wie es sein sollte. Die Dämpfe gehen
so rasch durch diese Flüssigkeit, dass sie nur unvollkommen entwässert
werden und daher noch ziemlich wasserhaltig in die
Dephlegmationsapparate gelangen, wo ihre Rectification auch nur
unvollständig sein wird, weil die runden und geraden Röhren den Dämpfen
wenig Berührungspunkte darbieten und ein grosser Theil der Dämpfe der
Abkühlung sich entzieht, ja selbst die zu Bläschen verdichteten Dämpfe
werden von den nicht condensirten Dämpfen mit fortgerissen. Auch der
Kühlapparat, der aus einer Anzahl gerader verticaler Röhren besteht,
ist insofern ein unzweckmässiger, als die oben eintretenden Dämpfe,
sowie sie condensirt worden sind, als Tropfen sofort nach unten fallen
und abfliessen und nicht Zeit haben, ihre Wärme abzugeben. Eine
genügende Abkühlung des Destillates ist nur durch grossen Aufwand von
Kühlwasser möglich.
[Sidenote: Siemens' Apparat.]
Unter den Apparaten, welche im Verhältniss ihrer Leistungsfähigkeit mit
einem geringen Kostenaufwande herzustellen sind, gehört auch der in der
technischen Werkstatt zu Hohenheim aufgestellte Brennapparat, welcher
unmittelbar aus der Maische Branntwein giebt. In der Abänderung, wie er
zur Darstellung von Spiritus sich eignet, ist er Fig. 238 im
Durchschnitte abgebildet. Der Apparat besteht aus zwei im Dampfkessel
stehenden Maischblasen mit einer Wechselverbindung (mit Hilfe der Hähne
_a_, _b_ und _c_), wie bei =Gall='s Apparat; der Vorwärmer und
Dephlegmator ist nach =Siemens= construirt. _L_ ist der Dampfkessel,
_P_ die eine der Maischblasen, _K_ ist der Lutterbehälter, _R_ der
Vorwärmer, _A_ das Reservoir für den Lutter zur Speisung des
Dampfkessels mit demselben, _C_ der Dephlegmator, _B_ der Behälter für
die in _C_ condensirten Dämpfe. Aus dem Dephlegmator treten die Dämpfe
in den (nicht mit abgebildeten) Kühlapparat. Die Dimensionen dieses
Apparates sind auf folgende Calculation basirt. Der Dampfkessel hat zum
Kochen von 5000 Kilogr. Kartoffeln in vier Zeitabschnitten à 40-45
Minuten, demnach innerhalb drei Stunden den fünften Theil des Gewichts
der Kartoffeln, mithin 1000 Kilogr. oder in einer Stunde 333 Kilogr.
Dampf zu geben, welche eine dampfgebende Fläche von etwa 11
Quadratmetern erforderlich machen. Für den Brennereibetrieb ist eine
Dampfmaschine nöthig, daher ist diese dampfgebende Fläche noch um etwa
20 Proc. zu vergrössern: dem Kessel ist folglich eine Abdampffläche von
13,5-14 Quadratmetern zu geben. Die Maischblasen brauchen nur so gross
zu sein, als zur Füllung mit etwa 500 Liter erforderlich ist; da wie
schon erwähnt der Lutter aus _A_ nicht in die Maischblase, sondern in
den Dampfkessel zurückgeführt wird und die Maischblasen, weil sie in
dem Dampfkessel stehen, nach aussen nicht abgekühlt werden, wodurch die
von den Dämpfen fortgerissene Wassermenge compensirt wird.
[Illustration: Fig. 238.]
Der Maischwärmer besteht aus dem cylindrischen Theile _i i_, dessen
fester Theil eine Vertiefung _c_ hat. In dem Cylinder befindet sich der
engere untere Theil _o o_ des eigentlichen Maischbehälters mit dem
Wärmerohre _f n_. Mittelst des Wechselringes _h h_ ist der obere Theil
des Vorwärmers mit dem untern verbunden. _r_ ist ein Rührapparat,
welcher während der Destillation wiederholt in Bewegung gesetzt wird.
Die Dämpfe aus der zweiten Blase werden in die Vertiefung _c_ unter
dem Vorwärmer geleitet, welche, damit die Dämpfe mit dem Phlegma in
Berührung kommen, mit einem Siebe bedeckt ist. Die Dämpfe umgeben den
unteren Theil des Maischbehälters und treten in das Rohr _f_ ein, durch
welches sie in den unteren Cylinder des Dephlegmators gelangen. Das in
dem Lutterbehälter sich ansammelnde Phlegma wird in das Reservoir _A_
geleitet. Der obere und der untere Theil des Vorwärmers besteht aus
Gusseisen, nur die inneren Boden- und Erwärmungsflächen sind aus
Kupfer. Dieser Vorwärmer hat vor andern ähnlichen Apparaten den Vorzug
der gleichmässigen Vertheilung der Wärme, ausserdem, dass er leicht
gereinigt werden kann, wodurch auf der einen Seite die
Wärmeleitungsfähigkeit besser erhalten wird, welche gegentheils durch
die Bildung einer die Wärme nicht leitenden Kruste schnell abnimmt, auf
der andern Seite ein reineres Produkt erhalten wird. Der Dephlegmator
_C_ ist so eingerichtet, dass die rectificirten Dämpfe durch zwei
einander gegenüberstehende Röhren, welche sich nach dem Kühlapparat zu
wieder vereinigen, abgeleitet werden. Das Uebrige wird aus der
Zeichnung klar.
[Illustration: Fig. 239.]
[Sidenote: Continuirliche Destillirapparate.]
Zu denjenigen Destillirapparaten, die zur Destillation von Wein (nicht
von Maische) bestimmt sind und =continuirlich= betrieben werden, gehört
der in der Geschichte der Spiritusfabrikation Epoche machende Apparat
von =Cellier-Blumenthal= (Fig. 239) nach der verbesserten Construction
von =Desrosne=. Er besteht aus den beiden Blasen _A_ und _A'_, dem
ersten Rectificator _B_, dem zweiten Rectificator _C_, dem Weinerwärmer
und Dephlegmator _D_, dem Kühlapparate _F_, dem Regulator _E_ für den
Zufluss der Flüssigkeit, welche sich in dem Reservoir _G_ befindet. Die
Blase _A'_, obgleich eben so wie die Blase _A_ mit Wein gefüllt, wirkt
als Dampfkessel; der sich entwickelnde Lutterdampf kommt in den beiden
Rectificatoren mit dem in ununterbrochenen Strome herabfliessenden
Weine in Berührung, wodurch eine Dephlegmation stattfindet; der
alkoholreicher gewordene Dampf wird in dem Gefäss _D_ noch stärker und
gelangt von da in den Kühlapparat _F_. Damit in den Rectificatoren in
der That eine Rectification vor sich gehe, muss der abwärts strömende
Wein bis auf eine bestimmte Temperatur erwärmt sein, die ihm dadurch
ertheilt wird, dass er das Kühlwasser erhitzt. Der aus der Blase _A'_
sich entwickelnde Dampf geht durch das Rohr _Z_ bis auf den Boden der
zweiten Blase _A_. Beide Blasen werden durch eine Feuerung geheizt. Mit
Hülfe des Rohres _R'_ wird die Flüssigkeit aus der zweiten Blase in die
erste geleitet. Der erste Rectificator _B_ enthält eine Anzahl
halbkreisförmiger gekrümmter und gegeneinander geneigter Scheiben von
ungleicher Grösse, welche an senkrechten Stäben so befestigt sind, dass
sie herausgenommen und gereinigt werden können; die grössten Scheiben
sind mit ihrer concaven Fläche nach oben gekehrt und siebähnlich
durchlöchert. In Folge dieser Anwendung treffen die aufsteigenden
Dämpfe grosse mit Wein befeuchtete Flächen, der überdies cascadenförmig
aus den Becken herabrinnt und so mit den Dämpfen in die innigste
Berührung kommt. In dem zweiten Rectificator _C_ sind sechs
Abtheilungen; in der Mitte einer jeden derselben ist ein Ausschnitt und
dieser mit einem aufrecht stehenden Ansatz versehen, über welchem eine
umgekehrte Kapsel befestigt ist, die fast bis auf den Boden der
Abtheilung reicht. Ein Theil der Dämpfe condensirt sich in den
Abtheilungen, so dass die Dämpfe gezwungen sind, den Lutter zu
durchstreichen und dabei einen Druck von etwa 2 Centimeter
Flüssigkeitssäule zu überwinden. Der Vorwärmer und Dephlegmator _D_ ist
ein horizontal stehender Cylinder aus Kupfer, welcher ein Schlangenrohr
mit verticalen Windungen enthält; das Rohr _M_ communicirt mit diesem
Rohre, dessen anderes Ende in das Rohr _O_ einmündet. In den Windungen
sammelt sich ein Phlegma, dessen Alkoholgehalt in den vorderen
Windungen am stärksten, in den hinteren abnehmend schwächer ist; es
sammelt sich am unteren Theile jeder Spirale und wird durch
Ansatzröhrchen in ein Sammelrohr geführt, von dem aus die Flüssigkeit,
mit Hülfe eines anderen Rohres und passend angebrachter Hähne, ganz
oder nur ein Theil davon, nach Belieben in das Rohr _O_ oder in den
Rectificator geführt werden kann. Durch das Rohr _L_ wird der
vorgewärmte Wein aus dem Dephlegmator in den Rectificator geleitet. Der
Kühlapparat _F_ ist ein überall geschlossener Cylinder mit einer
Kühlschlange, die mit dem Rohre _O_ communicirt; das andere Ende des
Kühlrohres führt das Destillat nach aussen. Oberhalb dieses Apparates
befindet sich das Rohr _K_, welches den Dephlegmator mit Wein versieht.
Der kalte Wein fliesst in den Kühlapparat durch das Rohr _I_. Wenn der
Apparat in Betrieb gesetzt werden soll, füllt man zunächst die beiden
Blasen _A_ und _A'_ mit Wein. Darauf öffnet man den Hahn _E_, so dass
das Rohr _J_, der Kühlapparat _F_ und der Dephlegmator sich mit Wein
füllen. Sodann erhitzt man den Wein in der Blase _A'_ bis zum Sieden;
die Dämpfe entweichen durch das Rohr _Z_, condensiren sich in _A_,
dessen Flüssigkeit durch das Einströmen der Dämpfe und durch die unter
ihm circulirenden Verbrennungsgase sich erwärmt und ebenfalls bald in's
Sieden kommt. Die Lutterdämpfe gehen nach dem ersten Rectificator _B_
und von da in das Schlangenrohr des Dephlegmators _D_ und werden
daselbst zum grossen Theile verdichtet; das Phlegma geht in den
Rectificator zurück. Sobald der Vorwärmer _D_ so weit erhitzt worden
ist, dass die Hand die Wärme in dem erhitzten Wein nicht mehr verträgt,
öffnet man den Hahn des Gefässes _E_, worauf die Destillation beginnt.
Der durch das Rohr _J_ in den Kühlapparat _F_ geleitete Wein beginnt
schon in diesem Apparate sich zu erhitzen und gelangt dann in den
Vorwärmer, wo seine Temperatur sich fast bis zum Siedepunkt steigert;
von da führt ihn das Rohr _L_ in den Rectificator _B_, von wo er in die
Blase _A_ kommt. Sobald die Flüssigkeit der Blase _A'_ keinen Alkohol
mehr enthält, lässt man die Schlempe als Vinasse durch den Hahn _R_
ausfliessen und öffnet darauf den Hahn _R'_, damit sich die Blase _A'_
von Neuem fülle. Der Dampf legt den nämlichen Weg, aber in umgekehrter
Richtung zurück; nach seiner Verdichtung in dem Kühlapparat _F_ gelangt
er in das mit Aräometer versehene Gefäss _N_ und von da nach _H_. Der
mit Hülfe des eben beschriebenen Apparates erhaltene Alkohol ist um so
stärker, eine je grössere Anzahl von Windungen des Kühlrohres in dem
Dephlegmator man mit dem Rectificator verbindet. Je nach dem
Alkoholgehalt des Weines und der Stärke, die das Destillat haben soll,
entscheidet die Praxis, welche der Hähne offen zu lassen sind.
=Desrosne='s Apparat lässt sich leicht auf den unterbrochenen Betrieb
anwenden; zu diesem Behufe braucht man nur das Reservoir, den
Kühlapparat und den Rectificator mit kaltem Wasser anzufüllen und das
untere Ende des Rohres _L_ zu verschliessen.
[Illustration: Fig. 240.]
[Sidenote: Apparat von Laugier.]
Von grossem Interesse ist auch der Destillirapparat von =Laugier= (Fig.
240 im Durchschnitt abgebildet). Wenn der Apparat von =Desrosne= sich
durch geringen Brennstoffverbrauch, Schnelligkeit der Destillation und
vorzügliche Beschaffenheit des Destillates auszeichnet, so ist er doch
etwas complicirt, weil er so eingerichtet ist, dass man Wein von jedem
beliebigen Alkoholgehalt verwenden und damit Alkohol von jeder
gewünschten Stärke destilliren kann. Solche Apparate, die wie der von
=Laugier= nur immer Flüssigkeiten von gleicher Beschaffenheit (Wein
oder Maische) destilliren und ein Destillat von constantem
Alkoholgehalt geben sollen, können dagegen weit einfacher construirt
sein. Bei =Laugier='s Apparat gelangt die zu destillirende Flüssigkeit
durch das Rohr _s_ und den Trichter _p_ in das Gefäss _A_, in dessen
unteren Theil es eintritt, um dort zur Condensation der Alkoholdämpfe
zu dienen. Aus diesem Gefässe begiebt sich die erwärmte Flüssigkeit
durch das Verbindungsrohr _r_ in den unteren Theil des zweiten Gefässes
_B_, wo mit Hülfe eines Kühlrohres die Dephlegmation vor sich geht.
Darauf gelangt die Flüssigkeit durch _c_ in die zweite Destillirblase
_C_, die durch die Verbrennungsgase von der Feuerung der ersten
Destillirblase _D_ erhitzt wird; in der Blase _C_ erleidet die
Flüssigkeit eine Rectification und die Vinasse geht durch das Rohr _e_
in die Blase _D_. _m_ ist das Dampfrohr, welches die Dämpfe aus _D_ in
die Blase _C_ leitet, das Rohr _b_ führt die alkoholischen Dämpfe in
den Dephlegmator. Durch das Rohr _d_ gelangt das Phlegma in die Blase
_C_; _f_ dient zum Entleeren der Blase _D_; _g_ und _h_ sind Rohre, um
den Stand der Flüssigkeit in der Blase anzuzeigen; _l_ führt die nicht
verdichteten Dämpfe aus dem Dephlegmator in den Kühlapparat, _i_ die
sich in dem Gefäss _B_ gebildeten Dämpfe in das Kühlrohr. Der in dem
Kühlapparat verdichtete Alkohol geht, wie die Abbildung zeigt, in einen
Probecylinder _o_, worin ein eingetauchtes Aräometer die Procente
anzeigt. Der Kühlapparat des Gefässes _B_ besteht aus sieben
Abtheilungen, die durch weite Spiralen gebildet werden. Jede dieser
Spiralen ist an ihrem niedrigsten Punkte mit einer kleinen Röhre
versehen; diese Röhren vereinigen sich sämmtlich in dem Rohre _d_,
durch welches die condensirten Theile in die Blase zurückgeführt
werden. Durch die Stärke des Kochens in der ersten Blase und durch den
Zufluss von Wein kann man die Abkühlung der Dämpfe im Dephlegmator
beliebig reguliren, so dass man Branntwein von 50 Proc. oder Alkohol
von über 80 Proc. erhält.
[Illustration: Fig. 241.]
Zuweilen wendet man Apparate von noch einfacherer Construction an, in
welchem die zu destillirende Flüssigkeit durch ein Schlangenrohr, in
welchem Hochdruckdampf circulirt, erhitzt wird. Fig. 241 zeigt einen
solchen Apparat. _A_ ist ein Cylinder aus Gusseisen oder Kupfer, in
welchem die zu destillirende Flüssigkeit mittelst eines kupfernen
Schlangenrohrs erhitzt wird, das durch _b_ in den Cylinder ein- und
durch _a_ austritt; durch _c_ wird die vom Alkohol befreite Vinasse
abgelassen. _B_ ist der Dephlegmator, in welchem die zu destillirende
Flüssigkeit continuirlich abwärts fliesst, während der aus _A_ sich
entwickelnde Lutterdampf ununterbrochen aufsteigt. Die Anordnung in dem
Dephlegmator, um die Berührungsflächen zu vergrössern, ist eine sehr
verschiedene. Die Dämpfe gehen in das Reservoir _E_ und durch das Rohr
_F_ in den Rectificator _C_, der wie gewöhnlich eingerichtet ist; der
condensirte Theil fliesst durch _H_ in den Dephlegmator zurück, die
nicht condensirten Dämpfe gehen in das Kühlrohr des Gefässes _C_, in
welchem sie verdichtet, abgekühlt und durch _M_ abgeführt werden. Die
zu destillirende Flüssigkeit gelangt aus einem höher gelegenen
Reservoir durch das mit dem Hahne _K_ versehene Rohr _L I_ in den
Apparat und zwar zunächst nach _D_, dann nach _C_, von da durch _G_ in
den Dephlegmator und endlich in den Cylinder _A_.
[Sidenote: Die Entfuselung.]
=Entfuselung.= Wie Seite 519 hervorgehoben wurde, treten bei der
geistigen Gährung neben dem gewöhnlichen Alkohol (Aethylalkohol) unter
gewissen, noch nicht völlig festgestellten Bedingungen grössere oder
geringere Mengen homologer Alkohole: Propylalkohol, Butylalkohol und
Amylalkohol auf, deren höhere Glieder dem Alkohol unangenehme
Eigenschaften ertheilen und mit dem Namen =Fuselöle= bezeichnet werden.
Das Fuselöl ist je nach der Natur der Maische (ob Kartoffel-, ob Korn-,
ob Rübenmaische) verschieden zusammengesetzt; es bildet sich in grösserer
Menge nur dort, wo die Gährung bei höherer Temperatur in concentrirter
Zuckerlösung und bei Abwesenheit von Weinsäure vor sich geht. Bei grosser
Verdünnung und niedriger Temperatur gährende Flüssigkeit liefert kein
Fuselöl, wenigstens keinen Amylalkohol, der sich auch nie im Weine
findet, welcher bei Gegenwart von Weinsäure die Gährung durchgemacht
hat.
Alle Fuselöle haben das mit einander gemein, dass sie weit weniger
flüchtig sind als Wasser und Alkohol und daher bei der
Branntweingewinnung nur gegen das Ende der Destillation in grösserer
Menge auftreten, während sie bei der Spiritusgewinnung meist in den
Condensationsprodukten der Dephlegmatoren enthalten sind. Ein Theil des
Fuselöls geht mit dem Branntwein oder Alkohol über und lässt sich von
demselben nur äusserst schwierig trennen. Das =Kartoffelfuselöl= ist
wesentlich Amylalkohol (C_{5}H_{12}O), ein farbloses, dünnflüssiges Oel
von 0,818 spec. Gew. und von durchdringendem, zum Husten reizendem,
erstickendem Fuselgeruch und brennendem Geschmack, welches bei 133°
siedet. Durch oxydirende Agentien (Kaliummanganat und -permanganat),
ein Gemenge von Schwefelsäure und Kaliumchromat (oder Braunstein, sowie
Platinmohr) wird es in Valeriansäure (C_{5}H_{10}O_{2}) übergeführt.
Durch Säuren wird es auf dieselbe Weise in eigenthümliche Aetherarten
umgewandelt wie der gewöhnliche Alkohol. Diese Aetherarten sind zum
Theil von höchst angenehmem Geruch und finden deshalb in der Parfümerie
und zum Aromatisiren von Bonbons u. s. w. Anwendung.
[Illustration: Fig. 242.]
Für viele Anwendungen des Kartoffelspiritus ist der Fuselgehalt ein
Nachtheil, der durch die =Entfuselung= zu beseitigen ist. Die
Vorschläge, die in dieser Hinsicht gemacht worden sind, kommen theils
auf eine Zerstörung des Fuselöls durch Oxydation oder Chlorung oder auf
eine Maskirung und Ueberführung in minder unangenehm riechende
Verbindungen, theils auf eine wirkliche Entfernung des Fuselöls hinaus.
Chlorkalk, Kaliumpermanganat und dergl. bilden, wenn man über dieselben
fuselhaltigen Spiritus rectificirt, valeriansauren Fuseläther, doch
erstreckt sich die oxydirende Einwirkung ebensowol auf den Amylalkohol,
sodass das anzuwendende Quantum dieser Agentien nur äusserst schwierig
zu ermitteln ist. Rectificirt man den zu entfuselnden Spiritus mit
einem Gemisch von Schwefelsäure und Essig, so bildet sich neben etwas
Essigäther Amylacetat (C_{2}H_{3}O / C_{5}H_{11})} O, das angenehm
obstartig riecht. Aehnlich wirken Salzsäure und Salpetersäure, die
ebenfalls schon zur Entfuselung angewendet wurden. Das bewährteste
Entfuselungsmittel besteht in der Anwendung von gut ausgeglühter
=Kohle= (vegetabilische Kohle, Torfkohle, Knochenkohle), welche, wenn
man den fuselhaltigen Alkohol damit zusammenbringt, das Fuselöl
mechanisch aufnimmt. Mit Hülfe von Kohle reinigt man den Spiritus und
Branntwein theils in Dampfgestalt, theils durch Digestion in der Kälte
und Filtration, unzweckmässig durch Rectificiren über dieselben, da bei
der Siedetemperatur das von den Kohlen aufgenommene Fuselöl leicht
wieder gelöst werden kann. Die zur Entfuselung zu verwendenden Kohlen
werden gekörnt und die Kohlenkörner durch Sieben vom Staub befreit. Mit
der gekörnten Kohle füllt man einen kupfernen Cylinder, der unten und
oben einen eingelegten durchlöcherten Boden hat, an und schaltet den
Cylinder zwischen dem Beckenapparat und dem Rectificator in den
Destillirapparat ein in der Weise, dass die Dämpfe von unten nach oben
durch die Kohle streichen. Auf 100 Liter zu entfuselnden Branntweins
rechnet man 3-5 Kilogr. gekörnte Kohle, durch welche zweimal dieselbe
Menge Spiritus gehen kann, ehe ihre absorbirende Kraft erschöpft ist,
die durch Ausglühen wieder hergestellt wird. Bei dem =Falkmann='schen
Apparate (Fig. 242) ist das Wesentliche ein helmartiges Gefäss _A_, in
welchem sich die durchbrochenen Böden _b b b_ eingesetzt befinden; auf
einem jeden Boden liegt eine Kohlenschicht, die mit einem Deckel _c_
bedeckt ist. Das Ganze ist aber mit einem Hut geschlossen, der die
Kohlenschicht _d d_ enthält. Der um das Gefäss _A_ auswendig
herumlaufende Kühlapparat, der in der Zeichnung durch die Zuflussröhren
_ffff_ und die Abflussröhren _eeee_ angedeutet ist, dient dazu, die
Temperatur der Kohlenschichten zu reguliren. Dieser Apparat ist höchst
wirksam, da in der That in ihnen Entfuselung und Dephlegmation zu
gleicher Zeit stattfindet.
[Sidenote: Ausbeute an Alkohol.]
Die =Ausbeute an Alkohol= aus einem gegebenen Material ist nicht nur von
dem quantitativen Verhältnisse der alkoholgebenden Bestandtheile
(Stärkemehl, Dextrose oder Rohrzucker) der Rohsubstanz, sondern auch von
der mehr oder minder zweckmässigen Ausführung aller Operationen der
Spiritusbereitung (Maischverfahren, Leitung der Gährung) in geeigneten
Apparaten abhängig. Was den erstern Punkt betrifft, so lehrt die Chemie,
dass, wenn wir von solchen Produkten, die wie das Glycerin und die
Bernsteinsäure bei der geistigen Gährung in nur kleiner Menge sich
bilden, absehen,
100 Th. Stärkemehl 56,78 Th. Alkohol }
100 " Rohrzucker 53,80 " " } geben.
100 " Dextrose 51,1 " " }
Die Erfahrung zeigt jedoch, dass die Alkoholausbeute geringer ist, als
sie nach der Voraussetzung, dass je 1 Mol. Stärkemehl oder Zucker 2 Mol.
Alkohol liefere, sein sollte, so liefern 100 Th. Rohrzucker nicht, wie
oben angegeben, 53,8 Th. Alkohol, sondern nur 51,1 Th.
100 Kilogr. Gerste geben 44,64 Liter Branntwein von 50° Tr.
100 " Gerstenmalz " 54,96 " " " " "
100 " Weizen " 49,22 " " " " "
100 " Roggen " 45,80 " " " " "
100 " Kartoffeln " 18,32 " " " " "
6 Liter (Quart oder Maass) Branntwein vom metrischen Centner
(Hektoliter, Scheffel u. s. w.) rechnet man 6 × 30 = 300 Proc. Alkohol,
7 Liter folglich 350, 8 Liter 400. 8 Liter à 48 Proc. Tr. = 384 Proc.
Alkohol. Die Literzahl des Branntweins oder Spiritus ist mit dem
Alkoholgehalte in Procenten nach Tralles zu multipliciren, demnach
geben:
1 metrischer Centner Gerste 44,64 × 50 = 2232 Proc. Alkohol.
1 " " Gerstenmalz 54,96 × 50 = 2748 " "
1 " " Weizen 49,22 × 50 = 2461 " "
1 " " Roggen 45,80 × 60 = 2290 " "
1 " " Kartoffeln 18,32 × 50 = 916 " "
(Behufs der Umrechnung auf die in Preussen üblichen Quartprocente sei
bemerkt, dass ein bayer. Maass = 1,069 Liter, 1 preuss. Quart = 1,145
Liter.)
Nach solchen Quartprocenten rechnet man im Spiritushandel, so zwar,
dass man
in Breslau 4800 ( 60 Quart à 80°)
" Berlin 10,800 (200 " à 54°)
" Magdeburg 14,400 (180 " à 80°)
Quartprocente als Einheit annahm und auf sie die Preisnotirung bezog.
Neuerlich hat man sich geeinigt, diese auf 8000 (100 Quart à 80°) zu
setzen.
[Sidenote: Alkoholometrie.]
[Sidenote: Aräometer.]
=Alkoholometrie.= Um den Alkoholgehalt des Branntweins oder irgend einer
destillirten alkoholhaltigen Flüssigkeit zu ermitteln, die jedoch keine
anderen Bestandtheile, als Alkohol und Wasser enthalten, bedient man sich
der =Aräometer=, =Alkoholometer=, =Spiritus=-, =Branntwein=- oder
=Senkwagen=. Das =Vaporimeter= und das =Ebullioskop= (vergl. Seite 478)
finden in der Alkoholometrie seltener Anwendung. Die Anwendung der
Aräometer beruht auf dem Principe, dass ein in eine Flüssigkeit
getauchter Körper ein dem seinigen gleiches Volumen Wasser verdrängt und
von seinem Gewichte eben so viel verliert, als die verdrängte Wassermenge
wiegt. Je nachdem nun die das Aräometer bildende Spindel mehr oder
weniger in die Flüssigkeit einsinkt, erfährt man das spec. Gewicht
derselben, aus welchem man dann den Gehalt zu absolutem Alkohol findet.
-- Die Aräometer von =Tralles= und =Richter= sind die gebräuchlichsten.
Mit Letzterem stimmt das von =Stoppani= überein. Beide sind
Procentaräometer, d. h. sie geben durch die Zahl, bis zu welcher sie
einsinken, an, wie viel der untersuchte Alkohol in 100 Th. reinen Alkohol
enthält. Die Differenz beider rührt aber davon her, das das Aräometer von
=Tralles= Volumenprocente, das von =Richter= Gewichtsprocente angiebt. Da
die Eintheilung des =Richter='schen Aräometers auf nicht ganz richtigen
Voraussetzungen beruht, so ist das von Tralles vorzuziehen. Das
Alkoholometer von =Tralles= ist im Zollverein das gesetzliche Mittel zur
Bestimmung des Alkoholgehaltes (bei 14,44° R.); in Oesterreich ist das
Instrument ebenfalls eingeführt, nur mit dem Unterschiede, dass die
Angaben auf die Temperatur von 12° R. (= 15° C.) sich beziehen.
Folgende Tabelle giebt eine Vergleichung der beiden Scalen unter
einander und mit den wahren Gewichtsprocenten, mit dem entsprechenden
spec. Gewichte, bei einer Temperatur von 15°.
=================+=================+==================+===============
Spec. Gewicht. | Wahre | Angebliche |Volumenprocente
Gewichtsprocente.|Gewichtsprocente.| Gewichtsprocente | nach
| | nach =Richter=. | =Tralles=.
=================+=================+==================+===============
0,990 | 4,99 | 5 | 6,23
0,981 | 11,11 | 10 | 13,73
0,972 | 18,12 | 15 | 22,20
0,964 | 24,83 | 20 | 30,16
0,956 | 29,82 | 25 | 36,50
0,947 | 35,29 | 30 | 42,12
0,937 | 40,66 | 35 | 48,00
0,926 | 46,00 | 40 | 53,66
0,915 | 51,02 | 45 | 58,82
0,906 | 54,85 | 50 | 62,65
0,899 | 60,34 | 55 | 67,96
0,883 | 64,79 | 60 | 72,12
0,872 | 69,79 | 65 | 76,66
0,862 | 74,66 | 70 | 80,36
0,850 | 78,81 | 75 | 84,43
0,838 | 83,72 | 80 | 88,34
0,827 | 88,36 | 85 | 91,85
0,815 | 92,54 | 90 | 95,05
0,805 | 96,77 | 95 | 97,55
0,795 | 99,60 | 100 | 99,75
Die bei uns allgemein gebräuchlichen Alkoholometer sind genaue
Volumenprocentalkoholometer und geben an, wie viel Volumen (Maasse)
Alkohol in 100 Volumen der alkoholischen Flüssigkeit enthalten sind.
Branntwein von 50° Tralles ist also Branntwein, welcher in 100 Liter 50
Liter Alkohol enthält oder aus welchem von 100 Liter 50 Liter Alkohol
erhalten werden können. Zieht man in Betracht, dass beim Mischen von
Alkohol und Wasser beträchtliche Verdichtung und Volumenverminderung
stattfindet, dass 50 Liter Alkohol und 50 Liter Wasser nur 96,377 Liter
Mischung geben, so ergiebt sich, dass 100 Liter einer solchen Mischung
nicht 50, sondern 51,88 Liter Alkohol enthalten.
[Sidenote: Die Beziehungen der Brennerei zur Landwirthschaft.]
Die =Brennereirückstände=. Die Beziehung, in welcher die
Branntweinbrennerei zur Landwirthschaft und speciell zur Viehzucht steht,
ist eine intensive und äusserst wichtige. Die Branntweinbrennerei
hinterlässt Rückstände, welche sich noch als Viehfutter eignen; sie
extrahirt aus den stärkemehlhaltigen Substanzen, welche sie verarbeitet,
in der That nur den Alkohol, der durch die Gährung in der Maische sich
gebildet hat und lässt alle durch die Gährung nicht veränderten
ursprünglichen Nährstoffe der Kartoffeln und des Getreides in
concentrirter Form zurück. Es liegt nun auf der Hand, dass wenn in dem
gewonnenen Produkt (Spiritus oder Branntwein), die zu dessen Produktion
aufgelaufenen Kosten zurückerstattet werden, die Brennereirückstände
kostenfrei erhaltene Futterstoffe sind, deren Produktion in den
Vordergrund tritt, während der Branntwein die Stelle einer
Nebenproduktion einnimmt.
Die Branntweinbrennerei aus Kartoffeln beruht, als
landwirthschaftliches Gewerbe betrachtet, wesentlich auf einer
chemischen Zerlegung der Kartoffelsubstanz in Futtermaterial und in ein
Produkt von verhältnissmässig sehr concentrirtem Werth und grosser
Haltbarkeit und Transportfähigkeit -- in =Schlempe= und =Spiritus=.
Eine richtige Beurtheilung, ob in einem gegebenen Falle die Brennerei
in Verbindung mit der Landwirthschaft noch mit Vortheil betrieben
werden kann oder nicht, ist nur möglich, wenn man die Grösse der
Beziehung der Brennerei zur Viehwirthschaft und ebensowol in Folge der
vergrösserten Düngerproduktion als auch der Möglichkeit von
Urbarmachung sandigen Bodens zum Kartoffelbau u. s. w. ins Auge fasst,
und eine genaue und umfassende Berechnung des Aufwandes und des
Ertrages anstellt und die Bilanz zwischen Ausgabe und Einnahme zieht.
Den =Aufwand= bilden die Kosten für das Rohmaterial, die Arbeitslöhne,
die Beaufsichtigung, das Brennmaterial, die Abnutzung der
Geräthschaften, die Zinsen für das Anlage- und Betriebscapital und die
Branntwein- (Malz-) und übrigen Steuern. Der =Ertrag= ist aus dem
Spiritus (oder Branntwein) und der Schlempe zusammengesetzt. Es bedarf
kaum der Erwähnung, dass der Preis der Rohmaterialien zu den
Hauptfactoren gehört, welche den Ertrag der Brennerei bestimmen. Eine
Vergleichung dieser Preise mit den Werthen des erzeugten Produktes --
mit Hinweglassung der Produktionssteuer, die nur als Durchgangsposten
zu betrachten ist -- lehrt daher gleich von vornherein erkennen, ob in
dem gegebenen Falle von einem Ertrage noch die Rede sein kann. Der
zweite Theil des Ertrages besteht aus den Brennereirückständen, aus der
=Schlempe=, welche ebenfalls zu Geld angeschlagen werden muss, eine
Sache, die mit Schwierigkeiten verknüpft ist, weil die Ansichten der
Landwirthe, sowie der Agriculturchemiker hinsichtlich des Futterwerthes
dieser Rückstände noch ziemlich weit auseinander gehen und auseinander
gehen müssen, wenn man berücksichtigt, dass die Schlempe nie eine
constante Zusammensetzung haben kann, dass ihre Beschaffenheit sich
nach den Rohmaterialien richtet, aus denen sie gewonnen wurde, ferner
von dem verschiedenen Brennverfahren, der ungleichen Vollkommenheit des
Maisch- und Gährverfahrens u. s. w. abhängt.
[Sidenote: Schlempe.]
Die =Schlempe= ist eine Flüssigkeit, in welcher sich unzersetztes
Stärkemehl, Dextrin, Pektinkörper, Proteïnsubstanzen, Fett, kleine
Mengen von Zucker, Hülsen, Bernsteinsäure, Glycerin, Salze und
Hefebestandtheile theils gelöst, theils suspendirt befinden. Ihr Gehalt
an Trockensubstanz beträgt nur 4-10 Proc. Diese Verschiedenheit ist
eine Folge der verschiedenen Zusammensetzung des Rohmaterials, der
verschiedenen Wassermenge, die man beim Maischen zusetzt und der
ungleichen Wasseraufnahme der gegohrnen Maische während der
Destillation. =Ritthausen= analysirte Schlempesorten mit folgenden
Resultaten und das Verhältniss der Trockensubstanz zum Maischwasser war
bei (I) 1 : 7,3, bei (II) 1 : 6, bei (III) 1 : 4,08, bei (IV) 1 : 4,
bei (V) 1 : 3:
I. II. III. IV. V.
Stickstofffreie Substanzen 2,78 3,23 3,08 4,14 5,31
Proteïnsubstanzen 0,82 1,04 1,26 1,39 1,78
Cellulose 0,46 0,43 0,94 0,78 1,00
Asche 0,52 0,59 0,72 0,79 1,01
Wasser 95,40 94,71 94,00 92,9 90,9
Wenn in einer Brennerei Kartoffeln und Malz stets in gleicher Menge und
von gleicher Beschaffenheit angewendet werden, die Maische gleiche
Concentration besitzt und übrigens das Verfahren stets dasselbe ist,
muss die Schlempe immer ziemlich genau dieselbe Zusammensetzung haben.
Es lässt sich annehmen, dass durchschnittlich 3/4 der festen
Bestandtheile der Schlempe Nährstoffe sind, dass das Verhältniss der
stickstoffhaltigen Substanzen zu den stickstofffreien im Mittel = 1 : 3
ist, während es in den Kartoffeln wie 1 : 8 ist. Indem dieselben in
Schlempe verwandelt werden, verlieren sie den grössten Theil ihres
stickstofflosen Bestandes und werden dadurch zu einem proteïnreichen
Futtermittel. In der Praxis schätzt man 150-250 Kilogr.
Kartoffelschlempe = 50 Kilogr. Heu.
[Sidenote: Presshefe.]
Die =Press=- oder =Pfundhefe=. Obgleich bei der Gährung der gehopften
Bierwürze Hefe (Unter- und Oberhefe) in beträchtlicher Menge sich erzeugt
und in den meisten Fällen angewendet werden kann, wo es sich um geistige
Gährung handelt, so ist sie doch zu gewissen Zwecken, z. B. zu der
Bäckerei, ihres unangenehmen bitteren Hopfengeschmackes wegen im
ungereinigten Zustande nicht anzuwenden. Sucht man die Entfernung der
bittern Bestandtheile durch Auswaschen oder wie =Trommer= neuerdings
empfohlen hat, durch Auflösen der Hefe in Alkalilauge und Fällen aus
dieser Lösung durch verdünnte Schwefelsäure, so geschieht dies immer auf
Kosten ihrer Wirksamkeit. Ausserdem ist die Hefenproduktion bei der
Bierbrauerei durchaus Nebensache und alle Rücksichten auf Quantität und
Güte der Hefe müssen gegen die nämlichen Rücksichten gegen das Bier in
den Hintergrund treten. Es war daher in der Natur der Sache begründet,
dass man die Hefenfabrikation als besondern und eigenthümlichen
Gewerbszweig entstehen liess und damit zugleich für das so wichtige
Produkt eine Quelle schuf, welche es reichlicher und besser, und
namentlich auch ökonomisch vortheilhafter producirte. Obgleich auch die
Hefenfabrikation ihr Produkt nicht anders als durch den Process der
geistigen Gährung erzeugen kann, so sucht man doch die Hefe zum
Hauptprodukt zu machen und die Gährung in dieser Richtung einzuleiten und
auszuführen. Am passendsten ist die Fabrikation der Presshefe stets mit
der Fabrikation von Branntwein verbunden.
Eine Zurückführung der Darstellung der Presshefe auf ihre
naturgesetzliche Grundlage ist neuerdings durch genauere Erforschung
der Natur der Hefe und ihrer Fortpflanzungsverhältnisse (vergl. Seite
470) ermöglicht worden. Wie aus dem früher Gesagten hervorgeht, ist die
Hefenerzeugung der Cultur von Pflanzen an die Seite zu stellen, man
pflanzt kräftige Hefenzellen in einen Boden, der die Bedingungen der
Hefenpflanzenentwicklung darbietet und die nöthigen Nährstoffe in
genügender Menge enthält. Nach einer durch die Praxis bestätigten
Ansicht bieten Lösungen von Proteïnsubstanzen namentlich von Kleber und
ähnlichen Eiweisssubstanzen der Cerealien ein höchst geeignetes
Nahrungsmittel der Hefenzellen dar. Man maischt Gerstenmalzschrot (1
Theil) mit Roggenschrot (3 Theile) auf die gewöhnliche Weise ein und
kühlt die Maische mit dünner Schlempe. Auf 100 Kilogramm Schrot setzt
man 0,5 Kilogramm Natriumcarbonat hinzu und hierauf 0,35 Kilogramm
Schwefelsäure mit Wasser verdünnt und setzt die Maische mit Hefe in
Gährung. Aus der stark gährenden Flüssigkeit nimmt man mit Hülfe eines
Schaumlöffels die Hefe ab, schlägt sie durch ein leinenes Tuch oder
durch ein Sieb und lässt das Durchgegangene im kalten Wasser absitzen.
Der Absatz wird gepresst, bis er einen steifen knetbaren Teig bildet,
den man zur besseren Entwässerung gewöhnlich mit 4-10 (zuweilen sogar
bis zu 24) Proc. Kartoffelstärkemehl versetzt. Zuweilen entfernt man
das Wasser aus der Presshefe dadurch, dass man dieselbe auf eine
absorbirende Unterlage -- poröse Ziegelsteine oder Gypsplatten --
bringt oder besser noch dadurch, dass man sie centrifugirt. Die Rolle
des Natriumcarbonats scheint zu sein, die Kleberbestandtheile aus den
Cerealien zu extrahiren und sie in auflösliche Form zu versetzen, die
der Schwefelsäure, ebenfalls die Löslichkeit des Klebers zu befördern,
die Milchsäurebildung zu verhüten, die nur auf Kosten des Stärkemehls
vor sich gehen könnte und einen Ausfall an Spiritus zur Folge haben
würde, und endlich zur Beschleunigung der Abscheidung der Hefekügelchen
beizutragen. Für die Praxis der Hefenfabrikation sind, ihre Richtigkeit
vorausgesetzt, die Beobachtungen von =Pasteur= u. A. von grosser
Wichtigkeit, dass Hefensporen in einer _proteïnfreien_ Flüssigkeit,
nämlich in einer mit Ammontartrat, Kaliumphosphat, Gyps und
Magnesiumphosphat versetzten Zuckerlösung sich zu Hefenzellen
entwickeln. Die Lebensthätigkeit der Hefe nimmt demnach, wie es
scheint, das Material zum Aufbau neuer Zellen, wie höher organisirte
Pflanzen aus der unorganischen Natur, den nöthigen Stickstoff aus dem
Ammoniak, den Kohlenstoff aus der bei der Zersetzung des Zuckers sich
bildenden Kohlensäure.
Was die =Ausbeute an Presshefe= betrifft, so kann man auf 100 Kilogr.
Roggen, einschliesslich des erforderlichen Malzschrotes etwa 15-16
Kilogr. fertige Hefe rechnen. Da das wirkliche Quantum der eigentlichen
Hefe oder der stickstoffhaltigen Substanz in der Presshefe höchstens 20
Proc. beträgt, so wird bei der Hefefabrikation der Nahrungswerth der
Schlempe, was deren stickstoffhaltige Substanz betrifft, nur wenig
geschmälert.
[Sidenote: Kunsthefe.]
Es sei hier noch die =Kunsthefe= erwähnt, welche wesentlich nur den
Gährungsprocess der gährenden Maische oder Würze von heute auf die zu
stellende Maische oder Würze vom folgenden Tage übertragen soll und für
die Spiritusfabrikation dasselbe ist, was der Sauerteig für die
Brodbäckerei. Es giebt unzählige Vorschriften zur Bereitung von
Kunsthefe und künstlichen Gährungserregern überhaupt; so weit man
dieselben kennt, lassen sie sich auf folgende Kategorien zurückführen:
1) es wird einfach die Maische mit einem kleinen Theile in voller
Gährung begriffener Maische des andern Tages gestellt (ähnlich der
Bereitung von gekräustem Bier S. 505); 2) es wird von der in voller
Gährung befindlichen Maische ein kleiner Theil des flüssigen Theiles
mit Hülfe eines Hebers gezogen, diese Portion in Gährung versetzt und
damit die Maische des nächsten Tages gestellt; 3) sobald in der zuletzt
gestellten Maische die Hefenbildung am kräftigsten ist, mischt man
einen Theil der an der Oberfläche abgeschiedenen Hefe mit der zu
stellenden Maische, deren Temperatur man bis zu der zur Gährung
erforderlichen erhöht. Nach Verlauf weniger Stunden kann diese Maische
zum Stellen verwendet werden. Handelt es sich um Bereitung von
eigentlicher Kunsthefe, so macht man wie bei der Fabrikation von
Presshefe einen Ansatz von Malz- und Fruchtschrot mit Wasser, Schlempe
oder frischer Kartoffelmaische, die man entweder mit Bierhefe oder mit
Mutterhefe, d. h. einem zurückbehaltenen Reste derselben Kunsthefe
anstellt.
[Sidenote: Besteuerung des Branntweins.]
=Spiritussteuer.= Nach den gegenwärtig herrschenden Principien in der
Besteuerungspolitik erscheint der Branntwein als ein besonders zur
indirecten Besteuerung geeignetes Object[127], weil mit seinem Genusse,
wenn er ins Uebermaass geht, so verderbliche Folgen verknüpft sind, dass
der Wunsch gerechtfertigt erscheint, es möge der Consumtion durch
Preiserhöhung in Folge hoher Besteuerung eine Schranke gesetzt werden.
Die Besteuerung des Branntweins (oder des Spiritus) erstreckt sich
entweder auf die =Fabrikation= oder auf den =Verbrauch=. Die
Verbrauchssteuer ist kaum ausführbar und ebenso unbequem für den
Consumenten wie kostspielig für den Staat. Die Controle ist eine weit
leichtere und die Belästigung trifft eine geringere Anzahl von Personen,
wenn nicht der Verbrauch, sondern die Fabrikation besteuert wird. Man
kann bei dieser Besteuerungsweise ausgehen:
1) vom =Rohstoffe= (mehlhaltige Rohstoffe wie Cerealien und Kartoffeln,
ferner Zuckerrüben, Treber, Kern- und Steinobst, Weinhefen), wobei dessen
mittlerer Gehalt an Trockensubstanz oder alkoholbildendem Körper
(Stärkemehl oder Zucker oder Alkohol) zu berücksichtigen ist[128];
2) von der =Maische=, wobei man entweder nur ihre =Menge=, oder auch
zugleich ihre =Qualität= und =Consistenz= in Betracht zieht;
3) von dem erzeugten =Produkte= selbst, indem man seine Grädigkeit, d. h.
die Menge des darin enthaltenen absoluten Alkohols ermittelt;
4) von der =Zeit=, welche zur Gährung eines bestimmten Quantums Maische
und zur Destillation eines bestimmten Volumens gegohrener Masse
erforderlich ist.
[127] Unter den indirecten Steuern ist die Branntweinsteuer eine sehr
angemessene, nicht weil wir glauben könnten, es werde deshalb
weniger getrunken -- denn um das herbeizuführen, müsste man die
Steuer auf Branntwein schon bis zu einer Prohibitivabgabe
steigern -- sondern weil Branntwein in kleineren Portionen auf
einmal consumirt wird als alle übrigen Getränke und daher an dem
jeweilig consumirten Volumen der Steuerbetrag ganz winzig klein
ist.
[128] In Bayern und Württemberg versteuert man nur das Malz, nicht die
Kartoffeln, die zur Branntweinfabrikation dienen.
[Sidenote: Produktensteuer.]
[Sidenote: Besteuerung des Rohstoffes.]
Die Besteuerung des =Produktes= ist ohne Widerrede nicht nur die
gerechteste und rationellste Besteuerungsmethode, sondern auch die in
der Zukunft einzig und allein mögliche, falls dem Spiritus aus der
Brennerei in dem auf synthetischem Wege dargestellten Spiritus (aus
Leuchtgas) oder auch nur in dem aus Cellulose erhaltenen Alkohol (wie
er gegenwärtig als Nebenprodukt der Holzpapierfabrikation auftritt) in
der That ein Concurrent erwachsen sollte. Sie legt dem
Brennereibetriebe keine Schwierigkeiten in den Weg, sie beschränkt ihn
nicht in der Wahl seiner Rohstoffe, sie trifft ferner alle Producenten
nach Maassgabe ihrer Leistung. Sie hat aber auch ihre Schattenseiten,
einmal treibt sie nicht, wie andere Besteuerungsarten, den Brenner, an
Verbesserungen des Betriebes zu denken; während dem Brenner, dessen
Rohstoff, dessen Maische und dessen Zeit besteuert wird, daran liegen
muss, in der kürzesten Zeit die grösste Menge Alkohol zu erzeugen und
das Verfahren zu verbessern, da jede grössere Ausbeute an Alkohol die
Steuer verringert, ist es für den Producenten, dessen Produkt
versteuert wird, in Bezug auf die Steuerquote gleichgültig, ob er auch
rationell oder nachlässig arbeitet; die Alkoholmenge, die eben durch
seine Brennmethode erhalten wird, wird versteuert, ist sie gering, so
zahlt er weniger und umgekehrt. Eine andere Schattenseite der
Besteuerung des Produktes ist die Leichtigkeit, mit welcher
Defraudationen begangen werden können; die Steuerbeamten sind dadurch
veranlasst, auch von der Fabrikation in allen ihren Phasen Notiz zu
nehmen, um die Ueberzeugung zu gewinnen, dass nur das versteuerte
Quantum Branntwein und nicht mehr producirt worden ist. Dadurch wird
diese theoretisch vollkommenste Besteuerungsweise zu einer quälenden
und betriebsstörenden für den Brenner; sie ist in England die
gesetzliche. Im norddeutschen Bunde erhebt man (nach dem Gesetze vom 8.
Juli 1868) von jedem Quart Branntwein von 50 Proc. Tr., falls der
Branntwein aus Kartoffeln und Cerealien hergestellt worden war, 1-9/16
Silbergroschen Steuer. Die Besteuerung des =Rohstoffes= ist, wenn sie
eine gerechte sein soll, mit grossen Schwierigkeiten verknüpft, da man
nicht nur auf die Gewichtsmenge, sondern auch auf den alkoholbildenden
Bestandtheil darin Rücksicht zu nehmen hat. Es muss zuvor genau
festgestellt sein, welche Alkoholausbeute eine bestimmte Menge des zu
verarbeitenden Rohmaterials liefert. Da nun aus der Probe eines
kleinen, beliebig genommenen Theils der Rohstoffmenge ein richtiger
Schluss auf die Beschaffenheit des Ganzen nicht möglich ist, so folgt
hieraus die Nothwendigkeit der Controle des Maischraumes. Auf der
anderen Seite erfordert diese Besteuerungsweise Steuerbeamte, die
nöthigenfalls im Stande wären, Proben des Rohstoffes (chemische Probe
durch Waage oder Titrirung, Bestimmung des spec. Gewichtes u. s. w.)
selbst mit der erforderlichen Genauigkeit vorzunehmen. Weil das
Rohmaterial (Kartoffeln und Cerealien, weniger leicht Rüben) ziemlich
leicht der Steuerbewachung entzogen werden kann, so sind auch hier
Defraudationen unausbleiblich und die Behörde ist gezwungen, auch die
Fabrikation mit zu überwachen. Obgleich noch nirgends in Anwendung, hat
sie doch eine Zukunft, indem sie mit der Forderung der Wissenschaft,
aus einem bestimmten Quantum Rohstoff die grösste Alkoholausbeute zu
erzielen, im Einklange steht und dadurch zu einem mächtigen Sporn zur
Vervollkommnung des Brennereibetriebes wird. Im norddeutschen Bunde
(Gesetz vom 8. Juli 1868) erhebt man bei allen nicht mehlhaltigen
Rohstoffen =Branntweinmaterialsteuer= und zwar vom Eimer (= 60 Quart)
[Greek: a]) eingestampfter Weintrebern und Kernobst 4 Silbergroschen;
[Greek: b]) Trauben- und Obstwein, Hefen und Steinobst
8 Silbergroschen.
[Sidenote: Blasenzins.]
[Sidenote: Maischraumsteuer.]
Auf die Besteuerung der =Zeit= ist der =Blasenzins= basirt. Kennt man
alle zur Destillation erforderlichen Geräthschaften einer Brennerei, so
lässt sich mit Leichtigkeit und ziemlich sicher ein Schluss auf die
producirte Alkoholmenge und auf die zur Destillation nothwendig
gewesene Zeit ziehen; eben so leicht und genau lässt sich auch diese
Zeit controliren. Indem man eine als Einheit angenommene Spanne Zeit,
die zur Destillation gerade genügt, mit einem bestimmten Steuersatze
belegt, stellt man dem Brenner die Aufgabe, in der kürzesten Zeit das
grösste Alkoholquantum aus dem verarbeiteten Rohstoffe abzuscheiden; je
höher der Steuersatz ist, desto wichtiger erscheint für den Brenner die
Aufgabe, deren Lösung eine von der Behörde gesetzte Prämie auf beste
Benutzung der kostbaren Zeit ist. In wenigen Fällen ist wol in der
Industrie das britische _time is money_ so handgreiflich dargestellt,
als in dem vorliegenden Falle. Die Spiritusfabrikanten haben ihr
Möglichstes gethan, die Prämie zu verdienen und die
Branntweinbrennereien als Kleingewerbe hätten längst eingehen müssen,
wenn die Behörden streng auf Durchführung der Besteuerung der Zeit
gesehen hätten. Um die Branntweinbrennereien als landwirthschaftliches
Gewerbe neben den Spiritusfabriken der Neuzeit fortbestehen lassen zu
können, ergab sich die Nothwendigkeit eines anderen Mittels zur
Feststellung der producirten Alkoholmenge. Dieses Mittel fand sich in
der Ausmessung des Raumes, den die Maische während der Gährung
einnimmt. Diese Art der Besteuerung führt den Namen =Maischraumsteuer=
oder kurzweg =Maischsteuer=. Sie ist in einigen Ländern des Zollvereins
die gesetzlich eingeführte und in der That giebt es wichtige Gründe,
aus welchen sie andern Besteuerungsarten vorzuziehen ist. Ein
Hauptgrund liegt in der Schwierigkeit, mit der gährenden Maische eine
Defraudation vorzunehmen. Leider tritt vor dieser fiskalischen
Rücksicht die wissenschaftliche dergestalt in den Hintergrund, dass in
allen Ländern, in denen die Steuer vom Maischraum erhoben wird, der
Brenner nicht mehr die Aufgabe hat, aus einer gegebenen Menge
Rohmaterial die grösste Alkoholmenge zu erzeugen, sondern aus dem
kleinsten Volumen Maische die höchste Alkoholausbeute zu erzielen. Der
normale Verlauf des Zuckerbildungs- oder Maischprocesses, sowie der
Gährung der verzuckerten Maische ist aber von einem gewissen
Verdünnungsgrade abhängig, der nicht überschritten werden darf, ohne an
Alkohol einzubüssen. Während die rationelle Technik eine gewisse
Verdünnung der Maische verlangt, drängt die Besteuerung auf eine
möglichste Benutzung des besteuerten Raumes, d. h. auf eine möglichst
concentrirte Maische. In der Praxis ist daraus die Methode des
Dickmaischens mit allen ihren Consequenzen hervorgegangen: »die
Destillirapparate erhielten vielfache Verbesserungen und zweckmässigere
Einrichtung, die Fortschritte des Brennereigewerbes im Ganzen
betrachtet, würden indessen wahrscheinlich grösser sein, wenn die
Eingriffe der Steuerbehörde in den Betrieb, in die Zeiteintheilung,
Gährdauer, Brenndauer, Dimension der Geräthschaften u. s. w. nicht
wesentliche Hindernisse wären«. Die Maischraumsteuer gewährt dem
fabrikmässigen Brennbetriebe grosse Vortheile vor den
landwirthschaftlichen Kleinbrennereien. Nicht allein ist die Einführung
von Dampfapparaten zur Erwärmung und Destillation, welche die
Verarbeitung sehr dicker Maischen ermöglichen, an eine gewisse Grösse
des Betriebes gebunden, sondern die Aufstellung dieser Apparate wird
auch in demselben Maasse billiger, als sich die Erhaltungs- und
Amortisationskosten auf eine grössere Alkoholmenge vertheilen.
Brennereien mit ununterbrochenem Betriebe sind also schon deshalb in
Vortheil vor jenen, die nur während des Winters brennen, wie die
kleinen landwirthschaftlichen Brennereien, die nur wesentlich die
bessere Verwerthung der selbst erbauten Kartoffeln zum Zwecke haben. In
der Landwirthschaft sind ja die Rückstände der Brennereien, die
Schlempe, als Mastfutter für Schweine und Rinder von so hoher
Wichtigkeit, dass die Erzeugung dieser Rückstände öfter als
Hauptprodukt in den Vordergrund, der Branntwein als Nebenprodukt in den
Hintergrund tritt.
Die Brotbäckerei.
[Sidenote: Brotbereitung.]
Der Zweck der =Brotbereitung= ist, das Mehl der Körner der Cerealien
durch Abänderung seiner chemischen und physikalischen Beschaffenheit in
den Zustand zu versetzen, in welchem es am leichtesten zwischen den
Zähnen zerkleinert, mit Speichel getränkt und dadurch am besten verdaut
wird. Rührt man Mehl mit Wasser zu einem Teig an, so erhält man nach dem
Trocknen bei gewöhnlicher Temperatur eine Art Kuchen, der die
Stärkemehlkörner unverändert und unlöslich enthält und nur schwer verdaut
wird, abgesehen davon, dass er durch seinen faden Geschmack den Appetit
nicht reizt. Wird zum Trocknen die Temperatur des Siedepunktes des
Wassers benutzt, so gleicht der Kuchen getrocknetem Kleister, welcher der
Verdauung grosse Hindernisse entgegensetzt. Wirkt diese Temperatur nur
auf die Oberfläche, aber nicht in das Innere des Teiges, so wird
letzterer eine Beschaffenheit haben, welche in der Mitte steht zwischen
mehliger und glasiger; von dieser Art ist der Schiffszwieback, der immer
als ein stark ausgetrockneter Teig betrachtet werden kann und vor dem
gebackenen Brote den Vorzug grosser Haltbarkeit, den Nachtheil dagegen
eines faden Geschmackes und der Schwerverdaulichkeit hat. Durch das
Backen will man nun zweierlei erreichen, einmal soll die eigentliche
Brotmasse soweit erhitzt werden, dass das Stärkemehl in den
aufgeschlossenen Zustand, in Kleister übergehe, der Teig sich aber nicht
in eine feste spröde oder wässerige Masse verwandele, sondern sich
aufblähe und nach dem beendigten Backprocesse von der bekannten lockeren
und schwammigen Beschaffenheit erscheine; das andere Mal will man durch
das Backen die Oberfläche des Brotes rösten und dieselbe dadurch in die
Rinde oder Kruste überführen, wodurch nicht nur dem Brot der
charakteristische Wohlgeschmack, sondern auch die Eigenschaft ertheilt
wird, sich längere Zeit so ziemlich unverändert aufbewahren zu lassen.
Das Mittel zur Auflockerung des Teiges ist meist die geistige Gährung,
die man durch Zusatz von Gährungsmitteln (Fermenten), entweder
=Sauerteig= oder =Hefe=, einleitet; ein kleiner Theil der Stärke des
Mehles geht in Krümelzucker über, der in Alkohol und Kohlensäuregas
zerfällt, letzteres sucht zu entweichen, wird aber daran durch die
Zähigkeit des Mehlteiges verhindert. Der nebenbei erzeugte Alkohol kommt
nicht in Betracht. Aus Weizenmehl und Hefe erhält man das =Weissbrot=,
aus Roggenmehl oder einem Gemisch davon mit Weizenmehl und Sauerteig das
=Schwarzbrot=. =Heeren= fand in dem Mehle, wie es gewöhnlich zum Backen
benutzt wird, durchschnittlich gegen 13 Proc. Feuchtigkeit.
[Sidenote: Die Details der Brotbäckerei.]
Die Rohmaterialien der Brotbäckerei sind =Mehl=, =Wasser= und
=Gährungsmittel=, ausserdem Salz, Gewürze u. dergl. Die Zusammensetzung
der wichtigeren Mehlsorten ist folgende:
a. b. c. d.
Wasser 15,54 14,60 14,00 11,70
Albumin 1,34 1,56 1,20 1,24
Pflanzenleim 1,76 2,92 3,60 3,25
Caseïn 0,37 0,90 1,34 0,15
Fibrin 5,19 7,36 8,24 14,84
Kleber 3,50 -- -- --
Zucker 2,33 3,46 3,04 2,19
Gummi 6,25 4,10 6,33 2,81
Fett 1,07 1,80 2,23 5,67
Stärke 63,64 64,28 53,15 58,13
Sand -- -- 6,85 --
a. Weizenmehl, b. Roggenmehl, c. Gerstenmehl, d. Hafermehl. Ausser diesen
Mehlsorten finden Mais-, Bohnen-, Erbsenmehl etc. zur Brotbereitung
örtliche Anwendung.
Die Hauptphasen der Bäckerei sind:
[Sidenote: Das Anmachen des Teiges und das Kneten.]
1) =Das Anmachen des Mehles= mit Wasser zu einem Teige ist die erste
Manipulation beim Backen. Es hat zum Zweck, das Dextrin, den Krümelzucker
(deren Menge während des Anmachens durch die Einwirkung des Klebers auf
das Stärkemehl vermehrt wird), einige eiweissartige Körper aufzulösen und
im aufgelösten Zustande die unlöslichen Bestandtheile des Mehles,
namentlich den Kleber, aber auch das Stärkemehl zu durchdringen,
aufzuweichen und aufzulockern. Mit dem Wasser setzt man zugleich das
Gährungsmittel, den Sauerteig oder die Hefe (Presshefe) zu, je nachdem
Schwarzbrot oder Weissbrot dargestellt werden soll.
Unter dem =Sauerteig= (in Süddeutschland =Frischel=) versteht man
diejenige Menge des in Gährung begriffenen Teiges, der bis zum nächsten
Backen aufgehoben wird; er besteht aus einem Gemenge von Mehl und
Wasser, in welchem ein Theil des Stärkemehles unter dem Einflusse der
in Fermente (Hefe und Milchsäureferment) umgewandelten Proteïnkörper
des Mehles zum Theil in Krümelzucker und als solcher in die geistige
Gährung und Essiggährung, zum grössten Theile aber in die
Milchsäuregährung übergegangen ist. Der Sauerteig wirkt in dem Teige
gährungsfortpflanzend und auf dieselbe Weise, wie gährende Würze unter
süsser Würze, d. h. wie Hefe. Der vom vorigen Backen zurückgehaltene
Teig heisst =Grundsauerteig= (oder auch blos Grundsauer). Nach längerem
Liegen ist der Sauerteig nicht mehr geeignet, gährungserregend zu
wirken und geht nach und nach in Fäulniss über. Ueber das Verhältniss,
in welchem man den Sauerteig zum Mehlteige setzt, lässt sich nichts
Bestimmtes angeben, da dasselbe von der Art des herzustellenden Brotes,
dem Säuregrad und der Beschaffenheit des Sauerteiges u. s. w. abhängig
ist. Man rechnet gewöhnlich auf 100 Th. Mehl 4 Th. Sauerteig, oder auch
auf 80 Th. Brot 3 Th. Sauerteig. Handelt es sich um Weissbrot, so
rechnet man auf 100 Th. Mehl 2 Th. Presshefe. Das Anmachen des Mehles
geschieht mit lauwarmem Wasser von 21-37°.
[Sidenote: Kneten.]
Der so erhaltene dünne Teig, aus Mehl, Wasser und Ferment bestehend,
bleibt, mit Mehl bestreut, an einem mässig warmen Orte einige Zeit, meist
über Nacht, stehen. Hierbei tritt die =Brotgährung= ein, indem das
Ferment auf die Dextrose des Teiges einwirkt; in Folge der
Kohlensäureentwickelung hebt sich der Teig (=er geht auf=). Dem
aufgegangenen Teige verleibt man durch =Kneten= Mehl ein, weil er für
sich zu wenig Consistenz hat, um verbacken werden zu können. Verfährt man
nach der gewöhnlichen Art, nach welcher man zuerst nur ein Drittheil des
Mehles mit dem Wasser anmacht, so knetet man dann die übrigen zwei
Drittheile und das zur Bildung eines normalen Teiges erforderliche Wasser
ein. Nach dem Kneten bestreut man den Teig mit Mehl und lässt ihn an
einem warmen Orte nochmals aufgehen (=zukommen=), wozu kaum halb so viel
Zeit, als zu dem ersten Gähren nöthig ist. In den meisten Bäckereien
lässt man gegenwärtig das zweite Gähren weg und schreitet sofort nach dem
Kneten zum =Auswirken=, d. h. man bringt den Teig in die gebräuchliche
Form von Brot.
Durch das Auswirken wird der Teig zusammengedrückt und muss daher von
Neuem an einem warmen Orte kurze Zeit der Gährung überlassen werden, um
sich wieder zu heben (das Zurichten). In der Regel geschieht dies auf
Körben (Backschüsseln) oder auf Leinwand (Brottüchern), die man mit
Kleie bestreut, um das Anhaften zu verhüten. Das Volumen des Teiges
nimmt bis auf das Doppelte zu. Während des Gährens bestreicht man beim
Roggenbrote die Laibe öfters mit lauem Wasser, damit die Oberfläche
keine Risse erhält. Dieses Bestreichen wird auch unmittelbar vor dem
Einschieben in den Ofen wiederholt. Das Wasser erweicht die Rinde und
löst etwas Dextrin aus dem Teige auf, welches nach dem Verdunsten des
Wassers auf der Oberfläche (Kruste) zurückbleibt und dem Brote Glanz
giebt. Haben sich die Brote genügend gehoben und hauchen sie einen
eigenthümlich geistigen Geruch aus, so ist es Zeit, die Gährung durch
das Backen zu unterbrechen. Da während des Backens die Brote durch
Verdampfung des Wassers beträchtlich an Gewicht verlieren, das Gewicht
des Brotes durch die Behörde aber vorgeschrieben ist, so muss man so
viel Teig mehr nehmen. Das Gewicht des Teiges, welches zu einem Brote
von bestimmtem Gewichte genommen werden muss, ist nach der Grösse des
Brotes verschieden, und zwar im Verhältniss um so grösser, je kleiner
das Brot ist. Je nach der Grösse des Brotes verliert der Teig beim
Backen bis zu 25 Proc. an Gewicht. Der Grund davon liegt darin, dass,
je kleiner das Brot ist, es desto mehr Kruste hat im Verhältniss zur
Krume, dass ferner die Kruste weniger Feuchtigkeit enthält als die
Krume.
[Illustration: Fig. 243.]
[Sidenote: Knetmaschinen.]
Das Kneten des Brotteiges mit den Händen und Armen ist eine überaus
anstrengende Arbeit, der man häufig den Vorwurf gemacht hat, dass sie
unreinlich und ungesund sei. Ohne uns in Erörterungen einzulassen, in
wie weit diese Vorwürfe gerechtfertigt sind, ist doch anerkannt, dass
die mit der üblichen Knetmethode verbundene körperliche Anstrengung
eine ausserordentliche ist; es wurde deshalb längst der Gedanke
erweckt, die Arbeit des Knetens durch Maschinen verrichten zu lassen.
Obgleich es unmöglich ist, die Handarbeit durch Maschinen dort
verrichten zu lassen, wo der Tastsinn in Betracht kommt und die
=Knetmaschinen= eine allgemeine Anwendung nicht finden konnten, so
haben sie sich doch in allen Brotfabriken bewährt, wo es sich um die
Herstellung von nur einer Brotsorte handelte. Von den vielen im Laufe
der Zeit aufgetauchten Knetmaschinen sei nur die folgende von =Clayton=
(Fig. 243) angeführt. Die Teigbestandtheile werden in den cylindrischen
Backtrog _A_ gebracht; er ruht auf dem Gestelle _b b_ mittelst der
hohlen Zapfen _c_ und _d_, welche sich in den Lagern _e_ drehen. Im
Innern des Cylinders ist ein Rahmen _f_ angebracht, der um die Zapfen
_g_ und _h_ gedreht werden kann. Die beiden Hälften dieser Rahmen sind
durch schräge Messer _i i_ mit einander verbunden, welche beim Umdrehen
des Troges den Teig bearbeiten. Die Bewegung des Troges und des Rahmens
erfolgt in entgegengesetzter Richtung. Die Kurbel _o_ ist mit der Axe
des äusseren Troges, die Kurbel _p_ mit dem inneren Rahmen verbunden.
Indem beide Kurbeln in entgegengesetzter Richtung gedreht werden,
bewegen sich Trog und Rahmen gegen einander. Das Drehen kann auch durch
einen einzigen Menschen mittelst einer Kurbel verrichtet werden, indem
die Welle _h_ der Kurbel _o_, welche mit dem inneren Rahmen durch die
hohle Axe verbunden ist und denselben bei der Umdrehung mitnimmt, ein
konisches Rad _m_ enthält, das in das Rad _k_ eingreift, welches
wieder ein mit dem hohlen Zapfen des Troges verbundenes Rad _l_
umtreibt; es muss daher, wenn das Rad _m_ nach rechts sich dreht, das
Rad _t_ links umlaufen.
[Sidenote: Backofen.]
Die Umwandlung des gegangenen und ausgewirkten Brotteiges in Brot
geschieht durch das =Backen= in dem =Backofen=, dessen gewöhnlichste Art
aus einem runden oder ovalen, mit Gewölbe überspannten Herde besteht, an
dessen vorderer Seite das =Mundloch=, eine Oeffnung zum Einschieben der
Brote und zugleich auch zum Einführen des Brennmaterials, sich befindet.
Der Ofen ist aus Backsteinen und Lehm aufgemauert, die Sohle des Herdes
mit Ziegelsteinen belegt oder aus Lehm geschlagen. Das Ofengewölbe von
elliptischer Gestalt muss möglichst niedrig sein, um die Wärme gut
reflectiren zu können. Das Mundloch lässt sich mit einer Thür aus Blech
oder Gusseisen verschliessen; da dasselbe zugleich als Rauchöffnung
dient, so ist über dem Mundloch ein Rauchkanal angebracht, der den Rauch
in den Schornstein führt. Neben dem Mundloche sind gewöhnlich noch zwei
kleine Oeffnungen vorhanden, mittelst deren und durch angezündete
Holzspäne man den Ofen während des Einschiebens der Brote beleuchtet. Die
zum Verbrennen des Brennmaterials erforderliche Luft strömt durch den
unteren Theil des Mundloches ein, während durch den oberen die
Verbrennungsgase und der Rauch austreten, die für das Heizen sehr
unangenehm sind. Zweckmässiger ist daher eine Einrichtung der Backöfen,
bei welchen das Mundloch nur zum Heizen dient, der Rauch dagegen durch
Oeffnungen entweicht, die in dem hinteren Theile des Gewölbes sich
befinden und durch Schieber verschlossen werden können.
[Illustration: Fig. 244.]
[Illustration: Fig. 245.]
Fig. 244 zeigt den Verticaldurchschnitt, Fig. 245 die Sohle eines
solchen Backofens. Die nach hinten aufsteigende Backsohle _A_ hat eine
Breite von 3,1 Meter und eine Tiefe von 4 Meter und ist mit einem
Gewölbe in einem Abstande von 0,5 Meter überspannt. Das Mundloch hat
eine Breite von 0,8 Meter. _e e e_ sind die Züge, durch welche die
Verbrennungsgase in den Schornstein _D_ abgeleitet und durch einen
Schieber _u_ verschlossen werden können. Diese Vertiefung _x_ giebt dem
Bäcker einen bequemen Stand. Unter dem Backofen ist der Raum für die
Kohlen aus dem Ofen (=Bäckerkohlen=). _E_ ist die Backstube, welche
durch den darunter liegenden Backofen die zum Gehen des Teiges
erforderliche Temperatur erhält. Als Brennmaterial wendet man
trockenes, fein gespaltenes, weiches Holz an, welches man auf dem Herde
kreuzweise schichtet. Die zum Backen erforderliche Temperatur hat der
Backofen dann erreicht, wenn beim Reiben des Herdes oder des Gewölbes
mit einem Holzstabe Funken sich zeigen. Die glühenden Kohlen werden
durch das Mundloch aus dem Ofen gezogen und zum Verlöschen in den
unterhalb des Ofens befindlichen Raum gebracht. Ehe das zu backende
Brot eingeschossen wird, reinigt man den Ofen von Asche und mit Hülfe
eines nassen Wischers und bringt darauf die Brote mittelst der
sogenannten Ofenschüssel, eines langen, mit Stiel versehenen Brettes,
in den Ofen. Die zum Backen geeignete Temperatur des Ofens beträgt
200-225° C. Vor dem Einschieben bestreicht man die Oberfläche mit
Wasser, in welches man etwas Mehl eingerührt hat, um das Aufspringen
der Brotkruste in Folge zu schneller Einwirkung zu hoher Temperatur zu
verhindern; die Hitze wirkt nun zuerst auf die Feuchtigkeit, sodass die
Oberfläche vor zu hoher Temperatur geschützt ist. Die Wasserdämpfe,
womit der Backofen sich nach und nach anfüllt, sind, um eine chemische
Veränderung der Oberfläche des Brotes hervorzurufen und dadurch eine
glatte Kruste zu erzeugen, ganz unerlässlich. Die zum Ausbacken
erforderliche Zeit richtet sich nach der Grösse, der Form und der Art
des Brotes. Je mehr das Brot sich der Kugelform nähert, je kleiner
mithin die Oberfläche im Vergleich zum Inhalt ist, eine desto längere
Backzeit ist nöthig. Schwarzbrot erfordert längere Zeit als weisses.
Diese Backöfen haben in die Augen springende Nachtheile, sie können nie
gleichmässig erwärmt werden und kühlen auch ungleichmässig ab, und zwar
durch die einströmende Luft am schnellsten im vorderen Theile.
Gewöhnlich wird nach jedem Gebäck nachgeheizt, ehe wieder eingeschossen
wird, wozu weniger Brennstoff gehört als zum Anheizen. Bei dem
fabrikmässigen Betriebe der Bäckerei wendet man =continuirlich
betriebene Oefen=, bei welchen Backraum und Feuerraum getrennt sind,
an.
[Sidenote: Surrogate des Fermentes.]
=Surrogate des Fermentes für die Brotgährung.= Wie aus dem Vorstehenden
folgt, beruht das Wesentliche der Brotbereitung darauf, dass das mit
Wasser zu einem Teige verbundene Mehl durch den Umstand, dass in dem
gegohrenen Brote der Kleber gleichsam ein Skelett oder ein
zellenförmiges Gewebe bildet, durch welches das Entweichen der
Kohlensäure verhindert wird, die bekannte poröse und schwammige
Beschaffenheit erhält, die zur Verdaulichkeit des Brotes erforderlich
ist. Diese Beschaffenheit wird nun dem Brote zum Theil auf Kosten eines
Theiles der Stärke des Mehles ertheilt, die sich erst in Stärkezucker
und dann durch Gährung in Alkohol und Kohlensäuregas umwandelt;
letzteres sucht zu entweichen und bewirkt zunächst das Aufgehen des
Teiges. Damit diese Gährung vor sich gehe, ist der Zusatz von Fermenten
nothwendig, die dem Brote fremd sind und zuweilen demselben die
Verdauung beeinträchtigende Eigenschaften ertheilen. Es war daher schon
längst das Streben der Techniker, die Brotgährung und somit auch den
Zusatz von Hefe und Sauerteig zu umgehen und dem Teige die
erforderliche lockere Beschaffenheit durch eine in dem Teige selbst vor
sich gehende Gas- oder Dampfbildung zu geben; denn es ist einleuchtend,
dass jeder luft- oder dampfförmige Körper auf passende Weise in dem
Teige vertheilt, sich ebenso wie die während des Aufgehens sich
entwickelte Kohlensäure verhalten wird. Obgleich das Problem, Brot von
normaler Beschaffenheit ohne Gährung zu bereiten, noch keineswegs
gelöst ist, so fehlt es doch nicht an darauf bezüglichen Vorschlägen,
die zum Theil alle Beachtung verdienen. Es seien im Folgenden einige
der wichtigsten derselben angeführt. Das =Ammonsesquicarbonat=
(Hirschhornsalz der Pharmaceuten), dem Teige in kleiner Menge
einverleibt, kann zum Aufgehen desselben beitragen, einmal, indem die
Säure, die in keinem Teige fehlt, mit dem Ammoniak zusammentritt und
Kohlensäure frei macht, das andere Mal, indem das kohlensaure Ammoniak
in der Hitze des Backofens Dampfgestalt annimmt und somit das
Auflockern des Teiges bewirkt. =Natriumbicarbonat= und =Salzsäure= sind
wiederholt vorgeschlagen und von =J. v. Liebig= warm empfohlen worden,
um in dem Teige selbst die zum Aufgehen desselben nöthige Kohlensäure
zu entwickeln (NaHCO_{3} + ClH = NaCl + H_{2}O + CO_{2}), wobei das
zugleich entstandene Kochsalz in dem Teige bleibt. Auf 100 Kilogr.
Schwarzmehl nimmt man 1 Kilogr. Natriumbicarbonat, 4,25 Kilogr.
Salzsäure von 1,063 spec. Gew. (= 9,5° B. = 13 Proc. ClH), 1,75-2,0
Kilogr. Kochsalz und 79-80 Liter Wasser; man erhält 150 Kilogr.
Brot[129]. Vortheilhafter und rationeller scheint das gleichfalls von
=v. Liebig= empfohlene =Horsford='sche Backpulver (_yeast-powder_) zu
sein. Dieses Pulver besteht aus zwei Präparaten, einem =Säurepulver=
(saurem Calciumphosphat gemengt mit saurem Magnesiumphosphat) und einem
=Alkalipulver= (einem Gemisch von 500 Grm. Natriumbicarbonat und 443
Grm. Chlorkalium). Auf 100 Kilogr. Mehl kommen 2,6 Kilogr. Säurepulver
und 1,6 Kilogr. Alkalipulver zur Anwendung. (Während des Knetens setzen
sich Natriumbicarbonat und Chlorkalium zunächst in Chlornatrium und
Kaliumbicarbonat um, welches letztere hierauf durch das saure Phosphat
unter Freiwerden von Kohlensäure zersetzt wird.) Durch Anwendung des
Backpulvers ist man in den Stand gesetzt innerhalb zweier Stunden aus
Mehl fertiges Brot zu bereiten, und erhält dabei aus 100 Pfd. Mehl
10-12 Proc. Brot mehr als im günstigsten Falle nach dem gewöhnlichen
Backverfahren. Von besonderem Werthe ist die Methode in allen den
Fällen, wo nicht stets frischer Sauerteig zu haben ist, wie z. B. auf
Schiffen oder in Dörfern, in denen nicht regelmässig gebacken wird. Die
Anwendung des Backpulvers empfiehlt sich schliesslich noch für den
Küchengebrauch, indem hierdurch alle die Mühe und Zeit erspart wird,
welche die Beschaffung sowie die Anwendung der Kunsthefe mit sich führt
-- ein Vortheil, der vielen Hausfrauen von Werth sein wird und in
Nord-Amerika dieses Backverfahren bereits zur allgemeinen Verbreitung
gebracht hat. Reines =Kohlensäuregas= dem Teige zu incorporiren, um
demselben die Beschaffenheit eines durch Gährung gehobenen Teiges zu
ertheilen, ist eine ziemlich nahe liegende Idee, die zu verschiedenen
Zeiten gefasst, vergessen und immer wieder von Neuem aufgenommen wurde,
zahlreiche Vertreter und ebenso viele Gegner fand, ohne dass bis jetzt
ein genügendes Resultat erzielt worden wäre. Neuerdings haben
=Dauglish= und =Bousfield= sich mit der Brotbereitung mit Hülfe von
Kohlensäure (Luftbrot, _aërated-bread_) beschäftigt. Das Kneten des
Teiges geschieht in einem verschlossenen Cylinder, aus welchem die Luft
ausgepumpt wird und in welchen man sodann unter starkem Druck
Kohlensäuregas eintreibt, welches während des Knetens von dem dem Mehle
zugesetzten Wasser absorbirt wird. Hat das Kneten genügend
stattgefunden, so öffnet man eine unter dem Knetcylinder befindliche
Röhre, durch welche der Teig sodann durch den Gasdruck ausgetrieben
wird. Man schneidet ihn beim Austritt aus der Röhre stückweise ab und
bringt die so gebildeten Laibe sofort in den Backofen. Indem die von
dem Wasser des Teiges absorbirte Kohlensäure nun wieder entweicht,
bläht sie den Teig auf. -- Die Behauptung, dass das mit reiner
Kohlensäure dargestellte Brot einen andern und zwar faden Geschmack
besitze, als das auf gewöhnliche Weise mit Gährung erhaltene, scheint
nicht ungerechtfertigt zu sein, da in letzterem geringe Mengen der
geistigen Produkte der Gährung zurückbleiben, die namentlich bei
frischem Brote durch Geschmack und Geruch wahrzunehmen sind. Es ist
auch nicht zu vergessen, dass der bei der Brotgährung sich bildende
Alkohol, indem er durch die Hitze des Backofens in Dampf verwandelt
wird, neben der Kohlensäure zur Auflockerung des Brotes beiträgt.
Pflegt man ja in der Feinbäckerei bei Backwerken aus Mehl, Fett und
Eiweiss zum Auflockern des Teiges eine alkoholische Flüssigkeit allein
(Weingeist oder Rum) anzuwenden.
[129] Das Verhältniss des Natriumbicarbonates zur Salzsäure ist so
gewählt, dass 5 Grm. des ersteren durch 33 Kubikcentim. der Säure
vollkommen neutralisirt werden; das Brot muss eine sehr
schwachsaure Reaction behalten.
[Sidenote: Brotausbeute.]
Was die =Ausbeute an Brot= aus einem bestimmten Quantum Mehl anbelangt,
so geben 100 Kilogr. Mehl, je nach der Beschaffenheit desselben,
125-135 Kilogr. Brot.
[Sidenote: Zusammensetzung des Brotes.]
Das Mehl der Getreidearten enthält im lufttrocknen Zustande 12-16 Proc.
Wasser, während seiner Umwandlung zu Brot nimmt es aber noch grosse
Mengen von Wasser auf. 100 Pfd. feinen Weizenmehls verbinden sich mit
50 Pfd. Wasser und geben 150 Pfd. Brot. Die Zusammensetzung des Mehles
und Brotes ist daher folgende:
Weizenmehl. Weizenbrot.
Trockenes Mehl 84 84
Ursprüngliches Wasser 16 16
Hinzugesetztes Wasser -- 50
--- ---
100 150
Nach =Heeren= geben 100 Pfd. Weizenmehl wenigstens 125-126 Pfd. Brot,
100 Pfd. Roggenmehl 131 Pfd. Brot. Der Gehalt des frischen Weizenbrotes
an Dextrin und löslicher Stärke beträgt 9 Proc., an Stärke 40 Proc., an
Proteïnkörpern 6,5 Proc., an Wasser 40-45 Proc. Neugebackenes Brot
besitzt, wie allbekannt, eine eigenthümliche Weichheit und Zähigkeit;
nach einigen Tagen verliert es diese Weichheit und wird krümelnd und
anscheinend trocken und heisst in diesem Zustande =altbacken=. Meist
ist man der Ansicht, dass diese Veränderung in der Abnahme des
Wassergehaltes ihren Grund habe. Dies ist aber unrichtig, da nach
Versuchen von =Boussingault= altbackenes Brot ebenso viel Wasser als
frisches enthält. Die Veränderung besteht allein in einem besondern
Molecularzustande des Brotes, welcher bei dem Altbackenwerden eintritt.
[Sidenote: Verunreinigung des Brotes.]
Wenn das zur Brotfabrikation angewendete Mehl verdorben ist, so ist der
Kleber verändert und erweicht; die bei dem Gähren des Teiges sich
entwickelnde Kohlensäure lockert daher den Teig nicht auf, sondern
entweicht. Das daraus entstehende Brot ist mithin derb und weniger
weiss. Um diesem Uebelstande zu begegnen und schlechtes Mehl zur
Erzeugung eines anscheinend guten Brotes anzuwenden, pflegen die Bäcker
Belgiens und des nördlichen Frankreichs dem Teig eine kleine Menge
Kupfersulfat (1/15000-1/30000) zuzusetzen, dessen Base sich mit dem
Kleber zu einer unlöslichen Verbindung verbindet, wodurch der Teig zähe
und weiss wird und die Eigenschaft erhält, eine grössere Menge Wasser
aufzunehmen. Um diese schädliche Beimengung nachzuweisen, wird eine
Portion des verdächtigen Brotes getrocknet und durch Verbrennen
eingeäschert, in der zurückbleibenden Asche lässt sich durch
Abschlämmen das Kupfer leicht nachweisen. In England setzt man
allgemein dem Mehl beim Brotbacken etwas Alaun zu. In Deutschland, wo
der Zusatz von Kupfersulfat und Alaun (0,1 Proc.) von der Behörde
untersagt ist, bewahrt man in einigen Gegenden den Sauerteig in
kupfernen Trögen auf, wodurch sich Grünspan erzeugt, dessen Bildung von
den Bäckern nicht ungern gesehen wird.
Die Essigfabrikation.
[Sidenote: Der Essig und seine Entstehungsweise.]
Das, was man im gewöhnlichen Leben =Essig= nennt, ist wesentlich ein
Gemisch von Essigsäure mit Wasser. Die Essigsäure C_{2}H_{4}O_{2} oder
(C_{2}H_{3}O / H)} O besteht im höchst concentrirten Zustande in
100 Theilen aus
Kohlenstoff 24 40,0
Wasserstoff 4 6,7
Sauerstoff 32 53,3
------------
60 100,0
und bildet sich durch Oxydation des Alkohols, sowie durch trockne
Destillation der Cellulose.
Was die erstere Bildungsweise betrifft, so lässt sich der Vorgang der
Umwandelung des Alkohols in Essigsäure durch folgendes Schema
ausdrücken:
1 Mol. Alkohol C_{2}H_{6}O = 46 } geben
2 " Sauerstoff 2O = 32 }
--
78
{ 1 Mol. Essigsäure C_{2}H_{4}O_{2} = 60
{ 1 " Wasser H_{2}O = 18
--
78
Nach diesem Schema geben 100 Th. Alkohol 129,5 Th. höchst concentrirte
Essigsäure. Der Vorgang ist aber in der That nicht so, dass sich aus
dem Alkohol sofort Essigsäure bildet. Ehe diese Säure entsteht, geht
der Alkohol erst in einen Körper über, welcher minder sauerstoffreich
ist als die Essigsäure, nämlich den =Aldehyd= C_{2}H_{4}O. Die
Umwandelung des Alkohols lässt sich auf folgende Weise übersichtlich
darlegen:
Alkohol C_{2}H_{6}O = 46
} (H_{2} werden durch O aus
Davon ab H_{2} = 2 } der Luft zu H_{2}O
------------------------------------------ oxydirt)
Bleibt Aldehyd C_{2}H_{4}O = 44
Dazu O = 16 (aus der Luft)
------------------------------------------
Resultirte Essigsäure C_{2}H_{4}O_{2} = 60
100 Kilogr. Alkohol brauchen zu ihrer Ueberführung in Essigsäure 300
Kilogr. (= 2322 Hektoliter) Luft, da diese genau die 69 Kilogr.
Sauerstoff enthalten, die zur Oxydation des Alkohols zu Essigsäure
erforderlich sind. Es ist jedoch einleuchtend, dass in der Praxis
dieses Luftquantum bei weitem unzureichend ist, da von dem dem Alkohol
zugeführten atmosphärischen Sauerstoff wahrscheinlich nur derjenige
Theil, der in Gestalt von Ozon vorhanden ist, zur Essigbildung
verwendet wird. Soll in alkoholhaltigen Flüssigkeiten die Umwandelung
des Alkohols in Essigsäure erfolgen, so muss ein Gährungspilz, die
_Mycoderma aceti_, vorhanden sein, welcher, wie es scheint, die
Function hat, den Sauerstoff der Luft thätig zu machen und auf den
Alkohol zu übertragen.
Die Entstehung des Essigs als =Produkt der trockenen Destillation= der
Cellulose (Holz, Torf) lässt sich nicht durch einfache Gleichung
ausdrücken, da neben Essigsäure zahlreiche Verbindungen wie gasförmige
und flüssige Kohlenwasserstoffe, Holzgeist, Aceton, Kreosot und
Oxyphensäure, Theer etc. entstehen, deren relative Menge abhängig ist
von der Temperatur, bei welcher destillirt wird, von der Form des
Destillirgefässes, von dem Feuchtigkeitsgrade, der Art der
cellulosehaltigen Substanz u. s. w.
[Greek: a]) _Darstellung des Essigs aus alkoholhaltigen Flüssigkeiten._
[Sidenote: Essig aus Alkohol.]
Alkohol, für sich der Luft oder reinem Sauerstoffgase ausgesetzt, geht
nicht in Essigsäure über. Da der Essig aber gleichwol aus dem Alkohol nur
durch Aufnahme von Sauerstoff (allerdings von thätigem) sich bildet, so
ist es einleuchtend, dass die alkoholhaltige Flüssigkeit, welche in Essig
umgewandelt werden soll, in die für die Essigbildung günstigsten
Bedingungen versetzt werden muss. Hier, wie so häufig bei
chemisch-technischen Processen ist die Erfahrung die beste Rathgeberin.
Eine zweckmässige und auf naturgesetzliche Principien gestützte Anwendung
dieser Erfahrungen macht das Wesen der Essigfabrikation, d.i. die
Darstellung von Essig in der kürzesten Zeit und auf die billigste Weise,
namentlich mit dem geringsten Verluste von Alkohol, aus.
Die Bedingungen, unter welchen eine vortheilhafte Erzeugung des Essigs
im Grossen stattfinden kann, sind folgende:
1) die alkoholhaltige Flüssigkeit -- das Essiggut -- sei dieselbe
Traubenwein oder Obstwein, gegohrener Malzauszug, Bier und Branntwein,
soll hinreichend verdünnt sein; sie darf nicht wol über 10 Proc.
Alkohol enthalten. Die Erfahrung hat gezeigt, dass unmittelbar durch
Gährung dargestellte alkoholische Flüssigkeiten leichter in Essig
übergeführt werden können, als Mischungen von Branntwein oder Alkohol
mit Wasser. Eine zu grosse Verdünnung, die weiter geht als bis zu 3
Proc. Alkohol, hindert zwar nicht die Essigbildung, wol aber wird sie
dadurch verlangsamt;
2) eine geeignete Temperatur, die nicht über 36° C. steigen und nicht
unter 10-12° C. sinken soll. Bei einer Temperatur von 7° C. und
darunter findet keine Essigbildung mehr statt, eine Tatsache, die bei
der Anführung der Vortheile von Felsen- und Eiskellern zur Aufbewahrung
von Lagerbier und überhaupt gegohrenen Flüssigkeiten gewöhnlich
übersehen wird. Bei einer Temperatur von 40-60° ist die Verwandtschaft
des Alkohols zum Sauerstoff gesteigert und die Essigbildung geht
schneller und kräftiger vor sich, doch ist bei dieser Temperatur ein
namhafter Verlust an Alkohol und Essig durch Verdampfen unvermeidlich;
3) gehöriger Luft- oder Sauerstoffzutritt zu der alkoholischen
Flüssigkeit und innige Berührung zwischen beiden. Kleinere Massen der
geistigen Flüssigkeiten sind zur Essigbildung geeigneter als grössere
auf einmal, weil erstere der Luft mehr Berührungspunkte darbieten;
4) das Vorhandensein von Substanzen, welche den Essigbildungsprocess
einzuleiten und fortzuführen vermögen; sie sind in ihrer Wirkung den
Gährungserregern oder Fermenten an die Seite zu stellen und werden
deshalb Essigsäurefermente, saure Fermente genannt, obgleich die
Essigbildung aus Alkohol keineswegs ein physiologischer Process ist.
Das beste Ferment ist der Essig, mithin auch alle Körper, welche mit
Essig imprägnirt sind, wie der sogenannte Essigschimmel oder Essigpilz
(_Mycoderma aceti_); früher glaubte man, dass die Essigmycodermen zu
dem Alkohol und dem Essig in derselben Beziehung stehen, wie die Hefe
zum Zucker und Alkohol -- daher auch der Name =Essiggährung=, um den
Process der Umwandlung der alkoholischen Flüssigkeit in Essig zu
bezeichnen -- gegenwärtig weiss man aber, dass dies nur insoweit
richtig ist, als Essigkahm auf eine alkoholhaltige Flüssigkeit
gebracht, wie die Versuche von =Pasteur= (1862) gezeigt haben, ebenso
gut wie eine kleine Quantität Essig und die Essigsäurefermente
überhaupt bei Luftzutritt die Essigbildung einzuleiten und fortzuführen
fähig ist, wie mit Essig getränkte Holzgefässe und Späne; in vielen
dieser Körper sind in Oxydation begriffene Substanzen, welche mit
alkoholhaltigen Flüssigkeiten zusammengebracht, den Alkohol mit in den
Kreis der Oxydation hineinziehen und seine Umwandlung in Essig
einleiten. Reine Essigsäure ist daher nicht im Stande, den
Essigbildungsprocess hervorzurufen, wol aber der Essig, der neben der
Essigsäure stets kleine Mengen der erwähnten Proteïnsubstanzen enthält.
Dass es diese letzteren nicht an und für sich sind, sondern nur ein
eigenthümlicher und activer Zustand derselben, zeigt das Verhalten des
Platinmohrs und des Platinschwammes, welche sofort Alkohol in
Essigsäure überführen. Nach Allem zu schliessen, wird man wol annehmen
dürfen, dass durch die Gegenwart der _Mycoderma aceti_, wie durch fein
zertheiltes Platin, der Sauerstoff der Luft activ, d. h. in Ozon
übergeführt werde und dass nur ozonisirter Sauerstoff fähig sei, aus
Alkohol Essig zu bilden. Die Essigsäure ist mithin kein Produkt der
Mycoderma, sondern das Produkt eines Oxydationsprocesses. Eine genauere
Untersuchung des Verhaltens des Wasserstoffsuperoxydes und anderer
ähnlicher ozonhaltiger oder ozonbildender Körper zu Gemischen von
Alkohol und Wasser würde ohne Zweifel wesentlich zur Kenntniss der
Theorie des Essigbildungsprocesses beitragen und vielleicht einen neuen
Weg zur rationellen Darstellung des Essigs eröffnen.
[Sidenote: Erscheinungen während der Essigbildung.]
Bei der Essigbildung sind _Erscheinungen_ wahrzunehmen, deren Beobachtung
für die Beurtheilung des Fortschreitens der Umwandelung des Alkohols in
Essigsäure von Belang ist, diese Erscheinungen sind theils chemischer,
theils physikalischer Natur, theils sind sie auch nur äussere, durch die
Veränderung der chemischen Natur der Flüssigkeit bedingte, zu den
_chemischen_ sind zu rechnen die Absorption des atmosphärischen
Sauerstoffes, ohne dass dabei ein Gas ausgeschieden wird. In dem Grade
als die Essigbildung fortschreitet, verliert sich der alkoholische Geruch
und Geschmack der Flüssigkeit und macht der bekannten erfrischend-sauren
des Essigs Platz. Zu den _physikalischen_ Erscheinungen, die während des
Verlaufes der Essigbildung auftreten, gehören 1) Zunahme des specifischen
Gewichtes der Flüssigkeit und 2) Erhöhung der Temperatur derselben. Die
Erhöhung der Temperatur der Flüssigkeit während der Essigbildung ist eine
Folge des Ueberganges des Sauerstoffes aus dem gasförmigen in den
tropfbar flüssigen Zustand. Die Temperatur steigt um so höher, je
schneller die Aufnahme des Sauerstoffes geschieht.
[Sidenote: Die ältere Methode der Essigbildung.]
Nach dem verschiedenen Ursprunge unterscheidet man gegenwärtig folgende
Essigarten: 1) den =Weinessig=, welcher aus Wein bereitet wird und ausser
der Essigsäure fast alle übrigen Bestandtheile des Weines, namentlich
Weinsäure, Bernsteinsäure und gewisse Aetherarten enthält, welche dem
Weinessig den charakteristisch angenehmen Geruch ertheilen; 2) den
=Branntweinessig= (Spiritusessig oder künstlichen Weinessig), welcher in
der Regel nur aus einem Gemisch von Essigsäure und Wasser und geringen
Mengen von Essigäther besteht; 3) den =Obstessig=, aus dem Aepfel- und
Birnenwein dargestellt, enthält neben der Essigsäure noch Aepfelsäure; 4)
den =Bier=-, =Malz=- oder =Getreideessig=, welcher aus ungehopfter
Bierwürze dargestellt wird und neben der Essigsäure Extractbestandtheile
wie Dextrin, stickstoffhaltige Bestandtheile und Phosphate enthält; 5)
den =Essig aus Zuckerrüben=. Die Rüben werden zu einem feinen Brei
gerieben und dann gepresst. Den Rübensaft verdünnt man mit Wasser und
kocht ihn auf. Nach dem Abkühlen versetzt man ihn mit Hefe und übergiebt
ihn zuerst einer alkoholischen, dann einer sauren Gährung. Das zur sauren
Gährung dienende Gefäss steht mit einem Ventilator in Verbindung. Durch
die Zufuhr eines reichlichen Luftquantums und durch Erhaltung einer
gleichmässigen Temperatur ist in wenigen Tagen der durch Gährung des
Saftes entstandene Alkohol mit Hülfe von Essigzusatz zu Essigsäure
oxydirt; endlich 6) den aus Holzessig dargestellten =Tafelessig=.
Was die =ältere Methode der Essigbildung= betrifft, so ist sie ohne
Zweifel eine Nachahmung des von selbst Sauerwerdens von Bier, Wein und
überhaupt gegohrenen Flüssigkeiten mit einigen, die Essigbildung
fördernden und das Produkt veredelnden Modificationen, nämlich
Anwendung geeigneter Temperatur, innige Berührung der säuernden
Flüssigkeit mit der Luft und eines sogenannten Essigsäurefermentes. Man
befolgt diese Methode bei der Bereitung des =Weinessigs=, kann sie aber
selbstverständlich auch bei anderen Essigsorten wie Obst- und Malzessig
anwenden. In der Regel benutzt man Säurefässer (Mutterfässer) aus
Eichenholz, welche durch Ausdämpfen extrahirt und dann mit siedendem
Essig eingesäuert werden. Zu dem Ende giesst man in jedes Fass 1
Hektoliter Wein. Nach 8 Tagen wieder 10 Liter und so fährt man jede
Woche mit dem Weinzusatze fort, bis das Säurefass bis zu zwei
Drittheilen angefüllt ist. Nach ungefähr 14 Tagen nach dem letzten
Weinzusatz ist aller Wein in Essig übergegangen. Man zieht die Hälfte
aus dem Mutterfasse ab und bringt ihn auf das Lager; mit dem
Weinzusatze und dem Ablassen des fertigen Essigs aber führt man
ununterbrochen fort. Ein Mutterfass kann oft 6 Jahre und länger noch
zur continuirlichen Essigfabrikation dienen, bis sich endlich eine
solche Menge von Hefenabsatz, Weinstein, Essiggeläger u. dergl.
gebildet hat, dass zur Reinigung des Fasses geschritten werden muss,
worauf es von Neuem zur Essigbildung verwendet wird.
Wenngleich bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren der Essigbildung
die Berührungspunkte zwischen der scheinbar ruhigen, säuernden
Flüssigkeit und der atmosphärischen Luft nicht gross sind, so werden
sie doch ununterbrochen erneuert, einmal dadurch, dass die
Flüssigkeitsoberfläche in jedem Momente eine andere wird, da jedes Atom
des entstandenen Essigs in Folge seines höhern specifischen Gewichts
sich senkt und der leichteren alkoholischen Flüssigkeit Platz macht,
ferner, dass auch die Luftschicht über dem Essiggute in fortwährender
Bewegung sich befindet, da die entsauerstoffte und dadurch leichter
gewordene Luft (von 0,9 spec. Gewichte) nach oben strebt und durch
neue, specifisch schwerere Luft (von 1,0 spec. Gewicht) ersetzt wird.
[Sidenote: Schnellessigfabrikation.]
Die sogenannte =Schnellessigfabrikation=, aus einem älteren
Essigbildungsverfahren von =Boerhaave= (gegen 1720) hervorgegangen, wurde
im Jahre 1823 von =Schützenbach= zu Endingen im Breisgau als ein
Fabrikgeheimniss für 1500 Thlr. verkauft unter der Bedingung, dasselbe
»keinem andern für oder ohne Geldleistung bekannt zu machen«. Das
Hauptprincip, worauf die Schnellessigfabrikation beruht, ist das in Essig
überzuführende Essiggut, gewöhnlich Branntwein, mit der atmosphärischen
Luft bei der erforderlichen Temperatur in die innigste Berührung zu
bringen, oder mit andern Worten, die Oxydation des Alkohols zu Essigsäure
in der kürzesten Zeit und mit dem geringsten Verlust zu bewerkstelligen.
Die innige Berührung des Essiggutes mit der Luft wird erreicht 1) durch
Vermehrung des Luftzutrittes durch einen continuirlichen Luftstrom,
welcher der Richtung des in Tropfen herabrinnenden Essiggutes
entgegengesetzt ist; 2) durch Zertheilung der säuernden Flüssigkeit in
Tröpfchen.
[Illustration: Fig. 246.]
Zur Ausführung der Schnellessigfabrikation sind besonders construirte
und vorgerichtete Gefässe (=Gradirfässer=, =Essigständer=)
erforderlich, von welchen man je nach der Stärke des darzustellenden
Essigs 2-4 braucht, die zusammen wieder eine Gruppe ausmachen. Ein
derartiges Gefäss ist Fig. 246 im Durchschnitt dargestellt; es ist aus
starkem eichenen Daubenholze angefertigt, oben offen, 2-4 Meter hoch
und 1-1,3 Meter weit. 20-30 Centimeter hoch über dem untern Boden bohrt
man in gleichen Entfernungen von einander, im Umkreise des Fasses 6
Löcher -- Luftzuglöcher -- von etwa 3 Centimeter Durchmesser, so dass
die innere Mündung des Bohrloches ein wenig tiefer liegt als die
äussere. Etwa 1/3 Meter über dem Boden befindet sich ein falscher
Boden, der siebähnlich durchlöchert ist, oder es wird einige Centimeter
über den Luftzuglöchern ein Lattenrost eingelegt, auf welchen
vorbereitete Buchenholzspäne kommen und den Ständer anfüllen bis etwa
15-20 Centimeter unter dem obern Rand. Vor ihrer Anwendung werden die
Späne ausgelaugt; die ausgelaugten Späne werden dann getrocknet.
Nachdem die Essigständer mit den trocknen Spänen beschickt worden sind,
schreitet man zum Ansäuern derselben. Zu diesem Zwecke giesst man
erwärmten Essigsprit über die im Ständer befindlichen Späne. Die
angesäuerten Fässer bleiben 24 Stunden bedeckt stehen, damit der
Essigdunst das Holz möglichst durchdringe. 18-24 Centimeter unter dem
obern Rand befindet sich ein hölzerner Siebboden. Die Löcher dieses
Siebbodens sind von der Weite eines Gänsekieles und stehen 3 bis 5
Centimeter von einander ab. Damit das Essiggut durch diese Löcher in
dünnen Strahlen über die Späne sich ergiesse, bringt man in die Löcher
Bindfäden, die etwa 3 Centim. unten hervorragen und mit einem Knoten
versehen sind, mittelst dessen sie in den Bohrlöchern oben aufliegen;
diese Fäden schwellen an, verringern dadurch die Oeffnungen etwas,
saugen durch Capillarität das Essiggut auf und lassen es vom untern
Ende auf die Hobelspäne abtropfen. In dem Siebboden befinden sich
ferner 5-8 grössere Bohrlöcher von 3-6 Centim. Weite, welche der durch
die Zuglöcher von unten eindringenden im Ständer ihres Sauerstoffs
beraubten Luft den Austritt nach oben gestatten; in diese Löcher sind
Glasröhren von 10-15 Centimeter Länge (wie es Fig. 246 zeigt)
befestigt, die etwa 8 Centimeter über dem Siebboden hervorragen und das
Abfliessen des Essiggutes verhindern. Der Essigständer wird endlich mit
einem gut schliessenden Deckel bedeckt, in dessen Mitte ein rundes Loch
ausgeschnitten ist; durch diese Oeffnung wird das Essiggut aufgegossen,
tritt ferner die atmosphärische Luft aus. In Folge der
Sauerstoffabsorption entwickelt sich im Innern des Essigständers so
viel Wärme, dass die Luft darin in fortwährender Strömung von unten
nach oben erhalten wird; in dem Grade, als die entsauerstoffte Luft
oben austritt, strömt frische Luft durch die Luftzuglöcher nach.
[Illustration: Fig. 247.]
Nachdem die Essigständer beschickt und eingesäuert sind, giebt man das
vorbereitete Essiggut -- am häufigsten Branntwein, seltener Malzauszug,
Bier oder Wein -- auf. Das aus dem ersten Gradirfasse abfliessende
Essiggut kommt in das zweite und fliesst von da, wenn der Alkoholgehalt
der säuernden Flüssigkeit 3-4 Proc. nicht überstieg, als fertiger Essig
ab. Die in einen Ständer nach unten gelangende Flüssigkeit sammelt sich
in dem Raume zwischen dem Boden und dem Lattenroste oder dem falschen
Boden an. Wie aus Fig. 246 zu ersehen ist, kann sie von da nicht
abfliessen, bis das Niveau der Flüssigkeit inwendig gleich ist dem
Niveau der Mündung des Glashebers auswendig. In Folge dieser
Einrichtung bleibt, sobald aus einem Ständer nichts mehr abfliesst,
eine etwa 16-20 Centimeter hohe, warme Essigschicht zurück, die neuem
Essiggute als Säuerungserreger dient. Das Rohr muss inwendig dicht über
dem ächten Boden ausmünden, damit die untere, am meisten Essigsäure
enthaltende und daher specifisch schwerere Schicht zuerst ausfliesse.
Dem Uebelstande der Zerbrechlichkeit des Glashebers lässt sich am
besten durch die Fig. 247 abgebildete Anwendung begegnen; _c c_ ist der
Lattenrost unter den Luftzuglöchern, unter welchem sich der hölzerne
Hahn _h_ befindet, zu welchem das gebogene Glasrohr _m m_ so befestigt
ist, dass die freie Mündung desselben über dem ächten Boden des
Essigständers zu liegen kommt.
Der in jüngster Zeit (1868) aufgekommene =Singer='sche
Essiggenerator[130] besteht im wesentlichen aus einer Anzahl
übereinander stehender flacher Holzgefässe, welche durch eine Anzahl
hölzerner Röhren so verbunden sind, dass die Essigmischung tropfenweise
aus einem Gefäss in das andere rinnt und dabei die Röhren passirt. Jede
der Röhren trägt in der Mitte zwei der Länge nach verlaufende Spalten,
durch welche die Luft freien Zutritt hat. Der ganze Apparat steht in
einem eigens construirten Gehäuse, welches ihn vor Abkühlung so wie vor
zu raschem Luftzutritt schützt. Durch den =Singer='schen Apparat soll
dem Alkoholverlust der gewöhnlichen Essigständer vorgebeugt sein.
[130] Vergl. Jahresbericht der chem. Technologie 1868 p. 580 und
=C. Thiel=, Gewerbeblatt für Hessen 1870 p. 161.
_Die Zusammensetzung des Essiggutes_ ist eine sehr verschiedene, eine
häufig angewendete Mischung besteht aus 20 Litern Branntwein von 50
Proc. Tr., 40 Litern Essig und 120 Litern Wasser, welcher man zum Zweck
der Nahrung für den Essigpilz einen Auszug von Roggenmehl und Kleie
zusetzt. Die Essigstube soll bis auf 20-24° C. erwärmt sein, in den
Essigständern steigt sie aber bis auf 36° und darüber, wodurch in Folge
von Verdunstung von Alkohol, Aldehyd und Essigsäure ein Verlust
stattfindet, welcher etwa 1/10 beträgt. Mit Rücksicht auf diesen
Verlust kann man annehmen, dass 1 Hektoliter Branntwein von 50 Proc.
Tr. (= 42 Proc. dem Gewichte nach) dem Gewichte nach liefert:
13 Hektoliter Essig von 3 Proc. Essigsäuregehalt
9,9 " " " 4 " "
7,9 " " " 5 " "
6,6 " " " 6 " "
5,6 " " " 7 " "
4,9 " " " 8 " "
4,4 " " " 9 " "
3,9 " " " 10 " "
Für den Transport ist es selbstverständlich am vortheilhaftesten, nur
den stärksten Essig -- =Essigsprit= -- darzustellen und demselben am
Orte der Consumtion mit Wasser zu verdünnen.
[Sidenote: Essig aus Zuckerrüben.]
Der Essig aus Zuckerrüben wird in England und Frankreich dargestellt,
indem man durch Auspressen erhaltenen Rübensaft von 1,035-1,045 spec.
Gewicht mit Wasser verdünnt bis zu 1,025 spec. Gewicht, dann mit Hefe
stellt und gähren lässt, die gegohrene Flüssigkeit mit einem gleichen
Volumen fertigen Essigs versetzt und durch die Mischung mit Hülfe eines
Ventilators einen Luftstrom treibt, wodurch die Essigbildung in kurzer
Zeit vor sich geht.
[Sidenote: Essig mit Hülfe von Mycoderma aceti.]
=Pasteur=, welcher der (irrigen) Ansicht sich hinneigt, dass die
Essigbildung aus Alkohol wesentlich durch einen =physiologischen Process=
bedingt sei, hat 1862 eine neue Methode der Essigbereitung[131] mit Hülfe
von _Mycoderma aceti_ beschrieben. Auf eine Flüssigkeit, bestehend aus
Wasser, welchem 2 Proc. Alkohol und 1 Proc. Essig zugesetzt ist und
welche ausserdem eine kleine Menge Phosphate des Kaliums, Calciums und
Magnesiums enthält, wird der Essigpilz ausgesäet. Die kleine Pflanze
entwickelt sich und bedeckt bald die Oberfläche der Flüssigkeit, ohne
dass der geringste Platz leer bleibt. Gleichzeitig säuert sich der
Alkohol. Sobald die Operation gehörig im Zuge, nämlich etwa die Hälfte
des vorhandenen Alkohols in Essig verwandelt ist, setzt man jeden Tag
Alkohol in kleinen Portionen oder Wein oder mit Alkohol vermischtes Bier
zu. Sobald die Wirkung schwächer zu werden beginnt, wartet man die
vollständige Säuerung des in der Flüssigkeit noch enthaltenen Alkohols
ab. Man zieht dann den Essig ab und sammelt die Pflanze, um sie zu
waschen und neuerdings zu benutzen.
[131] Gegen =Pasteur='s Ansichten über die Essigbildung ist unlängst
(Journ. f. pract. Chemie 1870 Bd. I. p. 312) =v. Liebig=
energisch zu Felde gezogen.
Derselbe Apparat, Fass, Bottich wird mit frischer Flüssigkeit beschickt
und die bei der früheren Operation gewonnene Pflanze darauf gebracht.
Man darf dabei es aber nie der Pflanze an Alkohol fehlen lassen, weil
sie sonst den Sauerstoff an die Essigsäure abgeben und diese in
Kohlensäure und Wasser verwandeln würde und weil damit auch zugleich
eine Zerstörung des eigenthümlichen Aroma's, welches den Weinessig
charakterisirt, verbunden sein würde. Ausserdem muss die Pflanze
möglichst bald, nachdem sie aus der Flüssigkeit genommen ist, wieder
verwendet werden, weil sie längere Zeit ausser Berührung mit Alkohol
ihre Thätigkeit zum grössten Theil einbüsst. Eine andere nicht minder
nothwendige Vorsichtsmaassregel besteht darin, nicht eine allzu starke
Entwickelung der Pflanze zu veranlassen, weil sich sonst ihre
Thätigkeit zu sehr steigern könnte, die dann ebenfalls die Zerstörung
der Essigsäure im Gefolge haben könnte, selbst wenn noch Alkohol
zugegen wäre. Ein Bottich von 1 Quadratmeter Oberfläche, welcher 50-100
Liter Flüssigkeit enthält, liefert täglich 5-6 Liter Essig. Den Gang
der Operation verfolgt man dabei mittelst eines in Zehntelgrade
eingetheilten Thermometers, dessen Kugel in die Flüssigkeit taucht und
dessen Scala ausserhalb des Fasses ist. Die zweckmässigsten Gefässe
sind runde oder viereckige hölzerne Ständer von geringer Tiefe, die mit
Deckeln versehen sind. An den Enden befinden sich zwei kleine
Oeffnungen für den Zutritt der Luft. Zwei Röhren von Guttapercha,
welche auf dem Boden des Ständers befestigt und seitwärts mit kleinen
Löchern versehen sind, gestatten die alkoholischen Flüssigkeiten
zuzusetzen, ohne dass man den Deckel aufzuheben oder die auf der
Oberfläche befindliche Pflanzenschicht zu stören braucht. Die Ständer,
welche =Pasteur= anwandte, hatten einen Quadratmeter Oberfläche und 20
Centimeter Tiefe. Die Vortheile des Verfahrens waren nach ihm um so
auffallender, je grössere Gefässe er anwandte und je niedriger die
Temperatur war. Zur Ausbildung der Pilzpflanze ist die Anwesenheit von
phosphorsauren Salzen und Ammoniak erforderlich. Arbeitet man mit Wein,
Malzaufguss u. dergl. m., so sind sie in genügender Menge darin
enthalten. Bei der Verwendung von Alkohol muss man sie aber direct
zusetzen, indem man so viel Ammonsulfat, Kalium- und Magnesiumphosphat
als erforderlich ist, dass die Flüssigkeit 1/10000 Procent dieses
Salzgemisches enthält, in etwas Essig löst und dieses hinzufügt. Es ist
seit langer Zeit bekannt, dass ein Zusatz von Brot, Mehl, Malz, Rosinen
die Essigbildung bei der Verarbeitung von reinen alkoholischen
Flüssigkeiten wesentlich befördert. Der Grund davon ist darin zu
suchen, dass diese Zusätze die Flüssigkeiten mit den erforderlichen
anorganischen und stickstoffhaltigen Nahrungsstoffen des Essigpilzes
versehen.
[Illustration: Fig. 248.]
[Sidenote: Essig mit Hülfe von Platinmohr.]
Die von =Döbereiner= entdeckte Eigenschaft des =Platinschwammes= und in
noch höherm Grade des =Platinmohrs=, Alkoholdämpfe in kürzester Zeit
und vollständig in Essigsäure überzuführen, ist wiederholt im Grossen
zur Erzeugung von Essigsäure angewendet worden. Es sei ein hierzu
verwendbarer Apparat beschrieben, welcher Fig. 248 abgebildet ist. Es
ist ein kleines Glashaus, im Innern mit Abtheilungen versehen, auf
welchen flache Porcellanschalen stehen. Der in Essigsäure
überzuführende Alkohol wird in diese Schalen gegossen, in welchen ein
Dreifuss aus Porcellan steht, der ein Uhrglas mit Platinschwamm trägt.
Oben am Dache und unten sind Oeffnungen, die man behufs der Ventilation
öffnen und schliessen kann. Mit Hülfe einer kleinen Dampfheizung bringt
man die Temperatur im Innern des Apparates bis auf 33°. Es findet
dadurch eine langsame Verdunstung des Alkohols statt, der, so wie er
mit dem Platin in Berührung kommt, in Essigsäure übergeht, deren Dämpfe
sich zum grossen Theile an den Wänden des Apparates niederschlagen und
in ein Reservoir am Boden des Glaskastens gelangen. So lange für
genügende Ventilation gesorgt ist, behält des Platin die Fähigkeit
bei, Alkohol zu Essigsäure zu oxydiren. Mit einem Apparat von etwa 40
Kubikmeter Capacität und einem Vorrath von 17 Kilogr. Platinmohr kann
man täglich gegen 150 Liter Alkohol in die reinste Essigsäure
überführen. Wenn man mit dem Apparate ohne Verlust arbeiten will, muss
die Einrichtung getroffen sein, dass der entsauerstofften Luft, ehe sie
ins Freie gelangt, die mit fortgerissenen Dämpfe der Essigsäure und des
Alkohols entzogen werden.
[Sidenote: Eigenschaften und Prüfung des Essigs.]
Der Werth eines Essigs ist, soweit derselbe als Tafelessig Anwendung
findet, abhängig von seinem Geschmack und seinem Essigsäuregehalte --
seiner Stärke. -- Nach seinem Gehalte an Essigsäure schmeckt der Essig
mehr oder weniger sauer, zeigt aber nach seiner Abstammung einen
bezeichnenden Nebengeschmack. Was die Farbe betrifft, so nimmt er im
Allgemeinen die Farbe der Flüssigkeit an, aus welcher er entstanden ist;
bei Weinessig ist die Farbe gelb oder röthlich, bei Obstessig blassgelb,
Branntweinessig ist farblos. In der Regel wird jedoch letzterer mit
Caramel (Zuckercouleur) gefärbt, um ihn dem Weinessig ähnlicher zu
machen. Frischer Essig enthält neben kleinen Mengen unveränderten
Alkohols häufig auch etwas Aldehyd, eine Substanz, die sich in nicht
fertigen Essigen unvollkommener Apparate stets in grösserer Menge findet.
Zuweilen giebt man dem fertigen Essig in neuerer Zeit einen geringen
Glycerinzusatz.
Der Gehalt des Essigs an Essigsäure hängt ab von dem Alkoholgehalte des
Essiggutes, dann auch von der mehr oder weniger vollständigen
Umwandlung des Alkohols. Malzessig enthält 2 bis 5 Proc.,
Branntweinessig 3-6 Proc., Weinessig 6-8 Proc. Essigsäure.
Selbstverständlich ist ein gewisser Essigsäuregehalt nicht wie z. B.
der Alkoholgehalt des Weines etwas von der Natur des Essigs
Unzertrennliches, weil es ganz vom Belieben des Fabrikanten abhängt,
denselben zu erhöhen oder zu erniedrigen. Das specifische Gewicht der
Essigsorten variirt von 1,010-1,030; bei gleichem Essigsäuregehalte
sind reine Branntweinessige stets specifisch leichter als Essigsorten
aus gegohrenen, nicht destillirten Flüssigkeiten erzeugt; ein grösserer
Alkoholgehalt macht den Essig leichter, fixe Bestandtheile -- gewisse
Bestandtheile des Weines, des Malzextractes -- machen ihn schwerer. Die
Dichten eines Gemisches von Essigsäure (C_{2}H_{4}O_{2}) und Wasser
sind nach =Oudemans= bei 15° C. folgende:
======+================+=================+======
Proc. | Dens. | Diff. | Proc. | Dens. | Diff.
======+================+=================+======
0 | 0,9992 | | 52 | 1,0631 |
1 | 1,0007 | +15 | 53 | 1,0638 | 7
2 | 1,0022 | 15 | 54 | 1,0646 | 8
3 | 1,0037 | 15 | 55 | 1,0653 | 7
4 | 1,0052 | 15 | 56 | 1,0660 | 7
5 | 1,0067 | 15 | 57 | 1,0666 | 6
6 | 1,0083 | 16 | 58 | 1,0673 | 7
7 | 1,0098 | 15 | 59 | 1,0679 | 6
8 | 1,0113 | 15 | 60 | 1,0685 | 6
9 | 1,0127 | 14 | 61 | 1,0691 | 6
10 | 1,0142 | 15 | 62 | 1,0697 | 6
11 | 1,0157 | 15 | 63 | 1,0702 | 5
12 | 1,0171 | 14 | 64 | 1,0707 | 5
13 | 1,0185 | 14 | 65 | 1,0712 | 5
14 | 1,0200 | 15 | 66 | 1,0717 | 5
15 | 1,0214 | 14 | 67 | 1,0721 | 4
16 | 1,0228 | 14 | 68 | 1,0725 | 4
17 | 1,0242 | 14 | 69 | 1,0729 | 4
18 | 1,0256 | 14 | 70 | 1,0733 | 4
19 | 1,0270 | 14 | 71 | 1,0737 | 4
20 | 1,0284 | 14 | 72 | 1,0740 | 3
21 | 1,0298 | 14 | 73 | 1,0742 | 2
22 | 1,0311 | 13 | 74 | 1,0744 | 2
23 | 1,0324 | 13 | 75 | 1,0746 | 2
24 | 1,0337 | 13 | 76 | 1,0747 | 1
25 | 1,0350 | 13 | 77 | 1,0748 | 1
26 | 1,0363 | 13 | 78 | 1,0748 | 0
27 | 1,0375 | 12 | 79 | 1,0748 | 0
28 | 1,0388 | 13 | 80 | 1,0748 | 0
29 | 1,0400 | 12 | 81 | 1,0747 | 1
30 | 1,0412 | 12 | 82 | 1,0746 | 1
31 | 1,0424 | 12 | 83 | 1,0744 | 2
32 | 1,0436 | 12 | 84 | 1,0742 | 2
33 | 1,0447 | 11 | 85 | 1,0739 | 3
34 | 1,0459 | 12 | 86 | 1,0736 | 3
35 | 1,0470 | 11 | 87 | 1,0731 | 5
36 | 1,0481 | 11 | 88 | 1,0726 | 5
37 | 1,0492 | 11 | 89 | 1,0720 | 6
38 | 1,0502 | 10 | 90 | 1,0713 | 7
39 | 1,0513 | 11 | 91 | 1,0705 | 8
40 | 1,0523 | 10 | 92 | 1,0696 | 9
41 | 1,0533 | 10 | 93 | 1,0686 | 10
42 | 1,0543 | 10 | 94 | 1,0674 | 12
43 | 1,0552 | 9 | 95 | 1,0660 | 14
44 | 1,0562 | 10 | 96 | 1,0644 | 16
45 | 1,0571 | 9 | 97 | 1,0625 | 19
46 | 1,0580 | 9 | 98 | 1,0604 | 21
47 | 1,0589 | 9 | 99 | 1,0580 | 24
48 | 1,0598 | 9 | 100 | 1,0553 | 27
49 | 1,0607 | 9 | | |
50 | 1,0615 | 8 | | |
51 | 1,0623 | 8 | | |
| | 8 | | |
[Sidenote: Acetometrie.]
Der im Handel vorkommende Essig ist immer von sehr ungleichem
Essigsäuregehalt. Aus seinem specifischen Gewichte lässt sich in dieser
Hinsicht nicht schliessen, weil die anderen Bestandtheile der Flüssigkeit
zur Vermehrung des specifischen Gewichtes beitragen und die Essigsäure
wenig schwerer als Wasser ist. Zur Prüfung der Stärke des Essigs bleibt
daher kein anderer Ausweg, als denselben mit Alkali zu sättigen.
Nach der gewöhnlichen, von =Otto= eingeführten Methode, wird der zu
prüfende Essig mit Ammoniak neutralisirt, so lange bis die anfangs
zugesetzte Lakmustinktur wieder blau wird. Obgleich diese Methode nicht
absolut genau ist, weil es eine Eigenschaft der neutralen essigsauren
Alkalien ist, alkalisch zu reagiren, so beeinträchtigt doch diese
alkalische Reaction die Genauigkeit nicht in beachtenswerthem Grade.
Das von =Otto= construirte =Acetometer= ist eine 36 Centimeter lange
und 1,5 Centimeter weite, unten zugeschmolzene Glasröhre mit doppelter
Theilung, einer untern einfachen, für den mit Lakmus gefärbten Essig
und einer obern für die Probeflüssigkeit. Beim Gebrauche füllt man den
Raum der Proberöhre bis zu einem gewissen Punkte mit Lakmustinktur,
dann bis zu einem zweiten Theilstriche mit dem zu untersuchenden Essig
und setzt nun nach und nach von der Probeflüssigkeit hinzu, bis die
rothe Farbe der Flüssigkeit oben wieder blau geworden ist. Die Zahl,
die den Stand der Flüssigkeit in der Proberöhre bezeichnet, giebt
sofort den Gehalt des Essigs an Essigsäure in Procenten an. Die
Genauigkeit des Resultates ist abhängig von der Sorgfalt, mit welcher
man bei Bereitung der Aetzammoniakflüssigkeit zu Werke gegangen ist;
diese Flüssigkeit muss genau 1,369 Proc. Ammoniak enthalten. Nach dem
von =Mohr= angegebenen Verfahren nimmt man von dem zu prüfenden Essig,
welchen man auf seinen Gehalt an Essigsäure (2C_{2}H_{4}O_{2} - H_{2}O
= 102 / 2 = 51) prüfen will und der gewöhnlich ein spec. Gewicht von
1,010-1,011 hat, 5,04 Kubikcent. (denn 5,1 / 1,011 = 5,04) oder
einfacher 5 K.-C., versetzt sie mit Lakmustinctur und titrirt mit
Normalkali blau. Am besten nimmt man 10 K.-C. des Essigs und halbirt
die verbrauchten K.-C. des Kalis.
=Beispiele.= 1) 10 K.-C. eines Würzburger Tafelessigs brauchten
11,8 K.-C. Kali; er enthielt demnach
5,9 Proc. sogenannter wasserfreier Säure oder 6,7 Proc.
Essigsäure C_{2}H_{4}O_{2};
2) 10 K.-C. eines theilweise aus Holzessig bereiteten
Essigs erforderten
12,5 K.-C. Kali, welche entsprechen
6,25 Proc. wasserfreier Säure oder 7,3 Proc. Essigsäure
C_{2}H_{4}O_{2}.
[Greek: b]) _Darstellung des Essigs aus Holzessig._
[Sidenote: Holzessig.]
Bei der trocknen Destillation des Holzes bleibt ein Theil des
Kohlenstoffes als Kohle zurück und der Rest der Holzbestandtheile tritt
theils in Gestalt von Gasen und Dämpfen -- Kohlenoxyd, Kohlensäure,
Wasserstoff, leichten und schweren Kohlenwasserstoffen --, theils in Form
condensirbarer Körper auf, welche letztere nach ihrer Verdichtung eine
braungefärbte dicke ölige Flüssigkeit und eine wässrige Schicht unter
derselben bilden. Die letztere (der =Holzessig=) besteht wesentlich aus
wässeriger unreiner Essigsäure, etwas Propionsäure und Buttersäure,
kleinen Mengen von Oxyphensäure (Brenzcatechin) und ausserdem Kreosot und
dem alkoholähnlichen =Holzgeiste= (einem Gemenge von Methylalkohol,
Aceton und essigsaurem Methyl), die braune, dickflüssige Substanz, der
=Holztheer=, besteht aus einer Anzahl flüssiger und fester Körper, unter
denen neben noch nicht näher untersuchten Brandharzen auch Paraffin,
Naphtalin, Kreosot und mehrere flüssige Kohlenwasserstoffe wie Benzol,
Toluol, Xylol u. s. w. auftreten. Die bei gut geleiteter Verkohlung
gewinnbare Essigsäure beträgt höchstens 7-8 Proc. vom Gewichte des
Holzes. Nach den Untersuchungen von =H. Vohl= kann auch der Torf unter
Umständen zur Fabrikation von Essigsäure (und von Holzgeist) Anwendung
finden. 10 Ctr. Torf lieferten 3 Kilogr. Essigsäure und 1,45 Kilogr.
Holzgeist. Folgendes Schema zeigt die hauptsächlichsten Produkte, die bei
der trocknen Destillation des Holzes sich bilden:
{ {Acetylen C_{2}H_{2} Xylol C_{8}H_{10} }
{ {Elayl C_{2}H_{4} Naphtalin C_{10}H_{8} }
{ {Trityl C_{3}H_{6} Kohlenoxyd CO }
{[Greek: a]){Ditetryl C_{4}H_{8} Kohlensäure CO_{2} }
{Leuchtgas {Benzol C_{6}H_{6} Methylwasserstoff CH_{4}}
{ {Toluol C_{7}H_{8} Wasserstoffgas H_{2} }
{ { Benzol C_{6}H_{6}
{ {Toluol C_{7}H_{8}
{ {Styrolen C_{8}H_{8}
{ {Naphtalin C_{10}H_{8}
{ {Reten C_{18}H_{18}
{ {Paraffin C_{20}H_{42} bis C_{22}H_{46}
{ {
Holz { { {Carbolsäure C_{6}H_{6}O
+--- {[Greek: b]){Phenole{Cresylsäure C_{7}H_{8}O
| {Theer { {Phlorylsäure C_{8}H_{10}O
| { a) { {
| { Holzmasse { {Guajacole {Oxyphensäure C_{6}H_{6}O_{2}
| { { { {
+-{ b) { { { {C_{7}H_{8}O_{2} }[a]
{ Hygroskop.{ { {Kreosote{C_{8}H_{10}O_{2}}
{ Wasser { { { {C_{9}H_{12}O_{2}}
{ {Brandharze{ { }
{ { { { }
{ { { { }
{ { {Essigsäure C_{2}H_{4}O_{2}
{ {Propionsäure C_{3}H_{6}O_{2}
{ {Buttersäure C_{4}H_{8}O_{2}
{ {Valeriansäure C_{9}H_{10}O_{2}
{[Greek: g]){Capronsäure C_{10}H_{12}O_{2}
{Holzessig {Aceton C_{3}H_{6}O
{ {Essigsaures Methyl C_{3}H_{6}O_{2}
{ {Holzgeist CH_{4}O
{ {Phenole, Guajacole und Brandharze
{ {Kohlenstoff 85 Proc.
{[Greek: d]){Hygroskop. Wasser 12 "
{Holzkohle {Asche 3 "
[a] Verbindungen der Oxyphensäure und damit homologer Säuren
mit Methyl[132].
[132] Nach =S. Marasse= (1868) ist das rheinische
Buchenholztheerkreosot ein Gemenge von gleichen Theilen
Cresylsäure C_{7}H_{8}O (bei 203° siedend),
und Guajacol C_{7}H_{8}O_{2} ( " 200° " ).
Letzteres aber ist der saure Methyläther der Oxyphensäure
(C_{6}H_{5} / CH_{3})} O_{2}.
[Illustration: Fig. 249.]
[Illustration: Fig. 250.]
Der =rohe= Holzessig enthält nicht unbedeutende Mengen von Brandharz
aufgelöst, ausserdem noch wie bereits erwähnt geringe Mengen von
Phenolen und Guajacolen; alle diese Körper ertheilen dem Holzessig eine
braune Farbe und den bekannten empyreumatischen Geruch und Geschmack,
ihnen verdankt aber auch der rohe Holzessig seine ausgezeichnet
antiseptische Eigenschaft. Dort, wo die Gewinnung von Holzessig
Hauptsache ist, wendet man zur Destillation des Holzes eiserne Retorten
an, denen ähnlich, die man bei der Leuchtgasfabrikation anwendet, in
Frankreich zuweilen auch stehende Cylinder aus Schwarzblech (siehe Fig.
249). Ein solcher Cylinder _A_ hat in der oberen Hälfte eine Oeffnung
_o_, an welcher der Vorstoss _B_ angeschraubt wird. Auf den Cylinder
kommt der Cylinderdeckel, welchen man, sobald der Cylinder mit Holz
angefüllt ist, festschraubt; der Cylinder selbst wird mit Hülfe des
Kranichs _D_ in einen cylinderförmigen Ofen _B_ gebracht, welchen man
mit dem steinernen Deckel _E_ verschliesst. Die durch Erhitzen des mit
Holz gefüllten Cylinders sich entwickelnden Produkte gehen durch das
Rohr _b_ (Fig. 250), welches mit dem Cylinder verbunden und
zickzackförmig gebogen ist, durch den in dem Gestelle _d_ befindlichen
Kühlapparat _c_, welchem durch _f_ kaltes Wasser zugeführt wird,
während das Erwärmte bei _k_ abfliesst. Essig, Theer und Holzgeist
condensiren sich und fliessen in den Bottich _g_, in welchem sich
vorzugsweise der Theer absetzt; die leichteren Flüssigkeiten laufen
durch _m_ nach dem Bottich _h_ ab. Die nicht condensirten brennbaren
Gase werden durch das Rohr _i_ in die Feuerung geleitet, wo sie zu
geruchlosen Produkten verbrennen und durch die dabei erzeugte Hitze
erheblich zur Heizung des Cylinders beitragen, sodass in den späteren
Stadien der Destillation kein Brennmaterial mehr nachgelegt zu werden
braucht. -- In grösseren Fabriken benutzt man anstatt der hölzernen
Bottiche in die Erde eingelassene gemauerte oder aus Cäment construirte
Cisternen, von denen eine jede durch ein am obern Ende befindliches
Rohr mit der nächstfolgenden communicirt. Hierbei sammelt sich die
grösste Menge des Theers in der ersten Cisterne, während der Holzessig,
von mechanisch darin schwimmendem Theer befreit, in die letzte Cisterne
übergeht, von wo aus er der weitern Verwendung übergeben wird. Die
Holzgasfabriken (nach =v. Pettenkofer='s Patent) erzeugen gegenwärtig
nicht unerhebliche Mengen von Holzessig.
[Sidenote: Reinigen des Holzessigs.]
Der rohe Holzessig ist eine dunkelbraune klare Flüssigkeit von säuerlich
theer- und rauchartigem Geruch und Geschmack. Man verwendet einen kleinen
Theil des rohen Holzessigs zum Conserviren des Fleisches, von Holzwerk,
Tauen etc.; der grösste Theil dient, theils um verschiedene essigsaure
Salze darzustellen, welche in der Färberei und im Zeugdruck in grosser
Menge verbraucht werden und dazu schon im unreinen Zustande verwendbar
sind wie das holzessigsaure Eisen und die holzessigsaure Thonerde (Eisen-
und Alaunbeize), theils zur Darstellung einer concentrirten Essigsäure
(für industrielle Zwecke, z. B. für die Darstellung des Anilins aus
Nitrobenzol) und essigsaurer Salze (namentlich Bleizucker), endlich und
hauptsächlich zur Fabrikation von Tafelessig, welche indessen mit
ökonomischem Vortheil nur in solchen Ländern ausgeführt werden kann, wo,
wie in England, die Essigerzeugung aus alkoholischen Flüssigkeiten wegen
der hohen Steuer äusserst kostspielig ist.
Unter den Mitteln, den _Holzessig zu reinigen_, ist, wenn man von der
von =E. Assmuss= empfohlenen Filtration durch gröblich gestossene
Holzkohle absieht, das einfachste die Destillation, die man gewöhnlich
aus einer kupfernen Blase mit kupfernem Kühlapparate vornimmt. Zuerst
geht eine gelblich gefärbte Flüssigkeit -- =roher Holzspiritus= --
über, die auf Holzgeist verarbeitet wird. Später wird das Destillat
reicher an Essigsäure.
Die heutzutage angewendeten Methoden, dem Holzessig die letzten
Antheile der brenzlichen Stoffe zu entziehen, zerfallen in zwei
Abtheilungen, nach
[Greek: a]) =der ersten= geschieht die Reinigung des Holzessigs ohne
Sättigung mit einer Base, nach
[Greek: b]) =der zweiten= dadurch, dass man ihn in essigsaures Salz
verwandelt und daraus durch Destillation mit einer stärkeren Säure die
Essigsäure wieder abscheidet.
Zu der _ersteren Art_ der Reinigung des Holzessigs gehören die von
=Stoltze= herrührenden Vorschläge, von dem Holzessig, nachdem 10 Proc.
abdestillirt und für sich als roher Holzspiritus aufgefangen worden
sind, 80 Proc. durch Destillation zu gewinnen, und darin die
brenzlichen Stoffe durch Oxydation (durch Ozon oder Chlor) zu
zerstören. Die Reinigung des Holzessigs _nach der zweiten Art_ ist das
gewöhnliche, in den Fabriken angewendete Verfahren; im Wesentlichen
wurde es von =Mollerat= zuerst angegeben. Zunächst wird aus dem
Holzessig durch Sättigen mit Kalk und Fällen der Lösung mit Glaubersalz
Natriumacetat dargestellt, dieses Salz wird durch Krystallisation
gereinigt und dann im trockenen Zustande so weit erhitzt, dass es
selbst nicht zersetzt wird, die beigemengten Brenzstoffe aber verkohlt
und unlöslich werden, worauf man das reine Salz durch Auslaugen von den
Kohlentheilen trennt und daraus die Essigsäure durch Destillation mit
Schwefelsäure wieder abscheidet. Anstatt des Natriumacetates wendet man
häufig auch das =Kalksalz= zur Darstellung der Essigsäure aus dem
Holzessig an, welches man durch Sättigen des Holzessigs mit Kalk und
Abdampfen zur Trockne darstellt. Das trockne Salz wird geröstet, um in
gleicher Weise wie bei dem Natriumsalze, die brenzlichen Stoffe zu
zerstören. Zur Gewinnung der Essigsäure destillirt man (nach der
vortrefflichen Methode von =C. Völckel= in Solothurn) mit Salzsäure.
Die Destillation kann in einer Blase mit Helm aus Kupfer und einer
Kühlröhre aus Blei, Zinn oder Silber vorgenommen werden. Auf 100 Th.
Calciumacetates braucht man 90-95 Th. Salzsäure von 20° B. (= 1,16
spec. Gewicht). Der Gebrauch der Salzsäure statt der Schwefelsäure hat
den Vortheil, dass eine Verunreinigung des Calciumacetates mit Harzen
etc. nichts schadet, wenn nur das Calciumacetat bis zur Entfernung
aller flüchtigen Substanzen ausgetrocknet worden war. Bei Anwendung von
Schwefelsäure erhält man dagegen eine übelriechende Essigsäure, die
viel schweflige Säure und ausserdem Zersetzungsprodukte der
beigemengten Brandharze enthält.
[Sidenote: Der Holzgeist.]
Wenn die bei der trocknen Destillation des Holzes erhaltene saure
Flüssigkeit im Grossen abdestillirt wird, so geht zu Anfang eine gelbe
Flüssigkeit über, welche leichter ist als Wasser und einen
ätherartigen, zugleich brenzlichen Geruch hat. Diese Flüssigkeit
(=Holzspiritus=) besteht hauptsächlich aus =Holzgeist= (Methylalkohol
CH_{4}O oder (CH_{3} / H)} O), Aceton und essigsaurem Methyl, ausserdem
auch noch aus einer Reihe von Körpern, welche für den vorliegenden
Zweck nicht weiter in Betracht kommen. Der =Holzgeist= wurde 1812 von
=Taylor= entdeckt und lange Zeit als Brennmaterial für Spirituslampen
verkauft; erst im Jahre 1822 wurde er von ihm als ein neuer Körper
beschrieben. Der Holzgeist im reinen Zustande ist eine farblose
Flüssigkeit von 0,814 spec. Gewicht, die bei 66° C. siedet. Er hat
grosse Aehnlichkeit mit dem Alkohol, sowol in Bezug auf seine
Eigenschaften als seine Zersetzungsprodukte und chemische Constitution,
und kann als Brennmaterial für Lampen gebraucht werden, er verdunstet
aber rascher und giebt weit weniger Wärme[133]. Man verwendet ihn
ferner zur Schreinerpolitur und zu Harzfirnissen, wozu er jedoch schon
ziemlich rein sein muss und wobei eine raschere Verdunstung ein
Uebelstand ist. In England soll man ihn auch als berauschendes Mittel
versucht haben, ohne dass er Unbequemlichkeiten gemacht habe. Die
Anwendung des Holzgeistes hat bis jetzt in Deutschland, trotz
vielfältiger Versuche, keine grosse Wichtigkeit erlangen können, theils
weil er nur in kleinen Quantitäten producirt wird, theils auch, weil
er, wenn er nicht gereinigt ist, den Alkohol nur unvollkommen ersetzt,
daher billiger sein muss als dieser, was bei den umständlichen
Reinigungsmethoden des Holzgeistes nicht wol möglich ist. Neuerdings
verwendet man den Holzgeist in grosser Menge zur Herstellung von
Methyljodür und -bromür, die in der Fabrikation von violetten und
blauen Theerfarben Verwendung finden.
[133] 1 Gewichtstheil Alkohol giebt beim Verbrennen zu Kohlensäure und
Wasser 7189 W.-E., Holzgeist dagegen nur 5307 W.-E.
Die Conservirung des Holzes.
[Sidenote: Allgemeines über Dauer des Holzes.]
Die =Dauer= des Holzes gegen die auf seine Zerstörung einwirkenden
Einflüsse ist eine höchst verschiedene und weicht selbst bei einer und
derselben Holzart, je nach Ursprung, Alter, Jahresringbreite, Splint und
Kern sehr ab. Ferner verhalten sich die einzelnen Hölzer unter
verschiedenen Umständen, im Freien, unter Dach oder im Wasser verbaut,
keineswegs gleich. Buchenholz kann, wenn es fortwährend unter Wasser
steht, Jahrhunderte lang dauern, eben so Eichenholz. Erlenholz dauert im
Trocknen nur kurze Zeit, unter Wasser hat es dagegen grosse
Beständigkeit. Das Holz der Edelkastanie besitzt, im Trocknen verbaut,
die Dauer des Eichenholzes. Bei der grossen Verschiedenheit des
Verhaltens der Holzarten und bei der Manichfaltigkeit ihrer Anwendung
muss man die Dauer des Holzes betrachten:
1) je nachdem es in freier Luft, in feuchter oder nasser Lage der
Fäulniss oder Zerstörung mehr oder weniger unterworfen ist;
2) oder durch verschiedene Insekten, welche zum grossen Theile im
Larvenzustande in dem Holze leben, im trocknen Zustande mehr oder minder
angegriffen wird.
Reine Holzfaser ist an sich nur wenig der Zerstörung durch die Zeit
unterworfen. Wenn man aber dessenungeachtet wahrnimmt, dass das Holz mit
der Zeit nachtheilige Veränderungen erleidet, so ist der Grund dieser
Erscheinung in Substanzen zu suchen, welche der reinen Holzfaser fremd
sind, aber dieselbe stets begleiten, nämlich in den Saftbestandtheilen,
unter denen stets auch eiweissähnliche Körper sich finden. Diese
Veränderungen treten bei den verschiedenen Hölzern nach kürzerer oder
längerer Zeit ein. Am längsten widersteht sehr harzreiches Holz, da der
Harzgehalt das Eindringen der Feuchtigkeit verhindert. Darauf folgen die
Hölzer, welche sehr dichte Holzlagen haben und die eine die Fäulnis
aufhaltende Substanz -- Gerbsäure oder Tannin -- enthalten wie die Eiche.
Das Verhalten des mit Wasser völlig bedeckten Holzes ist ein sehr
verschiedenes. Mehrere Holzgattungen wie Birke, Aspe, Linde und Weide
werden im Wasser nach und nach dergestalt verändert, dass aller
Zusammenhang aufhört und das Holz breiähnlich wird. In den Torfmooren
trifft man nicht selten Stämme der genannten Holzarten, welche mit dem
Spaten eben so leicht durchstochen werden können als die Torfmasse.
Andere Hölzer erleiden im Wasser keine Veränderung und nehmen eine grosse
Härte an, so die Eiche, Erle und Föhre.
Die Insekten greifen vorzüglich nur das trockne Holz an; einige leben
jedoch auch im grünen Holze der Eiche. Der Splint wird im Allgemeinen
leichter angegriffen als der Kern. Der Splint der Eiche ist dem
Wurmfrasse am meisten ausgesetzt, wogegen der gesunde Kern des
Eichenholzes wenig darunter leidet. Ulmen- und Aspenholz, eben so
harzreiche Hölzer werden von den Insekten wenig angegriffen. Junge, an
Saftbestandtheilen reiche Hölzer, zumal Stangen in der Rinde werden in
der Luft bald vom Wurmfrass der Nagekäfer und Kammnagekäfer
heimgesucht; am meisten suchen die Insekten Erlen, Weiden, Birken,
Roth- und Hainbuchen heim.
Auf die grössere oder geringere Dauer haben gewisse Verhältnisse
Einfluss, von denen wir im Folgenden einige der wichtigeren anführen
wollen: a) die Umstände, unter denen das Holz gewachsen ist. In
kälterem Klima erzeugtes Holz ist dauerhafter als das aus wärmeren
Gegenden genommene. Armer Boden erzeugt dauerhafteres Holz als feuchter
und an Pflanzennährstoffen reicher. Fichtenholz auf einem reichen
Mergelboden gewachsen ist ausserordentlich verschieden von demjenigen,
welches auf Felsen langsam erwuchs; b) die Verhältnisse, unter denen
das Holz verbraucht wird, sind ferner von grossem Einflusse auf die
Dauer des Holzes. Je wärmer und feuchter das Klima und die Temperatur
des Ortes, wo das Holz sich findet, desto schneller tritt die Fäulniss
ein; umgekehrt conservirt ein trocknes kaltes Klima das Holz
ausserordentlich; c) die Zeit des Fällens. Winterholz gilt als
dauerhafter als im Sommer gefälltes. Es ist deshalb auch in vielen
Forstordnungen gesetzlich verboten, das Holz ausser der »Wadelzeit«,
welche gewöhnlich vom 15. November bis zum 15. Februar geht, zu fällen.
Bei Anwendung des Holzes zu Landbauten, wo es geschützt gegen Hitze und
Feuchtigkeit liegt, hat es fast nur einen Feind, den Holzwurm; wo es
hingegen feucht liegt, wo kein Luftzug die Anhäufung der
Zersetzungsprodukte hindert, gehen die eiweissähnlichen Substanzen der
Saftbestandtheile in Fäulniss über und verändern hierbei die Faser,
welche ihren Zusammenhang verliert und zuletzt eine zerreibliche Masse
wird. Man nennt diese Zersetzung die =Fäulniss=, das =Vermodern=, oder
=Verstocken= des Holzes. Bei Vorhandensein von genügender Feuchtigkeit
erzeugt sich auf der Oberfläche der sogenannte =Schwamm= (Hausschwamm,
Holzschwamm). Diese wuchernden Schwämme und Pilze, von denen besonders
der =Hauspilz= (_Thelephora domestica_), der =Hausreisch= (_Boletus
destructor_) und der =Faltenreisch= (_Merulius vastator_) auftreten,
kündigen sich in ihrem Entstehen durch weisse, immer mehr und mehr sich
vergrössernde, in ein graues Faserngeflecht übergehende Flecken an,
die später in für die einzelnen Species charakteristische Massen
übergehen, so bildet der Hauspilz ästige, häutige Lagen, deren untere
Seite aus einem violetten, filzigen Gewebe besteht, während der Rand
ein fleckiges Ansehen hat. Der Hausreisch unterscheidet sich durch
einen ungleichen, runzligen und weissen Hut; er erscheint, oft weit
verbreitet, das ganze Jahr hindurch an feuchten, schadhaften Stellen
und zwischen Balken; jung ist er weich und schimmelartig, und schwitzt
einen stark, aber nicht unangenehm riechenden Saft aus. Der
Faltenreisch zeigt sich an abgestorbenen Baumstämmen, faulenden Balken
und Brettern. Flach ausgebreitet, wird er mehrere Fuss lang,
schwammigfleischig, rostbraun, auf der untern Seite faserig und
sammetähnlich; er kriecht auf dem Holze fort und zerstört es nach und
nach ganz. Meist wirkt er versteckt, erscheint plötzlich, unter den
Dielen hervorbrechend, zerfrisst und durchbricht sie. Aus den Dielen
und Ständern geht er in die Wände und greift das Mauerwerk dergestalt
an, dass er Steine hebt und zermalmt. In dieser Weise wird er zum
=Mauerschwamm= und entwickelt hier seinen gefährlichsten Charakter. Die
Lebenselemente des Schwammes sind Feuchtigkeit, Mangel an Luft und
Licht. Hieraus folgt unmittelbar die Heilmethode, welche, gestützt auf
vielfache Erfahrungen, darin besteht, die Feuchtigkeit zu entfernen und
eine ununterbrochene Luftcirculation herbeizuführen. Aus diesem Grunde
erscheint die durch =Fegebeutel= für schwammhaltige und feuchtliegende
Gebäude in Anwendung gebrachte Luftdrainirung unter den vielen
empfohlenen Gegenmitteln als eines der vortheilhaftesten. Unter den
chemisch wirkenden Mitteln, die man zur Vertilgung und Verhütung des
Hausschwammes anzuwenden vorgeschlagen hat, hat sich das holzessigsaure
Eisenoxyd als zweckmässig herausgestellt.
Mehr als auf dem Lande leidet das Holz, das unmittelbar dem Einflusse
des Seewassers ausgesetzt ist; hier aber ist der =Bohrwurm= der
gefährlichste Feind. Dieses Thier, aus der Gattung der zweischaaligen
Weichthiere, bohrt sich in der Jugend mit dem vorn hornartigen Rüssel
in das im Seewasser befindliche Holz (der Pfähle und Schiffe), wächst
im Holze, wird bis 36 Centimeter lang, vergrössert die gebohrte Röhre
und füttert sie mit Kalk aus. Die Bohrwürmer stammen aus den Meeren
heisser Länder; die bekannteste Art, _Teredo navalis_, greift die
unbeschlagenen Schiffe, Holzdämme u. dergl. an, vermag sie ganz zu
durchbohren und Schaden anzurichten. Gegenwärtig sind diese Thiere
seltener geworden und finden sich nur noch vereinzelt in Venedig und an
den holländischen und englischen Küsten.
[Sidenote: Specielles über Holzconservation.]
Die Mittel, welche angewendet worden sind, um die Zerstörung des Holzes
=durch Fäulniss= zu verhüten, beruhen:
1) auf der möglichsten Entfernung des Wassers aus dem Holze vor
seiner Verwendung;
2) auf der Entfernung der Saftbestandtheile;
3) auf der Erhaltung einer Luftcirculation um das Holz;
4) auf der chemischen Veränderung der Saftbestandtheile;
5) auf der Vererzung des Holzes und der allmäligen Entfernung
des Organischen.
[Sidenote: Austrocknen des Holzes.]
1. Ausgetrocknetes Holz erhält sich an einem trocknen Orte lange Zeit
unverändert, zumal, wenn es bei starker Wärme bis zum Braunwerden
getrocknet worden ist. Wenn das Holz aber einem feuchten Raume übergeben
werden soll, muss es vor seiner Verwendung möglichst lufttrocken und
sodann mit einer Substanz überzogen worden sein, welche das Eindringen
der Feuchtigkeit in das Holz verhindert. In diesem Sinne wirkt das
Bestreichen und Tränken des Holzes mit Leinöl, Holz- und
Steinkohlentheer, Torf- und Braunkohlenkreosot und Hydrocarbüren
(Mineralöl). =Hutin= und =Boutigny=, von der Ansicht ausgehend, dass die
Absorption von Feuchtigkeit und zerstörenden Agentien bei dem Holze stets
von dem Hirne ausgehe, schlagen folgende Methode vor, um die an der
Hirnseite des Holzes mündenden Gefässe dauernd zu verstopfen. Man taucht
das entsprechende Ende des Holzstückes (der Eisenbahnschwelle) in einen
flüssigen Kohlenwasserstoff -- Benzin, Petroleum, Photogen, Schieferöl --
und zündet diesen an. Nach dem Verlöschen taucht man das Ende 3-6
Centimeter tief in eine Mischung von Pech, Theer und Gummilack (besser
wol Asphalt) und theert dann das Ganze wie gewöhnlich.
[Sidenote: Entfernung der Saftbestandtheile.]
2. Die Saftbestandtheile bedingen hauptsächlich die Fäulniss des Holzes
und müssen vor der Verarbeitung aus dem Holze entfernt werden. In dieser
Hinsicht kann man schon beim Fällen des Holzes viel wirken. Damit das
Holz die geringste Menge Saft enthalte, muss es in den Wintermonaten,
spätestens im März gefällt werden. Bleiben die gefällten Bäume
unentzweigt auf dem Platze liegen, so schlagen sie im Frühjahre aus und
der grösste Theil der Saftbestandtheile dient zur Vegetation der Blätter.
Es ist demnach zweckmässig, die Stämme erst nach dem Abwelken des Gipfels
wegzufahren und dann wie gewöhnlich zu trocknen. Am vollständigsten
entfernt man die Saftbestandtheile aus dem Holze durch =Auslaugen=
(Auslohen), welches auf dreierlei Weise geschehen kann, nämlich a) mit
kaltem Wasser, b) mit siedendem Wasser, c) mit Dampf.
a) Mit =kaltem Wasser= laugt man das Holz aus, indem man dasselbe
längere Zeit in fliessendes Wasser legt; bei Stämmen soll man das
Wurzelende dem Strome entgegenkehren. Das Wasser durchdringt nach und
nach das Holz und verdrängt den Saft. Aus dem nämlichen Grunde legt der
Schreiner seine grünen Bretter auf das Dach, um sie dem Regen
auszusetzen oder er stellt sie wiederholt in den Regen. Es ist klar,
dass dieses Verfahren, wenn es von Erfolg begleitet sein soll, viel
Zeit erfordert, da das kalte Wasser stärkere Holzstücke nur sehr
langsam durchdringt; das Holz muss daher in einer durch seine
Bestimmung vorgeschriebenen Weise zertheilt werden.
b) Mit =siedendem Wasser= (durch Auskochen) erreicht man die Entfernung
der Saftbestandtheile schneller und vollständiger. Die Holzstücke,
welche hierbei nur von kleinern Dimensionen sein können, werden in
einem eisernen Kessel ausgekocht, in welchem man sie durch irgend ein
einfaches Mittel untergetaucht erhält. Bei grösseren Holzstücken wendet
man mit Wasser angefüllte, grosse, aus Bohlen zusammengefügte Kästen
an, in welchen die Erhitzung der Flüssigkeit durch Wasserdampf
geschieht. Je nach der Dicke der Hölzer ist das Auskochen nach 6-12
Stunden beendigt.
c) Das =Auslaugen mit Dampf= (das Dämpfen des Holzes) ist das
vorzüglichste Verfahren des Auslaugens, das nicht nur, was die
Entfernung der Saftbestandtheile betrifft, den vollkommensten Erfolg
giebt, sondern sich auch hinsichtlich der Beschaffenheit des gedämpften
Holzes, sowol was seine Widerstandsfähigkeit gegen Fäulniss, als seine
sonstigen Eigenschaften wie Festigkeit, Verminderung der
hygroskopischen Eigenschaft anlangt, als sehr brauchbar bewährt hat.
Der zum Dämpfen angewendete Apparat besteht aus dem Dampfkessel zur
Dampferzeugung und einem zum Einlegen des Holzes bestimmten Kasten, der
entweder gemauert und mit Cäment überkleidet oder aus Bohlen
zusammengefügt ist, oder er besteht in einer grossen eisernen Röhre. In
den möglichst dicht zu verschliessenden Kasten leitet man anhaltend
einen Strom Wasserdampf, um durch Verdichtung desselben zu Wasser die
Saftbestandtheile aufzulösen, welche Auflösung (Brühe) durch einen an
dem Kasten angebrachten Hahn abgelassen wird. Die Farbe der ablaufenden
Brühe ist stets dunkel, bei Eichenholz ist sie schwarzbraun, bei
Mahagoni braunroth, bei Lindenholz röthlichgelb, bei Kirschbaum
röthlich etc. Die Operation wird als beendigt angesehen, sobald die
Brühe hell abfliesst. Die Zuführung des Dampfes lässt sich mittelst
eines Hahns in dem Dampfzuleitungsrohr leicht reguliren. Die gedämpften
Hölzer werden an der Luft oder in einer Trockenkammer ausgetrocknet;
sie sind fester und härter, leichter (das Holz verliert durch das
Dämpfen 5-10 Proc. am Gewicht) und zäher als die nicht ausgelaugten
Hölzer, ferner auch von weit dunklerer Farbe. Was die zum Dämpfen
geeignetste Temperatur des Dampfes betrifft, so sind die Ansichten
hierüber getheilt; im Allgemeinen glaubt man, dass eine Temperatur von
100° oder etwas darüber, bereits schädlich auf die Holzfaser einwirke,
und dass Dampf von etwa 60-70° der passendste sei. Mit dem Dämpfen wird
zweckmässig das Theeren des Holzes verbunden, indem man gegen das Ende
der Operation zu dem Wasser im Dampfkessel Steinkohlentheeröl fügt,
dessen Dämpfe zugleich mit denen des Wassers in das Holz gelangen.
Ausser durch Auslaugen hat man die Saftbestandtheile, wenigstens zum
Theil, auch durch =mechanischen Druck= zu entfernen und dadurch das
Holz zugleich zu pressen gesucht. Zu diesem Behufe zieht man die
Bretter zwischen Walzenpaaren hindurch, welche mehr und mehr eng
gestellt werden. Auch durch =Luftdruck= hat man den Saft aus den
Stämmen entfernt, indem man nach =Barlow= an dem einen Ende des Stammes
ein metallenes Gehäuse luftdicht befestigt und in dasselbe mittelst
einer Druckpumpe Luft eintreibt, welche das Holz durchdringt und den
Saft am andern Ende abzufliessen nöthigt. Die beiden letzteren Methoden
sind jedoch umständlich, kostspielig und nicht sicher, und deshalb
keiner allgemeineren Anwendung fähig.
[Sidenote: Luftdrains.]
3. Die Unterhaltung einer Luftcirculation um das Holz durch Anbringung
von =Luftdrains= ist dort, wo die Möglichkeit des Anbringens gegeben
ist, ein vorzügliches Mittel, Holz zu conserviren. Besonders bei
Fussböden ist die Anwendung von Luftdrainirung sehr zu empfehlen, die
Luftzugkanäle stehen auf der einen Seite durch Ventile mit der äussern
Luft, auf der andern Seite mit den Schornsteinen in Verbindung.
[Sidenote: Chemische Veränderung der Saftbestandtheile.]
4. Ein vorzügliches Mittel, um die Zerstörung des Holzes durch Fäulniss
zu verhüten, ist die =chemische Veränderung der Saftbestandtheile=, um
sie dadurch in einen Zustand überzuführen, in welchem sie nicht mehr als
Fermente wirken können. Hierher gehört in gewisser Hinsicht das bekannte
Mittel, Holzwerk, welches der Feuchtigkeit ausgesetzt werden soll, z. B.
in die Erde zu rammende Pfähle, durch Erhitzen oder durch Behandeln mit
concentrirter Schwefelsäure oberflächlich zu verkohlen, wodurch die
Holzbestandtheile bis zu einer gewissen Tiefe zersetzt und ausserdem das
Holz mit einer Schicht von Kohle bedeckt wird, welche schon an und für
sich antiseptisch wirkt. Die =Verkohlung= oder =Carbonisation des Holzes=
geschieht entweder mit Hülfe einer Gasflamme oder einer direct aus
Steinkohle erhaltenen Flamme. Der hierzu dienende Apparat von =de
Lapparent=[134] wird seit 1866 auf den Werften der Marine zu Cherbourg,
neuerdings auch in Pola und Danzig angewendet. Bei einer andern Klasse
von Mitteln wird das Holz in seiner ganzen Masse mit gewissen Stoffen
imprägnirt, die sich entweder mit den Saftbestandtheilen verbinden, oder
dieselben in einer solchen Weise verändern, dass sie nicht mehr der
Fäulniss fähig sind. Von den zahllosen Imprägnationsmethoden, die für
Holz, namentlich für Eisenbahnschwellen, seit etwa zwanzig Jahren in
Vorschlag gebracht worden sind, seien nur folgende vier angeführt, die
eine grössere Verbreitung gefunden haben:
1) =M'Kyan='s conservirende Flüssigkeit ist Quecksilberchloridlösung in
sehr verschiedener Concentration. Für die Eisenbahnschwellen der
englischen Bahnen besteht die Lösung aus 1 Kilogr. Sublimat und 46
Liter Wasser, auf anderen Bahnen aus 1 Kilogr. Sublimat und 80-180
Liter Wasser. Man legt die Schwellen einfach in lange wasserdichte,
hölzerne Tröge, welche die Lösung enthalten und lässt sie im
Verhältniss zu ihrer Dicke längere oder kürzere Zeit darin. Nach
Erfahrungen bei dem Kyanisiren von Eisenbahnschwellen auf der badischen
Bahn soll man
Hölzer von 82 Millimeter Stärke 4 Tage
" " 85-150 " " 7 "
" " 150-180 " " 10 "
" " 180-240 " " 14 "
" " 240-300 " " 18 "
in die Lösung einlegen, welche 1 Kilogr. Sublimat auf 200 Liter Wasser
enthält[135]. Die herausgenommenen Hölzer werden mit Wasser
abgewaschen, mit Reisbesen abgerieben und dann vor Regen und Sonne
geschützt zum Trocknen aufgebaut. Die Wirksamkeit des
Quecksilberchlorides beruht hauptsächlich darauf, dass es mit den
Eiweisssubstanzen des Saftes unlösliche Verbindungen bildet, welche der
Fäulniss widerstehen; es wird nach und nach dabei zu Quecksilberchlorür
(Calomel) reducirt, welches allmälig zum Theil als weisse Auswitterung
an der Oberfläche des Holzes erscheint. Ungeachtet der grössten
Vorsicht, welche man den Arbeitern anempfiehlt, wie sorgfältiges
Waschen der Hände und des Gesichtes gleich nach der Arbeit, Verbinden
von Mund und Nase während derselben, ist es doch kaum möglich,
einzelnen Vergiftungsfällen vorzubeugen, die man indessen durch
sofortigen Genuss von viel Milch am besten von in Wasser eingerührtem
Eiweiss unschädlich macht. Nach englischen Angaben soll man Holzwerk,
das für den Bau von Treibhäusern oder Wohnungen verwendet werden soll,
nicht kyanisiren dürfen, selbst wenn es nachher mit Firniss
überstrichen wird. Zuerst kränkelten und starben zum Theil alle mit dem
kyanisirten Holze in Berührung gekommenen Pflanzen, später zeigte sich
an allen Pflanzen im ganzen Treibhause jahrelang der nachtheilige
Einfluss.
[134] Jahresbericht der chem. Technologie 1868 p. 707.
[135] Im Grossherzogthum Baden werden immer noch jährlich gegen
300 Ctr. Quecksilberchlorid (im Werthe von 60,000 fl.) zum
Kyanisiren verbraucht (1870).
=Erdmann= hat das Unzureichende des Kyanisirens nachgewiesen und
gezeigt, dass die Sublimatlösung nicht sehr tief eindringt und daher
das Holz zwar vor dem Anfaulen von aussen, aber nicht vor der im Innern
vor sich gehenden Verstockung schützt. Man hat deshalb in England
versucht, das Kyanisiren dadurch intensiver zu machen, dass man das
Holz in luft- und wasserdichte Tröge einschloss und die Sublimatlösung
nach dem Auspumpen der Luft durch Druck einpresste. Das Kyanisiren ist
auf jeden Fall die kostspieligste Imprägnationsmethode. Neuerdings hat
man anstatt des reinen Quecksilberchlorids ein Doppelsalz von der
Formel HgCl_{2} + KCl zum Kyanisiren vorgeschlagen. Man erhält dasselbe
durch Zersetzen einer Lösung von Carnallit mit Quecksilberoxyd.
2) =Burnett='s Patent (1840) schreibt 1 Kilogr. Chlorzink auf 90 Liter
Wasser vor. Burnettirte Stämme, fünf Jahre in sumpfiges Erdreich
eingegraben gewesen, zeigten nicht die geringste Veränderung, während
andere, unpräparirte, völlig zerstört waren. Das Chlorzink ist als
Imprägnationsmittel der Bahnschwellen auf vielen deutschen Eisenbahnen
in Anwendung. Neben dem Chlorzink wird vielfach der Kupfervitriol und
das holzessigsaure Zinkoxyd (nach =Scheden='s Vorschlag) zur
Conservirung des Holzes angewendet. Die Wirksamkeit der Kupfer- und
Zinksalze ist dadurch zu erklären, dass sich im Innern des Holzes durch
Ausscheidung von basischem Salz und durch Verbindung des Metalloxydes
mit Farbstoffen, Gerbsäure, Harz u. s. w. unlösliche, die Holzfaser
einhüllende Verbindungen bilden.
3) =Bethell='s (1838) patentirtes Verfahren besteht im Einfiltriren
einer unter dem Namen =Gallotin= in den Handel gebrachten Mischung von
Theer, Theeröl und Carbolsäure, unter Anwendung starken Druckes. Auf
der Londoner Weltausstellung des Jahres 1851 waren Eisenbahnschwellen
ausgestellt, die 11 Jahre in der Erde verweilt hatten, ohne sich zu
verändern; andere Stücke waren vier Jahre in der See und hatten sich
gut gehalten, während die nicht zubereiteten Hölzer von den
Bohrmuscheln sehr übel zugerichtet worden waren. =Vohl= verwendet zum
Tränken des Holzes Torf- und Braunkohlenkreosot, =Leuchs= Paraffin. Das
Kreosotiren von Grubenhölzern ist seiner Feuergefährlichkeit wegen
vielfach von den Behörden untersagt. Für die =Eisenbahnschwellen= hat
sich das =Kreosotiren= auf vielen Bahnen als die vortrefflichste
Conservationsmethode bewährt!
4) =Methode von Payne.= Dieser nahm zwei Patente (das erste 1841).
Beiden liegt der nämliche Gedanke zu Grunde, nämlich das Holz zuerst
mit der Lösung eines Salzes zu imprägniren, dann die Lösung eines
zweiten Salzes nachfolgen zu lassen, welches mit dem ersten einen
Niederschlag bildet. In den Flüssigkeiten selbst machte =Payne=
Veränderungen. Er wählte zuerst Eisenvitriol- oder Alaunlösung und
liess Chlorcalcium- oder Sodalösung nachfolgen. Später aber bediente er
sich auflöslicher Schwefelmetalle (Schwefelcalcium oder
Schwefelbarium), und als zersetzender Flüssigkeit der Schwefelsäure
oder des Eisenvitriols. Das zu imprägnirende Holz kommt in ein Gefäss,
welches luftleer gemacht und dann mit der ersten Salzlösung angefüllt
wird, deren Eindringen ins Holz man noch durch Druck befördert; ebenso
wird, nach Entfernung der ersten, die zweite Salzlösung eingepresst. In
einigen Fällen ist es nöthig, das Holz zwischen dem Imprägniren mit den
zweierlei Flüssigkeiten ganz oder theilweise zu trocknen. Das
=Payne='sche Verfahren, welches bei mehreren grossen Gebäuden in
England in Anwendung gekommen ist, hat ausser der Verwahrung gegen
Fäulniss noch den Zweck, das Holz weniger brennbar zu machen. Denselben
Zweck verfolgen =Buchner= und =v. Eichthal= durch Imprägniren des
Holzes mit Eisenvitriol und dann mit einer Lösung von Wasserglas,
wodurch die Poren des Holzes mit Ferrosilicat ausgefüllt werden.
=Ransome= suchte dasselbe durch Imprägniren mit Wasserglas und darauf
folgende Tränkung mit einer Säure zu erreichen. Man findet hier und da
die Angabe, dass das Behandeln des Holzes nach vorstehenden Methoden
sehr gute Resultate geliefert habe. Wir gestehen, dass dies uns
unbegreiflich erscheint. Der Niederschlag durch wechselseitige
Zersetzung muss sich an der Peripherie des Holzes zuerst bilden und so
gewiss ein Hinderniss abgeben für weiteres Eindringen derselben. Der
von mir 1862 gemachte Vorschlag, Hölzer dadurch zu conserviren, dass
man sie mit unlöslichen Seifen wie Aluminiumoleat, Kupferoleat und
dergl. imprägnirt, hat im Kleinen gute Resultate ergeben.
[Sidenote: Vererzung des Holzes.]
5. Wenn man mit den Namen mineralisirtes, petreficirtes, metallisirtes,
incrustirtes Holz mit irgend einer anorganischen Substanz imprägnirte
Hölzer überhaupt bezeichnet, so verdient doch diesen Namen in der That
nur ein solches Holz, dessen Poren dergestalt mit Mineralsubstanzen
angefüllt sind, dass eine =Vererzung des Holzes=, ein Zurückdrängen des
Organischen stattgefunden hat. Diese sogenannte Vererzung des Holzes
geschieht durch Zusammenbringen desselben mit einer schwefelkiesreichen
Kohle, deren Schwefelkies (Vitriolkies) durch Verwitterung in
Eisenvitriol übergeht. In Folge der Hygroskopicität der Kohle, sowie
durch auffallenden Regen löst sich nach und nach der Eisenvitriol auf,
dringt nach und nach in das Holz ein, wodurch mit der Zeit durch Bildung
von basischem Ferrisulfat eine Vererzung des Holzes erreicht wird. Der
Werth dieses ursprünglich von =Strützki= (1834) herrührenden, später von
=Apelt= in Jena empfohlenen Verfahrens ist ein sehr zweifelhafter, da
=Kuhlmann= in neuerer Zeit (1859) den zerstörenden Einfluss des
Eisenoxydes auf Holzfaser in das klarste Licht gesetzt hat. Das mit
basischem Ferrisulfat imprägnirte Holz ist nach einer gewissen Zeit
sicher kein Holz mehr.
[Sidenote: Boucherie's Imprägnationsmethode.]
6. =Boucherie='s Imprägnationsmethode. Um das Holz vollständig und bis
in das Innere der Faser mit solchen Stoffen zu imprägniren, welche das
Holz vor der Zerstörung schützen, benutzt =Boucherie= die Kraft, mit
welcher der Holzsaft in einem lebenden Baume von der Wurzel in alle
Theile des Baumes getrieben wird. Wenn man einen Baum fällt und
denselben sofort mit dem untern Ende in eine Lösung des Salzes, das zum
Tränken des Holzes dienen soll (Kupfervitriol, holzessigsaures Eisen)
stellt, so ist nach einigen Tagen das Holz von dem Salze durchdrungen.
Später hat man versucht, die gefällten Hölzer aufrecht zu stellen und
durch aufgesetzte trichterartige Säcke von getheerter oder mit
Kautschuk überzogener Leinwand die Salzlösung hinein zu giessen, welche
durch hydrostatischen Druck den Saft verdrängt und dessen Platz
einnimmt. Anstatt der Salze, die dem Holze nur Dauer verleihen sollen,
wendet man auch färbende Substanzen an, um dem Holze für
Schreinerzwecke verschiedene Färbung und das Aussehen fremden Holzes zu
geben; so giebt holzessigsaures Eisen dem Holze eine braune Färbung;
lässt man auf die Absorption der Eisenflüssigkeit die einer gerbenden
Flüssigkeit folgen, so färbt sich die Holzmasse grau oder blauschwarz.
Unter unsern Holzarten ist die Platane eine derjenigen, welche für
derartige Färbungen am geeignetsten ist. Störend ist hierbei, dass die
Imprägnirungsflüssigkeit das Holz nicht immer gleichmässig durchdringt
und so undurchdrungene, ungefärbte Stellen entstehen. Ausser der
Platane und Linde werden Buche, Weide, Ulme, Erle, Birnbaum beim
Behandeln nach =Boucherie= vollständig durchdrungen, nicht im Kerne,
sondern nur im Splinte werden imprägnirt Tanne, Fichte, Eiche. Esche,
Pappel und Kirschbaum gestatten der Imprägnationsflüssigkeit fast
keinen Eintritt.
Der Tabak.
[Sidenote: Der Tabak.]
Das zum Rauchen, Schnupfen und Kauen angewendete Material kommt von
verschiedenen einjährigen Pflanzen aus dem Geschlecht _Nicotiana_, der
Familie der Solaneen angehörig, die noch bis zum 52° nördlicher Breite
cultivirt werden, ursprünglich aber in den warmen Erdstrichen einheimisch
sind. Die besten Tabaksorten sind die amerikanischen, namentlich die aus
den südlichen Staaten Nordamerikas, Maryland, Virginien u. a., aus
Varinas in dem Staate Orinoko, aus der Havanna auf Cuba, von Portorico u.
s. w. Von den europäischen Tabaksorten sind zu erwähnen die
holländischen, ungarischen, türkischen, französischen und Pfälzer Tabake.
In Europa cultivirt man drei botanisch von einander verschiedene Arten
des Tabaks. Sie sind:
1) der gemeine oder virginische Tabak (_Nicotiana tabacum_), mit
grossen lanzettförmigen Blättern, welche dicht an dem Stengel
stehen, sich in der Hälfte meist umbiegen, während die Rippen
breit und mit spitz ablaufenden Nebenrippen versehen sind;
2) der Marylandtabak (_Nicotiana macrophylla_), mit breiteren und
nicht so zugespitzten Blättern wie die des gemeinen Tabaks;
3) der Bauern- oder Veilchentabak (_Nicotiana rustica_) zeichnet sich
durch seine eirunden, blasigen, mit längerem Stiele versehenen
Blätter und durch seine grüngelben, kürzeren Blüten von jeder
anderen Art aus.
Die Güte des Tabaks ist abhängig vom Klima, von der Beschaffenheit des
Bodens und des Samens, das Gedeihen der Pflanzen von der Lage der Felder
etc. Nächst dem Weinstock giebt es wohl kein Bodenerzeugniss, bei welchem
der Einfluss der Cultur ein so ganz enormer ist als beim Tabaksbau.
Dieser Einfluss ist um so mehr in Betracht zu ziehen, als der Tabak in
vielen Gegenden Deutschlands zu den Hauptquellen des Erwerbes und
Wohlstandes gehört.
Nach neueren Untersuchungen enthält der Tabak folgende Körper:
{ Kali
{ Kalk
Mineralbasen { Magnesia
{ Eisen- und Manganoxyd
{ Ammoniak
{ Salpetersäure
Mineralsäuren { Salzsäure
{ Schwefelsäure
{ Phosphorsäure
Organische { Nicotin
Base {
{ Aepfelsäure (Tabaksäure?)
{ Citronensäure
Organische { Essigsäure
Säuren { Oxalsäure
{ Pektinsäure
{ Ulminsäure
Andere { Kieselerde
Mineralkörper { Sand
{ Nicotianin
Andere organische { grünes und gelbes Harz
Körper { Wachs oder Fett
{ stickstoffhaltige Substanzen
{ Cellulose
[Sidenote: Chemischer Bestand der Tabaksblätter.]
Unter den Bestandtheilen der Tabaksblätter finden sich mithin als
charakteristische drei, nämlich das Nicotianin, das Nicotin und die
Tabaksäure. Das =Nicotianin= oder Tabakskampher ist eine fettartige
Substanz, welche den angenehmen Geruch des Tabakdampfes und einen
bittern, aromatischen Geschmack besitzt. Dieser Körper ist noch
unvollständig untersucht. Der Ansicht der Tabakfabrikanten zufolge ist
diejenige Tabaksorte die vorzüglichste, welche das meiste Nicotianin
enthält[136]. Das =Nicotin= (C_{10}H_{14}N_{2}) ist eine organische Base
und erscheint im reinen Zustande als farbloses Oel von betäubendem
Tabaksgeruch und ätzendem Geschmack, das sich in Wasser, Weingeist,
Aether und Oelen auflöst. Es ist, schon in kleiner Gabe eingenommen, ein
tödtliches Gift; schon in sehr geringer Menge wirkt es heftig auf die
Bewegungsnerven und erzeugt Convulsionen und später Lähmung. Die
Quantität des Nicotins in den Tabakblättern scheint zu der Qualität in
keinerlei Beziehung zu stehen. =Schloesing= hat den Nicotingehalt vieler
französischer und amerikanischer Tabaksorten ausgemittelt. Es enthalten
nach ihm 100 Th. trockner entrippter Tabak aus:
Nicotin:
dem Depart. Lot 7,96
" " Lot-et-Garonne 7,34
" " Nord 6,58
" " Ille-et-Vilaine 6,29
Pas de Calais 4,94
dem Elsass 3,21
Virginien 6,87
Kentucky 6,09
Maryland 2,29
Havanna weniger als 2,0
(Trockner Schnupftabak enthält ungefähr 2 Proc. Nicotin, durchschnittlich
im nicht getrockneten Zustande 33 Proc. Wasser, was den Nicotingehalt auf
1,36 Proc. herabdrückt.) Das Nicotin ist in dem Tabak in Form eines
Salzes enthalten. Die charakteristische Säure des Tabaks ist die
Tabaksäure C_{3}H_{4}O_{4}, die grosse Aehnlichkeit mit der Aepfelsäure
hat und nach neueren Untersuchungen (vielleicht) mit ihr identisch ist.
Ausser diesen Stoffen enthalten die Tabaksblätter eiweissartige
Bestandtheile, Holzfaser, Gummi, Harz. Die Tabaksblätter sind sehr reich
an mineralischen Bestandtheilen; die Quantität derselben beträgt 19-27
Proc. vom Gewicht der trocknen Blätter. =Merz= fand 23,33 Proc. Asche von
einer Tabaksorte aus der Gegend zwischen Nürnberg und Erlangen. 100 Th.
dieser Asche enthielten 26,96 Kali, 2,76 Natron, 39,53 Kalk, 9,61
Magnesia, 9,65 Chlornatrium, 2,78 Schwefelsäure, 4,51 Kieselerde, 4,20
Ferriphosphat. In jeder Tabakssorte findet sich endlich auch
Kaliumnitrat, dessen Menge jedoch zur Verbrennlichkeit des Tabaks in
keiner Beziehung steht.
[136] Möglicherweise ist das Nicotianin mit dem =Cumarin=
(C_{9}H_{8}O_{2}), einem Stoffe identisch, der in den Tonkabohnen
(_Dipterix odorata_), im Waldmeister (_Asperula odorata_), im
_Melilotus officinalis_ und _Anthoxanthum odoratum_, sowie in den
Fahamblättern (_Angraecum fragrans_) und den Blättern von
_Liatris odoratissima_ (aus der Familie der Asteraceen) sich
findet. Daher vielleicht auch instinctmässig die Anwendung der
Tonkabohnen zum Aromatisiren des Tabaks und die des Melilotus zum
Beimengen des Rauchtabaks, wie es in Ungarn häufig geschieht.
Vielleicht hat die in der neueren Zeit ausserordentlich in
Aufnahme gekommene, aber sorgfältigst geheim gehaltene Anwendung
der aus Harn bereiteten Benzoësäure bei der Tabaksfabrikation den
Zweck, ein Surrogat für den geringen Nicotianingehalt der
schlechteren Tabaksorten abzugeben.
[Sidenote: Tabakfabrikation.]
Man verlangt von einem guten =Rauchtabak=, dass sein Rauch einen
angenehmen Geruch besitze und nicht knellere, auf der Zunge kein
beissendes Gefühl hervorbringe, endlich nicht zu stark sei. Das frische
getrocknete Tabaksblatt kann diesen Anforderungen nicht genügen, da es
reich an eiweisshaltigen Bestandtheilen ist, die beim Brennen einen
widrigen Geruch nach verbranntem Horn erzeugen, da ferner der grosse
Gehalt an Nicotin Unbehaglichkeiten beim Rauchen hervorrufen würde. Der
Zweck der Zubereitung der Tabakblätter ist demnach, die eiweisshaltigen
Stoffe zu zerstören, den grossen Nicotingehalt herabzudrücken, das Parfüm
des Tabaks zu entwickeln, und endlich den Blättern die zur Benutzung als
Rauch- und Schnupftabak geeignete Form zu geben. Das Wesentliche bei der
Zubereitung der Tabaksblätter ist eine bei 35° vor sich gehende Gährung,
durch welche die im feuchten Zustande auf Haufen geschlagenen Blätter den
grössten Theil der eiweissartigen Bestandtheile verlieren, dagegen
angenehm riechende, durch die Gährung entwickelte Stoffe aufnehmen. Der
Fabrikant kommt dem Gährungsprocess durch die sogenannte =Sauce= zu
Hülfe, mit welchem Namen das Befeuchtungswasser der Blätter bezeichnet
wird. Eine vollständige Theorie des Processes der Tabaksfabrikation ist
zur Zeit nicht möglich. Bei der Ernte des Tabaks legt man die Blätter zu
10-12 Stück übereinander, die Blätterhaufen werden an einen trockenen Ort
gebracht, mit einem Tuch bedeckt und so lange liegen gelassen, bis sie
anfangen zu schwitzen. Sodann hängt man die einzelnen Blätter zum
Trocknen an Schnüren auf, wickelt dann um ungefähr 30 Blätter ein Blatt,
um eine sogenannte =Decke= zu erhalten, und presst den Tabak in dieser
Gestalt in grosse Fässer, in welchen er sich etwas erwärmt. Darauf
besprengt man die Blätter mit Salzwasser, und lässt sie, aufeinander
gelegt, bis zur Erwärmung liegen. Das Besprengen und Hinlegen wird so
lange wiederholt, als der Tabak sich noch merklich erwärmt. Man trocknet
ihn nun vollständig an der Luft, und presst ihn nicht selten auf mehrere
Jahre in Fässer ein.
[Sidenote: Rauchtabak.]
Behufs der Rauchtabakfabrikation werden die Blätter =sortirt=, d. h.
diejenigen Blätter zusammengebracht, die gleiche Farbe und gleiche Dicke
haben. Nach dem Sortiren werden die dickeren Rippen ausgeschnitten (die
Blätter =entrippt=), weil dieselben als wesentlich aus Holzfaser
bestehend, beim Rauchen Holzrauch entwickeln würden. Sodann werden die
Blätter =saucirt= oder =gebeizt=, d. h. mit einer besonders zubereiteten
Sauce getränkt, die wesentlich aus Salzen (Kochsalz, Salpeter, Salmiak,
salpetersaurem Ammoniak), zuckerhaltigen, weingeistigen und
organisch-sauren, sowie gewürzhaften Substanzen besteht. Die Salze dienen
zur Beförderung der Haltbarkeit und des langsameren Verbrennens, die
übrigen Körper hauptsächlich zur Bildung jener angenehm riechenden
Aether, die nicht unpassend mit der Blume des Weins verglichen worden
sind. Die saucirten Blätter lässt man in Fässern gähren, sodann bei
mässiger Wärme auf Horden trocknen und auf der Schneidemaschine
zerschneiden. Der unzerschnittene gesponnene Tabak führt den Namen
=Rollentabak=. Eine sehr beliebte Form des Rauchtabaks ist die =Cigarre=,
die aus der Einlage und dem Deckblatt besteht. Die Eigenschaft der
Cigarren, durch das =Ablagern= an Güte zu gewinnen, scheint nicht sowol
auf dem vollständigeren Austrocknen, als vielmehr auf einer Art
Nachgährung zu beruhen, durch welche die Güte beeinträchtigende
Substanzen zerstört und andere vortheilhaft einwirkende gebildet werden.
Beim Rauchen erhält der Rauchende ausser den Produkten der Verbrennung
des Tabaks (Kohlensäure, Wasser und etwas Ammoniak) auch die Produkte
der trocknen Destillation in den Mund, welche letztere dem Tabakrauche
das Charakteristische geben. Eine genaue Kenntniss dieser Produkte geht
uns zur Zeit noch ab, so viel ist aber ausgemacht, dass in dem Rauche
die Dämpfe des Nicotianins und des Nicotins enthalten sind. =Zeise=
fand als Bestandtheile des Tabakrauches ein eigenthümliches Brandöl,
Buttersäure, Kohlensäure, Ammoniak, Paraffin, Brandharz, so wie
wahrscheinlich etwas Essigsäure, ferner Kohlenoxyd und
Kohlenwasserstoffgase. Es ist bemerkenswerth, dass Kreosot und
Carbolsäure sich beim Rauchen des Tabaks durchaus nicht bilden; aus
diesem Grunde ist vielleicht der Tabakrauch weit weniger scharf,
namentlich die Augen weit weniger angreifend, als der Holzrauch. Es
wurde zur Untersuchung Portorico verwendet. Die Untersuchung von
=Zeise=, so genau sie auch ausgeführt zu sein scheint, lehrt uns doch
den Träger des aromatischen Geruches vieler Sorten von Rauchtabak und
Cigarren nicht kennen; es mag indessen wol sein, dass bei dem Tabak
ähnlich wie bei dem Weine, diejenigen Stoffe, die gerade hinsichtlich
des Geruches und Geschmackes die maassgebenden sind, durch chemische
Operationen und Reactionen kaum nachgewiesen werden können. Auf jeden
Fall sind in dem Tabakrauche gepaarte Ammoniake enthalten, so das
Anilin (zu dessen Bildung während der trocknen Destillation die
Bedingungen, Carbolsäure als Zersetzungsprodukt der Cellulose und
Ammoniak reichlich vorhanden sind), dessen Geruch in sehr verdünntem
Zustande eine nicht zu verkennende Aehnlichkeit mit dem des Rauches
guter Tabaksorten hat.
Die _Verbrennlichkeit_ einer Tabaksorte steht in keiner Beziehung zum
Salpetersäuregehalt, denn während der daran reiche Kentucky schlecht
brennt, ist der daran arme Java, Maryland, brasilianische und
ungarische Tabak leicht verbrennlich. Die Verbrennlichkeit des Tabaks
in ihren verschiedenen Graden ist kürzlich von =Schloesing= zum
Gegenstand einer Untersuchung gemacht worden. Es hat sich dabei
ergeben, dass der im Wasser lösliche Theil der Asche eines
verbrennlichen Tabaks stets Kaliumcarbonat enthält und zwar um so mehr,
je verbrennlicher der Tabak ist; der Auszug der Asche von nicht
verbrennlichem, d. h. verkohlendem Tabak enthält kein Kaliumcarbonat,
sondern nur Kaliumsulfat und Chlorkalium. Ein nicht verbrennlicher
Tabak wird verbrennlich, wenn man ihn mit der Lösung eines Kaliumsalzes
einer organischen Säure (Aepfelsäure, Citronensäure, Oxalsäure,
Weinsäure) behandelt und dann trocknet; ein verbrennlicher Tabak wird
dagegen unverbrennlich, wenn man ihn Calciumsulfat oder Chlorcalcium
oder die entsprechenden Magnesium- und Ammonverbindungen einverleibt.
Der Grund davon scheint darin zu liegen, dass die Kaliumsalze der
organischen Säuren beim Verkohlen eine voluminöse, wenig
zusammenhängende und sehr poröse Kohle liefern, die leicht verbrennt,
während die Kohle der Calciumsalze der organischen Säuren, unter
gleichen Verhältnissen gebildet, wenig voluminös und fest ist und nur
schwierig verbrennt.
[Sidenote: Schnupftabak.]
Die Blätter zur Fabrikation des =Schnupftabaks= werden auf ähnliche Weise
sortirt und saucirt wie die zu Rauchtabak. Zur Bereitung der Sauce wendet
man vorzugsweise Ammoniaksalze und aromatische Körper an. Die saucirten
Blätter werden, nachdem sie eine erste Gährung durchgemacht haben, zu
=Carotten= zusammengeschnürt und diese dann gemahlen (=rappirt=). Der
rappirte Tabak wird gesiebt und dadurch in gröbere und feinere Sorten
gebracht. Nach dem Sieben wird er angefeuchtet und häufig noch einer
zweiten Gährung unterworfen. Im Schnupftabak ist das Nicotin (circa 2
Proc.) theils frei, theils als neutrales oder basisches (wahrscheinlich
essigsaures) Salz vorhanden; das Ammoniak ist darin ebenfalls an eine
Säure gebunden; beiden Salzen verdankt der Schnupftabak seine reizende
Wirkung auf die Nasenschleimhaut. Um das Austrocknen des Schnupftabaks zu
verhüten, erhält derselbe zuweilen einen Zusatz von Glycerin.
Der Zweck der Gährung in der Schnupftabaksfabrikation scheint zu sein
1) die Bildung eines Fermentöls oder einer Aetherart, welcher der
Schnupftabak sein Aroma verdankt; 2) die Vernichtung eines Theiles
(2/3) des Nicotins des Tabaks, ohne welche der Schnupftabak eine zu
energische Wirkung auf den Organismus ausüben würde; 3) das Hervorrufen
der alkalischen Beschaffenheit, bedingt durch die theilweise Zersetzung
der organischen Säuren des Tabaks; 4) die Entwickelung des specifischen
Tabakgeruches durch sich bildende Dämpfe von kohlensaurem Ammoniak (und
wahrscheinlich Ammoniakbasen wie Aethylamin) und Nicotin; 5) die
Umwandlung der stickstoffhaltigen Bestandtheile des Tabaks in Ammoniak,
wodurch der Verlust an Ammoniak durch Verflüchtigung desselben
ausgeglichen wird, und in schwarze Substanzen (Humuskörper), welchen
der Schnupftabak seine dunkelbraune Farbe verdankt.
Technische Anwendung der ätherischen Oele und Harze.
[Sidenote: Aetherische Oele und Harze im Allgemeinen.]
[Sidenote: Darstellung der ätherischen Oele.]
[Sidenote: Florentiner Flasche.]
Die =ätherischen Oele= und =Harze= kommen meist fertig gebildet in der
Natur vor. Die ersteren ertheilen den Pflanzen den ihnen eigenthümlichen
Geruch. Das ätherische Oel findet sich in den Pflanzen in Zellen
eingeschlossen, daher kommt es, dass der Geruch nach dem Zerquetschen der
Pflanze deutlicher hervortritt. Zwischen den Fingern fühlen sie sich
nicht fettig wie die fetten Oele, sondern rauh an. Eine grosse Anzahl
ätherischer Oele hat die Eigenschaft, aus einer ammoniakalischen
Silberlösung das Silber als einen Silberspiegel abzuscheiden, daher
früher ihre Anwendung zur Spiegelversilberung (vergl. S. 322). Die
ätherischen Oele werden auf verschiedene Weise, meist aber dadurch
erhalten, dass man die betreffenden Pflanzentheile mit Wasser destillirt.
Obgleich der Siedepunkt dieser Oele weit über dem Wasser liegt, so wird
doch durch die Wasserdämpfe das ätherische Oel mit fortgerissen. Oele mit
sehr hohem Siedepunkte pflegt man mit Kochsalz durch Destillation aus den
Pflanzentheilen abzuscheiden. Zur Trennung des überdestillirten Oeles von
dem mit übergegangenen Wasser bedient man sich der bekannten =Florentiner
Flasche=. Auf diese Weise gewinnt man das Anis-, Kamillen-, Kümmel-,
Lavendel-, Pfeffermünz-, Nelken-, Zimmt-, Rosmarinöl u. s. w. Das
Terpentinöl wird durch Destillation des Terpentins mit Wasser gewonnen.
[Sidenote: Darstellung durch Auspressen.]
[Sidenote: Unter Mitwirkung des Wassers.]
[Sidenote: Ausziehen mittelst fetter Oele.]
[Sidenote: Eigenschaften der ätherischen Oele und Anwendung derselben.]
Einige ätherische Oele, die in den betreffenden Pflanzentheilen in
grossen Mengen enthalten sind, stellt man durch Auspressen dar, dies ist
der Fall bei dem Citronen-, Bergamott-, Pomeranzen- und Apfelsinenöl.
Während die meisten ätherischen Oele schon durch den Vegetationsprocess
entstanden sind, giebt es einige, die sich aus den Pflanzentheilen erst
bei der Berührung und Destillation mit Wasser bilden. Zu diesen gehört
das =Bittermandelöl=, das sich unter dem Einflusse des Wassers aus dem
Amygdalin unter Mitwirkung einer eiweissartigen Substanz, der Synaptase
oder des Emulsins bildet, ferner das =Senföl=, das man auch durch
Destillation von Jodpropyl mit Schwefelcyankalium künstlich darstellt u.
s. w. Gewisse ätherische Oele, die nur in sehr geringer Menge vorhanden
sind, zieht man durch Digestion der Vegetabilien mit fettem Oele aus; auf
diese Weise extrahirt man Jasmin, Veilchen, Hyacinthen u. s. w. Die
ätherischen Oele sind in Wasser etwas löslich; solche Lösungen bilden die
=destillirten Wässer= der Pharmaceuten; einige derselben, wie das
Orangenblütenwasser (_Eau de fleurs d'oranger_) und das
Bittermandelwasser finden ausserdem in der Parfümerie und in der
Kochkunst Anwendung. Die ätherischen Oele sind in Alkohol löslich und
zwar in um so grösserer Menge, je mehr das Oel Sauerstoff enthält. Auf
dieser Eigenschaft beruht ihre Anwendung in der =Parfümerie= und in der
=Liqueurfabrikation=.
[Sidenote: Parfümerie.]
Die =Parfümerie= beschäftigt sich mit der Darstellung von =riechenden
Wässern= (_Esprits_, _eaux de senteur_), =Duftextracten= (_extraits
d'odeur_), der =parfümirten Fette= u. s. w. Die =riechenden Wässer=
bestehen aus einer Lösung verschiedener ätherischer Oele in Alkohol. Der
dazu angewendete Alkohol muss fuselfrei und ohne allen fremden Beigeruch,
die ätherischen Oele von bester Qualität sein. Es ist am passendsten, die
Oele nur in dem Alkohol zu lösen und die Lösung monatelang vor dem
Gebrauche lagern zu lassen. Die früher gebräuchliche Destillation ist
nicht nur nicht nothwendig, sondern auch sogar nachtheilig, da des
höheren Siedepunktes wegen ein Theil der ätherischen Oele in der
Destillirblase zurückbleibt. Die _Eau de mille fleurs_ wird dargestellt
durch Auflösen von 60 Grm. Perubalsam, 120 Grm. Bergamottöl, 60 Gr.
Nelkenöl, 15 Gr. Neroliöl, 15 Gr. Thymianöl in 9 Liter Alkohol und Zusatz
von 4 Liter Orangenblütenwasser und 120 Gr. Moschustinctur, die man durch
Digestion von 15 Gr. Zibeth und 75 Gr. Moschus mit 2 Liter Alkohol
dargestellt hat. -- _Eau de Cologne_ erhält man durch Auflösen von 32 Gr.
Orangeschalenöl, einer gleichen Menge Bergamottöl, Citronenöl, _Essence
de Limette_, _Essence de petits grains_ 16 Gr., _Essence de Cedro_, einer
gleichen Menge _Essence de Cedrat_, _Essence de Portugal_, 8 Gr. Neroliöl
und 4 Gr. Rosmarinöl in 6 Litern Alkohol.
[Sidenote: Chemische Parfüms.]
Die =Duftextracte= (_extraits d'odeur_) werden meist durch Ausziehen der
vorher mit den Düften frischer Blumen beladenen fetten Oele und Fette mit
Alkohol dargestellt. -- In der neueren Zeit hat man (nach dem Vorschlage
von =Döbereiner=) auch künstlich dargestellte Verbindungen in der
Parfümerie angewendet, so eine alkoholische Lösung von Amylacetat unter
dem Namen =Birnöl= (_pear-oil_), Amylvalerat als =Aepfelöl=
(_apple-oil_), Amylbutyrat als =Ananasöl= (_pine apple-oil_),
Aethylpelargonat als =Quittenöl=, Aethylsuberat als =Maulbeeressenz=. Als
=künstliches Bittermandelöl= kommt Nitrobenzol, gemengt mit Nitrotoluol
vor, das im minder reinen Zustande als _Essence de Mirbane_ bezeichnet
und in grosser Menge zu Zwecken der Parfümerie, in noch grösserer aber
als Material der Anilinbereitung dargestellt wird. -- Die =parfümirten
Fette= (Pommaden) erhält man in der feineren Parfümerie entweder durch
=Infusion=, indem man die Blüten mit warmem fetten Oel oder Fett von etwa
65° digerirt, oder durch kalte Parfümirung des Fettes durch Schichtung
desselben mit den Blüten (_enfleurage_). Häufig stellt man sie auch aus
Rindsmark oder aus Schweinefett dar, indem man dieselben schmilzt und
während des Erkaltens einige Tropfen des ätherischen Oeles hinzurührt.
[Sidenote: Liqueurfabrikation.]
Der Zweck der =Liqueurfabrikation= ist, Branntwein durch Zusatz von
Zucker oder Glycerin und aromatischen Körpern in ein dem Gaumen
angenehmeres Getränk zu verwandeln. Man unterscheidet =feine Liqueure=
(Rosoglio) und =ordinäre= (Aquavite), je nachdem zu ihrer Herstellung
vorzüglich reine Materialien angewendet worden sind oder nicht. Die mit
viel Zucker versetzten ölartigen Liqueure heissen =Crêmes=, die mit
ausgepressten Fruchtsäften, Zucker und Weingeist dargestellten =Ratafia=.
Die Basis der Liqueurfabrikation ist ein völlig fuselfreier Weingeist
oder Branntwein; die Vegetabilien, welche man zur Darstellung der
Liqueure benutzt, lassen sich in drei Abtheilungen bringen. Die =erste=
Abtheilung umfasst Pflanzensubstanzen, die nur wegen ihres Gehaltes an
ätherischem Oele Anwendung finden wie Kümmel- und Anissamen,
Wachholderbeeren, Pfeffermünze, Citronenschalen, Orangenblüten und
bittere Mandeln. Ueber diese Substanzen wird der Branntwein
abdestillirt. Meist wendet man indessen jetzt, anstatt den Branntwein
zu destilliren, Lösungen der käuflichen ätherischen Oele (Kümmelöl,
Anisöl etc.) in Weingeist an und nennt das letztere Verfahren die
Fabrikation auf kaltem Wege. Die =zweite= Abtheilung enthält diejenigen
Vegetabilien, die sowohl wegen des ätherischen Oeles, als auch wegen
ihres Gehaltes an bitteren aromatischen Stoffen Anwendung finden, es
sind dies z. B. die Wurzeln des Calmus, Enzian, Zittwer,
Orangenschalen, unreife Pomeranzen, Wermuth, Nelken, Zimmt, Vanille.
Diese Pflanzensubstanzen werden mit Branntwein oder Spiritus übergossen
entweder in der Kälte macerirt oder bei 50-60° digerirt (aber nicht
destillirt). Der Auszug führt den Namen Tinctur. Die =dritte=
Abtheilung umfasst diejenigen Früchte, deren Saft zur Fabrikation der
Ratafia Anwendung findet; hierzu gehören Kirschen, Ananas, Erdbeeren,
Himbeeren u. s. w. Der Saft dieser Früchte wird mit Spiritus versetzt
und versüsst. -- Zum Versüssen der Liqueure wendet man eine Auflösung
von 4 Pfund Zucker in 1 Liter Wasser, die vorher aufgekocht und mit
Eiweiss geklärt worden ist, an. Es ist rathsam, die Zuckerlösung
siedend mit der weingeistigen Flüssigkeit zu mischen. Der Procentgehalt
an Alkohol, den man den Liqueuren giebt, ist 46 bis 50 Proc. Um die
Liqueure für das Auge angenehm zu machen, ertheilt man ihnen häufig
eine Färbung, und zwar =roth= durch Sandelholz und Cochenille oder
(arsenfreies) Anilinroth, =gelb= durch Safflor, Ringelblumen und
Curcuma, =blau= durch Indigtinctur, =grün= durch Mischen von gelb und
blau, =violett= durch Anilinviolett. Die durch Digestion dargestellten
Liqueure färbt man zuweilen durch Zuckercouleur dunkler braun. Die
=Crêmes= enthalten auf das Liter Flüssigkeit etwa 1 Pfund Zucker oder
eine entsprechende Menge von Glycerin. Als Beispiel sei angeführt der
=Maraschino= (4 Liter Himbeerwasser, 1-3/4 Liter Orangenblütenwasser,
1-1/2 L. Kirschwasser, 18 Pfund Zucker, 9 L. Weingeist von 89-90
Proc.). Die =Liqueure= sind den Crêmes sehr ähnlich, enthalten aber
etwas weniger Zucker; =Englisch Bitter= (5 Loth das Gelbe der
Pomeranzenschalen, 6 Loth Chinarinde, 6 L. Enzian, 8 L.
Cardobenedictenkraut, 8 L. Tausendgüldenkraut, 8 L. Wermuth, 4 L.
Veilchenwurzel mit 54 Liter Branntwein von 50 Proc. digerirt, die
Tinctur versetzt mit 12 Pfd. Zucker); =Kirschen= (20 L. Kirschsaft, 20
L. Spiritus von 85 Proc., 30 Pfd. Zucker); gewöhnlich setzt man noch
4-8 L. Bittermandelwasser hinzu; =Pfeffermünze= (2-1/2 L. Pfeffermünzöl
aufgelöst in 1 L. Spiritus von 80 Proc., die Lösung gesetzt zu 54 L.
Spiritus von 72 Proc., versüsst mit 60 Pfd. Zucker, der aufgelöst
worden in 26 L. Wasser; wird durch Indigotinctur und Curcuma grün
gefärbt).
[Sidenote: Harze.]
Die ätherischen Oele haben die Eigenschaft, sich an der Luft, oder auch
in der Pflanze selbst zu verdicken und dadurch in einen neuen Körper
überzugehen, welchen man =Harz=[137] nennt. Man findet die Harze im
Pflanzenreiche sehr häufig. Einige derselben, wie das Harz der Coniferen,
fliessen in Verbindung mit dem ätherischen Oele von selbst aus und
erhärten an der Luft. Andere Harze stellt man durch Ausziehen der
betreffenden Pflanzentheile mit Alkohol und Verdampfen des Auszugs zur
Trockne, oder durch Fällen des alkoholischen Auszugs mit Wasser dar. Man
theilt die Harze ein in =Weichharze= oder =Balsame= und in die
=Hartharze=. Die Weichharze sind Lösungen der Harze in ätherischen Oelen,
zu ihnen rechnet man den =Terpentin=, den =Perubalsam=; zu den Hartharzen
den =Bernstein=, das =Anime=, den =Copal=, das =Dammarharz=, den
=Mastix=, den =Schellack=, die =Benzoë= und den =Asphalt=. An die Harze
schliessen sich die =Schleimharze= an, welche in Folge von Einschnitten
als dicke milchige Säfte aus den Pflanzen ausfliessen; sie sind meist von
sehr starkem Geruch und unterscheiden sich von den Harzen dadurch, dass
sie, mit Wasser zusammengerieben, eine trübe milchige Flüssigkeit geben.
Zu den Schleimharzen gehören die =Asa foetida=, das =Gummi-Guttä= u. s.
w., den Beschluss dieser Klasse von Körpern machen das =Kautschuk= und
die =Gutta Percha=.
[137] Vergl. =J. Wiesner=, Die technisch verwertheten Gummiarten, Harze
und Balsame. Erlangen 1869.
[Sidenote: Anwendung der Harze als Siegellack.]
Das =Siegellack= besteht wesentlich aus =Schellack=, zu welchem man etwas
Terpentin gesetzt hat, um ihn schmelzbarer und weniger zerbrechlich zu
machen. Zu dem rothen und wenig gefärbten Siegellacke wendet man
möglichst farbloses Gummilack an, während man zu den dunklen und
schwarzen Sorten des Siegellacks das gefärbteste Gummilack setzt. Ausser
dem Schellack und dem Terpentin gehört zur Zusammensetzung der
Siegellacke noch ein Zusatz von erdigen Körpern, welcher nicht nur das
Gewicht der Masse vermehren soll, sondern auch den Zweck hat, dem zu
schnellen Abtropfen und Rinnen des Siegellacks Einhalt zu thun. Man nimmt
Kreide, Magnesia, gebrannten Gyps, Zinkweiss, neuerdings auch Barytweiss,
Porcellanerde und Kieselguhr (Infusorienerde). Um fugenfreies rothes
Siegellack darzustellen, schmilzt man in einer eisernen Pfanne 4 Th.
Gummilack über gelindem Kohlenfeuer und setzt dann 1 Th. venetianischen
Terpentin und 3 Th. Zinnober unter fortwährendem Umrühren hinzu.
Gewöhnliche rothe Siegellacke stellt man dar aus:
1. 2. 3. 4. 5.
Schellack 550 620 550 700 600
Terpentin 740 680 600 540 600
Kreide oder Magnesia 300 200 -- -- --
Gyps oder Zinkweiss 200 -- -- -- --
Kieselguhr -- -- -- -- --
Barytweiss -- 100 380 300 300
Zinnober 130 220 340 300 300
Terpentinöl -- -- -- 20 25
Wenn die Masse abgekühlt ist, so rollt man sie auf einer Marmortafel zu
Rollen aus oder giesst sie in Messingformen. Einige Sorten Siegellack
pflegt man zuweilen mit Benzoë, Storax, Tolu- und Perubalsam wohlriechend
zu machen. Die verschieden gefärbten Sorten stellt man dar, indem man den
Zinnober durch Kobaltultramarin, chromsaures Bleioxyd, gebranntes
Elfenbein u. s. w. ersetzt. Die marmorirten Lacke werden durch Malaxiren
verschiedenartig gefärbter Massen erzeugt. Zu den geringeren
Siegellacksorten und zu dem sogenannten Packlack nimmt man anstatt des
Zinnobers Mennige und zuweilen auch rothes Eisenoxyd; das Gummilack wird
bei diesen Sorten durch ein Gemenge von Colophonium und gepulvertem Gyps
oder Kreide ersetzt. Neuerdings verwendet man neben oder statt des
Schellacks das Acaroïdharz (von _Xanthorrhoea hastilis_).
[Sidenote: Asphalt.]
=Asphalt= (Erdharz, Judenpech) ist ein schwarzes glänzendes,
zerbrechliches Harz, das wahrscheinlich durch allmälige Oxydation von
Erdöl entstanden ist und in grosser Menge auf der Insel Trinidad an der
Nordküste von Südamerika, vor der Mündung des Orinoco, auf dem todten
Meere schwimmend, in Frankreich, in der Schweiz u. s. w. gefunden wird.
Es löst sich wenig in Alkohol, leicht in Steinöl, Terpentinöl, Benzol
und Photogen. Man benutzt es zu schwarzem Lack, zum Aetzgrund für
Kupferstecher, als dunkelbraune Lasurfarbe in der Oelmalerei etc. Man
verwendet den Asphalt ferner mit Kalk und Sand gemischt zur
Pflasterung, deren Dauerhaftigkeit und Vorzüge sich darauf gründen,
dass die Masse ungeachtet der grossen Entzündlichkeit des Asphalts
wegen des Zuschlags bei Feuersbrünsten nicht anbrennt, und dass
dieselbe durch den Zuschlag hinreichend elastisch ist, um sich bei
starker Hitze auszudehnen und bei starker Kälte wieder zusammenziehen
zu können, ohne zu springen. Zur Asphaltpflasterung nimmt man
=Erdharzkitt= von =Seyssel= (_mastix bitumineux_)[138], brennt
denselben in Pfannen zu Staub und mengt das Pulver mit Sand, dass auf
30-40 Proc. Kalk in der Mischung 20-40 Proc. Asphalt kommen. Vor der
Anwendung wird die Masse geschmolzen und auf die Stelle, die
gepflastert werden soll, ausgegossen, mit einer eisernen Schiene
geebnet, mit heissem Sande überstreut und mittelst eines Brettes eben
geschlagen. Anstatt des Asphaltpflasters hat man und zwar mit vielem
Erfolg das von =Busse= erfundene =Terresin=, eine Mischung von
Kohlentheer, Kalk und Schwefel, angewendet. Gegenwärtig wird der
grösste Theil des Asphalts oder Asphaltpeches, der in der Firniss- und
Lackbereitung Anwendung findet, durch Eindicken des Theeres der
Gasfabriken erhalten.
[138] Zu =Seyssel= im Departement Ain findet sich ein Kalkstein, der
bis zu 18 Proc. mit Asphalt durchdrungen ist. Aus diesem
Kalkstein stellt man zu Seyssel den Erdharzkitt auf folgende
Weise dar: Man zieht mittelst siedenden Wassers den Asphalt aus,
mengt 7 Th. des so erhaltenen Asphalts in 90 Th. gepulverten,
asphalthaltigen Kalkstein und mahlt die trocken gewordene Masse.
Aehnliche Asphaltsteine finden sich zu =Limmer= bei Hannover, zu
=Lobsann= im Nieder-Elsass, in Nordtyrol, zu Val de travers im
Canton Neufchatel.
[Sidenote: Kautschuk.]
Das =Kautschuk= oder das =elastische Gummi= (Caoutschuk, Federharz, Gummi
elasticum) wird in den Milchsäften vieler Pflanzen, namentlich der
Urticeen, Euphorbiaceen und Apocyneen angetroffen. In grösserer Menge
findet es sich im Milchsaft der _Siphonia cahuchu_, woraus man es in
Südamerika darstellt. Das ostindische wird von _Urceola elastica_
erhalten. Ausserdem findet es sich noch in _Ficus religiosa_ und _F.
indica_. Man gewinnt das Kautschuk, indem man Einschnitte in die Bäume
macht und mit dem ausfliessenden rahmähnlichen zähen Milchsaft wiederholt
Thonfiguren von Thieren, Nachbilder des menschlichen Fusses und
birnförmige Körper etc. überzieht. Nachdem der Saft an der Sonne oder
über Feuer getrocknet worden ist, wird der Thon durch Klopfen oder durch
Aufweichen in Wasser entfernt. Das zurückbleibende Kautschuk hat die
Gestalt der Thonform, meist die von Flaschen oder Beuteln, häufig auch
die von Platten. Letztere führen den Namen =Gummispeck=. Das Kautschuk
ist im gereinigten Zustande durchsichtig, in dünnen Lagen weiss, in
dicken etwas gelblich. Es hat keine Spur von faseriger Textur, ist
vollkommen elastisch und wird beim Ausziehen unklar und faserig. In der
Kälte wird es fest und ist dann schwierig biegsam, aber nicht spröde.
Sein spec. Gewicht ist 0,925. Durch heisses Wasser und durch Wasserdampf
wird das Kautschuk weich, ausserdem aber nicht verändert. In Weingeist
ist es unlöslich. Durch Chlor, verdünnte Säuren, durch Alkalilaugen wird
es nicht verändert, durch concentrirte Schwefelsäure und Salpetersäure
dagegen schnell zerstört. Wenn man stark ausgedehntes Kautschuk einige
Minuten in kaltes Wasser taucht, so ist es nach dem Herausnehmen aus dem
Wasser unelastisch, erlangt aber beim Tauchen in bis auf 45° erwärmtes
Wasser seine frühere Elasticität wieder. Beim Erwärmen wird das Kautschuk
weicher, schmilzt bei ungefähr 200° zu einer schmierigen Masse, die nach
dem Erkalten nicht wieder fest wird. Bei Zutritt der Luft erhitzt, brennt
es mit leuchtender und russender Flamme. Im erwärmten Zustande lässt sich
das Kautschuk mit Schwefel und anderen Körpern zusammenkneten, wodurch es
in vulkanisirtes und hornisirtes Kautschuk übergeführt werden kann. Bei
der trockenen Destillation erhält man aus dem Kautschuk Oele, die nur aus
Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen (Kautscheen, Heveen u. s. w.), und
sich besonders als Auflösungsmittel für Kautschuk eignen. Das Kautschuk
besteht aus C_{4}H_{7} (in 100 Th. aus 87,5 Kohlenstoff und 12,5
Wasserstoff); sehr wahrscheinlich ist es aber ein Gemenge
verschiedenartiger Verbindungen. Das Kautschuk verbindet sich mit dem
Schwefel und bildet damit das =vulkanisirte Kautschuk= (s. unten).
[Sidenote: Lösungsmittel des Kautschuk.]
[Sidenote: Verarbeitung und Anwendung des Kautschuk.]
Das Kautschuk löst sich in weingeistfreiem Aether, in den durch trockne
Destillation des Kautschuks entstehenden Oelen, in einem ähnlichen,
welches sich bei der Destillation der Steinkohlen bildet, in gereinigtem
Terpentin- und Steinöl und in Schwefelkohlenstoff. Die Lösung in =Aether=
ist in technischer Beziehung nicht brauchbar, weil sie so wenig Kautschuk
enthält, dass sie eine kaum bemerkbare Menge desselben hinterlässt. Mit
=Terpentinöl= findet weniger ein Auflösen, als ein Aufquellen des
Kautschuks statt; um die Klebrigkeit der Oberfläche dieser Lösung zu
beseitigen, stellt man aus 1 Th. Kautschuk und 11 Th. Terpentinöl einen
dünnen Brei her und rührt in diesen 1/2 Th. einer heissen concentrirten
Lösung von Schwefelkalium (K_{2}S_{5}) in Wasser ein; die so erhaltene
gelbe Flüssigkeit hinterlässt das Kautschuk vollkommen elastisch und
nicht klebrig. Die Lösung in leichtem =Steinkohlentheeröl= (sogenanntem
Benzol), sowie in den als Lampenöl nicht verwendbaren Antheilen des
Petroleums, Photogens und Solaröls eignet sich vorzugsweise, um Stücke
Kautschuk zu vereinigen; leider hängt solchen Gegenständen der
unangenehme Geruch des Oeles lange Zeit an. Das vorzüglichste
Lösungsmittel ist unstreitig der =Schwefelkohlenstoff=; diese Lösung
trocknet äusserst schnell ein und hinterlässt das Kautschuk unverändert
und geruchlos. Wird dem Schwefelkohlenstoff eine kleine Menge Alkohol
beigemengt, so wirkt er nicht mehr auflösend auf Kautschuk, dagegen
bewirkt er eine solche Aufschwellung und Erweichung desselben, dass es in
diesem Zustande leicht vulkanisirt und gut verarbeitet werden kann. Der
Kautschuk dient zum Auswischen der Bleistiftstriche, zum Wegnehmen von
Schmutz auf Papier, zur Darstellung von Platten, Fäden, Schnüren, Röhren,
unter dem Namen _India-Rubber-Sponge_ als Schwammsurrogat, zur
Fabrikation wasserdichter Zeuge, zu Kitt und zur Darstellung von
vulkanisirtem und hornisirtem Kautschuk.
[Sidenote: Vulkanisirtes Kautschuk.]
=Vulkanisiren des Kautschuks.= Wenn man Kautschuk längere Zeit in
geschmolzenen Schwefel taucht, so geht eine Art von Cementation vor
sich, das Kautschuk nimmt Schwefel auf und verwandelt sich dadurch in
eine gelbliche, ausserordentlich elastische Masse, in das =vulkanisirte
Kautschuk=, welches von =Lüdersdorff= und =Hancock= erfunden worden ist
und in neuerer Zeit die ausgedehnteste Anwendung gefunden hat. Es hat
folgende Eigenschaften: es behält seine Elasticität und Weichheit
selbst bei niederer Temperatur bei, während das gewöhnliche Kautschuk
schon bei 3° hart und steif wird; es wird durch die gewöhnlichen
Lösungsmittel des Kautschuks nicht angegriffen; es widersteht endlich
dem Zusammendrücken in hohem Grade. Das ältere Verfahren zum
Vulkanisiren besteht darin, dünne Platten von Kautschuk in
geschmolzenen, bis auf 120° erhitzten Schwefel zu tauchen, 10 bis 15
Minuten darin zu lassen (wodurch sich das Gewicht des Kautschuks um
10-15 Proc. vermehrt), sodann zwischen Cylindern tüchtig durchzukneten
und endlich noch bis auf 150° zu erhitzen. Um das Effloresciren von
Schwefel zu vermeiden, das bisweilen auf dem nach dieser Methode
vulkanisirten Kautschuk vorkommen soll, ist vorgeschlagen worden, das
auf 100-120° erhitzte Kautschuk durch Kneten mit Kermes (rothem
Schwefelantimon Sb_{2}S_{3}), oder einer Mischung von Schwefel mit
Schwefelarsen zu vulkanisiren. Die jetzt fast allgemein angewendete
Methode des Vulkanisirens ist die von =Parkes= in Birmingham, nach
welcher man das Kautschuk in ein Gemenge von 40 Th. Schwefelkohlenstoff
und 1 Th. Schwefelchlorür (vergl. S. 233) taucht und dasselbe sodann in
einer bis auf 21° erwärmten Kammer aufhängt, bis aller
Schwefelkohlenstoff verraucht ist. Darauf lässt man das Kautschuk zur
Entfernung des nicht chemisch gebundenen Schwefels in einer aus 500
Grm. Aetzkali und 10 Liter Wasser bestehenden Flüssigkeit sieden und
wäscht dann, bis des ablaufende Wasser nicht mehr alkalisch reagirt.
Seit einigen Jahren (1870) wird in den Kautschukfabriken nach dem
Vorschlage von =Humphrey= statt des Schwefelkohlenstoffs häufig
Petroleumäther angewendet, welcher Chlorschwefel mit Leichtigkeit löst.
=H. Gaultier de Claubry= (1860) vulkanisirt Kautschuk mittelst
=Chlorkalk= und =Schwefel=. Mischt man trocknen Chlorkalk mit
Schwefelblumen, so giebt sich die sofort eintretende Reaction durch
einen Geruch nach Chlorschwefel zu erkennen. Hat man Schwefel und
Chlorkalk, ohne zu reiben, blos gemischt, und ist Schwefel im
Ueberschusse angewendet, so kann man mit dem Produkt Kautschuk
vulkanisiren. In auf diese Weise vulkanisirtem Kautschuk, welches in
der That, wie das vorhergehende Verfahren, auf die Anwendung von
Chlorschwefel zurückkommt, findet sich Chlorcalcium. Ob =de Claubry='s
Verfahren je Anwendung gefunden hat, ist zu bezweifeln. Das Verfahren
von =Gérard= besteht darin, das zu vulkanisirende Kautschuk 2-4 Stunden
lang in eine Lösung von Fünffach-Schwefelkalium von 25-30° B. bei einer
Temperatur von 150° (5 Atmosphären Druck entsprechend) zu bringen. Der
Kautschuk wird hierbei vollständig vulkanisirt und nach dem Waschen
erscheint seine Oberfläche glatt und fühlt sich sammetähnlich an.
Leider lässt sich dieses Verfahren nur auf kleine und dünne
Kautschukgegenstände anwenden. Eine Säuerung des Kautschuks ist hierbei
nicht zu befürchten. Das auf diese Weise vulkanisirte Kautschuk sieht
schwarz aus und färbt nicht ab, wie das durch Eintauchen in Schwefel
dargestellte. Die zu vulkanisirenden Gegenstände werden zuerst aus
gewöhnlichem Kautschuk fertig gemacht, weil das vulkanisirte Kautschuk
nicht klebt, auch nicht mit gewöhnlicher Kautschuklösung
zusammengeklebt werden kann. Man benutzt das vulkanisirte Kautschuk zu
wasserdichten Gefässen, zu Flaschen zur Aufbewahrung des Aethers, zu
Buchdruckerwalzen, zu Gasleitungsröhren, zu Spritzenschläuchen, zu
biegsamen Pfeifenröhren, zu Cigarrenspitzen, zu Eisenbahnpuffern,
anstatt der bisher gebräuchlichen Wagenfedern, zu Billardbanden
u. s. w.
=Hornisiren des Kautschuks.= Was seit dem Jahre 1852 unter der
Benennung =hornisirtes Kautschuk= oder =Ebonit= vorkommt, ist eine von
=Goodyear= entdeckte Modification des vulkanisirten Kautschuks, die
sich durch braunschwarze oder auch schwarze Farbe, eine dem Horn oder
Fischbein fast gleichkommende Härte und Elasticität auszeichnet und
deshalb zu ganz andern Artikeln geeignet ist als das gewöhnlich
vulkanisirte Kautschuk, z. B. zu Kämmen aller Art, zu Schirmgriffen und
Stockknöpfen, zu Spazierstöcken, Schirmrippen, Planchettes, die aber in
Bezug auf Elasticität und Steife dem Fischbein nicht gleichkommen,
Federhaltern, Messerheften, Furnieren für Möbelbekleidungen,
Stethoskopen, Hörröhren, Flöten und anderen Blasinstrumenten, Winkeln
und Linealen, Schreibfedern u. s. w. u. s. w. Die Bereitung des
hornisirten Kautschuks ist die nämliche wie die Fabrikation von
vulkanisirtem Kautschuk. Die hornähnliche Beschaffenheit lässt sich
zwar schon durch Steigerung des Schwefelzusatzes (auf 100 Th. Kautschuk
30-60 Th. Schwefel) ohne andere Beimischungen erreichen; je mehr
Schwefel incorporrirt wird, desto grösser ist die Härte und desto
geringer die Elasticität der Masse, das vulkanisirte Kautschuk jedoch
verträgt Zusätze von fremdartigen pulverförmigen Stoffen, welche deren
Härte vermehren, theils auch die Farbe verändern und wohlfeilere
Compositionen herzustellen gestatten. Zu den Zusätzen, welche die Härte
und Elasticität des Produktes erhöhen, gehören Gutta Percha und
Schellack, zur zweiten Klasse gehören Kreide, Schwerspathpulver,
Barytweiss, Gyps, gebrannte Magnesia, Thon, erdige Farbstoffe,
Schwefelantimon, Schwefelblei, Schwefelzink, Asphalt aus
Steinkohlentheer u. s. w. Der Zusatz beträgt zuweilen bis zu 80 Proc.
der Masse. Das hornisirte Kautschuk zeichnet sich durch einen hohen
Grad von Politurfähigkeit aus und besitzt vor dem Horn, namentlich in
seiner Benutzung zu Kämmen und ähnlichen Gegenständen, den Vorzug, dass
es beim Reinigen im warmen Wasser nicht wie das Horn rauh wird, auch
nach längerem Gebrauche seine Elasticität beibehält. Mit Sand, Quarz,
Feuerstein, Smirgel etc. gemengtes vulkanisirtes Kautschuk dient seit
einer Reihe von Jahren zur Fabrikation künstlicher Schleifsteine und
Wetzsteine zum Schärfen der Sensen und Sicheln.
[Sidenote: Produktion und Consumtion des Kautschuk.]
Die =Produktion= des Kautschuks beträgt jährlich (1870) gegen 120,000
Ctr., davon kommen auf
Java 60,000 Ctr.
Para 35,000 "
Guatemala, Carthagena 23,000 "
Venezuela, Neu-Granada, Afrika 2,000 "
------------
120,000 Ctr.
Die =Consumtion= vertheilt sich auf folgende Länder:
Nordamerika 35,000 Ctr.
England 25,000 "
Frankreich 35,000 "
Deutschland 25,000 "
------------
120,000 Ctr.
[Sidenote: Gutta Percha.]
Die =Gutta Percha= oder das =plastische Gummi= (Gummi plasticum,
Tubangummi, Gettaniagummi) ist ein dem Kautschuk in vieler Beziehung
ähnlicher eingetrockneter Milchsaft der _Isonandra Gutta_, eines an den
Ufern der Meerenge von Malacca, auf Borneo, in Singapore und den
benachbarten Gegenden wachsenden Baumes. Zur Gewinnung der Gutta Percha
macht man Einschnitte in die Bäume, oder fällt und schält dieselben; der
ausfliessende Milchsaft wird in Trögen und in Gruben, oder auf Blättern
des Bananenbaums aufgesammelt und coaguliren gelassen. Die einzelnen
Stücke der Gutta Percha werden in heissem Wasser erweicht und dann durch
Pressen zu einem Ganzen vereinigt. Die rohe Gutta Percha erscheint, so
wie sie in den Handel kommt, als eine trockene, röthlich marmorirte
Masse, die zusammengeballten Lederschnitzeln nicht unähnlich ist. Sie
enthält viele Unreinigkeiten, Sand, rothe Substanz, Rindentheile u. s. w.
Die reine Gutta Percha ist fast weiss; die braune Farbe wird durch
quellsatzsaure Salze von Magnesia, Ammoniak, etwas Kali und Spuren von
Manganoxydul verursacht. Die Gutta Percha ist ein Gemenge mehrerer
sauerstoffhaltiger Harze, die Oxydationsprodukte eines
Kohlenwasserstoffes von der Formel C_{20}H_{60} zu sein scheinen. =Payen=
fand die Gutta Percha bestehend aus reiner Gutta 75-80 Th., einem weissen
krystallisirbaren Harz, Alban, 14-16 Th. und einem gelben amorphen Harz,
Fluavil, 4-6 Th. Vor der Verarbeitung wird die Gutta Percha durch
Erweichen, Kneten zwischen Walzen und Pressen gereinigt. Die gereinigte
Masse erscheint von brauner Farbe, ist in dicken Stücken undurchsichtig
und in dünnen Blättchen wie Horn durchscheinend. Bei gewöhnlicher
Temperatur ist sie zähe, sehr steif, wenig elastisch und wenig dehnbar.
Man hat gefunden, dass jeder Quadratzoll des Durchschnittes eines Riemens
von Gutta Percha mit 1872 Kilogr. belastet werden musste, ehe er riss.
Das spec. Gewicht ist 0,979. Bei 50° wird die Gutta Percha weich, bei
70-80° leicht knetbar und formbar, so dass bei dieser Temperatur, zwei
Stücke an einander gedrückt, sich vollkommen zu einem Stück vereinigen.
In der Wärme lässt sie sich leicht auswalzen, zu Fäden ziehen und auch
mit Kautschuk zusammenkneten.
[Sidenote: Lösungsmittel der Gutta Percha.]
Die Gutta Percha ist in Wasser, Weingeist, verdünnten Säuren und
Alkalilösungen unlöslich, in erwärmtem Terpentinöl,
Schwefelkohlenstoff, Chloroform, Steinkohlentheeröl und Kautschuköl zu
einer dicklichen Flüssigkeit auflöslich. Durch Aether und ätherische
Oele schwillt die Gutta Percha an und bildet einen zähen Teig. In
siedendem Wasser wird die Gutta Percha weich, die Stücke quellen auf
und werden klebrig und fadenziehend, wobei sie einige Procente Wasser
aufnehmen, was sie sehr langsam wieder abgeben. Im getrockneten
Zustande ist die Gutta Percha ein sehr guter Isolator für die
Elektricität.
[Sidenote: Anwendung der Gutta Percha.]
In den Haupteigenschaften hat die Natur gewissermaassen selbst den Weg
zur Verarbeitung und den Kreis der Anwendungen angegeben. Und wirklich
macht man von der Eigenschaft der Gutta Percha, in der Wärme
schweissbar zu werden, Gebrauch um die zahlreichen Objecte
darzustellen, die als Surrogate von Leder, Pappe und Papiermaché, Holz,
Papier, Metall u. dergl. zu dienen bestimmt sind und zwar in allen
Fällen, wo es auf Undurchdringlichkeit gegen Wasser, Widerstand gegen
Alkohol, Laugen und Säuren u. dergl. ankommt und keine höhere
Temperatur mitwirkt. Ehe man zur eigentlichen Verarbeitung schreitet,
wird die Gutta Percha zunächst =gereinigt=. Zu dem Ende wird die rohe
Gutta Percha mittelst einer Maschine klein zerschnitten, indem man
zugleich Wasser dazu fliessen lässt (zuweilen unter Zusatz von Soda
oder Chlorkalk als Reinigungsmittel), so dass die fremden Substanzen,
wie Erde, Sand, Holz- und Rindenstückchen etc. abgesondert werden,
während andererseits durch das Wasser die Erhitzung der zum Vertheilen
dienenden Vorrichtung verhindert wird. Die so behandelte Substanz lässt
man 24 Stunden in Wasser stehen, innerhalb welcher Zeit die fremden
Körper sich zu Boden setzen, während die gereinigte Gutta Percha oben
aufschwimmt und abgenommen wird. Nach dieser Behandlung kocht man die
Substanz mit Wasser, so dass ihre Theilchen sich zusammenballen und
lässt sie noch im erhitzten Zustande durch ein Walzwerk gehen, wodurch
sie in Blätter verwandelt wird, die nun aus reiner Gutta Percha
bestehen. Das Bearbeiten wird ohne Wasser, aber unter Mitwirkung von
Wärme fortgesetzt und zwar in einem Knetapparat derselben Art, wie er
zur Reinigung des Kautschuks Anwendung findet. Indem auf diese Weise
die Gutta Percha in einen weichen und homogenen Teig umgewandelt wird,
ist sie vollkommen vorbereitet, sofort jede beliebige Form anzunehmen.
Man erzeugt daraus Platten bis zu 3 Centimeter Dicke und dünne Blätter
von der Dicke des Schreibpapiers, indem man einen Klumpen gereinigter
Gutta Percha zwischen hohlen eisernen, mit Dampf geheizten Walzen so
ausstreckt, als ob es sich um die Blechfabrikation handelte. Röhren aus
Gutta Percha werden aus der erwärmten Masse nach demselben Principe
gepresst, nach welchem man aus Blei Bleiröhren, aus nassem Thone
Röhren, aus Mehlteig die Maccaroni, aus Graphitmasse die Bleistifte
bildet. Mannichfache Gegenstände lassen sich durch Einpressen von
erweichter Gutta Percha in befeuchtete Formen von Holz (z. B.
Holzschnitte, wenn es sich um die Herstellung von Clichés handelt),
Metall etc. herstellen; zahlreiche Artikel lassen sich aus Platten
bilden, indem man sie daraus zuschneidet, nach Bedürfniss über einem
Kerne oder einem Modelle presst. In dem durch Erwärmen bewirkten
Zustande der Erweichung lassen sich alle Zusammenfügungen ohne
Löthmittel, nur durch Aneinanderdrücken der betreffenden Stellen
ausführen; beabsichtigt man eine Verbindung nur an einzelnen Stellen,
so ist es genügend, die zu vereinigenden Ränder mittelst eines
Bügeleisens oder einer Gasflamme zu erweichen. Handelt es sich um die
Befestigung der Gutta Percha auf Leder oder ähnlichen Materialien, so
wendet man als Leim am zweckmässigsten eine Lösung von Gutta Percha in
Benzol an.
Von den zahllosen Artikeln, zu welchen die Gutta Percha mit mehr oder
minder günstigem Erfolge bearbeitet wird, sind folgende zu nennen. Die
Unveränderlichkeit der Gutta Percha in feuchter Luft, in welcher das
Leder stockt und die Unempfindlichkeit gegen chemische Agentien wie
Säuren und Laugen, machen sie besonders geeignet zu Riemen zum
Maschinenbetriebe, ferner zu Röhren für Wasserleitungen, Pumpen,
Schläuchen, Spritzen, Liederungen, Sohlen u. s. w. Zu chirurgischen
Zwecken hat sich die Vortrefflichkeit der Gutta Percha vollkommen
bewährt; die hieraus gefertigten Sonden, Bougies, Katheder u. s. w.
haben viele Vorzüge und werden daher viel gebraucht. Durch Formen,
Prägen, Treiben, Giessen u. s. w. verfertigt man aus der Gutta Percha
Karniese, Leisten, Täfelwerk, architektonische Verzierungen jeder Art,
Rahmen, Messerhefte, Säbelgriffe, Spazierstöcke, Peitschen, Knöpfe,
Koffer, Tabakdosen, Flaschen und Gefässe aller Art, Hähne, Heber,
Trichter, Ueberzüge für Walzen zum Pressen und Appretiren, Büsten und
Statuen, Matrizen zur Galvanoplastik u. s. w. Als ein Nichtleiter der
Elektricität eignet sich die Gutta Percha zum Ueberziehen der
Telegraphendrähte in unterirdischen und submarinen Leitungen, nur darf
dieser Ueberzug nicht direct mit Wasser oder feuchter Erde in Berührung
kommen, weil er sonst nach und nach Wasser aufnimmt und seine
isolirende Eigenschaft einbüsst; aus diesem Grunde pflegt man die mit
Gutta Percha umkleideten Drähte noch ausserdem mit einer Metallhülle zu
umgeben. Eine Eigenthümlichkeit der Gutta Percha ist, dass sie zuweilen
durch jahrelanges Liegen ihre Geschmeidigkeit dergestalt verliert, dass
sie zu Pulver zerrieben werden kann.
[Sidenote: Gemenge von Gutta Percha mit Kautschuk.]
Häufig benutzt man jetzt ein Gemenge von 1 Th. Gutta Percha mit 2 Th.
Kautschuk, das in Bezug auf seine Eigenschaften in der Mitte zwischen
beiden Substanzen steht. Es kann auf ähnliche Weise wie die Gutta
Percha vulkanisirt werden. Ein Gemisch von gleichen Theilen Kautschuk-
oder Gutta Percha-Abfällen mit Schwefel, das man mehrere Stunden lang
einer Temperatur von 120° aussetzt, hat ähnliche Eigenschaften wie
Knochen, Horn u. s. w. Als Zusatz zu der Masse empfiehlt man Gyps,
Harze, Bleiverbindungen u. s. w. Dieses Gemisch soll zur Anfertigung
von Messerheften, Thürklinken, Knöpfen u. s. w. dienen.
[Sidenote: Firniss.]
[Sidenote: Oelfirnisse.]
=Firnisse.= Unter =Firniss= versteht man eine Flüssigkeit von öl- oder
harzartiger Beschaffenheit, die zum Ueberziehen von Gegenständen benutzt
wird, und auf denselben nach dem Trocknen einen dünnen Ueberzug
hinterlassen soll, der sie vor der Einwirkung der Luft und des Wassers
schützt, und ihnen eine glatte glänzende, zur Verzierung dienende
Oberfläche giebt. Man unterscheidet =Oel=-, =Weingeist=- und
=Terpentinölfirnisse=. Zur Darstellung der Oelfirnisse wendet man
gewöhnlich Leinöl, seltener und nur für einzelne Zwecke Mohn- und Nussöl
an. Das Leinöl besitzt die Eigenschaft, an der Luft allmälig zu einer
zähen durchsichtigen Masse auszutrocknen; es findet dies aber nur sehr
langsam und unvollständig statt. Die Eigenschaft tritt weit vollkommener
hervor, wenn das Oel vorher längere Zeit bei Zutritt der Luft unter
Zusatz gewisser oxydirender Mittel einer höheren Temperatur ausgesetzt
wird. Das Trocknen des Oelfirniss geht nicht vor sich durch Ausdünstung,
sondern dadurch, dass der Firniss Sauerstoff aufnimmt und sich in eine
feste Substanz verwandelt; je schneller diese Oxydation vor sich geht,
desto vorzüglicher ist der Firniss. Diese Erfahrung hat gelehrt, dass die
Oxydation um so schneller fortschreitet, je stärker sie eingeleitet
worden ist. Man pflegt deshalb die Umwandelung des Leinöls in Firniss
dadurch zu bewirken, dass man das Oel mit solchen Körpern erhitzt, die
Sauerstoff abgeben können, die ferner die Eigenschaft haben, die in dem
Oel befindlichen Unreinigkeiten zu binden oder zu zerstören. Derartige
Körper sind Bleiglätte, Zinkoxyd, Braunstein, Salpetersäure u. s. w. Am
vortheilhaftesten geschieht =die Darstellung des Leinölfirniss= durch
Erwärmen des Leinöles im Wasserbade, unter Zusatz der erwähnten Oxyde;
diese Oxyde senkt man zweckmässig in gröblich gepulvertem Zustande (man
rechnet 1 Th. der beiden erstgenannten Oxyde auf 16 Th. Oel, 1 Th.
Braunstein auf 10 Th. Oel), in leinene Beutel gefüllt in das im Kessel
befindliche Oel ein. Sie lösen sich zum Theil als ölsaure Oxyde auf,
theils verbinden sie sich mit den im Oele enthaltenen Unreinigkeiten und
bilden mit denselben einen Bodensatz. Nicht unwahrscheinlich ist es auch,
dass namentlich die Bleiglätte und das Zinkoxyd als Zusatz bei der
Firnissbereitung dazu dienen sollen, die Fettigkeit das in dem Oel
enthaltenen Palmitins zu zerstören, indem sie mit der Palmitinsäure ein
Pflaster, eine trockne, harzige Substanz bilden. Die Anwendung des
Zinksulfates beim Sieden des Firniss scheint nicht den beabsichtigten
Nutzen zu haben. Brotrinden, Zwiebeln, Mohrrüben, die man häufig dem Oel
während des Siedens zusetzt, haben den einzigen Nutzen, dass sie durch
ihr Braunwerden, bis zu dessen Erscheinen man das Oel zu sieden pflegt,
die Beendigung des Siedeprocesses anzeigen. Ein Leinölfirniss, der, wie
es jetzt häufig geschieht, mit Zinkweiss angerieben wird, darf kein
Bleioxyd enthalten. Als Trockenmittel (Siccativ) zur Anwendung des
Zinkweiss als Anstrichfarbe wendet man mit Braunstein bereiteten
Oelfirniss an. Je niedriger die Temperatur beim Firnisssieden war, desto
heller ist die Farbe des Firniss. Für Firnisse, bei denen helle Farbe
Erforderniss ist, wendet man nach dem Sieden folgendes Bleichverfahren
an. Man bringt den Firniss in etwa 10 Centim. hohe, hinreichend lange und
breite Kästen von Blech oder noch besser von Blei, deren Deckel durch
eine Glasplatte gebildet wird, und setzt denselben darin einen Sommer
lang der Einwirkung der Sonnenstrahlen aus. =v. Liebig= hat folgende
Vorschrift zur Bereitung eines hellen Firniss gegeben: Man mengt 10
Kilogr. Leinöl mit 300 Grm. fein geriebener Bleiglätte, setzt dann 600
Grm. Bleiessig hinzu und schüttelt stark um, nach einiger Zeit hat sich
die Bleiglätte mit dem Bleiessig abgesetzt und man hat einen leicht
trocknenden Firniss von weisser Farbe. Nach =Barruel= und =Jean= wird die
Verharzung des Leinöls durch Manganborat befördert; 1 Th. desselben soll
zur schnellen Trocknung von 1000 Th. Oel ausreichen.
[Sidenote: Tapetenfirniss.]
Der zur Befestigung von Gold oder Tuchscheererwolle auf Tapeten etc.
angewendete Firniss ist eine Auflösung von Leinölbleipflaster oder
Terpentinöl, die man darstellt, indem man Leinöl mit Kali- oder
Natronlauge verseift, den mit Wasser verdünnten Seifenleim mit
Bleiessig füllt und die aus Bleipflaster bestehende klebrige Masse in
der hinlänglichen Menge Terpentinöl auflöst.
[Sidenote: Druckerschwärze.]
Die =Druckerschwärze=, welche zum Druck von Büchern, Lithographien,
Kupferstichen u. s. w. Anwendung findet, ist nichts als ein sehr
consistenter, schnell trocknender Oelfirniss, der mit Russ oder Kohle
im Zustande feinster Zertheilung vermischt worden ist. Zur Darstellung
erhitzt man Lein- oder Nussöl über freiem Feuer in kupfernen Kesseln,
die zur Hälfte damit angefüllt sind, bis über seinen Siedepunkt, wobei
sich viele brennbare, unangenehm riechende Dämpfe entwickeln. Früher
pflegte man die Dämpfe zu entzünden, jetzt soll man es zuweilen
vorziehen, das Erhitzen in mit Helm versehenen Blasen vorzunehmen. Da
hierbei die Farbe des Firniss etwas Unwesentliches ist, so braucht das
Oel nur längere Zeit bei stark erhöhter Temperatur behandelt zu werden,
bis es so dickflüssig geworden ist, dass es schäumt und steigt und
einen grauen Rauch von sich giebt. Wenn eine Probe auf einem kalten
Teller eine dickliche Beschaffenheit zeigt, und sich zwischen den
Fingern in Fäden ziehen lässt, so ist der Firniss zu seiner Anwendung
tauglich. In diesem Zustande trocknet der Firniss mit etwa 16 Proc.
Kienruss abgerieben, leicht und schnell. Ist derselbe nicht hinlänglich
gekocht, so läuft die damit gedruckte Schrift aus, es ziehen sich
Oeltheile in das Papier und die Schrift erscheint mit einem gelben
Rande und färbt sich ab. Für die zum Buchdruck bestimmte Schwärze ist
ein Zusatz von Seife unerlässlich; es enthält die Druckschwärze die
Eigenschaft, von befeuchtetem Papier rein von den Lettern weggenommen
zu werden, wodurch das unangenehme Schmieren umgangen wird. Soll der
Druck nicht schwarz sein, sondern roth, blau etc., so vermischt man den
Firniss mit Zinnober, mit Pariserblau, Indig u. s. w. Für den
=Steindruck= muss der Firniss consistenter sein, als für den
Bücherdruck. Die =Kupferdruckschwärze= ist ein Gemisch von steifem
Firniss mit Frankfurter Schwarz.
[Sidenote: Oellackfirnisse.]
Die =Oellackfirnisse= (fette Firnisse) sind Auflösungen von Harzen in
Leinölfirniss, die gewöhnlich mit Terpentinöl, Benzol oder Petroleum
verdünnt werden. Von den Harzen wendet man Bernstein, Copal, Animeharz,
Dammarharz und Asphalt an. Um diese Firnisse darzustellen, schmilzt man
den Bernstein oder den Copal in einem Kessel über gelindem Kohlenfeuer in
einem derartig construirten Ofen, dass der Kessel nur wenig in den Herd
hineinreicht und das Feuer nur den Boden des Kessels berührt. Nachdem das
Harz geschmolzen ist, giesst man die erforderliche Menge siedenden
Leinölfirnisses in den Kessel, der aber höchstens bis zu 2/3 angefüllt
sein darf und lässt das Gemisch ungefähr 10 Minuten lang sieden. Darauf
nimmt man den Kessel vom Feuer, lässt ihn bis auf ungefähr 140° abkühlen
und setzt dann die nöthige Menge Terpentinöl hinzu. Die
Gewichtsverhältnisse sind 10 Th. Copal oder Bernstein, 20-30 Th.
Oelfirniss, 25-30 Th. Terpentinöl. Schwarzen Asphaltfirniss erhält man
durch gleiche Behandlung mit 3 Th. Asphalt, 4 Th. Firniss, 15-18 Th.
Terpentinöl.
Der dunkle Bernsteinfirniss wird nicht aus dem Bernstein, sondern aus
dem Rückstand, dem Bernsteincolophonium, bereitet, der bei der
Destillation des Bernsteinöles und der Bernsteinsäure in dem
Destillirgefässe zurückbleibt. Die Oellackfirnisse sind die festesten
und dauerhaftesten Firnisse; sie trocknen aber etwas langsam und sind
stets mehr oder minder gefärbt.
[Sidenote: Terpentinölfirniss.]
Die =Weingeistlackfirnisse= sind Auflösungen gewisser Harze, wie
Sandarac, Mastix, Dammar, Gummilack, Anime u. s. w. in Alkohol (in
neuerer Zeit wendet man als Lösungsmittel der Harze auch Holzgeist,
Aceton [nach =Wiederhold='s Vorschlägen], Benzol oder Benzin, Photogen,
Petroleum und Petroleumäther an; auch der Schwefelkohlenstoff ist zum
Auflösen der Harze beachtenswerth). Eigenschaften eines guten
Weingeistlackfirniss sind: schnell zu trocknen, eine glänzende Oberfläche
zu bilden, fest zu haften und weder zu spröde, noch zu klebend zu sein.
Der Name =Lackfirniss= oder =Lack= ist von der Auflösung des Gummilacks,
als des gebräuchlichsten Harzes, auf alle Harzfirnisse übertragen worden.
Man wendet einen starken, mindestens 92procentigen Weingeist an. Die
Auflösung der gepulverten Harze wird dadurch befördert, dass man sie mit
einem Drittheil ihres Gewichten grob gepulverten Glases vermischt. Um den
Ueberzug weniger spröd zu machen, setzt man meist Terpentin hinzu.
=Sandaracfirniss= erhält man durch Auflösen von 10 Th. Sandarac, 1 Th.
venetianischem Terpentin in 30 Th. Weingeist. Dauerhafter ist der
=Schellackfirniss=, den man durch Auflösen von 1 Th. Schellack in 3-5 Th.
Weingeist darstellt. Die =Schreinerpolitur= ist eine Auflösung von
Schellack in vielem Weingeist, die, wenn sie auf weisses Holz angewendet
werden soll, durch Filtration durch Thierkohle entfärbt wird. Der
=Copalfirniss= übertrifft an Härte und Dauerhaftigkeit den
Schellackfirniss. Zu seiner Darstellung wird der Copal vorher
geschmolzen, wobei aber nicht vermieden werden kann, dass er sich dabei
mehr oder weniger färbt; der geschmolzene Copal wird gepulvert, mit Sand
gemengt, mit starkem Weingeist übergossen, im Wasserbade längere Zeit im
Sieden erhalten und die Lösung sodann filtrirt. Damit der Firniss etwas
weicher werde, mischt man etwas Terpentin oder eine Auflösung von
Elemiharz hinzu. Um farblosen Copalfirniss zu erhalten, bringt man 6
Kilogr. zerstossenen Copal in einem gut verschlossenen Gefässe in eine
Mischung von 6 Kilogr. Weingeist von 98° Tralles, 4 Kilogr. Terpentinöl
und 1 Kilogr. Aether und erwärmt gelinde. Die Auflösung des Copals
erfolgt sogleich und der erhaltene Firniss wird durch freiwilliges
Absetzen geklärt.
[Sidenote: Gefärbte Weingeistlackfirnisse.]
Um gefärbte Lackfirnisse zu erhalten, die man benutzt, um feine
Gegenstände aus Messing und Tombak vor dem Anlaufen durch die Luft,
durch Angreifen u. s. w. zu schützen, um ferner derartigen Waaren eine
schönere goldähnliche Farbe zu ertheilen, die auch benutzt werden
können, um Zinn, Weissblech, selbst Eisen ein entfernt goldähnliches
Ansehen zu geben, wendet man die sogenannten =Goldfirnisse= an, die am
zweckmässigsten auf folgende Weise dargestellt werden. Man bereitet
sich getrennte weingeistige Auszüge von Gummigutt und Drachenblut
(neuerdings auch von Fuchsin und Pikrinsäure oder Martiusgelb oder von
Corallin und ähnlichen aus dem Theer erhaltenen Farben) und setzt diese
versuchsweise zu einem Lackfirniss, der aus 2 Th. Körnerlack, 4 Th.
Sandarac, 4 Th. Elemiharz, 40 Th. Weingeist erhalten worden ist, bis
man die gewünschte Farbe erreicht hat.
[Sidenote: Terpentinöllackfirnisse.]
Die =Terpentinöllackfirnisse= werden auf dieselbe Weise wie die
Weingeistlackfirnisse dargestellt. Sie trocknen langsamer, sind aber
dagegen weniger spröde, geschmeidiger und haltbarer. Den gewöhnlichsten
Terpentinöllackfirniss stellt man durch Auflösen von Fichtenharz in
Terpentinöl dar; er ist jedoch wenig dauerhaft und erhält nach einiger
Zeit Risse. Der =Copalfirniss= mit Terpentinöl wird entweder mit
ungeschmolzenem oder mit geschmolzenem Copal dargestellt; der auf
letztere Weise erhaltene Firniss ist gefärbt. Der ungeschmolzene Copal
wird am besten mit Terpentinöl behandelt, indem man letzteres in
Glaskolben im Sandbade erhitzt, und den Copal in leinene Säckchen
gebunden über dem Oel aufhängt. Der durch die heissen Terpentinöldämpfe
gelöste Copal tropft in das Oel herab und verdünnt sich damit. Der mit
Terpentinöl dargestellte =Dammarlackfirniss= ist ein jetzt häufig
angewendeter, nicht sehr dauerhafter, aber farbloser Lackfirniss. Zu
seiner Darstellung wird ausgesuchtes Dammarharz in gröblich gepulvertem
Zustande längere Zeit erwärmt, um es vollständig zu trocknen und dann in
der 3-4fachen Gewichtsmenge Terpentinöl gelöst. =Grünen
Terpentinöllackfirniss= stellt man dar, indem man Sandarac oder Mastix in
concentrirter Kalilauge auflöst, mit Wasser verdünnt und die Flüssigkeit
durch Kupferacetat niederschlägt; der Niederschlag wird getrocknet und in
Terpentinöl aufgelöst.
[Sidenote: Schleifen u. Poliren des getrockneten Lackfirniss.]
Um die Glätte der Lackirung, namentlich auf Metallwaaren zu erhöhen und
einen spiegelähnlichen Glanz hervorzubringen, pflegt man den
vollständig getrockneten Lackfirniss zu schleifen und zu poliren. Das
Schleifen wird durch Abreiben mit Filz, der befeuchtet in fein
geschlemmtes Bimssteinpulver getaucht ist, vorgenommen, das Poliren
vermittelst geschlämmten Tripels und Olivenöls, zuletzt zur
vollständigen Entfernung des Oeles durch Reiben mit Weizenstärkemehl.
Anstatt der gewöhnlichen Firnisse und Lacke hat man in der neueren Zeit
angefangen, Auflösungen von Schiessbaumwolle in weingeisthaltigem
Aether (Collodium) und Wasserglaslösungen zur Erzeugung glasähnlicher
glänzender Ueberzüge anzuwenden. Auch eine Lösung von Schellack in
Ammoniak ist (von =C. Puscher=) als eine firnissähnliche Flüssigkeit,
namentlich zu wasserdichten Anstrichen empfohlen worden.
[Sidenote: v. Pettenkofer's Regenerationsverfahren.]
Es dürfte hier der Ort sein, =v. Pettenkofer='s
=Regenerationsverfahren= für Oelgemälde zu gedenken. Die Beobachtung
hat gelehrt, dass das veränderte Aussehen, welches man nach Verlauf
einiger Jahre an gefirnissten Oelgemälden bemerkt, in den meisten
Fällen durch physische Einflüsse veranlasst wird. Die Zeit verursacht
auf diesen Gemälden eine Unterbrechung der Molecularcohäsion. Der
Process beginnt auf der Oberfläche mit mikroskopischen Ritzen im
Firniss und dringt nach und nach durch die verschiedenen
Farbenschichten bis auf den Grund hinab. Die Oberfläche und der Körper
eines solchen Bildes wird im Laufe der Zeit innig mit Luft gemischt und
reflectirt dann das Licht wie Glaspulver. Um die getrennten Moleküle
ohne alle Gefahr für das Original wieder zu vereinigen, setzt man in
einem geeigneten Apparate das Gemälde einer Atmosphäre aus, welche sich
bei gewöhnlicher Temperatur mit Alkohol gesättigt hat. Der optische
Effect des Originals wird so auf ganz selbstthätigem Wege hergestellt,
indem das Gemälde gar nicht berührt wird. Die sehr geringe Menge des
absorbirten Alkohols verdunstet sehr bald, wenn man das Gemälde der
Luft aussetzt, und die Oberfläche desselben bleibt dann ebenso lange
klar wie eine frisch gefirnisste.
Kitte.
[Sidenote: Kitte.]
Mit dem Namen =Kitt= bezeichnet man Mischungen, welche im brei- oder
teigartigen Zustande zwischen die einander genäherten Körperflächen
gebracht, dieselben nach dem Erhärten fest mit einander verbinden. Nach
dieser allgemeinen Definition umfasst das Kitten auch das Leimen von
Holz, Kleistern von Papier, welche indessen gewöhnlich Gegenstand
besonderer Betrachtung sind, und schliesst nur das Löthen aus. Von einem
guten Kitt, der für den speciellen Zweck zusammengesetzt sein muss, denn
einen Universalkitt giebt es nicht, verlangt man, dass er sich vollkommen
mit den Flächen, welche er verbinden soll, vereinigt, dicht an dieselben
anschliesst und nach dem Erhärten in sich selbst so viel Zusammenhang
erlangt, dass er den trennenden Einwirkungen, denen er ausgesetzt wird,
zu widerstehen im Stande ist. Diese Substanzen, aus denen der Kitt
zusammengesetzt wird, sind verschieden und richten sich nach der Natur
der Flächen, deren Vereinigung man beabsichtigt, und nach den Einflüssen,
denen die zu verbindenden Theile unterliegen und widerstehen sollen. Die
Vorschriften zur Bereitung von Kitten sind unzählige; die meisten
derselben können jedoch in einige Hauptabtheilungen gebracht werden,
wenn man den wesentlichen Bestandtheil eines Kittes als Eintheilungsgrund
gelten lässt. Hiernach hat man zu unterscheiden: 1) Kalkkitte, 2)
Oelkitte, 3) Harz- und Schwefelkitte, 4) Eisenkitte, 5) Stärkekitte,
6) Kitte von geringerer Bedeutung wie Wasserglaskitte, Chlorzinkkitte und
dergl.
[Sidenote: Kalkkitte.]
Gelöschter Kalk bildet mit Caseïn, Eiweiss, arabischem Gummi und Leim
Massen, die nach einiger Zeit eine bedeutende Festigkeit erlangen und zum
Kitten der verschiedenartigsten Körper von Holz, Stein, Metall, Glas,
Porcellan und dergl. geeignet sind.
Den =Caseïnkitt= kann man auf verschiedene Weise bereiten. Nach dem
gewöhnlichen Verfahren zerreibt man frischen Käse, von welchem man die
Molken abgepresst hat (Quark und Käsematte), auf einem Reibstein und
setzt nach und nach zu Pulver zerfallenen gelöschten Kalk zu, wodurch
eine zähe Masse sich bildet, welche, weil sie schnell erhärtet,
möglichst bald zu verwenden ist. Auch ohne Kalk giebt das Caseïn einen
gut bindenden Kitt, wenn man dasselbe in eine Lösung von Kali- oder
Natronbicarbonat löst und die Flüssigkeit bis zur gehörigen Consistenz
abdampft. Durch Auflösen von Caseïn in kalt gesättigter Boraxlösung
erhält man eine klare dickliche Flüssigkeit, welche sich durch hohes
Klebvermögen auszeichnet und darin eine Lösung von arabischem Gummi
weit übertrifft. Eine Auflösung von Caseïn in Wasserglas ist als
=Porcellan=- und =Glaskitt= zu empfehlen. Zum Kitten von Stein, Metall,
Holz u. s. w., oder zum Ausfüllen von Fugen, wo der Kitt mehr Körper
haben muss, wird das Gemisch aus Caseïn und Kalk noch mit Cämentpulver
(auf 1 Kilogr. frisches Caseïn, 1 Kilogr. gebrannter Kalk und 3 Kilogr.
Cäment) versetzt. Einen dem Caseïn ähnlichen Kitt liefert der durch
Fäulniss veränderte Kleber, welcher von =Hannon= neuerdings zum Kitten
von Steingut, Porcellan, Glas, Perlmutter und dergl. empfohlen worden
ist.
[Sidenote: Oelkitte.]
Der wesentliche Bestandtheil der =Oelkitte= ist ein trocknendes Oel, am
besten in Gestalt von Oelfirniss. Diese Kitte widerstehen grösstentheils
der Einwirkung des Wassers.
Der Leinölfirniss, so wie der fette Copallack können zwar schon an und
für sich als Kitt Anwendung finden, wenn es sich um das Kitten von
Glas- und Porcellangegenständen handelt; sie haben aber das
Unangenehme, erst nach Wochen, ja selbst Monaten vollständig zu
erhärten und sind daher nur selten zu benutzen. Mit Bleiweiss,
Bleiglätte oder Mennige gemischt, trocknen sie zwar schneller,
vollständig jedoch immer erst nach einigen Wochen. Verwendet man diesen
Kitt in grösseren Quantitäten, so mischt man Oelfirniss mit einem
Gemenge von 10 Proc. Bleiglätte und 90 Proc. Schlämmkreide oder statt
letzterer zu Pulver gelöschten Kalkes; anstatt der Bleiglätte lässt
sich auch Zinkweiss anwenden. Man bedient sich dieses Kittes zur
Verbindung von Steinen und Ziegeln bei Wasserreservoirs, Terrassen
u. s. w. Vor dem Gebrauche wird er angewärmt, damit er dünnflüssiger
wird, sich in die Fugen besser einlegt und rascher trocknet.
=Stephenson= benutzt als Kitt für Dampfröhren und dergleichen, welcher
vortrefflich hält, ein Gemenge von 2 Th. Bleiglätte, 1 Th. zu Pulver
gelöschtem Kalk und 1 Th. Sand, das mit heissem Leinölfirniss innig
gemengt wird. Durch Auflösen von Thonerdeseife (durch Fällen von
Alaunlösung mit Natronseife erhalten) in erwärmtem Leinölfirniss erhält
man nach =Varrentrapp= einen leicht zu verstreichenden und
wasserdichten Kitt, der besonders als Steinkitt geeignet erscheint. Der
=Glaserkitt=, welcher zum Befestigen der Fensterscheiben in die
Holzrahmen dient, wird durch Zusammenstossen von Kreide und
Leinölfirniss erhalten, bis sich eine teigartige, sehr zusammenhängende
und nicht bröckelnde Masse gebildet hat. Nimmt man ungekochtes Leinöl,
so erhärtet er äusserst langsam, erlangt aber nach Jahren eine solche
Festigkeit, so dass er nur schwierig von den Glastafeln getrennt werden
kann. In Blasen eingebunden oder in mit Oel getränkten Tüchern
eingeschlagen, kann der Glaserkitt längere Zeit unverändert aufbewahrt
werden. Ein schnell erhärtender Kitt für Gefässe mit flüchtigen Stoffen
ist der von =Hirzel= vorgeschlagene =Glycerinkitt=, ein Gemisch von
Glycerin mit Bleiglätte, der auch (nach =Pollack=) ein vortreffliches
Mittel ist zum Dichten von Eisen auf Eisen, zum Verkitten von
Steinarbeiten, so wie zum Verkitten von Eisen in Stein.
[Sidenote: Harzkitte.]
Zu denjenigen Kitten, die am häufigsten Anwendung finden, gehören
unstreitig die =Harzkitte=, deren wirksamer Bestandtheil ein Harz ist,
welches im geschmolzenen Zustande zwischen die zu verbindenden Flächen
gebracht wird, und nach dem Erkalten und Erhärten die Verbindung
derselben sofort bewirkt. Vor den Oelkitten, mit welchen sie die
Wasserdichtigkeit gemein haben, besitzen sie den grossen Vorzug, dass sie
sogleich hart sind, dagegen leiden sie zum grossen Theile an dem Fehler,
dass sie keine höhere Temperatur ertragen, ohne zu erweichen, und an der
Luft, und namentlich dem Sonnenlichte ausgesetzt, mit der Zeit so spröde
werden, dass sie durch geringe Reibung schon als Pulver abfallen.
Zum Kitten von Glas- und Porcellangegenständen finden Harze allein,
namentlich Sandarac und Mastix allein Anwendung, wozu sie sich in Folge
ihrer Farblosigkeit und ihrer leichten Schmelzbarkeit wegen besonders
gut eignen. Bei ihrer Anwendung trägt man das feine Pulver dieser Harze
mit einem Pinsel auf die zu verbindenden Flächen auf und erwärmt nun
bis zum Schmelzen der Harze über Kohlenfeuer, worauf man die Flächen
rasch an einander drückt. Grössere Beachtung, als sie bisher gefunden
haben, verdienen die von =Lampadius= schon im Jahre 1828
vorgeschlagenen =Harzkitte=. Einer derselben besteht aus einer
Auflösung von 1 Th. geschmolzenem Bernstein in 1,5 Th.
Schwefelkohlenstoff, welcher als ein vortrefflicher Schnellkitt zu
betrachten ist; man braucht von der Lösung nur etwas mit einem Pinsel
auf die Ränder der zu kittenden Gegenstände zu streichen, und dieselben
an einander zu drücken, wobei der Kitt unter den Händen trocknet. Auch
eine Auflösung von Mastix in Schwefelkohlenstoff ist als Kitt
verwendbar. Schellack ist als Harzkitt wenig geeignet; er ist in der
Kälte zu spröde und zieht sich sehr stark zusammen; ersterer Uebelstand
lässt sich durch Zusatz von etwas Terpentin heben, letzterer durch
Zusatz von erdigen Pulvern, daher ist gutes Siegellack als Kitt im
Ganzen brauchbarer als Schellack für sich. Holz lässt sich durch
geschmolzenen Schellack nicht dauerhaft verbinden; legt man aber
zwischen zwei mit dickem Schellackfirniss bestrichene Holzstücke ein
damit getränktes Stück Musselin, so haften dieselben sehr fest. Im
Grossen finden die Harzkitte häufig zum Auskitten von Wasserbehältern,
Terrassen, zur Abhaltung von Feuchtigkeit und dergl. Anwendung. Man
verwendet dazu Pech oder Colophonium, in neuerer Zeit fast durchgängig
Asphalt, theils für sich mit Cäment versetzt, theils mit Schwefel
gemischt, wenn eine grössere Härte wünschenswerth erscheint, theils mit
Terpentin oder Theer versetzt, wenn man den Kitt minder hart oder
spröde haben will.
Der von dem Engländer =Jeffery= herrührende =Marineleim= (marine-glue)
wird dargestellt, indem man Kautschuk in der 12fachen Gewichtsmenge
Steinkohlentheeröl auflöst und die Lösung mit dem doppelten Gewichte
Asphalt oder Gummilack oder beiden versetzt, die Mischung erwärmt und
durch Umrühren gleichförmig macht. Es giebt zwei Sorten Marineleim,
einen harten und einen flüssigen, ersterer wird hauptsächlich zum
Aneinanderleimen der Hölzer, Anbolzen von Zimmerwerk mit Holz oder
Eisen, zum Kalfatern der Schiffe, anstatt des Schiffstheeres und zum
Anfüllen der Risse und der Spalten des Holzes, welche man vor
Feuchtigkeit bewahren will u. s. w. angewendet. Den flüssigen
Marineleim, welchen man durch Zusatz einer grösseren Menge des
Lösungsmittel erhält, verwendet man zum Ueberziehen von Holz, Gyps,
Metallflächen, zum Bestreichen der Leinwand, Taue, Röhren und dergl.
Bei der Unlöslichkeit des Seeleimes in Wasser, seiner grossen
Festigkeit und Adhäsion und seiner Unveränderlichkeit bei niederer und
hoher Lufttemperatur, bei welcher er weder sehr weich, noch spröde
wird, ist der Marineleim nicht nur für die Marine, sondern auch für
Landbauten ein sehr beachtenswertes Produkt. Den Harzkitten schliesst
sich der =Zeiodelit=, aus 19 Th. Schwefel und 42 Th. Glas- oder
Steinzeugpulver bestehend an; diese Mischung, bis zum Schmelzen des
Schwefels erhitzt, lässt sich zur Verbindung von Steinen, statt
hydraulischen Mörtels etc. benutzen. =R. Böttger= stellt den Zeiodelit
durch Eintragen von Infusorienerde mit etwas Graphit untermischt in
eine gleiche Gewichtsmenge geschmolzenen dünnflüssigen Schwefels dar.
Die von =Merrick= dargestellte Mischung gleicher Theile Gummilack und
fein zertheilter Kieselerde -- unter dem Namen =Diatit= angewendet --
reiht sich gleichfalls den Harzkitten an.
[Sidenote: Eisenkitte.]
Unter den vielen Vorschriften zur Bereitung von =Eisenkitt= auf Schmiede-
und Gusseisen bei Wasserleitungsröhren, Dampfkesseln, Dampfröhren und
dergl. sei eine der besseren angeführt.
Der sogenannte =Rostkitt= besteht aus einer Mischung von 2 Th. Salmiak,
1 Th. Schwefelblumen und 60 Th. feinen Eisenfeilspänen; beim Gebrauche
wird sie mit Wasser angemacht, welchem der sechste Theil Essig oder
eine kleine Menge verdünnter Schwefelsäure zugesetzt worden ist. Dieser
Kitt wird in die Fugen hineingestrichen oder hineingestampft, nachdem
die zu verbindenden Flächen des Eisens gereinigt und wo möglich etwas
abgefeilt sind. Nach einigen Tagen erhärtet dieser Kitt vollkommen und
hängt sehr fest am Eisen, indem er in diesem sowol als in sich selbst
zusammenrostet. -- In Fällen, wo der Kitt die Glühhitze auszuhalten
hat, wie bei Verbindungen von Röhrenstücken, die im Feuer liegen, dient
ein Kitt aus 4 Th. Eisenfeile, 2 Th. Thon und 1 Th.
Porcellankapselmasse, mit Salzlösung zu einem Brei angerührt, welchen
man zwischen den Flantschen mittelst der Schrauben zusammenpresst.
[Sidenote: Stärkekitte.]
Zu den =Stärkekitten= gehört der aus Stärke oder Mehl gekochte
=Kleister=, welcher bekanntlich bei den Buchbinderarbeiten und überhaupt
beim Zusammenleimen von Papier und Pappe verwendet wird.
Der Kleister wird am besten bereitet, indem man Stärkemehl mit kaltem
Wasser zu einem nicht zu dicken Brei in einem Mörser so lange anreibt,
bis keine Klümpchen mehr vorhanden sind, und dann aus einem anderen
Gefässe siedendes Wasser in einem dünnen Strahle so lange unter raschem
Umrühren zusetzt, bis die Kleisterbildung beginnt, was man an dem
Durchsichtigwerden wahrnimmt, dann aber den Rest des erforderlichen
Wassers schnell zugiesst. Kochen der fertigen Masse ist nachtheilig und
giebt einen Kleister, der leicht abspringt. Von grösserer Bindekraft
als der aus Stärkemehl bereitete Kleister ist der aus Roggenmehl
dargestellte, wovon der Grund in dem Klebergehalt des letzteren zu
suchen ist. Leider ist dieser Kleister nicht weiss, sondern grau bis
graubraun. Um den Kleister haltbarer zu machen, löst man in dem Wasser,
welches zur Kleisterbildung dient, eine kleine Menge Alaun. Statt des
Wassers kann das Anbrühen des Mehles auch mit siedendem Leimwasser
geschehen, wodurch die Klebkraft des Leimes wesentlich befördert wird.
Der vorzüglichste Kleister ist unstreitig derjenige, bei dessen
Bereitung zum Anrühren und Anbrühen des Stärkemehles eine wässerige
Lösung von durch Fäulniss verändertem Kleber verwendet wird. Setzt man
die Hälfte vom Gewicht der angewendeten Stärke an Terpentin zum
Kleister, welchen man durch Umrühren in der Masse vertheilt, so lange
das Gemisch noch heiss ist, so wird der Kleister gegen die Einwirkung
von Feuchtigkeit haltbarer und zugleich bindender.
V. Abschnitt.
Die Thierstoffe und ihre technische Anwendung.
Die Verarbeitung der Wolle.
[Illustration: Fig. 251.]
[Illustration: Fig. 252.]
[Sidenote: Abstammung und Beschaffenheit der Wolle.]
Die =Wolle= unterscheidet sich von dem =Haar= vorzugsweise durch drei
Eigenschaften: erstens ist die Wolle feiner (das Haar geht dadurch, dass
es dicker und steifer wird, in die Borste und endlich in den Stachel
über), zweitens ist sie nicht straff, sondern wellenförmig hin und her
gebogen (gekräuselt), und drittens enthält sie weniger Pigment. Die
Vorzüglichkeit der Wolle wächst in demselben Maasse, als sie diese drei
Charaktere im höheren Grade hat, also je weiter sie sich von der Natur
des Haares entfernt. Die Wolle ist ebenso wie das Haar keine einfache,
sondern eine organisirte Faser, aus einer epithelartigen Membran, der
Rindensubstanz und der Marksubstanz bestehend. Die Epithelsubstanz
besteht bei der Wolle aus dünnen, sich dachziegelähnlich deckenden
Plättchen, den Cuticularplättchen, wodurch die Oberfläche ein schuppiges
und tannenzapfenartiges Aussehen erhält. Fig. 251 zeigt ein Stück eines
Haidschnuckenhaares neben einem Stücke von sächsischer
Non-plus-ultra-Wolle (Fig. 252) unter derselben Vergrösserung betrachtet
(woraus zugleich der enorme Unterschied in der Feinheit deutlich wird).
Die Einstülpungen auf der Oberfläche der Wolle sind die Ursache von der
Rauhigkeit der Wollhaare und begründen ihre Fähigkeit, sich zu =filzen=.
Werden nämlich derartige Schuppenhaare einem mit schiebender und
knetender Bewegung begleitenden Drucke, namentlich unter Mitwirkung von
heissen Wasserdämpfen, die das Haar weich und geschmeidig machen,
unterworfen, so schieben sich die Haare in der Richtung ihrer Schuppen
durcheinander und bilden ein wirres, aber festes Gewebe, den =Filz=.
Zur Wollerzeugung dient hauptsächlich das =Schaf=. Gleich anderen
Hausthieren bietet das Schaf in Folge der verschiedenen Verhältnisse
des Klimas, der Ernährungsweise und der Pflege eine grosse Anzahl
Abweichungen dar, die sich auf die Beschaffenheit der Wolle erstrecken.
Naturgemäss kann man alle Schafracen in folgende beiden Abtheilungen
bringen: 1) das =Höhe=- oder =Landschaf= mit kurzer, mehr oder weniger
gekräuselter und feiner Wolle, 2) das =Niederungsschaf= mit meist
grober, schlichter, langer, haarähnlicher Wolle. Zu den ersteren
gehören das =deutsche Landschaf= und ferner die =spanischen= oder
=Merinoschafe=, die sich nach der Verschiedenheit ihres Körpers in
mehrere Unterarten theilen, von denen als die vorzüglichsten die
=Infantado=- oder =Negrettirace= und die =Elektoralrace= (d. i. die
kurfürstliche Race, wegen der ersten 1765 aus Spanien an den Kurfürsten
von Sachsen gelangten Schafe) bekannt sind. Was man als =Eskurial=
bezeichnet, ist keine eigene Race, sondern ein =Elektoralschaf= mit
wollreicherem Vliess. Zu den Niederungschafen gehören das =Haidschaf=
oder die =Haidschnucke= in der Gegend zwischen der Elbe- und
Wesermündung, das =Zackelschaf=, das im südlichen Europa und westlichen
Asien gezogen wird, und dann die =englischen Schafe= der Southdown-,
Leicester-, Cotswold-, Lincoln-, Teeswater- und Romney-Marsh-Race,
ferner der schottischen Inseln, besonders von den Hebriden und
Shetlandinseln.
Die von anderen Thieren als dem Schafe stammenden hauptsächlichsten
Wollsorten sind folgende:
a) Die =Kaschmirwolle= ist das feine wollige Flaumenhaar der Ziegen von
Kashmera oder Kaschmir, welche ursprünglich an der östlichen Seite des
Himalaja in einer Höhe von 4500 bis 5000 Meter leben. Sie ist von
weisser, grauer oder bräunlicher Farbe und ist, wie sie nach Europa
kommt, noch reichlich mit grobem Haar gemengt (100 Kilogr. davon geben
nach dem Sortiren und Reinigen oft nur 20 Kilogr. Flaumhaar).
b) Die =Vicognewolle= besteht in dem nur sehr wenig gekräuselten Haar
des =Vikugne= oder =Schafkameels= (_Auchenia Vicuna_), das auf den
hohen Gebirgen von Peru, Chili und Mexiko lebt. Die Vigognewolle wurde
vormals häufiger als jetzt zu sehr feinem Tuche verarbeitet. Als
Stellvertreter der ächten Vigognewolle hat man angefangen, die Haare
der Seidenhasen und Kaninchen (vermengt mit Schafwolle) zu verarbeiten.
(Das was man gegenwärtig in der Wollindustrie mit dem Namen =Vigogne=
oder =Vicogne= belegt, ist ein Gemenge von Schafwoll- mit
Baumwollgarn.)
c) Die =Alpakawolle= oder das =Pakoshaar= besteht in dem langen
flaumartigen weissen, schwarzen oder braunen Haar der Alpagua oder
Alpako (Pako), einer in Peru lebenden Ziege aus der Gattung Llama. Das
Haar ist sehr fein und hat mit der Vigognewolle grosse Aehnlichkeit,
obgleich es ihr an Feinheit nachsteht[139].
[139] Die mikroskopischen Verhältnisse dieser Haarsorten sind in
neuerer Zeit untersucht worden von =J. Wiesner=, Einleitung in
die technische Mikroskopie, Wien 1867 p. 172 u. f.
d) Das =Mohair= oder die =Kämelwolle= (Kämelhaar) ist das lange,
seidenglänzende, wenig gekräuselte Haar der =Kämel=- oder =Angoraziege=
(_Capra angorensis_), welche um Angora in Kleinasien lebt. Aus ihr wird
das =Kämelgarn= (fälschlich Kameelgarn genannt) gesponnen, das
besonders zu ungewalkten Zeugen (z. B. Kamelot oder Plüsch) verwebt
wird. Ferner dient es zu halbseidenen Stoffen als Einschlag.
[Sidenote: Chemische Zusammensetzung der Wolle.]
Die eigentliche Wollsubstanz besteht aus einem schwefelreichen
eiweissähnlichen Körper, dem =Keratin= (Hornstoff), ist aber in dem
Zustande, wie sie von dem Thiere kommt, mit Schweiss, Staub u. s. w.
verunreinigt. Unsere Kenntnisse über die Zusammensetzung der Schafwolle
sind in neuerer Zeit durch die Arbeiten von =Faist=, von =Reich= und
=Ulbricht=, =Hartmann=, =M. Märcker= und =E. Schulze= wesentlich vermehrt
worden.
=Faist= erhielt bei der Untersuchung verschiedener Sorten lufttrockener
Merinowolle folgende Resultate:
1. 2.
a. b. c. d. e. f.
Mineralbestandtheile 6,3 16,8 0,94 1,3 1,0 1,2
Schweiss und Wollfett 44,3 44,7 21,00 40,0 27,0 16,6
reines Wollhaar 38,0 28,5 72,00 56,0 64,8 77,7
Feuchtigkeit 11,4 7,0 6,06 2,7 7,2 3,5
---------------------------------------------
100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
Procente reiner
lufttrockener Wolle 49,4 35,5 78,06 58,7 72,0 82,2
1. =Rohe Schweisswolle= (lufttrocken): a) Hohenheimer Wolle mit weniger
reichlichem, löslichem Schweisse, b) Hohenheimer Wolle mit reichlichem
klebrigem Schweisse. 2) =Wolle nach der Pelzwäsche= (lufttrocken): c) von
Hohenheim, mit reichlichem, klebrigem Schweisse, d) eben daher, mit
schwer löslichem Schweisse, e) Wolle aus Ungarn, durch Weichheit
ausgezeichnet, f) aus Württemberg, minder weich. =M. Elsner= von Gronow
bestimmte bei Gelegenheit einer (1865) veröffentlichten Untersuchung über
das Wollhaar, den Verlust der Wollen bei der Entfettung durch
Schwefelkohlenstoff. Der Verlust betrug bei
gewaschenen Merinowollen 15-70 Proc.
ungewaschenen Wollen (_laine en suint_) 50-80 "
langen Kammwollen 18 "
Der sogenannte =Wollschweiss= ist als ein Gemenge von Secretstoffen mit
von aussen und zufällig hinzugekommenen Stoffen zu betrachten. Macerirt
man die rohe Wolle einige Zeit lang in warmem Wasser, so bildet sich eine
trübe schäumende Flüssigkeit, die theils wirklich aufgelöste, theils nur
suspendirte Schweissbestandtheile enthält. Die Trockensubstanz des
wässerigen Extractes des Wollschweisses besteht nach =Märcker= und
=Schulze= (1869) aus
1. 2. 3. 4.
Organ. Substanz 58,92 61,86 59,12 60,47
Mineralstoffen 41,08 38,14 40,88 39,53
1. und 2. bezieht sich auf Wolle von Landschafen, 3. und 4. von
Rambouillet-Vollblut-Schafen. Der aufgelöste Theil enthält das Kalisalz
einer Fettsäure (_suintate de potasse_)[140] in solcher Menge, dass in
neuerer Zeit darauf eine Methode der Gewinnung von Potasche gegründet
worden ist und ausserdem Chlorkalium (die aus 100 Kilogr. roher Wolle zu
gewinnende Potasche beträgt 7-9 Kilogr. S. 143). Nach =Märcker= und
=Schulze= besteht die Wollschweissasche aus
Kaliumcarbonat 86,78
Chlorkalium 6,18
Kaliumsulfat 2,83
Kieselerde, Thonerde, Kalk,}
Magnesia, Eisenoxyd, } 4,21
Phosphorsäure etc. }
------
100,00
[140] Nach =Reich= und =Ulbricht= sind die im Wollschweisse enthaltenen
Fettsäuren ein Gemenge von Oel- und Stearinsäure, wahrscheinlich
auch von Palmitinsäure. Dazu kommt noch etwas Valeriansäure.
Nach =P. Havrez= (1870) ist es vortheilhafter, wenn man den Wollschweiss
gleichzeitig auf Kaliumcarbonat und Blutlaugensalz, als wenn man ihn nur
auf Kaliumcarbonat verarbeitet. Wo es die örtlichen Verhältnisse
gestatten, wird das Fett des Wollschweisses auf Leuchtgas (sogenanntes
Suintergas) verarbeitet.
[Sidenote: Technisch wichtige Eigenschaften der Wolle.]
Der Werth und die Anwendbarkeit der Wolle sind von einer Anzahl
Eigenschaften abhängig, von denen die wichtigsten folgende sind:
=Farbe= und =Glanz=. Die meiste Wolle ist von weisser Farbe, nur die
von den Haidschnucken und gewisser Landschafe (sowie die Alpaka und das
Mohair) sind gefärbt (schwarz, braun, grau). Der Glanz gewisser
Wollarten ist für ihre Anwendung zu gewissen Zwecken eine geschätzte
Eigenschaft, sie steht nicht im Verhältniss zur Feinheit der Wolle,
sondern vielmehr im Zusammenhange mit der =Sanftheit= (Weichheit,
Milde) der Wolle, die man daran erkennt, dass die Wolle beim Angreifen
ein Gefühl erweckt, welches jenem ähnlich ist, das man beim Angreifen
von Baumwolle oder loser Seide empfindet. Die =Kräuselung=, eine
Eigenthümlichkeit der Wolle des Höhe- und Landschafes, besteht darin,
dass das Haar in mehr oder minder kleinen Bögen wellförmig gekrümmt
ist. Eine Wolle mit vielen und schmalen Bögen wird =klein= gekräuselt
genannt; eine Wolle mit spärlichen, aber breiten Bögen heisst =grob=
gekräuselt. Ferner macht man einen Unterschied zwischen Wolle mit hohen
Bögen (=stark= gekräuselt) und solcher mit flachen Bögen (=schwach=
gekräuselt). Was die =Feinheit= der Wolle betrifft, so gilt im
Allgemeinen, dass je kleiner der Durchmesser eines Wollhaares, desto
feiner dasselbe ist. Ein geringer Durchmesser oder hohe Feinheit wird
deshalb für die wichtigste Eigenschaft einer Wolle gehalten, weil eine
Wolle, vereinigte sie auch alle anderen guten Eigenschaften in sich,
doch nur dann zur Erzeugung eines vollkommenen Fabrikates geeignet
erscheint, wenn sie mit diesen Eigenschaften auch Feinheit verbindet.
Doch existiren auch Wollen, welche bei geringem Durchmesser der Fäden
sehr straffe Substanz besitzen und für Gefühl und Fabrikation als
weniger geeignet erscheinen. Das Verhältniss der Durchmesser der
Wollfäden zur Feinheit der Wolle ist mithin nicht constant und bleibt
nur ein Beihülfskennzeichen. Ueberdies kann man weder mit dem
=Wollmesser= (Eriometer), noch mit dem Mikrometer die Feinheit des
Wollhaares ausschliessend bestimmen, sondern nur durch das Auge, das
Gefühl und die praktische Erfahrung. Die Eigenschaft der
=Gleichmässigkeit= oder =Ausgeglichenheit= besteht darin, dass das
Wollhaar seiner ganzen Länge nach einen gleichen Durchmesser hat. Die
=Geschmeidigkeit= ist ein höherer Grad von Biegsamkeit; sie besteht in
der Fähigkeit der Wollfäden, alle Richtungen leicht anzunehmen.
=Dehnbarkeit= und =Elasticität= sind gewöhnliche Begleiterinnen der
Geschmeidigkeit. Ein Wollhaar kann, nachdem man es derartig
ausgestreckt hat, dass die Biegungen nicht mehr sichtbar sind, noch
etwas ausgedehnt werden, ohne zu zerreissen. Die Elasticität des
Wollhaares giebt sich dadurch zu erkennen, dass dasselbe, wenn es
abgerissen wird, an den getrennten Enden mehr oder minder schnell sich
zusammenzieht und kräuselt. Die =Festigkeit= ist diejenige Eigenschaft
der Wolle, in deren Folge sie bei starker Ausdehnung nicht zerreisst.
Ein einzelnes Wollhaar erfordert zum Zerreissen, je nach dem Grade der
Feinheit und Güte ein Gewicht von 2,6 bis 44,0 Grm. Unter der =Höhe=
versteht man die Länge des gekräuselten Haares in seiner natürlichen
Lage, unter der =Länge= das Maass des Haares, wenn es so weit
ausgedehnt wird, dass die Kräuselung mit dem Auge nicht mehr
wahrgenommen werden kann. Die Länge ist bei der Auswahl der Wolle sehr
zu berücksichtigen und bildet einen Hauptgrund zu der Unterscheidung
zwischen Streichwolle und Kammwolle. Erstere, die =Streichwolle=
(Kratzwolle), umfasst alle jene Wollen, die zu =tuchartig gewalkten
Zeugen= Anwendung finden. Als Streichwolle dienen alle stark
gekräuselten Wollen, deren Haar im ausgestreckten Zustande weniger als
15 Centimeter misst. Die =Kammwolle= (lange Wolle) ist das Material zu
=glatten Wollzeugen=. Grundeigenschaften der Kammwolle sind eine nicht
zu geringe Länge (mindestens 9-12 Centimeter), eine vorzügliche
Festigkeit und eine nicht oder nur wenig gekräuselte Gestalt des
Haares.
[Sidenote: Die Umgestaltung der Wolle zu Waare.]
Ehe die Wolle dem Handel überliefert werden kann, muss sie der Producent
erst in eine Waare verwandeln. Dies geschieht durch die =Wäsche=, durch
die =Schur= oder durch das =Sortiren=.
I. Die =Wäsche=. In Deutschland geht das Waschen der Wolle auf dem
Körper der Schafe, ehe sie geschoren werden, vor sich. Zum Unterschiede
von der später zu beschreibenden Fabrikwäsche, nennt man diese erste
Wäsche =Rücken=- oder =Pelzwäsche=. Der Zweck derselben ist, die Wolle
von allen Unreinigkeiten und von einem Theil des Fettes zu befreien.
Dieser Zweck muss aber erreicht werden, ohne dass dabei die Wolle
Schaden leidet oder zu sehr entfettet wird. Durch die Pelzwäsche mit
kaltem Wasser verliert die Wolle 20-70 Proc. an Gewicht.
II. Die =Schur=. Nachdem die Schafe völlig trocken sind, werden sie
=geschoren=, wobei mit einer eigenthümlichen Schere (=Schafschere=) die
Wolle glatt an der Haut abgeschnitten wird. Die Gesammtheit der auf dem
Körper eines Schafes befindlichen Wolle wird =Vliess= genannt. In der
Regel findet die Schafschur nur ein Mal im Jahre und zwar zu Pfingsten
statt (=einschürige Wolle=), bei langwolligen Schafen ist dagegen
zweimaliges Scheren gebräuchlich (=zweischürige Wolle=), nämlich Ende
September (Sommerwolle) und Ende März (Winterwolle). Die Wolle von noch
einjährigen Schafen, die =Lammwolle=, ist durch Feinheit und
seidenartige Beschaffenheit ausgezeichnet. Ausser der gewöhnlichen
Schurwolle kommt auch Wolle aus den Gerbereien als =Gerber=- oder
=Raufwolle= in den Handel, die in der Regel kürzer ist als die
gewöhnliche Wolle. Die von kranken oder gefallenen Thieren herrührende
Wolle, die sogenannte =Sterblingswolle=, hat wenig Festigkeit und
Elasticität und ist daher von sehr untergeordnetem =Werthe=.
III. Das =Sortiren der Wolle=. Schon die verschiedenen Körpertheile des
Schafes geben Wollarten von verschiedener Güte; zu den _edlen Theilen_,
welche die vorzüglichste Wolle liefern, gehören die beiden
Schulterblätter, die Seiten und Weichen (die Wolle von den Rippen und
der Flanke), die Seitenfläche der Hinterschenkel (Hose oder Keule), zu
den _unedlen Theilen_ rechnet man den Nacken, den Widerrist (die
vorspringende Stelle zwischen Nacken und Hals), das Kreuz und den
Rücken; noch geringer ist die Wolle von der Kehle, der Brust und den
Füssen, vom Bauche und von der Stirne, die geringste ist die vom
Wolfsbiss, d. h. vom hinteren Theile der Hinterschenkel. Die
Abtheilungen der einzelnen Vliesstheile nach ihrer Uebereinstimmung in
allen Eigenschaften und nach den Abstufungen in denselben heissen
=Sorten=. Ehemals machte man nur vier solcher Sorten: Prima, Secunda,
Tertia und Quarta; bei den Fortschritten in der Produktion edler Wolle
fand man es aber für nothwendig, aus dem durch noch höhere
Vollkommenheit sich auszeichnenden Theile der Vliesse besondere Sorten
zu bilden, welche man Super-Elekta und Elekta nannte. Andererseits
wurden auch für die gröberen Wollen noch zwei niedrigere Sorten, Quinta
und Sexta angenommen. Die Grundlage der Sorten bildet nun zwar
grösstentheils der Feinheitsgrad, aber stets unter der Voraussetzung,
dass derselbe mit gewissen anderen Eigenschaften, wie Länge u. dergl.
verbunden sei. Die Wolle, so wie sie im Handel vorkommt, enthält stets
grössere Mengen von hygroskopischem Wasser, dessen Quantum blos nach
der äusseren Beschaffenheit der Wolle nicht abgeschätzt werden kann.
Der gewöhnliche Wassergehalt der käuflichen Wolle ist im Durchschnitt
14-16 Proc. Selbst in trockner Luft längere Zeit aufbewahrte Wolle
enthält immer noch (je nach dem Grade ihrer Reinheit) 7-10 Proc.
Wasser.
[Sidenote: Spinnerei der Streichwolle.]
Die =Verarbeitung der Wolle= durch Spinnen zu =Garn= (Streichgarn oder
Kammgarn) und durch Verweben des Garnes zu =Tuchen= oder =Zeug= begründet
=zwei= Industriezweige, die durch Auswahl und Behandlung der sortirten
Wolle wesentlich von einander verschieden sind, nämlich: 1) die
=Verarbeitung der Streichwolle= oder die =Fabrikation= gewalkter oder
rauher, überhaupt =tuchartiger Wollstoffe=, wozu man die Wolle durch
=Kratzen= oder =Streichen= vorbereitet; 2) die =Verarbeitung der
Kammwolle= oder die =Fabrikation glatter Wollstoffe=, wozu die Wolle
durch =Kämmen= vorbereitet wird. Die =Streichwollverarbeitung= tritt in
der vollendeten Entwickelung in der Fabrikation des Tuches auf, die
=Kammwollverarbeitung= in der des Thibets, welcher überhaupt als
Repräsentant eines nicht gewalkten, glatten Wollstoffes zu betrachten
ist. Zunächst haben wir es hier nur mit der Verarbeitung der Streichwolle
zu =Streichgarn= zu thun, wobei folgende =acht= Operationen zu
unterscheiden sind:
1) =Die Wäsche der Wolle= oder die =Fabrikwäsche=. Die sortirte Wolle,
so wie sie im Handel vorkommt, enthält immer noch eine gute Portion
Schweiss, wovon sie vollständig befreit werden muss. Sie wird daher zum
=zweiten Male= gewaschen, um sie zu =entschweissen= oder =entfetten=,
was des Ziel der Fabrikwäsche ist. Das Entfetten kann nur mit Hülfe
alkalischer Flüssigkeiten geschehen, die aber so schwach alkalisch sein
müssen, dass die Wollfaser selbst dadurch nicht angegriffen wird. Die
alkalischen Flüssigkeiten sind Gemenge von Flusswasser und gefaultem
Menschenharne, oder auch eine Lösung von weisser Seife in Flusswasser,
oder endlich eine schwache Sodalösung. Die entschweisste Wolle wird
unverzüglich mit reichlichem reinem Wasser gespült oder gewaschen, bis
das Waschwasser klar von der Wolle abläuft. Nach dem Waschen muss die
Wolle ausgewunden und dann an einem schattigen Orte getrocknet werden,
weil sie an der Sonne leicht gelb wird. 100 Th. käufliche Wolle, welche
schon vor der Schur mit Wasser gewaschen worden ist, verlieren durch
die Fabrikwäsche 17-40 Th., und hinterlassen demnach 60-83 Th. reine
trockne Wolle.
2) =Das Färben der Wolle=. Die gewaschene und entfettete Wolle wird in
gewissen Fällen, wenn sogenannte =wollfarbige Tuche= erzeugt werden
sollen, vor dem Verspinnen gefärbt, und alsdann ist das Färben
diejenige Operation, die unmittelbar auf das Waschen der Wolle folgt.
Das Färben in der Wolle eignet sich nur für sehr haltbare Farben, weil
andere Farben durch die Walke, wobei Seife und gefaulter Harn zur
Anwendung kommen, zerstört werden würden. Durch das Färben der Wolle
entsteht eine Gewichtszunahme, die manchmal weniger als 1 Proc., öfters
dagegen bis zu 12 Proc. beträgt.
3) =Das Wolfen=. Die gewaschene Wolle verlangt als erste Stufe der nun
eintretenden Bearbeitung eine Auflockerung, wodurch man beabsichtigt,
die dichteren Flocken in gewissem Grade zu zertheilen, und zugleich die
noch vorhandenen mechanisch anhängenden Unreinigkeiten zu beseitigen.
Diese Auflockerung wird mit Hülfe des =Wolfes= bewerkstelligt, der mit
dem gleichnamigen, für die Auflockerung der Baumwolle angewendeten
grosse Aehnlichkeit hat.
4) =Das Einfetten=. Bei der grossen Neigung der Wolle, sich zu filzen,
würden die Wollfasern in der zum weiteren Entwirren bestimmten
Maschine, der Krempel, leicht reissen, wenn man den Fasern nicht durch
gewisse Zusätze Geschmeidigkeit und Schlüpfrigkeit ertheilte. In der
Regel ist das hierzu angewendete Mittel Oel und zwar für feine Wolle
Baumöl und Arachisöl, für rohe und grobe Wolle Rüböl und Thran. Die bei
der Fabrikation von Stearinkerzen als Nebenprodukt abfallende Oelsäure
ist zum Einfetten sehr gut statt des Baumöles anzuwenden, wenn sie frei
ist von Schwefelsäure (welche Kratzenbeschläge angreifen würde) und
Stearinsäure (die durch ihre dickliche Beschaffenheit die Vertheilung
der Oelsäure auf der Wolle erschwert). Für 100 Kilogr. Wolle zu
Kettgarn werden 10-12 Kilogr. Oel, für 100 Kilogr. Einschussgarn 12-15
Kilogr. Oel gerechnet.
5) =Das Streichen= (Krempeln oder Kratzen) hat denselben Zweck wie das
Krempeln der Baumwolle. Auch sind die Wollkratzmaschinen den
Baumwollkrempeln sehr ähnlich. Das Kratzen der Wolle geschieht stets
wenigstens zwei Mal nach einander, auf etwas von einander abweichenden
Maschinen ausgeführt. Das erste Kratzen wird =Schruppeln= oder =Pelzen=
genannt und auf der =Pelzkarde= (Schruppelmaschine) ausgeführt. Hier
wird durch die Zusammenwirkung der mit Kratzleder begleiteten Walzen
die Wolle noch weiter aufgelockert und als ein lose zusammenhängendes
Vliess wieder abgenommen, welches sich dann in mehreren übereinander
liegenden Schichten auf einer grossen Trommel zu einem sogenannten
=Pelze= aufwindet. Das zweite Kratzen geschieht auf der sogenannten
=Lockenmaschine=, die sich von der Pelzkarde dadurch unterscheidet,
dass sie die bearbeitete Wolle nicht in Gestalt eines Vliesses
abliefert, sondern dieselbe mit Hülfe eines besonderen Apparates, der
=Lockenwalze= nebst Zubehör, in runde fingerdicke Locken verwandelt,
deren Länge etwa 1 Meter beträgt. Diese Locken werden dann auf der
Vorspinnmaschine aneinander gestückelt und zu Vorgespinnst weiter
verarbeitet. In neuerer Zeit ist ein verbesserter Apparat allgemein
eingeführt worden, der die Lockenmaschine entbehrlich macht. Es ist
nämlich an der letzten Kratzmaschine eine Vorrichtung angebracht,
welche anstatt der Locken sogleich Vorgespinnst liefert, wodurch mithin
das Vorspinnen als besondere Operation wegfällt. Maschinen dieser Art
heissen =Vorspinnkarden=.
6) =Das Vorspinnen.= Dort, wo die Vorspinnkarden noch nicht eingeführt
sind und man noch nach älterem Verfahren die Wolle auf der oben
erwähnten Lockenmaschine in =Locken= verwandeln lässt, müssen diese
Locken in einer selbständigen Operation auf der =Vorspinnmaschine=,
jedenfalls mit grösserem Aufwande von Zeit und Arbeitskraft in
=Vorgespinnst= (Vorgarn) übergeführt werden. Die bei der
Streichwollverarbeitung gebräuchlichen Vorspinnmaschinen kommen in
zweierlei Art vor. Beide haben Aehnlichkeit mit der Mulemaschine,
insofern die Spindeln sich auf einem Wagen befinden, welcher von dem
feststehenden Theile der Maschine weggeführt, darauf wieder eingefahren
wird und so fort. Allein das die Ausziehung der Fäden vollführende
Streckwerk fehlt, das durch einen sehr einfachen Mechanismus ersetzt
ist, indessen zur Herstellung des groben Vorgespinnstes vollständig
hinreicht. Entweder lässt man nun alle Bewegungen der Maschine durch
die Hand des Vorspinners hervorbringen, oder man construirt die
Maschine so, dass, wie bei dem Halbselfactor das Ausfahren des Wagens
mit dem Ausziehen und Drehen der Fäden durch Dampf- oder Wasserkraft,
und nur das Einfahren, wobei das Aufwickeln des Gespinnstes auf die
Spindeln stattfindet, durch die Hand besorgt wird.
7) =Das Feinspinnen.= Die Ueberführung des Vorgespinnstes, möge
dasselbe von der Vorspinnkarde oder von der Vorspinnmaschine geliefert
worden sein, in Garn geschieht durch die Operation des =Feinspinnens=
auf der =Feinspinnmaschine=; sie ist nach der Art der Mulemaschine
gebaut, nur fällt das mehrcylindrige Streckwerk weg, das durch ein
einziges Cylinderpaar, die =Lieferungscylinder=, ersetzt ist. In Folge
dieser Veränderung wird auch die Arbeitsweise der Spinnmaschine eine
andere als bei der Baumwolle, indem die Verfeinerung des Vorgespinnstes
nicht mehr durch Cylinderverzug, sondern hauptsächlich durch =Nachzug=,
zum kleineren Theile auch durch =Wagenzug= bewirkt werden muss. Die
Feinspinnmaschine unterscheidet sich nur in wenigen Punkten von der
Vorspinnmaschine. Die Drehung der Spindeln beim Feinspinnen ist jener
beim Vorspinnen entgegengesetzt, das Vorgarn dreht daher zuerst sich
auf und nimmt dann die verkehrte neue Drehung an. Dadurch wird die
Streckung des Fadens beim Feinspinnen wesentlich befördert. Spinnt man
=Schussgarn=, so hört mit eintretendem Stillstande des Wagens am Ende
des Auszuges die Umdrehung der Spindeln sofort auf und es wird
eingefahren. Wird dagegen das drallere =Kettengarn= gesponnen, so
drehen sich die Spindeln noch einige Sekunden um, wenn auch der Wagen
bereits stillsteht; dadurch erhält der Faden einen Zusatz von Drehung.
8) =Das Haspeln des Wollgarnes= geschieht in ähnlicher Weise wie das
des Baumwollgarnes. Die Länge und Eintheilung der Strähne oder Stücke
ist in den verschiedenen Ländern, ja oft in verschiedenen Spinnereien
der nämlichen Gegend nicht gleich, indem nicht nur die Länge des
einzelnen Haspelfadens (der Weifenumfang), sondern auch die Zahl der
Fäden in einem Gebinde (Litze, Klapp) und der Gebinde im Strähn (Stück,
Strang) abweicht. Die Feinheit des Wollgarnes bestimmt man durch Angabe
der Anzahl Strähne, welche auf ein bestimmtes Gewicht (Zollpfund à 500
Grm. oder Kilogr.) gehen. Am zweckmässigsten und verständlichsten
drückt man die Feinheit (wie in Belgien und zuweilen auch in
Frankreich) durch die Anzahl Meter der Fadenlänge aus, welche 1 Kilogr.
wiegt.
[Sidenote: Kunstwolle.]
Die =Kunstwolle= oder =Lumpenwolle= ist derjenige Wollspinnstoff, der
durch Zerreissen und Zerkratzen von Wolllumpen gewonnen und in sehr
bedeutender Quantität statt und neben neuer Schafwolle zu Garn und
Geweben verarbeitet wird. Man unterscheidet zwei Arten von Kunstwolle,
nämlich die sogenannte =Mungo=, eine kurzhaarige Sorte, die aus den
Lumpen von gewalkten Wollstoffen gewonnen wird, und die =Shoddy= von
längerem Stapel und von gestrickten Lumpen (Strumpfzeugen) herrührend.
Ein wesentlicher Umstand bei der Fabrikation der Kunstwolle ist ein
sorgfältiges Sortiren, welches in das Vorlesen, das Schneiden und das
Sortiren im engeren Sinne zerfällt. Beim Vorlesen werden die
nichtwollenen Bestandtheile ausgeschieden und die zurückbleibenden
Wolllumpen durch eine Putzmaschine von Staub und anderen Unreinigkeiten
befreit. Die gereinigten Lumpen werden nach den Hauptfarben
zusammengeworfen und in kleine Stücke zerschnitten. Bei diesem
Zerschneiden werden die Nähte sorgfältig herausgetrennt und zugleich
alle baumwollenen, leinenen und seidenen Stoffe (vom Unterfutter,
Taschen u. dergl. herrührend) beseitigt. Nächstdem werden die Lumpen
nochmals in die Putztrommel gebracht und darauf nochmals sortirt. Das
Ergebniss beim Sortiren ist ausserordentlich verschieden, je nach der
Gegend und der Tracht des Landes, wo die Lumpen gesammelt wurden.
Erfahrungsgemäss geben 100 Kilogr. Tuchlumpen, etwa 30 Kilogr. an
Leder, Knochen u. s. w. Die übrig bleibenden 70 Kilogr. roher
Tuchlumpen liefern schliesslich 50 Proc. fertiger Mungo, nachdem sie
4-10 Proc. Baumöl vor ihrer Zerfaserung auf den Maschinen erhalten
haben. 100 Kilogr. roher Strumpflumpen ergeben dagegen im Durchschnitt
40-50 Kilogr. fertig sortirte, maschinenfertige Lumpen. Die Herstellung
der Kunstwolle aus den maschinenfertigen Lumpen geschieht mit Hülfe
eines Wolfes (=Lumpenwolf=), einer mittelst spitziger Stahlzähne und
sehr schneller Bewegung wirkenden Maschine, in welcher die Lumpen
zerrissen und in eine Menge loser Wollfasern verwandelt werden. Die
Mungowolle wird von dem Lumpenwolf weg in Ballen gepackt und versendet,
wogegen die Shoddywolle noch einer weiteren Behandlung auf einer
gewöhnlichen Vorkratze oder Reisskrempel unterliegt, wobei sie 4-10
Proc. Baumöl erhält.
[Sidenote: Tuchweberei.]
Das =Tuch= gehört zu den glatten Geweben, bei welchen die Einschlagfäden
alternirend über und unter jedem folgenden Kettenfaden durchzogen werden.
Die charakteristische filzartige Decke, welche die Einschlag- und
Kettenfäden verdeckt, erhält das Tuch erst durch die spätere Operation
des Walkens. Was das Weben selbst anlangt, so stimmt die Tuchweberei
gänzlich mit der Verfertigung der glatten leinwandähnlichen Stoffe
überein. Gewöhnlich sind Kette und Schuss in einem Stücke Tuch von
gleicher Feinheit; wenn dies nicht der Fall ist, so ist in der Regel
seltener der Schuss als die Kette etwas feiner. Zu den Salleisten
verwendet man stets gröbere Kettenfäden und von ordinärer Wolle.
[Sidenote: Waschen und Walken des Lodens.]
In dem Zustande, in welchem das Streichwollgewebe vom Tuchmacherstuhle
kommt, gleicht es nicht im Entferntesten demjenigen Fabrikate, das
unter der Benennung Tuch im Handel sich findet. Das Gewebe, so wie es
der Tuchmacher abliefert, ähnelt nämlich eher einem groben
Leinengewebe, da Ketten- und Eintragfäden überall bloss und sichtbar
liegen und die dem fertigen Tuche eigenthümliche Filzdecke, welche den
Faden verdeckt, noch nicht vorhanden ist. Letztere Decke wird erst
durch das Walken erzeugt. In Folge der grossen Verschiedenheit beider
Zustände sind auch verschiedene Namen dafür üblich; das Tuchgewebe
=vor= dem Walken heisst =Loden=, während =nach= dem Walken der Loden
erst die Benennung =Tuch= erhält. Dem Walken geht voraus das =Noppen=
und das =Waschen= des Lodens. Ersteres hat den Zweck, aus dem Loden
Knoten, Enden, fremde Körper wie Holz und Strohtheilchen, mit Hülfe
einer kleinen Stahlzange zu entfernen. Durch das =Waschen= sollen Oel
(von dem Einfetten), Leim (von der Schlichte) und Unreinigkeiten aus
dem Loden entfernt werden. Als Reinigungsmittel wendet man an
Schmierseife, Soda- und Potaschelösung, die man mit Wasser in einen
Trog bringt, in welchem der Loden warm und zwar in der Regel mit einer
Waschmaschine behandelt wird. Der Zweck des =Walkens= ist neben der
eigentlichen Reinigung (wenn kein Auswaschen des Lodens vorher
stattgefunden hat) oder auch des nur fortgesetzten Reinigens,
wesentlich die Hervorbringung einer Verfilzung, durch welche die Fäden
der Kette und des Einschlages verdeckt werden und das Gewebe die
Beschaffenheit eines gleichförmigen, kurzhaarigen Pelzes annimmt. Die
Verfilzung erstreckt sich keineswegs nur auf die Wollhärchen auf beiden
Oberflächen des Tuches, sondern sie geht auch in das Innere dergestalt,
dass die Ketten- und Einschussfäden kaum noch von einander getrennt
werden können, ohne zu zerreissen. Die Bedingungen, unter denen das
Walken stattfinden kann, sind Feuchtigkeit, erhöhte Temperatur und eine
mechanische Behandlung, die knetend wirkt, so dass die einzelnen
Garnfäden und Wollfasern, aus denen die Garnfäden gebildet sind, gegen
einander gedrückt und geschoben werden. Da während des Walkens das
Gewebe zugleich entfettet werden soll, so muss das Wasser, das zum
Walken dient, alkalisch gemacht werden. Diess geschieht fast allgemein
durch gefaulten Harn, dessen Wirkung man entweder durch Seife (häufig
Schmierseife) oder durch =Walkerde= (vergl. Seite 342) unterstützt. Die
Walkerde wird mit Harn angerührt, die Seife wird darin aufgelöst. Für
ordinäre Tuche nimmt man Schmierseife, für feinere Palmöl-, ja selbst
Olivenseife. Das Walken geschieht mittelst der =Walkmühlen=. Bis auf
die neuere Zeit behielt man das Princip bei, die Walkmühle durch den
von schweren hölzernen Hämmern (daher der Name =Hammerwalke=) auf das
in einem Troge befindliche Tuch ausgeübten Schlag wirken zu lassen.
Gegenwärtig wendet man allgemein die =Walzenwalken= an, welche fast nur
durch Druck oder wenigstens nur mit sehr schwachem Stoss wirken.
[Sidenote: Rauhen und Scheren des Tuches.]
Um der durch das Walken erzeugten Filzdecke ein schöneres Ansehen zu
geben, wird das Tuch =gerauhet= und dann =geschoren=, d. h. man zieht
die Wollhärchen in reichlicher Anzahl heraus und schneidet sie dann
regelmässig zu einer dem Zweck entsprechenden Kürze ab. 1) =Das Rauhen=
bezweckt, die während des Walkens des Tuches verwirrten und verfilzten
Fasern auf der Oberfläche aufzulockern, emporzuheben, nach einer
Richtung niederzustreichen (in den Strich zu legen) und dadurch zum
Abscheren vorzubereiten. Man bedient sich hierzu der =Weberkarden=
(Weberdisteln von _Dipsacus fullonum_), die vermittelst ihrer
zurückgebogenen, in Dornen auslaufenden Kelchschuppen wirken. 2) =Das
Scheren= des Tuches, welches unmittelbar auf das Rauhen folgt und den
Zweck hat, die durch das Rauhen aus der Filzdecke hervorgezogenen
Wollhärchen, nachdem diese mit Hülfe einer =Handbürste= oder einer
=Bürstmaschine= gegen den Strich aufgebürstet sind, zu gleicher Kürze
abzuschneiden, wodurch erst das Tuch die glatte und schöne Oberfläche
erlangt, die man an ihm zu sehen gewohnt ist. Das Scheren geschieht
entweder mittelst =Hand=- oder =Maschinenarbeit=. Das =Handscheren= ist
eine langwierige, mühsame und ziemlich schwierige Arbeit. Das Tuch wird
streckenweise an den Salleisten über einen gepolsterten Tisch gespannt
und dann dieser 18-24 Centimeter breite Theil der Breite nach mehrere
Male nach einander abgeschoren. Die gegenwärtig allgemein eingeführten
Schermaschinen sind die =Cylinderschermaschinen=, bei welchen mehrere
Stahlblätter schraubenartig um einen eisernen Cylinder gewunden sind,
dem man eine ununterbrochene rotirende Bewegung und zwar ununterbrochen
in derselben Richtung giebt. Man unterscheidet =Transversal=-,
=Longitudinal=- und =Diagonalcylindermaschinen=: [Greek: a]) Bei der
=Transversalschermaschine= liegt der Cylinder nach der Länge des
Tuches, und schreitet während seiner Drehung zugleich von der einen
Kante des Stückes nach der anderen fort, wenn man nicht, was jedoch
seltener der Fall ist, vorzieht, das Tuch sich nach seiner
Breitenrichtung unter dem Cylinder fortbewegen zu lassen. [Greek: b])
Bei den =Longitudinalschermaschinen= bleibt der umlaufende Cylinder,
welcher quer über die ganze Breite des Tuches von einer Leiste bis zur
anderen sich erstreckt, stets an seinem Platze liegen und das Tuch geht
mit ziemlich grosser Geschwindigkeit unter ihm, seiner Längenrichtung
nach fort. [Greek: g]) Zwischen den beiden vorstehenden Arten der
Cylinderschermaschinen steht die =Diagonalcylindermaschine=, wobei
mehrere Schercylinder schräg (in diagonaler Richtung) über die
Tuchfläche angebracht sind, wodurch die bessere Arbeitsleistung der
Transversalmaschine mit der Schnelligkeit der Longitudinalmaschine
vereinigt werden soll. Die abgeschorene Wolle oder =Scherwolle= dient
zum Auspolstern, oder auch in Tapetenfabriken zum Veloutiren.
[Sidenote: Ausrüsten des Tuches.]
Ehe das Tuch fertige Waare ist, muss es noch durch drei Operationen,
nämlich durch das =Decatiren=, das =Bürsten= und das =Pressen=,
vollends ausgerüstet werden. 1) Das =Decatiren= wurde früher nur
angewendet, um das Tuch, welches in den Fabriken durch warmes Pressen
mit schönem, aber nicht dauerhaftem Glanze versehen worden war, bevor
es von dem Schneider verarbeitet wurde, von diesem künstlichen Glanze
zu befreien und ihm einen dauerhafteren, wenngleich minder in die Augen
springenden zu ertheilen. Gegenwärtig wird das Decatiren meist in den
Fabriken selbst vorgenommen. Zu diesem Zwecke wickelt man das Tuch,
möglichst straff ausgespannt, auf eine hohle, an den Enden offene, im
Mantel mit vielen feinen Löchern versehene, kupferne Walze, und
unterwirft es so in einem dicht verschlossenen Kasten der Einwirkung
von heissen Wasserdämpfen. Hierdurch erhält das Tuch einen dauerhaften
Glanz und die Eigenschaft, sich nicht mehr rauh zu tragen. 2) Das
=Bürsten=, früher nur angewandt, um das Haar nach dem Scheren wieder im
Striche niederzulegen, findet jetzt weit ausgedehntere Anwendung.
Gegenwärtig wird das Tuch nicht nur nach vollendetem Scheren gebürstet,
sondern auch schon früher zwischen dem Scheren und sogar von Anfang
desselben unmittelbar nach dem Rauhen. Die =Bürstmaschinen=, auf
welchen das Tuch anhaltend gebürstet wird, enthalten durchgängig als
Hauptbestandtheil einen ringsum mit steifen Bürsten von Schweinsborsten
besetzten, in schnelle Umdrehung versetzten Cylinder, zuweilen auch
zwei dergleichen, über welche das Tuch langsam hingeführt wird. Das
Tuch ist hierbei entweder trocken oder nass, sei es durch vorläufiges
Einweichen in Wasser oder durch Daraufleiten eines Wasserstrahles in
der Bürstmaschine selbst, oder mit Wasserdampf imprägnirt, mithin
zugleich feucht und erwärmt. 3) Das =Pressen= ist die letzte Zurichtung
des Tuches, nach welcher dasselbe als fertige Waare in den Handel
gebracht wird. Es soll dem Tuche Glanz und Schönheit ertheilen. Beim
Pressen faltet man das Tuch in der Art zusammen, wie man es in den
Handel bringt, und legt zwischen die einzelnen Lagen desselben Bogen
von =Glanzpappe= (Pressspäne); feinere rechts, gröbere auf der linken
Seite des Tuches. Man bringt 6-12 Stücke Tuch zugleich in die Presse.
Zwischen jedes Stück kommt ein gewöhnlicher Pappbogen, sodann ein
Brett, und zwischen je zwei Bretter eine erhitzte eiserne Platte.
[Sidenote: Arten der tuchartigen Wollzeuge.]
Ausser den eigentlichen gewalkten und geschorenen Tuchen fabricirt man
noch eine grosse Anzahl =tuchartiger Wollzeuge=, von denen als die
hauptsächlichsten die folgenden zu nennen sind: =Flanell= ist glatt
oder geköpert, nur wenig gewalkt, auf der rechten Seite ein Mal gerauht
und entweder nicht oder nur ein Mal geschoren. Die Kette besteht oft
aus Kammgarn, mitunter auch aus Baumwollgarn oder Florettseide, der
Einschuss aber stets aus Streichwollgarn. Der =Swanskin= (Schwanenhaut)
ist ein feiner und geköperter Flanell. Letzterem sehr ähnlich ist der
=Boi= oder =Boy=. =Kasimir= ist ein feines und geköpertes Tuch, das nur
ein Mal gerauhet, aber eben so oft geschoren ist als feines Tuch; das
Haar ist kurz, deckt die Gewebfäden wenig und lässt den Köper
durchblicken. Man fabricirt auch Kasimir mit Kette aus Kamm- oder auch
Baumwollgarn. =Fries=, =Flaus=, =Coating= ist gröber, dicker und
langhaariger als Tuch, stark gewalkt und wenig gerauhet und noch
weniger geschoren. Die Ausrüstung nach dem Scheren besteht in Bürsten
oder heissem Pressen. Zuletzt wird der Stoff mit Tragantwasser
überstrichen, geplättet, mit Baumöl befeuchtet und endlich wieder
geplättet. Eine feinere und nicht geköperte Art Fries heisst
=Damenfries= oder =Lady-Coating=, schwerere und kurzgeschorene Sorten
werden =Castories= genannt. Die durch dickeres Gespinnst, festere Walke
und ein wenig kürzer geschorenes Haar ausgezeichneten Friessorten
werden als =Sibirienne=, =Kalmouck= (auch =Biber=) und =Düffel=
unterschieden. Der =Buckskin= ist geköperter, ungerauheter, aber auf
der rechten Seite glatt geschorener Beinkleiderstoff. Leichtere Sorten
davon werden =Doeskin= genannt. =Kirsei= ist ein grobes, nicht
appretirtes (mithin weder gerauhetes noch geschorenes) Zeug zu Mänteln
für Militär, die Marine, Eisenbahnbedienstete und dergl. Hierher
gehören auch die =Kotzen= zu Fussdecken, Pferdedecken und dergl., der
=Papiermacherfilz=, ein grober, geköperter, locker gewebter, wenig
gewalkter, nicht gerauheter und nicht geschorener Stoff, welcher in der
Papierfabrikation als Zwischenlage der geschöpften Papierbogen dient
und da er die Feuchtigkeit absorbiren soll, eine schwammige
Beschaffenheit zeigt. Das =Filztuch=, ein Tuch durch blosse Filzung von
Wolle, ohne alles Spinnen und Weben verfertigt, das vor etwa 20 Jahren
grosses Aufsehen machte, ist jetzt bereits so gut wie verschwunden. Die
zum Verfilzen bestimmte Schafwolle wird, wie bei der Verfertigung
gewebten Tuches, zuerst entfettet, gereinigt und gewolft, sodann auf
die Pelzkarde in eine regelmässige, dicke, wattenähnliche Schicht
verwandelt und dann gefilzt.
[Sidenote: Kammwolle.]
Die =Verarbeitung der Kammwolle=. Wie Seite 581 erörtert wurde, ist die
=Kammwolle= oder =lange Wolle= das Material zur Herstellung des
=Kammgarn=; letzteres zeigt einen schlichten glatten Faden, dessen lange
Fasern möglichst parallel neben einander liegen und dient zur Fabrikation
der =glatten Wollstoffe=, wie Thibet, Merino, Lasting, Orleans. Man
unterscheidet =eigentliches Kammgarn= und =Halbkammgarn= (Sayettengarn),
welches letztere den Uebergang von Kammgarn zum Streichgarn ausmacht und
durch diejenigen Garne gebildet wird, die zum Sticken, Stricken, in der
Strumpfwirkerei, zur Teppichfabrikation, zu Posamentirarbeiten u. s. w.
Anwendung finden. Obgleich das Halbkammgarn immer aus langer Wolle
gesponnen wird, so wird doch diese Wolle nicht gekämmt, sondern
gekrempelt, das von der Karde abgezogene Band wird dann wie ein gekämmter
Zug auf den Kammgarnmaschinen zu Garn verarbeitet. Das Kammgarn besteht
entweder nur aus Schafwolle oder aus Mohair und Alpaka oder aus Gemischen
von Wolle und Baumwolle, Wolle und Seide. Letztere Garne führen den Namen
=Phantasiegarne=.
Die Fabrikation der =glatten Wollzeuge= (Kammwollzeuge) fällt so
ziemlich mit der Fabrikation der Leinwand zusammen, was das Spulen und
Schweifen, Aufbäumen und den Webstuhl anlangt. Einige Kammwollzeuge
sind fertig, so wie sie vom Webstuhl kommen, andere bedürfen einer
Appretur, die sich jedoch ganz nach der Art des Zeuges, dem Geschmack
der Consumenten u. s. w. richtet. Von der überaus grossen Anzahl
glatter Wollzeuge sind als die hauptsächlichsten die folgenden zu
nennen.
A. _Glatte Stoffe._ Der =Perkan= wurde vormals nur aus Kamelhaaren
gefertigt, jetzt stellt man ihn aus Kammgarn dar, wenn er durch Mangen
gewässert worden ist, heisst er =Moor=. Der =Orleans= besteht aus
gezwirnter Baumwollgarnkette und einfachem Kammgarneintrag. Der vom
Webstuhl kommende Stoff wird gesengt, gewaschen, gefärbt, geschoren und
zuletzt warm gepresst. Der =Bombasin= mit Kette und Schuss aus
Kammgarn, wird behufs des Ausrüstens geschoren, gesengt und gepresst.
Der =Kamlot=, früher aus Kamelgarn gefertigt, besteht aus
Kammgarnschuss und Kette. Der =Kripon= ist aus stark gedrehtem
Kammgarne zur Kette und loserem zum Einschuss gewebt. So wie er vom
Webstuhl kommt, wird er schwarz oder grau gefärbt, dann auf eine Walze
geschlagen und in Wasser gekocht, um ihn kraus zu machen. Das
=Mühlbeuteltuch= aus stark gedrehtem Kammgarne gewebt, wird zu
Mehlbeuteln und Beutelmaschinen angewendet. Zu den glatten
Kammwollzeugen gehören ferner der =Wollstramin=, der =Wollmusselin= und
der =Chaly= (Wollmusselin, jedoch mit seidener Kette). Hierher gehören
auch die sogenannten =Bradforder Artikel= (gemischte Stoffe aus Alpaka,
Mohair, Baumwolle, Seide, so z. B. ein Alpakagewebe mit Seidenkette
unter dem Namen =Lavella=).
B. _Geköperte Stoffe._ Der =Merinos= mit drei- oder vierfädigem Köper,
ist beidrecht, wird gesengt und geschoren und durch Mangen oder heisses
Pressen mit Glanz appretirt. Nicht glänzend appretirter und weicherer
Merino heisst =Thibet=. Andere Köpersorten mit 3, 4 oder 5 Schäften
bilden die =Sergen=. Atlasähnliche Gewebe sind der =Kalmang= (Kalomang
oder Kalmink) und der =Lasting= (zu Cravatten, Damenschuhen,
Möbelüberzügen). Das =Oelpresstuch= für die Presssäcke der Oelmühlen
ist ebenfalls ein geköperter Stoff von Kammgarn aus besonders starker
und zäher Wolle.
C. _Gemusterte oder façonnirte Stoffe_ treten hauptsächlich als
=Westen=- und =Hosenstoffe=, ferner als =Schuhstramin= (Schukord), als
=Woll=- oder =Möbeldamast= auf. Auch die =Shawls= und =Umschlagetücher=
sind hierher zu rechnen, deren Grundgewebe entweder gänzlich aus
Kammgarn (bei den =Kaschmir-Ternauxshawls= aus Kaschmirwolle) oder aus
florettseidener, in geringeren Quantitäten Baumwollkette und
Kammgarnschuss besteht. Die wollenen Shawls, sogenannte =Plaids=,
=Tartans=, =Kabyles=, liefern besonders England und der Zollverein.
D. _Sammetartige Stoffe._ Der =Wollsammet=, der =Wollplüsch=, der
=Velpel=. Von dem Sammet unterscheidet sich der Plüsch und der Velpel
nur durch die Länge der Haare, welche beim Plüsch grösser als beim
Sammet und beim Velpel am grössten ist. Die sammetartigen Wollstoffe
werden als Möbel-, Futter-, Vorhang-, Kragen-, Mützenstoffe u. s. w.
angewandt. Sie werden mehr oder minder dicht gewebt, mit längerem oder
kürzerem Flor versehen, kommen geschnitten und ungeschnitten vor und
erhalten die Specialbenennungen: =Astrakan=, =Krimmer=, =Biber=,
=Castorin=, =Utrechter Sammet= u. s. w.
Die Seide und ihre Verarbeitung.
[Sidenote: Allgemeines.]
Die =Seide= unterscheidet sich dadurch wesentlich von der Baumwolle, dem
Flachse und Hanfe und der Wolle, dass die Natur sie bereits in Form eines
langen und feinen Fadens liefert, sodass bei ihrer Verarbeitung die
Arbeit des Spinnens, die aus den übrigen kurzhaarigen Webmaterialien erst
den Faden bereitet, überflüssig wird. An die Stelle des Spinnprocesses
tritt das Filiren oder Mouliniren der Seide, wobei mehrere natürliche
Fäden neben einander gelegt und vereinigt werden, um einen dichteren und
stärkeren Faden zu erhalten.
Die Seide stammt von dem =Seidenspinner= oder =Maulbeerspinner=
(_Bombyx mori_) her, welcher gleich den verwandten Arten einer
vierfachen Verwandlung unterworfen ist. Aus dem durch die
Frühjahrswärme gereiften =Ei= (Samen, Grains) bildet sich eine Raupe,
die =Seidenraupe= (Seidenwurm), die je nach der Art des Seidenspinners
bei fortschreitendem Wachsen drei- bis viermal sich häutet und sich
dann zur Verpuppung einspinnt. Zu dem Ende giebt die Raupe durch zwei
schlauchförmige Drüsen (Spinndrüsen) ihres Kopfes eine zähe klebrige
Flüssigkeit als zwei besondere Fäden von sich, welche im Augenblicke
des Hervortretens zu einem flachen Doppelfaden sich vereinigen, der im
ununterbrochenen Zusammenhange fortlaufend den =Cocon= bildet, welcher
der darin verborgenen =Puppe= zum Schutze gegen Temperatureinflüsse und
Nachstellungen dient. Die beiden den Cocon bildenden Fäden sind zu
einem Doppelfaden durch eine Art glänzenden Kittes, Seifenleim oder
Sericin genannt, verbunden, der zu gleicher Zeit ihre ganze Oberfläche
einhüllt und gegen 35 Proc. vom Gewicht des Ganzen ausmacht. Nach 15-21
Tagen ist aus der im Cocon befindlichen Puppe ein Schmetterling
geworden, der, um sich einen Ausweg aus dem Cocon zu verschaffen, aus
seinem Munde einen eigenthümlichen Saft absondert und dadurch eine
Stelle des Cocons erweicht und diese durchbricht. Behufs der
Seidengewinnung wird jedoch dieser Zeitpunkt nicht abgewartet, sondern
der Schmetterling oder vielmehr die Puppe noch in dem Cocon getödtet,
mit alleiniger Ausnahme der zur Fortzucht bestimmten Cocons. Der Cocon
ist das Material der Seidengewinnung, indem der =auf=gewickelte Faden
sorgfältigst wieder abgewickelt wird.
[Sidenote: Der Seidenbau.]
=Arten des Seidenspinners.= Die Hauptvarietät desjenigen Schmetterlinges,
der die Seide producirt, ist, wie oben erwähnt, _Bombyx mori_, dessen
Nahrung die Blätter des weissen Maulbeerbaumes (_Morus alba_) sind.
Ausser dem Maulbeerspinner giebt es aber noch verschiedene
Seidenraupenarten, von denen einige Beachtung verdienen, nämlich:
a) _Bombyx Cynthia_, den die Eingebornen des inneren nordöstlichen
Theiles von Bengalen und die Japanesen in grosser Menge ziehen. Er wird
von den Hindus =Arrindy arria= und von den Japanesen =Yama-maï=
genannt. Die Raupe (Fagararaupe) desselben lebt auf der Ricinusstaude
(_Ricinus communis_) und die Seide, welche der Cocon liefert, ist,
obgleich nicht so schön wie die des Morusspinners, doch eine sehr
nützliche, weil sie eine sehr dauerhafte ist. Die Ricinusraupe ist
weniger empfindlich als die Maulbeerraupe und lässt sich nicht blos mit
Ricinusblättern, sondern auch mit der Weberkarde (_Dipsacus fullonum_),
der wilden Cichorie (_Cichorium Intybus_) und den Blättern des
_Aylanthus glandulosa_ ernähren. Versuche, die Ricinusraupe in
Deutschland und Frankreich einheimisch zu machen, haben nicht
ungünstige Resultate ergeben.
b) _Bombyx Pernyi_ ist in China und der Mongolei einheimisch und nährt
sich von Eichenblättern. Es ist vor einigen Jahren in Frankreich
gelungen, einige Raupen dieser Race mit europäischen Eichenarten zum
Einspinnen zu bringen.
c) _Bombyx mylitta_, die Tussahraupe, ist in allen Theilen Bengalens
bis in die Berge des Himalaya, wo das Klima rauher ist als in den
Ebenen von Hindostan, einheimisch. Die Seide dieser Raupe bildet einen
beträchtlichen Handelsartikel in Bengalen. Sie nährt sich von der Eiche
und den Blättern anderer bei uns vorkommender Bäume. Diese Raupen
häuten sich fünfmal und liefern sehr grosse Cocons. Der Faden des
Cocons ist 6-7mal stärker als der des gewöhnlichen Seidenwurmes. Leider
kann die Tussahraupe nicht künstlich und in der Gefangenschaft
aufgezogen werden. Ausserdem sind noch die nordamerikanischen
Varietäten d) _Bombyx polyphemus_ (auf Eichen und Pappeln), c) _B.
cecropia_ (auf Ulmen, Weissdorn und wilden Maulbeerbäumen), f) _B.
platensis_ (auf einer Mimosenart, _Mimosa platensis_) und g) _B. leuca_
erwähnenswerth.
Hinsichtlich der =Zucht der Seidenraupe= (Seidenbau) sind nachstehende
Punkte zu erörtern: 1) =Der Anbau der Maulbeerbäume=, worunter nach den
bisherigen Erfahrungen der weisse mit weissen, gelben oder röthlichen
Früchten das geeignete Futter für die Seidenraupen abgiebt, die
Behandlung der Bäume in der Samenschule, das Versetzen zu Spalieren
oder ins Freie, die Pflege der Bäume u. s. w. ist Gegenstand der
Landwirthschaft. 2) =Die Erzeugung der Eier oder Grains= geschieht auf
folgende Weise: Unter den frischen Cocons sucht man diejenigen aus, die
am grössten und fettesten sind und einen feinen Faden haben. Die Cocons
der weiblichen Schmetterlinge sind gewöhnlich oval, jene des männlichen
Geschlechts an beiden Enden etwas zugespitzt und in der Mitte
ringförmig eingedrückt. Wenngleich die weiblichen und die männlichen
Cocons nicht mit Gewissheit unterschieden werden können, so muss man
bei der Auswahl der Cocons doch obige Kennzeichen berücksichtigen, um
so viel als möglich eine gleiche Anzahl von Schmetterlingen beider
Geschlechter erwarten zu können. 100-120 Paare gut ausgebildeter Cocons
liefern gegen 30 Grm. Eier oder etwa 50,000 Stück, von welchen
gewöhnlich aber nur höchstens 70-75 Proc. Raupen auskriechen. Die
Cocons werden auf mit Leinwand bedeckten Tischen sich selbst
überlassen. Nach etwa 12 Tagen kommen die Schmetterlinge zum Vorschein
und begatten sich. Die Weibchen legen dann nach etwa 40 Stunden 3-400
Eier. 3) Das =Ausbrüten der Eier=. In den Seidenzüchtereien überspannt
man hölzerne Reifen oder Rahmen mit grober und dünner Leinwand, streut
die Samen recht dünn und gleichmässig über die Leinwand aus und bringt
die Reifen oder Hürden in das Brutzimmer. Dabei bedeckt man die Eier
mit einem Blatt Papier, welches mit vielen kleinen Löchern durchstochen
ist, und legt darauf klein geschnittene Maulbeerblätter. In Frankreich
findet die Benutzung der =Couveusen= -- Oefen zum Ausbrüten der Grains
-- mehr und mehr Anwendung, weil man durch dieselben das regelmässige
Auskriechen der Raupen mehr und mehr sichert; namentlich ist die
Beschaffung einer feuchten Wärme bis 30° C., welche für die ersten
Altersstufen der Raupen so gedeihlich ist, durch die Couveusen besser
erreichbar. Vom 8. oder 10. Tage an beginnen die Raupen aus den
weisslich gewordenen Eiern auszukriechen und begeben sich, ihrer
Neigung zum Lichte und zur Nahrung folgend, durch die Löcher des
Papieres nach den Maulbeerblättern, mit welchen man sie abheben und in
die Fütterungsräume bringen kann. 4) Die =Aufziehung der Raupen=
geschieht in den =Rauperien= oder =Magnanerien=. Zur Unterbringung der
Raupen befinden sich in der Magnanerie geräumige Gestelle, die in
horizontale Fächer getheilt sind. Letztere werden aus Rohr- oder
Weidengeflecht oder mit Netzen bespannten hölzernen Rahmen gebildet,
über welche man Papierbogen ausbreitet. Man bringt die Raupen auf
dieses Papier und giebt ihnen die nöthigen Maulbeerblätter, in der
ersten Zeit im zerschnittenen Zustande. Die Seidenraupe zeichnet sich
durch erstaunlichen Appetit und durch schnelles Wachsthum aus; ihr
Leben, von dem Ausschlüpfen aus dem Ei bis zum Einspinnen gerechnet,
theilt sich durch das Wechseln der Haut, welches viermal erfolgt,
naturgemäss in fünf Lebensalter, die an Dauer einander ziemlich gleich
sind. Vom 30.-32. Tage an beginnt das Einspinnen. Nach der ersten und
zweiten Häutung erhalten sie allmälig immer mehr Futter, da die Raupen,
nachdem sie sich von der Anstrengung erholt haben, eine steigende
Esslust zeigen. 5) Das =Einspinnen der Raupen=. Wenn nach der vierten
Häutung die Zeit des Einspinnens herannaht, so bereitet man den Raupen
aus Birkenreisern Betten (Spinnhütten). Man bringt die spinnreifen
Raupen auf Tellern in die Spinnhütten, vertheilt sie mit den Händen
zwischen die Reiser, wo sie sich selbst den bequemsten Ort zum
Einspinnen aufsuchen. Sobald die Raupe einen zur Coconbildung passenden
Ort erwählt und daselbst ihre ersten Fäden (die später vorsichtig
abgezupft und für sich gesammelt werden und die =Flockseide=, eine
Sorte, aus der zum Theil die Florettseide besteht, bildet) befestigt
hat, so entledigt sie sich noch einer festen, weissen oder grünen
Substanz, die nach =Péligot= eine grosse Menge Harnsäure enthält;
einige Zeit nachher sondert sie eine farblose, wasserhelle, stark
alkalische Flüssigkeit ab, die eine Lösung von 1,5 Proc. kohlensaurem
Kali ist. Letztere räthselhafte Ausleerung beträgt 15-20 Proc. des
Gewichtes der Raupe. In 4 bis 5 Tagen ist die Bildung des Cocons
beendigt, doch werden dieselben von den Reisern erst bis zum 7. oder 8.
Tage abgenommen, um sicher zu sein, dass sämmtliche Raupen mit der
Operation des Coconspinnens zu Ende sind.
Was die =chemische Beschaffenheit= des Seidenfadens betrifft, so hat
man zu unterscheiden zwischen der eigentlichen Faser und der dieselbe
umhüllenden Substanz. Die eigentliche Faser besteht zur Hälfte etwa aus
=Fibroïn=, welches nach neueren Untersuchungen von =Städeler= in
nächster Beziehung zur Hornsubstanz und zum Schleime steht und die
chemischen Eigenschaften dieser Körper besitzt. Die Zusammensetzung des
Seidenfibroïns wird durch die Formel C_{15}H_{23}N_{5}O_{6}
ausgedrückt. Der gummiartige Ueberzug, nach =Städeler= und =Cramer=
=Seidenleim= oder =Sericin= genannt, löst sich zum Theil in Wasser,
leicht in Seifenwasser oder anderen alkalischen Flüssigkeiten. Das
Sericin hat die Formel C_{15}H_{25}N_{5}O_{8}. =P. Bolley='s
Untersuchungen haben gezeigt, dass in den Spinndrüsen der Seidenraupe
nur =ein= Stoff, nämlich weiches Fibroïn, zu finden ist, welches, in
Form zweier Fäden austretend, erst durch den Einfluss der Luft,
oberflächlich, unter Aufnahme von Sauerstoff und Wasserstoff zu Sericin
(Seidenleim) oxydirt wird. Die Rohseide hinterlässt nach dem Verbrennen
geringe Mengen Asche, =Guinon= fand in bei 100° getrockneter
piemontesischer Rohseide 0,64 Proc. Asche, die 0,526 Kalk und 0,118
Proc. Thonerde und Eisenoxyd enthielt. =Mulder= fand in 100 Th.
Rohseide:
weisse aus
gelbe aus der Levante
Neapel (Almasinseide)
Fibroïn 53,4 54,0
leimgebende Substanz 20,7 19,1
Wachs, Harz und Fett 1,5 1,4
Farbstoff 0,05 --
Albumin 24,4 25,5
6) =Das Tödten der Puppen in den Cocons.= Die Puppe bleibt in dem Cocon
15-20 Tage und bildet sich zu einem Schmetterlinge aus, der endlich den
Cocon durchbricht und ausschlüpft. Die nicht zur Fortpflanzung
bestimmten Cocons darf man begreiflicherweise nicht bis zur
Entwickelung des Schmetterlings sich selbst überlassen, weil durch das
Herausbrechen des Schmetterlings der Zusammenhang des Seidenfadens
zerstört werden würde und =durchbissene= Cocons nur einen geringen
Werth haben. Man muss demnach die in den Cocons befindliche Puppe
tödten, was entweder mittelst Ofenwärme oder heisser Wasserdämpfe
geschieht.
[Sidenote: Zubereitung der Seide.]
Die =Zubereitung der Seide=, d. h. die Ueberführung der Cocons in Fäden,
die sich als Nähseide, als Webmaterial u. s. w. eignen, zerfällt in 6
Operationen, nämlich in 1) Das =Sortiren der Cocons= geht dem Abwickeln
des Seidenfadens von dem Cocon voraus. Es muss mit grosser Sorgfalt
geschehen, weil nur gleichartige Sorten zusammen mit Vortheil verarbeitet
werden können und soll bezwecken [Greek: a]) nicht nur eine Trennung der
weissen Cocons von den gelben, sondern auch [Greek: b]) eine Ausscheidung
aller schad- und fehlerhaften Cocons, die sich zum Abhaspeln nicht eignen
und nur noch zur Florettseide verwendbar sind. Zu letzteren sind zu
rechnen schimmlig gewordene, durch Insekten angefressene, durchbissene
(durch Ausschlüpfen der Schmetterlinge), durch Faulen der Puppen, fleckig
gewordene Cocons u. s. w. Durch das Sortiren will man [Greek: g]) die
tadellosen Cocons nochmals trennen in mehrere Sorten, wobei die Feinheit
des Fadens, deren Schönheit und Grad der Ablösbarkeit zu berücksichtigen
ist, damit man beim Abwickeln möglichst gleichartige Seide gewinne.
2) Das =Haspeln oder Spinnen der Seide= ist die erste jener Arbeiten,
welche die Gewinnung des Seidenfadens von dem getödteten und sortirten
Cocon zum Zwecke haben. Sie besteht darin, dass der Faden, welcher von
der Raupe während des Einspinnens zu einem Knäuel =auf=gewickelt wurde,
von dem Cocon =ab=gewickelt und auf einem Haspel aufgewunden wird, so
dass er die Gestalt eines Strähnes annimmt.
Bei dieser Arbeit nimmt man, da der einzelne Seidenfaden viel zu fein
und zart ist, in der Regel 3-10, bei gröberen Seidensorten bis zu 20
zusammen, die durch das Haspeln zu einem Faden vereinigt werden. Dieses
Abhaspeln oder Abwickeln würde nun eine höchst einfache Arbeit sein,
sobald man das Ende des Fadens aufgefunden hat, wenn die Windungen der
Coconfäden nicht mit einer klebenden Substanz an- und aufeinander
geleimt wären, wenn ferner nicht die innerste und dichte Lage des
Cocons das Abwickeln überhaupt desselben verböte. Der übrige Faden
lässt sich abwinden, sobald der leimartige Ueberzug durch heisses
Wasser erweicht worden ist. Von den von dem Cocon abgehaspelten
Doppelfäden werden, wie erwähnt, mehrere zu einem zusammengesetzten
Faden verbunden. Die erweichte leimähnliche Substanz bewirkt dann auch
bei ihrem nachherigen Wiederaustrocknen das Zusammenkleben der zu einem
Faden vereinigten Coconfädchen, welche nur durch diesen Leim und
keineswegs durch Zusammendrehen mit einander verbunden sind. Die Länge
des von normal ausgebildeten Cocons abzuhaspelnden Seidenfadens beträgt
250 bis 900 Meter. Um lange Strähne zu bilden, ist daher ein häufiges
Anstückeln, eine Ersetzung der abgelaufenen Cocons durch neue
erforderlich, wobei man jedoch nicht ausser Acht lässt, dass an einem
Cocon der Faden nicht überall gleich stark, sondern nach aussen zu
stärker ist, weshalb die Anzahl der zusammen abzuhaspelnden Cocons
nicht constant zu bleiben hat. Sobald der innere Theil einiger Cocons
zur Abhaspelung kommt, hat die Hasplerin den Faden durch Hinzufügung
eines Cocons zu verstärken. Ein Cocon giebt 0,16-0,20, höchstens 0,25
Grm. Rohseide. Dem Gewichte nach rechnet man im Durchschnitt auf 1
Kilogr. Rohseide 10 Kilogr. frisch getödteter oder 7-8, ja selbst 12
Kilogr. trockener Cocons. Die gehaspelte Seide heisst =Rohseide=,
=Ratzenseide=, =Grezseide=. Man verlangt von ihr, dass sie als ein
runder, glatter (d. h. von Knoten und Flocken befreiter), reiner und
glänzender, fester und starker Faden von gleicher Dicke erscheine,
ferner, dass die Fäden im Strähne nirgends aneinander geklebt seien.
Derjenige Theil des Seidenwurmgespinnstes, welcher sich nicht abhaspeln
lässt, wird auf =Florettseide= verarbeitet. Die Arbeit besteht im
Reinigen, Auflockern, Krempeln oder Kämmen und Spinnen und stellt sich
deshalb auf gleiche Stufe mit der Woll- und Baumwollspinnerei. Die
versponnene Wolle ist daher ein wirkliches =Seidengarn=.
3) Das =Mouliniren= oder =Zwirnen der Seide=. Der einfache Rohseidenfaden
ist für die meisten Anwendungen der Seide, mögen sich dieselben auf
Sticken oder Stricken, auf Weberei oder Strumpfwirkerei beziehen, erst
dann anwendbar, wenn mehrere solcher Fäden durch Zusammendrehen zu einem
vereinigt worden sind. Dort, wo man einfache Seidenfäden benutzt, giebt
man denselben vorher durch Drehung Zusammenhang, Dichte und Rundung.
Unter =Zwirnung= versteht man die Vereinigung zweier oder mehrerer Fäden
durch Drehung, unter =Drehung= dagegen die gleiche Behandlung des
Rohseidenfadens.
Die Hauptarten der =gezwirnten Seide= sind folgende:
1) =Organsinseide=, die zur Kette der Seidenzeuge dient, ist aus der
besten Sorte Rohseide dargestellt. Man haspelt hierzu den
Rohseidenfaden von 3 bis zu 8 Cocons, giebt demselben vor dem
Mouliniren eine starke Drehung rechts (in dem Sinne wie bei Schrauben)
und moulinirt dann zwei solcher gedrehter Rohseidenfäden zusammen. 2)
=Tramaseide=, zum Einschusse und zur Verfertigung von Seidenschnüren
dienend, wird aus geringeren Cocons gefertigt. Man haspelt gewöhnlich
3-12 Cocons. Unter =einfädiger Trama= versteht man einen einfachen, für
sich gedrehten Rohseidenfaden; die =zweifädige Trama= besteht aus zwei
nicht gedrehten Rohseidenfäden, die links, aber weniger scharf gezwirnt
sind als Organsin; die =dreifädige= aus drei u. s. w. Tramaseide ist
weicher und flacher als die Organsinseide und füllt daher in den
Seidenzeugen besser als runde Fäden. 3) =Maraboutseide=, die sich durch
dralle Zwirnung, Steifigkeit und peitschenschnurähnliche Härte
auszeichnet, wird aus drei Fäden der weissesten Rohseide nach Tramaart
moulinirt, dann, ohne die Seide zu entschälen, gefärbt und nach dem
Färben nochmals gezwirnt. 4) =Poilseide= ist ein einfacher
Rohseidenfaden, der aus mehreren gedrehten Coconfäden besteht; sie
dient als Unterlage für Gold- und Silberfäden, Tressen u. dergl. 5)
=Nähseide= oder =Cousir= wird aus Rohseidenfäden von 3-22 Cocons auf
verschiedene Weise gedreht; die =Strick=- oder =Häkelseide= ist
ebenfalls der Nähseide ähnlich, aber stärker.
4) Das =Titriren und Conditioniren der Seide=. Den =Feinheitsgrad=
(_titre_) der Rohseide, sowie der gezwirnten Seide drückt man dadurch
vergleichbar aus, dass man angiebt, wie viel Mal eine gewisse Fadenlänge
in einer gewissen Gewichtseinheit enthalten ist. Die zu Grunde gelegte
Fadenlänge ist gleich 400 Ellen oder 475 Meter. Spricht man von einer
Seide von 10 Grains, so heisst dies, dass dieses Gewicht eine Fadenlänge
von 475 Meter hat; eine Seide von 20 Grains hat die nämliche Länge von
475 Meter, aber das doppelte Gewicht, sie ist daher nur halb so fein als
die erstgenannte Seide.
Die Seide, die rohe wie die gezwirnte, enthält stets grössere Mengen
von =hygroskopischem Wasser=, dessen Quantum blos nach der äussern
Beschaffenheit der Seide nicht abgeschätzt werden kann. Der gewöhnliche
Wassergehalt der käuflichen Seide beträgt im Durchschnitt 10-18 Proc.
Unter Umständen kann die Seide sogar bis über 30 Proc. Wasser
aufnehmen, ohne eigentlich feucht zu erscheinen. Bei einer Waare von so
hohem Preise wie die Seide ist das hygroskopische Verhalten der Seide
in mercantiler Hinsicht von hohem Belang, da es Veranlassung zu
absichtlicher und unfreiwilliger Täuschung und zu Collisionen giebt
und begreiflicherweise einen nachtheiligen Einfluss auf den
Seidenhandel ausübt, insofern man darüber im Unklaren bleibt, wie viel
wirkliche Seidensubstanz in einem gegebenen Gewichte Seide enthalten
ist. Um den genannten Uebelstand zu beseitigen, wird die Seide
=conditionirt=, d. h. es wird jeder zu verkaufenden Seide der
Wassergehalt durch Untersuchung einer Probe dieser Seide von der
Behörde bestimmt. Die Anstalten, in denen das Conditioniren vorgenommen
wird, heissen =Seidenconditions=- oder =Trocknungsanstalten=.
5) Das =Entschälen der Seide=. Der Rohseidenfaden, wie er in dem Cocon
vorkommt, ist mit einem eigenthümlichen Ueberzuge, dem durch Veränderung
des Fibroïns an der Luft entstandenen =Sericin= oder =Seidenleim=, der
die Ursache der verschiedenen Farbe ist und der Seide eine gewisse Härte,
Rauhigkeit und Steifheit ertheilt, versehen. Zu gewissen Zwecken, so zu
Mühlbeuteltuch, zu Gaze, zu Krepp etc. ist diese Beschaffenheit
erwünscht, in den meisten anderen Fällen ist es aber nöthig, die Seide
von diesem Ueberzuge zu befreien, was durch das Entschälen der Seide
geschieht. Die Seide heisst dann =entschälte= oder =gekochte Seide= und
besitzt dann nicht nur die erforderliche Weichheit, den eigentlichen
Seidenglanz, sondern auch die Fähigkeit, die Farbstoffe beim Färben
vollkommen anzunehmen.
Das Entschälen der Seide zerfällt in drei Operationen, nämlich in
1) das Degummiren,
2) das Kochen,
3) das Schönen.
Das =Degummiren= geschieht auf folgende Weise: Man löst Baumölseife in
warmem Wasser, erwärmt die Lösung bis auf 85° C., hängt dann die Seide
mit Hülfe eines Stockes in ihren Strähnen in das Seifenbad ein und
dreht die Strähne so oft auf dem Punkte herum, bis die Seide überall
von ihrem firnissartigen Ueberzuge hinreichend befreit ist. Die so
gereinigte Seide wird hierauf aus dem Seifenbade genommen, ausgerungen,
in Wasser gespült und getrocknet. Durch das Degummiren verliert die
Seide, theils nach der Menge des Firnissüberzuges, theils nach der
Quantität der verwendeten Seife, 12-25 Proc. an Gewicht. Im degummirten
Zustande ist die Seide geeignet, mit dunklen Farben gefärbt zu werden,
für helle Farben muss sie dagegen dem =Kochen= unterworfen werden. Zu
dem Ende giebt man die degummirte Seide in Säcke aus grober Leinwand,
sodass in jeden Sack 12-16 Kilogr. Seide kommen, und bringt die Säcke
in ein ähnliches Seifenbad. In diesem Bade wird die Seide anderthalb
Stunden lang gelassen; hierauf wird dieselbe herausgenommen,
ausgerungen und gespült. Die letzte Arbeit des Entschälens, das
=Schönen=, hat den Zweck, der Seide eine schwache Färbung und dadurch
ein angenehmeres Ansehen zu geben. Man unterscheidet verschiedene
Nüancen von Weiss, nämlich chinesisches Weiss, Azurweiss, Perlweiss
etc. Ersteres (mit röthlichem Schimmer) erhält man, indem man die Seide
durch laues Seifenwasser mit einer geringen Beimengung von Orlean
zieht. Die bläulichen Nüancen ertheilt man der Seide durch Indig
(Lösung von geschlämmtem Indig). Das vollkommene Bleichen der
entschälten Seide geschieht durch die Einwirkung der schwefligen Säure,
entweder dadurch, dass man die Seidensträhne in dem Schwefelkasten
durch Verbrennen von Schwefel schwefelt, oder dass man sie mit einer
wässerigen Lösung von schwefliger Säure behandelt. Da einestheils die
Seide durch das Entschälen zu viel an Gewicht, überhaupt an Körper
verliert, anderntheils aber die rohe Seide nur selten gefärbt werden
kann, so hat sich nach und nach in der Praxis eine Mittelstufe zwischen
der abgekochten und der rohen Seide gebildet, der sogenannte =Souple=.
Er wird erhalten durch Behandeln der Strähne mit einem siedenden
Wasserbade mit sehr wenig Seife (auf 25 Kilogr. Seide 1 Kilogr. Seife),
oder mit einer Lösung von mit Schwefelsäure versetztem Bittersalz oder
Glaubersalz. Der Gewichtsverlust der Seide beträgt hierbei 4-8 bis 10
Proc. Um die Rohseide zu bleichen, ohne ihr die natürliche Steifheit zu
entziehen, digerirt man die Strähne bei einer Temperatur von 20-30° mit
einem Gemenge von Salzsäure und Alkohol. Die Flüssigkeit nimmt hierbei
eine grüne Farbe an und in dem Verhältnisse, wie die Intensität der
Farbe zunimmt, wird die Seide weiss. Sie wird hierauf ausgerungen, in
Wasser gespült und abgetrocknet. Der Gewichtsverlust beträgt demnach
2,91 Proc. Nach der Neutralisation der zurückbleibenden Flüssigkeit mit
Kreide kann man durch Destillation den grössten Theil des Alkohols
wieder gewinnen.
[Sidenote: Die Seidenweberei.]
Die Fabrikation der =Seidenzeuge= stimmt im Wesentlichen mit jener der
Gewebe aus Baumwollgarn, Leinengarn, Kammwollgarn überein. Wie Seite 589
angeführt, dient fast durchgängig Organsinseide als Kette, Trama als
Schuss. Die =gemischten Stoffe= haben Baumwollgarn, oder Garn aus
Kammwolle, Alpaka und Mohair zum Einschuss, während die Kette Seide ist.
Häufig ist die Kette oder der Schuss, oder auch beide, ein mehrfacher,
aber nicht gezwirnter Faden, dadurch erreicht man eine grössere Dicke und
Dichte des Gewebes, ohne dass dasselbe ein grobes Aussehen erhält. Einer
eigenthümlichen Ausrüstung bedürfen die Seidenzeuge nicht, so wie sie vom
Webstuhle kommen, sind sie fertige Waare, sie werden blos zusammengelegt
und in einer Presse glatt gepresst. Die leichteren Sorten von Atlas und
Taffet werden jedoch gummirt und cylindrirt; zu diesem Behufe wird das in
einem grossen Rahmen horizontal ausgespannte Gewebe auf der unteren Seite
mit einer dünnen Tragantlösung mit Hülfe eines Schwammes überstrichen,
schnell getrocknet und dann durch eine Kalander gelassen, deren eiserne
Walze durch einen glühend eingelegten eisernen Bolzen geheizt ist.
Schwere Seidenstoffe erhalten oft durch Druck auf die theilweise
befeuchtete Fläche einen wellenartigen Schimmer (=Moirirung=),
sammetartige Seidenzeuge erhalten zuweilen vertiefte oder erhabene
Zeichnungen durch Pressen mit gravirten Metallflächen (=Gaufriren=).
Die seidenen Zeuge zerfallen 1) in glatte, 2) geköperte, 3) gemusterte
Stoffe, 4) Gaze oder Flore, 5) Sammet.
a) Zu den =glatten seidenen Geweben= gehören 1) der =Taffet=, worunter
man die leichteren, aus entschälter Seide gewebten glatten Zeuge
versteht, bei welchem die Kette Organsin und einfädig, der Einschlag
Trama und zwei- bis dreifädig ist; 2) =Gros= (_Gros de Tours_, _Gros de
Naples_), ein dichter taffetartiger Stoff, der aus besonders starken
Fäden in Kette und Schuss gewebt ist und deshalb wie mit einer Art
regelmässigen Kornes bedeckt oder, wenn dicke mit dünnen Fäden
wechseln, gerippt erscheint.
b) Zu den =geköperten Geweben= gehören: 1) die verschiedenen =Sergen=
(_Croisé_, _Levantin_, _Drap de soie_, _Bombasin_), von welchen die von
der Kette den grösseren Theil zeigende Seite die rechte ist; 2) der
=Atlas= oder =Satin= in seinen Varietäten: einfacher, doppelter, halber
und Sergenatlas.
c) Zur =gemusterten Arbeit= gehören alle figurirte, gewürfelte und
geblümte Seidengewebe (Droguet, Chagrin, Satinet, Reps, Seidendamast,
Brillantstoff, Pequin).
d) Zu den =sammetartigen Geweben= gehören 1) der ächte =Sammet=
(geschnitten oder ungeschnitten), 2) der =Plüsch=.
e) Zu den =Seidengazen= oder =Flören= rechnet man 1) den Marle, 2) den
Seidenstramin, 3) den Krepp oder Flor, 4) die Beutelgaze und 5) den
Barège (leichter durchsichtiger Seidenstoff).
Endlich sind hier auch die =gemischten Gewebe= anzuführen, deren
Bedeutung von Jahr zu Jahr zunimmt. Die Verbindung oder Mischung
verschiedener Webmaterialien hat einerseits zum Zweck, ein unedleres
oder billigeres Material mit einem edleren oder theureren in einer
Weise zu verbinden, dass das erstere möglichst weniger sichtbar
erscheint, und hierdurch der Stoff einem solchen, welcher ganz aus dem
besseren Material dargestellt ist, täuschend ähnlich wird. Dieser Zweck
ist in dem Streben begründet, Fabrikate von werthvollerem Aeusseren zu
möglichst billigem Preise zu liefern. Andererseits dient auch die
Verbindung verschiedenartiger Webmaterialien dazu, eine grosse
Mannigfaltigkeit in den Geweben herzustellen. Der verschiedene Reflex
der einzelnen Farben auf Seide, Wolle, Alpaka, Mohair, Baumwolle und
Leinen, je nach der Beschaffenheit des Gespinnstes und des Materiales,
das eigenthümliche Verhalten der aus den genannten Materialien
hergestellten Fäden hinsichtlich der Feinheit, Haltbarkeit,
Elasticität, Angriff u. s. w. sind Eigenschaften, welche grosse
Abwechslung und Modificationen in der Herstellung der Gewebe erlaubt.
[Sidenote: Unterscheidung der Seide von der Wolle und den vegetabilischen
Gespinnstfasern.]
Durch das gegenwärtig sehr gebräuchliche Verspinnen und Verweben von
Seide und Wolle, Seide und Baumwolle, ist ein einfaches Mittel, Seide von
den übrigen Webmaterialien zu unterscheiden, Bedürfniss geworden. Ebenso
wie bei der Prüfung der Leinen- und Baumwollfaser gründen sich auch hier
die Prüfungsmethoden auf Verschiedenheiten im chemischen Verhalten oder
auf unter dem Mikroskope wahrnehmbare Verschiedenheiten in der Gestalt.
Was zunächst die Unterscheidung der thierischen Fasern (Seide, Wolle,
Alpaka) von den pflanzlichen (Flachs, Hanf, Baumwolle) betrifft, so ist
das Kochen mit _Kalilösung_ entscheidend, Seide und Wolle lösen sich
auf, der Zellstoff der Pflanzenfasern löst sich nicht auf. Fäden von
Seide und Wolle einer Lichtflamme genähert, entzünden sich und
verbreiten den bekannten Geruch nach verbrennenden Federn, brennen aber
nur so lange fort, als man sie in der Flamme lässt. Zieht man sie
zurück, so verlöschen sie sogleich und an dem angebrannten Ende bleibt
eine schwarze kohlige Masse sitzen, welche dichter ist als der Faden
selbst; Fäden von Leinen und Baumwolle brennen fort, bilden keine
kohlige voluminöse Masse und entwickeln nicht den widrigen Geruch.
_Salpetersäure_ von 1,2-1,3 spec. Gew. färbt Wolle und Seide gelb,
Baumwolle und Leinen nicht. _Salpetersaures Quecksilberoxyduloxyd_
bewirkt mit den thierischen Webmaterialien eine intensive rothe
Färbung, die auf Zusatz von Schwefelalkalimetall in eine schwarze
übergeht; Leinen und Baumwolle erleiden hierdurch keine Veränderung.
Eine wässerige Lösung von _Pikrinsäure_ färbt Seide und Wolle intensiv
gelb, die vegetabilischen Fasern dagegen nicht. Die farblose
Flüssigkeit, die man (nach =Liebermann=) beim Kochen von
_Fuchsinlösung_ mit Alkalilauge erhält, lässt ein in dieselbe
getauchtes Gewebe von Wolle und Baumwolle farblos; wirft man hierauf
die Probe in kaltes Wasser und spült gut aus, so tritt intensive
Rothfärbung der Wolle ein, ohne dass die Baumwolle die mindeste Färbung
annimmt. Zuweilen wendet man zur Ermittelung von Baumwolle oder Wolle
in Seidenzeugen das _Kupferoxyd-Ammoniak_ in Verbindung mit
überschüssigem Ammoniak an, wodurch Baumwolle und Seide, letztere
zuerst, gelöst werden, während Wolle ungelöst zurückbleibt. Wenn Wolle
und Florettseide zusammengekrempelt und in dem nämlichen Faden gemischt
vorkommen, so kann man durch successives Behandeln mit gewöhnlicher
Salpetersäure und Ammoniak die Seide auflösen, während die Wolle nicht
zerstört wird; man kann auf diesem Wege selbst eine annähernd genaue
quantitative Prüfung beider Materialien ausführen. Auch Bleioxyd-Natron
(Natriumplumbat) in wässeriger Lösung kann zum Unterscheiden von Woll-
und Seidenfäden dienen; erstere werden darin schwarz (da in Folge des
Schwefelgehaltes der Wolle schwarzes Schwefelblei sich bildet), während
die Seidenfäden ihre Farbe nicht verändern. Das beste Reagens, um Seide
und Wolle zu unterscheiden, ist unstreitig Nitroprussidnatrium, welches
in einer Lösung von Wolle oder Haar in Kalilauge eine violette Färbung
bewirkt, dagegen eine Lösung von reiner Seide in Kalilauge unverändert
lässt.
Unter dem Mikroskope sind Baumwolle, Wolle und Seide mit Leichtigkeit
von einander zu unterscheiden. Als Kennzeichen der Baumwolle (vergl. S.
407) dient deren platte, bandförmige Beschaffenheit, die lange Zelle,
unter Wasser gesehen, ist in der Regel pfropfenzieherartig um sich
selbst gewunden; das sicherste Kennzeichen der Wolle sind seine
dachziegelförmig angeordneten Oberhautschuppen, die schon bei 30facher
Vergrösserung als dicht neben einander liegende unregelmässige
Querlinien sichtbar sind. Während also die Baumwollfaser nur aus einer
Zelle besteht, das Wollhaar aber, wie die Haare (Alpaka und Mohair)
überhaupt, aus zahlreichen neben und über einander liegenden Zellen
gebildet wird, ist der Seidenfaden, gleich dem Coconfaden der Raupen
und der Spinnen, ein erhärtetes Secret. Der Seidenfaden (Fig. 253) ist
glatt, walzenförmig, structurlos, ohne eigentliches Ende und ohne
Innenhöhle; die Breite des Fadens ist in der Regel überall dieselbe.
Die Oberfläche ist glänzend und nur in seltenen Fällen nimmt man kleine
Unebenheiten und Eindrücke wahr.
[Illustration: Fig. 253.]
[Illustration: Fig. 254.]
[Illustration: Fig. 255.]
Will man einen verwebten Seidenfaden auf seine Aechtheit prüfen, so
zerfasert man denselben unter Wasser auf der Glastafel, bedeckt ihn mit
einem Deckglase und betrachtet denselben bei 120-200facher
Vergrösserung. Die runde glänzende, verhältnissmässig schmale Seide
ohne Innenhöhle (Fig. 254 _S_) unterscheidet sich sofort von dem
ungleich breiteren und beschuppteren Wollhaar (Fig. 254 und 255 _W_)
und von der platten, bandförmigen und gedrehten Baumwolle (Fig. 255
_B_). Unter dem Mikroskope lässt sich ferner leicht entscheiden, ob der
Seidenfaden (wie die Organsin- und Tramaseide) aus parallel neben
einander liegenden Coconfäden besteht, oder ob er (wie die gesponnene
Florettseide) gedreht ist.
Die Gerberei.
[Sidenote: Allgemeines.]
Der Zweck der Gerberei ist die Ueberführung der Haut (hauptsächlich der
der grösseren Säugethiere) in =Leder= d. h. in die bekannte Substanz,
welche bei genügender Festigkeit, Biegsamkeit und Geschmeidigkeit, sich
von der enthaarten Haut dadurch unterscheidet, dass sie der Fäulniss in
hohem Grade widersteht und beim Kochen mit Wasser entweder nicht (wie das
lohgare Leder) oder nur nach längerer Zeit (wie das alaungare Leder) in
Leim verwandelt werden kann. Der Process der Ueberführung der enthaarten
und vorbereiteten Haut, der sogenannten Blösse, in Leder, ist, so
verschieden auch die in der Praxis angewendeten Mittel sein mögen, im
Wesentlichen ein auf =physikalische= Principien zurückzuführender. In
seinem weiteren Begriffe ist nach der Definition von =Fr. Knapp= Leder
nichts als Haut, in welcher man durch irgend ein Mittel das
Zusammenkleben der Fasern beim Trocknen verhindert hat.
Die Gerberei war bis auf die neueste Zeit ein empirisches Gewerbe und
erst durch die genaue Kenntniss der Anatomie der Haut, das Studium des
Gerbstoffes und überhaupt der Gerbmaterialien hat man die Grundlage
geschaffen, die da sein musste, ehe man an eine Erforschung des Wesens
des Gerbeprocesses denken konnte. Das, was man in letzterer Hinsicht
weiss, verdankt man zum grossen Theil den lichtvollen Untersuchungen
=Fr. Knapp='s und =Rollett='s.
Nicht die Haut im weiteren Sinne des Wortes ist es, die der Gerber
verarbeitet, sondern die =gereinigte Haut= oder die =Blösse=, mit
anderen Worten die auf chemischem und mechanischem Wege von den meisten
übrigen Gebilden und Stoffen möglichst befreite Lederhaut (Corium). Das
Gerben in seiner allgemeinsten Bedeutung soll zweierlei bewirken,
nämlich 1) die Neigung der Haut zu faulen möglichst aufzuheben, 2) der
Haut die Eigenschaft zu ertheilen, nach beendigtem Trocknen nicht mehr
als hornartige Masse, sondern als wahrnehmbar faseriges, nicht
durchscheinendes und mehr und weniger geschmeidiges Gewebe aufzutreten.
Eine Haut, welche diese Eigenschaften zeigt, wird mit dem Namen »=gar=«
bezeichnet und der von dem Worte gar abgeleitete Ausdruck =Gerben=
drückt sehr gut aus, dass es sich bei dem Gerbeprocesse zuvörderst um
die Gare handelt, gleichviel ob dieselbe durch dieses oder jenes Mittel
erreicht worden sei. Auf die Herstellung der Gare der Haut sind zwar
alle Hauptarbeiten, nämlich das Reinmachen der Haut (oder die
Herstellung der Blösse), das eigentliche Gerben und das Zurichten des
Leders, von Wichtigkeit, doch ist der Einfluss der Gerbung (im engeren
Sinne) vorherrschend. Das eigentliche Gerben kann mit einer grossen
Anzahl organischer und unorganischer Stoffe ausgeführt werden; im
Grossen haben sich jedoch nur einige dieser Substanzen als vortheilhaft
erwiesen, diese sind
1) die Gerbsäure in der =Loh=- oder =Rothgerberei=,
2) Alaun und Kochsalz in der =Alaun=- oder =Weissgerberei=,
3) Fett in der =Sämisch=- oder =Oelgerberei=.
[Sidenote: Die Anatomie der Thierhaut.]
Die Haut der Säugethiere besteht, wenn man von den Haaren absieht, aus
mehreren Schichten. Die obere, sehr dünne, von den Haaren durchdrungene
Bedeckung die =Oberhaut= oder =Epidermis=, ist halb durchsichtig und aus
mit Kernen versehenen Zellen gebildet, und umfasst als äusserste Lage die
Hornschicht, ein abgestorbenes, an dem Lebensprocess nicht mehr
concurrirendes Gewebe, welches in Folge der Abnutzung, der die
Körperoberfläche ausgesetzt ist, abgestossen und durch das darunter
liegende =Malpighi'sche Netz= (_stratum Malpighii_), eine noch lebende,
aus mit Flüssigkeit angefüllten und kernhaltigen Zellen bestehende
Schicht, ersetzt wird. Letztere Haut (die Schleim- oder Netzhaut) stellt
den Apparat für die Hautausdünstung und für den Tastsinn dar und bildet
die sogenannte =Narbe= (_fleur_) auf der Haarseite des Felles. Endlich
findet sich eine weit dickere Lage eines nicht mehr aus Zellen sondern
aus einem dichten Filz vom Bindegewebsbündeln bestehenden Gewebes, die
=Lederhaut= (_corium_, _derma_) genannt, welches die intermediäre Haut
und die eigentliche Lederhaut umfasst. Sie ist das eigentliche Substrat
der Lederbereitung. Unter dem Corium liegt das =Unterhautbindegewebe=
oder die =Fetthaut= (_panniculus adiposus_), diese Seite der Haut bildet
die =Aas=- oder =Fleischseite=. Die Haare sind reine Epidermisgebilde und
sitzen in dem Corium nur mittelbar, unmittelbar aber in einer in das
Corium tief hineinragenden Einstülpung der Oberhaut.
Alle Bestandtheile der Haut, die Zellen der Epidermis, wie die
Bindegewebefasern des Coriums und das Gewebe der Unterhaut, haben das
mit einander gemein, dass sie in kochendem Wasser aufschwellen,
gallertartig werden und durch fortgesetztes Kochen in Leim übergehen.
Die Schnelligkeit, mit welcher die Umwandlung der Haut in Leim erfolgt,
ist verschieden bei den Häuten verschiedener Thiere, indem die
Leimbildung bei Häuten grosser und ausgewachsener Thiere schwieriger
und langsamer erfolgt, als bei den Häuten kleiner und junger Thiere.
Die Bindegewebefasern gehen durch fortgesetzte Einwirkung von
Essigsäure in eine durchscheinende Gallerte über, in welcher jedoch die
Fasern in ihrer ursprünglichen Textur enthalten sind. Verdünnte
Schwefelsäure und Salzsäure verhalten sich wie Essigsäure. Alkalische
Laugen lösen die Fasern des Bindegewebes ebenfalls auf, die Formfasern
des Bindegewebes leisten den Säuren und Laugen längere Zeit Widerstand.
Kalk- und Barytwasser verändern die morphologische Eigenschaft des
Bindegewebes nicht, lockern aber den festen Zusammenhang desselben und
gestatten die Isolirung faseriger Formelemente aus demselben. In das
Kalk- und Barytwasser geht ein Eiweisskörper in Lösung, an dessen
Anwesenheit im Bindegewebe das feste Aneinanderkleben der leimgebenden
Formelemente geknüpft ist. Der nämliche Eiweisskörper wird auch von
verdünnten Mineralsäuren angegriffen.
Auf das eigenthümliche Verhalten der Hauptformelemente der Haut zu
alkalischen und sauren Flüssigkeiten gründen sich theilweise die
vorbereitenden Operationen der Gerberei. Der Process des Gerbens selbst
beruht dagegen auf dem Verhalten des Coriums zu Agentien anderer Art
und Wirkungsweise. Die Bindegewebefaser geht nämlich mit der Gerbsäure,
verschiedenen Metalloxyden wie der Thonerde, dem Eisenoxyd, dem
Chromoxyd, ferner mit oxydirtem Fett, dann mit fettsauren Metalloxyden
(unlöslichen Metallseifen), endlich mit Pikrinsäure, Pininsäure (aus
Colophonium) und gewissen anderen organischen Substanzen Verbindungen
ein, ähnlich wie die Thier- und Pflanzenfaser mit den Farbstoffen. Alle
diese Agentien, _Gerbematerialien_ genannt, haben die Bestimmung, sich
auf die Bindegewebefasern niederzuschlagen, dieselben einzuhüllen und
das Zusammenkleben der Fasern beim Trocknen zu verhindern. Einige
Gerbmaterialien, wie die Gerbsäure, hüllen die Faser dergestalt ein,
dass ein Zusammenkleben vollkommen unmöglich wird und die Haut beim
Trocknen ohne weiteres Zuthun sogleich geschmeidig auftritt; bei andern
Gerbemitteln, wie bei den Thonerdeverbindungen geht zwar ein
Zusammenkleben vor sich und die Haut erscheint nach dem Trocknen dicht
und hornähnlich, der Zusammenhang der Fasern ist aber kein inniger und
die Haut kann durch Ziehen und Dehnen (durch das sogenannte =Stollen=)
vollständig die Eigenschaften des Leders erlangen.
I. _Die Roth- oder Lohgerberei._
[Sidenote: Gerbematerialien.]
Die =Roth=- oder =Lohgerberei=, die sich mit der Umwandelung der Haut in
=roth=- oder =lohgares= Leder befasst, verwendet als Materialien
=gerbstoffhaltige Vegetabilien= und =Häute=.
Was die =gerbstoffhaltigen Vegetabilien= betrifft, deren sich der Gerber
bedient, so enthalten dieselben durchgängig als wesentlichen Bestandtheil
einen adstringirenden Stoff, =Gerbsäure=, =Tannin= oder =Gerbstoff=
genannt, welcher in den verschiedenen Pflanzen verschieden ist, aber sich
dadurch charakterisirt, dass er sauer reagirt, zusammenziehend schmeckt,
mit Eisenoxydsalzen eine schwarze oder grüne Färbung giebt, Leimlösung
und Cinchoninlösung fällt und Thierhaut in Leder verwandelt. Von dem
Galläpfelgerbstoff, welcher übrigens =nie= in der Gerberei Anwendung
findet, ist es erwiesen, dass er sich durch Säuren und durch Gährung in
Glycose und in Gallussäure spaltet, welche letztere zur Lederfabrikation
nicht geeignet ist. Die Gerbsäure der Eichenrinde kann unter den in der
Lederbereitung obwaltenden Verhältnissen nicht gespalten werden, ein für
die Zwecke der Gerberei wichtiger und dieselben begünstigender Umstand.
Jede Gerbsäure wird durch alkalische Flüssigkeit (Kalkwasser, Kalilauge,
Ammoniak) bei Luftzutritt unter Bildung von braunen Humussubstanzen
sofort zerstört.
[Sidenote: Eichenrinde.]
Das wichtigste und durch nichts zu ersetzende Gerbmaterial ist die
=Eichenrinde= (Eichenborke), worunter man die innere, zwischen der
äussern Rinde und dem Splint befindliche Rinde mehrerer Eichenarten,
_Quercus robur_ und _Q. pedunculata_ versteht. Im westlichen und
südlichen Deutschland befinden sich Eichenschälwaldungen, in welchen
die Ausschläge in 9-15jährigem Alter zur Gewinnung der besseren dünnen
Rinde, der sogenannten =Spiegelborke=, geschlagen werden. Die
zerkleinerte Eichenrinde führt den Namen =Lohe=. Nach Bestimmungen von
=E. Wolff= finden sich in der Eichenrinde folgende Mengen Gerbstoff:
Alter
der Stämme
in Jahre
In der rauhen
Rinde mit Borke fanden sich 10,86 Proc. Gerbstoff 41-53
" " Bastschicht
der alten Rinde " " 14,43 " " 41-53
" " Glanzrinde " " 13,23 " " 41-53
" " rauhen Rinde
u. Glanzrinde " " 11,69 " " 41-53
" " Bastschicht und
Glanzrinde " " 13,92 " " 41-53
" " Glanzrinde " " 13,95 " " 14-15
" " Glanzrinde " " 15,83 " " 2-7
Nach den Untersuchungen =Büchner='s (1867) überschreitet dagegen der
Gerbstoffgehalt der besten Eichenrinden 6-7 Proc. nicht. Die
=Fichtenrinde= (gewöhnlich von _Pinus sylvestris_), ist eines der
vorzüglichsten Gerbematerialien, welches bei Erzeugung des Sohlleders
häufig verwendet wird. Man schält in den Fichtenwäldern die Mittel- und
kleinen Bauhölzer sofort nach dem Fällen ab. =J. Feser= fand in der
Fichtenrinde 5-15 Proc. Gerbstoff; (ich fand nur 7,3 Proc.). In
Steiermark und Oberösterreich wendet man anstatt der Fichtenrinde die
=Tannenrinde= (mit 4-8 Proc. Gerbstoffgehalt), in Ungarn und an der
Militärgrenze die =Erlenrinde= (mit 3-5 Proc. Gerbstoffgehalt), in den
Vereinigten Staaten Nordamerika's die Rinde der Schierlingstanne
(=Hemlockrinde= von _Abies canadensis_) an[141]. Die =Ulmenrinde= (mit
3-4 Proc. Gerbstoff), die junge =Rosskastanienrinde= (mit etwa 2 Proc.
Gerbstoff) und die =Buchenrinde= (mit 2 Proc. Gerbstoff) finden hie und
da ebenfalls zum Gerben Anwendung. Die meisten Gattungen der =Weide=
liefern von den jüngeren Zweigen eine zum Gerben des Leders, namentlich
desjenigen, welches zu den sogenannten dänischen Handschuhen
verarbeitet wird, sehr brauchbare Rinde (der Gerbstoffgehalt beträgt
3-5 Proc.). In Russland wird die Rinde der Sandweide zur Bereitung des
Juften angewendet. In Tasmanien und Neusüdwales finden (nach =J.
Wiesner=) die Rinden von _Acacia dealbata_, _Ac. melanoxylon_, _Ac.
lasiophylla_ und _Ac. decurrens_ Anwendung. Von den vielen
einheimischen gerbstoffreichen Pflanzen, die zum Anbau sich eignen, ist
besonders _Polygonum bistorta_ beachtenswerth, welches, wie die
Untersuchungen von =C. Fraas= zeigen, 17-21 Proc. (?) Gerbstoff
enthält.
[141] In dem von Amerika in Europa importirten =Hemlockextract= fand
=Nessler= (1867) 14,3 Proc. Gerbsäure.
[Sidenote: Sumach.]
Nächst der Eichen- und Fichtenrinde ist der =Sumach= oder =Schmack=
eines der am häufigsten angewendeten Gerbematerialien, welches jährlich
in sehr bedeutenden Mengen aus Syrien und Südeuropa, neuerdings auch
aus Nordamerika und Algerien importirt wird. Er besteht aus den
Blättern und Blattstielen eines Strauches, des sogenannten
=Gerber-Sumachs= (_Rhus coriaria_ und _Rh. typhina_), welcher in den
genannten Ländern theils wild wächst, theils besonders angebaut wird.
Man sammelt die Wurzelschösslinge, welche im Monat Juni in die Erde
gelegt werden, und im dritten Jahre bereits so weit gediehen sind, dass
die Stengel und Blätter derselben abgehauen werden können. Die
abgehauenen Stengel und Blätter werden dann getrocknet, und hierauf die
Blätter mit den Blattstielen mittelst Stöcken abgeschlagen. Die
abgeschlagenen Blätter und Blattstiele werden zwischen Mühlsteinen
zermalmt, gesiebt und in Säcke verpackt in den Handel gebracht. Der
Sumach kommt im Handel nie anders als gepulvert vor und zwar in Gestalt
eines gröblichen Pulvers von bald gelbgrüner, bald graugrüner Farbe. Er
enthält 12 bis 16,5 Proc. Gerbsäure; in lange Zeit aufbewahrtem Sumach
ist der Gerbstoff in Folge einer freiwilligen Gährung zum grossen
Theile in secundäre Produkte umgesetzt. Neben der Gerbsäure findet sich
in dem Sumach noch ein gelber Farbstoff, welcher mit dem Quercitrin
identisch zu sein scheint.
Nicht zu verwechseln mit dem Sumach ist der =unächte Sumach=, auch
=venetianischer= und =italienischer Sumach= genannt, welcher aus den
gemahlenen und gestampften Blättern, jungen Zweigen und der Rinde des
Perückenbaumes (Färbersumach, Rujastrauches, Skumpina, _Rhus cotinus_,
von welchem das Visetholz stammt) besteht. Der Rujastrauch ist im
Banat, an der Militärgrenze, in Siebenbürgen und Illyrien und selbst in
der Gegend von Wien heimisch. Die grösste Menge des venetianischen
Sumachs wird in Ungarn und in der Türkei zum Gerben gebraucht. In
=Tyrol= gerbt man damit Ziegen-, Schaf- und leichte Kalbfelle, und
nennt dort das Pulver =Rausch=.
[Sidenote: Dividivi.]
Ein anderes Gerbematerial sind die =Dividivi= oder =Libidibi=, flache,
etwa 6 Centimeter lange, S-förmig gebogene, etwas rauhe, braunrothe
Schoten, die glatte, eiförmige, glänzende, olivengrüne Samen enthalten
und von einem in Caraccas und Maracaibo und auf mehreren Inseln der
Antillen wachsenden Baume, der _Caesalpinia_ oder _Poinciana coriaria_
herrühren. Sie wurden zuerst im Jahre 1768 von den Spaniern nach Europa
gebracht und statt der Knoppern für Gerberzwecke empfohlen. Der in der
äussern Rinde der Schote enthaltene Gerbstoff -- =Müller= fand in den
Schoten über 49 Proc., =H. Fleck= 32,4 Proc., ich fand darin 19-26,7
Proc. -- macht zwar die =Dividivi= zu einem brauchbaren, doch theuern
Gerbematerial geeignet, doch werden sie zuweilen in der Färberei
benutzt. Dasselbe gilt von dem =Bablah= oder dem =indischen Gallus=,
den Schoten der in Ostindien wachsenden _Acacia Bambolah_; es giebt
davon mehrere Sorten, die von _Acacia arabica_, _Ac. cineraria_ und
_Ac. Sophora_ gesammelt und in den Handel gebracht werden sollen. =H.
Fleck= fand darin 20,5 Proc. Gerbstoff, meine Probe gab mir 14,5 Proc.
Die =Algarobilla=, die von Chile eingeführten Samenkapseln von
_Prosopis pallida_ (oft mit Rinde gemengt) sind in England
versuchsweise zum Gerben angewendet worden. Die aus Ostindien (Bombay)
kommenden =Myrobalanen= (die Früchte von _Terminalia citrina_, _T.
Bellirica_, _T. Chebula_) enthalten zu wenig Gerbstoff, um in der
Gerberei ausgedehntere Anwendung finden zu können.
[Sidenote: Galläpfel.]
Mit dem Namen =Galläpfel= bezeichnet man die bekannten kugligen
Auswüchse, welche an den jungen Zweigen und Blattstielen verschiedener
Eichenarten, namentlich der _Quercus infectoria_ durch den Stich des
Weibchens der Gallwespe (_Cynips gallae tinctoriae_) sich bilden, das
Insect legt seine Eier in die durch den Stich entstandene Oeffnung, um
welche dann bald durch den Ausfluss der Säfte und durch die Erweiterung
der Drüsen des Zellgewebes pathologische Anschwellungen entstehen, in
welchen die Eier ausgebrütet werden. Man sammelt die Galläpfel zu
verschiedenen Zeiten, ehe das Insect darin ausgebildet ist, zu welcher
Zeit die Galläpfel am reichsten an Gerbsäure sind, ferner wenn das
ausgebildete Insect anfängt, seine Hülle zu durchbrechen, und endlich
zu der Zeit, wo sämmtliche Galläpfel entleert und trocken geworden
sind. Darnach unterscheidet man drei Hauptsorten: die schwarzen, die
grünen und die weissen Galläpfel. Die =schwarzen= und =grünen=
Galläpfel heissen die Anschwellungen, die zu der Zeit eingesammelt
wurden, als die Gallwespe noch nicht völlig ausgebildet war und vor dem
Ausschlüpfen in dem Gallapfel starb; sie zeigen daher aussen keine
Oeffnung, aber im Innern einen scharf abgegrenzten kugligen Kern, der
aus einer hellbraunen zerreiblichen Substanz besteht und in seiner
kleinen Centralhöhle die vertrocknete Larve enthält. Die Galläpfel sind
gewöhnlich kuglig und oben, seltener an den Seiten, mit unregelmässigen
Höckern besetzt; übrigens sind sie glatt und schwärzlichgrün und wie
grau bestäubt; die Höcker sind gewöhnlich hellbraun. Die =weissen= oder
=gelben= Galläpfel sind eingesammelt worden, nachdem die Gallwespe
darin ausgebildet und nach Durchbohrung ihrer Hülle entflohen ist; sie
sind durchschnittlich grösser und schwammiger als die vorigen und
unterscheiden sich von den durch ihre röthliche oder bräunlichgelbe
Farbe; im Innern findet sich nicht nur eine Höhlung, sondern auch ein
kleines rundes Loch, welches von der Peripherie des Gallapfels in diese
Höhlung führt. Obschon in allen Ländern Europa's Galläpfel sich bilden,
so sammelt man doch nur die aus den südlichen Gegenden, indem die bei
uns vorkommenden oft nur 3-5 Proc. Gerbstoff enthalten. =v. Fehling=
fand in Aleppo-Galläpfeln 60-66 Proc. =H. Fleck= 58,71 Proc. Gerbstoff,
ausserdem 5,9 Proc. Gallussäure.
[Sidenote: Knoppern.]
Von den =Knoppern=, die den Galläpfeln zunächst stehen, unterscheidet
man unnatürliche oder eigentliche Knoppern und natürliche oder
orientalische Knoppern. Die =unnatürlichen= (oder pathologischen)
=Knoppern= sind ebenso wie die Galläpfel braune Auswüchse des
Eichbaumes, welche durch den Stich einer Gallwespe, _Cynips Quercus
calycis_, entstehen, nur mit dem Unterschiede, dass sie sich nicht auf
den Zweigen und Blattstielen, sondern aus dem Saft der jungen Eicheln
(aber nicht der Fruchtbecher, wie man früher annahm) bilden. Sie
umgeben die Eichel meist nur an einer Seite, seltener ganz. Die
Knoppern kommen in dem Handel in unregelmässigen, unebenen, eckigen,
braungelben Stücken bis zu Wallnussgrösse vor; an der einen Seite ist
die verkümmerte Eichel sichtbar, durch deren Verwundung sie entstanden,
oder, falls die Eichel fehlt, die durch sie bewirkte schalenförmige
Vertiefung. Man sammelt sie besonders in Ungarn, Mähren, Slavonien,
Steiermark, Krain und bringt sie in den Handel. Ihr Gerbstoffgehalt
beträgt 45 Proc. Die Knoppern finden neben der Eichenrinde vielfach zur
Bereitung von lohgarem Sohl- und Fahlleder Anwendung, welchem sie eine
schöne braune Farbe mittheilen. Seit einer Reihe von Jahren kommt auch
=Knoppernextract= im Handel vor. Die =natürlichen= (oder
physiologischen) =Knoppern=, auch =Valonia=, =Acker=- oder
=Eckerdoppen= genannt, sind keine Auswüchse als Folge von
Insectenstichen, sondern sind die natürlichen Fruchtbecher der auf
griechischen Inseln, in Kleinasien und Syrien vorkommenden _Quercus
aegilops_ und _Valonia camata_. Die grossen Fruchtbecher sind durch
abstehende, stumpfe oder eckige, sehr grosse, dicke Schuppen (Bracteen)
charakterisirt; sie kommen theils mit, theils und meist ohne Eichel
vor. Im letzteren Falle sind sie geschätzter. Ihr Gerbstoffgehalt
beträgt 40-45 Proc.; in Valoniamehl, welches durch Mahlen
eichelhaltiger Waare erhalten worden war, fand ich in dem einen Falle
19, in dem anderen 27 Proc. Gerbstoff. Die Kelchschuppen der Valonia
finden sich unter dem Namen =Drillot= im Handel; sie sind reicher an
Gerbstoff als die Valonia selbst. (=Rothe= fand darin 43-45 Proc.)
[Sidenote: Chines. Galläpfel.]
An die vorstehenden Produkte des Eichbaumes schliessen sich an die
sogenannten =chinesischen Galläpfel=, die seit dem Jahre 1847 im Handel
sich finden und aus China, Japan und Nepal kommen. Es sind blasige
Anschwellungen, welche durch den Stich von _Aphis chinensis_ an einer
Sumachart, der _Rhus javanica_ oder _Rh. semialata_ sich bilden und
meist länglich walzenförmig, aber auch plattgedrückt, birnförmig,
kuglig vorkommen und auf ihrer mit gelblichgrauem Filz bedeckten
Oberfläche mancherlei hohle Höcker und Zacken zeigen. Ihre Länge
variirt von 3-10 Centimeter und ihre Dicke von 1,5-4 Centimeter; ihre
Wände sind dünn, hornartig durchscheinend und spröde. Sie zeichnen sich
durch hohen Gehalt von Gerbstoff, nämlich 60 bis 70 Proc. aus.
[Sidenote: Catechu.]
Seit ungefähr fünfzig Jahren werden in der Gerberei ausländische
gerbstoffhaltige Extracte vielfach angewendet, welche in der Medicin
unter dem Namen =Catechu= und =Kino= längst schon Verwendung finden.
Das =Catechu= oder =Cachon= wird durch Auskochen des Kernholzes von
_Acacia catechu_ in Ostindien und vorzüglich in Bengalen und auf
Coromandel, Coliren der Abkochung und Eindampfen bis zur Trockniss
bereitet; diese Sorte Catechu (=Bombay-Catechu=) kommt in ungleich
grossen und unregelmässigen, meist quadratischen, unten glatten und
oben schwach gewölbten Stücken im Handel vor, die mit Blättern einer
Palmenart durchzogen sind. Auf dem Bruche erscheint es fettglänzend von
lederbrauner bis schwarzbrauner Farbe. Aussen sind die Stücke matt und
leicht zerreiblich. Eine andere Catechuart (=bengalisches Catechu=),
die aus den Nüssen von _Areca catechu_ dargestellt werden soll, kommt
in grossen, unregelmässigen, kuchenförmigen Brocken, die äusserlich
gleichmässig braun sind und inwendig hellere und dunklere Schichten
zeigen, dabei ziemlich schwer und fest sind, im Handel vor. Dem Catechu
ähnlich ist des =Gambir=, ein auf Sumatra, Singapore, Malacca und
besonders der Insel Rhio aus den Blättern und dünnen Zweigen der
_Uncaria Gambir_ bereitetes Extract, das zu uns in kleinen,
würfelförmigen trocknen, leichten, zerreiblichen Stücken von erdigem
Bruche und zimmetbrauner Farbe kommt. Die Catechusorten enthalten 40-50
Proc. einer eigenthümlichen Gerbsäure (Catechugerbsäure von der Formel
C_{15}H_{14}O_{6} nach =J. Löwe=) und ausserdem eine eigenthümliche
Säure, die Catechusäure (C_{16}H_{14}O_{6}), die jedoch beim
Gerbeprocess, wie es scheint, ausser Spiel bleibt.
[Sidenote: Kino.]
Das =Kino= ist eine dem Catechu sehr ähnliche Drogue; es soll der
eingetrocknete Saft verschiedener Pflanzen sein, nämlich
das afrikanische Kino von _Pterocarpus erinaceus_,
" ostindische " " " _Marsupium_,
" " " nach Anderen von _Butea frondosa_,
" westindische " von _Coccolaba uvifera_,
" neuholländ. " " _Eucalyptus resinifera_.
Das Kino bildet gewöhnlich kleine, eckige, scharfkantige, spröde, zu
einem braunrothen Pulver zerreibliche, glänzend schwarze Stücke, die
stark zusammenziehend, hintennach süsslich schmecken und sich in
siedendem Wasser und in Alkohol fast vollständig zu einer blutrothen
Flüssigkeit auflösen. Es enthält 30-40 Proc. einer der Catechugerbsäure
ähnlichen Gerbsäure. Catechu und Kino kommen besonders bei vielen
sogenannten Schnellgerbeverfahren in Anwendung.
[Sidenote: Untersuchung der Gerbematerialien.]
Da der Werth der Gerbematerialien allein von der Menge der in ihnen
enthaltenen Gerbsäure abhängig ist, so ist es von Wichtigkeit, eine
Prüfungsmethode zu haben, welche den Gehalt an Gerbstoff annähernd
angiebt. Die in Wasser leicht lösliche Gerbsäure wird aus ihrer Lösung
durch verschiedene Mittel ziemlich vollständig niedergeschlagen, so
durch Leim und Thierhaut, durch essigsaures Kupferoxyd, durch
essigsaures Eisenoxyd, durch Alkaloide (Chinchonin, Chinin) etc.; sie
wird ferner durch eine Lösung von übermangansaurem Kali vollständig
zerstört. Darauf gründen sich nachstehende Methoden der
Gerbsäurebestimmung: 1) Die Gerbsäure wird mit =Leim= oder =Thierhaut=
ausgefällt; a) die Thierhaut wird vor dem Versuche und nach dem
Versuche gewogen; die Gewichtszunahme giebt die Menge der Gerbsäure
(=Davy=); b) die Gerbsäure wird mit titrirter Leimlösung ausgefällt
(=v. Fehling=); c) die Gerbsäure wird mit einer mit =Alaun= versetzten,
titrirten Leimlösung ausgefällt (=G. Müller=); d) es wird das
specifische Gewicht der Gerbstofflösung mittelst eines Araeometers
bestimmt, die Gerbsäure mit Hülfe von Thierhaut entfernt, und von Neuem
das specifische Gewicht der Flüssigkeit ermittelt. Die Abnahme des
spec. Gewichts ist dem Gerbstoffgehalt der ursprünglichen Flüssigkeit
proportional (=C. Hammer=); 2) Die Gerbsäure wird durch =Kupferacetat=
ausgefällt und zwar das Verhältniss zwischen Gerbsäure und Kupferoxyd
im Niederschlage; a) volumetrisch (=H. Fleck=) oder b) durch Wägung des
Kupferoxydes (=E. Wolff=) bestimmt; 3) Die Gerbsäuremenge wird durch
=Ferriacetat= und auf volumetrischem Wege ermittelt (=R. Handtke=); 4)
Man sucht die Gerbsäure durch eine titrirte Lösung von
=Kaliumpermanganat= zu zerstören (=Löwenthal=); 5) Die Gerbsäure wird
aus ihrer Lösung durch =Cinchonin=, dessen Lösung mit etwas Fuchsin
rothgefärbt ist, gefällt. Zum Fällen von 1 Grm. Eichengerbsäure braucht
man 0,7315 Grm. Cinchonin, welche 4,523 Grm. krystallisirtem neutralem
schwefelsaurem Cinchonin entsprechen (=R. Wagner=).
[Sidenote: Die Häute.]
Obgleich im Allgemeinen die =Häute= aller Quadrupeden zur Lederbereitung
sich eignen, so schliessen doch häufig zu geringe Dimensionen oder ihr
Nutzen als Pelzthiere die Häute vieler Thiere aus. Unter den in der
Gerberei angewendeten Häuten nehmen die des Rindviehes den obersten Platz
ein, an Festigkeit und Güte stehen ihnen nach die Haut des Pferdes und
des Esels. Wie die Praxis gezeigt hat, ist die Festigkeit der Haut nicht
allein abhängig von der Art des Thieres, sondern auch von dessen
Lebensart, so übertrifft das wilde Rindvieh bei weitem das zahme, und bei
letzterem wieder ist die Festigkeit der Haut grösser bei Weidevieh als
bei im Stall gefütterten Thieren. Die Dicke der Haut eines bestimmten
Thieres ist ausserordentlich wechselnd; in der Mitte des Rückens oder am
Kopfe ist es häufig doppelt so dick als am Bauche. Bei den kleineren
Thieren sind die Unterschiede in der Dicke weniger wahrnehmbar, bei den
Schafen behauptet man übrigens gefunden zu haben, dass die Qualität und
Dicke der Haut in Beziehung zu der Dicke des Vliesses im Augenblick des
Schlachtens steht; je dicker und länger seine Wolle, desto dünner und
weniger haltbar die Haut, da, wie es scheint, die Theile, welche zur
Ernährung und Bildung der Haare dienen, der Ernährung der Haut entgehen.
Das dickste und derbste Leder, besonders als Sohlenleder für das
Schuhwerk verwendet, liefern Stier- und Ochsenhäute, welche man im
rohen unbearbeiteten Zustande =grüne Häute= nennt, und theils im
frischen, ungetrockneten Zustande aus den nächstliegenden Metzgereien
(eine frische Ochsenhaut, so wie sie vom Metzger kommt, wiegt 25-30
Kilogr., verliert aber bei Austrocknen etwas über die Hälfte an
Gewicht), theils im getrockneten Zustande aus entfernten Gegenden
bezieht. Letztere sind zum Theil nur getrocknet wie die aus
Buenos-Ayres, zum Theil gesalzen und getrocknet, wie die von Bahia und
Fernambuk in den Handel gebrachten, bisweilen auch geräuchert. Ein
dünnes, weniger dichtes Leder und von minder feinem Korn als die
Stierhäute geben die Kuhhäute, welche zu leichten Sommersohlen gegerbt,
unter dem Namen =Vacheleder= bekannt sind; die stärksten Kuhhäute
stammen aus den südamerikanischen Ebenen, sie werden wie gesagt zu
leichtem Sohlenleder, dann zu Oberleder u. dergl. verarbeitet. Die
Häute der Kälber sind dünner als die der Kühe, aber dicker als die der
meisten anderen Thiere und liefern gegerbt ein sehr zähes, dabei
weiches und biegsames Leder (=Kalbkid=), welches besonders als
Oberleder des Schuhwerkes (=Schmalleder=, =Fahlleder=), verwendet wird,
während die Stirnhäute und stärkeren Kuhhäute nur als =Sohl=- und
=Pfundleder= Verwendung finden. Die Pferdehäute sind dünn und geben ein
fast nur zu Sattlerarbeiten benutztes Leder. Die Schaffelle liefern
Leder von geringerer Stärke für Buchbinderarbeiten, Waschleder,
gefärbtes Leder u. s. w. Die Häute der Lämmer und jungen Ziegen liefern
Leder für Handschuhe, die Häute der ausgewachsenen Ziegen das beste
Material für Saffian und Maroquin. Hirsch- und Rehhäute, sowie
Gemsenfelle werden in der Regel sämischgegerbt und als Wildleder
verwendet. Schweine liefern ein dünnes, äusserst festes, besonders für
Sattelsitze verwendetes Leder. Seehundsleder wird seiner grossen
Zähigkeit wegen vorzüglich zum Einfassen der Sattlerarbeiten verwendet.
[Sidenote: Die einzelnen Arbeiten der Lohgerberei]
Die =einzelnen Arbeiten in der Lohgerberei= lassen sich auf drei
Hauptarbeiten, A. auf das Reinmachen der Haut auf der Fleisch- und auf
der Narbenseite, mit anderen Worten auf eine Blosslegung des Coriums; B.
auf das eigentliche Gerben, und C. auf eine Zurichtung der lohgaren
Häute, um sie in Waare zu verwandeln, zurückführen. Diese drei
Hauptarbeiten zerfallen wieder in folgende Operationen:
A. =Das Reinmachen der Haut=
1) das Einweichen der Häute,
2) das Reinigen der Fleischseite,
3) das Reinigen der Haarseite,
4) das Schwellen der gereinigten Häute.
B. =Das Gerben der Blösse=, welches durch Einsetzen in Gruben, oder
durch Gerben mit Lohauszug (Lohbrühe), oder nach dem Verfahren der
sogenannter Schnellgerberei vor sich geht.
C. =Das Zurichten der lohgaren Häute=, worunter alle diejenigen
Nacharbeiten zu verstehen sind, welche dem Leder ein dichteres Gefüge,
eine schönere Narbe, ein besseres Ansehen der Fleischseite, grössere
Gleichförmigkeit in der Dicke, grössere Geschmeidigkeit u. dergl.
ertheilen sollen.
[Sidenote: Das Reinmachen der Haut.]
A. =Das Reinmachen der Haut.= 1) Das =Einweichen= oder =Wässern der Haut=
bezweckt nicht nur eine gleichförmige Erweichung und Ausstreckung der
Haut, so dass man sie beliebig biegen kann, ohne dass Narbenbrüche sich
bilden, sondern auch eine Entfernung anhängender Blut- und Fleischtheile
auf der Fleisch- oder Aasseite. Bei frischen Häuten genügt schon ein- bis
zweitägiges Legen in fliessendes Wasser, oder, wo dieses nicht vorhanden,
in Weichbottiche oder Kufen, um Blut und Schmutz zu entfernen; bei
getrockneten, namentlich bei gesalzenen und geräucherten Häuten, lässt
man dieselben oft 8-10 Tage lang im Wasser liegen, wobei man die Häute
der Art befestigt, dass der Strich der Haare der Stromrichtung gerade
entgegengeht, um das Wasser möglichst stark auf die Hautoberfläche wirken
zu lassen. Während des Wässerns werden die Häute zweimal des Tages aus
dem Wasser gehoben und wieder eingelegt.
[Sidenote: Reinigen der Fleischseite.]
Ist die Haut genügend erweicht, so schreitet man 2) zum =Reinigen der
Fleischseite=. Zu dem Ende bringt man die Häute mit der Haarseite nach
unten auf den =Schabebaum=, einen halbrunden hölzernen Baum, der mit
seinem hinteren Ende auf der Erde ruht, mit dem vorderen auf einem
Kreuzholz oder Kreuzfuss. Das =Schabeeisen= besteht in einem eisernen
nach dem Rücken zu etwas gekrümmten Messer mit stumpfer Schneide, und ist
mit zwei hölzernen Handgriffen versehen. Der Arbeiter stellt sich vor den
Schabebaum und streicht, indem er das Schabeeisen an den Handhaben mit
beiden Händen fasst, die Haut von oben nach unten herab, wobei einerseits
das Wasser ausgepresst, anderntheils die Haut gleichmässig gereckt und
die anhängenden Fleisch- und Fetttheile und das der Fleischseite
anhängende Unterzellgewebe, sowie die das Gewebe der Haut durchsetzenden
feinen Gefässe und Nerven weggenommen werden.
Nach dem ersten Ausstreichen bringt man die Häute abermals 24 Stunden
lang in das Wasser, streicht sie den nächsten Tag nochmals aus, trägt
sie dann wieder einige Stunden ein und wäscht sie aus, worauf man sie
über den Schabebaum schlägt und abtropfen lässt. Sie sind dann zum
Enthaaren vorbereitet. Zur Beförderung des Einweichens und der damit im
Zusammenhange stehenden Reinigung der Fleischseite werden die Häute
zuweilen statt des blossen Aneinanderlegens, Auswaschens und Abtropfens
in frischem Wasser gewalkt, was entweder in einer gewöhnlichen Walke
oder in einem in die Erde eingelassenen Bottich mittelst Holzstampfen
geschieht. Man kann durch dies Verfahren die Häute in 2-3 Tagen so weit
reinigen, als sonst nach der gewöhnlichen Methode in 8-10 Tagen.
[Sidenote: Reinigen der Narbenseite.]
3) Das =Reinigen der Haar=- oder =Narbenseite= oder das =Abhaaren=
bezweckt die anatomische Scheidung der Lederhaut von der auf ihr
liegenden Epidermis und den mit letzterer zusammenhängenden Gebilden,
namentlich den Haaren. Die Haare sitzen in der gereinigten und geweichten
Haut -- nicht in dem Corium, sondern nur in einer in das Corium tief
hineinragenden Einstülpung der Oberhaut -- so fest, dass sie nicht, ohne
abzureissen, ausgerauft werden können, das Abrasiren ist nicht anwendbar,
weil dabei die Haarwurzeln zurückbleiben, was sich mit dem Ansehen von
gutem Leder nicht verträgt. Man nimmt daher in der Gerberei zu
verschiedenen vorbereitenden Operationen seine Zuflucht, welche wie das
Kalken beim Kalkäschen und die Gährung beim Schwitzen die Lockerung der
Epidermis bezwecken sollen; beim Abstossen der Haare von den gekalkten
oder vom Schwitzen kommenden Häuten wird daher hauptsächlich nur die
Epidermis und zwar mit der in ihr befestigten Behaarung von der Lederhaut
abgestossen; die Haare dienen dabei mehr als Handhabe.
Wie bereits gesagt, werden die auf der Fleischseite gereinigten und
geweichten Häute auf verschiedene Weise für die Enthaarung vorbereitet,
nämlich a) durch =Schwitzen=, b) durch =Kalken=, c) durch Anwendung von
=Rusma= und =Schwefelcalciumverbindungen=.
a) Bei dicken Häuten, die zu Sohlleder bestimmt sind, wird als
vorbereitende Operation zum Enthaaren das =Schwitzen= angewendet, da
das Kalken, weil bei dickem Leder der Kalk nie ganz vollständig
entfernt werden kann, das Leder hart und spröde machen würde. Das
Schwitzen besteht in einer durch beginnende Fäulniss eingeleiteten
Zersetzung der feuchten Haut, welche man jedoch auf die Auflockerung
der Epidermis und Haarsäcke, sowie auf eine theilweise Fäulniss der
noch in der Haut zurückgebliebenen fremdartigen Stoffe beschränken
muss. Die Häute werden der Länge nach, mit der Fleischseite nach innen,
zusammengelegt, nachdem man sie auf der Fleischseite mit Kochsalz
eingerieben oder mit etwas Holzessig getränkt hat, und dann in einem an
einem mässig warmen Orte befindlichen Kasten, dem =Schwitzkasten=, der
mit einem Deckel verschlossen werden kann, übereinander geschichtet.
Nach kurzer Zeit ist eine Steigerung der Temperatur und ein Geruch nach
Ammoniakkörpern wahrzunehmen, welchem sehr bald die Erscheinungen der
Fäulniss folgen. Sobald letztere sich kundgeben, werden diejenigen
Häute, deren Haare leicht ausgerauft werden können, sofort auf dem
Schabebaume enthaart. Bei fabrikmässigem Betriebe wendet man anstatt
der Schwitzkasten zweckmässig eine grosse, dicht verschliessbare Kammer
an, deren Temperatur entweder mittelst directem Feuer oder frei
einströmenden Wasserdämpfen oder durch Wasserheizung so ziemlich
constant auf 30-50° C. erhalten wird. Um aller nachtheiligen Einwirkung
auf das Corium vorzubeugen, wendet man häufig auch das =kalte=
Schwitzverfahren an, bei welchem man die Häute in ausgemauerte oder mit
Cäment überkleidete Gruben bringt, auf deren Boden ein hölzerner Kanal
den Abfluss des Wassers, sowie das Eindringen von Luft gestattet. Die
Temperatur der Grube ist auf 6-12° zu halten. Unter dem Dache circulirt
in einer im Viereck herumgeführten Leitung kaltes Wasser, zugleich
tropft ein Theil dieses Wassers unaufhörlich durch die Grube nieder,
deren Atmosphäre mit Feuchtigkeit gesättigt bleibt. Nach 6-12 Tagen
tritt, ohne dass eine Spur von Fäulniss bemerkbar wäre, Auflockerung
der Haare ein.
b) Bei leichteren, nicht für Sohlleder bestimmten Häuten wendet man
gewöhnlich das =Kalken= an. Die Behandlung der Haut mit Kalkmilch ist
nicht nur eine vorbereitende Operation für das Enthaaren, sondern es
wird auch das in der Haut enthaltene Fett verseift und in Kalkseife
übergeführt, welche im Wasser zwar unauflöslich ist, aber durch die
nachfolgende, theils mechanische, theils chemische Behandlung
gleichfalls beseitigt wird. Die =Kalkgruben=, in welchen das Kalken der
Häute vorgenommen wird, sind in den Boden eingelassene Bottiche, welche
bis auf Dreiviertel ihrer Höhe mit Kalkmilch angefüllt werden. In diese
Bottiche werden die Häute eingestossen, sodass sie unter der
Flüssigkeit liegen. In der Regel wendet man drei oder fünf Kalkgruben
an, von denen die eine immer grössere Mengen von Kalk enthält als die
andere. Die Kalkmilch muss in den Gruben öfter umgerührt und die Häute
täglich zweimal herausgenommen und neu eingeschlagen werden. Die Häute
bedürfen zur Gare eines 3-4wöchentlichen Verweilens in den Kalkgruben.
c) Sehr dünne Häute kleiner Thiere vertragen weder das Schwitzen noch
das Kalken; man pflegt sie daher mit sogenanntem =Rusma=, einer
salbenartigen Mischung aus 1 Th. Operment (Schwefelarsen) mit 2-3 Th.
gelöschtem Kalk zu bestreichen, welches die Haare so erweicht, dass sie
nach kurzer Zeit mit einem Schabmesser entfernt werden können.
=Böttger= hat gezeigt, dass das =Calciumsulfhydrat= das Rusma in jeder
Hinsicht ersetzt und in der Gerberei zum Enthaaren der Häute alle
Beachtung verdient. Der Kalk, welcher zur Reinigung des
Steinkohlengases gedient hat und viel Calciumsulfhydrat neben etwas
Cyancalcium enthält, der sogenannte =Gaskalk=, hat in neuerer Zeit
mehrfach, selbst bei stärkeren Fellen, zum Enthaaren Anwendung gefunden
und zwar mit dem günstigsten Erfolge, indem das Leder fester, zäher,
eleganter erscheint und mehr Gerbstoff aufnimmt.
[Sidenote: Abpälen.]
Sobald die Häute auf die eine oder die andere Weise zum Enthaaren
genügend vorbereitet sind, wäscht man sie aus und legt sie, einige
übereinander, auf den Schabebaum, die Haarseite nach oben und den
Strich der Haare aufwärts, sodass der Arbeiter mit dem stumpfen
Schabemesser nach abwärts den Haaren entgegenarbeitet und letztere von
der Narbe abstösst, eine Arbeit, die man das =Abpälen= nennt. Falls die
Haare noch zu fest sitzen sollten, wie es bei trockenen schweren Häuten
nicht selten vorkommt, so streut der Arbeiter feinen Sand in die Haare
ein, wo dann das Messer besser angreift. Die bei schweren Häuten nach
dem Enthaaren noch festsitzenden Grundhaare werden mittelst eines
gewöhnlichen grossen und scharfen Messers, des =Putzmessers=,
abgeputzt. Nach beendigtem Abpälen werden die Häute von Neuem
gewässert, mit der Narbenseite abwärts auf einen breiten Schabebaum
geschlagen und auf der Fleischseite mit dem =Scheer-= oder =Finneisen=,
einem grossen, geraden, scharfen Messer mit Griffen an beiden Enden
bearbeitet, indem man das Messer flach gegen die Haut andrückt und
dadurch sorgfältigst alles noch anhängende Fleisch etc.
abschneidet, ohne die Haut zu verletzen. -- Durch das Enthaaren und
Scheeren verliert eine trockene Haut durchschnittlich 10-12 Proc. am
Gewichte.
[Sidenote: Schwellen der Häute.]
4) Das =Schwellen oder Treiben der gereinigten Häute=. Theils um den von
dem Kalken her in der Haut in Gestalt von kohlensaurem oder in Form von
Calciumseife oder Calciumalbuminat zurückgebliebenen Kalk zu entfernen,
theils auch die eigentliche Hautfaser auf endosmotischem oder
dialytischem Wege aufzuschwellen und sie für das Eindringen der
gerbstoffhaltigen Flüssigkeit geeignet zu machen, pflegt man nach
Vollendung der vorbereitenden Reinigungsarbeiten die Häute in der
=Schwellbeize= zu behandeln, die man durch saure Gährung von
Gerstenschrot oder Weizenkleie bereitet, deren wesentlich wirksame
Bestandtheile hauptsächlich Propionsäure, Milchsäure und Buttersäure
sind. Werden die gereinigten Häute, nun =Blössen= genannt, mit dieser
Flüssigkeit behandelt, so lösen die Säuren den Kalk auf, den Kalk aus der
Calciumseife unter Abscheidung der Fettsäuren, welche sich auf der
Oberfläche der Flüssigkeit ansammeln; die in Wasser löslichen Kalksalze
werden durch das nachfolgende Auswaschen vollständig entfernt. Während
des Schwellens nimmt die Dicke der Haut um das Doppelte zu, theils indem
die Flüssigkeit der Schwellbeize in die Haut eindringt und letztere
auflockert, zum Theil aber auch dadurch, dass in den Poren der Haut, sei
es in Folge von Zersetzung von Calciumcarbonat durch die Gährungssäuren,
sei es in Folge von Buttersäuregährung oder einer anderen Gährung, die
sich in der Haut fortsetzt, sich Gasarten entwickeln; dabei wird die Haut
durchscheinend und gelblich. Diejenigen Häute, die nicht durch Kalken,
sondern durch Schwitzen vorbereitet wurden, bedürfen zum Schwellen keiner
sauren Schwellbeize, sondern erlangen die nöthige Schwellung durch
Wasser, obgleich die saure Schwellung, weil sie rascher und
gleichmässiger vor sich geht, unter allen Umständen vorgezogen zu werden
verdient.
Behufs der Umgehung des zu starken Schwellens der für Sohlenleder
bestimmten Häute, fügt man der Schwellbeize sofort etwas Lohe oder
Lohbrühe zu oder schwellt sie auch nur in der =rothen Beize=, worunter
man alte, sauer gewordene Lohbrühe versteht, welche, dem Geruch und
Geschmack nach zu urtheilen, grosse Mengen Milchsäure und Buttersäure
enthält. Die Blössen werden zuerst in stark mit Wasser verdünnte,
hierauf in concentrirtere rothe Beize gebracht. Nach Ablauf von 12-14
Tagen ist das Schwellen in hinreichender Weise vor sich gegangen.
Anstatt der Schwellbeize, in welcher organische Säuren (Milchsäure,
Propionsäure) wirksam sind, ist nach den Vorschlägen von =Macbride= und
=Seguin= verdünnte Schwefelsäure (1 : 1500) zum Schwellen empfohlen
worden; die Erfahrung hat aber gelehrt, dass hierdurch zwar eine
beschleunigte Wirkung der Haut ermöglicht wird, jedoch nur auf Kosten
der Qualität des Leders. Auch die an phosphorsauren Salzen und an
Harnsäure reichen Excremente von Hunden, Tauben u. dergl. finden zum
Schwellen Anwendung, indem diese Auswürfe in Wasser aufgeweicht und die
Blössen darin bearbeitet werden.
[Sidenote: Das Gerben.]
B. =Das Gerben der geschwellten Blösse.= Durch die vorbereitenden
Arbeiten des Reinigens, Kalkens oder Schwitzens und Schwellens ist die
eigentliche Lederhaut nun so weit entblösst und aufgelockert, dass sie
von der Gerbstofflösung gehörig durchdrungen werden kann, und die
Sättigung der Faser des Coriums mit Gerbstoff möglichst vollständig
erfolgt. Man nimmt in der Praxis an, dass eine trockene Haut bei ihrer
Ueberführung in Leder ihr Gewicht um ungefähr ein Dritttheil vermehrt,
folglich ebensoviel an Gerbstoff aufnimmt.
Die Sättigung der Hautfaser mit Gerbstoff wird auf zweierlei Weise
bewirkt, nämlich
1) indem man die Häute abwechselnd mit Lohe schichtet, was man das
=Einsetzen in Gruben= nennt, oder
2) indem man sie zuerst in verdünnte, dann in concentrirte Lohauszüge
eintaucht (=Gerben in Lohbrühe=).
[Sidenote: Gerben in Gruben.]
1) Das =Einsetzen in Gruben= findet gegenwärtig meistens nur noch bei zu
Sohlen bestimmten Häuten statt. Die hierzu dienenden =Loh=- oder
=Versetzgruben= sind in den Boden versenkte, wasserdichte Kasten von
Eichen- oder Fichtenholz, statt welcher auch runde Bottiche zuweilen
Anwendung finden. Nicht selten benutzt man auch ausgemauerte, mit
Portland-Cäment überkleidete Gruben, deren Anwendung, namentlich im
Anfang, grosse Behutsamkeit erheischt, weil der Kalk des Mörtels auf den
Gerbstoff der Lohe zerstörend einwirkt. Zuweilen (wie in einigen Theilen
Württembergs) bestehen die Gruben auch aus Liasschiefer- oder aus
Sandsteinplatten. Eine Grube fasst 50-60 Sohlhäute. Den Boden der Grube
belegt man einige Centimeter dick mit ausgelaugter Lohe, giebt eine 3
Centimeter dicke Schicht von frischer Lohe darauf, breitet darüber die
Haut mit der Narbenseite nach unten aus, streut wieder 3 Centimeter dicke
Lohe darauf, dann eine zweite Haut und schichtet in dieser Weise den
Kasten voll. Auf die dicksten Stellen der Haut legt man auch die
dicksten Schichten der Lohe, füllt alle leer bleibenden Ecken mit alter
Lohe, bedeckt etwa 1/3 Meter hoch mit derselben (der sogenannte =Hut=)
und dann mit einem gut schliessenden Deckel, nachdem man so viel Wasser
eingepumpt hat, dass es etwas über der obersten Haut steht. In diesem
Zustande überlässt man die Grube sich selbst. Wurde anstatt eines Theiles
der Lohe Knoppernmehl angewendet, so nimmt man nur ungefähr die Hälfte
der Eichenlohe.
Auf diesen =ersten Satz= bleiben die Häute etwa 8-10 Wochen; wenn
Knoppern beigemengt, so vollendet sich die Aufnahme des Gerbstoffes
schneller. Noch bevor aller Gerbstoff der Flüssigkeit entzogen ist und
ehe sich in derselben zu grosse Mengen flüchtige und riechende Säuren
gebildet haben, müssen die Häute herausgenommen und in einem zweiten
Kasten (dem =zweiten Satze=) mit frischer Lohe so geschichtet werden,
dass die früher oben liegenden nach unten zu liegen kommen. In diesem
zweiten Satze bleiben die Häute 3-4 Monate; sie sollen hier bis auf den
Kern gelohet, d. h. mit dem Gerbstoff bis in das Innerste durchdrungen
sein. Hierauf kommen die Häute 4-5 Monate lang in einen ähnlichen, noch
geringere Mengen von Lohe enthaltenden =dritten Satz=, und bei sehr
starken Häuten (namentlich Wildhäuten) muss bisweilen noch ein vierter
und fünfter Satz gemacht werden, sodass sie bis zu zwei Jahren und
länger noch in der Lohgrube behandelt werden. Die Menge der Eichenlohe,
die zum vollständigen Gerben der Haut erforderlich ist, richtet sich
nach ihrer Qualität; nach den Erfahrungen der Gerber rechnet man das
vier- bis sechsfache Gewicht der trockenen Haut, von welcher Menge, das
Gewicht der Haut zu 20 Kilogr. angenommen,
auf den ersten Satz 40 Kilogr. Lohe kommen
" " zweiten " 35 " " "
" " dritten " 30 " " "
-----------------
105 Kilogr. Lohe.
Die lohgare Haut wiegt nach dem Trocknen ungefähr 22 Kilogr. (mithin
10-12 Proc. mehr als die trockene Rohhaut[142]). Die Gare der Haut
giebt sich dadurch zu erkennen, dass sich beim Durchschneiden mit einem
scharfen Messer eine gleichförmige, von fleischigen oder hornartigen
Streifen freie Schnittfläche zeigt. Bei langsamem Biegen darf die Narbe
nicht platzen oder brechen, das Leder nicht =narbenbrüchig= sein.
[142] Im Allgemeinen verwenden die bayerischen Gerber auf 1 Ctr.
Sohlleder 5 Ctr., zu Schmalleder 3,6 Ctr., zu Kalbleder 3,4, zu
Zeugleder 3 Ctr. Eichenrinde. 1 Ctr. Eichenrinde kostet 2-1/3-4
fl. s. W.
[Sidenote: Gerben in der Lohbrühe.]
2) Das =Gerben in der Lohbrühe= findet meist bei schwächeren Häuten
statt. Die zu diesem Zweck angegebenen und üblichen Methoden sind sehr
verschieden, kommen jedoch im Wesentlichen darin überein, dass namentlich
auf gleichmässiges Schwellen der Häute gesehen werden muss, damit die
Gerbstofflösung leicht eindringen kann, dass mit sehr verdünnten Lösungen
begonnen wird, damit keine oberflächliche Gerbung die spätere Einwirkung
auf den inneren Hauttheil erschwere, dass man oft umrühre, damit stets
frische Gerbbrühe mit den Häuten in Berührung kommt, und dass man durch
Herausnehmen und Abtropfenlassen der bereits theilweise erschöpften
Flüssigkeit, durch Auspressen oder durch Walken das Eindringen neuer
Flüssigkeit befördert, und dadurch viel Zeit gewinnt im Vergleich mit der
sonst nur auf dem Wege der Endosmose stattfindenden Durchdringung der
Haut mit Gerbstoff. Die Gerbebrühe wird durch Extraction der
Gerbematerialien mit Wasser auf kaltem Wege bereitet. Leichtere Häute
bedürfen zum Gerben in der Lohbrühe 7-8, schwerere 11-13 Wochen zur Gare.
[Sidenote: Schnellgerberei.]
=Schnellgerberei.= Die hauptsächlichsten Vorschläge, die zur Abkürzung
der Zeit des Gerbeverfahrens gemacht worden sind, lassen sich in
folgender Weise classificiren: 1) =Die Haut wird einfach in die
Lohbrühe gelegt=, ein Verfahren, welches von =Macbride= herrührt,
welcher demnach als der Urheber des Schnellgerbeverfahrens zu
betrachten ist. =Seguin= (1792) verbesserte das ursprüngliche
Verfahren. =Jones= von der Idee ausgehend, dass durch den Druck,
welchen die in dem Bottich oder der Grube übereinander liegenden Häute
aufeinander ausüben, die Gerbeflüssigkeit auf die Seite gepresst und
dadurch verhindert werde, auf die Gesammtoberfläche der Haut
einzuwirken, trennt die einzelnen Häute durch Lagen von Wollstoff
(Flanell) und die Zeugschichten wieder durch Lagen eines wasserdichten
Stoffes. 2) =Circulation der Gerbeflüssigkeit= findet statt bei den
Verfahren von =Ogereau= und =Sterlingue=, sowie nach der Methode von
=Turnbull=, bei welcher eine Anzahl Gerbebottiche durch ein
Röhrensystem verbunden ist, und eine an den Röhren angebrachte Druck-
und Saugpumpe die continuirliche Circulation der Gerbeflüssigkeit in
den Bottichen unterhält. 3) Durch vermehrte =Endosmose= will =Turnbull=
das Gerbeverfahren abkürzen. Er näht zu dem Ende die Häute zu Säcken
zusammen, füllt sie mit Lohe und Wasser und bindet die Säcke zu, welche
nun in Catechulösung untergetaucht werden, deren spec. Gewicht durch
Zusatz von Melasse erhöht worden ist, um, wie der Urheber dieser
Methode meint, einen kräftigen Austausch der Flüssigkeit in den Säcken
mit der ausserhalb befindlichen einzuleiten. Die Flüssigkeitsdiffusion
oder =Dialyse=, mit welchem Namen =Graham= (1861) die durch eine
colloïdale Zwischenwand bewirkte Trennung krystallinischer Körper von
amorphen, deren Studium vielleicht den physikalischen Vorgang beim
Gerbeprocesse zu erläutern geeignet ist, bezeichnet, war, als
=Turnbull= seine Methode vorschlug, selbst in ihrer Idee noch nicht
bekannt. 4) Das =Bewegen der in die Gerbeflüssigkeit getauchten Häute=
wird zur Beförderung des Gerbens häufig angewendet, so z. B. von
=Brown=, welcher die Häute in einen offenen Cylinder, welcher die
Einrichtung einer zum Waschen der Rüben üblichen Lattentrommel hat,
bringt, der unter dem Niveau der Gerbebrühe bewegt wird. Die von
=Squire= zu gleichem Zwecke vorgeschlagene Trommel taucht nur bis zur
Achse in die Gerbeflüssigkeit und ist mit Abtheilungen versehen, es
werden daher die Häute abwechselnd bei jeder Umdrehung der Trommel aus
der Gerbebrühe entfernt und wieder eingesenkt. =C. Knoderer='s
Gerbeverfahren besteht ebenfalls zum Theil darin, dass man die Häute
mit Auszug von Lohe und mit unausgezogener Lohe in Fässer bringt,
dieselben verschliesst und sodann eine gewisse Zeit lang sich umdrehen
lässt. 5) Eine =Anwendung von mechanischem Druck= findet ebenfalls
zuweilen statt, so nimmt =Jones= von Zeit zu Zeit die Häute aus der
Gerbeflüssigkeit, breitet sie auf ein durchlöchertes Brett aus und
führt sie so unter einer Walze weg. =Nossiter= befreit von Woche zu
Woche die Häute unter einer kräftigen Presse von der erschöpften
Gerbeflüssigkeit. Nach der von =Cox= und =Herapath= angegebenen Methode
lässt man die Häute von Zeit zu Zeit durch Walzwerke laufen. 6) Der
=hydrostatische Druck= ist in neuerer Zeit öfters zur Beförderung des
Eindringens der Lohbrühe in die Häute angewendet worden. =W. Drake=
näht zwei Häute mit den Narbenseiten auf einander zu einem Sack
zusammen, der mit Lohbrühe gefüllt und zwischen zwei hölzerne Gitter
gelegt wird, deren Stäbe der Haut als Widerlager dienen. =Chaplin=
stellt die aus Häuten gebildeten und mit Lohbrühe gefüllten Säcke
einfach auf eine Rinne zum Abziehen der durchsickernden Flüssigkeit hin
und lässt nur von Zeit zu Zeit die Säcke wenden, um einen überall
gleichmässigen Druck zu erhalten. Nach =Sautelet= befestigt man je zwei
Häute durch Bügel und Schrauben zwischen drei Rahmen, in solcher Art,
dass sie die einander gegenüberstehenden breiten Seitenwände eines
kastenförmigen Raumes bilden, dessen beide anderen schmalen Seiten,
sowie der Boden und die Decke von dem mittleren Rahmen ausgemacht
werden. Durch ein in der Decke des Kastens befindliches Rohr lässt man
aus einem höher gelegenen Reservoir die Gerbebrühe eintreten, welche
nun durch hydrostatischen Druck durch die Häute hindurchgepresst wird.
7) Durch =Punktation=. =Snyder= sucht den Gerbstoff dem Innern der Haut
dadurch zugänglicher zu machen, dass er eine Seite der Haut, die
Aasseite oder die Narbenseite, vor dem Gerben auf einer Maschine mit
Nadelstichen durchbohrt und so gewissermaassen künstliche Poren
herstellt. Die Versuche von =Knapp= haben gelehrt, wie irrationell
=Snyder='s Vorschlag ist, indem die Haut so durchdringlich und in dem
Grade den Gerbstoffen zugänglich ist, dass ein Stück einer Kalbshaut in
eine syrupdicke ätherische Lösung von Gerbstoff gelegt, in höchstens
einer Stunde völlig gar und ausgegerbt ist. 8) Den =luftverdünnten
Raum= zur Beförderung des Eindringens der Gerbebrühe in die Haut
benutzten zuerst =Knowly= und =Knesbury=, indem sie die Häute in ein
verschliessbares Gefäss bringen, dessen Luft durch eine Luftpumpe
ausgepumpt wird und in welches dann die Gerbeflüssigkeit kommt. In
neuester Zeit hat =Knoderer= sich von Neuem auf das Princip des
luftverdünnten Raumes als Mittel zum Schnellgerben geworfen. Combinirt
man nach der von ihm beschriebenen Methode die drei Mittel: die
Luftverdünnung, welche die Zellen der Haut ausdehnt und zugleich die
Zersetzung des Gerbstoffs durch die atmosphärische Luft verhindert; die
Bewegung, welche die Auslaugung der Lohe beschleunigt und ein stetiges
Auswalken der Häute bewirkt, und endlich die Wärme, als unvermeidliche
Folge der Bewegung, welche die Lederbildung wesentlich befördert, so
ergiebt sich eine bedeutende Zeitersparniss.
[Sidenote: Zurichten der Häute.]
C. =Das Zurichten der lohgaren= Häute. Nach dem Ausgerben der Häute in
der Grube oder in der Brühe werden die Leder, um Handelswaare zu sein,
noch dem sogenannten =Zurichten= unterworfen, eine Arbeit, welche in
Deutschland von dem Gerber selbst vorgenommen, in Frankreich dagegen von
dem =Zurichter= (_corroyeur_) besorgt wird. Die einzelnen Operationen des
Zurichtens und ihre Aufeinanderfolge ist nicht bei allen Ledersorten
gleich, sondern richtet sich nach der Art und Bestimmung des Leders. Am
einfachsten ist die Zurichtung des =Sohlenleders=, da dieses bei seiner
Verarbeitung von Seite des Schuhmachers seine natürliche Oberfläche
verliert und auch die Geschmeidigkeit nicht in Betracht kommt, so sind
alle Arbeiten, die sich auf diese beiden Punkte beziehen, überflüssig.
Bei dem Sohlenleder handelt es sich hauptsächlich um Dichte des Gefüges,
um die erforderliche kernige Beschaffenheit, die dem Leder Schutz gegen
die Abnutzung durch Reibung gewährt. Sowie das Sohlenleder die Gruben
oder die Bottiche verlässt, hat es noch nicht die erforderliche Dichte,
um beim Gebrauch nicht nachzugeben und seine Dimensionen zu verändern.
[Sidenote: Sohlleder.]
Das =Zurichten des Sohlleders= hat mithin hauptsächlich die Bestimmung,
dem Leder auf mechanischem Wege, namentlich durch =Hämmern= diejenige
Dichte zu geben, welche es ausserdem bei seiner Benutzung als Sohle
annehmen würde.
Sobald die Häute der Grube entnommen worden sind, wird die anhängende
Lohe abgekehrt, worauf sie an einem schattigen Orte getrocknet werden.
Wenn sie beinahe trocken sind, werden sie über einen ebenen und glatten
Stein ausgebreitet und mit hölzernen oder auch eisernen Hämmern
geschlagen. In grösseren Gerbereien wendet man zum Hämmern grosse,
durch Dampf oder Wasser bewegte Schwanzhämmer an. Seit etwa 20 Jahren
bedient man sich auch vielfach der =Maschinen zum Lederklopfen=.
[Sidenote: Schmalleder.]
[Sidenote: Falzen.]
Die =Zurichtung des Schmal- oder Fahlleders= (hauptsächlich für
Schuhmacher- und Sattlerzwecke) ist weit complicirter als die des
Sohlenleders und nach der Bestimmung des Leders eine verschiedene. Die
erste mechanische Operation, welcher die genannten Lederarten in der
Regel unterworfen werden, ist das sogenannte =Falzen= (Ausschlichten,
Dolliren), welches das Entfernen der rauhen überflüssigen Fasern,
Knoten und Schorfen der Fleischseite, um der gegerbten Haut nicht nur
eine durchaus gleichmässige Dicke, sondern auch die für die
verschiedenen Anwendungen erforderliche Geschmeidigkeit zu geben, zum
Zwecke hat. Die in Rede stehende Arbeit wird mit einem scharfen
zweischneidigen Messer, dem =Falz-= oder =Dollirmesser=, verrichtet,
indem man die zu bearbeitende Haut auf dem =Falzbock=, der dieselbe
Form hat wie der Schabebock, mit der Narbenseite nach unten legt und
mit dem Falzmesser schabt. Bei der Zurichtung von Ziegen-, Lamm- und
Schafleder für Handschuhmacher, Portefeuillearbeiter u. dergl. wird das
zu falzende Fell auf eine polirte Marmorplatte aufgespannt und jede
unebene, rauhe und vorstehende Stelle der Haut durch das flach
aufgelegte, etwas bogenförmig über die Fläche geführte Falzmesser
hinweggenommen.
[Sidenote: Schlichten.]
Den nämlichen Zweck wie das Falzen verfolgt das =Schlichten= und findet
besonders dann Anwendung, wenn stärkere Schichten Leder hinwegzunehmen
sind, wie es hauptsächlich bei dem für Schuhmacherarbeiten bestimmten
Kalbleder vorkommt. Die gegerbte Haut wird nach dem Trocknen auf einem
Rahmen, den =Schlichtrahmen=, aufgehängt, in der Weise, dass nur das
eine Ende eingeklemmt ist, das andere dagegen vom Arbeiter mit einer
Zange gepackt und dadurch angespannt wird. Den angespannten Theil
schlichtet oder beschneidet er nun mit dem =Schlichtmonde=, einer
eisernen, verstählten, etwas concaven und scharf geschliffenen Scheibe,
etwa 18-30 Centimeter im Durchmesser und in der Mitte mit einem mit
Leder eingefasstem Loch versehen, in welches der Arbeiter die Hand
steckt und nun mit der convexen Schneide das Leder auf der Fleischseite
hinwegnimmt. Zur besseren Bezeichnung der Stellen, die hinweggenommen
werden sollen und damit die Schneide des Schlichtmondes besser
eingreift, bestreicht man vor dem Schlichten die Fleischseite mit
Kreide.
[Sidenote: Krispeln.]
In Folge des Trocknens des Leders kleben die Fasern der Haut etwas
aneinander und die Narbe wird flach, glatt und ungleich. Um nun die
Narbe des Leders zu heben und dem Leder selbst ein gleichmässiges und
gefälliges Ansehen zu geben, wendet man die Operation des =Krispelns=
an. Das hierzu angewendete Werkzeug, das =Krispelholz=, ist von hartem
Holze, ungefähr 30 Centimeter lang und 10-12 Centimeter breit, auf der
oberen Seite flach und eben, aber unten der Länge nach gewölbt, sodass
es in der Mitte am dicksten ist. Die untere Seite ist der Quere mit
parallelen Kerben versehen, welche von Zeit zu Zeit mit Hülfe einer
Feile wieder zugeschärft werden. Oben ist an das Krispelholz ein
Lederriemen befestigt, durch welchen der Arbeiter die Hand steckt. Das
zu krispelnde Leder wird auf eine Tafel gelegt, am Tischrande mit
eisernen Klammern befestigt, die Hautstelle, welche eben gekrispelt
werden soll, wird umgebogen, das Krispelholz auf die Biegung oder Falte
gesetzt und mit dem Leder, auf welchem sie liegt, hin- und herbewegt,
sodass die Falte ebenfalls hin- und hergeht, wodurch die natürliche
Hautnarbe gleichförmig zum Vorschein kommt. Der Vorgang zum Krispeln
ist derselbe, als wenn man bei einem trockenen Stück Leder, dessen
Narbenseite oben liegt, eine Ecke desselben über die Narbenseite
aufschlägt, die flache Hand über die Falte legt und mit der Hand die
Falte hin- und herrollt, wodurch sich die Narbe hebt und in ihrer
natürlichen Beschaffenheit zum Vorschein kommt.
[Sidenote: Ponciren.]
[Sidenote: Pantoffeln.]
[Sidenote: Plattstossen.]
[Sidenote: Pressen.]
[Sidenote: Aussetzen.]
Solche Ledersorten, welche wie die zu den Krempeln und Cylindern
dienenden keine Narbe zu besitzen brauchen, sondern glatt sein müssen,
werden nach dem Falzen genetzt, mit einem Messer (dem Aussetzer) glatt
gestrichen und dann wiederholt auf beiden Seiten mit Bimsstein
abgeschliffen. Man nennt diese Arbeit das =Ponciren= oder =Bimsen=.
Leder, welche nach dem Krispeln noch mehr Glanz erhalten sollen, wie in
der Regel die gefärbten Leder, werden noch =pantoffelt=, d. h. es wird
das mit der Narbenseite nach oben auf einer Tafel liegende Leder mit
dem =Pantoffelholz= gerieben, nämlich ebenso behandelt wie mit dem
Krispelholze. Das Pantoffelholz hat mit dem Krispelholze viel
Aehnlichkeit, nur ist ersteres auf der unteren Seite statt mit Narben
versehen, mit Korkholz (Pantoffelholz) belegt, welches auf der
Aussenseite gut geglättet ist. Das Pantoffeln giebt nicht nur der Narbe
Glanz, sondern verleiht auch der Aasseite ein zartes, sammetartiges
Ansehen. Wo noch grössere Glätte verlangt wird, wie bei dem gelben
lohgaren zu Sattlerarbeit bestimmten Leder (Blankleder), wird das Leder
nach dem Krispeln und Pantoffeln auf eine Tafel gelegt und mit der
=Plattstosskugel= die Narbe platt gestossen. Die Plattstosskugel
besteht in einer vierkantigen Platte aus Eisen, die auf der unteren
Fläche ihrer Länge nach gekerbt ist und oben mit einem hölzernen
Handgriffe versehen ist. Nach dem Plattstossen wird das Leder auf der
Narbenseite noch mit der =Blankstosskugel= oder dem
=Blankstosscylinder= glatt und blank gerieben. Letzterer besteht aus
einer Glaswalze von 0,3 Meter Länge und 10 Centimeter Dicke (ehedem
ward statt des Cylinders eine mit Handhabe versehene Kugel von grünem
Glase angewendet), womit das Leder auf dem Blankstossblocke, welcher
mit dem Falzbock übereinstimmt, geglättet wird. Häufig wird auch das
Sattelleder =gepresst=, um seine Narbe dem des Schweineleders ähnlich
zu machen, welches weniger häufig zum Gerben kommt. Diese =künstliche
Narbe= giebt man mit Hülfe von Walzen, deren Oberfläche stumpfe
Erhöhungen haben, durch welche sich entsprechende Grübchen in das Leder
eindrücken. Um das Leder gleichmässig auszudehnen und um Falten und
andere Unebenheiten, die sich durch ungleiches Zusammenziehen beim
Trocknen gebildet haben, fortzuschaffen, werden die Leder benetzt und
auf einer Tafel ausgestrichen oder =ausgesetzt=. Das Ausstreichen
geschieht mit einer stumpfen Streichklinge (=Aussetzer=,
=Ausstreicher=), die mit einer hölzernen Handhabe versehen ist und
senkrecht auf das auf der Tafel liegende Leder aufgesetzt wird. Die
Klinge ist von Eisen oder von Messing oder (bei dünnem Leder) von Horn;
und für starkes Leder mit stumpfen Zähnen versehen.
[Sidenote: Einfetten.]
Die =letzten Zurichtearbeiten= bestehen, wenn es sich um Schmal- und
Oberleder handelt, bei denen eine gewisse Geschmeidigkeit ein
Haupterforderniss ist, in dem =Einfetten=, =Einlassen=, =Schmieren= oder
=Tränken= des Leders, wozu gewöhnlich Fischthran oder ein Gemenge von
Fischthran mit Talg oder am besten sogenanntes =Gerberfett= oder =Dégras=
verwendet wird, welches letztere veränderter Thran ist, welcher in der
Sämischgerberei benutzt und aus den gegerbten Fellen durch
Potaschenlösung wieder gewonnen wurde. Das Einfetten muss im nassen
Zustande der Haut geschehen, und ist gewöhnlich die Operation, welche mit
den ausgegerbten Häuten vorgenommen wird. Beim Aussetzen der
eingefetteten oder geschmierten Häute an die Luft und in geheizte Räume
wird das Fett von der Haut gebunden und verschwindet für die Wahrnehmung
vollständig. Das gefettete Schmal- und Fahlleder hat daher eine doppelte
Gerbung durchgemacht und ist daher zugleich loh- und fettgar. Es ist
daher streng genommen nicht richtig, wenn man das Schmieren der lohgaren
Häute nur als blosse Appretur betrachtet, es ist vielmehr ein wahrer
zweiter Gerbeprocess.
Die für =Schuhe= und =Stiefel= bestimmten Leder pflegt man auf der
Fleischseite schwarz zu färben, indem man dieselben mit frischer
angefeuchteter Lohe abreibt und mit Eisenbrühe, welcher etwas
Kupfervitriol zugesetzt ist, mit einem Schwamm oder mit einer Bürste
bestreicht, hierauf auszieht, dann krispelt, schlichtet, pantoffelt und
nochmals mit einem Teig, aus Thran, Talg, Kienruss, etwas gelbem Wachs,
Seife und Eisenvitriol bestehend, einreibt. Diese Schwärze füllt die
Poren und schützt gegen die nachtheilige Einwirkung der Stiefelwichse,
welche in der Regel mit Säure versetzt ist, liefert auch beim Putzen
ein schöneres Schwarz, als bei dem auf der Narbenseite geschwärzten
Kalbleder. Zuletzt überzieht man das Leder noch mit einer Mischung aus
Talg und etwas Leimlösung, glättet das Leder mit einem convexen Stück
glatten Glases und überzieht es mit dünnem Leimwasser. Zum Erhalten der
Geschmeidigkeit des Leders bedient man sich häufig mit Vortheil eines
=Lederöles=, welches ein Gemisch ist von Oelsäureäther mit Thran.
[Sidenote: Juchten.]
Unter =Juften= oder =Juchten= versteht man ein durch seine Festigkeit,
Wasserdichte, so wie durch einen eigenthümlichen Geruch sich
auszeichnendes, meist roth oder schwarz gefärbtes Leder, welches bisher
fast ausschliesslich in Russland verfertigt und von da in grosser Menge
bezogen wird. Der Name Juften stammt von dem russischen Worte =Jufti= ab,
welches ein Paar bedeutet, und scheint für die Juftenleder hauptsächlich
daher abgeleitet zu sein, weil die Felle beim Gerben paarweise
zusammengenäht werden.
Man nimmt dazu gewöhnlich Häute von zwei- bis dreijährigen Rindern,
doch bedient man sich auch der Rosshäute, der Kalb- und Ziegenfelle.
Die bei der Fabrikation des Juchtenleders vorkommenden Operationen
sind: 1) Das Reinigen der Häute wird wie gewöhnlich, und das Enthaaren
mittelst Kalk ausgeführt; 2) das Schwellen verrichtet man entweder mit
Sauerwasser aus Gerstenschrot, mit ausgegerbter und sauer gewordener
Lohbrühe, oder mit Kaschka (mit Wasser zu einem dünnen Brei zerriebenen
Hundekoth); 3) das Gerben der Juchten geschieht nicht mit Eichenrinde,
sondern mit der Rinde mehrerer Weidenarten, auch mit Birken- und
Fichtenrinde, oder auch mit allen drei Arten von Rinden. Man beginnt
das Gerben damit, dass man die Blössen einige Tage in erschöpfter
Gerbebrühe liegen lässt, worauf man sie mit dem zerkleinerten
Gerbematerial in Gruben mit Wasser schichtet, oder auch in einen warm
bereiteten Auszug der Rinden legt. Die Dauer des Gerbens beträgt 5-6
Wochen. 4) Die garen Häute werden aufgeschlagen, auf dem Schabebock
aufgestrichen und mässig getrocknet, worauf sie mit Birkenöl (Deggut,
Dachert) getränkt werden. Dieses Oel gewinnt man in Russland durch
Theerschweelerei aus der weissen Birkenrinde (nach einigen Angaben aus
der korkigen Rinde im Frühjahre, meist mit Zusatz von Birkenzweigen mit
Knospen), es enthält die gewöhnlichen Produkte der trockenen
Destillation des Holzes -- Kreosot, Phenol (Birkenphenol nach
=Louginine=) und Paraffin. -- Mit diesem Oel werden die auf einer Tafel
mit der Fleischseite nach oben ausgebreiteten Häute mit Lappen
eingerieben und dieses so lange fortgesetzt, bis die Haut vollständig
mit dem Oel imprägnirt ist. Hierauf werden die getränkten Häute so
lange gereckt, bis sie geschmeidig geworden sind. Die Häute werden
hierauf auf der Narbenseite mit Alaunlösung bestrichen und nach dem
Trocknen mit einer gekerbten Walze überfahren, um auf der Oberfläche
ein beliebiges Korn zu bilden. Nunmehr werden die Häute getrocknet und
dann gefärbt, indem man zwei Häute mit der Narbenseite übereinander
legt, an den Kanten zusammennäht, so dass ein Sack daraus gebildet
wird, in welchen man die Farbebrühe giesst. Zur rothen Farbe bedient
man sich einer mit Kalkwasser bereiteten Abkochung von rothem
Sandelholz und Fernambukholz, zu welcher man etwas Potasche oder Soda
gesetzt hat. Nach neueren Nachrichten soll man gegenwärtig nicht mehr
die rothe Farbebrühe in die zusammengenäheten Häute giessen, sondern
damit mit Hülfe einer Bürste die Häute 5-6 Mal bestreichen. Die noch
etwas feuchten Felle werden dann aufeinander gelegt, damit sie
gleichmässig anziehen, hierauf auf der Fleischseite gefalzt,
geschlichtet, gekrispelt und pantoffelt, auf der Narbenseite noch mit
Thran und Birkenöl getränkt und mit Flanell abgerieben. Man verwendet
bekanntlich das Juchtenleder zum Einbinden von Büchern öffentlicher
Bibliotheken, wo es in Folge der riechenden Bestandtheile des
Birkenöles, womit das Juchtenleder getränkt ist, die Insekten und
Würmer vertreibt, zu Stiefeln, Säckler- und Riemerarbeiten; ferner in
der Portefeuillefabrikation.
[Sidenote: Saffian.]
Mit dem Namen =Saffian=, =Maroquin= oder =türkisches Leder= wird ein aus
Bock- oder Ziegenfellen bereitetes, sehr feines und weiches gefärbtes
(nicht lackirtes) Leder bezeichnet. Man unterscheidet die _ächten_
Saffiane (Maroquins) aus Ziegenfellen bereitet, die _unächten_ Saffiane
aus Schaffellen erhalten, gespaltene Schafleder und dünn ausgearbeitete
Kalbleder für Buchbinder- und Portefeuillearbeiten.
Die Fabrikation der Saffiane gilt für eine arabische Erfindung und noch
gegenwärtig werden im Norden Afrika's, besonders in Marokko, in der
Türkei und in Persien beträchtliche Mengen davon angefertigt, welche
noch bis zur Mitte des vorigen Jahrhunderts, um welche Zeit der Saffian
in Europa erst Eingang fand, nach Europa kamen. Für die Fabrikation von
schönem Saffian ist eine sorgfältige Behandlung bei den Vorarbeiten
unerlässlich. Die Felle werden durch Aetzkalk enthaart und müssen durch
umsichtiges Beizen und Schwellen von allem Kalk befreit werden. Zum
Gerben selbst wählt man nur solche Gerbematerialien, die wenig färbende
Bestandtheile haben wie der Sumach. Die Operation des Gerbens geschieht
in verschiedener Weise. Nach der im Orient üblichen Methode werden die
Blössen in Form von Säcken zusammengenäht und dann mit einer
Flüssigkeit angefüllt, welche aus einem Gemenge von kaltem Wasser und
Sumachpulver besteht. Die Gerbebrühe durchdringt die zu Säcken
ausgespannten Felle so rasch, dass in einem Zeitraum von drei Tagen die
Gerbung derselben vollendet ist. Die nämliche Gerbemethode wird auch
hin und wieder in Deutschland, seltener in Frankreich, allgemein aber
in England bei Saffianen, ungespaltenen Schafledern und bei Kalbfellen
in Anwendung gebracht. -- Nach einem anderen Gerbeverfahren, welches
hier und da in Deutschland, allgemein aber in Frankreich in Gebrauch
ist, so auch in England für gespaltene Schafleder, bringt man die
Blössen unter anhaltender Bewegung in passende Bottiche, welche das
Gemisch von Wasser und Sumach enthalten; dieses Verfahren erfordert
ungefähr acht Tage Zeit zu vollständiger Umwandlung der Blösse in
Leder. Der Orient und die mit ihm oben namhaft gemachten Staaten
verarbeiten die rohen Ziegen- und Schaffelle nur so weit, bis sie
gegerbt und getrocknet sind; selten nur werden sie dort gefärbt und
zugerichtet. In diesem Zustande mit dem Namen =Meschinleder=
(gleichbedeutend mit dem französischen _cuir en croutes_) bezeichnet,
gehen sie nach Wien und über Leipzig, um von deutschen Fabrikanten mit
Farbe versehen, geglänzt und appretirt zu werden.
[Sidenote: Appretur des Saffians.]
Das Zurichten der für Saffian bestimmten Leder besteht zunächst in dem
=Färben= derselben, worauf sie die letzte =Appretur= erhalten. Das
=Färben= geschieht entweder =aus dem Troge= [Greek: a]) (bei ächten
Saffianen), oder mit =Hülfe der Bürste=, [Greek: b]) (bei unächten
Saffianen), [Greek: a]) Das Färben aus dem Troge geschieht in schmalen
Trögen, in welche man aus einem grösseren Reservoir nur so viel Farbe
von etwa 60° Temperatur giebt, als zur Färbung eines Felles
erforderlich ist. Die gegerbten Felle werden mit der Aasseite nach
innen der Länge nach zusammengelegt. Der Arbeiter nimmt ein Fell an dem
zusammengelegten Rande und bewegt es in der Farbenbrühe, bis dieselbe
fast absorbirt ist. Hierauf versieht er den Trog von Neuem mit Farbe
und verfährt ebenso mit einem zweiten Fell und so fort. So wie die
Felle das Bad passirt haben, werden sie ausgebreitet und 2-4 Dutzend
derselben über einander gelegt. Hierauf wendet man die Lage Felle um,
sodass das erste Fell wieder nach oben kommt, und giebt dann von diesem
an nach der Reihe das zweite Bad, und hierauf das dritte Bad. Dann
werden die Felle geöffnet oder ausgebreitet, in reinem Wasser
ausgewaschen und dann weiter appretirt. [Greek: b]) Unächte Saffiane
erhalten ihre Farbe durch Aufstreichen der Farbebrühe mittelst der
Bürste. Die Felle werden zu dem Ende vollständig durchgeweicht, dann
glatt ausgestrichen und die Farbenbrühen wiederholt aufgetragen. Es
liegt auf der Hand, dass der Effekt, welchen die Farbe macht,
grösstentheils von der Beschaffenheit der Narbe des Saffians abhängig
ist, weshalb man den Operationen des Zurichtens nach dem Färben die
grösste Sorgfalt widmet. Zunächst werden die gefärbten Felle nach dem
Trocknen mit einem Wolllappen mit etwas Leinöl auf der Narbenseite
eingerieben, dann auf einer Glänzmaschine der Länge nach geglänzt und
geglättet, hierauf werden sie in die Quere platirt, dann das zweite Mal
schräg über die Platirung. Die gelb gefärbten Felle werden nicht
geglänzt, weil sich sonst das Gelb ins Braune ziehen würde. Seit
einigen Jahren spielen die =Theerfarben= in der Lederfärberei eine
grosse Rolle[143].
[143] =Boelsche='s Referat im amtlichen Berichte über die Pariser
Ausstellung 1867. Berlin 1868 5. Heft p. 376.
Der =Corduan=, ein gefärbtes Leder, welches in früherer Zeit eine weit
grössere Rolle spielte als heutzutage, ist von dem Saffian wesentlich
nur durch die grössere Stärke der Felle und dadurch unterschieden, dass
er seine natürliche Narbe behält, während diese beim Saffian platirt,
d. h. künstlich gemacht ist. Er pflegt roth, gelb oder schwarz gefärbt
zu werden.
[Sidenote: Lackirtes Leder.]
Die Kunst, =lackirtes Leder= zu bearbeiten, dass es biegsam, geschmeidig,
dauerhaft, vollkommen trocken, nicht klebend, schön schwarz und glänzend
werde, gehört erst der neueren Zeit an, und erst seitdem ist es mehr und
mehr steigendes Bedürfniss geworden, Fussbekleidung von lackirtem Leder
zu tragen, Wagenverdecke und Wagenbekleidungen, Mützen- und Helmschirme
und viele andere Gegenstände aus lackirten Häuten zu bereiten.
Lackirtes Leder kommt in der Regel nur in schwarzer Farbe vor. Die
Herstellung des erstern besteht darin, dass man auf den entsprechend
vorbereiteten Grund des =nicht= eingefetteten lohgaren, seltener öl-
oder sämischgaren Leders, welches, nachdem es gehörig geebnet und
geglättet, auf Holzrahmen ausgespannt worden ist, einen Lackfirniss
aufträgt, welcher eine schwarze Farbe und die Eigenthümlichkeit hat, in
der Kälte dickflüssig und zähe, in der Wärme aber dünnflüssig zu sein.
Dieser dickflüssige Lack auf die Häute und Felle aufgetragen und dann
in einen auf ungefähr 50° C. erhitzten Raum gebracht, wird dann
dünnflüssig, breitet sich auf dem horizontal liegenden Leder
gleichmässig aus und trocknet ein. Die Fabrikation der =farbigen=
lackirten Leder weicht insofern von der eben beschriebenen Methode ab,
als man bei ihr nur dünnflüssige Lacke anwendet und die Trocknung
derselben nur in minder hohen Hitzgraden bewerkstelligt.
Von grosser Wichtigkeit ist die Herstellung von glatten lackirten
Häuten für Sattler- und Wagenmacher-Gebrauch. Das Dach des Wagens,
welches in vielen Fällen bald steif gestellt, bald zurückgeschlagen
werden soll, bedarf neben einer grossen, dünnen, löcherfreien Haut,
auch eine solche, die dehnbar und weich ist, und alle Biegungen ohne zu
brechen verträgt. Die Haut der Kuh bot, in Folge ihrer natürlichen
Dünne und grossen Fläche, somit das einzige Material zur Herstellung
von Wagendecken; sie wurde mit Fett weich gemacht, geschwärzt und
gekrispelt. Allein sie war von nur kurzer Dauer, denn der Sonne
ausgesetzt, trat das in ihr befindliche Fett auf ihre Oberfläche und
beschmutzte sie; ihre Farbe, ursprünglich schwarz, wurde bald roth, und
der vor Kurzem noch elegante Wagen war seiner Schönheit beraubt. Nach
der Erfindung des Lederlackes konnte man dem Wagenbauer zu Verdecken
ein lackirtes Leder liefern, welches von den erwähnten Nachtheilen
völlig frei ist. Da die vorhandenen Kuhhäute zur Befriedigung des sich
immer mehr steigernden Bedarfs an Verdeckledern nicht ausreichten, kam
man auf den glücklichen Gedanken des Spaltens grosser starker
Ochsenhäute, und indem man dieselben ihrer ganzen Fläche nach
horizontal durchschnitt, erhielt man ein Leder für die Wagendecken und
ein zweites für Garnirung der Kutschensitze, der Kothflügel u. s. w.
Zum Schlusse sei noch das =Instrumenten-= oder =Klavierhammerleder=
erwähnt, welches seiner Bestimmung nach weich, aber doch sehr elastisch
sein muss. Die Fabrikationsweise dieses Leders wurde lange Zeit als
tiefes Geheimniss behandelt, gegenwärtig weiss man, dass dieses Leder
halb in Thran, halb in Fichtenlohe gegerbt ist. Ohne die Narbe von der
Haut abzustossen, wird es in Thran gewalkt, in Lauge gewaschen und auf
der Narbenseite an der Sonne gebleicht. Dann kommt es in eine auf
Handwärme abgekühlte Abkochung von Fichtenlohe, in welcher es so lange
verbleibt, bis das Leder, ursprünglich weiss, eine Lohfarbe angenommen
hat. Hierauf wird es übrigens wie sämischgares Leder zugerichtet. Unter
=dänischem= Leder versteht man eine Sorte lohgares Handschuhleder,
welches im Norden aus Fellen von jungen Ziegen, Lämmern und aus
Rennthierhäuten mit Hülfe von Weidenrinde hergestellt wird und sich
durch einen eigenthümlichen Weidengeruch, durch helle Farben und grosse
Geschmeidigkeit auszeichnet.
II. _Die Alaun- oder Weissgerberei._
[Sidenote: Alaungerberei.]
Die =Alaun-= oder =Weissgerberei= umfasst denjenigen Theil der
Gesammtgerberei, welcher sich hauptsächlich gewisser Thonerdesalze zur
Ueberführung der Haut in Leder bedient, das in diesem Falle =alaun-= oder
=weissgares Leder= genannt wird.
Man unterscheidet drei Modificationen der Weissgerberei, nämlich: 1)
die =gemeine Weissgerberei=, welche nur schwache Häute, wie
Hammelfelle, Ziegenfelle und Schaffelle verarbeitet, dieselben erst in
Kalkäscher vorbereitet und dann mit Alaun und Kochsalz (mit Gerbesalz)
weissgar macht, ohne sie hierauf mit Fett zu tränken; 2) durch die
=ungarische Weissgerberei= werden starke Häute (Ochsen- und
Büffelhäute, Kuh- und Rosshäute) zu Sattler- und Riemerarbeit, ohne sie
vorher mit Kalk zu behandeln, weissgar gemacht und dann mit Fett
getränkt. An die ungarische Weissgerberei schliesst sich die Bereitung
des =Klemm='schen =Fettleders= an; 3) die =französische= oder =Erlanger
Weissgerberei=, welche Felle von jungen Ziegen (Kitzen), jungen Kälbern
(Kalbkid) und Lämmern, seltener Gemsenfelle, nach einem eigenthümlichen
Verfahren zu Handschuhleder, sowie zu Leder zu Galanterieschuhwaaren
gar macht. An diese Methode des Weissgerbeverfahrens schliesst sich 4)
die Lederbereitung mit =unlöslichen Seifen= nach dem Vorschlage von
=Knapp= an.
[Sidenote: Gemeine Weissgerberei.]
1) Die =gemeine Weissgerberei= verarbeitet Schaf- oder Hammel- und
Ziegenfelle, welche dem Gerber entweder mit der Wolle oder bereits
geschoren überliefert werden. Im ersten Falle sind bei der Behandlung der
Felle besondere Rücksichten durch den Werth der Wolle geboten, da häufig
der Gewinn des Gerbens mehr in dem Verkauf der Wolle (=Gerberwolle=,
=Raufwolle=), als in dem des weissgaren Leders besteht. Die weisse Farbe,
grosse Weichheit und zarte Narbe, welche man vom weissgaren Leder
verlangt, führen grosse Sorgfalt bei den vorbereitenden Operationen mit
sich, welche ausserdem mit den bei der Lohgerberei beschriebenen
zusammenfallen.
Das =Einweichen= und =Ausstreichen= der Felle geschieht wie in der
Lohgerberei und zwar letzteres ebenfalls mit einem Streichmesser. Der
Arbeiter legt einen Decher (Corruption von Decuria, 10 Stück) über den
Streichbaum übereinander, und streicht ein Fell nach dem anderen auf
der Fleischseite, die Schaffelle behufs des Reinigens der Wolle auch
auf der Narbenseite aus, bis er zum letzten Fell gelangt, welches als
unmittelbar auf dem Streichbaum liegend leicht verletzt werden könnte
und deshalb auf den nächsten Decher gebracht wird. Die Felle werden
hierauf =enthaart=; bei mit Haaren versehenen Häuten oder Schafhäuten,
deren Wolle vorher abgeschoren wurde, geschieht das Enthaaren auf
dieselbe Weise wie beim Lohgerben, nur werden die mit Kalkmilch
hinlänglich behandelten Häute auf dem Streichbaum nicht mit dem
Schabeeisen, sondern mit einem kurzen Holzstabe von der Wolle oder den
Haaren befreit. Die noch mit der Wolle versehenen Felle werden, ehe man
sie dem Kalkäscher übergiebt, mittelst des =Anschwödens= enthaart, um
die Wolle als Waare nicht zu entwerthen. Zu dem Ende werden die Felle
mit der Fleischseite nach oben auf der Erde ausgebreitet, mittelst des
Schwödenwedels (eines in Gestalt eines Pinsels zubereiteten
Ochsenschweifes oder eines aus Werg zusammengebundenen Pinsels) mit
einem aus gleichen Theilen Kalk und gesiebter Asche und Wasser
bereiteten Brei bestrichen, darauf der Kopf und die Füsse nach der
Aussenseite zu einwärts gelegt; hierauf wird jedes Fell dergestalt
zusammengeschlagen, dass die Wolle nicht vom Kalk berührt wird und so
8-10 Tage liegen gelassen, bis die Wolle sich löst. Alsdann werden die
Felle auf der Fleischseite und auf der Haarseite rein ausgewaschen, um
sie vom Kalk zu befreien und vom Schmutz zu reinigen, worauf die Wolle
zum Theil abgepflückt, zum Theil aber auch auf dem Streichbaume
abgestossen wird. Die durch das Anschwöden enthaarten Felle werden nun
in den Kalkäscher gepackt und weiter behandelt, wie oben angegeben
worden ist. Um den in den Häuten enthaltenen Teig so vollständig als
möglich zu entfernen, kommen die enthaarten Blössen in den sogenannten
=faulen Aescher=, worunter ein Reservoir verstanden ist, welches von
Zeit zu Zeit aufgerührt ist und in Folge des öfteren Gebrauches
thierische Substanzen in reichlicher Menge enthält, die unter
Mitwirkung des Kalkes sich nach und nach zersetzen und dadurch zur
Ammoniakentwicklung Veranlassung geben. Hierdurch wird ein guter Theil
Fett aus den Häuten entfernt. Nach dem Behandeln im Kalkäscher werden
die Häute im Schabebaum =verglichen=, d. h. es werden die zur
Lederfabrikation unbrauchbaren Stücke wie die Spitzen der Beine und des
Kopfes, die Ohren, die Brustzipfel und der Schwanz behufs der Bereitung
von Leim abgeschnitten. Die verglichenen Häute werden dann eine Nacht
im Wasser eingeweicht, dann auf dem Schabebocke mit einem stumpfen
Streicheisen auf der Fleischseite wie auf der Narbenseite gut
ausgestrichen und geschabt, dann mit einer hölzernen Stosskeule mit
Wasser einige Zeit gewalkt, ausgewaschen und abermals auf dem
Streichblock bearbeitet, wobei zugleich der rückständige Kalk und die
Kalkseife ausgedrückt und die Haare der Häute vollständig entfernt
werden. Um die letzten Mengen des Kalkes zu beseitigen und um die Häute
zu =schwellen=, kommen dieselben in die Kleienbeize, in welcher sie 2-3
Tage bleiben. Dann werden sie herausgenommen, in Wasser gespült,
ausgewunden und unmittelbar zum =Gerben= in die =Gerbebrühe= gebracht.
Auf je einen Decher bereitet man eine Alaunbrühe aus 0,75 Kilogr.
Alaun, 0,30 Kilogr. Kochsalz, 22,5 Liter Wasser. Von dieser heiss
bereiteten Brühe giesst man 1 Liter in einen Waschtrog, lässt sie bis
zur Handwärme abkühlen und zieht ein Fell ein oder zwei Mal durch, bis
die Brühe das Fell überall gleichmässig imprägnirt hat. Nach dem
Herausnehmen schichtet man die Felle auf einander, ohne sie
auszuringen, lässt sie 2-3 Tage so liegen, wodurch sie die Gare
bekommen, ringt sie dann aus und trocknet sie langsam, auf Latten
aufgehängt.
Was die =Theorie der Anwendung der Alaunbrühe= in der Weissgerberei
betrifft, so neigte man sich früher allgemein der Ansicht zu, dass nur
das Chloraluminium darin -- durch Umsetzung der Bestandtheile des
Thonerdesulfates des Alauns und der Bestandtheile des Kochsalzes
entstanden -- wirksam sei, man glaubte, dass ein basisches
Chloraluminium (Aluminiumoxychlorür) mit der Haut sich verbände,
während saure salzsaure Thonerde in der Gerbebrühe zurückbliebe. Die
Sulfate der Alkalien in der Alaunbrühe hielt man für Ballast. Dass
Aluminiumacetat (essigsaure Thonerde) anstatt der Alaunbrühe
angewendet, von guter und schneller Wirkung sei, war ebenfalls bekannt.
Die von =Knapp= _senior_ mit Alaun, Aluminiumacetat und Chloraluminium
angestellten Versuche haben gelehrt, dass bei der Aufnahme des
Aluminiumsalzes durch die Hautfaser keine Zersetzung des Salzes
stattfindet; es wurden durch die Haut aufgenommen
von Alaun 8,5 Proc.
" Aluminiumsulfat 27,9 "
" Chloraluminium 27,3 "
" Aluminiumacetat 23,3 "
Die Thonerdesalze verbinden sich aber keineswegs mit der Haut unter
allen Umständen stets in obigen Verhältnissen, die Erfahrung lehrt im
Gegentheile, dass die Häute aus concentrirten Salzlösungen mehr
aufnehmen als aus verdünnten. Was die Rolle des Kochsalzes bei der
Bereitung der Gerbebrühe betrifft, so ist das Kochsalz keineswegs nur
das Mittel, das Thonerdesulfat des Alauns in Chloraluminium
überzuführen (neuere Versuche von =Knapp= -- 1866 -- haben sogar
gelehrt, dass bei Anwendung von 1 At. Kalialaun und 3 At. oder 37 Proc.
Kochsalz, beide Salze sich =nicht= mit einander umsetzen), sondern es
übt auch einen eigenen und zwar activen Einfluss aus, theils als eine
die Wirkung des Alauns auf dialytischem Wege lebhaft befördernde
Substanz, theils weil es auch als Lösung, gleich dem Alkohol, die
Eigenschaft besitzt, den thierischen Geweben ihren Wassergehalt so weit
zu entziehen, dass die Fasern beim Trocknen nicht mehr zusammenkleben,
und somit bei der Lederbildung mitwirkt.
Die gegerbten Felle schrumpfen beim Trocknen etwas ein und besitzen
eine ziemliche Steifheit, welche ihnen durch die Arbeit des =Stollens=
genommen wird; die Felle werden nämlich über den convexen Theil eines
bogenförmigen Eisens, der =Stolle=, und zwar über die stumpfe Schneide
der Breite nach hinweggezogen, um die Felle auszudehnen und alle Falten
zu beseitigen. Vorher benetzt man sie mit Wasser oder legt sie einige
Tage in den Keller, damit sie während des Stollens nicht zerreissen.
Nach dem Stollen werden sie auf dem =Streichrahmen= oder
=Streichschragen= mit Hülfe der =Streiche= gestrichen und dann sind sie
Waare. Das fertige Leder wird unter der Benennung »=Weissleder=« in
grossen Massen zu ordinärem Schuhfutter und dergl. verwendet.
[Sidenote: Ungarische Weissgerberei.]
2) Die =ungarische Weissgerberei= unterscheidet sich von der gemeinen
Weissgerberei dadurch, dass sie dicke Ochsen-, Büffel-, Kuh- und
Rosshäute zu Sattler- und Riemerarbeit, zuweilen auch Eberhäute und
Farrenhälse für Dreschflegel verarbeitet, die Häute nicht in den Kalk
bringt und sie nach dem Gerben mit Fett tränkt. Die rohen Häute werden
blos =eingeweicht=, bis alles Blut und alle Unreinigkeiten entfernt sind,
und dann =enthaart=; zu dem Ende werden die Häute, sowie sie aus dem
Wasser kommen, mit einem scharfen Putzmesser abgeschoren. Hierauf kommen
sie sofort in die Alaunbrühe, welche für eine Haut von ungefähr 25
Kilogr. Gewicht aus 3 Kilogr. Alaun, 3 Kilogr. Kochsalz und 20 Liter
Wasser bereitet wird. Die Alaunbrühe wird im lauwarmen Zustande in einem
länglich-runden Bottich auf die Felle gegossen, dergestalt, dass die
Narbenseite nach oben gekehrt ist. Ein Arbeiter tritt alsdann mit den
Füssen in dem Bottiche einige Mal auf den Fellen herum, worauf sie acht
Tage lang in der Brühe liegen bleiben. Nach dieser Zeit werden sie
nochmals gut durchgetreten, worauf man das Leder auf Stangen trocknet.
Nach dem Trocknen werden die Häute gereckt und dann mit Fett getränkt. Zu
dem Ende werden die gegerbten Häute auf Stangen über Kohlenfeuer erwärmt,
dann auf einem Tisch ausgebreitet und auf der Fleischseite wie auf der
Narbenseite mit geschmolzenem Talg eingerieben. Jede Haut erhält etwa 3
Kilogr. Talg. Nachdem dreissig Häute so getränkt worden sind, werden sie
einzeln über einem Kohlenfeuer etwa eine Minute lang durch zwei Arbeiter
hin und her gezogen, wodurch das Fett die Häute besser durchdringt,
worauf man sie in der freien Luft, die Fleischseite einwärts gekehrt,
aufhängt. Der Talg verbindet sich (wenigstens zum Theil) mit der Haut.
Das Leder ist nun für die Verwendung fertig. Sein Hauptverbrauch ist zu
ordinärem Pferdegeschirr, der sich in Frankreich so weit ausdehnt, dass
man auch die Geschirre für die Artilleriebespannung daraus fertigt, da
nicht leicht ein zweites Leder so viel Stärke und Zähigkeit besitzt,
und auch nicht leicht ein anderes so rasch und so wohlfeil hergestellt
werden kann.
[Sidenote: Handschuhleder.]
3) Die =französische= oder =Erlanger Weissgerberei= befasst sich nur mit
der Herstellung von Glacéhandschuhleder und von Leder für
Galanterieschuhwaaren. Bei dem Leder für Glacéhandschuhe bleibt die Narbe
der Felle unverändert, während bei waschledernen Handschuhen, welche mit
Thran gegerbt wurden, stets die Narbe der Felle abgenommen ist. Das
alaungare Handschuhleder erheischt, weil es zu Luxusartikeln, den
Glacéhandschuhen, verarbeitet wird, die Eigenschaften des Weissleders in
hohem Grade, da diese Leder, wenn sie weiss bleiben, ein gleichmässiges
Weiss erhalten sollen, und wenn sie gefärbt werden, dieses fast durchweg
mit hellen und delicaten Farben geschieht. Nur durch sorgfältiges
Behandeln der Felle in den vorbereitenden Operationen, durch pedantische
Reinlichkeit, durch Fernhalten von Allem, was Flecke hervorrufen könnte
wie Eichenholz, eisenhaltiges Wasser und dergl. ist man im Stande, diese
Bedingungen zu erfüllen. Dazu gesellt sich noch der Umstand, dass die
Handschuhe grosse Geschmeidigkeit und Dehnbarkeit, dabei möglichste
Haltbarkeit und eine unversehrte Narbe besitzen müssen.
Zu dem besseren Glacéhandschuhleder werden zwei Fellsorten verwendet;
die eine theurere ist das Fell der nur mit Milch ernährten jungen Ziege
(Zickel oder Kitz), die eine wohlfeilere ist das Fell des Lammes. Jedes
dieser Felle liefert im Durchschnitt zwei Paar Handschuhe. Für Leder zu
Galanterieschuhwaaren verwendet man die Felle junger Kälber (sogenannte
=Kalbkid=).
Die Vorbereitungsarbeiten sind die gewöhnlichen der Weissgerberei, die
Gerberei selbst weicht aber vollständig ab, indem die Felle mit einem
Gerbebrei (der =Nahrung=) gegerbt werden, durch welchen sie nicht nur
weissgar werden, sondern auch das zur völligen Geschmeidigkeit nöthige
Oel erhalten. Dieser Brei besteht aus Weizenmehl, Eidotter, Alaun,
Kochsalz, welche man mit Wasser zu einem flüssigen Brei anrührt. Das
Weizenmehl bewirkt das Aufgehen des Leders, indem die
Kleberbestandtheile und zwar als Thonerdeverbindungen von der Haut
aufgenommen werden; die Stärke des Mehles tritt nicht in den garen
Bestand des Leders ein. Das Eidotter wirkt durch seinen Gehalt an
Eiweiss, aber viel wesentlicher durch seinen Gehalt an Eieröl, welches
im Eigelb im Zustande einer natürlichen Emulsion sich findet. Es giebt
dem Leder Weichheit und Zug, und dem Handschuh die Eigenschaft, sich
nach der Hand zu modelliren, ohne Falten zu werfen, ohne eine
empfindliche Spannung zu erzeugen, und ohne zu zerreissen. Emulsionirte
Oele wie Mandelöl, Olivenöl, Thran, ja selbst Paraffin scheinen das
Eieröl vollständig ersetzen zu können. Die Felle werden darin einige
Zeit getreten und gewalkt. In neuerer Zeit soll man in Frankreich der
Nahrung 2-3 Proc. =Carbolsäure= zusetzen, um dem zu starken Erhitzen
der mit Nahrung versehenen Felle beim Lagern derselben
entgegenzuwirken. Dann werden sie durch einfaches Ausziehen gereckt, an
der Luft, so schnell es geht, getrocknet, gelinde angefeuchtet,
dutzendweise zwischen Leinwand gelegt, getreten, um sie zu erweichen
und dann einzeln der Länge und Quere nach auf der Fleischseite bis zu
genügendem Ausrecken über das Stolleisen gezogen, darauf getrocknet und
nochmals gestollt, wodurch die letzten Spuren anhängenden Mehles
entfernt werden und die erforderliche Geschmeidigkeit gegeben wird. Die
Narbenseite nach aussen gekehrt, wird dieses Leder in den
Glacéhandschuhen verwendet, denen man durch Glätten oder Glänzen
(mittelst der gläsernen Blankstosskugel oder mit Hülfe der
Appretirmaschine), oder auch durch Ueberstreichen mit Eiweiss,
Senegalgummi, Tragant oder Seife Glanz giebt. Das =Färben= der
alaungaren Handschuhleder findet gewöhnlich auf der Narbenseite,
seltener auf der Fleischseite statt und geschieht entweder durch
Eintauchen oder durch Anstrich. Letzteres Verfahren, unter dem Namen
des =englischen Verfahrens= oder der =Fixfärberei= bekannt, ist das
gewöhnlichere.
Nach =Knapp='s Versuchen lässt sich ein schönes weiches Glanzleder
erzeugen, wenn man Blösse aus Lamm- oder Ziegenfell in einer
gesättigten alkoholischen lauen Stearinsäurelösung ausgerbt. Das so
erzeugte Leder ist geschmeidig, von weisserer Farbe als gewöhnliches
Glacéhandschuhleder und von ganz besonders schönem natürlichen Glanz
der Narbe.
[Sidenote: Knapp's Leder.]
4) =Die Lederbereitung mit unlöslichen Seifen=, von =Knapp= erfunden,
scheint für die Gerberei von einiger Wichtigkeit werden zu wollen. Die
gerbende Eigenschaft des Eisenoxydes ist längst bekannt und noch im
Jahre 1855 liess sich =Belford= für England ein Patent auf ein
Verfahren zur mineralischen Gerbung der Häute patentiren, welches auf
der Anwendung des Eisenoxydes beruht. Es ist bis jetzt aber nicht
gelungen, ein brauchbares Leder damit herzustellen. In einer Auflösung
von schwefelsaurem Eisenoxyd und Eisenchlorid färbt sich die Blösse
rothbraun, in einer Lösung von Chromchlorid blaugrau, jedoch nach dem
Trocknen erhält man schlechtes, narbenbrüchiges, oft ganz sprödes
Leder, selbst dann noch, wenn die Gerbeflüssigkeit möglichst wenig oder
keine freie Säure enthält. Es ist wahrscheinlich, dass die Eigenschaft
des Eisenoxydes, durch Sauerstoffabgabe zerstörend auf die Faser
einzuwirken, beim Brüchig- und Sprödewerden des mit Eisenoxyd gegerbten
Leders eine Rolle spielt. Wird die Eisenchloridlösung vor dem Gerben
mit so viel Natron (Soda oder Aetznatron) versetzt, als sie verträgt,
ohne einen bleibenden Niederschlag zu bilden, so wird das Oxyd leichter
und reichlicher auf die Faser niedergeschlagen; nebenbei hat man den
Vortheil, dass die saure Reaction auf die Haut gehoben und eine dem
Zusatz der Soda entsprechende Menge Kochsalz gebildet wird. Aus dieser
Lösung nun gerbt sich die Haut weit leichter und mit voller
Geschmeidigkeit. Das so gegerbte Leder hat jedoch das mit dem
weissgaren gemein, dass es im Wasser die Gerbung verliert und deshalb
nur für Gegenstände sich eignet, welche mit Wasser nicht in Berührung
kommen. Um ihnen Widerstand gegen die Feuchtigkeit zu geben, sind die
Metalloxyde auf der Faser in unlösliche Verbindungen überzuführen,
welche zugleich der Biegsamkeit und Weichheit der Hautfaser sich
anschliessen, die Raschheit der Gerbung befördern und möglichst haltbar
auf der Faser fixirt sind. Hierzu eignen sich am besten die
Verbindungen der Oxyde von der Formel R_{2}O_{3} mit den fetten Säuren,
mithin die Thonerde-, Eisenoxyd- und Chromoxydseifen, die in Wasser
unlöslich, ferner biegsam sind und, was für die Praxis erheblich ist,
sich durch doppelte Zersetzung aus in Wasser löslichen Verbindungen
herstellen lassen. Bei der Ausführung der Gerbung mit unlöslichen
Seifen giebt es zwei Wege, nach dem =einen= (minder zu empfehlenden)
bereitet man zwei Bäder, eines mit Seifenwasser, welches 3-5 Proc.
Kaliseife enthält, und ein zweites, eine Auflösung des gerbenden
Salzes, welches 5 Proc. davon enthält. Die Blössen werden zuerst in die
Salzlösung gebracht, fleissig darin bewegt, öfters zum Abtropfen
herausgenommen, dann von Neuem hineingelegt, bis sie gehörig imprägnirt
sind, wozu 1-2 Tage gehören. Nach dem Abtropfen kommen sie zum
Ausgerben ebenfalls 1-2 Tage lang in die Seifenlösung. Nach beendigtem
Gerben werden die Häute abgespült und getrocknet. Ein besseres Resultat
und eine sattere Gerbung der Blösse erhält man nach dem =zweiten=
Verfahren, nach welchem man die Seifenlösung mit der Alaunlösung
ausfällt und in der entstandenen zarten schlammigen Masse die Haut
durchknetet. Die =Knapp='sche Gerbung mit unlöslichen Seifen ist, wenn
auch nicht im Princip, doch in der Tendenz einer Combination der
Alaungerberei mit der Sämischgerberei ähnlich. Das mit der
Thonerdeseife gegerbte Leder ist weiss und besitzt an Stelle der
trocknen, fast kreidigen Oberfläche der weissgaren Leder eine weiche,
glänzende und fettig anzufühlende Oberfläche. Gerbt man aus einer
Flüssigkeit, die Eisen- und Chromsalze gemischt enthält, so erhält man
Leder von einer Farbe, die bei geeignetem Verhältniss der beiden Salze
der Farbe des rothgaren Leders täuschend ähnlich ist.
III. _Die Sämisch- oder Oelgerberei._
[Sidenote: Sämischgerberei.]
Die =Sämisch=- oder =Oelgerberei= wandelt die Felle von Hirschen,
Elenthieren, Rehen, Hammeln, Schafen, zuweilen auch Kalbsfelle, dann auch
Ochsenhäute (zu Riemen, Kuppeln und Bandeliers beim Militair) in
=Oelleder= (ölgares oder sämischgares Leder) um. Das Gerbmaterial ist
Fett oder Thran (seit einigen Jahren meist mit 4-7 Proc. Carbolsäure
versetzt). Das =Oelleder= findet hauptsächlich zu
Bekleidungsgegenständen, namentlich zu Beinkleidern, Beuteln,
Hosenträgern, Gamaschen, Westen, waschledernen Handschuhen, Bändern und
Bandagen zu chirurgischen Zwecken Anwendung, wozu es sich in Folge seiner
Weichheit, seiner wolligen Beschaffenheit und seines Zuges wegen
besonders eignet. Da es im Wasser seine Gerbung nicht verliert und daher
auch ohne Nachtheil gewaschen werden kann, nennt man es auch
=Waschleder=. Die oberste Lage des Coriums, welche ihrer dichteren
Beschaffenheit wegen, nicht dieselbe Dehnbarkeit und Geschmeidigkeit
besitzt wie die untere, also die Narbe, wird bei dickeren Fellen
abgestossen; bei solchem ölgaren Leder fällt daher der Unterschied
zwischen Narben- und Fleischseite hinweg. Das Abstossen der Narbe
befördert zugleich das Eindringen des Fettes, welches unter der
vereinigten Einwirkung von Luft und Wärme sich in Produkte umwandelt,
welche mit der Hautfaser eine feste trockene Verbindung eingehen, in
welcher der Fettgehalt nicht mehr physikalisch zu erkennen ist,
namentlich hindert er nicht mehr das Eindringen des Wassers (das
=Oelleder= ist daher keineswegs wasserdicht wie z. B. das =Fettleder
Klemms=), dagegen nimmt es der Hautfaser das Vermögen, unter dem
Einflusse des Wassers zusammenzukleben und einzuschrumpfen. Dünnere
Felle, wie Felle von Ziegen und Lämmern, welche zu den feinen ölgaren
Handschuhen dienen, behalten ihre Narbe der grösseren Haltbarkeit wegen
und werden dann auf der Fleischseite nach aussen getragen.
Die für das Oelleder bestimmten Felle werden bis zur beendigten
Enthaarung eben so vorbereitet wie in der Weissgerberei; da bei dem
ölgaren Leder eine Schonung der Narbe nicht erforderlich ist, so werden
die Haare nicht mit einer Schabe, sondern auf dem Streichbaum mit einem
stumpfen Messer, dem Abstossmesser, abgestrichen, wobei zugleich die
Narbe abgestossen wird. Die abgestossenen und durch Vergleichen von den
unbrauchbaren Endstücken befreiten Felle kommen behufs ihrer
vollständigen Entkalkung und Schwellung in Kleienbeize. Hierauf werden
sie ausgewunden und sofort in die Walke gebracht, um hier mit dem Fette
getränkt oder gegerbt zu werden. Hierzu werden die Felle, die
Narbenseite nach oben auf dem Tische ausgebreitet und mit Thran oder
Oel bestrichen, dann zu Knäueln zusammengewickelt, unter eine
Stampfwalke gebracht und 2-3 Stunden gewalkt, während dem man sie von
Zeit zu Zeit herausnimmt, einige Zeit an der Luft liegen lässt und dann
von Neuem ölt und walkt, bis sie genug Fett aufgenommen haben. Durch
das wiederholte Aushängen an die Luft verlieren die Felle ihr Wasser
allmälig und in dem Maasse, als das Wasser verdunstet, tritt das Oel an
dessen Stelle; die Felle bleiben so lange der Luft ausgesetzt, bis die
äussere Oberfläche abgetrocknet erscheint (=anrauscht=). Dass die Felle
hinreichend Oel erhalten haben, erkennt man an einem eigenthümlichen
scharfen, an Meerrettig erinnernden Geruch, welcher an die Stelle des
Fleischgeruches tritt. Bereits während des Walkens, noch mehr aber
während des Aushängens der Häute an die Luft, hat sich der Thran
theilweise verändert und ist mit der Hautfaser in Verbindung getreten;
ein anderer und zwar der grösste Theil des Thranes erfüllt aber nur
mechanisch die Poren des Leders. Der Zweck der nächsten Arbeit ist
daher der, die Felle einer Art, mit Temperaturerhöhung begleiteten
Gährung auszusetzen, durch welche dieselbe Wirkung in kürzerer Zeit
erzielt wird, welche beim Aushängen der geölten Häute stattfand, und
wodurch der grösste Theil des Thranes in Verbindung mit der Faser
gebracht wird. Hierzu werden die Felle in die Wärmekammer gebracht, auf
einem auf dem Boden ausgebreiteten Leinentuche zu einem konischen
Haufen übereinander geworfen, mit Sorgfalt bedeckt, sich selbst
überlassen und nur von Zeit zu Zeit gelüftet, damit die Häute sich
nicht überhitzen. Das Zusammenlegen und Auseinanderwerfen der Haufen
wird wiederholt, bis die Felle die erforderliche gelbe Farbe erhalten
haben, welche ein Zeichen der beendigten Oxydation des Oeles ist. Das
Behandeln der geölten Felle in der Wärmekammer nennt man das =Färben in
der Braut=. Ungeachtet der Gährung ist noch ein Theil des Oeles (man
rechnet gegen 50 Proc. des ursprünglich angewendeten) in der Haut im
unverbundenen Zustande enthalten, welches durch eine lauwarme
Potaschenlösung entfernt wird. Aus der ablaufenden weissen Brühe
scheidet sich beim ruhigen Stehen eine Fettmasse ab, welche =Dégras=
oder =Gerberfett= heisst, und wie auf Seite 605 gesagt worden ist,
zum Zurichten des lohgaren Leders verwendet wird. Die entfetteten Leder
werden ausgerungen, getrocknet und gestollt, um ihnen die
Geschmeidigkeit wieder zu ertheilen, welche sie durch das Trocknen zum
Theil verloren haben.
Das =Rauh=- oder =Rauchleder= ist ölgares Leder, dessen Narbe nicht
abgestossen worden und dessen Fleischseite geschwärzt ist. Es ist
seiner Milde und Weichheit wegen zu Damenstiefeln sehr beliebt. Nach
den Versuchen von =Knapp= _sen._ lässt sich eine Art Oelleder erhalten,
wenn man eine Blösse abwechselnd mit einer Lösung von Seife und
verdünnter Säure behandelt, so dass sich die fetten Säuren in der Faser
niederschlagen. Nach der Gerbung muss das Leder gut ausgewässert
werden. Ueber die Constitution des Oelleders ist zur Zeit nichts
bekannt; man weiss nicht, welche Zersetzungsprodukte des Oeles (ob
allein die der fetten Säuren oder vielleicht auch die des Glycerins)
mit der Faser eine Verbindung eingehen. Die Sämischgerberei hat im
Principe ohne Zweifel vieles gemein mit dem Oelen der Baumwollstoffe
als vorbereitender Operation der Türkischrothfärberei.
[Sidenote: Pergament.]
Das =Pergament= ist kein Leder im technologischen Sinne, denn die Fasern
der Haut, die zur Pergamentbereitung dient, sind weder durch Gerbstoff,
noch durch Thonerdesalze, noch durch Thran, noch durch ein anderes
Gerbematerial vor dem Zusammenkleben bewahrt, und lassen sich daher durch
kochendes Wasser mit Leichtigkeit in Leim überführen (daher der Name
Pergamentleim, welcher bei feinen Arbeiten höher geschätzt ist als der
gewöhnliche Leim). Das Pergament ist im Wesentlichen nichts anderes als
die von Haaren befreite rohe Haut einzelner und namentlich der kleineren
Thiere, wie des Kalbes und des Schafes, welches von anliegendem Schmutz
und Fleisch befreit, aufgespannt und getrocknet wird.
Man unterscheidet eigentliches =Pergament= (parchemin, parchement),
welches aus Schaffellen hergestellt wird, von dem Pergament, welches
der Franzose _Vélin_ oder _Parchemin vièrge_, und der Engländer
_Vellum_ nennt; letzteres ist feiner als das gewöhnliche Pergament und
wird aus jungen Kalb-, Ziegen- und todtgeborenen Lammhäuten bereitet.
Die verschiedenen Zwecke, denen das Pergament dient, bedingen bei der
Fabrikation desselben einige Modificationen. Die Felle werden zuerst
eingeweicht, gereinigt, im Kalkäscher behandelt und enthaart;
Schaffelle werden, um die Wolle möglichst zu schonen, geschwödet. Nach
dem Enthaaren werden die Felle gewaschen und zwar auf dem Schabebaum
und dann gewöhnlich (doch nicht immer) geschabt und von allem Fleisch
befreit. Hierauf wird jedes Fell mit Schnüren und Wirbeln in einem
Rahmen mit beweglichen Seiten (ähnlich dem Stickrahmen) der Art
eingespannt, dass eine faltenlose Fläche entsteht. Das ausgespannte
Fell wird nochmals ausgestrichen und dünn geschabt und darauf
getrocknet. Einiges Pergament ist dann schon fertig und wird nur noch
beschnitten; so stellt man z. B. das Trommelpergament aus Kalbfellen,
das Pergament zu Pauken aus Eselshäuten dar. Bei Kalbfellen zu
Trommelpergament entfernt man mit den Haaren auch die Narbe. Solche,
die Farbe enthalten, für Büchereinbände bestimmt, werden genau wie
Trommel- und Paukenfelle behandelt, nach dem Trocknen aber auf beiden
Seiten mit einem halbrunden Messer geschabt, dessen Scheide umgebogen
ist. Dadurch wird den ursprünglich glatten Flächen eine rauhe
Oberfläche gegeben, wodurch diese geschickt wird zur Aufnahme von Farbe
wie auch von Tinte. Die Vorbereitung der Felle zum Färben wie zum
Schreiben ist nämlich eine und dieselbe, so wie auch die für jene
Pergamentsorte, deren man sich zu Schreibtafeln in Brieftaschen und
dergl. bedient, und welche die Schriftzüge des Bleistiftes aufnehmen
soll. Dieses Pergament namentlich wird, nachdem es auf beiden Seiten
abgeschabt worden, mit einer mageren Bleiweissölfarbe angestrichen, an
deren Stelle auch häufig eine Leimfarbe aus Barytweiss oder Zinkweiss
tritt. In England wendet man zur Herstellung des Schreibpergaments oder
Vellums beinahe ausschliesslich jene Aas- oder Fleischseite an, welche
man beim Spalten der Schafleder gewinnt. Oft wird das Pergament,
nachdem es auf dem Rahmen getrocknet worden ist, gekreidet, geschabt
und mit Bimsstein abgerieben. Zu Sieben (z. B. zum Körnen des
Schiesspulvers) nimmt man vorzugsweise Schweinehäute.
[Sidenote: Chagrin.]
Der ächte orientalische =Chagrin= (Chagrain, Saghir, Sagri, Sagre) ist
eine Art schwach gegerbtes Pergament, dessen eine Seite körnig oder mit
kleinen rundlichen Knötchen bedeckt ist; es wird in Persien, in der
Türkei, in Astrachan und in den Donaufürstenthümern aus Pferdehäuten
und aus den Häuten der wilden Esel hergestellt und zwar nicht aus den
ganzen Häuten, sondern nur aus dem hinteren Streif auf dem Rücken,
gleich über dem Schwanze, welcher in Form einer Sichel nach der Quere
über den Hüften des Thieres entlang herausgeschnitten wird. Behufs der
Fabrikation des Chagrins werden die Häute in Wasser geweicht, bis die
Epidermis sich löst und die Haare abgenommen werden können. Die mit
Hülfe eines dem Schlichtmond ähnlichen Werkzeuges enthaarten Häute
werden von Neuem in Wasser eingeweicht, um eine Schwellung
hervorzubringen, dann auf der Fleischseite gereinigt, und hierauf die
Fleischseite und die Narbenseite so weit abgeschabt, dass das Corium,
welches zurückbleibt, einer feuchten Blase ähnlich erscheint. Die so
weit vorbereiteten Blössen werden, um die Erhabenheiten auf ihnen
hervorzubringen, welche das Charakteristische des Chagrins bilden, in
Rahmen eingespannt, und dann Allabuta (schwarze harte Samenkörner der
wilden Melde, _Chenopodium album_) auf die Narbenseite gestreut und in
die Haut entweder mit den Füssen eingetreten oder eingepresst. Sind die
Häute trocken und spröde geworden, so werden sie aus den Rahmen
genommen und die Samenkörner durch Schütteln abgesondert. Die Häute
erscheinen nun mit Vertiefungen bedeckt. Sie werden dann mit
Schabemessern völlig geebnet und darauf geschwellt, gegerbt und
gefärbt. Da alle eingedrückten Stellen sich beim Schwellen wieder
ausdehnen und erheben, so entstehen dadurch die gewünschten Knötchen.
Die Gerbung geschieht entweder mit Lohe oder mit Alaun, daher mancher
Chagrin eine Art weissgares Leder ist. Man findet die Chagrinhäute im
Handel von allen Farben, doch meist grün, welche Farbe dem Chagrin
durch Kupfersalze ertheilt wird. Nach dem Färben werden die Häute mit
geschmolzenem Hammeltalg getränkt.
Die =Fischhaut= oder der =Fischhautchagrin= kommt von verschiedenen
Arten der Haifische (_Squalus canicula_, _S. catulus_, _S. centrina_),
Rochen u. s. w. Die Haut dieser Fische ist nicht mit Schuppen, sondern
mit harten Stacheln besetzt. Sobald die Häute von den Thieren abgezogen
worden sind, spannt man dieselben straff auf, um sie zu trocknen und
bringt sie entweder sofort in den Handel oder schleift vorher die
Stacheln mit Sandstein ab. Man benutzte die blos getrocknete und noch
mit den Stacheln versehene Fischhaut früher häufig zum Schleifen des
Holzes. Jetzt giebt man zu diesem Zwecke dem Bimsstein und dem Sand-
oder Smirgelpapier den Vorzug. Die von den Stacheln befreiten und
gefärbten Häute dienen zu Etuis für Fernröhre, Brillen u. s. w.
Die Leimfabrikation.
[Sidenote: Allgemeines.]
In dem Organismus aller, hauptsächlich aber der höheren Thiere finden
sich gewisse Gebilde, welche sich durch die Eigenschaft auszeichnen, in
kaltem wie in heissem Wasser unlöslich zu sein, durch fortgesetztes
Kochen aber eine wesentliche Veränderung zu erleiden, in deren Folge sie
sich lösen und beim Verdampfen der Lösung eine gelatinirende klebrige
Masse (die =Gallerte=), beim vollständigen Austrocknen, je nach dem Grade
der Reinheit der Gebilde, einen durchscheinenden oder durchsichtigen und
spröden, in reinem Zustande geschmack-, geruch- und farblosen Körper zu
liefern, welcher mit kaltem Wasser zusammengebracht, darin aufquillt und
beim Kochen mit Wasser sich unverändert löst. Dieses Umwandelungsprodukt
der (sogenannten leimgebenden) Gebilde ist der zum Zusammenfügen der
Holzarbeiten, zur Aufhebung der Capillarität des Handpapiers, als
Klärmittel, als Kitt in der Technik so vielfach angewendete =Leim=. Die
leimgebenden Stoffe kommen durchgängig organisirt im Thierkörper vor, in
der Regel mit anderen organischen Verbindungen innig gemengt. Man rechnet
zu ihnen das Bindegewebe, die Haut, Sehnen, die Ringsfaserhaut der
Lymphgefässe und Venen, die Knochensubstanz (Osseïn), das Hirschhorn, den
Knorpel, die Schwimmblase mancher Fische, die Fischschuppen etc. Der aus
den verschiedenen leimliefernden Stoffen gewonnene Leim zeigt, je nach
seinem Ursprunge, in gewisser Hinsicht einige Unterschiede; namentlich
hat man in chemischer Beziehung zwei verschiedene Leimarten zu
unterscheiden, nämlich den Knochen- oder Hautleim (Glutin) und den
Knorpelleim (Chondrin). In technologischer Hinsicht hat man auf diese
Eintheilung nur so weit Rücksicht zu nehmen, als man die Knorpel (Rippen-
und Gelenkknorpel) von der Leimfabrikation so viel als möglich
ausschliesst, da die Erfahrung gelehrt hat, dass das Glutin dem Chondrin
an Klebvermögen weit voranzustellen ist.
Durch das Auflösen der leimgebenden Gebilde erhält man, wie bereits
bemerkt, die =Gallerte=, deren Lösung jedoch ohne namhafte Klebkraft
ist. Letztere Eigenschaft entsteht erst durch das Trocknen, durch
welche die Gallerte in den Leim übergeführt wird. Man hat folglich in
der Leimfabrikation zu unterscheiden, die leimgebenden Substanzen, die
daraus erhaltene Gallerte und den durch Eintrocknen derselben
erhaltenen Leim. Die zur Gallertbildung erforderliche Temperatur ist
nicht bei allen leimliefernden Gebilden die nämliche. Auch ist die
Consistenz der aus gleich starken Lösungen erhaltenen Gallerte eine
verschiedene je nach dem Alter der angewendeten Gewebe.
Der Leim löst sich beim Kochen in Wasser leicht zu einer Flüssigkeit,
welche beim Erkalten zu einer Gallerte gesteht. Wasser, das noch 1
Proc. Leim enthält, gelatinirt noch beim Erkalten. Durch häufig
wiederholtes Erwärmen und Erkalten oder längere Zeit fortgesetztes
Kochen verliert der Leim die Eigenschaft zu gelatiniren. Essigsäure und
verdünnte Salpetersäure verhindern das Gelatiniren der Leimlösung.
Alaunlösung fällt den Leim erst nach Zusatz von Kali oder Natron; der
Niederschlag besteht aus Leim und basischem Aluminiumsulfat. Von
Wichtigkeit ist seine Verbindung mit Gerbsäure, die in Wasser fast
unlöslich ist; diese Verbindung ist constant zusammengesetzt und eignet
sich als Mittel zur Bestimmung des Gerbstoffs in Vegetabilien.
Die Leimfabrikation fördert dreierlei Arten von Leim zu Tage, nämlich
a) den sogenannten =Haut-= oder =Lederleim= aus Haut, Sehnen u.
dergl.;
b) den =Knochenleim= aus Knochen;
c) den =Fischleim= aus der Schwimmblase gewisser Fische.
An diese Leimsorten schliessen sich die in jüngster Zeit aufgetauchten
Arten Leim, der =Kleberleim= und der =Eiweissleim= an.
[Sidenote: Lederleim.]
Der =Haut-= oder =Lederleim=. Die thierischen Stoffe, das =Leimgut= oder
das =Leimleder=, aus denen der Fabrikant Leim darstellt, sind gewöhnlich
Abfälle, so die Abfälle der Gerberei, alte Handschuhe, Kaninchen- und
Hasenfelle, die vom Hutmacher von den Haaren befreit wurden, ferner
Katzen- und Hundefelle, Ochsenfüsse, Pergamentabschnitzel, Suronen
(Felle, die für viele südamerikanische Droguen wie z. B. Indig als
Verpackung dienen), Flechsen, Gedärme, Lederabfälle der Schuhmacher,
Sattler, Riemer und dergl. (welche letztere, als lohgares Leder, jedoch
nur unter gewissen Verhältnissen zur Leimfabrikation Anwendung finden
können). Im Allgemeinen rechnet der Leimfabrikant von feuchtem und aus
den verschiedensten Abfällen bestehenden Leimgut auf eine Ausbeute von 25
Proc. Den Vorzug giebt er dem Abfall aus den Alaungerbereien und
Handschuhfabriken, indem dieselben gereinigt und durch Kalk in einen
aufbewahrungsfähigen Zustand versetzt, dem Leimsieder dargeboten werden.
Die Verarbeitung des rohen Leimleders auf Leim zerfällt in folgende vier
Operationen:
1) das Kalken des Leimgutes,
2) " Versieden desselben,
3) " Formen der Gallerte,
4) " Eintrocknen derselben zu Leim.
[Sidenote: Kalken des Leimgutes.]
I. Das =Kalken des Leimgutes= hat zum Zweck die Reinigung der Abfälle und
die Erreichung grösserer Haltbarkeit. Zu dem Ende behandelt man das
Leimgut in den =Kalkäschern=, d. h. in grossen Gruben oder Behältnissen
mit dünner Kalkmilch 15-20 Tage lang, wobei man die Kalkmilch öfters
erneuert. Durch diese Operation werden die dem Leimgute adhärirenden
Blut- und Fleischtheile gelöst und die Fettsubstanzen verseift. Nachdem
dies geschehen, muss der anhängende Kalk entfernt werden. Zu diesem
Behufe schliesst man das gekalkte Leimgut in Netze oder Weidengeflechte
ein, die man in fliessendes Wasser oder in einen Brunnen hängt und der
Einwirkung des Wassers mehrere Tage lang ausgesetzt lässt. Das gewaschene
Gut breitet man an der freien Luft aus, um es zu trocknen und den
Aetzkalk in Carbonat überzuführen. Sind die Materialien genügend
getrocknet, so verpackt man sie und versendet sie an die Leimfabrikanten.
In der Leimsiederei wird das getrocknete Leimgut vor dem Versieden
nochmals in schwacher Kalkmilch macerirt und dann ausgewaschen.
Nach =Fleck= erscheint es zweckmässiger, an die Stelle der Kalkmilch
schwache Aetzlauge treten zu lassen (auf 750-1000 Kilogr. Leimgut sei
eine Lauge aus 5 Kilogr. calcinirter Soda und 7,5 Kilogr. Aetzkalk
ausreichend). An Orten, wo Rothgerberei und Leimsiederei in einer
Fabrik betrieben werden, macerirt man im Kalkäscher behandeltes Leimgut
einige Stunden mit alter Lohbrühe; der Säuregehalt derselben, von
Milchsäure, Buttersäure und Propionsäure herrührend, trägt zur
Entfernung des Kalkes aus dem Leimgut bei; es bildet sich ferner auf
der Oberfläche des Leimleders eine dünne Schicht von Leimtannat, das
beim Versieden als Schaum an der Oberfläche der Flüssigkeit sich
abscheidet und als Klärmittel wirkt. Nach der Angabe von =Dullo= wird
bei der Darstellung von Cölner Leim, der sich durch seine helle Farbe
und grosse Klebkraft auszeichnet, das gekalkte Leimgut unmittelbar aus
dem Kalkäscher in ein Chlorkalkbad gebracht und dadurch gebleicht.
[Sidenote: Versieden des Leimgutes.]
II. =Das Versieden des Leimgutes= geschieht entweder auf gewöhnliche
Weise in Siedekesseln oder durch fractionirtes Sieden oder endlich durch
Anwendung von Dampf. Die Art und Weise des Leimkochens influirt auf die
Qualität des zu erzielenden Leimes, was darin begründet ist, dass die
Ueberführung des Leimgutes in Leim oder vielmehr in Gallerte unter dem
Einflusse siedenden Wassers nur sehr langsam und nach und nach erfolgt;
die zuerst entstandenen Portionen Gallerte bleiben aber der Einwirkung
der Siedehitze ausgesetzt, bis alles Leimgut vollständig gelöst ist, in
dieser Zeit erleidet sie jedoch wesentliche Veränderungen, namentlich
verliert sie ihre Fähigkeit zu gelatiniren und bildet einen Leim von
schwächerem Klebevermögen und weit dunklerer Farbe, welche letztere
indessen häufig, allerdings mit Unrecht, als ein Kennzeichen eines
vorzüglichen Leimes angesehen wird. Ein rationelles Verfahren der
Leimfabrikation würde mithin eine sofortige Trennung des gelösten Leimes
von dem noch ungelösten Leimgute erheischen. Nach dem =älteren= Verfahren
bringt man das Leimgut mit der erforderlichen Wassermenge in den Kessel
und lässt so lange sieden, bis das Leimgut geschmolzen ist. Die Kessel
sind mit Hähnen zum Ablassen der Leimlösung versehen. Es ist
selbstverständlich, dass das Leimgut den Boden nicht berühren darf, wo es
unfehlbar verbrennen würde. Man bringt daher in den Kessel ein Drahtsieb
oder Weidengeflecht, das man zunächst mit einer Lage Stroh bedeckt und
auf dasselbe das Leimgut schichtet, bis der innere Kesselraum damit
erfüllt ist. Nachdem das Leimgut so mit weichem Wasser übergossen worden
ist, dass die Flüssigkeit nach beendigter Lösung des Leimgutes die zum
Gelatiniren erforderliche Consistenz besitzt, beginnt man mit der
Heizung. Das Leimgut vergrössert sein Volumen, wird durchscheinend und
schmilzt nach und nach. Sobald alles Leimgut in der Flüssigkeit
zusammengegangen, bildet sich auf der Flüssigkeit Schaum, der mittelst
einer Schaumkelle beseitigt wird. Zu der Lösung setzt man nun die Abgänge
von fertigem Leim früherer Operationen und feuert so lange fort, bis die
Lösung Probe hält. Die Probe wird auf folgende Weise ausgeführt: Man
setzt eine mit der heissen Leimlösung gefüllte halbe Eierschale auf
kaltes Wasser, gesteht die Lösung nach einiger Zeit zu einer ziemlich
consistenten Gallerte, so ist das Versieden beendigt und die Flüssigkeit
wird mittelst des Hahnes und eines Ablassrohres durch einen mit Stroh
belegten Spankorb filtrirt und hierauf in die Decantirgefässe --
=Leimkufen= -- gebracht, in denen sie durch Absitzenlassen geklärt und
hierauf in die Formen gelassen wird. Damit die Gallertlösung während der
Decantirung flüssig bleibe, sind die Kufen -- gewöhnlich hölzerne,
inwendig mit Bleiblech überkleidete Bottiche -- aussen mit schlechten
Wärmeleitern (Sägespänen, Häcksel) umgeben.
In einigen Fabriken bedient man sich zum Decantiren eines tiefen, engen
Kessels mit einer derart eingerichteten Feuerung, dass nur der obere
Theil der Wände, nicht aber der Boden und der untere Theil der Wände
geheizt wird. Leimkufe und Decantirkessel werden vorgewärmt, ehe man
die Leimlösung zulaufen lässt. Behufs der Klärung rührt man eine kleine
Menge feingepulverten Alauns (0,75-1,5 pro Mille der Flüssigkeitsmenge)
in die Flüssigkeit und lässt sie eine Nacht hindurch ruhig stehen.
Durch den Alaun wird der in dem Leim enthaltene Kalk zum grossen Theile
als Gyps unlöslich ausgeschieden, ebenso werden auch organische
Substanzen gefällt, welche den Leim verunreinigen würden. Der
Alaunzusatz hat den Nutzen, dass er die Gallerte während des
Eintrocknens zu Leim vor Fäulniss bewahrt, auf der anderen Seite aber
den Nachtheil, dass er das Klebvermögen des Leimes verringert. Ohne
Zweifel wird der Alaun durch andere minder schädliche Mittel ersetzt
werden können, der Kalk lässt sich vielleicht entfernen durch
Oxalsäure, deren gegenwärtiger Preis eine technische Anwendung möglich
macht, und die organischen Körper, die aus der Leimlösung zu entfernen
sind, können durch Zusatz geringer Mengen von Adstringentien während
des Kochens mit dem Schaum entfernt werden. Eine Abkochung von
Eichenrinde oder besser noch von Hopfen haben bei Versuchen im Kleinen
treffliche Dienste geleistet.
[Sidenote: Fractionirtes Sieden.]
Wenn man beim Leimsieden die zweckmässigere Methode des =fractionirten
Siedens= anwendet, wobei man das zu lange Verweilen des Leimes in höherer
Temperatur umgeht, so bringt man eine weit geringere Quantität Wasser,
als zum Lösen der Totalmenge des gleichzeitig verwendeten Leimgutes
erforderlich ist, in den Kessel und beginnt zu heizen. Sobald die
Dampfbildung anfängt, wird der Kessel mit einem gut schliessenden Deckel
bedeckt, damit die Dämpfe auf die vom Wasser nicht bedeckten Theile des
Leimgutes einwirken und dieselben in Leim überführen. Sobald das Wasser
nach 1-1/2-2stündigem Kochen hinreichend Leim aufgenommen hat, schöpft
man die Lösung von dem Leimgute ab, giesst neuerdings Wasser zu und
wiederholt das Abschöpfen und Zugiessen mehrmals, bis die letzte
Abkochung eine nicht mehr gelatinirende Leimlösung liefert, welche zum
Auflösen neuer Mengen Leimgut verwendet wird. Die verschiedenen
Abkochungen werden mit Ausnahme der letzten, entweder in dem nämlichen
Decantirgefäss gemischt und geklärt, oder, was vorzuziehen ist, jede
Abkochung für sich verarbeitet, wodurch man also verschiedene Leimsorten
erhält; die Erfahrung hat nämlich gelehrt, dass der aus dem ersten
Aufguss erhaltene Leim ein viel grösseres Klebevermögen besitzt, als die
letzten Abkochungen. Zuweilen wendet man zum Schmelzen des Leimgutes
Kessel an, welche den Bäuchapparaten ähnlich sind; die Kessel sind
nämlich mit einem durchlöcherten Metallboden als Einsatzboden versehen,
in dessen Mitte ein Rohr bis reichlich zu 2/3 der Höhe des Kessels
emporsteigt. Das Leimgut liegt auf dem Einsatzboden. Sobald die Dämpfe
während des Kochens sich schneller bilden, als sie durch das Leimgut
entweichen können, drücken sie die Lösung in dem Rohre in die Höhe, so
dass dieselbe ununterbrochen über das Leimgut strömt und die Schmelzung
wesentlich befördert.
Das rationellste Verfahren des Leimsiedens besteht sicher in der
=Anwendung von Dampf=, wobei man Hochdruckdämpfe mitten in das Leimgut
strömen lässt. Hierbei bewirkt man in der kürzesten Zeit eine
Schmelzung und erhält nur höchst concentrirte Lösungen, die sich in dem
unteren Theile des Bottichs, in dem man das Schmelzen des Gutes
vornimmt, ansammeln und somit der nachtheiligen Einwirkung der Hitze
entrückt sind. In neuerer Zeit kommt der »=Dampfleim=« im Handel
häufiger vor als früher. Es ist wiederholt die Ansicht ausgesprochen
worden, dass es vortheilhaft sei, den Leim erst bei beginnender
Fäulniss des Leimgutes zu bereiten, nachdem man das letztere mit Chlor
oder mit schwefliger Säure desinficirt habe. Es soll dadurch ein
hellerer Leim erhalten werden. Ob diese Ansicht begründet ist, wollen
wir dahingestellt sein lassen.
[Sidenote: Formen.]
III. =Das Formen der Gallerte.= Sobald die Lösung der Gallerte in den
Leimkufen hinreichend geklärt und etwas abgekühlt ist, schreitet man zum
Giessen derselben in Formen, in welchen sie zu Blöcken aus Gallerte
erstarrt, welche zu Leimtafeln zerschnitten und getrocknet werden.
Die Formen -- die =Leimtröge= -- in welche man die Leimlösung durch
einen Metallseiher laufen lässt, sind von Fichten- oder Tannenholz,
oben sind sie gewöhnlich etwas breiter, damit der Gallertblock leicht
herausgenommen werden kann. Am Boden der Form befindet sich eine Reihe
von Einschnitten, deren Entfernung von einander der Breite einer
Leimtafel entspricht. Die Formen werden vor dem Gebrauche rein
ausgewaschen und entweder feucht gelassen oder getrocknet und dann
eingeölt oder mit Unschlitt bestrichen, damit die sich bildende
Gallerte der Wand nicht adhärire. Neuerdings hat man die Holzformen
durch Formen aus Zink- oder Eisenblech zu ersetzen gesucht. Nachdem die
Formen vollkommen horizontal gestellt worden sind, füllt man sie bis an
den Rand mit der noch lauwarmen Leimlösung an und überlässt sie dann
sich selbst. Ist der Gallertblock gehörig gebildet, so macht man
denselben von den Wänden der Form los, worauf man die Form auf einer
benetzten Platte umstürzt und dann aufhebt. Der auf der Platte
zurückbleibende Block wird zunächst durch horizontale Schnitte in
Tafeln zertheilt, die der Dicke einer Leimtafel entsprechen; die Tafeln
werden hierauf vertikal in einzelne Tafelbreiten zerschnitten. Das
Zerschneiden in horizontale Tafeln geschieht entweder mit Hülfe eines
Klaviersaitendrahtes, der nach Art eines Sägeblattes in einen Rahmen
gespannt ist, oder mittelst mehrerer Drähte, die in gleichen
Entfernungen horizontal aufgespannt sind, unter welchen ein auf Leisten
oder Rollen verschiebbarer Schlitten hin und her bewegt werden kann.
Wird der Schlitten mit dem darauf liegenden Gallertblock durch den
Rahmen geschoben, so wird die Gallerte in Tafeln zerschnitten. In
neuester Zeit (1869) bringt die Fabrik von =C. Stalling= in Pieschen
bei Dresden den Leim in Form von =Gallerte= in den Handel. Allerdings
ist erwiesen, dass die Kleb- und Bindekraft des Leimes durch den
Process der Lufttrocknung bedeutend geschmälert wird.
[Sidenote: Trocknen des Leimes.]
IV. Das =Trocknen des Leimes= geschieht auf aus Bindfäden gefertigten
Netzen, welche in Rahmen ausgespannt, auf luftigen Trockenböden der Sonne
und der Luft ausgesetzt werden. Das Trocknen ist eine der schwierigsten
Operationen in der Leimfabrikation, da die Temperatur der Luft, und der
hygrometrische Zustand derselben auf das Produkt, namentlich während der
ersten Tage, von wesentlichem Einflusse sind. Die Gallerte nämlich, die
durch das Trocknen in Leim verwandelt werden soll, ist nur fest, so lange
die Temperatur 20° nicht weit übersteigt; bei höherer Temperatur
zerfliesst sie und erweicht wenigstens in der Weise, dass der Leim durch
die Maschen des Netzes dringt und so kräftig die Fäden adhärirt, dass man
diese in siedendes Wasser bringen muss, um den Leim von den Netzen zu
entfernen. Ist die Luft zu trocken, so werden die Tafeln, in Folge
unregelmässigen Zusammenziehens krumm und rissig. Frostkälte verursacht
ein Zerspringen der Tafeln und der Fabrikant muss fast immer zum
Umschmelzen des Leimes sich entschliessen. Bei feuchter Witterung
trocknet der Leim nicht, während der heissen Jahreszeit ist ausserdem,
namentlich bei Gewittern, ein totales Verderben des Leimes zu befürchten.
Es folgt daraus, dass eigentlich nur trockene Frühjahr- und Herbsttage
zum Trocknen des Leims sich eignen. Oft schon haben die Leimfabrikanten
es versucht, durch künstliche Wärme nachzuhelfen, aber meist ohne Erfolg,
weil der geringste Wärmeüberschuss die Gallerte schmolz und man es
gewöhnlich übersah, zu gleicher Zeit mit der Anwendung der Wärme den
erforderlichen Luftwechsel eintreten zu lassen.
Die Trockenräume, deren man sich in neuerer Zeit in den grösseren
Leimfabriken zum Trocknen des Leims bedient, sind grosse, mit
Holztäfelung versehene Säle, die den abziehenden Dämpfen durch eine dem
Dampfgenerator zugeneigte Röhrenleitung, die durch die unteren Räume
des Trockensaales und an den Wänden circulirt, den Durchgang gestatten
in der Weise, dass das Condensationswasser nach dem Dampfkessel
abfliessen kann. An dem Boden befinden sich Luftzüge, die durch
Schieber oder Klappen geöffnet oder geschlossen werden können, in der
Decke oder dem Gesimse der Trockenräume Oeffnungen, durch welche die
mit Feuchtigkeit gesättigte Luft entweichen kann. Die Horden mit den
Leimtafeln befinden sich auf dicht über einander liegenden
Lattengerüsten. Die unteren Horden trocknen am schnellsten aus, sodass
nach Verlauf von 18 bis 24 Stunden die oberen an die Stelle der unteren
gebracht werden können. Mit der steigenden Lufttemperatur wird die
Heizung ermässigt und endlich bei einer äusseren Temperatur von 15-20°
unterbrochen. Die geeignetste Lage der Trockenräume ist die Nordseite.
Die darin so weit als möglich ausgetrockneten Leimtafeln werden zuletzt
gewöhnlich noch in einer stark geheizten Trockenstube auf den
erforderlichen Grad der Härte gebracht. Den trockenen Tafeln pflegt man
schliesslich dadurch Glanz zu geben, dass man dieselben in heisses
Wasser taucht, mit einer benetzten Bürste abbürstet und dann von Neuem
trocknet.
[Sidenote: Knochenleim.]
Der =Knochenleim=, welcher aus dem Knochenknorpel entsteht, der fast den
dritten Theil (32,17 Proc.) vom Gewicht der Knochen ausmacht, kann aus
den Knochen durch Behandlung derselben mit Salzsäure und darauf folgendes
Schmelzen, oder durch Hochdruckdämpfe gewonnen werden. Die Darstellung
des Knochenleimes mittelst =Salzsäure= ist das gewöhnliche Verfahren. Am
vortheilhaftesten ist es, wenn man die Knochenleimfabrikation mit der von
Salmiak und Phosphor combinirt.
Die Darstellung des Knochenleimes zerfällt in: I. _Die Entfettung der
Knochen_ geschieht durch Auskochen derselben in einem eisernen oder
kupfernen Kessel. Das Knochenfett begiebt sich auf die Oberfläche und
kann abgeschöpft werden. Um an Brennstoff möglichst zu sparen, nimmt
man die ausgekochten Knochen durch Rechen aus der heissen Flüssigkeit
und ersetzt sie durch frische Knochen, bis die Abkochung gallertartig
wird. Letztere wird als Viehfutter oder als Dünger verwendet. Es ist
auch vorgeschlagen worden, die Knochen mit Hülfe von
Schwefelkohlenstoff zu entfetten. II. _Die Extraction der entfetteten
Knochen mittelst Salzsäure._ Nach der Entfettung und dem
Abtropfenlassen bringt man die Knochen in Körbe und letztere in
hölzerne Standgefässe, welche so hoch sind, dass die Körbe bis zur
Hälfte der Höhe in dieselben einragen, hängt letztere an Stäbe oder
Querbalken und setzt die Knochen der Einwirkung einer auf 7° B. (= 1,05
spec. Gewicht = 10,6 Proc. ClH) gebrachten Salzsäure aus. Auf 10
Kilogr. zu extrahirende Knochen rechnet man 40 Liter Salzsäure von der
angegebenen Stärke. In der Säure lässt man die Knochen bis zu ihrer
völligen Erweichung, was man daran erkennt, dass die Knochen
durchscheinend geworden sind und nach allen Richtungen hin gebogen
werden können; hierauf werden sie herausgenommen und nach dem
Abtropfenlassen in fliessendes Wasser gebracht, hierauf in ein Gefäss
mit Kalkwasser mehreremal eingetaucht und nochmals gewaschen. Nach
dieser letzten Behandlung sind die Knochen zum Versieden genügend
vorbereitet. -- Anstatt der Salzsäure hat =Gerland= jüngst eine
wässerige Lösung von schwefliger Säure zur Extraction der Knochen in
Vorschlag gebracht. III. _Die Ueberführung des Rückstandes in Leim._
Die vollkommen oder nur theilweise getrocknete Knochensubstanz (der
Knorpel) wird in eine hohe, nach oben etwas weitere Stande gefüllt,
welche einen oder mehrere Senkböden enthält, mit einem gutschliessenden
Deckel und am Boden mit einer Ablassöffnung versehen ist. Die
Knochensubstanz wird auf dem aus einem Lattengitter bestehenden
Senkboden ausgebreitet. Durch eine passende Oeffnung im Deckel wird aus
einem einfachen Destillirkessel (einer Branntweinblase) Wasserdampf in
eine Stande geleitet. Kurze Zeit nach dem Einströmen des Dampfes läuft
ein Strom flüssiger Gallerte aus dem Ablassrohre, die gewöhnlich so
concentrirt ist, dass sie sogleich in den Kästen abgegossen werden
kann, worin sie zu den Blöcken erstarrt, aus denen die Leimtafeln
geschnitten werden. Kommt nach einigen Stunden dünnere Gallerte, so
öffnet man die Stande und bringt die aufgequollenen Leimklumpen mit der
nicht genügend concentrirten Gallerte in einen kupfernen Kessel, um
unter Kochen und Umrühren vollends aufzulösen. Nachdem die Flüssigkeit
die gehörige Consistenz erreicht, giesst man sie in die Formen und
verfährt übrigens wie bei der gewöhnlichen Methode der Darstellung von
Leim. Das in dem Knorpel in kleiner Menge noch zurückgebliebene
Calciumphosphat giebt dem Knochenleim ein milchiges Ansehen, das häufig
noch durch Zusatz von Barytweiss, Zinkweiss, Bleiweiss, Kreide oder
Thon vermehrt wird. Der Knochenleim bricht sich unter dem Namen
=Patentleim= immer mehr Bahn.
[Sidenote: Flüssiger Leim.]
=Flüssiger Leim.= Wenn man Leim mit einem gleichen Gewicht Wasser und
einer kleinen Menge Salpetersäure behandelt, so erhält man eine Lösung,
die noch alle Klebkraft des angewendeten Leimes besitzt, aber die
Eigenschaft zu gelatiniren eingebüsst hat. Auf diesem Verfahren beruht
die Darstellung des =flüssigen Leimes=, der sich bereits allgemein in
Deutschland eingebürgert hat. Nach =Dumoulin='s Vorschrift löst man 1
Kilogr. Kölner Leim in 1 Liter Wasser und setzt zu der Lösung nach und
nach 0,2 Kilogr. Salpetersäure von 36° B. hinzu. Nachdem die stürmische
Entwickelung von salpetrigen Dämpfen vorüber ist, lässt man die
Flüssigkeit erkalten. Einen noch vorzüglicheren flüssigen Leim, als der
ist, welchen man bei Behandlung festen Leimes mit Salpetersäure erhält,
gewinnt man, indem man wasserhelle sogenannte Gelatine oder guten
Kölner Leim im Wasserbade mit einer gleichen Quantität starkem Essig,
ein Viertheil Alkohol und ein klein wenig Alaun auflöst. Unter dem
Einflusse des Essigs behält dieser Leim auch in kaltem Zustande seine
Flüssigkeit bei. Nach =Knaffl= stellt man vorzüglichen flüssigen Leim
durch 10-12stündiges Erwärmen einer Lösung von 3 Th. Leim in 8 Th.
Wasser mit 0,5 Th. Salzsäure und 0,75 Th. Zinkvitriol bei 80-85° C.
Temperatur dar. Er ist sehr bequem bei einer grossen Anzahl kleiner
Arbeiten, die keinen sehr guten Klebstoff erheischen, denn er ist stets
für den Gebrauch bereit und hält sich unbegrenzt lange. Die Fabrikanten
falscher Perlen brauchen ihn in grosser Menge, ferner dient derselbe
zum Festkitten von Perlmutter, Horn etc. in Holz und Metall.
[Sidenote: Leimprobe.]
=Prüfung der Güte des Leimes.= Der Leim lässt sich auf seine Güte zwar
am zuverlässigsten durch einen versuchsweisen Gebrauch prüfen, doch
zeigt er schon von aussen gewisse Eigenschaften, nach denen
approximativ sein Werth beurtheilt werden kann. Man verlangt von einem
guten Leim, dass er gleichmässig hellbraun oder bräunlichgelb sei,
keine Flecken zeige, glänzend, wenn kein Zusatz von Mineralsubstanzen
stattgefunden, klar, durchscheinend, spröde und hart sei, an der Luft
trocken bleibe, beim Biegen kurz abbreche, einen glasartig glänzenden
Bruch gebe, in kaltes Wasser gelegt, selbst nach 48stündiger Digestion,
nur aufquelle, aber nicht zerfliesse. Ein splitteriger Bruch deutet auf
unvollkommen geschmolzene sehnige Theile. Die Bindekraft und Zähigkeit
des Leimes sucht man oft durch Zusatz von erdigen Pulvern zu erhöhen.
Dies ist z. B. bei dem russischen Leim der Fall, welcher seine
undurchsichtige weisse Farbe einem Zusatz von Bleiweiss, Bleisulfat,
Zinkweiss oder Kreide verdankt, welche in der Menge von 4-8 Proc. dem
Leime zugesetzt werden. Neuerdings dient häufig das Barytweiss als
Zusatz. Auch mit chromsaurem Bleioxyd versetzter gelber Leim kommt im
Handel vor. Sehr häufig finden sich Leimsorten, die, von völlig
gleichen äusseren Eigenschaften, trotzdem bei ihrer Anwendung einen
ganz verschiedenen Grad von Bindevermögen kundgeben. Es sind deshalb
von verschiedenen Technikern =Leimprüfungsmethoden= vorgeschlagen
worden, die theils auf chemischen, theils auf physikalischen
Eigenschaften beruhen.
I. _Chemische Prüfungsmethoden._ Methode von =Graeger=. Von der Ansicht
ausgehend, dass die Güte eines Leimes, abgesehen von dessen Ursprunge,
abhängig sei von seinem Gehalte an Leimsubstanz oder Glutin und der
Abwesenheit fremder Körper, die seine Bindekraft schwächen, bestimmte
=Graeger= die Menge des Glutins durch Fällen der Leimlösung mit Tannin.
Aus dem Gewichte des Leimtannates (dessen Zusammensetzung er in 100 Th.
zu 42,74 Th. Glutin und 57,26 Th. Tannin annahm) ward der Gehalt des
Leimes an reinem Glutin berechnet. Nach demselben Princip wie =Graeger=
verfährt auch =Risler-Beunat=. Nach der von letzterem vorgeschlagenen
Methode stellt man zwei Normalflüssigkeiten dar, von denen die eine in
einem Liter 10 Grm. reine Gerbsäure, die andere in einem Liter 10 Grm.
Hausenblase und 20 Grm. Alaun aufgelöst enthält. Da diese beiden
Flüssigkeiten sich nicht zu gleichen Volumen sättigen, so bestimmt der
Verf. den Titer der einen im Verhältniss zur andern und verdünnt dann
die Gerbsäurelösung, welche zu concentrirt ist, mit der hiernach
erforderlichen Quantität Wasser. Um einen Leim zu untersuchen, löst man
nach dem Verf. 10 Grm. desselben mit 20 Grm. Alaun in einem Liter
Wasser auf, indem man die Mischung nöthigenfalls zum Kochen erhitzt.
Man nimmt dann 10 Cubikcentim. der Gerbsäurelösung und giesst
unmittelbar 10 Cubikcentim. der Leimlösung hinzu, da man sicher sein
kann, dass dies nicht genug ist, weil kein im Handel vorkommender Leim
die Reinheit der Hausenblase hat. Man schüttelt die Mischung stark,
fügt, wenn der Niederschlag sich nach einigen Minuten abgesetzt hat,
wieder 1 Cubikcentim. Leimlösung hinzu und filtrirt durch ein kleines
nassgemachtes Kattunfilter. Wenn ein Tropfen Leimlösung in der
Flüssigkeit noch eine Trübung hervorbringt, setzt man abermals 1
Cubikcentim. derselben zu und filtrirt dann wieder durch dasselbe
Filter, worauf man wieder mit einem Tropfen Leimlösung probirt, und so
fort, bis die filtrirte Flüssigkeit durch die Leimlösung nicht mehr
getrübt wird.
Dem Verfahren von =Graeger= und dem von =Risler-Beunat= ist der Vorwurf
zu machen, dass eine Leimlösung mit Gerbsäure nicht so vollständig
ausgefällt werden kann, dass das abgedampfte Filtrat nicht beim
Erhitzen den eigenthümlichen Leimgeruch gezeigt hätte. Aber die
vollständige Fällung des Leimes auch zugestanden, so hat man doch, da
die Constitution des Leimes noch nicht bekannt ist und derselbe
höchstwahrscheinlich ein gemengter Stoff ist, in der chemischen
Leimprobe keine Bürgschaft dafür, dass in der That die Menge der an
Tannin gebundenen Substanz in geradem Verhältniss zur Bindekraft des
Leimes stehe. Gallerte und Leim sind ganz verschiedene Körper,
letzterer hat Bindekraft, welche der ersteren so ziemlich abgeht, und
doch werden beide aus Lösungen durch die nämliche Tanninmenge gefällt.
[Illustration: Fig. 256.]
II. _Mechanische Prüfungsmethode._ =Verfahren von Schattenmann.= Legt
man den zu prüfenden Leim längere Zeit in eine grössere Menge Wasser
von ungefähr 15° C., so schwillt er beträchtlich an und schluckt eine
reichliche Menge Wasser ein, welche das Fünf- bis Sechzehnfache seines
eigenen Gewichtes beträgt. Je consistenter und elastischer der Leim im
aufgequollenen Zustande ist, desto grösser ist seine Bindekraft. Je
mehr Wasser er absorbirt, desto ausgiebiger ist der Leim. =Weidenbusch=
hat das vorstehende Verfahren geprüft und gefunden, dass es eigentlich
nur auf den Knochenleim anwendbar ist, dessen Gallerte auch selbst im
Zustande höchster Sättigung mit Wasser eine Festigkeit bewahrt, die
kein Lederleim zeigt, sodass man schon durch dieses Verhalten im Stande
ist, die Abstammung des Leimes -- ob aus Leimgut, ob aus Knochen -- zu
erkennen. Uebrigens hält die Aufsaugungsfähigkeit keineswegs mit der
Flüssigkeit Schritt und geringere Leimsorten nehmen oft mehr Wasser auf
als die besseren Sorten. Ein neues Verfahren der Leimprüfung hat
=Lipowitz= vorgeschlagen. Er löst 5 Th. des Leims in so viel heissem
Wasser auf, dass das Gewicht der Lösung 50 Th. beträgt und lässt diese
Lösung bei 18° C. zwölf Stunden lang stehen, damit sie gelatinire.
In einem offenen Glase (Fig. 256) von stets gleicher Weite setzt der
Verf. auf den Rand desselben das aus Blech gefertigte Bänkchen _a_,
durch dessen Mitte der Draht _b_ führt, an dessen unterm Ende ein
napfförmig gelegenes Blech mit der convexen Seite nach aussen gelöthet
ist. Der Draht mit dem Blech wiegt 5 Grm. und bewegt sich willig in der
Bank _a_. Ein aufzusetzender Trichter _c_ wiegt ebenfalls 5 Grm.; in
den Trichter kann man bis zu 50 Grm. feine Schrotkörner schütten. Je
nach der grösseren Fähigkeit des Leimes, consistentere Gallerte zu
bilden, wird auch das Instrument um so mehr beschwert werden müssen, um
in die Gallerte einzusinken; woraus sich die Bindekraft des Leimes
beurtheilen lässt. =Heinze= hat bei (1864 veröffentlichten) Versuchen
gefunden, dass die =Lipowitz='sche Leimprobe praktisch sehr gut zu
verwerthende Resultate gebe.
Die =Leimprobe= von =Weidenbusch= ist im Princip eine Erweiterung der
früher von =Karmarsch= vorgeschlagenen Methode, nach welcher man
einfach zwei Stücke Holz zusammenleimte und dann das Gewicht bestimmte,
welches zum Zerreissen des Holzes erforderlich war. Die Uebelstände
dieser Methode liegen klar zu Tage, da es wol nie gelingen wird, Hölzer
von stets gleichbleibender Dichte, Oberfläche, Trockenheit u. dergl. zu
finden, und diese selbst für möglich gehalten, so steht es fest, dass
die Festigkeit eines guten Leimes grösser als die des Holzes ist,
sodass dann leicht Holz von Holz reisst und der Zerreissungswerth für
Leim nicht ermittelt wird. Auch wenn Holz von Leim sich trennte, wäre
ein Vergleich nicht möglich, sondern nur wo Leim von Leim sich trennt.
Eine Substanz, welche der Leim aufnimmt, in ihrer Oberfläche Dichte u.
s. w. aber nicht veränderlich ist, sieht =Weidenbusch= in dem Gyps
(Marienglas), welcher fein gepulvert, gesiebt und bei 120-150° C.
entwässert wird. Aus diesem Gypspulver werden Stäbchen gegossen, die
zuerst bei gelinder Wärme, dann über Chlorcalcium getrocknet werden,
bis sie an Gewicht nicht mehr abnehmen. Die Werthbestimmung des Leims
beruht nun darauf, dass, wenn die Gypsstäbchen mit Lösungen
verschiedener Leimsorten getränkt werden, verschiedene Belastungen
nöthig sind, um sie zu zersprengen, und wenn der Werth, welchen der
Gyps allein für sich in Anspruch nimmt, immer derselbe ist, so muss die
Differenz stets den Leim treffen. =Weidenbusch= hat zu dem Ende einen
Apparat zusammengesetzt, mit dessen Hülfe durch allmälige Belastung das
Gewicht ermittelt wird, das zum Zerreissen eines solchen Leimstäbchens
erforderlich ist. Der Zerreissungswerth (mittelst Quecksilber bestimmt)
für ein bei 100° getrocknetes Leimstäbchen beträgt als Mittelzahl 219
Grm. Behufs der Prüfung wird der bei 100° getrocknete Leim abgewogen,
über Nacht zum Aufquellen in Wasser gelegt und dann in heissem Wasser
gelöst, sodass die Lösung 1/10 an Leim enthält. Die Lösung wird mit
etwas neutraler Indiglösung gefärbt, um den Ueberzug auf dem Gyps
besser erkennbar zu machen und damit 1-2 Minuten lang die Gypsstäbchen
in Berührung gebracht, die dann getrocknet werden, bis ihr Gewicht
constant bleibt. Hierauf werden sie in dem Apparate durch
Einströmenlassen von Quecksilber in denselben gesprengt.
[Sidenote: Fischleim.]
=Der Fischleim.= Die innere pulpose und vasculäre Haut der Schwimmblase
der Fische aus der Ordnung der Knorpelganoiden, zu denen die =Hausen=
(_Acipenser huso_), der gemeine =Stör= (_A. sturio_), der =Wardick= (_A.
Güldenstaedti_) und der =Sterlet= (_A. stellatus_) gehören, kommt im
getrockneten Zustande unter dem Namen =Hausenblase= in dem Handel vor.
Die aus den Stören, so wie verwandten Arten, die namentlich im caspischen
Meere und den in dasselbe mündenden Flüssen, an den Ufern des schwarzen
Meeres und in sibirischen Flüssen vorkommen, gewonnenen Schwimmblasen
werden aufgeschnitten, gewaschen, ausgespannt und der Sonne ausgesetzt,
bei einem gewissen Grade des Trocknens die äussere Muskelhaut, welche
beim Kochen mit Wasser keinen Leim bildet, abgezogen, die innere Haut auf
verschiedene Weise geformt (Kränze, Lyraform, Blätter), behufs der
Bleichung den Dämpfen von brennendem Schwefel ausgesetzt und darauf
völlig in der Sonne ausgetrocknet.
Nach den verschiedenen Ländern, in denen die Hausenblase gewonnen wird,
unterscheidet man =russische= (die beste Sorte ist die von Astrachan),
=nordamerikanische= (von _Gadus merlucius_), =ostindische= (von
_Polynemus plebejus_, theils in Blättern, theils in Beuteln als ganze
Schwimmblase vorkommend), von der =Hudsonsbay= (von Störarten
herrührend; Zungenhausenblase), =brasilianische= (wird, wie es scheint,
von _Silurus_- und _Pimelodus_-Arten gewonnen und kommt in Pfeifen,
Klumpen und Scheiben vor), deutsche Hausenblase (wird in Hamburg aus
der Schwimmblase des gemeinen Störes gewonnen). In den
Donaufürstenthümern kocht man die Haut, die Blasen, die Gedärme und
Magen von Knorpelfischen zu einer steifen Gallerte, schneidet sie in
dünne Blätter, welche man trocknet und zusammenrollt, wie die
Hausenblase, und als solche in den Handel bringt. Bei ihrer Anwendung
hat man zu unterscheiden zwischen Fischleim und Hausenblase. Ersterer
unterscheidet sich, wenn sorgfältig bereitet, in keiner Weise von dem
aus Knochen oder Haut dargestellten Leim, die Hausenblase aber, die
kein Leim ist, sondern erst durch Kochen in Leim übergeht, besteht aus
Fäden, die, wenn man sie in Wasser löst, wol anschwellen, aber nur zum
Theil lösen; die aufgequollenen Fäden haben ihre Structur beibehalten,
was für die Anwendung der Hausenblase zum Klären von Wein, Bier u.
dergl. von Wichtigkeit ist, insofern die Fasertheile gewissermaassen
ein zusammenhängendes Netz bilden, in welches sich die
niedergeschlagenen und trübenden Theile festsetzen. Es hat sich
gezeigt, dass zum Klären mit Hausenblase die Gegenwart der Gerbsäure
vortheilhaft ist, da dieselbe ein Zusammenziehen der
Hausenblasefäserchen bewirkt, wodurch jede in der zu klärenden
Flüssigkeit suspendirte Substanz eingehüllt wird und nur der klaren
Flüssigkeit abzulaufen gestattet ist. Die Klärung mit Hausenblase ist
demnach eine Art von Filtration, woraus folgt, dass die Hausenblase zu
diesem Zweck weder durch Leim noch durch eine =heissbereitete=
Hausenblaselösung ersetzt werden kann. Mit Ausnahme der Anwendung der
Hausenblase zum Klären lässt sich dieselbe in allen übrigen Fällen, so
in der Appretur der Seidenzeuge durch Darstellung der Gelée in der
Kochkunst, bei der Bereitung des englischen Pflasters, von Kitt u.
dergl. durch die besseren Knochenleim- oder Gelatinesorten ersetzen.
Seit einigen Jahren bringt der Franzose =Rohart= unter dem Namen
_Ichtyocolle française_ ein Surrogat für Hausenblase in den Handel,
welches Blutfibrin und Tannin erhalten wird.
[Sidenote: Leimsurrogate und neue Fabrikate aus Leim.]
In der jüngsten Zeit sind drei neue Leimsurrogate aufgetaucht, nämlich
1) der =Kleberleim= (_colle gluten_), 2) der =Eiweissleim= (_colle
vegétale ou albuminoïde_), 3) der =Caseïnleim= (_colle caséine_).
Ersterer ist ein Gemisch von Kleber und gegohrenem Mehl und zeichnet
sich durch eine sehr saure Beschaffenheit, jedoch durch geringes
Klebevermögen aus. Der Eiweissleim ist ein durch angehende Fäulniss
veränderter Kleber. Zu seiner Darstellung wäscht man den auf
gewöhnliche Weise erhaltenen Kleber mehrere Male mit Wasser, und setzt
ihn einer constanten Temperatur von 15-25° C. aus. Unter diesen
Umständen geräth der Kleber in Gährung, welche sich dadurch zu erkennen
giebt, dass er bis zu einem gewissen Grade flüssig wird. Wenn dies
soweit eingetreten ist, dass man leicht den Finger hindurch führen und
ihn damit zertheilen kann, ist die Umwandlung beendet. Man giesst den
flüssig gewordenen Kleber dann in Formen, welche den Leimformen ähnlich
sind, und bringt diese Formen in einen auf 25-30° erwärmten Raum; nach
24-48 Stunden sind die oberen Schichten hart geworden; man nimmt dann
die Täfelchen heraus, breitet sie, die hart gewordene Seite nach unten,
auf Leinwand oder Drahtgewebe aus; bringt sie mit demselben wieder in
den Trockenraum und lässt sie vollständig austrocknen, was in 4-5 Tagen
stattfindet. Der so dargestellte Eiweissleim kann nun beliebig
aufbewahrt oder versendet werden. Die Auflösung in dem doppelten
Gewicht Wasser ist die normale Flüssigkeit; man verdünnt sie mehr oder
weniger, je nach der Anwendung, welche man davon machen will. Man kann
den Eiweissleim zu folgenden Zwecken benutzen: 1) zum Leimen des Holzes
statt des gewöhnlichen Leims. 2) Zum Kitten von Steingut, Porcellan,
Glas, Perlmutter etc. 3) Zum Zusammenkleben von Leder, Papier, Pappe
etc. 4) Als Schlichte in der Weberei. 5) Zum Klären von Flüssigkeiten.
6) Zur Appretur und zum Waschen von Faserstoffen, wie Seide etc. 7) Zum
Fixiren der Farben oder als Mordant in der Färberei und Druckerei statt
des Eiweisses.
Der =Caseïnleim= wird durch Auflösen von Caseïn in gesättigter
Boraxlösung dargestellt. Man erhält so eine dickliche Flüssigkeit, die
sich durch grosses Klebvermögen auszeichnet, und in vielen Fällen,
namentlich in der Kunstschreinerei und bei Portefeuillearbeiten die
Stelle des Leimes vertreten kann. Unter dem Namen =elastischer= Leim
ist eine eigenthümliche Leimsorte eingeführt worden. Durch Glycerin
kann der Leim bleibend weich, elastisch und haltbar gemacht werden. Die
Mischung wird folgendermaassen dargestellt: man lässt Leim im Wasser
zergehen, welches in einem Wasserbade erhitzt wird, und zwar erwärmt
man so lange, bis er ganz dick wird, worauf man das Glycerin zusetzt,
beiläufig das gleiche Gewicht von dem angewandten Leim; man rührt das
Gemisch gut um und fährt fort zu erhitzen, um das übrig gebliebene
Wasser zu verdampfen, dann giesst man diese Masse in Formen oder auf
eine Marmortafel und lässt sie vollkommen erkalten. Diese Substanz
lässt sich zur Anfertigung von Schwärzwalzen für Buchdrucker, von
Stempeln, elastischen Figuren zum Abformen von Gegenständen für die
Galvanoplastik u. s. w. verwenden.
Die Phosphorfabrikation.
[Sidenote: Allgemeines.]
Der =Phosphor= wurde 1669 von =Brand= in Hamburg aus dem Harne und 1769
von dem schwedischen Chemiker =Gahn= aus den Knochen isolirt, jedoch erst
1771 von =Scheele= aus den Knochen in vortheilhaftester Weise
dargestellt, und ist seit der Einführung der phosphorhaltigen
Zündrequisiten ein technisch höchst bedeutsamer Körper, kommt in
verschiedenen Mineralien, doch nur in dem Apatit, Phosphorit und
Staffelit (z. B. in dem von Amberg und Redwitz in Bayern und dem von Diez
in Nassau[144]), so wie ferner in den Knochen in solcher Menge vor, dass
die Darstellung des Phosphors daraus möglich erscheint.
[144] Nach einer Untersuchung von =Th. Petersen= (1866) enthält der
Staffelit von Diez 36,78 Proc. Phosphorsäure, entsprechend 16,06
Proc. Phosphor. Die Verfuhr desselben von Lahnstein und
Pfaffendorf betrug im Jahre 1868 600,000 Ctr. (à 15-20 Sgr.).
[Sidenote: Die Darstellung des Phosphors.]
Wenn man indessen von den bis jetzt fruchtlos gebliebenen Versuchen
absieht, den Apatit, gewisse Varietäten des Phosphorits, die in ihrer
reinsten Form bis zu 18,6 Proc. Phosphor enthalten, den Sombrerit[145]
und das phosphorsaure Eisenoxyd (letzteres nach den Vorschlägen von
=Minary= und =Soudry= durch Destillation mit ausgeglühtem Kokspulver) zur
Phosphorfabrikation zu verwenden, so bilden die =Knochen= gegenwärtig das
alleinige Material, aus denen der Fabrikant mit Vortheil den Phosphor
gewinnt.
[145] Der =Sombrerit=, ein Mineral, das sich in Menge auf den Antillen,
namentlich auf der Insel Sombrero findet, besteht wesentlich aus
Calciumphosphat und Calciumcarbonat. Es wird gegenwärtig behufs
der Fabrikation von künstlichem Dünger und von Phosphor nach
Europa gebracht. Nach =F. Sandberger= ist der Sombrerit
(Sombrero-Phosphat) Korallenkalk, welcher durch die
durchsickernden löslichen Salze des ihm aufgelagerten Guano's
vollständig und mit Erhaltung der Petrefacten in Phosphorit
umgesetzt worden. Dem Sombrerit ähnlich ist der seit kurzem aus
Nordamerika nach Europa kommende =Navassaguano= oder =Navassit=,
welcher nach den Untersuchungen von =Ulex= 1/3 seines Gewichts an
Phosphorsäure enthält.
Die Knochen enthalten in dem Zustande, wie sie der Fabrikant verwendet
im trocknen, aber ungebrannten Zustande 11-12 Proc. Phosphor
als Knochenkohle 16-18 " "
als weissgebrannte Knochen 20-25,5 " "
Die Zusammensetzung der Knochenasche ist nach zwei Analysen:
1. 2.
Calciumcarbonat 10,07 9,42
Magnesiumphosphat 2,98 2,15
Calciumtriphosphat 83,07 84,39
Fluorcalcium 3,88 4,05
Nach dem gegenwärtig üblichen von =Nicolas= und =Pelletier=
herrührenden Verfahren werden die Knochen in weissgebranntem Zustande
mit Schwefelsäure zersetzt:
a) Knochenasche Ca_{3}(PO_{4})_{2} } { Saures Calciumphosphat
} geben { CaH_{4}(PO_{4})_{2}
Schwefelsäure 2H_{2}SO_{4}[146]} { Calciumsulfat 2CaSO_{4}
und das saure Calciumphosphat mit Kohle gemengt in geeigneten Gefässen
erwärmt, wobei zunächst das saure Calciumphosphat unter Abgabe von
Wasser in Calciummetaphosphat übergeht:
b) Ca } (PO_{4})_{2} - 2H_{2}O = Ca(PO_{3})_{2}
H_{4} }
Saures Calciumphosphat Calciummetaphosphat;
hierauf wird bei weiterem Erhitzen bis zur Weissglut das
Calciummetaphosphat in der Weise reducirt, dass 2/3 des Phosphors des
Calciumphosphates erhalten werden, 1/3 aber im Rückstande verbleibt:
c) Calciummetaphosphat 3Ca(PO_{3})_{2} }
und Kohle 10C } geben
}
{ Calciumtriphosphat Ca_{3}(PO_{4})_{2}
{ Kohlenoxyd 10CO
{ Phosphor 4P.
[146] Das technische Molekulargewicht der englischen Schwefelsäure =
106.
Dort, wo die Phosphorfabrikation als selbständiger Industriezweig
auftritt, giebt man fast überall die leimgebende Substanz der Knochen
(fast 1/3 des Knochengewichts betragend) verloren; wird dagegen die
Gewinnung des Phosphors neben der Fabrikation von Knochenleim, Salmiak
und Blutlaugensalz betrieben, so werden die (nicht gebrannten) Knochen
nach ihrer Entfettung mittels Salzsäure ausgezogen, die zurückbleibende
organische Knochensubstanz wird zur Fabrikation von Knochenleim (vergl.
Seite 618) verwendet, dagegen der in der Salzsäure gelöste
phosphorsaure Kalk mit kohlensaurem Ammoniak gefällt und zur
Phosphordarstellung verwendet. Die über dem Niederschlage stehende
Flüssigkeit wird auf Salmiak verarbeitet.
Das gewöhnliche Verfahren der Phosphorfabrikation zerfällt in folgende
vier Operationen:
1) in das Brennen der Knochen und Zerkleinern der Knochenerde,
2) in das Zersetzen der Knochenerde durch Schwefelsäure und Eindampfen
des sauren phosphorsauren Kalkes mit Kohle,
3) in das Destilliren des Phosphors,
4) in die Raffination und Aufbewahrung des Phosphors.
[Sidenote: Weissbrennen der Knochen.]
1) Die auf Phosphor zu verarbeitenden Knochen werden zum grossen Theile
von den in der Nähe der Fabrik liegenden Wasenmeistereien geliefert.
Zuweilen verwendet man auch erschöpfte Knochenkohle der
Zuckerraffinerien. Der Zweck des Brennens der Knochen ist, =alle=
organischen Bestandtheile vollständig zu zerstören. Die hierzu
angewendeten Oefen haben gewöhnlich die Beschaffenheit der Kalköfen und
zwar der mit ununterbrochenem Gange. Auf die Sohle des Ofens kommt eine
Lage Holz, darauf die Knochen, man entzündet das Holz und unterhält durch
Aufschütten von frischen Kohlen das Feuer. Die weissgebrannten Knochen
werden durch eine von der Ofensohle ausgehende Oeffnung gezogen, während
mit dem Auffüllen frischer Knochen fortgefahren wird. Ueber der Gicht des
Ofens ist ein kegelförmiger Aufsatz von starkem Eisenblech angebracht,
welcher die während des Brennens sich entwickelnden, höchst übel
riechenden Gase in einen gut ziehenden Schornstein leitet. Noch besser
ist es, die Gase möglichst vollständig zu verbrennen, wodurch zugleich an
Brennmaterial gespart wird.
100 Kilogr. frische Knochen liefern 50-55 Kilogr. weissgebrannte
Knochen, die durch Walz- oder Pochwerke zertheilt und am
vortheilhaftesten in ein grobes Pulver, dessen Korn Linsengrösse
besitzt, verwandelt werden.
[Sidenote: Zersetzen der Knochenerde durch Schwefelsäure.]
2) Die zerkleinerten weissgebrannten Knochen werden durch Behandeln mit
concentrirter Schwefelsäure zersetzt. 100 Kilogr. Knochenerde (mit
ungefähr 80 Kilogr. Calciumtriphosphat) brauchen zu ihrer Zersetzung
106,73 Kilogr. Schwefelsäure von 1,52 spec. Gewichte,
85,68 " " " 1,70 " "
73,63 " " " 1,80 " "
Nach der Angabe von =Payen= nimmt man auf 100 Kilogr. Knochenerde 100 Th.
Schwefelsäure von 50 Proc. oder 1,52 spec. Gewichte. Die Zersetzung des
Knochenmehles durch Schwefelsäure geschieht in mit Blei ausgefütterten
Bottichen oder in ausgepichten (oder mit Theerasphalt inwendig
überzogenen) Ständern aus Tannenholz. Die von dem Niederschlage
abgezogene Lauge hat ein spec. Gewicht von 1,05-1,07, entsprechend 8-10°
B. Der Rückstand wird mit Wasser ausgelaugt und die hierbei erhaltene
schwächere Lauge (= 5-6° B.) mit der ersten in die zum Abdampfen
bestimmten Bleipfannen gebracht. Die durch nochmaliges Auswaschen des
Rückstandes in den Bottichen erhaltene Flüssigkeit wird statt des Wassers
mit Schwefelsäure gemischt und zum Aufschliessen von frischer Knochenerde
verwendet. Das Abdampfen der sauren Flüssigkeit bis auf 45° B. = 1,45
spec. Gew. geschieht in kleinen Pfannen, deren Boden auf eisernen Platten
ruht; sie werden von dem abziehenden Feuer der Destilliröfen oder auch
von dem Knochenbrennofen geheizt. Die zur erforderlichen Consistenz
gebrachte Lauge wird mit Holzkohlenpulver von Linsengrösse gemischt (auf
100 Th. Lauge 20-25 Th. Kohle) und in gusseisernen Kesseln über Feuer
getrocknet.
Die zur Trockne gebrachte Masse besteht aus saurem Calciumphosphat,
Kohle und Wasser (von letzterem 5-6 Proc.). Bei Beginn der Einführung
der Phosphorfabrikation war man der Meinung, die Phosphorsäure befände
sich darin in reinem Zustande und habe all' ihren Kalk an die
Schwefelsäure abgegeben. Später fanden =Fourcroy= und =Vauquelin=, dass
aus dem Calciumtriphosphat (Ca_{3}(PO_{4})_{2}), wie es in der
Knochenasche sich findet, nur saures Calciumphosphat
(CaH_{4}(PO_{4})_{2}) geworden sei; sie wurden deshalb zu dem
Vorschlage veranlasst, eine grössere Menge Schwefelsäure anzuwenden,
um, wie sie meinten, dem Calciumphosphat eine grössere Menge Calcium zu
entziehen. Diese Ansicht wurde von =Javal= widerlegt, welcher nachwies,
dass die reine Phosphorsäure mit Kohle gemengt wenig oder keinen
Phosphor gebe, da sie sich schon bei einer Temperatur verflüchtigt, die
niedriger ist als die zu ihrer Zersetzung erforderliche, und somit der
reducirenden Einwirkung der Kohle sich entzieht. Die Gegenwart des
Wassers in dem Gemenge ist die Ursache, dass während der Destillation
ausser Kohlenoxyd auch Kohlenwasserstoffe und Phosphorwasserstoff
auftreten.
[Sidenote: Destillation des Phosphors.]
3) Das Erhitzen des Gemenges des sauren Calciumphosphates mit Kohle
behufs der Destillation des Phosphors geschieht in Retorten aus
feuerfestem Thone, die grosse Aehnlichkeit mit den zum Brennen der
Nordhäuser Schwefelsäure dienenden haben. Die zum Erhitzen dieser
Retorten dienenden Oefen sind Galeerenöfen, ähnlich den in den
Vitriolbrennereien und Salpeterfabriken. Ein solcher Ofen enthält 24
Retorten, nämlich 12 auf jeder Seite. Der untere hintere Theil der
Retorten liegt auf der einen Seite des Feuerraumes auf; der vordere Theil
oder ihr Hals geht an der entgegengesetzten Seite durch eine Oeffnung
heraus, welche nur lose vermauert wird. Durch diese Oeffnung bringt man
überhaupt die Retorte in gehöriger Lage in den Ofen und auch aus ihnen
heraus. Zwischen je zwei Retorten bleibt ein freier Raum von 12-15
Centim., damit die Flamme zwischen denselben hindurch gehen kann. Wie
oben bereits angeführt, ist das Ergebniss der Einwirkung der Wärme
zunächst die Ueberführung des sauren Calciumphosphates
(CaH_{4}(PO_{4})_{2}) in Calciummetaphosphat (Ca(PO_{3})_{2}), welches
dann bei gesteigerter Hitze 2/3 seines Phosphors abgiebt, während 1/3 als
Calciumtriphosphat (Ca_{3}(PO_{4})_{2}) zurückbleibt.
Die Vorlagen, deren man sich in Deutschland bedient, bestehen aus zwei
Theilen, sie sind von Töpferthon angefertigt und mit Bleiglasur
versehen; der eine Theil derselben ist ein oben offenes cylindrisches
Gefäss, der andere Theil ragt in den ersteren einige Zoll hinab und
liegt durch einen deckelartigen Vorsprung auf ihm auf; oben endigt er
sich in eine Oeffnung, welche einen kurzen Hals bildet. Zwischen diesem
Halse und dem Rande, welcher in das untere Gefäss taucht, ist eine
Röhre eingesetzt, die mit diesem Theil ein Stück ausmacht; sie hat am
hervorragenden Ende einen so grossen Durchmesser, dass sie den
Retortenhals bequem aufnehmen kann; innerhalb des Gefässes springt
diese Röhre etwa 10 Centimeter vor, so dass sie durch Wasser gesperrt
werden kann, und in demselben eintaucht, wenn der andere Theil der
Vorlage damit gefüllt ist. Die Retorten werden mit 6 bis 9 Kilogr. der
zu destillirenden Masse angefüllt, die Nischen werden mit Ziegeln
zugesetzt, mit Lehm bestrichen und während der Ofen langsam durch ein
schwaches Feuer angewärmt wird, legt man die Vorlagen mit Wasser
angefüllt an. In jede Vorlage wird ein kleiner Blechlöffel eingesetzt,
an einem Draht befestigt, welcher dem Löffel als Stiel dient. Nach 6-8
Stunden allmählich verstärkter Feuerung hat sich das in der Masse noch
befindliche Wasser zum Theil verflüchtigt, zum Theil mit der Kohle zu
Kohlenwasserstoffgas und Kohlenoxydgas umgesetzt, ausserdem entweicht
schweflige Säure; nach dieser Zeit wechselt die Natur der Gase und es
erscheinen brennbare Gase, die sich von selbst entzünden; diese Gase
bestehen aus Kohlenoxyd und Phosphorwasserstoffgas, vielleicht auch zum
Theil aus mit Phosphordampf gesättigtem Kohlenoxydgas. Anfänglich
brennen sie mit hellleuchtender weisser Flamme, später mit
bläulichgrünem Schein. In diesem Stadium verkittet man die Fugen
zwischen Vorlagen und Retorten mit Lehm, so dass nur eine kleine
Oeffnung bleibt, welche zum Entweichen von Gasen dient und die man
mittels eines Drahtes offen zu erhalten sucht. Damit die sich
entwickelnden Gase, welche die Gesundheit der Arbeiter beeinträchtigen,
möglichst schnell entfernt werden, sind die Vorlagen der ganzen
Ofenlänge nach mit nach oben aufzuschlagenden dachartigen
Bretterverschlägen versehen, aus deren Mitte ein Rauchfang aus Holz die
Gase durch das Dach nach aussen führt. Die Destillation des Phosphors
beginnt, sobald an der offen gehaltenen Fuge am Retortenhalse etwas
rothe Masse (amorpher Phosphor) sich ansetzt, wodurch die Fuge verengt
oder verstopft wird, in deren Folge in der Vorlage Blasen wahrzunehmen
sind, die sich von selbst entzünden. Sobald aus der Fuge die
entzündlichen Gase austreten, setzt man in die Vorlage die oben
erwähnten Blechlöffel so ein, dass der in der Röhre der Vorlage sich
verdichtende Phosphor in die Löffel tropft. Den Gang der Destillation
beurtheilt man am besten an der Quantität von Phosphor, die in einem
gewissen Zeitraume in die Löffel tropft; man hebt letztere von Zeit zu
Zeit so weit empor, dass man ihren Inhalt sieht und leert denselben
unter dem Wasserspiegel aus, so dass man den noch ferner übergehenden
Phosphor immer wieder besonders erhält und folglich im Stande ist, die
übergegangene Menge zu beurtheilen. Die Entwickelung brennbarer Gase
hört, nachdem sie einmal begonnen hat, während der Dauer der
Operationen keinen Augenblick mehr auf; wenn man die besprochene Fuge
offen erhält, oder wenn man anstatt der Vorlagen Töpfe anwendet, die
mit einem durchbohrten Knopfe zum Ausströmenlassen der Gase versehen
sind, so ist ununterbrochen ein blaues Flämmchen wahrzunehmen. Während
der Dauer der Destillation erhält man das Wasser in den Vorlagen
einigermaassen kalt. Nachdem etwa 46 Stunden fortgeheizt und endlich
fast die Weissglühhitze erreicht worden ist, nimmt die Menge des
übergehenden Phosphors so ab, dass das weitere Feuern sich nicht mehr
lohnt. Die Vorlagen werden nun abgenommen und der darin befindliche
Phosphor, welcher in Folge von Beimengung von Siliciumphosphor,
Phosphorcarburet, amorphem Phosphor und andern allotropischen
Modificationen braun, roth, schwarz und weiss ist, in einen Bottich
unter Wasser ausgeleert. Der Ofen wird nach dem vollständigen Erkalten
aufgebrochen, die Retorten werden ausgenommen und mit Hülfe eines
eisernen Spatels gereinigt, worauf man dieselben und den Ofen von Neuem
beschickt. 100 Kilogr. der in die Retorten gebrachten Mischung liefern
etwa 14,5 Kilogr. feuchten, rohen Phosphor, welcher nach dem
Umschmelzen und Abtrocknen ungefähr 12,6 Kilogr. wiegt. Die von
=Wöhler= empfohlene Methode der Phosphordarstellung aus einem Gemenge
von Knochenmehl, Kohle und Sand, kann, selbst genügend feuerfeste
Retorten und eine vollständige Zersetzung des Calciumphosphates durch
die Kieselerde angenommen, kaum zur vortheilhaften Phosphordarstellung
im Grossen Anwendung finden, denn wie viel Phosphor wird man wol mit
demselben Brennstoffquantum erhalten, wenn man in die Retorte eine
Masse bringt, welche nur ein Dritttheil der Phosphorsäure enthält, die
in der bisher angewendeten Masse enthalten ist, und ausserdem einen
weiteren Zusatz, die Kieselerde, welche in der gewöhnlichen Mischung
fehlt, während die neue Masse überdies zur Zersetzung eine weit höhere
Temperatur, d. h. weit mehr Brennmaterial erfordert.
[Illustration: Fig. 257.]
[Illustration: Fig. 258.]
[Illustration: Fig. 259.]
[Sidenote: Raffination und Aufbewahrung.]
4) Der durch Destillation gewonnene rohe Phosphor ist ein Gemenge von
reinem Phosphor mit Verbindungen desselben mit Kohle und Silicium, rothem
und schwarzem Phosphor und verschiedenen anderen Unreinigkeiten. Um ihn
zu reinigen, bediente man sich ehedem des Durchpressens des geschmolzenen
Phosphors durch sämischgares Leder. Man verfuhr dabei auf folgende Weise:
Man schlug den rohen Phosphor in ein Stück mit Wasser durchnetztes
ölgares Leder ein, band dieses zu und legte den so erhaltenen Beutel _C_
(Fig. 257) auf einen kupfernen Durchschlag, der in einem Gefäss sich
befand, welches bis 50 bis 60° erwärmtes Wasser enthielt. Sobald aller
Phosphor geschmolzen war, brachte man eine Holzplatte _DD_ auf den Beutel
und presste nun mittels der Pressstange _E_ und des Hebels _GG_ den
Phosphor durch das Leder hindurch. In neuerer Zeit reinigt man in den
französischen Fabriken auf andere Weise, nämlich a) durch Filtration über
grob gepulverte Knochenkohle. Zu dem Ende breitet man die Kohle in dem
Gefässe _A_ auf dem durchlöcherten Boden 6-10 Centimeter hoch aus und
füllt das Gefäss zu 2/3 mit Wasser, dessen Temperatur durch das Wasserbad
_B_ (Fig. 258 und 259) auf 60° erhalten wird. Der in das Gefäss _A_
gebrachte rohe Phosphor schmilzt, filtrirt durch die Knochenkohle und
fliesst durch den Hahn _C_ und das Rohr _E_ in das Gefäss _F_, welches
mit Wasser gefüllt und durch das Wasserbad _G_ erwärmt wird; bei _H_
befindet sich ein mit sämischgarem Leder bedeckter durchlöcherter Boden,
durch welchen der geschmolzene Phosphor mittels Wasserdruck gepresst
wird. Der gereinigte Phosphor fliesst durch den Hahn _J_ ab.
Nach einem zweiten Reinigungsverfahren b) bedient man sich poröser
Platten aus Charmottemasse, welche in eiserne Cylinder gesenkt und mit
einer Dampfmaschine in Verbindung gesetzt sind; in den Cylindern
enthaltene gespannte Wasserdämpfe pressen den geschmolzenen Phosphor
durch die porösen Platten. Um das Verstopfen der Poren der Platten zu
verhüten, mengt man den rohen Phosphor vorher mit Kohlenpulver. Der
(noch phosphorhaltige) Kohlenrückstand wird entweder in besonderen
Retorten destillirt oder dem Retorteninhalte vor der Phosphorgewinnung
beigemischt. Man soll nach dieser Methode von 100 Kilogr. Phosphor 96
Kilogr. gereinigten erhalten.
In Deutschland führt man allgemein das Reinigen des Phosphors durch
Destillation desselben aus gusseisernen Retorten aus. Von diesen
Retorten ist jede für sich in einem Ofen eingemauert und steht darin
auf einem Dreifusse aus Schmiedeeisen. Am Halse der Retorte wird der
Ofen mit losen Steinen vermauert. An derselben Stelle geschieht das
Einsetzen der Retorte in den Ofen. Der Retortenhals taucht 15-20
Millimeter tief in das Wasser ein, welches in einem Kübel vorgestellt
wird und überläuft, sobald eine Portion Phosphor den Inhalt der Schale
vermehrt. Der zu destillirende rohe Phosphor wird in einem kupfernen
Kessel unter Wasser geschmolzen und mit 12-15 Proc. seines Gewichtes
angefeuchteten Sandes gemengt und dann in die Retorten gefüllt, in
Quantitäten von 5 bis 6 Kilogramm oder so viel, dass, wenn er schmilzt,
die Retorte nicht überläuft. Das Vermischen des Phosphors mit feuchtem
Sande geschieht, damit er sich während des Einfüllens und Einsetzens
der Retorten nicht entzündet. Wasserfreier roher Phosphor giebt bei der
Destillation 90 Proc. rectificirten Phosphor im günstigsten Falle. In
einer Phosphorfabrik zu Paris reinigt man den Phosphor ohne
Destillation _auf chemischem Wege_, indem man in dem Kupferkessel,
dessen man sich zum Schmelzen des rohen Phosphors bedient, auf 100
Kilogramm Rohphosphor eine Mischung von 3,5 Kilogramm englischer
Schwefelsäure und 3,5 Kilogramm Kaliumbichromat setzt. Es findet ein
schwaches Aufschäumen statt und der unter der grünen Flüssigkeit
stehende Phosphor ist fast farblos und durchscheinend geworden, so dass
er nach dem Auswaschen mit Wasser sofort in Stangenform gebracht werden
kann. 100 Kilogramm Rohphosphor geben nach diesem Verfahren 96
Kilogramm gereinigten Phosphor.
[Sidenote: Formen des Phosphors.]
Es bleibt nun noch übrig, dem Phosphor eine bequeme Form zu geben, welche
seit Alters her in langen, dünnen Stangen besteht. Man erreicht dies,
indem man ihn in Glasröhren formt. Man taucht das eine Ende der Röhre in
den unter Wasser geschmolzenen Phosphor und saugt mit dem Munde langsam
am andern Ende, bis die Röhre fast ganz mit Phosphor angefüllt ist.
Hierauf schliesst man die untere Oeffnung der Röhre mit dem Finger, nimmt
sie heraus und taucht sie rasch in kaltes Wasser; der Phosphor erstarrt
schnell und wird aus der Glasröhre mit Hülfe eines Holz- oder Glasstabes
entfernt. Anstatt des Aufsaugens mit dem Munde lässt sich vortheilhaft
eine Kautschukblase anwenden, wie dieselbe in der Titriranalyse zum
Ansaugen der Pipetten häufige Anwendung findet. In den französischen
Phosphorfabriken findet dieses Verfahren heutzutage noch allgemeine
Anwendung mit der Modifikation, dass jede Glasröhre, von denen 1 oder 2
Dutzend zur Disposition des Formers stehen, oben mit einem eisernen
Saugrohre versehen ist, in dessen Mitte ein Hahn sich befindet; der
Arbeiter saugt durch das Saugrohr die Glasröhre voll, schliesst dann den
Hahn und senkt das Rohr in kaltes Wasser; nachdem alle Röhren gefüllt
sind, werden sie durch Oeffnen des Hahnes und Einführen eines
Eisendrahtes geleert und hierauf von Neuem durch Ansaugen gefüllt. Ein
tüchtiger Arbeiter kann täglich über 2 Centner Phosphor in Stangenform
bringen.
[Illustration: Fig. 260.]
Ein anderes Verfahren, den Phosphor zu formen, ist von =Seubert=
angegeben worden. Der von ihm angewendete Apparat (Fig. 260) besteht
aus einem eingemauerten kupfernen Kessel, aus dessen flachem Boden ein
oben offener Kanal von Kupfer gelöthet ist, der in den Wasserbehälter
_C_ mündet. In dem Kessel befindet sich ein kupferner Trichter _A_ mit
horizontaler Röhre _B_, welcher zur Aufnahme des Phosphors bestimmt ist
und 8 bis 10 Kilogr. desselben fasst. Der horizontale Theil des
Trichters endigt mit dem Hahn _B_ und neben diesem mit einer
Erweiterung, an welche eine kupferne Platte, in der zwei Glasröhren _a
a_ befestigt sind, angeschraubt wird. Der offene Kanal ist durch eine
wasserdicht schliessende Scheidewand aus Holz _c c_ abgetheilt, die die
Communication des Wassers in beiden Theilen des Kanals hindert und
zugleich den Röhren _a b_ zur Stütze dient. Der Trichter _A_ wird nun
mit Phosphor gefüllt und dann der Kessel _D D_ so weit erwärmt, dass
der Phosphor schmilzt. Da sich bis zur Scheidewand _c c_ erwärmtes
Wasser befindet, so wird, wenn man den Hahn _B_ öffnet und wieder
schliesst, anfangs etwas Phosphor durch die Röhren _a b_ ausfliessen,
darin aber erstarren und somit die Röhre verschliessen. Oeffnet man nun
den Hahn wieder, so kann man mit Hülfe des erstarrten Theils des
Phosphors, welcher aus der Röhre hervorragt, die hinter demselben sich
bildende Phosphorstange abwechselnd aus der einen und der anderen
Röhre herausziehen, sie abschneiden und in _C_ vor der Einwirkung des
Lichtes geschützt, sammeln. Nach der Angabe von =Seubert= soll ein
geübter Arbeiter in dem beschriebenen Apparate 30-40 Kilogr. Phosphor
in einer Stunde in Stangenform bringen können, während =Fleck= gefunden
hat, dass unter den vortheilhaftesten Bedingungen der Temperatur in
sechs Stunden nicht mehr als 50 Kilogr. geformt werden konnten. Will
man den Phosphor nicht in Form von Stangen, sondern in =Körnerform=
bringen, so bringt man auf kaltes Wasser, das in einem Bottich sich
befindet, eine 6-8 Centimeter hohe Schicht heisses Wasser, so dass
beide Schichten sich nicht miteinander mengen und lässt mit zum Theil
geöffnetem Hahn _B_ des =Seubert='schen Apparates geschmolzenen
Phosphor tropfenweise ausfliessen. Jeder Tropfen erstarrt, sowie er in
das kalte Wasser kommt, zu einer harten Masse. Die weit bequemere
Körnerform des Phosphors sollte der Stangenform vorgezogen werden.
Die Aufbewahrung des geformten Phosphors geschieht in einer mit
Eisenblech ausgeschlagenen Kiste, welche gegen 6 Centner Phosphor mit
einer gegen 3 Centimeter hohen Schicht Wasser fasst. Das Verpacken
geschieht, wenn es sich um grössere Quantitäten handelt, in kleinen
Weinfässern, welche man mit Phosphor und dann vollends mit Wasser
füllt, dem etwas Alkohol zugesetzt worden ist, um das Gefrieren beim
Transport im Winter zu verhindern. Die Fässer werden aussen mit
heissgemachtem schwarzen Pech überzogen und in Häcksel oder Heu
gewälzt; zuletzt emballirt man in grauer Packleinwand. Auf solche Weise
werden 1-5 Centner Phosphor in einem Fasse verpackt. Gewissenhafte
Fabrikanten werden es jedoch unter allen Umständen vorziehen, das
Einsetzen des Phosphors in Blechbüchsen anzuwenden. Der Phosphor wird
in Büchsen von Weissblech gefüllt, mit Wasser übergossen und die
Büchsen dann mit Sorgfalt verlöthet, so dass ein Ausrinnen von Wasser
durchaus nicht stattfinden kann, es müssen deshalb die verlötheten
Blechbüchsen einer wiederholten Prüfung auf ihre Dichtheit unterworfen
werden, was am besten dadurch geschieht, dass man die verlötheten
Büchsen nach sorgfältigem Abtrocknen mit der gelötheten Fläche nach
unten auf weisses Fliesspapier setzt, und beobachtet, ob nach einiger
Zeit auf dem Papier ein feuchter Fleck wahrzunehmen ist, gleichzeitig
lassen sich dadurch die noch offenen Stellen leicht auffinden. Die
Blechbüchsen werden sodann in feste mit Reifen beschlagene Kisten oder
Fässer von Holz (Buchenholz) verpackt und so dem Transport übergeben.
[Sidenote: Andere Methoden der Phosphorfabrikation.]
Von den neueren Methoden der Phosphorfabrikation ist zunächst die von
=Donovan= anzuführen, welcher den Phosphor aus phosphorsaurem Blei
darstellen will. Er empfiehlt folgende Vorschriften. Auf 10 Kilogr.
verkleinerte Knochen nimmt man eine Mischung von 6 Kilogr.
Salpetersäure und 40 Liter Wasser, lässt einige Tage hindurch
digeriren, fällt die von der Knochengallerte getrennte Flüssigkeit mit
einer Lösung von 8 Kilogr. Bleizucker, wäscht und trocknet den
Niederschlag, erhitzt ihn zum Rothglühen, mischt ihn dann in 1/6 seines
Gewichtes an Kienruss oder Kohlenpulver und destillirt das Gemenge aus
Thonretorten. Es ist nicht gesagt, ob =Donovan= seine Methode im
Grossen versucht und ob sie ihm ein zufriedenstellendes Resultat
gegeben hat. Ueber ein zweites, von =Cari-Montrand= herrührendes
Verfahren der Phosphorfabrikation, hat sich die Praxis noch nicht
ausgesprochen. Es besteht darin, dass man ein Gemenge von
weissgebrannten Knochen mit Kohle in der Rothglühhitze der Einwirkung
von salzsaurem Gase aussetzt:
Calciumtriphospat Ca_{3}(PO_{4})_{2} } { Phosphor P_{2}
Kohle 8C } geben { Chlorcalcium 3CaCl_{2}
Salzsäure 6ClH } { Wasserstoffgas 3H_{2}
{ Kohlenoxydgas 8CO
[Sidenote: Fleck's Verfahren.]
Weit wichtiger als die vorstehenden Methoden sind die Vorschläge
=Fleck='s zu einer verbesserten Methode der Phosphorgewinnung unter
gleichzeitiger Gewinnung von Knochenleim. Das neue Verfahren beruht auf
der Löslichkeit des phosphorsauren Kalkes in Salzsäure und dessen
Abscheidung als saurer phosphorsaurer Kalk durch Verdampfen der Lösung
in geeigneten steinernen Gefässen. Der Theorie nach brauchen 156 Theile
Calciumtriphosphat (Ca_{3}(PO_{4})_{2}) 73 Th. wasserfreie Salzsäure,
woraus 111 Th. Chlorcalcium, 100 Th. saures Calciumphosphat und 18 Th.
Wasser sich bilden. Ferner entsteht durch Glühen von 100 Th. saurem
Calciumphosphat und 20 Th. Kohle 21,3 Th. Phosphor, 52 Th.
Calciumtriphosphat und 46,7 Th. Kohlenoxydgas. Wird nun das
zurückbleibende Gemisch von Calciumtriphosphat und Kohle eingeäschert
und von Neuem mit Salzsäure behandelt, so scheidet sich nach dem
Eindampfen dieser Lösung von Neuem saures Calciumphosphat ab und so
fort, dass, wollte man diesen Process mit der nämlichen Substanz
fortsetzen, eine unendlich kleine Menge Calciumtriphosphat
zurückbleiben würde. Es geht aus den bis jetzt angestellten Versuchen
hervor, dass es möglich sein wird, den Knochen allen Phosphor zu
entziehen, sobald die Salzsäure möglichst frei ist von Schwefelsäure,
die verdampfte Lösung möglichst concentrirt und die erhaltene aus
saurem Calciumphosphat bestehende Krystallmasse möglichst rein ist. Es
zerfällt die Gewinnung des Phosphors und des Leims in 1) die Reinigung,
Zerkleinerung und Extraction der Knochen, 2) die Verdampfung und
Krystallisation der Knochenlauge, das Auspressen des sauren
Calciumphosphats und dessen Vermischen mit Kohle, 3) die Destillation
und Reinigung des Phosphors und 4) die Leimerzeugung. Die gereinigten,
zerkleinerten und vom Fett befreiten Knochen werden der Einwirkung
einer mittelst Wasser auf 7° B. gebrachten Salzsäure ausgesetzt. Darauf
macerirt man die Knochen in Salzsäure von 30° B., in welcher sie bis
zur völligen Erweichung verweilen; diese zweite Flüssigkeit dient statt
Wasser zum Vermischen der Salzsäure zur Extraction frischer Knochen.
Die erste Flüssigkeit, eine Auflösung von saurem Calciumphosphat und
Chlorcalcium, zeigt am Aräometer 16° B.; sie wird in die Abdampfgefässe
gebracht. In der Wahl dieser Gefässe liegt eine Schwierigkeit des
=Fleck='schen Verfahrens, da die salzsauren Flüssigkeiten nicht in
Bleigefässen abgedampft werden können und die Benutzung von schwer zu
beschaffenden Thongefässen erheischen. Die Lauge ist
krystallisationsfähig, sobald sie 30° B. zeigt. Der beim Erkalten und
Stehenlassen sich ausscheidende Krystallbrei wird ausgepresst und
sodann mit 1/4 seines Gewichtes an Kohlenpulver unter Erwärmung bis auf
100° in einer Thonpfanne gemischt und durch ein Kupfersieb gerieben,
bis sich die Masse zwischen den Fingern zerreiben lässt. Sie wird nun
in eigenthümlich geformten Retorten erhitzt. Das in den Retorten
zurückbleibende mit Kohle gemengte Calciumphosphat wird eingeäschert
und der Einwirkung concentrirter Salzsäure ausgesetzt, wodurch man
sogleich sehr concentrirte Laugen erhält, welche nur kurze Zeit auf den
Pfannen zu stehen brauchen, um krystallisationsfähig zu sein. Der
erhaltene rohe Phosphor wird wie gewöhnlich gereinigt und geformt. Die
durch die Salzsäure von dem Calciumphosphat befreiten Knochen werden
auf Leim verarbeitet.
[Sidenote: Verfahren von Gentele, Gerland, Minary und Soudry.]
Nach einer von =Gentele= im Jahre 1857 veröffentlichten Methode der
Gewinnung von Phosphor unter gleichzeitiger Darstellung von Salmiak
(und Knochenleim) sättigt man das in Salzsäure aufgelöste
Calciumphosphat mit Ammoncarbonat, welches man als Nebenprodukt bei der
Bereitung von Thierkohle erhalten hat, und verwendet es zur
Phosphordarstellung. Die über dem Niederschlage stehende Salmiaklösung
wird auf Salmiak verarbeitet. =Gerland= schlägt (1864) vor, die
Phosphate aus den Knochen mit einer wässerigen Lösung von schwefliger
Säure zu extrahiren und diese Lösung zu erwärmen, wobei die schweflige
Säure entweicht, die in einem Koksthurme aufgefangen und immer wieder
von neuem verwendet wird; die Phosphate werden dabei unlöslich
niedergeschlagen. -- =Minary= und =Soudry= (1865) endlich wollen den
Phosphor aus einer Mischung von Ferriphosphat und ausgeglühtem Koks
destilliren.
[Sidenote: Eigenschaften des Phosphors.]
Der gereinigte, unter Wasser aufbewahrte und vor der Einwirkung des
Lichtes geschützte Phosphor ist zuweilen vollkommen farblos und
durchsichtig, gewöhnlich aber etwas gelblich gefärbt und
durchscheinend. Sein spec. Gew. = 1,83-1,84. Bei mittlerer Temperatur
ist der Stangenphosphor weich wie Wachs. In der Kälte ist er spröde. Er
lässt sich nicht zu Pulver zerreiben, wol aber kann man ihn fein
zertheilt erhalten, wenn man ihn unter Wasser schmilzt und dies dann
bis zum Erstarren des Phosphors schüttelt. Anstatt des Wassers wendet
man zweckmässiger Alkohol oder Harn oder eine wässerige Lösung von
Harnstoff an. Der Phosphor schmilzt bei 44-45° und bleibt zuweilen,
nachdem er geschmolzen wurde, beim langsamen Erkalten, namentlich unter
alkalischer Flüssigkeit, längere Zeit flüssig, erstarrt aber dann beim
Berühren mit festen Körpern plötzlich. Der Phosphor siedet bei 290° und
verdampft schon merklich bei gewöhnlicher Temperatur (das Rauchen des
Phosphors an der Luft rührt nicht, wie man früher glaubte, allein von
der Bildung phosphoriger Säure, sondern auch und zwar hauptsächlich von
der Bildung von Antozonnebel und von salpetrigsaurem Ammoniak her). Der
Phosphor löst sich in Form von Phosphordampf in sehr geringer Menge in
Wasser, in Alkohol und Aether ist er sehr schwer löslich, leicht
löslich in Schwefelkohlenstoff, Chlorschwefel und Phosphorchlorid; er
löst sich auch, obwol in geringer Menge, in fetten und ätherischen
Oelen. Bis auf 75° erhitzt, entzündet sich der Phosphor an der Luft,
also auch bei der Reibung muss diese Temperatur erreicht werden, ehe
eine Entzündung eintritt; der rothe oder amorphe Phosphor, der aus dem
gewöhnlichen Phosphor durch längere Zeit fortgesetztes Erhitzen bis auf
etwa 260° entsteht, entzündet sich durch Reibung nicht oder erst,
nachdem er wieder in den gewöhnlichen Phosphor übergeführt worden ist,
wozu eine Temperatur von ungefähr 300° gehört. Der Phosphor des Handels
ist nie ganz rein, sondern enthält häufig kleine Mengen Schwefel,
Arsen, von der zur Zersetzung der Knochenerde dienenden Schwefelsäure
herrührend, und zuweilen auch etwas Calcium. Ausser zur Herstellung von
Zündrequisiten findet der Phosphor in neuerer Zeit auch bei der
Fabrikation von Brandgeschossen (_Fenian Fire_ oder _Liquid Fire_,
wobei er in Schwefelkohlenstoff gelöst zum Füllen der Bombe dient), so
wie bei der Bereitung gewisser Theerfarben und endlich als Zusatz zu
gewissen Kupferlegirungen (Kanonenmetall und Glockenmetall) Anwendung.
[Sidenote: Der amorphe oder rothe Phosphor.]
Im Jahre 1848 machte =v. Schrötter= in Wien die wichtige und interessante
Entdeckung, dass die schon von =E. Kopp= 1844 wahrgenommene Eigenschaft
des gewöhnlichen Phosphors, unter der Einwirkung des Lichtes und unter
anderen Verhältnissen, eine rothe Farbe anzunehmen, auf der Umwandlung
des Phosphors in eine allotropische Modifikation beruhe, welche mit dem
Namen des =amorphen= oder =rothen Phosphors= bezeichnet wurde. Es hat
sich gezeigt, dass diese Umwandlung am leichtesten vor sich geht, wenn
man den gewöhnlichen Phosphor bei Abschluss von Luft und Wasser längere
Zeit auf etwa 250° erhitzt. Im Grossen stellt man ihn in dem von =A.
Albright= in Birmingham empfohlenen Apparate dar, welcher Fig. 261 im
Durchschnitt abgebildet ist.
[Illustration: Fig. 261.]
_g_ ist ein Gefäss von Glas oder Porcellan, welches ungefähr bis auf
5/6 mit Phosphorstückchen angefüllt und bis auf 230-250° erhitzt wird.
Das Gefäss _f_ steht in einem Sandbad _b_, welches durch ein Sandbad
_b_ erwärmt wird. Das Gefäss _g_ ist durch einen aufgeschraubten Deckel
_m_ verschlossen. Von dem Deckel führt ein mit einem Hahn _k_
versehenes gebogenes Rohr _i_ in ein Gefäss _n_, welches Wasser oder
Quecksilber (mit einer Schicht Wasser bedeckt) enthält. Durch dieses
Rohr entweicht im Anfang des Erhitzens die über dem Phosphor in _g_
befindliche Luft. Sobald dies geschehen, wird der Hahn _k_ geschlossen
und das Erhitzen fortgesetzt, bis der Phosphor vollständig in die
amorphe Modifikation übergegangen ist. Die Zeit, welche zu dieser
Umwandlung erforderlich ist, ist von den Umständen abhängig und nur
durch die Erfahrung festzustellen. Nach dem Erkalten des Apparats
entfernt man den amorphen Phosphor aus dem Gefäss _g_, reibt ihn unter
Wasser zu einem feinen Brei und entfernt nun den gewöhnlichen Phosphor,
der stets in geringer Menge den amorphen verunreinigt, wie lange auch
bei der Bereitung das Erhitzen fortgesetzt sein mochte. Man kann ihn
zwar durch Behandeln mit Schwefelkohlenstoff davon befreien, allein
dies Mittel ist wegen der Gefahr einer Entzündung nur schwierig
anzuwenden. -- =Nicklès= schlägt eine Trennungsmethode vor, die im
Wesentlichen darin besteht, dass man das Gemenge von amorphem und
gewöhnlichem Phosphor mit einer Flüssigkeit schüttelt, deren spec.
Gewicht geringer ist als das des amorphen Phosphors (2,1) und grösser
als das des gewöhnlichen Phosphors (1,84). Eine Chlorcalciumlösung von
38-40° B. kann hierzu benutzt werden. Der gewöhnliche Phosphor begiebt
sich auf die Oberfläche und kann leicht durch etwas Schwefelkohlenstoff
aufgenommen werden, so dass die Operation in einem verschlossenen
Gefässe ausgeführt werden kann. Arbeitet man in grossem Maassstabe, so
ist nach den von =Coignet= angestellten Versuchen folgendes Verfahren
das sicherste, um amorphen Phosphor vom gewöhnlichen Phosphor zu
befreien. Man kocht den pulverisirten amorphen Phosphor mit
Aetznatronlauge, welche den gewöhnlichen Phosphor löst und ihn unter
Entwickelung von Phosphorwasserstoffgas in lösliches
unterphosphorigsaures Natron überführt. Das Sieden wird unter
zeitweiliger Erneuerung der Natronlauge fortgesetzt, bis aller Geruch
nach Phosphorwasserstoffgas aufgehört hat. Das zurückbleibende Pulver
wird durch Waschen gereinigt und getrocknet. =R. Böttger= schlägt eine
Lösung von Kupfervitriol vor, welche nur mit dem gewöhnlichen, nicht
aber mit dem rothen Phosphor Phosphorkupfer bildet.
[Sidenote: Eigenschaften.]
Der rothe Phosphor bildet entweder ein glanzloses, scharlachrothes bis
dunkelcarmoisinrothes Pulver, oder er bildet eine röthlichbraune
cohärente Masse, welche spröde, oft metallisch glänzend ist, einen
muschligen Bruch besitzt und auf der Oberfläche mitunter fast
eisenschwarz ist. Sein spec. Gew. = 2,1. Er löst sich nicht in
Schwefelkohlenstoff und andern Lösungsmitteln des gewöhnlichen Phosphors,
bleibt an der Luft unverändert, und lässt sich bis zum Siedepunkte des
gewöhnlichen Phosphors (290°) erhitzt, wieder in letzteren überführen.
Mit trockenem Kaliumchromat zusammengerieben, entzündet sich der rothe
Phosphor, ohne zu explodiren. Mit Salpeter verbrennt er nicht beim
blossen Zusammenreiben, sondern erst beim Erwärmen ohne Geräusch. Mit
Kaliumchlorat verpufft er leicht und heftig (vergl. Seite 168). Mit
Bleisuperoxyd verpufft er beim Zusammenreiben schwach, beim Erwärmen
unter heftiger Explosion.
Das Verhalten des rothen Phosphors gegen verschiedene Oxyde liess mit
Recht erwarten, dass er mit Vortheil statt des gewöhnlichen Phosphors
zur Zündmasse der Zündrequisiten werde angewendet werden können, wobei
auch die Umstände, dass er nicht giftig ist, dass er bei gewöhnlicher
Temperatur nicht verdampft und sich nicht oxydirt und dass er nicht so
brennbar ist wie gewöhnlicher Phosphor, daher weniger gefährlich beim
Transport ist, zu Gunsten des amorphen Phosphors sprachen. Die Praxis
der Zündrequisitenfabrikation, obgleich sie sich lange gegen die
Anwendung des amorphen Phosphors gesträubt, hat (siehe
=Zündrequisiten=) seit einigen Jahren die rothe Modifikation in
eigenthümlicher Form adoptirt, so dass, wenn nicht alle Anzeichen
trügen, der amorphe Phosphor in dieser Beziehung noch eine bedeutsame
Rolle spielen wird. Seit einem Jahrzehnd etwa findet der rothe Phosphor
zur Erzeugung des Jodphosphors behufs der Darstellung von Jodamyl,
Jodäthyl und Jodmethyl Anwendung, mittelst deren Cyanin, Aethylviolett
und ähnliche Theerfarben dargestellt werden. Mit Kaliumchlorat gemischt
bildet der amorphe Phosphor =Armstrong='s Mischung, die in England zum
Füllen von Bombenraketen verwendet wird.
Die gegenwärtige =Phosphorproduktion= ist approximativ folgende:
England 1500 Centner
Frankreich und Italien 2000 "
Zollverein und Oesterreich 2000 "
-------------
Im Ganzen 5500 Centner,
zu deren Fabrikation 66,000 Centner Knochen gehören.
Die Zündrequisiten.
[Sidenote: Allgemeines und Geschichtliches.]
Zur Geschichte der Feuerzeuge folgende Notizen. Wie die Schriftsteller
der Alten erzählen, hat schon Prometheus Feuer aus harten Steinen zu
gewinnen gewusst. Die Römer haben Epheu- und Lorbeerholz an einander
gerieben und die glimmenden Holzspäne zum Anzünden dürren Laubes benutzt.
Das schnelle Herumdrehen eines Holzstückes in einem zweiten
durchlöcherten Holze, die Feuererzeugungsmethode der meisten nicht
civilisirten Stämme, die unter anderen von =Darwin= und dem Prinzen von
=Neuwied=[147] näher beschrieben worden ist, wird häufig gegenwärtig noch
von den Drechslern in Anwendung gebracht, um Holz oberflächlich zu
verkohlen und dadurch zu verzieren. Unter den Römern zu Titus Zeiten war
es üblich, die Spitze eines Schwefelstängelchens in vermodertes Holz zu
stecken und so durch Reibung an Steinplatten Feuer zu erzeugen. Das 14.
Jahrhundert kannte bereits den Gebrauch des Stahles, Feuersteins und
Zunders oder Schwammes. Bis zum Jahre 1820 kannte man wol kaum ein
anderes Feuerzeug als das genannte Trio, welchem das Schwefelholz als
unzertrennlicher Begleiter beigesellt war.
[147] =Darwin='s Reisen (v. Dieffenbach) Bd. II p. 182; =v. Neuwied=,
Reise nach Brasilien Bd. II p. 18.
Im Jahre 1823 machte =Döbereiner= in Jena die Entdeckung, dass fein
zertheiltes Platin (Platinschwamm) ein Gemisch von Wasserstoffgas und
atmosphärischer Luft entzünde, und gründete auf diese Erfahrung das
elegante Feuerzeug, welches unter dem Namen der =Döbereiner='schen
=Zündmaschine= oder =Wasserstofflampe= bald in beifällige Aufnahme kam
und selbst heutzutage noch vielfach angewendet wird. Obschon ohne
directen Einfluss auf die Entwickelung des Zündholzes selbst, lenkte
=Döbereiner='s Entdeckung nichtsdestoweniger die Aufmerksamkeit auf die
Vervollkommnung der Feuerzeuge im Allgemeinen und hat in dieser
Hinsicht wenigstens mittelbar zur Verbesserung der Zündhölzer
wesentlich beigetragen.
Ein Feuerzeug, welches ebenfalls in derselben Zeit auftauchte und in
der Geschichte der Industrie eine hohe Stelle zu beanspruchen hat,
insofern es das erste war, welches auf die Entzündlichkeit des
Phosphors sich gründete, obgleich es niemals in allgemeine Anwendung
gekommen, ist folgendes: Man schmolz gleiche Gewichtstheile Schwefel
und Phosphor in einer Glasröhre langsam und vorsichtig zusammen. Die
Röhre wurde alsdann mit einem Korke verschlossen und in diesem Zustande
aufbewahrt. Wollte man Feuer haben, so wurde der Kork entfernt und ein
dünner Span in den Schwefelphosphor eingetaucht. Die kleine Menge,
welche beim Herausziehen daran haftete, entzündete sich an der Luft und
theilte die Flamme dem Holze mit. Diese Vorrichtung, die meines Wissens
in Deutschland zuerst in Erfurt auftrat, ist jedoch fast ganz in
Vergessenheit gerathen.
Eine wichtige Epoche in der Geschichte der Zündrequisiten bildet das
=chemische Feuerzeug= oder die Tauch- oder Tunkzündhölzchen, die
bereits im Jahre 1812 in Wien fabricirt wurden (100 Stück Hölzchen
kosteten damals 1 fl. W. W.); sie waren einfach Schwefelhölzchen,
deren geschwefeltes Ende mit einer Mischung von Kaliumchlorat und
Rohrzucker (und Zinnober als Farbe) überzogen war, die, beim Benetzen
mit concentrirter Schwefelsäure verpuffend, die Entzündung der
darunterliegenden Schwefelschicht und diese wieder dem Holze
mittheilte. Man bediente sich kleiner Gläser, welche mit concentrirter
Schwefelsäure getränkten Asbest enthielten. Der Erfinder dieser
Feuerzeuge, welche bis zum Jahre 1844 in Europa die allein üblichen
waren, ist der Franzose =Chancel=, Assistent bei Professor =Thénard= in
Paris (1805). Auf dem nämlichen Principe beruhten die um das Jahr 1830
unter dem Namen »_Prometheans_« in England verbreiteten Zündpräparate.
Ein Gemisch von Kaliumchlorat und Zucker war in ein dünnes Röllchen von
Papier (ähnlich einer Cigarette) gefüllt, welches ausserdem ein kleines
auf beiden Seiten zugeschmolzenes Glasröhrchen mit Schwefelsäure
enthielt. Indem man das Glasröhrchen zwischen zwei harten Körpern
zerdrückte, kam die Schwefelsäure mit der Zündmasse in Berührung und
bewirkte deren Entflammung. Das Zerdrücken geschah in der Regel in
einer eigens zu diesem Zwecke mitverkauften Zange. Die Prometheans,
welche wegen ihres hohen Preises niemals allgemeinen Eingang gefunden
haben, bilden den Uebergang zu den Reibzündhölzchen, denn bei ihnen
wird die Entzündung durch Friction wenigstens indirect vermittelt. Die
ersten wirklichen Reibzündhölzchen kamen unter dem Namen
=Congreve='sche Streichhölzer um's Jahr 1832 auf. Sie enthielten über
dem Schwefel einen Ueberzug von 1 Th. Kaliumchlorat und 2 Th. grauem
Schwefelantimon mit einem geeigneten Bindemittel (Leim oder arabischem
Gummi) aufgetragen. Sie entzündeten sich, indem man sie zwischen zwei
Flächen von Sandpapier, welche mit den Fingern zusammengepresst wurden,
hindurchzog. Die Entflammung erforderte einen ziemlich starken Druck
und nicht selten rieb sich das Zündpräparat von dem Hölzchen ab und
detonirte zwischen den rauhen Flächen, ohne das Holz zu entzünden. Es
war also Raum genug für weitere Verbesserungen.
Es ist nicht mit Bestimmtheit zu ermitteln, wer zuerst die glückliche
Idee hatte, für das Schwefelantimon den Phosphor zu substituiren. Aus
den Forschungen von =Nicklès= folgt aber unzweifelhaft, dass in Paris
schon 1805 der Phosphor zu Feuerzeugen Anwendung fand. 1809 suchte
=Derepas= die grosse Entzündlichkeit des Phosphors durch Zertheilen
desselben durch Magnesia zu verringern. =Derosne= dagegen soll (1816)
der Erste gewesen sein, welcher Phosphorstreichhölzchen darstellte.
Gegen das Jahr 1833 sind die Phosphorzündhölzchen in verschiedenen
Ländern gleichzeitig aufgetaucht. =Preshel= in Wien fertigte im
genannten Jahre Phosphorzündhölzer und andere mit derselben Zündmasse
versehene Zündapparate, als Zündschwamm, Cigarrenzünder und dergl.
Ziemlich um dieselbe Zeit wurden auch in Darmstadt von =Fr.
Moldenhauer= Phosphorzündholzer fabricirt[148]. In Süddeutschland ist
man geneigt, den Schwaben =Kammerer= (gestorben in Ludwigsburg 1857)
für den Erfinder der phosphorhaltigen Zündrequisiten zu halten. In
England schreibt man die Erfindung der »_Lucifer matches_« dem Chemiker
=John Walker= in Stockton zu, wenigstens ist =Faraday= dieser Ansicht.
Besassen auch diese Zündmassen, die im Wesentlichen aus Kaliumchlorat
und Phosphor bestanden, einen hohen Grad von Entzündlichkeit, so waren
sie dagegen mit dem Uebelstand behaftet, bei der Entzündung häufig mit
einer Art von Explosion zu verbrennen, wobei die brennende Masse
herumgeschleudert wurde; auch war sowol ihre Darstellung, sowie ihr
Transport keineswegs ohne Gefahr, weshalb in vielen deutschen Ländern
ihre Fabrikation und ihr Gebrauch verboten wurde. Im Jahre 1835 wurde
durch =Trevany= das Kaliumchlorat zum Theil durch eine Mischung von
Mennige und Braunstein, im Jahre 1837 durch =Preshel= gänzlich durch
das braune Bleisuperoxyd oder nach =Böttger='s Vorschrift durch ein
Gemenge von Mennige und Salpeter (oder auch Bleisuperoxyd und
Bleisalpeter) ersetzt. Von dieser Zeit an datirt der grosse Aufschwung
der Zündwaarenindustrie, die besonders in Oesterreich und seit einigen
Jahren auch in Schweden riesige Dimensionen angenommen hat[149].
[148] Die Verdienste =Moldenhauer='s um die Entwickelung der deutschen
Zündholzindustrie hat =C. Thiel= in Darmstadt (Jahresbericht der
chem. Technologie 1866 p. 747) in einer eingehenden Abhandlung
geschildert.
[149] In Oesterreich werden (vergl. den österreichischen Specialkatalog
der internationalen Ausstellung des Jahres 1862 p. 18) jährlich
15,000 Klaftern Holz zu Holzdraht verarbeitet und daraus 150,000
Centner Zündhölzer erzeugt. Im Jahre 1860 wurden für 2,647,000
fl. Zündhölzer ausgeführt. Das Emporblühen der österreichischen
Zündholzindustrie verdankt man besonders drei Männern, nämlich
=Stephan Romer=, =Johann Preshel= und A. M. Ritter =von Pollack=.
Ersterer verbesserte die mechanische Herstellung der Holzdrähte,
=Preshel= die Zündmasse, letzterer eröffnete das Absatzgebiet für
österreichische Zündwaaren.
Im Laufe der Zeit erfuhren die Zündhölzchen noch weitere
Verbesserungen, so umging man den Schwefel, indem man die Enden der
Hölzer mit Wachs, mit Stearinsäure oder Paraffin tränkte. Man überzog
ferner die besseren (Salon-) Zündrequisiten mit einem Lack, um sie
nicht nur vor Feuchtigkeit zu schützen, sondern ihnen auch ein weit
schöneres Aussehen zu verleihen. So ist es denn dahin gekommen, dass
die Zündholzfabrikation der Gegenwart ein Produkt liefert, das
technisch das denkbar vollkommenste ist, das überhaupt erreicht werden
kann.
Bei aller Vorzüglichkeit der Phosphorzündhölzer besitzen dieselben
jedoch Uebelstände, die aber, als in der giftigen Natur des Phosphors
liegend, rein sanitätspolizeilicher Art sind. Einmal wirkt der Phosphor
giftig durch seine Flüchtigkeit und hat in der ersten Zeit seiner
Einführung in die Zündholzindustrie sichtbare Verheerungen unter den
Arbeitern angerichtet, die aber in neuerer Zeit in Folge geeigneter
Ventilation der Arbeitsräume nicht mehr wahrzunehmen sind. Trotz der
bekannten Untersuchungen von =E. von Bibra= und =Geist= und der
Beobachtungen =Sievekings= gebricht es zur Zeit noch an genügenden
Erklärungen, denn die Krankheiten der Kinnlade, wie sie in den
Zündholzfabriken vorkamen, fehlen vollständig in den Fabriken, wo der
Phosphor erzeugt wird und die Arbeiter zuweilen solche Massen von
Phosphordampf einathmen, dass im Dunkeln ihr Athem leuchtend erscheint!
In der zweiten Richtung ist der Phosphor giftig, indem er, schon in
sehr kleiner Menge in den Organismus gebracht, tödtlich wirkt. Und in
der That hat das letzte Jahrzehnd eine auffallende Zunahme der
Phosphorvergiftungen mit sich geführt. In dieser Eigenschaft des
Phosphors culminiren alle Gründe, die gegen die Anwendung des Phosphors
zur Zündholzfabrikation vorgebracht werden können.
Unter diesen Verhältnissen erschien die Entdeckung des rothen Phosphors
als eine Form, in welcher mit Beibehaltung der Vorzüge des gewöhnlichen
Phosphors etwa die Nachtheile, die mit seinem Gebrauche verbunden
waren, ausgeschlossen sind, als eine Wohlthat für die Menschheit,
welcher sich die Regierungen und Industriellen mit Enthusiasmus
zuwandten. Von den vielen Hoffnungen, die man auf die Anwendung des
rothen Phosphors in der Zündholzfabrikation gesetzt hatte, sind
allerdings bis jetzt nur wenige realisirt worden. Dennoch hat es nach
den Ergebnissen der Pariser Industrieausstellung des Jahres 1867 den
Anschein, als wenn dem rothen Phosphor eine grosse Mission in der
Entwickelungsgeschichte der Zündrequisitenindustrie beschieden sei.
[Sidenote: Die Fabrikation der Reibzündhölzer.]
Die =Fabrikation der phosphorhaltigen Reibzündhölzchen= zerfällt in
1) die Herstellung der Holzdrähte,
2) die Bereitung der Zündmasse,
3) das Betupfen, Trocknen und Verpacken derselben.
1) =Die Herstellung der Holzdrähte.= Als Holz dient Weisstannen-,
Fichten-, Aspen-, seltener Föhrenholz, zuweilen auch Buchen-, Linden-,
Birken-, Weiden-, Pappel- und Cedernholz. Die Zündhölzer sind entweder
vierkantig (mit mehr oder minder ausgebildeten Seitenflächen) oder rund,
im letzteren Falle sehr regelmässig und glatt. Die viereckigen stellt man
am einfachsten, aber auch am wenigsten schön durch =Zerspalten= von
würfelförmigen Holzklötzchen dar, welche die Länge eines einzelnen
Hölzchens haben. Die Spaltmaschine wird entweder mittelst eines einzigen
Schneidemessers, welches sich an einem Hebel befindet und mit diesem auf-
und niederbewegt wird, wobei nach jedem Schnitte der Holzwürfel um die
Dicke eines Hölzchens fortgerückt, nach Vollendung einer Reihe paralleler
Spaltungen aber die ganze dadurch entstandene Masse von Blättern
zusammengefasst und durch eine neue Reihe von Schnitten rechtwinklig
gegen die ersten, in Stäbchen zertheilt wird. Oder man bringt mehrere
Spaltmesser in fester Stellung an und bewegt das Holz gegen dieselben
heran.
Das Spalten ist in Deutschland überall der von =Stephan Romer= in Wien
gemachten Erfindung des =Hobelns= gewichen, wodurch mit Leichtigkeit
zierlich geformte runde Stäbchen entstehen. Das Instrument ist eine Art
Hobel, dessen Eisen von dem gewöhnlichen Hobel darin abweicht, dass es
statt der Schärfe eine horizontale Umbiegung enthält, welche horizontal
mit drei, vier oder fünf neben einander befindlichen Löchern durchbohrt
ist und zwar so, dass die vorderen Ränder der Löcher zugeschärft sind.
Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass die Hobel mit nur drei Löchern
die geeignetsten sind. Wird der Hobel mit einer gewissen
Kraftanstrengung auf dem der Breite des Hobeleisens entsprechenden
schmalen Rande eines etwa 1 Meter langen Brettes von geradfaserigem
astfreiem Tannenholz fortgeschoben, so dringt der Hobel in das Holz ein
und es bilden sich so viele Stäbchen, als der Hobel Löcher enthält. Ist
auf diese Weise eine Schicht Stäbchen gewonnen, so wird die Oberfläche
des Brettes mit einem gewöhnlichen Hobel glatt gehobelt, hierauf wendet
man wieder den Zündholzhobel an u. s. f. Zum Zerschneiden der Hölzer
nach der Länge dient eine Maschine, aus einem schmalen, etwa 6 Centim.
breiten Troge bestehend, der zum Hindurchlassen des Messers der Quere
nach durchschnitten ist. In diesem Durchschnitt bewegt sich das an
einem Hebel sitzende scharfe Messer auf und ab und wirkt nicht sowol
schneidend als drückend. Ein geübter Arbeiter liefert in einem Tage
400,000 bis 450,000 Hölzchen. Ein gleichzeitig mit =Romer='s
Vorrichtung aufgetretener Hobel ist der von =Anthon= in Darmstadt, der
in Südwestdeutschland mit grosser Schnelligkeit Eingang fand. Das
Aushobeln der Hölzchen ist häufig wieder ein abgesonderter
Industriezweig geworden. Man fertigt in den Waldgegenden (so z. B. im
bayerischen und böhmer Walde, im Odenwalde, im Thüringer Walde, in
Schweden und Norwegen) dieselben in grossen Quantitäten und liefert sie
an die Zündholzfabriken, welche sich nur auf ihre Vollendung,
Ausrüstung und Verpackung beschränken.
Anstatt mittelst Handarbeit hat man die Anfertigung runder Hölzer auch
mittelst Maschinen ausgeführt. So construirte =Pelletier= in Paris
schon um das Jahr 1820 eine Hobelmaschine von folgender Einrichtung:
Auf einem Tische wird ein 36 Centim. langer, 9 Centim. breiter Hobel
mittelst Krummzapfen und Lenkstange vor- und rückwärts geschoben, wobei
er über das unter ihm befindliche, von selbst sich zur gehörigen Höhe
hebende Holzstück hingeht. Der Hobel enthält ein vertikal stehendes,
unten mit 24 spitzigen, wie kleine Messer gespalteten Zähnen versehenes
Eisen; hinter diesem aber ein breites gewöhnliches Hobeleisen. Auf
jeden Hobelstoss macht das erste Eisen 24 parallele Schnitte in die
Holzfläche und das nachkommende zweite stösst ein Blättchen von
bestimmter Dicke ab, welches vermöge jener Schnitte ohne Weiteres in
schmale Streifen oder Blättchen zerfällt. Auf grössere quantitative
Leistungen berechnet ist die Maschine von =Cochot= (1830). Hier werden
auf der äusseren Peripherie eines eisernen Rades von 1 Meter
Durchmesser dreissig Holzklötze von der Länge eines Zündhölzchens
befestigt; bei der Umdrehung des Rades geht ein Klotz nach dem andern
an einer mit Stahlklingen besetzten kleinen Walze vorüber, welche --
wie bei der vorhergehenden Maschine das gezahnte Hobeleisen -- die
parallelen Schnitte macht; unmittelbar darauf schneidet eine
unbewegliche gerade Messingklinge ein Blättchen von dem Holze ab,
welches bereits in Stäbchen zertheilt erscheint. Einige Aehnlichkeit
damit, was die Wirkungsweise anlangt, hat die Maschine von =Jeunot=,
die im Jahre 1840 in Frankreich patentirt wurde. Nach dem Principe des
Handhobels construirte =Neukrantz= in Berlin im Jahre 1845 eine
Maschine, bei welcher 16 bis 20 Hölzchen zugleich entstehen, indem
mittelst eines Schlittens das Holz unter den festliegenden
Röhrcheneisen durchgezogen wird. Eine interessante Anwendung dieses
Mittels hat aber =Krutzsch= zu Wünschendorf im Königreich Sachsen
(1848) gemacht, indem er eine Stahlplatte benutzte, welche mit einer
grossen Anzahl (gegen 400) möglichst dicht beisammenstehenden Löchern
durchbohrt ist. Ein Holzstück wird durch eine starke Presse in der
Richtung seiner Fasern gegen diese Platte gedrückt, deren Löcher an
dieser Seite scharfrandig sind, dann schliesslich mittelst eines
Zangenapparates hindurchgezogen und so in runde Stäbchen zertheilt. Ein
Holzstab von 3 Centim. Breite und Dicke giebt 400 Stäbchen, welche aus
1 Meter Länge jeder 15 Zündhölzchen liefern. Die Erzeugung der 6000
Stück dauert etwa zwei Minuten. -- Eine andere Maschine von =Andree u.
Co.= in Magdeburg wirkt mehr hobelartig, in der Weise aber, dass drei
hinter einander befestigte, also nach einander zur Wirkung kommende
Eisen die runden Stäbchen hervorbringen, indem das vordere nur
vorarbeitet, das zweite die eine Hälfte, das dritte die andere Hälfte
des Cylinders erzeugt. Eine Maschine vom Mechanikus =C. Leitherer= in
Bamberg (1851), welche nach Art der Handarbeit mit röhrenförmigem
Hobeleisen wirkt und =Fallhobelmaschine= genannt worden ist, besteht
aus einem horizontalen Kasten, in welchem die zugerichteten Blöcke des
Rohholzes stehend, d. h. mit vertikaler Richtung der Fasern, eingesetzt
werden und worin sie nach jedem Hobelstoss um die Dicke eines
Zündhölzchens durch einen Mechanismus vorgeschoben werden; vor diesem
Kasten befindet sich ein vertikales Gestell, in welchem der Fallhobel
sich auf und ab bewegt. Ein Schwungrad, welches mittelst Riemen an den
Wellbaum eines Mühlrades angehängt wird, bewerkstelligt die
gleichförmige Wirkung der Maschine. Ein Fallhobel besteht aus vier
Stosseisen, deren jedes 8 oder 10 Röhrchen enthält. Jede Minute
erfolgen bei mässigem Gange 45 Fallstösse und dadurch 810-830 Hölzchen
mit 45 Fehlspänen (Zündspänen).
Seit einigen Jahren macht die Hobelmaschine von =Wrana= viel von sich
reden. Diese Maschine ahmt wie jene von =Neukrantz= das Hobeln mit der
Hand nach, aber weit vollkommener, da der Hobel hier nicht fix, sondern
durch die Hände des Arbeiters gehalten, somit federnd angebracht ist.
Seine Stütze findet er jedoch an einer Leiste, welche quer über die
Maschine läuft und je nach der Höhe des Holzstückes, das unter
derselben durchgeht, bald gehoben, bald gesenkt werden kann. Der
Kunstgriff, eine Leiste als Stützpunkt für den mit der Hand gehaltenen
Hobel anzubringen, macht es möglich, verzogenes, ungleiches Holz ebenso
rein als mit der Hand zu hobeln. Der Stoss, welchen der Hobler sonst
ausüben muss, um Drähte von der Länge des Holzes zu erzeugen, wird von
der Maschine erzielt und der Arbeiter hat eben nur den Hobel kräftig zu
halten und ihm die gehörige Lage zu geben. Nach demselben Princip ist
es auch möglich, Stäbchen von sehr verschiedenem Querschnitt zu hobeln,
z. B. Rahmenstäbchen, Federhalter und dergl. Das Wesentliche der
Erfindung =Wrana='s ist die Verwendung der Leiste als Stützpunkt für
den Hobel, mag dieselbe wie immer geformt sein. Ohne dieses ist ein
Hobeln des Holzes nach der Faser (ausser aus freier Hand) kaum möglich.
Bei der in jüngster Zeit von =Long= construirten
Holzdrahtschneidemaschine wird das Schneiden in der Art bewirkt, dass
man Holzblöcke auf einen horizontal beweglichen Schlitten zwischen
Walzenpaaren festhält (wobei die Faserrichtung des Holzes mit der Axe
der Walzen parallel läuft) und den Schlitten zuerst an einer Anzahl
kleiner Messer vorbeiführt, welche in Abständen gleich der Breite der
zu erhaltenden Zündhölzchen angeordnet sind, also in den Block eine
Anzahl entsprechender Schnitte vollführen, worauf ein vertikal
bewegliches Messer einen Span von der Breite des Holzes abschneidet,
aber in Folge des vorherigen Einschneidens der kleinen Messer in
einzelne Stäbchen (Holzdrähte) zerfällt.
2) =Die Bereitung der Zündmasse= geschieht auf folgende Weise: Der Leim
oder das Senegalgummi, überhaupt das Bindemittel, wird mit einer kleinen
Menge Wasser bis zur Consistenz eines dünnen Syrups aufgelöst, bis auf
50° erwärmt und dann der Phosphor nach und nach eingerührt und mit dem
Rühren fortgefahren, bis aller Phosphor zu einer weissen salbenähnlichen
Emulsion vertheilt ist. Zu dieser Masse setzt man hierauf die übrigen,
vorher fein zerriebenen Zusätze unter sorgfältigem Umrühren. Zur
Erzeugung einer guten Zündmasse ist es unerlässlich, dass der Phosphor in
der rechten Menge vorhanden sei. Zu viel Phosphor ist ebenso nachtheilig
als eine zu geringe Quantität. Abgesehen von dem Umstande, dass ein zu
grosser Phosphorgehalt die Zündmasse unnöthig vertheuert, macht er sie
auch in einzelnen Fällen zum Entzünden des Schwefel- oder
Stearinüberzuges und folglich auch des Hölzchens untauglich, da die durch
die Verbrennung des Phosphors sich bildende Phosphorsäure sich an den zu
entzündenden Theilchen absetzt und diese mit einem zarten glasartigen
Ueberzug bedeckt, welcher genau so wie eine Wasserglasschicht das
Ausbrechen der Flamme verhindert. Das beste Verhältniss scheint 1/10 bis
1/12 Phosphor zu sein, vorausgesetzt, dass man die Masse auf die
gewöhnliche Art durch Schmelzen des Phosphors in Leimlösung u. dergl.
darstellt.
Eine weit geringere Quantität Phosphor ist jedoch zur Erzielung einer
zweckentsprechenden Zündmasse ausreichend, wenn man den Phosphor in
Schwefelkohlenstoff gelöst der Mischung zusetzt, wobei der
Schwefelkohlenstoff seiner grossen Flüchtigkeit wegen bald verdunstet
und den Phosphor im höchst fein zertheilten Zustande zurücklässt. Bei
der Leichtlöslichkeit des Phosphors in Schwefelkohlenstoff und dem
billigen Preise des letzteren ist die von =Wagner= im Jahre 1855
eingeführte Anwendung des Schwefelkohlenstoffs selbst dann noch
möglich, wenn man die Dämpfe des Schwefelkohlenstoffs verloren giebt.
Mit der Benutzung der Lösung des Phosphors in Schwefelkohlenstoff ist
ausserdem noch der Vortheil verbunden, dass man =kalt= arbeiten kann,
indem man die Lösung einfach in die Mischung der übrigen Materialien
einzurühren braucht. Dass die Anwendung der Schwefelkohlenstofflösung
wegen ihrer Feuergefährlichkeit und des vielleicht nachtheiligen
Einflusses der Schwefelkohlenstoffdämpfe auf die Gesundheit der
Arbeiter die grösste Vorsicht erheischt, ist selbstverständlich. =C.
Puscher= hat (1860) auf die vortheilhafte Verwendbarkeit des
Schwefelphosphors und zwar des Phosphorsulfuretes P_{2}S statt des
reinen Phosphors bei den Zündmassen aufmerksam gemacht. Er hat
Zündmassen mit 3,5 Proc. Phosphorsulfuret bereitet und damit tadellose
Zündhölzer erhalten.
Von den =Metalloxyden=, welche man der Zündmasse zusetzt, giebt man
gegenwärtig einem Gemenge von braunem Bleisuperoxyd mit Salpeter, oder
einem Gemenge von ersterem mit salpetersaurem Bleioxyd, durch Verreiben
der Mennige mit Salpetersäure in der Wärme und Liegenlassen der Masse
durch mehrere Wochen erhalten, den Vorzug. Als =Bindemittel= wendet
man, wie bereits oben gesagt, Leim, Gummi oder auch Dextrin an;
ersterer sollte beseitigt werden, weil er meist nur verkohlt und die
vollständige Verbrennung der Masse verhindert. Vielleicht liesse sich
eine geeignete verdünnte Collodiumlösung, vielleicht auch ein Gemenge
von Sandarakpulver und einem ähnlichen Harze mit Benzol als Bindemittel
verwenden.
Als Beispiele der Zusammensetzung der Zündmassen mögen folgende
Vorschriften angeführt werden (wobei nicht zu vergessen ist, dass die
bewährten Recepte zur Bereitung einer entsprechenden Zündmasse von der
Fabrik =geheim= gehalten werden):
I.
Phosphor 1,5 Th.
Senegalgummi 3,0 "
Kienruss 0,3 "
} Das Gemisch beider eingetrocknet -- nun
Mennige 5,0 " } faktisch ein Gemenge von Bleinitrat
Salpetersäure } mit Bleisuperoxyd, unter dem
von 40° B. 2,0 " } Namen =oxydirte Mennige=.
II.
Phosphor 8,0 Th. } in der nöthigen Menge
Leim 21,0 " } Schwefelkohlenstoff
Bleisuperoxyd 24,0 " } gelöst.
Kalisalpeter 24,0 "
III.
Phosphor 3,0 Th.
Senegalgummi 3,0 "
Bleisuperoxyd 2,0 "
feiner Sand und Smalte 2,0 "
Es ist keinem Zweifel unterworfen, dass die Zündmasse noch vielfacher
Verbesserungen fähig ist.
[Illustration: Fig. 262.]
[Illustration: Fig. 263.]
[Illustration: Fig. 264.]
3) =Das Betupfen und Trocknen der Hölzchen.= Um die Hölzchen an dem einen
Ende mit Schwefel und mit der Zündmasse überziehen zu können, müssen sie
in hinreichender Entfernung von einander befestigt sein. Hierzu dienen
kleine Brettchen von etwa 0,3 Meter Länge und 10 Centimeter Breite, deren
obere Seite der Quere nach mit 50 rinnenförmigen Vertiefungen versehen
ist, von solcher Breite und Tiefe, dass gerade ein Hölzchen hineingeht
(Fig. 262). Eine Arbeiterin legt in jede Furche des Brettes ein Hölzchen,
legt dann ein zweites Brettchen darauf, dessen untere Seite zum
Festhalten der Hölzchen zwei aufgeleimte Flanellstreifen enthält, dessen
obere Seite aber wieder zur Aufnahme einer neuen Reihe Hölzchen gefurcht
ist. Um den so entstehenden Stapel zusammenzuhalten, haben die Brettchen
nahe an jedem Ende ein rundes Loch; durch die Löcher schiebt man Stangen,
die an dem obern Ende Schraubengewinde erhalten. Man schraubt die
Brettchen fest, sobald 20-25 derselben über einander gelagert sind,
nachdem die vorderen Enden der Hölzchen durch Aufstossen auf eine gerade
Fläche in eine Ebene gebracht sind (vergl. Fig. 263 und 264). Eine
Arbeiterin steckt, je nachdem sie mehr oder minder geübt ist, täglich in
10 Arbeitsstunden 15-25 Rahmen oder Pressen, wovon jeder Rahmen 2500
Hölzchen enthält. Neuerdings hat man sich bemüht, die Arbeit des
Hölzchensteckens mittelst Maschinen verrichten zu lassen. Mit der von =O.
Walch= in Paris (1861) construirten Maschine steckt ein Knabe in einer
Tagesarbeit von 10 Stunden 500,000 bis 600,000 Zündhölzchen.
Der zum =Schwefeln= der Hölzer bestimmte Schwefel wird in einem flachen
vierseitigen Kasten, in dessen Mitte, möglichst horizontal, ein völlig
ebener Stein liegt, durch ein gelindes Feuer flüssig erhalten. Man
bringt so viel Schwefel in den Kasten, dass der flüssige Schwefel
fortwährend etwa 1 Centim. hoch die Platte bedeckt, in welchen man die
Enden sämmtlicher in einen Rahmen eingespannter Hölzchen eintaucht, so
dass sie auf den Stein aufstossen, und schleudert, nach dem
Herausnehmen, den Ueberschuss des anhängenden Schwefels in den Kasten
zurück.
Bei feineren Hölzchen ersetzt man den Schwefel durch =Stearinsäure=
oder =Paraffin=, welche jedoch nicht, wie der Schwefel, die Oberfläche
bedecken, sondern das Holz ganz durchtränken sollen. Zu dem Ende taucht
man die scharf getrockneten Hölzchen in die geschmolzene und stark
erhitzte Fettmasse und lässt ihnen dabei die nöthige Zeit, sich zu
erwärmen und das Fett durch Capillarität aufzufangen.
Das =Auftragen der Zündmasse= (Betupfen) geschieht auf dieselbe Weise
wie die des Schwefels, nur befindet sich die Phosphormischung in dünner
Schicht gleichmässig ausgebreitet auf einer völlig horizontal liegenden
Steinplatte (gewöhnlich Solenhofer Kalkstein, zuweilen wendet man auch
mattgeschliffene Spiegelglastafeln hierzu an).
Die zum =Trocknen= der Hölzer dienenden Trockenräume enthalten die zum
Aufhängen der Rahmen nöthigen Gerüste und werden am besten durch ein
System von Dampfröhren geheizt. Die Zündhölzer sollen sich dabei in
solcher vertikaler Lage befinden, dass die in Gestalt eines Tröpfchens
am Ende befindliche Masse herabhängt. -- Die geruchlosen Zündhölzchen
(Salon- oder Irishölzchen) werden nach dem Trocknen der Zündmasse mit
gefärbten Harzlösungen überstrichen und nicht selten zuletzt mit
Collodiumlösung überzogen.
[Sidenote: Antiphosphorfeuerzeuge.]
Die sogenannten =Antiphosphorfeuerzeuge= sind im Jahre 1848 von =Böttger=
in Frankfurt a. M. erfunden und dann von =Fürth= in Schüttenhofen,
=Lundström= in Jönköping (Schweden), =Coignet= in Paris (unter dem Namen
_Allumettes hygiéniques et de sureté au phosphore amorphe_), von =de
Villiers= und =Dalemagne= in Paris (unter der Benennung _Allumettes
androgynes_ oder Zwitterzündhölzchen), von =Forster= und =Wara= etc.
industriell ausgebeutet worden. Man kann sie eintheilen [Greek: a]) in
solche, die sich des amorphen Phosphors (der Streichfläche einverleibt)
bedienen, und [Greek: b]) in solche, bei denen in der That Zündmasse wie
Streichfläche phosphorfrei sind.
Die Zündrequisiten der =ersteren= Kategorie bestehen 1) aus
Zündhölzchen, deren Zündmasse keinen Phosphor enthält, sondern nur in
einer mit einem Bindemittel angemachten Mischung von Schwefelantimon
und Kaliumchlorat besteht, und 2) aus amorphem Phosphor, welcher unter
Zusatz eines rauhen, die Reibung vergrössernden Körpers mit Leim
gemengt auf Pappe oder Holz oder, wie bei den Pariser
Zwitterzündhölzchen, an das entgegengesetzte Ende des Zündhölzchens
befestigt ist. Die Reibfläche besteht aus einer Mischung von 9 Th.
amorphem Phosphor, 7 Th. Schwefelkies, 3 Th. Glas und 1 Th. Leim. Die
Zündhölzchen entzünden sich durch Reibung an jener Reibfläche sehr
leicht, aber nicht an andern rauhen Flächen, weshalb sie der Gefahr
zufälliger Entzündung nicht unterliegen. So sinnreich nun die
Antiphosphorfeuerzeuge auch sind, so hat es denselben doch ungeachtet
ihres billigen Preises nicht gelingen wollen, die gewöhnlichen
Streichhölzer gänzlich zu verdrängen. Der Grund davon liegt ziemlich
nahe. Einmal ist das Hölzchen für sich nicht im Stande, Feuer zu
erzeugen, es gehört dazu die präparirte Streichfläche, die, wie sich
gezeigt hat, nach kurzem Gebrauche durch die Phosphorsäure, welche sich
während des Reibens bildet, feucht und dadurch gänzlich unbrauchbar
wird. Bei der Benutzung von 100 Hölzchen wird man im günstigsten Falle
zwei, meistens aber mehr als zwei Reibflächen verwenden müssen,
abgesehen von dem Umstande, dass eine nicht geringe Anzahl von Hölzchen
sich nicht entzündet. Die wirklich vortrefflichen
=Säkerhets-Tändstickor= der schwedischen Fabrik Jönköping, deren
Fabrikate in Deutschland die österreichischen Zündrequisiten bereits
vollständig verdrängt haben, dokumentiren jedoch enorme Fortschritte in
der Fabrikation der Zündrequisiten mit amorphem Phosphor. =Jettel=
(1870) verwendet zur Reibfläche an den Schachteln der schwedischen
Hölzer ein Gemenge aus gleichen Theilen amorphem Phosphor, Schwefelkies
und Schwefelantimon. Zum Bestreichen von 1000 Schiebeschachteln (à 50
Hölzchen Inhalt) auf beiden Seiten reichen circa 80 Grm. des trocknen
Gemenges. Auch England producirt gegenwärtig grosse Mengen der »_Safety
Matches_«.
Eine grosse Wichtigkeit scheinen die »giftfreien Zündhölzchen« von =B.
Forster= und =F. Wara= in Wien erlangen zu sollen. Bei ihnen ist der
amorphe Phosphor unmittelbar mit der Zündmasse in dem Zündholzköpfchen
vereinigt, so dass diese Hölzchen sich gleich den gewöhnlichen
Phosphorhölzern an jeder beliebigen Reibfläche -- wiewol, da sie
Kaliumchlorat enthalten, nicht ganz geräuschlos -- entzünden.
Von den Reibzündhölzchen der =zweiten= Kategorie, die =keinen= Phosphor
enthalten und auch keiner phosphorhaltigen Zündfläche bedürfen, sind zu
erwähnen die aus der Fabrik von =Kummer= und =Günther= in Königswalde
bei Annaberg in Sachsen, deren Masse nach einer Analyse von
=Wiederhold= aus
Kaliumchlorat 8 Th.
grauem Schwefelantimon 8 "
oxydirter Mennige 8 "
Senegalgummi 1 "
besteht. Oxydirte Mennige ist ein variables Gemisch von Bleisuperoxyd,
Bleinitrat und unzersetzter Mennige. Die von =Wiederhold= in Cassel im
Jahre 1861 vorgeschlagene sehr beachtenswerthe und vielfach nachgeahmte
Zündmasse ist zusammengesetzt aus
Kaliumchlorat 7,8 Th.
Bleihyposulfit 2,6 "
arabischem Gummi 1,0 "
Unter allen bis jetzt bekannten phosphorfreien Zündmassen ist die
=Wiederhold='sche Masse die vorzüglichste. =Jettel= (in Gleiwitz) giebt
folgende Mischungen zu phosphorfreien Massen an:
a. b. c. d.
Kaliumchlorat 4 7 3 8
Schwefel 1 1 -- --
Kaliumbichromat 0,4 2 -- 0,5
Schwefelantimon -- -- -- 8
Goldschwefel -- -- 0,25 --
Bleinitrat -- 2 -- 3
Neuerdings hat =R. Peltzer= auf die Anwendbarkeit des
Kupfer-Natrium-Hyposulfits zur Herstellung einer phosphorfreien
Zündmasse aufmerksam gemacht. Endlich sind die Versuche =H. Fleck='s
nicht unerwähnt zu lassen, das =Natrium= zur Herstellung von
Zündrequisiten zu verwenden[150].
[150] Vergl. Jahresbericht der chem. Technologie 1868 p. 820.
[Sidenote: Reibzündkerzchen.]
Die =Reibzündkerzchen= (_allumettes bougies_) haben statt des
Holzdrahtes einen dünnen Wachsstock, welcher in der Weise angefertigt
wird, dass man mehrere, etwa vier Baumwollfäden neben einander liegend
durch eine geschmolzene Mischung von 2 Th. Stearinsäure und 1 Th. Wachs
oder Paraffin zieht und hierauf, sobald die Masse erstarrt, jedoch noch
warm ist, durch ein Zieheisen führt, das die überschüssige Masse
abstreift. Mittelst einer Schneidemaschine werden alle Kerzchen in
bestimmte Längen geschnitten, mit der entzündlichen Masse versehen und
in Schächtelchen gebracht.
Die von =Zulzer= construirte Maschine zum Abschneiden der Kerzen und
zugleich zum Einspannen hat folgende Einrichtung. Die Dochte werden auf
eine Trommel aufgewickelt, von hier durch zwei gefurchte Speisewalzen
fortgezogen und durch entsprechende Furchen in einem Brette
fortgeführt. Diese Walzen und Leitfurchen haben die Bestimmung, die
Enden der Dochte in entsprechende Löcher einer beweglichen, vertikal
aufgestellten Platte einzuführen, die mit einem Messerapparate in
Verbindung steht, um die Kerzen, sobald sie bis zur gehörigen Länge
durch die Löcher gegangen sind, abzuschneiden. Da sich das Messer an
der Seite des Eintrittes befindet, so bleiben nach erfolgtem Schnitt
die Kerzen mit einem kleinen Theile ihrer Länge in den Löchern sitzen.
Eine mechanische Vorrichtung hebt nun die Platte so weit, dass eine
zweite Löcherreihe vor die Leitfurchen kommt und sich mit Kerzen füllt.
Ist auf diese Weise die ganze Platte gefüllt, so ersetzt man sie durch
eine andere, während die gefüllten Platten sofort in die Zündmasse
getaucht und in den Trockenraum gebracht werden. Die
Reibzündkerzchenindustrie hat sich in Oesterreich und in Marseille
concentrirt. Letztere Stadt hat gegenwärtig so zu sagen das Monopol
dieses Industriezweiges für einen grossen Theil von Centraleuropa.
Die Knochenkohle.
[Sidenote: Knochenkohle.]
Die =Knochenkohle= (Spodium, Beinschwarz) erhält man durch Verkohlen von
Knochen. Die von =Derosne= (1812) empfohlene und von =Dumont= (1828)
bewerkstelligte Anwendung dieser Substanz in der Zuckerfabrikation macht
sie zu einem der allerwichtigsten Körper der chemischen Technologie. Wenn
man Knochen vor dem Zutritt der Luft geschützt, glüht, so zersetzt sich
die organische Substanz und geht zum Theil über als Knochenöl, zum Theil
auch als kohlensaures Ammoniak. Als Rückstand bleibt eine schwarze Masse,
die noch vollkommen die Knochenstructur beibehalten hat.
[Sidenote: Darstellung der Knochenkohle.]
Ehe man die Knochen verkohlt, müssen dieselben zur Entfernung des Fettes
mit Wasser ausgekocht und getrocknet oder mit Schwefelkohlenstoff
extrahirt werden. Das so erhaltene Fett (5-6 Proc. vom Gewichte der
Knochen) giebt ein werthvolles Nebenprodukt der Knochenkohlefabrikation
ab. Man verkohlt die Knochen entweder auf die Weise, dass man die
flüchtigen Produkte dabei auffängt, oder dass man dieselben verbrennen
lässt. Im ersteren Falle bringt man die Knochen in eiserne Retorten oder
Cylinder, ähnlich denen, in welchen die Steinkohlen behufs der
Leuchtgasfabrikation verkohlt werden, und fängt die bei der Verkohlung
entweichenden Produkte in Vorlagen und Kühlapparaten auf. Die in
Deutschland angeblich gemachte Erfahrung hat aber gelehrt, dass man auf
diese Weise eine minder entfärbende Kohle erhält, als wenn man die
Knochen in eisernen Töpfen verkohlt und die flüchtigen Produkte
verbrennen lässt. Man benutzt daher jetzt allgemein in Deutschland die
ältere Methode (in England und Schottland wendet man dagegen nach =Lunge=
allgemein Retorten an), die so ausgeführt wird, dass man eiserne Töpfe
mit zerschlagenen Knochen füllt, die Töpfe über einander stürzt, die
Fugen zwischen den Mündungen mit Lehm verstreicht und die Töpfe in den
Brennraum eines Ofens bringt, in welchem sie durch die Flammen eines
daneben liegenden Feuerraums erhitzt werden. Nach einiger Zeit entzünden
sich die aus den Fugen der Töpfe austretenden Dämpfe von selbst und
bewirken das fernere Verkohlen der Knochen, dessen Beendigung man an dem
Aufhören der Dämpfeentwickelung erkennt. Auf diese Weise erhält man 55
bis 60 Proc. Knochenkohle, in der die eigentliche Kohle mit fast der
zehnfachen Menge ihres Gewichtes an mineralischen Bestandtheilen gemengt
ist. Eine Analyse getrockneter Knochenkohle giebt in 100 Theilen: 10 Th.
Kohle, 84 Th. Calciumphosphat und 6 Th. Calciumcarbonat. Beim Liegen an
der Luft zieht die Knochenkohle 7-10 Proc. Feuchtigkeit an. Die
verkohlten Knochen werden durch besondere Maschinen gekörnt, wobei die
Erzeugung von feinem Pulver möglichst vermieden werden muss, da die feine
Knochenkohle weit weniger Werth hat, als die gekörnte.
[Sidenote: Eigenschaften der Knochenkohle.]
Die Knochenkohle hat in hohem Grade die bereits im Jahre 1811 von
=Figuier= erkannte Eigenschaft, organische und unorganische Stoffe,
namentlich Kalk und Kali aus Lösungen aufzunehmen. Diese merkwürdige
Wirkung scheint von einer Flächenanziehung herzurühren, obgleich aber
auch die Kohle chemische Verbindungen zu trennen vermag. Von der
Eigenschaft, unorganische Stoffe in ihren Poren aufzunehmen, macht man
die ausgedehnteste Anwendung zum Entkalken und Entsalzen des Zuckersaftes
in den Zuckerfabriken. Die entkalkende Eigenschaft der Knochenkohle soll
(nach =Anthon=) zum Theil eine Folge sein von der in den Poren desselben
verdichteten Kohlensäure. Man vermindert die entkalkende Kraft der Kohle,
wenn man derselben die unorganischen Bestandtheile durch Salzsäure
entzieht, und doch ist diese Behandlung erforderlich, wenn man die Kohle
zum Entfärben saurer Flüssigkeiten anwenden will. Enorme Quantitäten von
Knochenkohle consumiren die Stiefelwichsfabrikanten.
[Sidenote: Probe der Knochenkohle.]
Je grösser das =Entfärbungsvermögen= der Knochenkohle ist, desto höher
ist der Werth derselben, obgleich das Entfärbungsvermögen nicht
proportional dem Entkalkungs- und Entsalzungsvermögen zu sein scheint. Es
liegt deshalb in dem Interesse eines Fabrikanten, so wie in dem eines
Producenten, die entfärbende Kraft einer Kohle kennen zu lernen. Dies
geschieht, indem man die Kohle mit einer anderen von bekannter Qualität
vergleicht. =Payen= schlägt dazu vor, gleiche Volumen mit gebranntem
Zucker gefärbten Wassers mit gleichen Gewichtsmengen Kohle zu behandeln
und die Flüssigkeit abzufiltriren. Diejenige Kohle, welche die hellste
Flüssigkeit giebt, ist demnach auch die beste Sorte. Bei der Bestimmung
der relativen entfärbenden Wirkung mehrerer Kohlensorten erhielt =Bussy=
bei gleichen Gewichtsmengen folgende Resultate:
Gewöhnliche Knochenkohle 1
Knochenkohle mit Salzsäure behandelt 1,6
Ausgezogene Knochenkohle mit Kaliumcarbonat geglüht 20
Blut mit Kaliumcarbonat geglüht 20
Blut mit Calciumcarbonat geglüht 20
Leim mit Kaliumcarbonat geglüht 15,5
Nach den Versuchen von =Brimmeyr= über das =Entfärbungsvermögen= der
Knochenkohlen ergaben sich folgende Resultate: 1) Die
Absorptionsfähigkeit hängt nicht ab von der Structur der Knochenkohle,
dem mechanischen Zusammenhang der Knochentheile, sondern von der Menge
der darin enthaltenen reinen Kohle; 2) die Mengen der von Knochenkohle
verschiedener Zusammensetzung absorbirten Substanzen sind auf reine
Kohle bezogen wirklich gleich und wahrscheinlich unabhängig von der
verschiedenen chemischen Natur des löslichen absorbirten Körpers; 3)
die mit einer Substanz gesättigte Knochenkohle behält ihre Absorption
für andere Substanzen verschiedener chemischer Natur bei; 4) die
Knochenkohle wirkt um so rascher, je weniger ihre capillare Structur,
sei es durch mechanische Zerkleinerung, sei es durch Auflösen der
Kalksalze in Säuren, verändert wird. Aehnliche Resultate erhielt
kürzlich =H. Schulz= (in Magdeburg). Die stärkste entfärbende Wirkung
zeigt Kohle mit dem höchsten Kohlenstoffgehalt und einem niedrigen
Volumengewicht.
Für die Zuckerfabrikation kommt neben dem Entfärbungsvermögen besonders
das =Entkalkungsvermögen= in Betracht, welches man direkt ermittelt,
indem man die Quantität Kalk bestimmt, welche ein gewisses Quantum
Kohle aufzunehmen vermag.
[Sidenote: Wiederbelebung der Knochenkohle.]
Bekanntlich wird die Knochenkohle hauptsächlich zur Entsalzung und
Entkalkung des Zuckersaftes angewendet. Wenn eine gewisse Menge dieses
Saftes durch die Kohle filtrirt worden ist, so hat dieselbe ihre
entsalzende Kraft verloren. Zum Theil kann das Entsalzungsvermögen
durch verschiedene Mittel der Kohle wieder ertheilt werden. Diese
Mittel, durch die man die Wiederbelebung der Kohle bezweckt, sind
Glühen, Auswaschen, Gährenlassen oder die Anwendung des Wasserdampfes.
Fast allgemein führt man jetzt die Wiederbelebung der Kohle so aus,
dass man dieselbe erst durch Wasser von allen löslichen Theilen befreit
und darauf durch Glühen die organischen Substanzen zerstört. Die
gebrauchte Thierkohle lässt sich auf diese Weise 20-25 Mal wieder
beleben. Diese Methode hat den Nachtheil, dass während des Glühens die
organischen Substanzen nicht vollständig zerstört werden und als Kohle
in den Poren der Thierkohle zurückbleiben, wodurch die entfärbende
Kraft der Kohle verringert wird. Vortheilhafter ist es, die Kohle erst
gähren zu lassen, dann vermittelst verdünnter Salzsäure zu extrahiren,
auszuwaschen und zuletzt zu glühen. Der Salzsäureverbrauch zum
Wiederbeleben (Entkalken, Entsalzen) der erschöpften Knochenkohle ist
in den Zuckerfabriken (vergl. Seite 235) ein sehr beträchtlicher.
[Sidenote: Surrogate der Knochenkohle.]
Als Ersatzmittel für die Knochenkohle hat man geglühten bituminösen
Schiefer vorgeschlagen. Diese thonhaltige Kohle entzieht dem
Zuckersafte allerdings die färbenden Substanzen, nicht aber die
Kalkbestandtheile. Ein nicht unbedeutender Gehalt an
Einfach-Schwefeleisen verhindert ausserdem die Anwendung in der
Zuckerfabrikation. Beachtenswerther ist vielleicht die neuerdings
vorgeschlagene =Seetang=- oder =Seealgenkohle=.
Die Milch.
[Sidenote: Milch.]
=Milch= ist die bekannte in den Brustdrüsen der weiblichen Säugethiere
abgesonderte Flüssigkeit, welche alle dem Thierkörper nothwendigen
organischen und unorganischen Substanzen in hinreichender Menge enthält,
um an und für sich bei längerem Genuss nahrungsfähig zu sein, und alle
den Jungen erforderlichen Stoffe in einer zum Wachsthum genügenden Menge
zu liefern. Die Hauptbestandtheile der Milch sind Milchzucker, Caseïn
(Käsestoff), Butter, unorganische Salze wie Chlorkalium, Chlornatrium,
Calciumphosphat u. s. w. und Wasser. Die mittlere procentische
Zusammensetzung der Kuhmilch ist folgende:
Butter 3,288 }
Milchzucker und lösliche Salze 5,129 } 12,524 Proc.
Caseïn und unlösliche Salze 4,107 }
Wasser 87,476
-------
100,000
[Sidenote: Molken.]
[Sidenote: Milchzucker.]
Die Milch ist ein Gemenge ausserordentlich fein zertheilter, in Wasser
unlöslicher Substanzen mit einer wässerigen Flüssigkeit; das spec.
Gewicht der Milch schwankt zwischen 1,030 und 1,045. Unter dem Mikroskope
nimmt man wahr, dass die weisse Farbe von kleinen Kügelchen -- den
Milchkügelchen -- herrührt. Diese Kügelchen sind meist kugelrund,
gelblich mit dunklem Rande bei durchfallendem und perlenartig glänzend
bei auffallendem Lichte. Früher nahm man an, dass diese Kügelchen aus
einer Hülle bestehen, in welcher sich Butter befindet, gegenwärtig weiss
man aber durch die Arbeiten von =v. Baumhauer= und =Fr. Knapp=, dass
diese Hülle nicht existirt. In der Ruhe sammeln sich diese Kügelchen auf
der Oberfläche und bilden den =Rahm= (Sahne, Kern), unter welchem sich
eine bläuliche durchscheinende Flüssigkeit befindet, welche den
Milchzucker, die Salze und das Caseïn als Caseïn-Natron gelöst enthält.
Lässt man die Milch längere Zeit stehen, so wird ein Theil des
Milchzuckers unter Mitwirkung des Caseïns als Ferment in
=Milchsäure=[151] umgewandelt, welche letztere das Caseïn-Natron zersetzt
und das Caseïn frei macht, das sich als eine im Wasser unlösliche
Substanz ausscheidet. Man sagt dann, die Milch gerinnt. Durch längeres
Stehenlassen wird aller Milchzucker in Milchsäure umgewandelt. Eine
ähnliche Coagulation der Milch wird bewirkt, wenn man frische Milch mit
=Laab= zusammenbringt. Zur Darstellung des Laabs wird der frische
Kälbermagen ausgewaschen, in einem Rahmen ausgespannt an der Luft oder am
Feuer getrocknet. Früher weichte man ihn mit Essig ein, die Erfahrung
lehrte aber, dass dies unnütz sei. Beim Gebrauche wird ein Streifen
abgeschnitten, in einer kleinen Quantität warmen Wassers eingeweicht und
der Milch bei 30-35° zugemischt. Nach zwei Stunden ist diese geronnen. 1
Th. Laab ist hinreichend, um 1800 Th. Milch zum Coaguliren zu bringen.
Die Wirkung des Laabs ist nicht bekannt, sie besteht nicht, wie man
früher annahm, darin, dass ein Theil Milchzucker sogleich in Milchsäure
verwandelt wird, da, wie die Erfahrung gelehrt hat, auch alkalisch
reagirende Milch durch Laab zum Gerinnen gebracht werden kann. Die von
dem ausgeschiedenen Caseïn abfiltrirte Flüssigkeit führt den Namen
=Molken=. Bei sauer gewordener Milch enthalten die Molken wenig
Milchzucker, aber viel Milchsäure (saure Molken); bei durch Laab
coagulirter Milch ist hingegen aller Milchzucker und keine Milchsäure in
den Molken enthalten (süsse Molken). Die letztere Flüssigkeit, welche
noch 3-4 pro Mille einer eigenthümlichen Proteïnsubstanz (von =Millon=
und =Commaille= mit dem Namen =Lactoproteïn= belegt) enthält, wird in der
Schweiz bis zu einem gewissen Grade abgedampft, um daraus den
=Milchzucker= krystallisirt zu erhalten. Die in harten,
halbdurchsichtigen Krystallkrusten anschiessende Substanz wird durch
Umkrystallisiren gereinigt. Der Milchzucker C_{12}H_{22}O_{11} + H_{2}O
schmeckt nur wenig süss, knirscht zwischen den Zähnen, löst sich in 6 Th.
kaltem und 2 Th. siedendem Wasser und kann nicht in die geistige, wohl
aber in die Milchsäuregährung übergehen. Durch die Einwirkung verdünnter
Säuren geht aber der Milchzucker in Lactose (Galaktose), eine dem
Traubenzucker ähnliche Zuckerart über und ist deshalb indirect
gährungsfähig. Man verwendet ihn zuweilen als Reductionsmittel bei der
Herstellung von Silberspiegeln.
[151] Die =Milchsäure= (C_{3}H_{6}O_{3}) bildet sich ausser aus dem
Milchzucker auch bei der Gährung von Stärke, Rohr- und
Krümelzucker unter Mitwirkung von Caseïn und Ferment. Sie findet
sich im Sauerkraut, in den sauren Gurken, und ist wohl ein nie
fehlender Bestandtheil aller thierischen Flüssigkeiten. Ausser
der Milchsäure als Nahrungsmittel wird die Milchsäure in der
Gerberei, Färberei und Stärkefabrikation benutzt. In der Gerberei
ist sie jedenfalls als Bestandtheil der Lohbrühe nicht unwirksam,
bei der Färberei ist sie in dem Kleienbad enthalten, und bei der
Fabrikation der Stärke nach der älteren Methode dient sie als
saures Stärkewasser, um die Stärke von den Proteïnsubstanzen zu
befreien. Die Milchsäure scheint ferner bei der geistigen Gährung
eine Rolle zu spielen; sie ist stets in der gährenden Flüssigkeit
enthalten und findet sich als nicht flüchtige Säure neben
Bernsteinsäure in dem Destillationsrückstande, dem Spülicht, der
seiner sauren Eigenschaften wegen zum Reinigen von Metallen
benutzt wird. Mit Braunstein und Schwefelsäure erhitzt, giebt sie
=Aldehyd=, welches zur Herstellung von Anilingrün und von
Chloralhydrat Anwendung findet.
100 Th. käuflichen Milchzuckers aus der Schweiz (a) und aus
Giesmannsdorf in Schlesien (b) enthielten (1868):
(a) (b)
Salze 0,03 0,16
Unlösliche Stoffe 0,03 0,05
Fremde organische Körper 1,14 1,29
Milchzucker 98,80 98,50
----------------
100,00 100,00
[Sidenote: Sauerwerden der Milch zu verhüten.]
Das Sauerwerden der Milch kann man dadurch längere Zeit verhüten, dass
man dieselbe wiederholt abkocht, wodurch die aufgenommene Luft
ausgetrieben wird, die ausserdem einen Theil des Caseïns in
Milchsäureferment umgewandelt haben würde. In gewissem Sinne wirkt auch
die während des Kochens auf der Milch sich bildende Haut conservirend,
indem sie den Zutritt der Luft beschränkt. Ausserdem lässt sich das
Sauerwerden der Milch verhindern oder aufhalten durch Zusatz kleiner
Mengen kohlensaurer Alkalien oder Borax. Das Coaguliren der Milch, nicht
aber das Sauerwerden, kann durch Zusatz von Salpeter, Kochsalz und
überhaupt durch Salze mit alkalischer Base aufgehalten werden.
[Sidenote: Prüfung der Milch.]
In Gegenden, in denen Milch in verhältnissmässig grosser Quantität
consumirt wird, wie in grossen Städten, wird die Milch mit Reis-, Kleien-
und Gummiwasser oder einem Gemenge von Wasser mit Hammelgehirn
verfälscht. Eine sehr häufig vorkommende Verfälschung besteht darin, dass
man die Milch mit Wasser verdünnt. Es sind verschiedene Methoden und
Instrumente in Anwendung gebracht worden, um die Milch auf ihren Gehalt
an Butter und Caseïn zu prüfen, wobei man jedoch den Umstand nicht ausser
Acht lassen darf, dass (wie =Fr. Goppelröder='s vortreffliche
Untersuchung -- 1866 -- nachgewiesen hat) die relativen Verhältnisse der
Milchbestandtheile von einem Tage zum andern, ja an demselben Tage in der
Morgen- und Abendmilch wechseln. Nach =Jones= bringt man die Milch in
eine verticale, graduirte Glasröhre und vergleicht die Höhe des nach
einiger Zeit sich abscheidenden Rahmes. Je mehr Raumtheile derselbe
einnimmt, desto besser ist die Milch. Natürlicherweise erfährt man nach
dieser Methode nur den Rahmgehalt der Milch, und zwar sehr annähernd, da
z. B. Verdünnung der Milch auf die Schnelligkeit der Abscheidung von
Einfluss ist. =Chevallier= und =Henry= wenden zur Bestimmung der Güte der
Milch ein Aräometer an, an dessen Graduirung die Striche, bis zu welchen
dasselbe in reine Milch einsinkt, durch rothe Grade angegeben sind.
Andere Methoden gründen sich darauf, das Caseïn und die Butter durch
Galläpfeltinktur oder durch Zinkvitriollösung niederzuschlagen, dann zu
bestimmen, wie viel dem Volumen nach von einer Lösung von bekannter
Stärke zur Fällung einer normalen Milch nöthig war und darauf mit andern
Milchsorten zu vergleichen. Für den polizeilichen Gebrauch ist das
=Galaktoskop= von =Donné= anzuempfehlen, das auf der Annahme beruht, dass
allein die Milchkügelchen den wahren Werth der Milch repräsentiren, und
die Milch undurchsichtig machen. Es ist ein Instrument, welches
gestattet, durch eine Milchschicht hindurchzusehen, deren Länge mittelst
einer Mikrometerschraube vergrössert, verringert und gemessen werden
kann. Durch die Milchschicht beobachtet man ein Kerzenlicht, bis dessen
Spitze unsichtbar zu werden beginnt. Je durchsichtiger eine Milch ist,
desto weniger Milchkügelchen und desto mehr Wasser enthält sie. =Brunner=
bestimmt den Buttergehalt, um den Werth der Milch zu ermitteln. Er mischt
20 Grm. der zu prüfenden Milch mit 10 Grm. Holzkohlenpulver, trocknet das
Gewicht bei 70-80° vollständig ein, zieht die Butter daraus mit Aether
aus und verdampft die ätherische Lösung. Die zurückbleibende Butter wird
gewogen. Unvermischte Milch giebt 3,1-3,56 Proc. Butter, Rahm giebt
10,6-11,02 Proc. Neuerdings hat =C. Reichelt= mit Erfolg versucht, die
hallymetrische Probe (vergl. Seite 509) zur Ermittelung des
Wassergehaltes der Milch anzuwenden.
[Sidenote: Anwendung der Milch.]
Die Milch dient theils für sich als Nahrungsmittel, theils zur
Fabrikation von Butter und Käse. Man benutzt sie ferner zum Anstreichen
der Wände und zum Entfärben und Klären einiger Flüssigkeiten. Eine in
Frankreich häufig vorkommende Steuerdefraudation besteht darin, dass
man unter dem Namen Portwein Xeres declarirt, der mit Alkannawurzel
gefärbt ist, und der später durch Milch wieder entfärbt wird. Das in
neuerer Zeit (von einer amerikanischen Gesellschaft in Cham bei Zug in
der Schweiz, ferner in Kempten im Allgäu und zu Hildburghausen) durch
Eindampfen der Milch im Vacuumapparat und Rohrzuckerzusatz erhaltene
=Milchextract= scheint die beste Form zu sein (nach den Empfehlungen
von =v. Liebig= und =Trommer=), unter welcher Milch aufbewahrt werden
kann. Diese =condensirte= Milch besteht (im Mittel) aus:
Wasser 22,44
Fester Substanz 77,56
------
100,00
Die Hälfte der festen Substanz macht der zugesetzte Zucker aus; die
andere besteht aus Butter (9-12 Proc.), Caseïn und Lactoproteïn (12-13
Proc.), Milchzucker (10-17 Proc.) und Mineralsalzen (2,2 Proc.). Die
concentrirte Milch vertheilt sich in 4,5-5 Th. Wasser zu einer
Flüssigkeit, welche alle Eigenschaften einer vollkommen reinen Milch
hat, die mit etwas Zucker versüsst ist.
[Sidenote: Butter.]
Die =Butter= wird aus der Milch auf folgende Weise dargestellt: Man lässt
an kühlen Orten den Rahm aus der Milch sich ausscheiden, schöpft
denselben mittelst eines Löffels ab und bringt ihn in die Rahmtöpfe, in
welchen er so lange stehen bleibt, bis er unter wiederholtem Umrühren
dick und säuerlich geworden ist. Darauf bringt man den Rahm in die
Butterfässer, in welchen durch anhaltendes Schlagen, durch das Buttern,
die Fettkügelchen, die in dem Rahm nicht mehr im flüssigen, sondern im
festen Zustande enthalten sind, zu Klumpen sich vereinigen, während das
Caseïn mit einer kleinen Menge Butter gebunden in der Flüssigkeit
suspendirt bleibt. Die Butter hat die für die Verarbeitung der Milch
wichtige Eigenschaft, dass sie leichter ist als Wasser; sie müsste sich
demnach aus einer Auflösung von verschiedenen Stoffen, welche das Wasser
schwerer machen (Milchzucker, Caseïn, Salze), um so schneller an der
Oberfläche ausscheiden, wenn die Flüssigkeit nicht durch den Caseïngehalt
eine grosse Klebrigkeit besässe, wodurch das Aufsteigen der
Buttertröpfchen verlangsamt wird. In dem Maasse nun, als durch
fortschreitende Säuerung der Milch durch Caseïnabscheidung auch deren
Consistenz sich vermehrt, wird auch die Abscheidung der Butter erschwert.
Ist die Abscheidung des Butterfettes (des Rahms) noch nicht vollendet,
wenn die Milch zum Gerinnen gekommen ist, so ist das in der sauren Milch
noch befindliche Fett für die Butterbereitung verloren. Darauf gründen
sich nun zwei verschiedene Methoden, wodurch die vollständigste Gewinnung
der Butter ermöglicht werden soll.
Nach der einen Methode, von dem Schweden =Gussander= vorgeschlagen,
soll das Aufsteigen der Butterkügelchen beschleunigt werden, so dass
die Ausscheidung des Rahmes in kürzester Zeit und jedenfalls vor
beginnender Säuerung der Milch beendigt ist. Nach der anderen Methode
wird durch Zusatz von etwas Soda die entstehende Milchsäure sofort
neutralisirt, so dass der Ausscheidung von Caseïn vorgebeugt wird und
die Buttertropfen ungehindert emporsteigen können. Dies ist das
Verfahren von =Trommer=.
Die =Butterfässer= sind von verschiedener Construction. Das gewöhnlichste
Butterfass ist ein aufrecht stehendes Fass mit einer durchlöcherten und
an einem Stiele befestigten Scheibe; ausserdem hat man liegende Fässer,
in denen sich an einer Welle befestigte Flügel hin und her bewegen,
Kästen auf Walzen nach Art der Kinderwiegen u. s. w., in denen das
Buttern in längerer oder kürzerer Zeit vor sich geht. Wenn sich alle
Butterklumpen zu einer Menge vereinigt haben, so ist die Operation des
Buttern beendigt. Die Butter wird mit frischem, erneuertem Wasser
geknetet, bis dieses hell abläuft. Die von der Butter abgeschiedene
Flüssigkeit ist die =Buttermilch=, die aus 0,24 Proc. Butter, 3,82 Proc.
Caseïn, 90,80 Th. Wasser und 5,14 Th. Milchzucker und Salzen besteht; ein
grosser Theil des Milchzuckers darin ist schon in Milchsäure
übergegangen. 18 Gewichtstheile Milch geben durchschnittlich 1
Gewichtstheil Butter. Die Butter selbst besteht in frischem Zustande aus
I. II. III. IV.
Butterfett 94,4 93,0 87,5 78,5
Caseïn, Milchzucker } 0,3 0,3 1,0 0,3
Extractbestandtheile }
Wasser 5,3 6,7 11,5 21,2
Der Gehalt an Caseïn und Wasser bewirkt, dass die Butter leicht verdirbt
und ranzig wird. Um diesem Uebelstande zu begegnen, pflegt man in den
meisten Ländern die Butter zu =salzen= (in Süd- und Westdeutschland wird
die Butter ungesalzen consumirt), indem man dieselbe im völlig
ausgewaschenen Zustande mit Salz zusammenknetet. Man rechnet auf 1
Kilogr. Butter 30-40 Grm. Kochsalz. In England benutzt man anstatt des
Kochsalzes ein Gemenge von 4 Th. Kochsalz, 1 Th. Salpeter und 1 Th.
Zucker. Ein anderes Mittel, dem Verderben der Butter vorzubeugen, ist das
=Auslassen= derselben, d. i. ein Schmelzen, bis die anfänglich trübe
Flüssigkeit vollkommen klar geworden ist, wodurch Wasser und Caseïn, also
die Bedingungen zur Verderbniss entfernt werden. Das =Färben der Butter=
anbelangend, das gewöhnlich im Winter geschieht, zu welcher Zeit die
Butter eine weisse Farbe hat, so geschieht dies durch Orlean, durch
Curcuma, oder durch den Saft der Möhren oder Ringelblume oder endlich
durch gewisse gelbe Theerfarbstoffe.
[Sidenote: Chemische Natur der Butter.]
Die Butter besteht aus einem Gemenge verschiedener Glyceride, das bei
der Verseifung in Glycerin und eine Anzahl von Säuren aus der Reihe der
Fettsäuren zerfällt. Die nicht flüchtigen Säuren sind: die
Palmitinsäure C_{16}H_{32}O_{2} und die Butterölsäure
(C_{17}H_{30}O_{2}), die flüchtigen die =Buttersäure=[152]
(C_{4}H_{8}O_{2}), die Capronsäure (C_{6}H_{12}O_{2}), die Caprylsäure
(C_{8}H_{16}O_{2}) und die Caprinsäure (C_{10}H_{20}O_{2}). Letztere
vier Säuren bilden in Form von Glyceriden das =Butterfett= oder
=Butyrin= und sind die Ursache des eigenthümlichen Geruches der Butter.
[152] Die =Buttersäure= entsteht nicht nur bei der Verseifung der
Butter, sie findet sich auch im sauren Schweisse, im Magensafte
und bildet sich bei der Gährung und Fäulniss des Zuckers, der
Stärke, des Fibrin, des Caseïns u. s. w.
[Sidenote: Käse.]
Der =Käse= wird aus dem Caseïn dargestellt. Entweder benutzt man
abgerahmte Milch oder man wendet die Milch mit dem Rahm an. Im ersteren
Falle erhält man =mageren= Käse, der nur aus Caseïn mit sehr wenig Butter
besteht, im zweiten Falle =fetten Käse= (Schweizer, holländischen,
englischen Käse). Wenn bei der Darstellung der fetten Käse noch Rahm
hinzugesetzt wird, so erhält man =Rahmkäse=. Den =mageren Käse= stellt
man in Deutschland dar, indem man die saure Milch, von welcher der Rahm
behufs der Butterfabrikation abgeschieden worden ist, auf ein Tuch bringt
und abpresst. Die Molken laufen ab, während die =Käsematte= (Quark,
Schmierkäse, weisser Käse) als Brei zurückbleibt, der, mit der Hand in
die gebräuchlichen runden Formen (Handkäse) gebracht wird, welche darauf
der Luft ausgesetzt werden. Zur Bereitung des =fetten Käses= wendet man
gewöhnlich süsse Milch an, die durch Laab bei einer Temperatur von 30-40°
zum Gerinnen gebracht wird. Nachdem die Milch durch die Abscheidung des
Caseïns in eine gallertartige Masse verwandelt ist, zerschneidet man die
Masse mit einem hölzernen Messer und presst den Käse. Durch dieses
Verfahren, das mehrmals wiederholt wird, werden die Molken ziemlich
vollständig entfernt. Sobald der Käse anfängt fest zu werden, wird er mit
Kochsalz zusammengeknetet und dann in die bestimmte Form gepresst. Der
geformte Käse wird einige Zeit lang in erwärmte Molken getaucht, bis er
eine Rinde erhält, und nach dem Abtrocknen von Neuem gepresst. Sodann
wird der Käse mit Kochsalz eingerieben, zum Trocknen auf ein
Brettergestell gelegt und unter sorgfältiger Behandlung, die je nach der
Art der Käse eine verschiedene ist, seiner Reife zugeführt. Die blasige
Beschaffenheit einer Käsesorte (wie des Schweizerkäses) rührt davon her,
dass bei seiner Darstellung die Molken nicht vollständig getrennt werden,
der in denselben enthaltene Milchzucker in Krümelzucker, und letzterer
während des Reifens des Käses in Weingeist und Kohlensäure verwandelt
wird; die Kohlensäure bewirkt bei ihrem Entweichen die Auflockerung der
Käsemasse. Bei dem holländischen Käse, der blasenfrei ist, verhindert der
grössere Kochsalzzusatz die Umwandelung des Milchzuckers. Die Qualität
der Käse ist ferner von der Temperatur und Beschaffenheit der Räume, in
denen die Käse während des Reifens lagern, abhängig. (Im Allgäu rechnet
man auf 1 Ctr. Schweizerkäse I. Qualität 600 Liter Milch, II. Qualität
720-750 Liter.) Die Theorie des Käsebildungsprocesses ist noch keineswegs
genügend erklärt. Auf alle Fälle spielt die Hefe eine grosse Rolle bei
der Käsebildung. Wie =Hallier= gezeigt, ist der frische Käse ganz dicht
mit Kernhefe erfüllt. Ohne dieselbe kann kein Käse entstehen und durch
Zusatz geeigneter Hefe hat man sogar die Dauer der Käsebereitung und
seine Qualität bis zu einem gewissen Grade in der Gewalt. Die
chemisch-physikalische Veränderung, welche der Käse an der Luft erleidet,
lässt sich namentlich an den mageren Käsesorten beobachten. Im frischen
Zustande ist der Käse weiss wie Kreide, beim Liegen im feuchten Zustande
wird er gelb und durchscheinend (er wird =zeitig= oder =speckig=) und
nimmt den eigenthümlichen Käsegeruch an. Mit dem Alter verliert der Käse
allen Zusammenhang und zerfliesst zu einer schmierigen Masse. Diese
Veränderungen beginnen auf der Oberfläche und pflanzen sich vollkommen
gleichförmig ins Innere fort. Wenn man einen mageren Käse zerschneidet,
so bemerkt man einen gelben speckigen Ring, welcher einen scharf
begrenzten weissen Kern umgiebt. Der Ring wird von Tag zu Tag breiter,
bis zuletzt die ganze Masse gleichförmig ist und der Kern verschwindet.
Das Speckigwerden des Käses rührt her von einer Ammoniak- oder von einer
Säureentwickelung, beide machen den weissen Käse durchscheinend. Die
kräftig riechenden Käsesorten sind ammoniakalisch, die geruchlosen
reagiren meist sauer. Chemisch gesprochen ist speckig magerer Käse eine
Verbindung von Caseïn mit Ammoniak oder Ammoniakbasen (z. B. Amylamin);
gewisse trockene Käsesorten (wie der sogenannte Kräuterkäse) sind Gemenge
von trocknem Caseïn mit gewürzhaften Kräutern (Meliloten u. s. w.),
flüchtigen Fettsäuren (Valeriansäure, Caprinsäure, Capronsäure u. s. w.)
und einigen indifferenten Stoffen (Leucin etc.).
Folgende Zahlen geben die Zusammensetzung eines fetten Süssmilchkäses
(a) und eines mageren Sauermilchkäses (b):
(a) (b)
Wasser 36 44
Caseïn 29 45
Fett 30,5 6
Asche 4,5 5
--------------
100,0 100,0
Neuere Untersuchungen =Payen='s über in Paris beliebte Käsesorten
ergaben folgende Resultate: 1) Käse von Brie; 2) Camembert; 3)
Roquefort; 4) doppelter Rahmkäse; 5) alter Käse von Neufchatel; 6)
frischer Käse von Neufchatel; 7) Chester; 8) Gruyère; 9) gewöhnlicher
holländischer; 10) Parmesankäse enthalten in 100 Theilen:
==================+========================================
| I.
| | | | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5
==================+=======+=======+=======+=======+========
| | | | |
Wasser | 45,2 | 51,9 | 34,5 | 9,5 | 34,5
Stickstoffhaltige | | | | |
Substanzen | 18,5 | 18,9 | 26,5 | 18,4 | 13,0
(Stickstoff | 2,93 | 3,00 | 4,21 | 2,92 | 3,31)
Fette | 25,7 | 21,0 | 30,1 | 59,9 | 41,9
Salze | 5,6 | 4,7 | 5,0 | 6,5 | 3,6
Organische | | | | |
stickstofffreie | | | | |
Substanzen | | | | |
und Verlust | 5,0 | 4,5 | 3,9 | 5,7 | 7,0
==================+=======+=======+=======+=======+========
| II.
| | | | |
| 6 | 7 | 8 | 9 | 10
==================+=======+=======+=======+=======+========
| | | | |
Wasser | 36,6 | 35,9 | 40,0 | 36,1 | 27,6
Stickstoffhaltige | | | | |
Substanzen | 8,0 | 26,0 | 31,5 | 29,4 | 44,1
(Stickstoff | 1,27 | 4,13 | 5,00 | 4,80 | 7,0)
Fette | 40,7 | 26,3 | 24,0 | 27,5 | 16,0
Salze | 0,5 | 4,2 | 3,0 | 0,9 | 5,7
Organische | | | | |
stickstofffreie | | | | |
Substanzen | | | | |
und Verlust | 14,2 | 7,6 | 1,5 | 6,1 | 6,6
Die unter I. aufgeführten, in der Kälte und unter Bildung von
Kryptogamenvegetationen erzeugten Käse reagiren insgesammt in Folge von
Ammoniakgehalt alkalisch; die unter II. begriffenen sogenannten
gekochten, bei welchen die Erzeugung von Kryptogamen verhindert wird,
haben dagegen ebenso wie frischer Käse eine saure Reaction. Ein Theil
des Fettgehaltes unterliegt schon beim Beginn der Käsebildung der
Spaltung in Glycerin und fette Säuren.
In Deutschland massenhaft consumirte Käsesorten sind Emmenthaler (a)
und Backsteinkäse (b). Nach Analysen von =O. Lindt= (1868) haben diese
Käse folgende Zusammensetzung:
(a) (b)
Wasser 37,4 36,7 45,2 35,8
Fett 30,6 30,5 28,2 37,4
Caseïn 28,5 29,0 23,2 24,4
Salze 3,5 3,8 3,4 2,4
--------------------------------
100,0 100,0 100,0 100,0
Endlich seien einige neuerdings von =E. Hornig= (1869) ausgeführte
Käse-Analysen angeführt:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Wasser 38,66 56,60 51,21 57,64 36,72 34,08 59,28 49,34
Fett 20,14 17,05 9,16 20,31 33,69 28,04 10,44 20,63
Caseïn 34,90 18,76 33,60 18,51 25,67 32,28 24,09 24,26
Salze 6,17 6,78 6,01 3,51 3,71 5,58 6,17 5,45
Verlust 0,13 0,81 0,02 0,04 0,21 0,02 0,02 0,32
--------------------------------------------------------------
100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00
1. Holländer-Käse. 2. und 3. Ramadoux-Käse, angeblich aus Bayern.
4. Neufchatel-Käse. 5. Gorgonzola-Käse. 6. Bringen-Käse oder Liptauer-Käse
aus dem Zypser Comitat. 7. Schwarzenberger-Käse. 8. Limburger Käse.
Frisch geronnener Käsestoff (Quark) wird, mit Kalk gemengt, zu Kitt und
als Beiz- und Verdickungsmittel in der Kattundruckerei angewendet[153].
Eine Lösung von Caseïn in Boraxlösung findet anstatt Tischlerleim und
Mundleim Anwendung.
[153] Mit dem Caseïn der Milch stimmt in seinen Eigenschaften ein
Pflanzenbestandtheil überein, der sich in den Samenlappen der
Leguminosen, namentlich der Erbsen, Linsen und Bohnen findet,
sich in Wasser löst und aus der Lösung durch schwache Säuren
abgeschieden werden kann. Diese Substanz ist =Pflanzencaseïn=
genannt worden. Nach =Itier='s Berichte stellen die Chinesen aus
Erbsen einen wirklichen Käse dar, indem Erbsen zu einem Brei
gekocht werden. Das Durchgeseihte wird mit Gypswasser zum
Gerinnen gebracht und das Geronnene wie der aus Milch durch Laab
gefällte Käse behandelt. Die Masse nimmt nach und nach den Geruch
und den Geschmack des animalischen Käses an.
Das Fleisch.
[Sidenote: Allgemeines.]
Das, was man im gewöhnlichen Leben mit dem Namen =Fleisch= bezeichnet,
ist die Muskelsubstanz der Schlachtthiere, umgeben mit mehr oder weniger
Fett, und enthaltend Knochen, so dass das käufliche Fleisch in 100 Th. im
Mittel zusammengesetzt ist, aus
Muskelsubstanz 16
Fett und Zellgeweben 3
Knochen 10
Fleischflüssigkeit 71
---
100
Die Muskelsubstanz selbst ist ein Complex von verschiedenartigen
Geweben und Flüssigkeiten, deren Basis die thierische Faser oder das
Fibrin -- eine organisirte Proteïnsubstanz ist. Die einzelnen
Muskelfasern, indem sie bündelweise durch Bindegewebe verbunden sind,
bilden die Muskeln. Zwischen den Muskelscheiden und Bindegeweben lagert
sich das Fett in besonderen Fettzellen ab. Das Ganze ist von einer
Unzahl feiner Blut- und Lymphgefässen durchwebt, welche die Ernährung,
und von Nerven, welche die Lebensfunctionen der Muskeln vermitteln. Die
Muskelsubstanz ist mit einer proteïnreichen Flüssigkeit, der
Fleischflüssigkeit, getränkt, welche eine Anzahl von Substanzen, theils
direct vom Blute ausgeschwitzt, theils im Stoffwechsel der Muskeln
entstanden, enthalten; diese Körper sind die Basen Kreatinin und
Hypoxanthin, das Kreatin, der Inosit oder Muskelzucker, Milchsäure,
Inosinsäure, extractive Körper und unorganische Substanzen, unter denen
Chlorkalium und Magnesiumphosphat vorherrschen.
[Sidenote: Bestandtheile des Fleisches.]
Ueber die einzelnen Bestandtheile des Körpers der Schlachtthiere geben in
neuerer Zeit im grösseren Maassstabe angestellte Versuche, die für die
Beurtheilung des Nahrungswerthes des Fleisches der Thiere im gemästeten
oder ungemästeten Zustande von grosser Wichtigkeit sind, Aufschluss. Aus
diesen Versuchen folgt, dass der Wassergehalt
beim Lamme Schafe Ochsen Schweine
in ungemästetem Fleische 62 58 -- 56
" halb gemästetem Fleische -- 50 54 --
" ganz " " 49 40 46 39
" fettem Fleische -- 33 -- --
beträgt. Mit fortschreitender Mästung nimmt daher der Wassergehalt des
Fleisches ab und die Trockensubstanz zu, indem ein Theil des Wassers
durch Fett ersetzt wird. Im Fleische von gutem Mastvieh erhält der
Consument vom Fleischer bei gleichem Gewichte im Mittel etwa 40 Proc.
mehr trockne thierische Masse als in dem von ungemästetem Vieh, bei sehr
fetten Thieren sogar bis zu 60 Proc. mehr.
Welcher Unterschied in dem Nahrungswerthe des Fleisches von fetten
Ochsen im Vergleiche zu dem von mageren Ochsen besteht, das zeigen
=Breunlin='s Versuche, nach welchen 100 Th. Fleisch enthielten:
vom fetten vom magern Ochsen
Wasser 38,97 59,68
Asche 1,51 1,44
Fett 23,87 8,07
Muskelfleisch 36,65 30,81
----------------------
100,00 100,00
oder 1000 Grm. (= 2 Zollpfund) enthielten:
Muskelfleisch Fett Asche Wasser
Fleisch vom fetten Ochsen 356 239 15 390
Fleisch vom magern Ochsen 308 81 14 597
----------------------------
Unterschied +48 +158 +1 -207
Das Fleisch des fetten Ochsen enthält auf 1000 Th. mithin 207 Th. mehr
feste Nahrungsstoffe als das Fleisch des ungemästeten Thieres.
[Sidenote: Zubereitung des Fleisches.]
Das Fleisch wird theils gekocht, theils gebraten. Durch das Kochen
erleidet es eine wesentliche Veränderung in seiner Zusammensetzung; je
nach der Dauer des Kochens und der Wassermenge tritt eine mehr oder
weniger vollständige Scheidung der löslichen Bestandtheile von den
unlöslichen Bestandtheilen des Fleisches ein. Die Fleischbrühe enthält
lösliche Phosphate mit alkalischen Basen, milch- und inosinsaure Salze,
phosphorsaure Magnesia und nur Spuren von phosphorsaurem Kalk; das
gekochte Fleisch enthält vorzugsweise phosphorsauren Kalk und
phosphorsaure Magnesia. Wenn das als Nahrungsmittel genossene Fleisch in
dem Organismus wieder als Fleisch übergehen, wenn ihm die Fähigkeit
erhalten werden soll, sich in dem ursprünglichen Zustande wieder zu
erzeugen, so dürfen dem frischen Fleische bei seiner Zubereitung keine
seiner Bestandtheile entzogen werden. Wenn in irgend einer Weise seine
Zusammensetzung geändert, einer seiner Bestandtheile, der zu seiner
Constitution gehört, entzogen wird, so ändert sich in gleichem
Verhältnisse die Fähigkeit des Fleischstückes, die ursprüngliche Form und
Beschaffenheit, von der seine Eigenschaften im lebendigen Körper
abhängen, in dem lebenden Körper wieder anzunehmen. Daraus geht hervor,
dass das gekochte Fleisch, wenn es ohne die Fleischbrühe genossen wird,
zur Ernährung um so weniger sich eignet, je grösser die Wassermenge war,
in welcher es gekocht wurde und je länger das Kochen dauerte.
Da das Albumin des Fleisches in seinen Lösungen bereits vor der
Siedetemperatur des Wassers gerinnt, so geht beim Auskochen des
Fleisches oder bei der gewöhnlichen Methode der Gewinnung der
Fleischbrühe das Albumin für die Fleischbrühe zum grössten Theile
verloren, da der Schaum, der sich beim Kochen des Fleisches auf der
Oberfläche als weisses Coagulum abscheidet und abgeschöpft wird,
Fleischalbumin ist. Dieser Verlust an nährender Substanz lässt sich
vermeiden, wenn man nach =v. Liebig='s Vorschrift bei der Bereitung von
Fleischbrühe für Kranke, das fein zerhackte Fleisch mit destillirtem
Wasser, dem einige Tropfen Salzsäure und etwas Kochsalz zugesetzt
wurde, mischt und digerirt und nach einstündiger Digestion die
Flüssigkeit von dem Rückstande mittelst eines Haarsiebes trennt und den
Rückstand durch allmäliges Aufgiessen von destillirtem Wasser noch
vollständiger auszieht. Man erhält so ein kaltes Fleischextract von
rother Farbe und angenehmem Fleischbrühgeschmacke, welches kalt
genossen wird (beim Erhitzen trübt sich die Flüssigkeit und setzt ein
dickes Coagulum von Albumin und Blutroth ab). 100 Th. Ochsenfleisch
geben ein Extract, welches 2,95 Th. Albumin und 3,05 Th. sonstige,
nicht gerinnende Fleischbestandtheile enthält. =Chevreul= erhielt von
500 Grm. Rindfleisch, welche 77 Proc. Wasser enthielten, 27,25 Grm.
Extract; nach Abzug von 3,25 Grm. Fett, die darin sich fanden, macht
dies 4,8 Proc. aus. Die Menge der aus obigen 500 Grm. Fleisch
gewonnenen Fleischbrühe betrug ungefähr 1,25 Liter. Das Liter wog 1013
Grm. und bestand aus
Wasser 991,30
organ. Substanz { in Alkohol löslich 9,44
{ in Alkohol unlöslich 3,12
Alkalisalzen 8,67
phosphorsauren Erden 0,46
-------
1013,09
Durchschnittlich enthält die Fleischbrühe aus Ochsenfleisch, inclusive
Leim und Fett, nur 3 Th. feste Fleischbestandtheile. Unter den
günstigsten Verhältnissen enthält man aus 1000 Grm. Ochsenfleisch:
in kaltem Wasser löslich 60 { geronnenes Albumin 29,5
{ in der Lösung 30,5
" " " unlöslich 170 { Leimsubstanz 6,9
{ Faser 164,0
Fett 20
Wasser 750
[Sidenote: Kochen des Fleisches.]
Die beste Art und Weise, =Fleisch zu kochen und Fleischbrühe zu
bereiten=, ist folgende: Man bringt das zum Kochen bestimmte Fleisch
erst dann in den Topf, wenn das darin befindliche Wasser in
vollständigem Sieden begriffen ist, unterhält das Sieden einige Minuten
lang und erniedrigt dann die Temperatur durch Zusatz von kaltem Wasser
auf 70-74°. Wird das Wasser einige Stunden bei dieser Temperatur
erhalten, so hat man alle Bedingungen vereinigt, um dem Fleische die
zum Genusse geeignete Beschaffenheit zu geben. Indem nämlich nach
diesem Verfahren das Eiweiss coagulirt wird, bildet sich auf der
Oberfläche des Fleisches eine Hülle, welche das Eindringen des Wassers
ins Innere verhindert und die löslichen Theile einschliesst. Die von
diesem Fleische abgegossene Brühe wird demnach weniger der löslichen
Bestandtheile enthalten. Um aber eine kräftige =Fleischbrühe=
darzustellen, mischt man feingehacktes mageres Fleisch mit kaltem
Wasser, erhitzt es langsam bis zum Sieden und presst es nach
minutenlangem Aufwallen aus. Nach dem Durchseihen braucht sie nur
gewürzt und mit gebranntem Zucker oder Caramel etwas gefärbt zu werden.
Das Färben ist eine kaum erlässliche Concession, die man dem gewohnten
Vorurtheile machen muss. Die zurückbleibenden Fleischstücke sind
gänzlich geschmacklos und zur Ernährung untauglich. Die Fleischbrühe
enthält alle löslichen Stoffe der Fleischsubstanz: Kreatin, Kreatinin,
Inosit, extractive Substanzen, inosin- und milchsaure Salze,
Chlorkalium und phosphorsaure Erden. Wegen der freien Milch- und
Inosinsäure reagirt sie stets sauer. Dass die Haupteigenschaft der
Fleischbrühe von der darin aufgelösten Leimsubstanz abhängig sei, wie
man lange angenommen hat, ist durchaus ungegründet, da der durch
Knochen gebildete Leim nur einen sehr untergeordneten Bestandtheil
darstellt. Die Untauglichkeit der Knochenbouillontafeln als
Nahrungsmittel ist gegenwärtig allgemein anerkannt.[154] Bei längerem
Kochen und siedendem Abdampfen nimmt die Fleischbrühe eine dunklere
Farbe und einen feinen Bratengeschmack an. Dampft man sie im Wasserbade
ab, so erhält man eine dunkelbraune weiche Masse, von welcher 1 Loth
hinreicht, um 1 Pfund Wasser, dem man etwas Kochsalz zusetzt, in eine
wohlschmeckende und starke Fleischbrühe zu verwandeln. Aus 32 Pfund
knochen- und fettfreiem Ochsenfleische erhält man 1 Pfund dieses
Extractes. Auf Veranlassung =v. Liebig='s wird gegenwärtig dieses
=Fleischextract= (_Extractum carnis_) von der _Liebig's Extract of meat
Company_ in Fray-Bentos und von =Buschenthal u. Comp.= in Montevideo
(in Uruguay) dargestellt.[155] Dieses Extract enthält in 1 Kilogr. alle
in heissem Wasser löslichen Bestandtheile von 34 Kilogr. reinem
Muskelfleisch oder von 45 Kilogr. Fleisch von der Fleischbank. Auch
australisches Fleischextract von =Robert Tooth= in Sidney (aus reinem
Rindfleisch und nicht aus Rind- und Schaffleisch gemengt, wie das
südamerikanische Extract) kommt in grosser Menge nach Europa[156]. Die
Hauptmerkmale der Reinheit des Fleischextractes liegen in der
Löslichkeit in 80procentigem Alkohol, dem Wassergehalt und der
Abwesenheit von Eiweiss und Fett. Mindestens 60 Proc. des Extractes
müssen sich in Alkohol lösen, der Wassergehalt beträgt gegen 16 Proc.,
der Stickstoffgehalt gegen 10 Proc., der Aschengehalt 18-22 Proc. (die
Asche besteht wesentlich aus Calcium- und Magnesiumphosphat und
Chloralkalimetallen; unter den letzteren muss das Chlorkalium
vorherrschen).
[154] Nicht zu verwechseln mit den Knochenbouillontafeln sind die seit
einiger Zeit in Russland dargestellten =Bouillontafeln=, welche
alle wesentlichen Bestandtheile des Fleischextractes enthält.
=E. Reichardt= (1869) fand darin:
Wasser bei 110° entweichend 15,13 Proc.
Asche 4,75 "
Fett 0,22 "
Stickstoff 10,57 "
In Alkohol von 80 Proc. Lösliches 38,09 "
Vergl. Jahresbericht der chem. Technologie 1869 p. 488.
[155] Die von dem Hamburger =Giebert= in Fray-Bentos in Uruguay
gegründete Fabrik ist seit 1867 in den Besitz einer engl.-belg.
Actiengesellschaft übergegangen und producirt gegenwärtig
jährlich gegen 15,000 Centner Fleischextract. Die beim Schlachten
sich anhäufenden Nebenbestandtheile sollen in Düngerfabrikate
übergeführt werden. Eine zweite Fleischextractfabrik hat das
Bankhaus =Benites y Hijo= in Buenos Ayres in dem Orte
Gualeguaychu (Entre Rios) im Jahre 1869 errichten lassen.
[156] Depositaire des australischen Fleischextractes für Europa sind
=W. J. Colemann= & Comp. in London.
Beim =Braten des Fleisches= wendet man kein Wasser, sondern Fett an,
mit welchem man das Fleisch in einer Pfanne erwärmt, oder man setzt
dasselbe direct, wie es in England geschieht, auf einen Spiess
gesteckt, dem Feuer aus. Es bildet sich rasch eine Kruste, welche das
Herausfliessen der Fleischflüssigkeit verhindert. Nachdem diese Kruste
sich gebildet hat, kann man die Hitze mässigen, weil die Fleischfasern
schon bei 100° gar werden. Beim Braten sollen aus den
Fleischbestandtheilen mehrere Produkte der trocknen Destillation
entstehen, worunter die Essigsäure in sofern am wichtigsten ist, als
durch sie die Fleischfaser löslicher wird. Fehlerhaft ist es, dem zu
bratenden Fleischstücke etwas Wasser zuzusetzen, namentlich beim
Beginne des Bratens. Durch Wasserzusatz ist zwar eine grössere Menge
von Sauce zu erzielen, aber immer nur auf Kosten der Güte des Bratens.
[Sidenote: Aufbewahrung des Fleisches.]
Unter den vielen Mitteln, die man in Vorschlag gebracht und angewendet
hat, um =Fleisch= und =Fleischspeisen unverändert aufzubewahren=, stehen
ohne Widerrede diejenigen oben an, welche auf dem Principe des
vollkommenen Luftabschlusses beruhen. Es hat sich deshalb das
Einschliessen von Fleisch in luftdicht verschlossenen Blechbüchsen nach
der Methode von =Appert= durch vielfache Erfahrungen als dem Zwecke
vollkommen entsprechend erwiesen, so dass dieses Verfahren und seine
Nachbildungen in neuester Zeit, wo als Folge des erleichterten See- und
Landverkehrs, der zunehmenden Auswanderung, so wie überhaupt der
Seereisen und Expeditionen zu wissenschaftlichen Zwecken, der Kriege der
Gegenwart und der damit verknüpften Nothwendigkeit der Verproviantirung
von Armeen und Festungen, das Bedürfniss weit mächtiger als früher
hervortrat, die Nahrungsmittel nicht nur von einer Jahreszeit zur andern,
sondern für eine Reihe von Jahren vorrathsweise aufzuspeichern und sie
dabei in einen Zustand zu versetzen, in welchem sie dem Verderben nicht
mehr unterliegen, eine ungeahnte Wichtigkeit erlangt hat.
Die Methode =Appert='s besteht in Folgendem: Zubereitete Fleischspeisen
(Geflügel, Ragouts etc.), die zu dem Ende möglichst stark eingekocht
werden müssen, bringt man in cylindrische Blechbüchsen von angemessener
Grösse, welche damit fast ganz angefüllt werden, löthet nun einen mit
einer kleinen Oeffnung versehenen Deckel auf, füllt durch diese
Oeffnung den noch leeren Raum völlig mit Brühe und umlöthet endlich
auch diese Oeffnung. Hierauf werden die Büchsen in einem Bade mit
Salzwasser bis über den Siedepunkt des Wassers je nach ihrer Grösse
1/2-4 Stunden lang erhitzt. Wenn eine oder die andere Büchse nicht
vollkommen schliesst, so sieht man Bläschen aus der schadhaften Stelle
perlen, welche man dann mit dem Löthkolben ausbessert. Durch das Kochen
werden die Eiweisssubstanzen coagulirt und dadurch in eine weniger der
Fäulniss fähige Modifikation übergeführt, ferner wird der Sauerstoff
der eingeschlossenen Luft zum grossen Theile entfernt, der
zurückgebliebene Rest theils in Kohlensäure verwandelt, theils
desozonisirt und dadurch unschädlich gemacht. Die solchergestalt der
Einwirkung der Luft entzogenen Substanzen unterliegen, wenn die
Operation mit Sorgfalt ausgeführt wurde, dem Verderben nicht; doch
unterwirft man die fertigen Büchsen einer Prüfung, indem man sie einige
Zeit lang an einem bis auf etwa 30° erwärmten Orte aufbewahrt. Ist bei
dieser Probe Fäulniss eingetreten, so giebt sie sich bald durch eine
Gasentwickelung zu erkennen, in deren Folge die flachen Böden sich
etwas nach aussen krümmen, während sie ausserdem durch den Luftdruck
eine Krümmung nach innen annehmen. Bleibt dieses Kennzeichen von
Verderbniss aus, so ist die erste gefährliche Periode überstanden und
in späterer Zeit ein Selbstentmischungsprocess nicht so leicht zu
befürchten. Die Vorschläge von =Redwood=, Fleisch durch Ueberziehen mit
einer Paraffinschicht zu conserviren, kommen auf das nämliche Princip
wie =Appert='s Verfahren hinaus. Dasselbe gilt von =Shaler='s
Verfahren, nach welchem Fleisch in trockenem Kohlensäuregas bei 0°
conservirt werden soll.
[Sidenote: Conserviren durch Wasserentziehung.]
Wie durch Abhaltung der Luft lässt sich auch das Fleisch =durch
Wasserentziehung=, entweder durch Trocknen, oder durch Einsalzen
conserviren.
Das Aufbewahren des Fleisches durch Austrocknen, das Sicherste, es vor
dem Verderben zu schützen, hat seine grossen Schwierigkeiten. Die
Eingebornen Nord- und Südamerikas pflegen die Fleischvorräthe, welche
sie auf ihren Zügen mit sich nehmen, sorgfältig vom Fett zu befreien,
die reinen Fleischtheile in dünne Streifen zu zertheilen, die mit
Maismehl bestreut werden, um die Säfte aus dem Fleische aufsaugen zu
lassen und die so bestreuten Streifen auf horizontal liegenden Stäben
an der Sonne zu trocknen. Es bleibt eine biegsame, nicht mehr
fäulnissfähige Masse zurück, in Nordamerika =Pemmikan=, im Süden
=Tassajo=, in Südafrika =Biltongue= genannt, welche zusammengerollt und
festgestampft wird und in diesem Zustande leicht zu transportiren ist.
100 Th. Ochsenfleisch liefern beinahe 26 Th. Tassajo. In Europa hat
sich die Entwässerung des Fleisches durch Trocknen niemals Bahn brechen
wollen, da, in den meisten Ländern wenigstens, im Sommer die Luftwärme
nicht gross genug ist, um mit Hülfe derselben das Fleisch so rasch zu
trocknen, dass nicht ein Verderben des Fleisches zu befürchten wäre; da
das Fleisch ferner vor dem Trocknen in kleine Stücke oder dünne
Streifen zerschnitten werden muss, so eignet es sich für manche
Küchenzwecke nicht mehr.
Grösserer Beachtung erscheint dagegen der =Fleischzwieback=
(_meat-biscuit_) werth, eine Erfindung von =Gail Bordon=, der 1850 eine
Fabrik zu Galveston in Texas anlegte, woselbst die ausgedehnten
Prairien durch das in unzähliger Menge in ihnen hausende Hornvieh den
nöthigen Vorrath an Fleisch für geringe Kosten liefern. Der Erfinder
behauptet, dass 1 Kilogr. solcher Zwiebäcke eine gleiche Menge
nährender Substanzen enthalte wie 5 Kilogr. frisches Fleisch. Diese
Zwiebäcke eignen sich vorzüglich für Feldzüge in wüsten unwirthbaren
Gegenden, sowie auf langen Seereisen, weil sie eine grosse Menge
Nahrungsstoff in einem sehr kleinen Raume und auf ein kleines Gewicht
reducirt, dabei in leicht verdaulichem Zustande enthalten. In Amerika
werden sie bei den Streifzügen gegen die Indianer häufig angewendet.
Vortrefflich ist der Vorschlag (1867) von =C. Thiel= (in Darmstadt),
den Fleischzwieback durch Auslaugen von frischem, fettfreiem und fein
gehacktem Fleisch mit kaltem Wasser und Benutzen dieser
Fleischflüssigkeit anstatt Wasser zum Anmachen eines Teiges aus Weizen-
oder Roggenmehl darzustellen, welcher zu runden Kuchen geformt und bei
niederer Temperatur des Backofens gebacken wird.
Unter dem Namen =Fleischextract-Brot= oder =deutscher Fleischzwieback=
bereitet =E. Jacobsen= in Berlin neuerdings ein haltbares Weizengebäck
mit =Liebig='schem Fleischextract zur schnellen Herstellung einer
kräftigen, nahrhaften Fleisch-Brotsuppe. 1 Pfd. dieses
Fleischextract-Brotes entspricht 4 Pfd. Rindfleisch. Es wird in
zehntheiligen Tafeln zu 1/4 Pfd. geliefert, deren jede also 1 Pfd.
Fleisch entspricht und 5 grosse Teller, resp. 10 mittelgrosse Tassen
Suppe giebt. Bei der Verwendung zerstösst oder zerklopft man die
nöthige Menge Fleischextract-Brot, übergiesst sie mit kochendem Wasser
und giebt etwas Salz dazu. Brüht man Suppenkräuter (Petersilie,
Sellerie etc.) mit dem kochenden Wasser, welches man zur Bereitung der
Suppe aus Fleischextract-Brot verwendet, so erhält letztere Geschmack
und Aroma frischer Fleischbrühe. Der Fleischzwieback lässt sich auch
roh, sowie in Wein eingebrockt geniessen und wird die leicht zu
beherbergende Tafel dem Soldaten als eiserner Bestand sehr willkommen
sein. Besonders dürfte auch die Nachsendung dieses Fleischzwiebackes an
die Feldlazarethe, sowie die Mitgabe desselben an die Nothhelfer auf
dem Schlachtfelde zu empfehlen sein, da derselbe im kleinsten Raum den
grössten Nährwerth repräsentirt und die Bereitung einer Suppe aus
Fleischextract allein immer noch andere Zuthaten verlangt, die im
Augenblicke vielleicht schwierig herbeizuschaffen sind. Der
Fleischzwieback hält sich sehr gut, schimmelt nicht und wird trotz des
Fettgehaltes nicht ranzig; er ist mit Gelatine überzogen, welche die
Poren des porösen, leicht Sauerstoff aufsaugenden Gebäcks verschliesst.
In England und ebenso in Russland ist Fleischextract-Bisquit bei den
Armeen eingeführt, in Deutschland ist dies bis jetzt leider nicht der
Fall[157].
[157] In die nämliche Kategorie von Nahrungsmitteln, die Gemenge sind
von animalischen und vegetabilischen Stoffen, gehört die
=Erbswurst= von =Grüneberg= in Berlin (1870), deren Vorhandensein
für die deutsche Armee im Kriege mit Frankreich als eine wahre
Wohlthat bezeichnet werden muss.
[Sidenote: Einsalzen des Fleisches.]
Eine andere, seit undenklichen Zeiten angewendete Methode der
Fleischconservirung durch Wasserentziehung ist das =Einsalzen mit
Kochsalz= (Pökeln), welches letztere, indem es einen Theil der
Fleischflüssigkeit aufnimmt, das Fleisch entwässert. Zu gleicher Zeit
tritt ein Theil Kochsalz in die Fleischfaser ein. Beim Einsalzen wird das
ausgeschlachtete Fleisch mit Salz stark eingerieben, einige Tage liegen
gelassen und dann unter Gewichten oder einer Hebelpresse ausgepresst;
dieselbe Behandlung wird wiederholt, das Fleisch hierauf in Fässer
gepackt und mit der ausgepressten Salzlösung übergossen. Man setzt dem
Kochsalze in der Regel etwas Salpeter (ausserdem auch zuweilen Zucker)
zu, der theils gleiche Wirkung äussert, wie das Kochsalz, theils dem
Fleische eine lebhafte rothe Farbe ertheilt.
Durch das Kochsalz wird dem Fleische aber keineswegs nur Wasser
entzogen, =v. Liebig= fand bei seiner Untersuchung über das Fleisch und
seine Bestandtheile, dass in die Salzlake der dritte Theil bis die
Hälfte der Flüssigkeit übergehe, die einen Bestandtheil des frischen
Fleisches ausmacht. Die Salzlake enthält demnach die Hauptbestandtheile
einer concentrirten Fleischbrühe, so dass beim Einsalzen die
Zusammensetzung des frischen Fleisches verändert wird und zwar in einem
noch höheren Grade, als dies durch das Kochen geschieht. Beim Kochen
bleibt nämlich das nahrhafte Albumin im geronnenen Zustande in dem
Fleischstücke, aber beim Einsalzen trennt sich das Albumin vom Fleisch;
aus der bis zum Sieden erhitzten Salzlake scheidet sich das Albumin
reichlich als Gerinnsel ab. Die Salzlake enthält Milchsäure,
Phosphorsäure, Magnesia, Kali, Kreatin und Kreatinin. Es ist hiernach
klar, dass dem Fleische beim Einsalzen durch das Austreten der
Fleischflüssigkeit eine Anzahl von Stoffen entzogen wird, die zu seiner
Constitution gehören, und dass damit das Fleisch im Verhältniss zu
diesem Verluste von seiner Ernährungsfähigkeit verliert. Wenn diese
Bestandtheile nicht von anderer Seite ersetzt werden, so tritt
nothwendig die Folge ein, dass das Fleisch zu einem mangelhaften und
für die Gesundheit nicht zuträglichen Nahrungstoffe wird. Es ist auch
durch die Erfahrung bewiesen, dass durch gesalzenes Fleisch auf die
Dauer hin der Gesundheitszustand eines Individuums nicht erhalten
werden kann. Man vermuthet und gewiss nicht mit Unrecht, dass der
Skorbut, eine Krankheit in Folge mangelhafter Beschaffenheit der Säfte,
besonders eine Folge des Genusses von Salzfleisch sei. Um all' diesen
Uebelständen vorzubeugen, hat =v. Liebig= (1869) vorgeschlagen, das
Fleisch nicht, wie es gewöhnlich geschieht, mit trocknem Kochsalz,
sondern mit einer Salzlake einzusalzen, die eine Lösung ist von
Kochsalz, Natronsalpeter, Chlorkalium und Fleischextract. Das hierzu
angewendete Kochsalz ist vorher durch eine Lösung von Natriumphosphat,
von Kalk und Magnesia zu reinigen.
Das =Cirio='sche Verfahren der Fleischconservation, welches auf der
Pariser Industrie-Ausstellung des Jahres 1867 durch geschickte
Benutzung der Reclame grosses Aufsehen machte, besteht in der
Behandlung des Fleisches unter der Luftpumpe und Einpressen von
Salzlösung. Durch den Verlust von Fleischflüssigkeit, welcher mit
=Cirio='s Conservationsmethode unabwendbar verknüpft ist, wird der
Nahrungswerth des so behandelten Fleisches beträchtlich verringert.
[Sidenote: Räuchern des Fleisches.]
Das =Räuchern des Fleisches= oder das Behandeln desselben mit Holzrauch,
um es vor Fäulniss zu schützen, lässt sich noch nicht mit Sicherheit in
jeder Beziehung auf naturwissenschaftliche Principien zurückführen. Vor
allem spielt die Wärme des Rauches eine Hauptrolle, indem dadurch das
Fleisch so viel als möglich ausgetrocknet wird; ferner befindet sich im
Rauch das von =v. Reichenbach= entdeckte Kreosot (nach den Untersuchungen
von =Hlasiwetz=, =v. Gorup=, =Marasse= u. A. wesentlich ein Gemenge der
homologen Verbindungen C_{7}H_{8}O_{2}, C_{8}H_{10}O_{2} und
C_{9}H_{12}O_{2}), welches sich durch die Eigenschaft auszeichnet, die
albuminösen Bestandtheile des Fleisches zu coaguliren und unlöslich zu
machen. Unlösliche Stoffe aber faulen entweder schwierig oder gar nicht
mehr. Dass ausserdem im Rauche enthaltener Essig (Holzessig) und noch
andere Bestandtheile des Rauches (die dem Kreosot homologe Oxyphensäure,
neben der Carbolsäure), bei dem Räuchern des Fleisches eine Rolle
spielen, ist sehr wahrscheinlich.
Wenn auch die Nahrhaftigkeit des geräucherten Fleisches mit der des
frischen nicht verglichen werden kann, so hat doch das Räuchern vor dem
Einsalzen unbestritten den Vorzug, dass von den Bestandtheilen des
Fleisches und der Fleischflüssigkeit nichts verloren geht. Ob indessen
das Ueberführen gewisser löslicher Bestandtheile in den unlöslichen
Zustand durch das Räuchern nicht in Bezug auf Ernährungsfähigkeit
ähnliche Verluste herbeiführt, wie es beim Einsalzen durch directe
Entziehung der Stoffe der Fall ist, ob überhaupt der Process des
Räucherns nicht einigermaassen einem Gerbeprocess zu vergleichen ist,
wodurch natürlich die Verdaulichkeit des Fleisches vermindert wird,
dies sind Fragen, deren Beantwortung durch die Chemie und Physiologie
noch zu erwarten steht.
=Essig= ist ein recht brauchbares Mittel, Fleisch auf einige Zeit vor
der Fäulniss zu schützen (Sauerbraten, in Essig eingelegtes Geflügel).
Es ist wahrscheinlich, dass wir in der gegenwärtig so wohlfeil zu
erlangenden concentrirten Essigsäure ein gutes Mittel besitzen, von
Knochen sorgfältig befreites Fleisch im Grossen zu conserviren,
vorausgesetzt, dass der Zutritt der Luft dabei abgeschlossen werde. Um
den Uebelstand des Auslaugens des Fleisches durch Einlegen in Essig zu
vermeiden, ist der passende Vorschlag gemacht worden, die Essigsäure
nicht in Form von flüssigem Essig, sondern dampfförmig auf das Fleisch
wirken zu lassen.
In neuerer Zeit hat der Franzose =Lamy= (wie schon in früherer Zeit
=Braconnot=, =Robert=, =de Dombasle= u. A.) vorgeschlagen, Fleisch
behufs seiner Conservirung mit =schwefliger Säure= zu behandeln.
Fleischstücke von 2-3 Kilogr. setzt man 10 Minuten lang der Einwirkung
von schwefligsaurem Gase aus, grössere Stücke von 10 Kilogr. längere
Zeit, etwa 20-25 Minuten. Die mit schwefliger Säure behandelten
Substanzen werden einige Zeit der Luft ausgesetzt, damit die schweflige
Säure abdunste, und dann mit einem Ueberzuge versehen, indem man mit
Hülfe eines Pinsels eine mit Melasse versetzte Auflösung von Albumin in
Eibischwurzelabkochung aufträgt. Neuerdings überzieht man das in
trockner heisser Luft getrocknete Fleisch mit einer dünnen Schicht von
Guttapercha oder Kautschuk. Zu diesem Behufe wird das zu conservirende
Fleisch wiederholt in eine verdünnte Lösung einer der genannten
Substanzen in Schwefelkohlenstoff oder Chloroform getaucht; ein
2-3maliges Eintauchen ist in den meisten Fällen genügend. Dass =niedere
Temperatur= zu den vorzüglichsten Conservationsmitteln gehört, die es
nur giebt, ist allgemein bekannt. Fleisch in Eiskellern oder
Eisschränken aufbewahrt, fault nicht. Ein überraschendes Beispiel von
der conservirenden Eigenschaft der Kälte hat man in der Erhaltung der
Mammuthe, welche man zu verschiedenen Zeiten (erst neuerdings im Jahre
1864 wieder) noch mit sämmtlichen Weichtheilen in Sibirien eingefroren
gefunden. In England pflegt man Fische, namentlich Lachse, in Eis zu
verpacken, um sie von den nördlichen Gegenden Englands und Schottlands
nach London zu transportiren. »Wer in den Wintermonaten -- sagt =Fr.
Ilisch= -- nur eine kurze Zeit in der nördlichen Hälfte Russlands
gelebt hat, erstaunt gewiss über die Menge von Lebensmitteln, welche
dort in gefrorenem Zustande Monate lang, ohne dass sie verderben oder
auch nur ihren Geschmack ändern, aufbewahrt werden. Der grösste Theil
von Fleisch und Fischen wird nach einem Transport von oft vielen
hundert, ja sogar tausend Wersten in gefrorenem Zustande auf den Markt
gebracht. Alles Geflügel und Wild, welches während des langen
nordischen Winters als Leckerbissen auf den Tisch der Wohlhabenden
kommt, wird in gefrorenem Zustande zugeführt. Der Reisende, der bei
strenger Winterkälte entfernte Gegenden durcheilt und seine Kost oft
für Monate bei sich führen muss, hat in seinem Schlitten einige
Eisklumpen, die er durch Erwärmen in eine schmackhafte Kohlsuppe oder
durch Aufthauen in heissem Wasser in Fleischkuchen umwandelt, und von
denen er sich während seiner Reise ausschliesslich nährt. In St.
Petersburg giebt es grosse Niederlagen, in denen Haselhühner,
Birkhühner etc. in Eis vergraben, ohne dass sie ihren Geschmack
verändern, bis spät in den Sommer aufbewahrt werden. Diese einfache Art
der Conservirung übertrifft durch ihre Resultate alle andern Methoden,
und ihr Gelingen ist nur von einer genügenden Quantität Eis abhängig,
von der die Lebensmittel während der ganzen Zeit des Aufbewahren
umgeben sein müssen.« Das natürliche Kältemagazin mit seinem
permanenten Gletschereis in der Dornburg bei Hadamar (in Nassau) wird
auf Anregung des Technikers =J. Troost= gegenwärtig industriell
ausgebeutet. Von wirthschaftlicher Bedeutung vielleicht für Europa ist
die Einfuhr von gefrorenem Fleische aus Sydney in Neu-Süd-Wales,
welches mit Hülfe der =Carré='schen Ammoniak-Eismaschine zum Gefrieren
gebracht und auf den grossen Transportschiffen im gefrorenen Zustande
erhalten wird.
VI. Abschnitt.
Die Färberei und der Zeugdruck.
Die Färberei und Druckerei im Allgemeinen.
[Sidenote: Färberei und Druckerei im Allgemeinen.]
Die =Färberei= hat zum Zweck, die Gespinnstfasern (meist als Gewebe, doch
auch als Garn oder zuweilen als ungesponnene Faser) mit den Farbstoffen
zu versehen und erstere dadurch in =gefärbte Zeuge= umzuwandeln. Sie
unterscheidet sich von dem Malen und Anstreichen dadurch, dass die
Farbstoffe nach bestimmten physikalischen und chemischen Grundsätzen auf
die thierische und vegetabilische Faser befestigt werden, und nicht nur
auf der Oberfläche durch Adhäsion haften, obgleich bei dem Malen und
Anstreichen oft dieselben Substanzen wie beim Färben Anwendung finden.
Das Bedrucken der Zeuge mit Farbstoffen, die =Zeugdruckerei=, ist eine
örtliche Färberei und ein wichtiger Theil der Färberei im Allgemeinen.
[Sidenote: Farbstoffe.]
Die zur =Färberei= angewendeten Substanzen, die =Farbstoffe=
(Pigmente), sind theils mineralischen, theils animalischen und
vegetabilischen, theils auch chemischen Ursprungs. Unter den
zahlreichen =anorganischen Farbstoffen= sind nur wenige, die vermöge
ihrer Eigenschaften in der Färberei Anwendung finden können, und es ist
für sie eigenthümlich, dass sie erst auf der zu färbenden Pflanzen-
oder Thierfaser hervorgebracht werden. Ein sehr gebräuchlicher
mineralischer Farbstoff ist z. B. das Bleichromat. Nicht aber lässt
sich diese Substanz als solche direct in der Färberei anwenden, sondern
man bildet sie erst aus ihren Bestandtheilen auf der Faser selbst,
indem man dieselbe zuerst mit einer Lösung von Bleiacetat tränkt, und
die so vorbereitete Faser sodann durch eine Lösung von Kaliumchromat
zieht. Es bildet sich Bleichromat, das in den inneren Theilen der Faser
niedergeschlagen, fest an derselben haftet. Andere Farbstoffe
anorganischer Natur sind das Berliner- oder Pariserblau, das
Eisenoxydhydrat (Rostfarbe), das Manganoxydhydrat (Bisterfarbe) und das
Chromgrün. Von den dem =Thierreiche= entlehnten Farbstoffen wendete man
früher den =Saft der Purpurschnecke= und den =Kermes= (_Coccus ilicis_)
an, jetzt aber benutzt man von denselben nur noch die =Cochenille=
(_Coccus cacti_) und eine Secretion der =Gummischildlaus= (_Coccus
laccae_). Ein bei weitem grösserer Theil der Farbstoffe stammt aus dem
Pflanzenreiche, und man versteht unter =vegetabilischen Pigmenten=
diejenigen Körper, denen gewisse Pflanzen oder einzelne Theile
derselben ihre eigenthümliche Färbung verdanken. Es scheint aus neueren
Untersuchungen hervorzugehen, dass ein grosser Theil der sogenannten
Farbstoffe in der Pflanze im farblosen Zustande enthalten ist, und sich
erst unter dem Einflusse der atmosphärischen Luft färbt. Allgemeine
Eigenschaften der vegetabilischen Farbstoffe lassen sich nicht angeben,
da sie, ausser dem Gefärbtsein, einen gemeinsamen Charakter nicht
besitzen. Fast sämmtlich werden die Farbstoffe an feuchter Luft unter
dem Einflusse des Sonnenlichts zersetzt (sie verschiessen). Chlor
bleicht die Pigmente und zerstört ihre Farbe, schweflige Säure bringt
sie zum Verschwinden, zerstört sie aber nicht. In Folge des glänzenden
Aufschwungs, den die organische Chemie seit etwa zwei Jahrzehenden
genommen, ist zu den drei genannten Arten eine neue Klasse von
Farbstoffen gekommen, die wir =chemische Farbstoffe= nennen wollen,
insofern sie durch die Kunst des Chemikers aus meist ungefärbten
organischen Substanzen dargestellt werden. Letztere Farbstoffe scheinen
die Mission zu haben, sämmtliche in der Färberei bisher übliche
vegetabilische und thierische Farbstoffe ersetzen zu sollen. Die
chemischen Farbstoffe werden aus dem Theer dargestellt und zwar
vorzugsweise aus fünf Bestandtheilen desselben, nämlich dem Benzol, dem
Toluol, der Carbolsäure, dem Anthracen und dem Naphtalin. Sie sind
unter dem Namen der =Anilinfarben=, im Allgemeinen unter dem der
=Theerfarben= (Fuchsin, Anilinblau und Violett, Martius- oder
Manchestergelb, Anilinorange und Pikrinsäure, Anilin- und
Bismarckbraun, Corallin, Alizarin aus Anthracen, Magdalaroth,
Anilinschwarz und Anilingrün) bekannt. Zu den chemischen Farben gehören
auch die durch Zersetzung der Alkaloide (Cinchonin, Chinin u. dergl.)
erhaltenen Farben, so das Chinolinblau, das Chiningrün (Thalleiochin)
etc.; ferner auch das Zersetzungsprodukt der Harnsäure, das Murexid.
Die Entdeckung der chemischen Farbstoffe hat bereits eine Umwälzung in
der Färberei und Farbenbereitung bewirkt, deren wirthschaftliche Folgen
noch nicht übersehen werden können. Bei weiterer Untersuchung der im
Laboratorium des Chemikers dargestellten Farbstoffe wird sich ohne
Zweifel bei Manchem die Identität mit in der Natur fertig gebildeten
Farbstoffen des Pflanzen- und Thierreiches herausstellen.
[Sidenote: Lackfarben.]
Die =Lacke= oder =Lackfarben= sind Verbindungen von Stärkemehl,
Thonerde, Zinnoxyd oder Bleioxyd (zuweilen auch Calciumcarbonat, Baryt
und Antimonoxyd) mit dem Farbstoffe, z. B. des Krapps, der Cochenille,
Wau, Rothholzes, der Theerfarben (namentlich des Corallins, Fuchsins,
des Anilinvioletts) u. s. w., obgleich bestimmte Verhältnisse bis jetzt
in den seltensten Fällen ermittelt worden sind. =Anstrichfarben=
heissen in Wasser unlösliche Verbindungen, welche mit Leimwasser (als
Leim- oder Wasserfarben) oder Oelfirniss (als Oelfarben) aufgetragen
werden, z. B. Bleiweiss, Berlinerblau, Ultramarin, Chromgelb, Zinnober
u. s. w. =Tuschfarben= sind erdige und deckende Farben, welche den
Farbstoff in der Flüssigkeit, die man zum Malen anwendet, nicht
aufgelöst, sondern nur suspendirt enthalten. =Pastellfarben= sind
endlich Lack- und Metallfarben, mit Thon (Porcellanerde) und etwas
Tragantschleim und häufig Seife oder Fettsubstanz gemengt und in Form
von Stiften gebracht; sie werden trocken angewendet.
[Sidenote: Farben.]
Die in der Färberei angewendeten Farben, welche den zu färbenden
Gegenstand in seiner ganzen Masse färben, heissen allgemein
=Zeugfarben=. Farben, die dagegen nur auf der Oberfläche färben, nennt
man =Malerfarben=. Letztere werden unterschieden als Saftfarben,
Lackfarben und Anstrichfarben. Die =Saftfarben= sind in Wasser oder
Firniss mehr oder weniger lösliche Farben, welche nicht decken, sondern
durchscheinend (lasirend, daher Lasurfarben) sind. Hierher gehören
Saftgrün, Gummigutt, Carminlösung, die meisten Theerfarben und
lösliches Berlinerblau.
A. Die aus dem Kohlentheer stammenden Farbstoffe[158].
[Sidenote: Der Kohlentheer.]
Der bei der trocknen Destillation der Steinkohlen behufs der Gas- und
Kokserzeugung in reichlicher Menge sich bildende =Theer=
(Steinkohlentheer, Kohlentheer, _coal-tar_) ist ein Gemisch von flüssigen
und festen Kohlenwasserstoffen (Benzol, Toluol, Cumol, Cymol, Anthracen,
Naphtalin), mit Säuren (Carbol- oder Phenylsäure, Cresylsäure,
Phlorylsäure, Rosolsäure), Basen (Anilin, Chinolin, Odorin oder Picolin,
Toluidin, Coridin etc.) und Asphalt bildenden Bestandtheilen (siehe unter
Gasbeleuchtung) in wechselnden Verhältnissen. Am Allgemeinen lässt sich
die Zusammensetzung des Theeres in 100 Theilen in folgender Weise
ausdrücken, wobei von der geringen Menge der Basen Umgang genommen
wurde:
Benzol 1,5
Naphta 35
Naphtalin 22
Anthracen 1
Carbolsäure 9
Pech 31,5
-----
100,0
[158] Es sei verwiesen auf folgende Werke: =G. Lunge=, Die Destillation
des Steinkohlentheers, Braunschweig 1867; =Th. Oppler=, Theorie
und prakt. Anwendung von Anilin, Berlin 1866; =M. Vogel=, Die
Entwickelung der Anilinindustrie; 2. Auflage; Leipzig 1870; =M.
Reimann=, Die Technologie des Anilins, Berlin 1866; =E. Kopp=,
Examen des matières colorantes dérivées du goudron de houille,
Saverne 1861; =M. P. Schützenberger=, Die Farbstoffe. Bearbeitet
von =H. Schröder=, I. und II. Band, Berlin 1868-1870; Rapports du
Jury international, Paris 1868 (Tome VII p. 223-304); =Ad.
Wurtz=, Dictionnaire de chimie pure et appliquée, Paris 1868-1871
(Tome I et II).
Durch Destillation des Theeres und fractionirtes Auffangen der Produkte
erhält man einestheils leichte Oele, aus denen man das Benzol und seine
Homologen abscheidet, andertheils schweres Theeröl, welches auf
Carbolsäure verarbeitet wird. Aus den pechartigen Theilen des Theeres
scheidet man das Anthracen ab.
Zur annähernden Schätzung der =Ausbeute= an den verschiedenen
=Zwischenprodukten=, die bei der trocknen Destillation der Steinkohle
sich bilden, mögen folgende Angaben dienen:
100 Kilogr. Steinkohlen geben 3 Kilogr. Theer,
100 " Theer " 0,75-1,0 Kilogr. Anthracen,
100 " " " 3 Kilogr. Rohbenzol,
100 " " " 1,5 " reines Benzol,
100 " " " 3 " Nitrobenzol,
100 " " " 2,25 " Rohanilin,
100 " " " 3,37 " rohes Anilinroth,
100 " " " 1,12 " reines Fuchsin.
Zur Darstellung von 1 Kilogr. reinem Fuchsin sind folglich 60 Centner
Steinkohle erforderlich.
[Sidenote: Benzol.]
Das =Benzol= (Benzin) im chemischen Sinne ist ein flüssiger
Kohlenwasserstoff von der Formel C_{6}H_{6}. Es wurde 1825 von =Faraday=
unter den Produkten der trocknen Destillation der fetten Oele entdeckt
und 1833 von =E. Mitscherlich= bei der Destillation der Benzoësäure mit
überschüssigem Kalk aufgefunden. =Leigh= in Manchester fand es 1842 im
Steinkohlentheer, =Mansfield= dagegen war der erste, der 1847 das
reichliche Volumen des Benzols im Theer nachwies und Mittel und Wege zur
Isolirung des Benzols angab. -- Das =käufliche= Benzol ist ein Gemenge
von Benzol (bei 80,4° siedend) mit Toluol C_{7}H_{8} (Siedepunkt bei
108°), Xylol C_{8}H_{10} (bei 130° siedend), Cumol C_{9}H_{10} (151°
Siedepunkt) und Cymol C_{10}H_{12} (bei 175° übergehend). Die
vorherrschenden Bestandtheile sind Benzol und Toluol. Die Benzole werden
den Anilinölfarbenfabrikanten und den Producenten von Anilinfarben mit
genau bestimmtem Benzolgehalte geliefert; ein Benzol von 30-40 Proc. (d.
h. mit einem Gehalte an Benzol C_{6}H_{6} von 30-40 Proc., der Rest von
60-70 Proc. ist Toluol und Xylol) eignet sich gut zur Fabrikation von
Anilinroth, ein Benzol von 90 Proc. zur Darstellung von Anilinöl für Blau
oder Schwarz. Der Siedepunkt der zur Farbenfabrikation geeigneten Benzole
liegt zwischen 80 und 120°, ihr spec. Gewicht variirt zwischen 0,85 und
0,89.
[Illustration: Fig. 265.]
[Illustration: Fig. 266.]
Die Darstellung des Benzols geschieht aus den =leichten= Theerölen
(demjenigen Antheil der flüssigen Produkte bei der Destillation des
Theeres, welcher unter 150° siedet). =Mansfield= wendete hierzu den
durch Fig. 265 versinnlichten Apparat an. Das Theeröl befindet sich in
der über der Feuerung _R_ stehenden Blase _A_. Das Gefäss _C_ ist mit
kaltem Wasser angefüllt. Sobald das Oel siedet, verdichten sich die
ersten Antheile der sich entwickelnden Dämpfe in _B_ und gelangen
wieder nach _A_ zurück. Sobald jedoch das Wasser in _C_ auf eine
gewisse Temperatur sich erwärmt hat, condensiren sich die flüchtigsten
Partieen des Theeröles nicht mehr in _B_, sondern gelangen in den mit
kalt erhaltenem Wasser beschickten Kühlapparat _D_, und verdichten sich
dort erst zu einer Flüssigkeit, die aus der Kühlschlange bei _n_ in
den untergestellten Ballon _S_ abläuft. Sobald das Wasser in _C_ bis
zum Sieden erhitzt ist, sind alle Bestandtheile des Theeröles, die bei
100° dampfförmig bleiben, überdestillirt und in _S_ aufgefangen worden.
Man erhält mit diesem Apparate ein sehr reines Benzol. Mittelst des
Hahnes _m_ kann man, nachdem das Benzol abdestillirt worden, die über
100° siedenden Kohlenwasserstoffe rectificiren. Der Hahn _i_ dient zum
Entleeren der Blase. -- In den Benzolfabriken wendet man zur
Benzolgewinnung gegenwärtig beistehend (Fig. 266) abgebildeten Apparat
an. _A_ ist die Destillirblase, _B_ der Condensator, _C_ das
Wasserreservoir. Bei Beginn der Destillation heizt man das Wasser in
_C_ durch das Dampfrohr _D_, welches mit dem Dampfgenerator
communicirt. Das Rohr _G_ trägt die Blase. _i_ dient zum Füllen, _b_
zum Entleeren derselben. Durch _H_ wird das Condensationswasser
abgeleitet. Zur vollständigen Reinigung kann man das Benzol gefrieren
lassen und die erhaltene feste Masse schnell auspressen.
[Illustration: Fig. 267.]
Im Jahre 1860 schon hat =E. Kopp= (in Turin) die Vortheile der
Anwendung eines Apparates zur Benzoldarstellung hervorgehoben, welcher
den modernen Spiritusdestillirapparaten nachgebildet ist. Auf diesen
Ideen fussend, hat 1863 =Th. Coupier= seinen Destillirapparat
construirt, der überall, wo Benzol im Grossen dargestellt wird,
eingeführt ist. Er besteht, wie Fig. 267 zeigt, aus der Blase _A_, in
welche man durch die Oeffnung _B_ die der fractionirten Destillation zu
unterwerfenden Benzole bringt. Die Blase wird mit Dampf geheizt,
welcher durch das Rohr _C_ zuströmt. Die aus der siedenden Flüssigkeit
sich entwickelnden Dämpfe gelangen in die als Dephlegmator wirkende
Säule _N_, wo eine erstmalige Fractionirung stattfindet. Die
flüchtigsten Antheile der Dämpfe, welche in _N_ nicht condensirt
werden, gelangen in den mit Chlorcalciumlösung angefüllten Apparat _D_,
welcher durch das Dampfrohr _m_ bis auf eine bestimmte, durch das
Thermometer _t_ zu ermittelnde Temperatur gebracht wird. Der Dampf des
Heizrohres entweicht durch _P_. Soll nun reines Benzol dargestellt
werden, so wird die Chlorcalciumlösung bis auf 80° erwärmt. Die nach
_G_ kommenden Dämpfe sind ein Gemenge von Benzol, Toluol etc. Da die
Temperatur des Recipienten _G_ nicht höher als 80° ist, so verdichten
sich darin die Dämpfe des Toluols und der übrigen homologen Glieder wie
Xylol etc., während die in _G_ nicht condensirbaren Dämpfe nach den
Recipienten _H_, _I_ und _K_ gelangen, dort die letzten Spuren der
minder flüchtigen Kohlenwasserstoffe verlieren und endlich in dem mit
kalten Wasser gespeisten Kühlapparate _L_ condensirt und in dem Ballon
_M_ aufgefangen werden. Die in _G_, _H_, _I_ und _K_ verdichtete
Flüssigkeit geht in die Säule _N_ zurück. Da der Recipient _G_ die
schwersten Produkte enthält, so müssen dieselben behufs der
Dephlegmation in den unteren Theil der Säule gelangen, während die
Condensationsprodukte aus _K_ in den obersten Theil der Säule geleitet
werden. Will man kein Benzol, sondern Toluol darstellen, so erwärmt man
die Temperatur des Chlorcalciumapparates bis auf 108 bis 109°.
Ein eigenthümliches Verfahren der Bereitung von Benzol nicht aus Theer,
sondern aus =Steinkohlenleuchtgas= ist von =H. Caro=, =A.= und =K.
Clemm= und =F. Engelhorn= (in Mannheim) in Vorschlag gebracht worden.
Dasselbe beruht darauf, dass das Leuchtgas in möglichst innige
Berührung mit Theerölen, namentlich solchen, die einen höhern
Siedepunkt als Benzol und Toluol haben, Petroleum, Schieferöl, fetten
Oelen oder ähnlichen Körpern, gebracht wird. Die Theeröle etc. lösen
dabei das Benzol und dessen Homologen, die dann durch fractionirte
Destillation aus ihnen abgeschieden werden können; nach der Abscheidung
können die Oele wieder zur Aufnahme von Benzol verwendet werden. Bei
dem immer wachsenden Bedarfe von Benzol erscheint das neue Verfahren,
welches sehr grosse Mengen zu gewinnen gestattet, beachtenswerth. Dem
Uebelstande, dass das Leuchtgas, welchem die Dämpfe von Benzol entzogen
werden, namhaft an Leuchtkraft verlieren wird, liesse sich dadurch
abhelfen, dass man das Gas nach Abscheidung des Benzol mit Dämpfen von
Petroleumäther sättigt.
[Sidenote: Nitrobenzol.]
Das Benzol wird durch die Einwirkung der Salpetersäure in =Nitrobenzol=
(das wiederum ein Gemenge ist von Nitrobenzol C_{6} {(H_{5} / NO_{2}),
Nitrotoluol C_{7} {(H_{7} / NO_{2}) und Nitroxylol C_{8} {(H_{9} /
NO_{2}) übergeführt. Das Nitrobenzol wurde 1834 von =E. Mitscherlich=
dargestellt und von =C. Collas= in Paris unter dem Phantasienamen
_Essence de Mirbane_ (Mirbanöl) zuerst im Grossen dargestellt. Früher
wendete man hierzu den =Mansfield='schen Apparat an. Derselbe besteht in
einer grossen gewundenen Glasröhre, deren oberes Ende sich gabelförmig in
zwei Röhren theilt, welche mit Eingiesstrichtern versehen sind. In den
einen dieser Trichter fliesst ein Strom concentrirter Salpetersäure,
während der andere zur Aufnahme des Benzols bestimmt ist. An dem
Vereinigungspunkte der Trichterröhren, wo beide Körper zusammentreffen,
geht die chemische Verbindung vor sich und das neue Produkt kühlt sich
beim Durchfliessen durch das schlangenförmige Rohr so weit ab, dass es am
untern Ende aufgefangen werden kann. Es braucht nur noch mit Wasser und
zuletzt mit einer verdünnten Lösung von Natriumcarbonat gewaschen zu
werden, um zur weiteren Verarbeitung geeignet zu sein[159]. Ein weit
besseres Verfahren als das vorstehende ist die Darstellung des
Nitrobenzols mit einer Mischung von 2 Th. Salpetersäure von 40° B. und 1
Th. Schwefelsäure von 66° B. Man arbeitet in geschlossenen Gefässen,
welche den zur Anilinfabrikation benutzten sehr ähnlich sind. Der obere
Theil des Gefässes steht durch ein Rohr mit einem Schornstein in
Verbindung, um die nitrösen Dämpfe abzuleiten, andererseits communicirt
er durch ein S förmig gebogenes Rohr mit einem Reservoir, in welchem das
Säuregemenge sich befindet. Das zu nitrirende Benzol wird auf einmal in
den Apparat gebracht, während das Säuregemisch allmälig hinzuläuft. Die
Reaction wird mittelst einer Rührvorrichtung befördert. Ein mit dem
Kessel communicirender Kühlapparat condensirt das während der Reaction
sich verflüchtigende Benzol. Die Beendigung der Einwirkung erkennt man
daran, dass die Flüssigkeiten entfärbt sind und in zwei Schichten über
einander sich gelagert haben. Nachdem die Säure durch Zusatz von Wasser
bis auf 50° B. verdünnt worden ist, trennt man beide
Flüssigkeitsschichten durch Decantation. Das Nitrobenzol wird durch
Waschen mit Wasser etc. gereinigt[160]. Gegenwärtig wendet man zuweilen
(nach =E. Kopp='s Vorschlag) bei der Darstellung des Nitrobenzols ein
Gemenge von Natriumnitrat und Schwefelsäure an. 100 Kilogr. Benzol
liefern 135-140 Kilogr. Nitrobenzol.
[159] In den Waschfässern findet sich die mit der Nitrobenzoësäure
isomere =Paranitrobenzoësäure=.
[160] Die abfallende salpetersäurehaltige Schwefelsäure dient zur
Schwefelsäurefabrikation, zum Aufschliessen der Phosphate in den
Düngerfabriken, zur Darstellung von Eisenvitriol etc. etc.
Den verschiedenen Benzolen entsprechen verschiedene Nitrobenzole,
nämlich 1) =leichtes= Nitrobenzol, zwischen 205 und 210° siedend. Es
bildet das in der Parfümerie und Seifenfabrikation massenhaft
verwendete künstliche Bittermandelöl oder die _Essence de Mirbane_;
spec. Gew. = 1,20 (= 24° B.); 2) =schweres= Nitrobenzol, zwischen 210
und 220° destillirend. Sein eigenthümlicher Fettgeruch verhindert seine
Anwendung in der Parfümerie; spec. Gew. = 1,19 (= 23° B.); aus diesem
Nitrobenzol werden die Aniline für Roth dargestellt; 3) =sehr schweres=
Nitrobenzol, zwischen 222 und 235° destillirend; spec. Gew. = 1,167 (=
21° B.). Sein Geruch ist unangenehm. Dieses Nitrobenzol wird
vorzugsweise auf Anilin zum Zweck der Darstellung von Anilinblau
verarbeitet.
[Illustration: Fig. 268.]
[Sidenote: Anilin.]
Das =Rohanilin=, welches zur Herstellung der Theer- oder Anilinfarben
dient, ist im wesentlichen ein Gemenge von Anilin C_{6}H_{7}N, Toluidin
C_{7}H_{9}N und dem (von =Rosenstiehl= entdeckten) Pseudotoluidin (isomer
mit Toluidin). Es führt in der Technik den Namen Anilinöl. Reines
=Anilin=, so wie reines Toluidin geben für sich nur unter gewissen
Bedingungen Farben. Das Anilin wurde zuerst 1826 von dem Chemiker
=Unverdorben= (in Dahme in der Provinz Sachsen) unter den Produkten der
Destillation des Indigs, und im Jahre 1833 von =Runge= (in Oranienburg)
als Bestandtheil des Steinkohlentheers wahrgenommen. Letzterer fand
zugleich, dass der neue Körper mit Chlorkalklösung zusammengebracht, eine
prächtig violette Färbung annehme, weshalb er =Kyanol= (oder Blauöl)
genannt wurde. Staatsrath =v. Fritzsche= (in Petersburg) studirte (1841)
den von =Unverdorben= aus dem Indig erhaltenen Körper, bestimmte seine
Zusammensetzung und nannte ihn (nach _anil_, dem portugiesischen Namen
des Indigs) =Anilin=. =Zinin= endlich fand (1842), dass beim Behandeln
von Nitrobenzol mit Schwefelwasserstoff eine Base sich bildete, die er
=Benzidam= nannte. Spätere Untersuchungen von =O. L. Erdmann= und
=Hofmann= ergaben, dass der von =Unverdorben= erhaltene Körper,
Krystallin genannt, das Kyanol, das Benzidam und das Anilin identisch
seien. Der letztere Name wurde beibehalten. Um die Kenntniss des Anilins
und der Anilinverbindungen hat sich =A. W. Hofmann= hervorragende
Verdienste erworben.
Der Theer enthält 0,3-0,5 Proc. Anilin, jedoch die Ausscheidung des
letztern ist mit so vielen Schwierigkeiten verknüpft, dass man es
allgemein vorzieht, das Anilin indirect durch die =Zinin='sche Reaction
aus dem Nitrobenzol darzustellen, dadurch, dass man es mit reducirenden
Agentien zusammenbringt. 1 Mol. Nitrobenzol C_{6}H_{5}NO_{2} = 123
giebt 1 Mol. Anilin C_{6}H_{7}N = 93. In der Praxis nimmt man an, dass
100 Th. Nitrobenzol 100 Th. Anilin geben.
Obgleich das Schwefelwasserstoffgas eine vollständige Reduction des
Nitrobenzols zu Anilin bewirkt, so giebt man doch in der Praxis der von
=Béchamp= eingeführten Behandlung des Nitrobenzols mit Eisenfeile und
Essigsäure den Vorzug. Der dabei verwendete Apparat ist der von
=Nicholson= construirte (Fig. 268). Er besteht im wesentlichen aus
einem gusseisernen Cylinder _A_ von 10 Hektoliter Capacität, in dessen
Längenaxe ein starkes Rohr bis fast auf den Boden des Cylinders
hinabgeht. Der obere Theil dieses Rohres steht mit dem
Bewegungsmechanismus _G_ in Verbindung, seine Oberfläche ist mit
stählernen Flügeln versehen. Dieses Rohr dient zum Einleiten von Dampf
und als Rührwerk. Zuweilen wendet man anstatt des hohlen Rohres eine
massive Welle an; in diesem Falle ist ein besonderes Dampfrohr _D_
vorhanden. Die Oeffnung _K_ dient zum Eintragen der Materialien, durch
_E_ entweichen die verflüchtigten Produkte. _H_ dient zum Entleeren und
Reinigen des Apparates. Das mit dem Gefässe _B_ verbundene S-förmig
gebogene Rohr dient als Sicherheitsventil. Soll der Apparat in Gang
gesetzt werden, so trägt man durch _K_ 10 Kilogr. Essigsäure von 8° B.,
die mit der 6fachen Gewichtsmenge Wasser verdünnt wurde, ein, hierauf
30 Kilogr. gepulvertes Gusseisen oder Eisenfeile oder Drehspäne und 125
Kilogr. Nitrobenzol, und lässt das Rührwerk spielen. Die Reaction tritt
sofort unter Temperaturerhöhung und Entwickelung von Dämpfen ein. Man
trägt nach und nach neues Eisen ein, bis die Menge des zugesetzten
Eisens 180 Kilogr. beträgt. Die während der Reduction des Nitrobenzols
zu Anilin entweichenden Dämpfe verdichten sich in dem Kühlapparate _F_
und sammeln sich in dem Ballon _R_ an, und werden von Zeit zu Zeit in
den Cylinder _A_ zurückgegeben. Nach einigen Stunden ist die Reduction
beendigt. Die entstandene dicke Masse ist von rothbrauner Farbe und
besteht wesentlich aus Eisenoxydhydrat, Anilin, essigsaurem Anilin,
Eisenacetat und überschüssigem Eisen. Lässt man die Essigsäure aus dem
Spiele, so geht der Process nach folgender Gleichung vor sich:
C_{6}H_{5}NO_{2} + H_{2}O = C_{6}H_{7}N + Fe_{2}O_{3}
Nitrobenzol. Anilin. Eisenoxyd.
Sie wird entweder für sich oder mit Kalk gemengt in gusseisernen
Cylindern von der Form der Gasretorten entweder mit Dampf oder über
freiem Feuer der Destillation unterworfen. Das Produkt, aus Aceton,
Acetanilin, Anilin, Nitrobenzol etc. bestehend, wird noch einmal
destillirt und nur der zwischen 115 und 190° übergehende Theil
aufgefangen. Der zwischen 210 und 220° übergehende Antheil ist
besonders zur Darstellung von Anilinblau geeignet. Das so erhaltene
Anilinöl erscheint als eine bräunliche Flüssigkeit, etwas schwerer als
Wasser und für die Zwecke der Farbendarstellung genügend rein. Nach
=Brimmeyr= kann man die Essigsäure ganz entbehren und erzielt ein sehr
gutes Resultat, wenn man z. B. Nitrobenzol und 60 Th. Eisenpulver unter
Zusatz von angesäuertem Wasser (2-2,5 Proc. Salzsäure vom Gewicht des
Nitrobenzols) in einer Retorte erst drei Tage zusammen in Berührung
lässt und dann das entstandene Anilinöl abdestillirt. In der
Anilinfabrik von =Gebr. Coblentz= in Paris reducirt man das Nitrobenzol
durch Eisenfeile, welche zur Hälfte durch Verweilen in
Kupfervitriollösung verkupfert wurde.
Die Zusammensetzung des =Anilinöles=, wesentlich ein Gemenge von Anilin
mit Toluidin und Pseudotoluidin, richtet sich nach der Natur des zu
seiner Darstellung angewendeten Benzols und Nitrobenzols. Das zwischen
180 und 195° siedende Anilinöl (spec. Gewicht = 1,014 bis 1,021 = 2-3°
B.) wird dargestellt aus Nitrobenzolen, welche zwischen 210 und 220°
sieden; das schwere Anilinöl für Anilinblau wird, wie oben bemerkt, mit
sehr schwerem Nitrobenzol dargestellt. Anilin für Anilinroth wird
dargestellt mit Nitrobenzol bei 210-220° siedend, Anilinöl für
Anilinviolett mit Nitrobenzol, welches bei 210-225° siedet. Um diese
Siedepunktverhältnisse würdigen zu können, erinnern wir an die
Siedepunkte nachstehender Körper:
Benzol 80° Nitrotoluol 225°
Toluol 108° Anilin 182°
Nitrobenzol 213° Toluidin 198°
Es folgt aus dem Vorstehenden, dass viele Benzole, Nitrobenzole und
Aniline im Handel vorkommen, die man mit demselben Rechte auch Toluole,
Nitrotoluole und Toluidine nennen könnte.
Die =Produktion an Anilin= ist gegenwärtig (1871) eine erstaunlich
grosse. Nach den Angaben von =J. Gessert= in Elberfeld werden jährlich
gegen 3,500,000 Pfd. Anilinöl consumirt, davon kommen auf Deutschland
2,000,000 Pfd., der Rest vertheilt sich auf die Schweiz, auf England
und auf Frankreich.
I. _Anilinfarben._
[Sidenote: Anilinfarben.]
Aus dem Anilinöl stellt man nun fabrikmässig die =Anilinfarben=
(Toluidinfarben) dar, von denen bis jetzt folgende erhalten wurden:
1) Anilinroth, 5) Anilingelb und Anilinorange,
2) Anilinviolett, 6) Anilinbraun,
3) Anilinblau, 7) Anilinschwarz.
4) Anilingrün,
[Sidenote: Anilinroth.]
1. Das =Anilinroth= oder =Fuchsin= (auch unter den Bezeichnungen Azaleïn,
Mauve, Solferino, Magenta, Roseïn, Tyralin etc. vorkommend) ist die
Verbindung einer Base, die von =A. W. Hofmann= mit dem Namen =Rosanilin=
bezeichnet wurde, mit einer Säure, gewöhnlich mit Essigsäure und
Salzsäure[161]. Die Base selbst ist ungefärbt, ihre Salze dagegen, welche
sämmtlich leicht krystallisiren, gefärbt. Ihre Zusammensetzung wird durch
die Formel C_{20}H_{19}N_{3}, H_{2}O ausgedrückt. Sie ist auf die Weise
entstanden, dass 2 At. Toluidin sich mit 1 At. Anilin unter Austritt von
4 At. H, welche oxydirt werden, vereinigen (2C_{7}H_{9}N + C_{6}H_{7}N +
3O = 2H_{2}O + C_{20}H_{19}N_{3}, H_{2}O). Die Constitution des
Rosanilins wäre demnach (C_{6}H_{4} / 2C_{7}H_{6} / H_{3})} N_{3} =
C_{20}H_{19}N_{3}. Nach den Untersuchungen =Rosenstiehls= (1869)
findet sich in allen Fuchsinsorten des Handels die mit Rosanilin isomere
Base, das =Pseudorosanilin=.
[161] In Deutschland und in der Schweiz ist das Fuchsin das =salzsaure=
Salz des Rosanilins C_{20}H_{19}N_{3}, ClH, in England gewöhnlich
das =essigsaure=, von der Formel C_{20}H_{19}N_{3},
C_{2}H_{4}O_{2}.
Das Anilinroth kann aus dem Anilinöl auf verschiedene Weise sich bilden,
so mit Zinnchlorid (nach =Verguin=), mit Kohlensuperchlorid (=Hofmann=
und =Natanson=), mit salpetersaurem Quecksilberoxyd
(=Gerber-Keller=)[162], mit Quecksilberchlorid (=Schnitzer=), mit
Salpetersäure (=Lauth= und =Depoully=), mit Antimonsäure (=Smith=), mit
Arsensäure (=Medlock=, =Girard= und =de Laire=), mit Anilinöl,
Nitrotoluol, Salzsäure und metallischem Eisen (=Coupier=). Aus 100 Th.
Anilinöl erhält man 25 bis 33 Th. an krystallisirtem Fuchsin.
[162] Das mit salpetersaurem Quecksilberoxyd bereitete Fuchsin wird in
der Seidenfärberei und zum Färben von Liqueuren und
Conditoreiwaaren unter dem Namen =Rubin= vielfach verwendet.
Man hat meist dem =Arsensäureverfahren= den Vorzug gegeben, trotzdem,
dass die arsenhaltigen Rückstände für den Fabrikanten eine Quelle von
Unannehmlichkeiten der ärgsten Art werden. Nach dem Verfahren von
=Girard= und =Delaire= erwärmt man 1 Ctr. Anilinöl mit 2 Ctr.
Arsensäurehydrat von 60° B. (= 1,71 spec. Gewicht) 4-5 Stunden lang bei
einer Temperatur, die 190-200° nicht übersteigen darf. Die sich hierbei
bildende rothe Masse (die Fuchsinschmelze) wird in kleine Stücke
zerschlagen, mit Wasser ausgekocht und sobald die Lösung vor sich
gegangen ist, durch Filze oder Leinenbeutel in Krystallisirgefässe
filtrirt. Nach 2-3 Tagen leitet man die über den Krystallen stehende
Mutterlauge in Gruben, welche mit Sandstein ausgelegt und innen
getheert sind, und schlägt die darin befindliche Arsensäure und
arsenige Säure mit einer Mischung aus Schlämmkreide und Kalkhydrat
nieder. Der Kalkniederschlag wird auf Arsenpräparate verarbeitet[163].
Die auskrystallisirte Masse wird durch Umkrystallisiren gereinigt. In
den französischen Fabriken löst man die Fuchsinschmelze in Salzsäure
und Wasser auf und neutralisirt mit Soda. Hierbei scheidet sich fast
alles Fuchsin in Form eines aus krystallinischen Blättchen bestehenden
Kuchens aus, der durch Auskochen in Wasser gelöst und dann zum
Krystallisiren gebracht wird. Das so erhaltene Fuchsin ist stets
arsenhaltig. Handelt es sich daher um das Färben von Spirituosen und
Conditorwaaren, so ist ein Rosanilinsalz zu verwenden, welches mittelst
Chlorkohlenstoff oder Quecksilberchlorid dargestellt wurde. Die =Salze
des Rosanilins= zeigen meist im reflectirten Lichte den grünen
metallischen Glanz gewisser Käferflügeldecken, während sie in
durchfallendem Lichte roth erscheinen. Das salzsaure Salz heisst
vorzugsweise =Fuchsin=, das essigsaure =Roseïn=, das salpetersaure
=Azaleïn=. Ihre Lösungen in Wasser oder Alkohol besitzen die bekannte
prächtig carminrothe Farbe. Sie sind von äusserst grosser Färbekraft; 1
Kilogr. Fuchsin reicht hin zum Färben von 200 Kilogr. Wolle. Das
=gerbsaure= Rosanilin ist in Wasser schwer löslich. Das Fuchsin ist
die Grundlage fast aller übrigen Anilinfarben, so giebt Fuchsin mit
Anilinöl Violett oder Blau, Fuchsin mit Jodäthyl Blau oder Violett u.
s. w. Die Wirkungsweise der Arsensäure bei der Rosanilinbildung lässt
sich auf folgende Weise vorstellen:
(C_{6}H_{7}N / 2C_{7}H_{9}N) } = C_{20}H_{25}N_{3} + 3As_{2}O_{5}
Anilinöl. Arsensäure.
= C_{20}H_{19}N_{3} + 3As_{2}O_{3} + 3H_{2}O.
Rosanilin. Arsenige Wasser.
Säure.
[163] Nach =Bolley= kann man die bei der Fuchsinbereitung fallenden
arsenhaltigen Flüssigkeiten durch Destillation mit Salzsäure
wieder nutzbar machen. Verdünnt man das Chlorarsen enthaltende
Destillat mit Wasser, so fällt arsenige Säure heraus. -- Ein
Chemnitzer Anilinfabrikant sendet die arsenhaltigen Rückstände
auf die Arsenhütte nach Schwarzenberg, wo sie auf Arsen
verarbeitet werden.
[Sidenote: Anilinviolett.]
2. Das =Anilinviolett= oder der =Anilinpurpur= (Anileïn, Indisin,
Phenameïn, Harmalin, Violin, Rosolan, Mauveïn) wurde am 26. August 1856
von =W. H. Perkins= in London entdeckt und aus dem Anilinöl mittelst
Kaliumbichromat und Schwefelsäure dargestellt. Später wurde es auch auf
andere Weise erhalten, so durch Behandeln eines Anilinsalzes mit
Chlorkalklösung (=Bolley=, =Beale= und =Kirkham=), mit Mangansuperoxyd
(=Kay=) oder Bleisuperoxyd (=Price=) bei Gegenwart von Schwefelsäure, mit
Kaliumpermanganat (=Williams=), mit Ferridcyankalium (=Smith=), mit Chlor
(=Smith=), mit Kupferchlorid (=Caro= und =Dale=) u. s. w. Von all' diesen
Vorschlägen hat nur der mit Kaliumbichromat industrielle Wichtigkeit
erlangt.
Das nach diesem Verfahren erhaltene Violett hat zur Base das =Mauveïn=
C_{27}H_{24}N. Von dem vorstehenden Anilinviolett ist verschieden das
von =Girard= und =de Laire= erhaltene _Violet Imperial_, welches man
durch Einwirkenlassen von Kaliumchromat auf ein Gemenge von Anilinöl
und salzsaurem Rosanilin bei 180° erhält. Ein anderes Violett wird nach
=Nicholson= durch Erhitzen von Fuchsin bis auf 200-215° erhalten. Auch
beim Erhitzen eines Rosanilinsalzes mit überschüssigem Anilin
entstehen, ehe Anilinblau sich bildet, violette Farben, von denen (nach
=Hofmann=)
die rothviolette Monophenyl-Rosanilin,
" blauviolette Diphenyl-Rosanilin
ist; letztere Verbindung geht bei weiterem Erhitzen in
Triphenyl-Rosanilin = Anilinblau über. Demnach ist
Rosanilin roth C_{20}H_{21}N_{3}O
Monophenyl-Rosanilin rothviolett C_{20}H_{20}(C_{6}H_{5})N_{3}O
Diphenyl-Rosanilin blauviolett C_{20}H_{19}(C_{6}H_{5})_{2}N_{3}O
Triphenyl-Rosanilin blau C_{20}H_{18}(C_{6}H_{5})_{3}N_{3}O
Vorstehendes Violett führt gegenwärtig den Namen =altes Violett= oder
_Violet nonpareil_. Ausser diesem giebt es nun noch die sogenannten
=Neu=- oder =Jodviolette= (=Hofmann's Violette= oder =Dahliafarben=),
welche sich von den vorigen dadurch unterscheiden, dass in ihren Basen
nicht das Phenyl, sondern die Alkoholradikale Aethyl, Methyl und Amyl die
Substituirung vollführen. Man erhält sie, indem man Fuchsin in
geschlossenen Cylindern mit den =Jodüren= (neuerdings jedoch meist den
Bromüren) der Alkoholradikale und etwas Alkohol als Lösungsmittel auf
100-110° C. erhitzt, wobei je nach der Dauer der Einwirkung
Monäthyl-Rosanilin
Diäthyl-Rosanilin
oder Triäthyl-Rosanilin
sich bildet. Die höchst äthylirte Base ist blauviolett, die minder
äthylirten zeigen röthliche Nüancen. Die methylirten und äthylirten
Violette haben vor den mit Phenyl substituirten eine grössere Brillanz
voraus. Das von =Poirrier= und =Chappat= eingeführte _Violet de Paris_
ist das Produkt der Einwirkung von Zinnchlorid und ähnlichen Agentien auf
Methyl- oder Aethyl-Anilin.
[Sidenote: Anilinblau.]
3. Das =Anilinblau= (Azulin, Azurin) wurde am 2. Januar 1861 von =de
Laire= und =Girard= erhalten, indem sie ein Gemenge von Fuchsin mit
Anilinöl einige Stunden lang erhitzten und das Produkt mit Salzsäure
aufnahmen. Das so erhaltene Blau ist unter dem Namen _Bleu de Paris_ oder
_Bleu de Lyon_ in den Handel gekommen. Es erscheint im trocknen Zustande
kupferglänzend, ohne die Beimischung von grün oder gelb, welche das
Fuchsin und das Anilinviolett charakterisirt. Um das Anilinblau zu
reinigen, löst man es in concentrirter Schwefelsäure und digerirt die
Lösung 1-1/2 Stunden lang bei 150° C. Durch Zusatz von Wasser wird das
Blau aus der Lösung in modificirter und in Wasser löslicher Form
abgeschieden. Letzteres heisst _Bleu soluble_. Unter den Bildungsweisen
des Anilinblau auf anderen Wegen sei angeführt die aus Rosanilin und
Aldehyd (=Lauth=), aus Rosanilin und rohem Holzgeist (=E. Kopp=), aus
Rosanilin und alkalischer Schellacklösung (nach =Gros-Renaud= und
=Schäffer=), wodurch das sogenannte _Bleu de Mulhouse_ sich bildet,
ferner durch Oxydation von Methylanilin (=J. Wolff=), aus Rosanilin und
bromirtem Terpentinöl (=Perkins=), aus Rosanilin und Isopropyljodid
(=Wanklyn=), aus Rosanilin und Aethylenjodid und -bromid (=M. Vogel=),
aus Rosanilin und Jod- und Bromaceton (=Smith= und =Sieberg=).
Die Umwandelung des salzsauren Rosanilins (Fuchsins) durch Erhitzen mit
Anilinöl in Anilinblau geht nach folgender Gleichung vor sich:
C_{20}H_{19}N_{3}, ClH + 3C_{6}H_{7}N =
Rosanilinsalz. Anilin.
C_{20}H_{16}(C_{6}H_{5})_{3}N_{3}, HCl + 3NH_{3}
Anilinblau. Ammoniak.
Das mit Rosanilin und Anilinöl dargestellte Anilinblau ist Rosanilin
(C_{6}H_{4} / 2C_{7}H_{6} / H_{3})} N_{3}, in welchem die 3 At.
basischen Wasserstoffs durch 3 At. Phenyl C_{6}H_{5} ersetzt wurden,
mithin Triphenyl-Rosanilin, dessen salzsaure Verbindung die Formel hat
C_{38}H_{32}N_{4}Cl. Erhitzt man ein Rosanilinsalz mit Toluidin, so
erhält man das analoge =Toluidinblau= (Tritolyl-Rosanilin)
C_{41}H_{37}N_{3} = C_{20}H_{16}(C_{7}H_{7})_{3}N_{3}. Erhitzt man
Anilinblau, so findet sich unter den Produkten der trocknen
Destillation =Diphenylamin= C_{12}H_{11}N, weisse Krystalle bildend,
welche mit Salpetersäure übergossen sich prachtvoll blau färben. Das
Diphenylamin und seine Homologen, namentlich das Phenyltolylamin
C_{13}H_{13}N, welches bei der trocknen Destillation des sogenannten
=Bleuin= C_{39}H_{33}N_{3} sich bildet, wendet man seit einiger Zeit
zur Darstellung von neuen Blauvarietäten an. =A. W. Hofmann= fand,
dass, wenn man, wie oben bemerkt, Rosanilin mit Jodäthyl oder Jodamyl
längere Zeit erhitzt, sich als höchst äthylirtes oder amylirtes Produkt
(Triäthyl-Rosanilin oder Triamyl-Rosanilin) Anilinblau (Jodblau)
bildet. Auch durch Einschieben von Naphtyl in Fuchsin lässt sich (nach
=J. Wolff=) prächtiges Blau (=Naphtylblau=) erhalten. -- Eine Sorte
Anilinblau, welche bei künstlichem wie bei Tageslichte rein blau
erscheint, heisst _Bleu de lumière_ oder _Bleu de nuit_, eine andere
ins Violette schimmernde Nüance _Bleu de Parme_.
[Sidenote: Anilingrün.]
4. Das =Anilingrün= existirt in zwei verschiedenen Varietäten, nämlich
als Aldehydgrün und als Jodgrün. Das =Aldehydgrün= (Emeraldin) wurde im
Jahre 1863 von =Cherpin= (Chemiker in der Fabrik von =Usèbe= zu
Saint-Ouen) durch Behandeln einer mit Schwefelsäure versetzten Lösung von
schwefelsaurem Rosanilin mit Aldehyd, wobei man vorsichtig erhitzt, bis
die Lösung eine dunkelgrüne Farbe angenommen hat, erhalten. Das
Aldehydgrün ist schwefelhaltig. Nach =A. W. Hofmann= ist seine
Zusammensetzung der Formel C_{22}H_{27}N_{3}S_{2}O entsprechend. Dann
setzt man Natriumhyposulfit hinzu und kocht einige Minuten. Alles Grün
bleibt in Lösung und dient so zum Färben der Seide. Das Natriumhyposulfit
kann durch Schwefelammon oder durch Schwefelwasserstoff ersetzt werden.
Durch ein Gemenge von Kochsalz und Natriumcarbonat kann die grüne Farbe
aus der Lösung gefällt werden. Sie wird in einer Mischung von 2 Th.
Schwefelsäure und 50-70 Th. Alkohol gelöst. Das Anilingrün ist von
prächtiger Nüance, besonders bei Kerzenlicht, wodurch es sich von jedem
anderen Grün vortheilhaft unterscheidet. Die zweite Art Anilingrün ist
das 1863 von =A. W. Hofmann= entdeckte =Jodgrün= (_vert à l'iode_),
welches als Nebenprodukt bei der Fabrikation der durch Methylirung und
Aethylirung aus dem Rosanilin gebildeten violetten Farbstoffe (=Hofmann's
Violett=) entsteht.
Man erhält es auf folgende Weise: 1 Th. essigsaures Rosanilin, 2 Th.
Jodmethyl und 2 Th. Methylalkohol erhitzt man unter hohem Drucke
mehrere Stunden lang. Nach beendigtem Erhitzen hat man ein Gemenge
violetter und grüner Farbstoffe in Methylalkohol gelöst. Nachdem die
flüchtigen Produkte durch Destillation entfernt sind, bringt man das
Gemisch der Farbstoffe in eine grosse Menge siedenden Wassers. Das Grün
löst sich vollständig, die violetten Farbstoffe bleiben ungelöst. Das
Grün wird aus der Lösung durch eine kaltgesättigte Lösung von
Pikrinsäure in Wasser gefällt. Das Pikrat des Jodgrüns wird auf einem
Filter gesammelt, flüchtig mit Wasser gewaschen und nach dem Abdampfen
_en pâte_ in den Handel gebracht. Im krystallisirten Zustande hat das
(pikrinsäurefreie) Jodgrün die Formel C_{25}H_{33}N_{3}OJ_{2}.
[Sidenote: Anilingelb.]
5. =Anilingelb= und =Anilinorange=. Bei der Darstellung von rothen Farben
aus Anilinöl entsteht neben Fuchsin stets ein harzähnlicher Körper, aus
welchem =Nicholson= einen prächtigen gelben Farbstoff, das =Anilingelb=,
=Anilinorange=, =Aurin= oder =salzsaures Chrysanilin= isolirte, welcher
Wolle und Seide schön gelb färbt. Das Chrysanilin ist eine Base und hat
die Formel C_{20}H_{17}N_{3}. Das interessanteste Salz derselben ist das
Nitrat, welches unlöslich ist in Wasser. Die Darstellung des
Chrysanilingelbes ist höchst einfach. Der Rückstand von der Bereitung des
Fuchsins wird mit Wasserdämpfen behandelt; sobald sich eine gewisse Menge
von Base gelöst hat, fällt man das Chrysanilin mittelst Salpetersäure.
=Schiff= erhielt Anilingelb durch Einwirkenlassen von Antimonsäure- oder
Zinnsäurehydrat auf Anilin, =M. Vogel= durch die Einwirkung von
salpetriger Säure auf eine alkoholische Lösung von Rosanilin. Letzteres
Anilingelb hat die Formel C_{20}H_{19}N_{2}O_{6} und ist in Alkohol,
nicht in Wasser löslich.
[Sidenote: Anilinschwarz und Anilinbraun.]
6. Das =Anilinschwarz= C_{6}H_{7}NO_{6} (ein dunkles Anilingrün,
entstanden durch die Einwirkung oxydirender Agentien auf Anilinöl), von
J. von =Fritzsche= bereits im Jahre 1843 wahrgenommen, wurde früher aus
den Rückständen von der Bereitung von Anilinviolett mit Kaliumbichromat
dargestellt, gegenwärtig aber erhalten durch Einwirkenlassen von
Kaliumchlorat und Kupferchlorid auf salzsaures Anilin (=Lightfoot=). Wie
=Cordillot= nachgewiesen, kann das chlorsaure Kali und das Kupferchlorid
durch Ferridcyanammonium, oder nach =Lauth= durch frischgefälltes
Schwefelkupfer ersetzt werden. Letzteres wirkt nach =Bolley=, indem es
sich zu Kupfervitriol oxydirt und zugleich Sauerstoff auf das Anilin
überträgt. Das nach letzterem Verfahren erhaltene Schwarz, welches seiner
Unlöslichkeit wegen auf dem zu färbenden Stoffe selbst erzeugt werden
muss, ist auch =schwarzer Indig= oder =Indigschwarz=, genannt worden. Ein
neueres Anilinschwarz ist das =Lukasschwarz= (Peterson's Schwarz), dessen
werthvollste Eigenschaft darin besteht, dass es bereits Farbe ist und zu
seiner Entwickelung nur noch schwach oxydirt zu werden braucht. Es ist
eine schwarze flüssige Masse aus salzsaurem Anilin und essigsaurem Kupfer
bestehend, die mit Kleister vermischt aufgedruckt wird. Das Schwarz
oxydirt sich von selbst an der Luft; die Oxydation wird aber
beschleunigt, wenn man die Stoffe in einem feuchten Raume bei 40°
aufhängt. Man verwendet das Anilinschwarz in der Färberei und
Zeugdruckerei.
7. Das =Anilinbraun= (Havannabraun) stellt man nach =de Laire= durch
Erhitzen eines Gemenges von Anilinviolett oder Anilinblau mit
salzsaurem Anilin bis auf 240° C. dar, bis die Farbe der Mischung in
Braun übergeht. Das so erhaltene Braun ist in Wasser, Alkohol und
Säuren löslich und kann unmittelbar zum Färben benutzt werden.
Gewöhnlich ist das, was der Färber unter dem Namen Anilinbraun erhält,
zu hoch erhitzte (verbrannte) Fuchsinschmelze. Ein anderes Anilinbraun
(=Bismarckbraun=) gewinnt man durch Schmelzen von Fuchsin mit
salzsaurem Anilin.
II. _Carbolsäurefarben._
[Sidenote: Farbstoffe aus Carbolsäure.]
Aus den bei 150-200° übergehenden Antheilen des schweren
Steinkohlentheeröls besteht die =Carbolsäure= (Phenylsäure, Phenol). Sie
erscheint, so wie sie von =E. Seil= in Offenbach, von =C. Calvert u. Co.=
in Bradford und von =Ch. Löwe= & =Co.= in Manchester in den Handel
geliefert wird, als eine krystallinische Masse, die an der Luft schwach
geröthet wird, bei 34°C. schmilzt und bei 186° siedet. Sie ist (nach
=Laurent='s Methode durch Behandeln des schweren Theeröles mit Alkalien
dargestellt) ein Gemenge der drei homologen Körper oder Phenole:
Carbolsäure C_{6}H_{6}O
Kresylsäure C_{7}H_{8}O
Phlorylsäure C_{8}H_{10}O.
Sie löst sich in 33 Th. Wasser. Die =Calvert='sche Carbolsäure, wie sie
die Farbenfabriken verwenden, wird dargestellt, indem man ein Gemenge
der =Laurent='schen Säure mit Wasser abkühlt. Bei +4° C. scheidet sich
Carbolsäurehydrat C_{6}H_{6}O + H_{2}O aus, welches durch Entziehung des
Wassers in reine Carbolsäure übergeht, die bei 41° schmilzt. Sie findet
ausser als Conservationsmittel (von Bauholz und Eisenbahnschwellen) auch
als Antisepticum z. B. zum Einbalsamiren, in der Pergament- und
Darmsaitenfabrikation, in den Leimfabriken und als Desinfectionsmittel
für Aborte, Schlachthäuser, Ställe, Käfige und zum Räuchern von
Krankenzimmern und Schiffsräumen etc. etc. Anwendung. Aber wol 50 Proc.
der gegenwärtig fabricirten Carbolsäure dienen zur Darstellung folgender
Farbstoffe:
1) der Pikrinsäure, 4) des Corallin,
2) des Phenylbrauns, 5) des Azulin.
3) des Grénat soluble.
[Sidenote: Pikrinsäure.]
1) Die =Pikrinsäure= (Trinitrophenylsäure) C_{6}H_{3}(NO_{2})_{3}O, durch
die Einwirkung von Salpetersäure auf Carbolsäure oder besser noch durch
Behandeln von krystallisirtem phenylschwefelsaurem Natrium mit
Salpetersäure erhalten, ist eine aus gelben Blättchen bestehende Masse,
die sich schwer in kaltem Wasser, leicht in heissem Wasser und in Alkohol
löst. Sie findet besonders zum Gelbfärben und in Verbindung mit
Anilingrün (Jodgrün), Indig oder Berlinerblau zum Grünfarben der Seide
und Wolle Anwendung[164].
[164] Es ist in neuerer Zeit vorgekommen, dass anstatt der reinen
(nicht explosionsfähigen) Pikrinsäure das =Natronsalz= derselben
(von Elberfeld aus) unter dem Namen =Pikrinsäure= und
=Anilingelb= in den Handel gebracht worden ist und durch seine
explodirenden Eigenschaften zu grossen Unglücksfällen
Veranlassung gegeben hat.
In Frankreich stellt man jährlich gegen 80-100,000 Kilogr. Pikrinsäure
dar, die indessen nicht nur zum Färben, sondern auch in namhafter Menge
zur Bereitung des Pikratpulvers (vergl. Seite 168) Verwendung findet.
Von der mit der Pikrinsäure homologen =Trinitrokresylsäure= kommt das
Ammoniaksalz unter dem Namen =Victoriaorange= oder _Jaune anglais_ im
Handel vor. Pikrinsäure giebt beim Behandeln mit Cyankalium die
Isopurpursäure, Trinitrokresylsäure die Kresylpurpursäure (=v.
Sommaruga=), deren Kalium- und Ammonsalze das Granatbraun bilden.
[Sidenote: Phénicienne.]
2) Die =Phénicienne= oder das =Phenylbraun= ist ein 1865 von =Roth=
dargestellter und in der Seiden- und Wollfärberei angewendeter
Farbstoff, welcher durch die Einwirkung einer Mischung von
Schwefelsäure und Salpetersäure auf Carbolsäure sich bildet. Das
Phenylbraun ist ein amorphes Pulver, das ein Gemenge aus zwei
Farbstoffen, einem gelben (nach =P. Bolley= Dinitrophenol
C_{6}H_{4}(NO_{2})_{2}O) und einem schwarzbraunen, den Humuskörpern
sich anreihenden, sein soll.
[Sidenote: Granatbraun.]
3) Das =Grénat soluble= oder =Granatbraun=, welches in neuester Zeit von
=J. Casthelaz= in Paris als Ersatzmittel der Orseille in die Färberei
eingeführt wurde, ist nichts anderes als das vor längerer Zeit von
=Hlasiwetz= in Wien entdeckte =isopurpursaure Kalium=, welches bei der
Einwirkung von Cyankalium auf eine Lösung von Pikrinsäure (nach der von
=Zulkowsky= angegebenen Gleichung) auf folgende Weise sich bildet:
C_{6}H_{3}(NO_{2})_{3}O + 3KCN + 2H_{2}O =
Pikrinsäure Cyankalium
C_{8}H_{4}KN_{5}O_{6} + NH_{3} + K_{2}CO_{3}
isopurpursaur. Ammoniak kohlensaures
Kalium Kalium.
Da das Granatbraun bei schwacher Reibung schon mit grosser Heftigkeit
explodirt, so kommt es in Teigform (_en pâte_) in den Handel. Zur
Verhütung des Austrocknens des Teiges ist derselbe mit etwas Glycerin
versetzt.
[Sidenote: Corallin.]
4) Das =Corallin= (oder =Paeonin=), ein scharlachrother Farbstoff,
entsteht nach =Kolbe= und =R. Schmidt= durch Erhitzen eines Gemenges von
Carbolsäure, Oxalsäure und Schwefelsäure, bis die Farbe sich genügend
entwickelt hat; nach beendigter Reaction wäscht man mit siedendem Wasser,
um die überschüssige Säure zu entfernen; die zurückbleibende Substanz
wird getrocknet und gepulvert und bei einer Temperatur von 150° der
Einwirkung von Ammoniak ausgesetzt.
In welcher Beziehung das Corallin zu der von =Runge= im Theer
entdeckten =Rosolsäure= steht, ist noch zu ermitteln. Nach den
Untersuchungen von =H. Caro= wären beide Körper identisch. Die
Rosolsäure C_{20}H_{16}O_{3} entstehe (ähnlich wie Rosanilin aus Anilin
und Toluidin sich bilde) aus Carbolsäure und Kresylsäure nach folgender
Gleichung:
C_{6}H_{6}O + 2C_{7}H_{8}O = C_{20}H_{16}O_{3} + 3H_{2}
Carbolsäure. Kresylsäure. Rosolsäure.
[Sidenote: Azulin.]
5) =Azulin= (Phenylblau). Erhitzt man Corallin mit Anilinöl, so erhält
man nach =J. Persoz= und =Guinon-Marnas= einen blauen Farbstoff,
welcher den Namen Azulin (Azurin) erhielt.
[Sidenote: Farbstoff direct aus Nitrobenzol.]
Aus dem =Nitrobenzol= direct hat man ebenfalls Farbstoffe darzustellen
versucht. Nach =Laurent= und =Casthelaz= erhält man einen rothen
Farbstoff, das =Erythrobenzin=, wenn man 12 Th. Nitrobenzol, 24 Th.
Eisenfeile und 6 Th. Salzsäure 24 Stunden lang bei gewöhnlicher
Temperatur stehen lässt. Es bildet sich eine feste harzähnliche Masse,
welche man mit Wasser auszieht; die Lösung wird mit Kochsalz gefällt.
Die so erhaltene Farbe ist zum Drucken und Färben anwendbar und soll
das Fuchsin zu ersetzen (?) im Stande sein.
III. _Naphtalinfarben._
[Sidenote: Naphtalin.]
Das =Naphtalin= C_{10}H_{8} ward 1820 von =Garden= im Steinkohlentheer
entdeckt und später von =Faraday=, =A. W. Hofmann=, =M. Ballo= u. A.
näher untersucht. Nach =Berthelot= kann man es synthetisch darstellen,
indem man in dem Benzol 2 At. Wasserstoff durch 2 At. Acetylen
(C_{2}H_{2}) ersetzt:
C_{6}H_{6} - 2H + 2C_{2}H_{2} = C_{6}H_{4}(C_{2}H_{2})_{2} =
Benzol Acetylen C_{10}H_{8}
Naphtalin
Das Naphtalin erscheint in sehr dünnen rhombischen Blättchen von
eigenthümlichem, etwas an Storax erinnerndem Geruche und brennendem
Geschmacke, die nach dem Schmelzen und Erstarren blendendweisse
krystallinische Massen von 1,151 spec. Gew. bilden. Es schmilzt zwischen
79 und 80° und siedet bei 216 und 218°C. Durch die Einwirkung von
Salpetersäure geht es in die =Phtalsäure= über, die je nach Umständen
durch Abspalten von Kohlensäure entweder in Benzol oder in
Benzoësäure[165] übergeführt werden kann:
[Greek: a]) C_{8}H_{6}O_{4} - 2CO_{2} = C_{6}H_{6}
Phtalsäure Benzol;
[Greek: b]) C_{8}H_{6}O_{4} - CO_{2} = C_{7}H_{6}O_{2}
Phtalsäure Benzoësäure.
[165] Die Benzoësäure, die gegenwärtig in erstaunlicher Menge zur
Herstellung gewisser Theerfarben und anderer chemisch-technischen
Präparate consumirt wird, stammt nicht mehr aus dem Benzoëharze,
sondern ist entweder ein Umsetzungsprodukt der Hippursäure des
Pferdeharnes oder ein Abkömmling des Naphtalins. Die
Naphtalin-Benzoësäure lässt sich auf zweierlei Weise darstellen,
entweder dadurch, 1) dass man das Naphtalin in Phtalsäure
überführt und dieselbe durch Erhitzen mit Kalk in Calciumbenzoat
überführt, aus welchem man durch Salzsäure die Benzoësäure
abscheidet; oder 2) indem man die Phtalsäure in Phtalimid
C_{8}H_{5}NO_{2} überführt, letzteres durch Destillation mit Kalk
in Benzonitril C_{7}H_{5}N umwandelt und das Benzonitril durch
Kochen mit Natronlauge in Natriumbenzoat umsetzt, aus dessen
Lösung die Benzoësäure durch Salzsäure gefällt wird.
Beachtenswerth ist ausserdem das von =Merz= (1868) aus
Cyannaphtyl abgeleitete Benzoësäure-Surrogat, die =Naphtoësäure=
von der Formel C_{11}H_{8}O_{2} (Vergl. Jahresbericht der chem.
Technologie 1868 u. 1870).
Zwischen den Abkömmlingen des Benzols und des Naphtalins findet grosse
Analogie statt und zwar nicht nur in Bezug auf Zusammensetzung und
Reactionen, sondern auch hinsichtlich der physikalischen und chemischen
Eigenschaften. Die Analogie in der Zusammensetzung ergiebt sich aus
folgender Zusammenstellung:
Benzol (Phenylhydrür) C_{6}H_{6}
Nitrobenzol C_{6}H_{5}(NO_{2})
Anilin C_{6}H_{7}N
Rosanilin C_{20}H_{19}N_{3}
Naphtalin (Naphtylhydrür) C_{10}H_{8}
Nitronaphtalin C_{10}H_{7}(NO_{2})
Naphtylamin C_{10}H_{9}N
Base des Naphtalinroth C_{30}H_{21}N_{3}.
Die dem Anilin entsprechende Base, das =Naphtylamin= C_{10}H_{9}N wird
genau so wie das Anilin aus dem Benzol dargestellt, indem man das
Naphtalin mit einem Gemische von concentrirter Schwefelsäure und
Salpetersäure in Nitronaphtalin überführt und dieses nach dem
=Béchamp='schen Verfahren (vergl. Seite 659) zu Naphtylamin reducirt.
Wie =M. Ballo= (1870) gezeigt hat, kann man das Naphtylamin aus der mit
Eisen und Essigsäure reducirten Masse sehr leicht mit Wasserdämpfen
überdestilliren. Das Naphtylamin krystallisirt in weissen Nadeln,
schmilzt bei 50° und siedet bei etwa 300°. Es schmeckt scharf und
bitter und ist fast unlöslich in Wasser.
Das Naphtylamin dient zur Darstellung folgender Farbstoffe:
1) des Martiusgelb; 3) des Naphtalinvioletts und
2) des Magdalaroth; 4) des Naphtalinblau.
[Sidenote: Martiusgelb.]
1) Das =Martiusgelb= (Manchestergelb, Naphtalingelb, _Jaune d'or_) ist
die Calcium- oder Natriumverbindung der =Binitronaphtalinsäure=
(C_{10}H_{6}(NO_{2})_{2}O), die man erhält, indem man zu einer Lösung von
salzsaurem Naphtylamin Natriumnitrit setzt, bis alles Naphtylamin in
Diazonaphtol übergegangen ist. Die Flüssigkeit, welche salzsaures
Diazonaphtol enthält, wird mit Salpetersäure gemischt und bis zum Sieden
erhitzt. Die Binitronaphtylsäure scheidet sich dabei in kleinen gelben
Nadeln aus. Die Umwandlung des Naphtylamins in Binitronaphtylsäure
(Binitronaphtol) lässt sich durch folgende Gleichungen ausdrücken:
[Greek: a]) C_{10}H_{9}N + HNO_{2} = 2H_{2}O + C_{10}H_{6}N_{2}
Naphtylamin Diazonaphtol;
[Greek: b]) C_{10}H_{6}N_{2} + 2HNO_{3} = 2N + H_{2}O +
Diazonaphtol C_{10}H_{6}(NO_{2})_{2}O
Binitronaphtylsäure.
Wie =M. Ballo= gezeigt, kann indessen letztere Säure direct durch die
Einwirkung von Salpetersäure auf Naphtylamin sich bilden. Das
Martiusgelb färbt Wolle und Seide in allen Tönen vom hellen
Citronengelb bis tief Goldgelb ohne Mordant. Mit 1 Kil. der trocknen
Calcium- oder Natriumverbindung, kann man gegen 200 Kil. Wolle noch in
schönem Gelb ausfärben. Eine Haupteigenschaft des Martiusgelb ist, dass
es sich auch dämpfen lässt, während die Pikrinsäure mit den
Wasserdämpfen sich verflüchtigt. In England findet es häufig Anwendung
zum Nüanciren von Magenta.
[Sidenote: Magdalaroth.]
2) Das =Magdalaroth= (Naphtalinroth) C_{30}H_{21}N_{3}, von =Schiendl= in
Wien 1867 entdeckt und von =Durand=, =Ch. Kestner=, =A. W. Hofmann= u. A.
näher untersucht, entsteht aus dem Naphtylamin, indem von 3 Mol.
desselben 3 Wasserstoffmoleküle sich abspalten:
3C_{10}H_{9}N - 3H_{2} = C_{30}H_{21}N_{3}
Naphtylamin Magdalaroth.
Im Grossen zerfällt die Darstellung des Magdalaroth in _zwei_ Phasen. In
der _ersten_ geht das Naphtylamin durch die Einwirkung von salpetriger
Säure in Azodinaphtyldiamin über
[Greek: a]) 2C_{10}H_{9}N + HNO_{2} = 2H_{2}O + C_{20}H_{15}N_{3}
Naphtylamin Azodinaphtyldiamin;
In der _zweiten_ Phase, in welcher man das Azodinaphtyldiamin mit
Naphtylamin behandelt, bildet sich Magdalaroth:
[Greek: b]) C_{20}H_{15}N_{3} + C_{10}H_{9}N = C_{30}H_{21}N_{3}
Azodinaphtyldiamin Naphtylamin Magdalaroth.
+ NH_{3}
Das Magdalaroth indessen, wie es im Handel in Form eines
schwarzbraunen, undeutlich krystallinischen Pulvers vorkommt, ist das
Chlorid einer Base von obengenannter Zusammensetzung. An Färbekraft
steht das Magdalaroth dem Fuchsin nicht nach, übertrifft es aber durch
seine bemerkenswerthe Beständigkeit. Mit Jodmethyl und Jodäthyl liefert
das Naphtalinroth violette und blaue Farbderivate.
[Sidenote: Naphtalinblau und Naphtalinviolett.]
3) und 4) =Violette= und =blaue Naphtalinfarbstoffe= lassen sich auf
verschiedene Weise erzeugen, so durch Phenyliren, Naphtyliren, Methyl-
und Aethyliren von Magdalaroth, ferner durch Behandeln von Naphtylamin
mit Quecksilbernitrat (=Wilder=), durch Substitution von Wasserstoff in
dem Anilin und Toluidin durch Naphtyl C_{10}H_{7} (=J. Wolff=, der
bereits 1867 auf diese Weise prächtiges =Naphtylblau= erhalten hat),
aus Rosanilin und Monobromnaphtalin, so wie aus Rosanilin und
Naphtylamin (=M. Ballo=). =Blumer-Zweifel= einerseits und =A.
Kielmeyer= andererseits haben endlich in neuester Zeit
Naphtylaminviolett auf Baumwolle und leinenem Stoff durch Behandeln von
Naphtylamin auf dem Stoffe selbst mit Kupferchlorid, Kaliumchlorat,
kurz mit allen jenen Agentien erzeugt, durch die man Anilinschwarz
(vergl. Seite 663) hervorzurufen im Stande ist[166].
[166] Es liegt auf der Hand, dass man durch Combinationen von
geeigneten Anilin-, Naphtyl- und Cetylverbindungen die
verschiedensten Arten von Blau und Violett darstellen kann, so
wurden (durch die von =J. Wolff= in gleicher Richtung
ausgeführten Arbeiten angeregt) bei Laboratoriumversuchen bereits
im Sommer 1867 blaue Farbstoffe erhalten 1) aus Fuchsin und
Naphtylbromür; 2) aus Fuchsin und Cetylbromür; 3) aus
Naphtylaminfuchsin mit Anilinöl; 4) aus Cetylaminfuchsin mit
Anilinöl; 5) aus Naphtylaminfuchsin mit Cetylamin; 6) aus
Cetylaminfuchsin mit Naphtylamin.
IV. _Anthracenfarben._
[Sidenote: Anthracenfarben.]
Das =Anthracen= (Paranaphtalin, Photen) C_{14}H_{10}, im Kohlentheer in
der Menge von 0,75-1,0 Proc. sich findend, wurde im Jahre 1831 von =J.
Dumas= entdeckt und im Jahre 1869 zuerst von =C. Graebe= und =C.
Liebermann= zur Fabrikation von Anthracenroth (künstlichem Alizarin)
angewendet. Das Anthracen kommt in den letzten Produkten der Destillation
des Steinkohlentheers vor und findet sich vorzugsweise in den zuletzt
übergehenden dickflüssigen Produkten, die unter dem Namen _Green Grease_
früher in England als Schmiermittel vielfach Anwendung fanden. Das _Green
Grease_ besteht aus schweren Oelen, etwas Naphtalin und etwa 20 Proc.
Anthracen; durch Centrifugiren und starkes Pressen erhält man
Rohanthracen (mit 60 Proc. Reingehalt), welches man durch Behandeln mit
Petroleumnaphta in der Wärme, Centrifugiren, Schmelzen und Sublimation in
reines Anthracen überführt.
Das Anthracen erscheint in kleinen, geruch- und geschmacklosen, weissen
Blättchen, die bei 215° schmelzen und bei höherer Temperatur unzersetzt
überdestilliren, sich wenig in Alkohol und Benzol, leichter in
Schwefelkohlenstoff lösen, mit Pikrinsäure eine in rubinrothen Krystallen
auftretende Verbindung bilden, durch die Einwirkung oxydirender Mittel in
Anthrachinon (Oxanthracen, Oxyphoten) C_{14}H_{8}O_{2} übergehen, welches
letztere auf Umwegen in Alizarin C_{14}H_{8}O_{4} übergeführt wird.
Nach der ursprünglichen Methode der Darstellung des =Alizarins= wurde
das durch oxydirende Agentien wie Salpetersäure aus dem Anthracen
erhaltene =Anthrachinon= C_{14}H_{8}O_{2} durch Bromiren in
Bibrom-Anthrachinon C_{14]H_{6}Br_{2}O_{2} übergeführt und letzteres
durch Erhitzen mit Aetzkali als Aetznatron bei einer Temperatur von
180-200° C. in Alizarin-Kalium umgewandelt, aus welchem man dann mit
Salzsäure das Alizarin ausfällte:
[Greek: a]) C_{14}H_{6}Br_{2}O_{2} + 4KOH = C_{14}H_{6}K_{2}O_{4}
Bibrom-Anthrachinon Alizarin-Kalium.
+ 2BrK + 2H_{2}O
[Greek: b]) C_{14}H_{6}K_{2}O_{4} + 2ClH = C_{14}H_{8}O_{4} + 2ClK
Alizarin-Kalium Alizarin.
Gegenwärtig stellt man das Alizarin aus dem Anthrachinon dar, indem man
dasselbe durch Behandeln mit Schwefelsäure von 1,84 spec. Gew. bei
einer Temperatur von 260° zunächst in Sulfosäure überführt, diese
Säure hierauf mit Calciumcarbonat neutralisirt, die Flüssigkeit vom
Gyps abfiltrirt und dann mit Kaliumcarbonat versetzt, bis aller Kalk
ausgefällt ist. Die klare Flüssigkeit wird zur Trockne abgedampft und
die erhaltene Salzmasse durch Erhitzen mit Aetzkali in Alizarin-Kalium
übergeführt, aus welchem das Alizarin durch Säuren gefällt wird. Nach
einem =anderen= Verfahren umgeht man die Bildung des Anthrachinons und
verwendet direct Anthracen, welches man durch Erhitzen mit
concentrirter Schwefelsäure in =Anthracensulfosäure=
C_{28}H_{18}SH_{4}O_{3} überführt. Diese Sulfosäure wird mit Wasser
verdünnt und mit gewissen Oxydationsmitteln (Braunstein, Bleisuperoxyd,
Chromsäure, Salpetersäure) behandelt. Die saure Flüssigkeit wird durch
Versetzen mit Calciumcarbonat von der freien Schwefelsäure und bei
Anwendung von Braunstein, auch von dem Mangan befreit und die oxydirte
Sulfosäure in Form von Kaliumsalz mit Aetzkali erhitzt, wodurch sich,
wie oben, Alizarin-Kalium bildet. -- Es unterliegt keinem Zweifel nicht
nur, dass das Anthracen auch noch auf andere Weise in Alizarin
übergeführt werden kann, sondern auch, dass es gelingen wird, aus
anderen Kohlenwasserstoffen des Kohlentheers (Benzol, Toluol,
Naphtalin) Anthracen und Anthracenroth darzustellen.
Die fabrikmässige Herstellung des künstlichen Alizarins, um welche sich
ausser den Entdeckern =Graebe= und =Liebermann= noch =J. Gessert= in
Elberfeld, =Brönner= und =Gutzkow= in Frankfurt a/M., =Brüning= in
Höchst, =Greiff= in Cöln, =Perkin= in London u. a. m. Verdienste
erworben haben, bildet eines der schönsten Blätter in der Geschichte
der chemischen Technologie und wird voraussichtlich nach einer Reihe
von Jahren dem Krappbau und der Garancinfabrikation eine tödtende
Concurrenz bereiten. Vor der Hand ist aber das Anthracenroth gegen den
Krappfarbstoff noch nicht concurrenzfähig.
V. _Farbstoffe aus Cinchonin._
[Sidenote: Farben aus Cinchonin.]
An die aus Theerbestandtheilen erhaltenen Farben schliessen sich
unmittelbar die aus gewissen Alkaloïden, namentlich aus dem bei der
Chininfabrikation in grosser Menge abfallenden =Cinchonin= an. Das
Cinchonin wird mit überschüssigem Natronhydrat destillirt, wobei etwa 65
Proc. rohes Chinolin (Chinolinöl) übergeht, welches ein Gemenge ist der
drei homologen Basen
Chinolin C_{9}H_{7}N
Lepidin C_{10}H_{9}N
Kryptidin oder Dispolin C_{11}H_{11}N.
Das Lepidin macht den Hauptbestandtheil aus. Erhitzt man das Chinolinöl
mit Jodamyl, so bildet sich eine Verbindung beider, das Amyllepidinjodür,
aus welchem durch Behandeln mit Natronlauge ein prächtigblauer Farbstoff,
das =Cyanin= oder =Lepidinblau= (Chinolinblau) C_{30}H_{39}N_{2}J
entsteht. Letzteres bildet Krystalle mit metallgrünem Glanz und
goldgelbem Reflex, die sich schwer im Wasser, leicht in Alkohol lösen.
Die Bildung des Cyanins lässt sich durch folgende Gleichungen
veranschaulichen:
[Greek: a]) C_{10}H_{9}N + C_{5}H_{11}J = C_{15}H{20}NJ
Lepidin Jodamyl Amyllepidinjodür.
[Greek: b]) 2C_{15}H_{20}NJ + NaOH = C_{30}H_{39}N_{2}J + NaJ + H_{2}O
Amyllepidinjodür Cyanin.
B. Die im Pflanzen- und Thierkörper vorkommenden Farbstoffe.
Rothe Farbstoffe.
[Sidenote: Rothe Farbstoffe. Krapp.]
Der =Krapp= ist die Wurzel der =Färberröthe= (_Rubia tinctorum_ in Süd-,
Mittel- und Westeuropa, _R. peregrina_ im Orient, _R. mungista_ (Mungeet)
in Ostindien und in Japan), einer im südlichen Europa und in Asien
wachsenden ausdauernden Pflanze. Die Wurzel ist 10-25 Centimeter lang,
wenig ästig und etwas stärker als ein Federkiel. Sie ist mit einer
braunen Decke überzogen, innerlich aber von gelbrother Farbe. Sie kommt
theils von der Rinde und den Wurzelfasern befreit, theils gemahlen in den
Handel. Im gemahlenen Zustande erscheint sie als ein grobes, rothgelbes,
stark und eigenthümlich riechendes Pulver, das sorgfältig gegen Luft- und
Lichteinwirkung geschützt, aufbewahrt werden muss. Die beste Sorte des
Krapps ist die aus der Levante (Smyrna, Cypern), die unter dem Namen
=Lizari= oder =Alizari= ungemahlen in den Handel kommt. Der holländische
Krapp ist =geschält= oder =beraubt=, wenn man mittelst der Mühlbeutel die
Schale der Rinde und zuweilen selbst den inneren Theil entfernt hat.
=Ungeschält= und =unberaubt= wird er genannt, wenn er gemahlen worden
ist, ohne die Schale der Rinde zu entfernen. Am häufigsten findet sich
Krapp aus dem Elsass (Strassburg, Hagenau, Geisselbrunn) und der Provence
(Avignon). Unter dem =Mullkrapp= versteht man die schlechteste Sorte
Krapp aus Staub und Abfall bestehend. Die Krappwurzel enthält ausser den
Farbstoffen auch noch Zucker in namhafter Menge[167]. Während man ehedem
in dem Krapp nicht weniger als fünf Farbstoffe annahm, scheint aus
neueren Untersuchungen hervorzugehen, dass diese Wurzel im frischen
Zustande nur zwei Farbstoffe, die =Ruberythrinsäure= (früher Xanthin
genannt) und das Purpurin enthält. Erstere Säure zerfällt unter dem
Einflusse einer eigenthümlichen, in dem Krapp enthaltenen
stickstoffhaltigen Substanz (nach =Rochleder=) in den eigentlichen
Farbstoff des Krapps, in das =Alizarin= und in Zucker:
C_{20}H_{22}O_{11} = C_{14}H_{8}O_{4} + C_{6}H_{12}O_{6} + H_{2}O
Ruberythrinsäure Alizarin Zucker.
[167] =W. Stein= (1869) fand in frischer Krappwurzel bis zu 8 Proc.
Rohrzucker.
Nach den Untersuchungen von =Graebe= und =Liebermann= ist das Alizarin
ein Derivat des Anthracens C_{14}H_{10} und hat die Formel
C_{14}H_{8}O_{4}. Den genannten Chemikern ist es neuerdings (1869)
gelungen, Anthracen künstlich in Alizarin (vergl. Seite 667)
überzuführen. Das Alizarin ist von gelber Farbe, wird aber durch Alkalien
und Erden roth gefärbt. Ausserdem findet sich in dem Krapp noch ein
rother Körper, das =Purpurin= oder Rubiacin (welches die Formel
C_{14}H_{8}O_{5} hat), das für sich ohne Färbevermögen, aber in
Verbindung mit Alizarin den Färbeprocess unterstützt.
[Sidenote: Krapplack.]
[Sidenote: Krappblumen.]
[Sidenote: Azale.]
=Krapplack= ist eine Verbindung von Alizarin und Purpurin mit basischen
Thonerdesalzen; um ihn darzustellen, zieht man ausgewaschenen Krapp mit
einer Alaunlösung aus und schlägt die Flüssigkeit durch Natriumcarbonat
oder durch Borax nieder, worauf der Niederschlag ausgewaschen und
getrocknet wird. Die =Krappblumen= (_fleur de garance_) erhält man
durch Auswaschen und Gährenlassen des gemahlenen Krapps; sie werden
ebenso wie der Krapp angewendet, vor welchem sie den Vortheil besitzen,
dass sie durch Erniedrigung der Temperatur des Färbebades nicht an
Färbevermögen einbüssen. Das Waschen des Krapps scheint demnach die
Entfernung derjenigen Substanz (einer Pektinsubstanz?) zu bewirken,
welche unter den letzteren Umständen unlöslich wird. Indem man die
Krappblumen mit siedendem Holzgeist extrahirt, den Auszug filtrirt und
ihm destillirtes Wasser zusetzt, erhält man einen reichlichen gelben
Niederschlag, der mit Wasser ausgewaschen und getrocknet wird. Er führt
den Namen =Azale= (von _azala_, einer arabischen Bezeichnung des
Krapps) und ist von Frankreich aus zum Färben vorgeschlagen worden.
Wahrscheinlich ist dieser Körper nichts anderes als rohes Alizarin.
Letzterer Körper, durch Extraction von Krapp oder Garancin erhalten,
kommt seit einigen Jahren unter dem Namen =Pincoffin= in den Handel.
[Sidenote: Garancin.]
[Sidenote: Garanceux.]
Das =Garancin= (sogenannte Krappkohle) ist ein Präparat aus Krapp,
welches die bei der Färberei wirkenden Bestandtheile in einer
concentrirteren und leichter ausziehbaren Gestalt enthält. Um es
darzustellen, übergiesst man fein gemahlenen, mit Wasser befeuchteten
Krapp mit 1/2 Th. concentrirter Schwefelsäure und 1 Th. Wasser, erhitzt
das Gemisch ungefähr eine Stunde lang bis auf 100°, befreit darauf die
Masse durch Auswaschen von aller Säure, presst und trocknet sie. Durch
die Schwefelsäure werden die der Färberei hinderlichen Substanzen des
Krapps zerstört und durch das darauf folgende Auswaschen entfernt,
während die Farbstoffe mit zum Theil verkohlten organischen Substanzen
zurückbleiben. Im Durchschnitt kann man annehmen, dass 3-4 Th. Krapp
durch 1 Th. Garancin ersetzt werden können. Da der Krapp beim Ausfärben
seine Farbstoffe nicht vollkommen verliert, so trennt man die
Rückstände durch Filtriren von der Flüssigkeit, und behandelt dieselben
mit 1/3 ihres Gewichtes englischer Schwefelsäure. Die Masse wird dann
ebenso wie die Garancine ausgewaschen und getrocknet. Sie heisst
=Garanceux= und steht selbstverständlich der Garancine an Färbevermögen
nach.
[Sidenote: Colorin.]
Die im Handel unter dem Namen =Colorin= vorkommende Substanz ist das
weingeistige und zur Trockne verdunstete Extract des Garancins und
besteht wesentlich aus Alizarin, mit Purpurin, Fett und anderen in
Weingeist löslichen Bestandtheilen des Krapps verunreinigt. Seit
einigen Jahren stellt =E. Kopp= die technisch reinen Farbstoffe aus dem
Krapp durch Ausziehen mit einer wässrigen Lösung von _schwefliger
Säure_ dar. Diese Präparate, welche bereits grosse Verbreitung gefunden
haben, werden unterschieden als =grünes Alizarin= (_Alizarine verte_),
welches in der Menge von 3 Proc. aus dem Elsasser Krapp erhalten wird
und neben dem Alizarin noch einen grünen harzigen Stoff enthält, als
=gelbes Alizarin= (_Alizarine jaune_), von welchem dieser grüne Stoff
getrennt wurde, als =Purpurin= und als =Krappblumen=. Das Färbevermögen
des Purpurins beträgt das 10fache des Krapps, das grüne und gelbe
Alizarin das 32-36fache des Krapps. Im Grossen erhält man aus gutem
Krapp
Purpurin 1,15 Proc.
Grünes Alizarin 2,50 "
Gelbes Alizarin 0,32 "
Krappblumen 39,00 "
[Sidenote: Rothholz.]
Mit dem Namen =Roth=- oder =Brasilienholz= bezeichnet man mehrere in der
Rothfärberei angewendete Hölzer der Gattung _Caesalpinia_. Die beste
Sorte ist das Fernambukholz von _Caesalpinia brasiliensis s. crista_, das
auswendig gelbbraun, inwendig hellroth, schwer und ziemlich hart ist. Es
führt den Namen von der Stadt Fernambuco in Brasilien, in deren Nähe es
häufig wächst. Es kommt ganz und gemahlen in den Handel. Eine schlechtere
Sorte ist das =Sapanholz= (_C. Sapan_), welches in Japan wächst; noch
weniger Werth hat das =Lima=- oder =Nicaraguaholz= oder _Bois de Ste.
Marthe_ (_C. echinata_) und das =Brasiletholz= (_C. vesicaria_). In allen
diesen Hölzern findet sich der Farbstoff =Brasilin= (nach =Bolley= von
der Formel C_{44}H_{40}O_{14} + 3H_{2}O), ein in farblosen, kleinen
Nadeln krystallisirender Körper, dessen wässerige Lösung an der Luft,
besonders schnell beim Sieden und bei Gegenwart von Alkalien ins
Carmoisinrothe übergeht. In der Färberei wird vermittelst des Rothholzes
eine schöne rothe, aber keineswegs dauerhafte Farbe erzeugt[168].
Ausserdem gebraucht man es zur Darstellung des Kugellackes, obgleich es
in dieser Hinsicht häufig durch die rothen und violetten Theerfarbstoffe
ersetzt wird.
[168] Man benutzt das Rothholz zur Fabrikation der =rothen Tinte=. Man
nimmt dazu 250 Grm. Rothholz, 30 Grm. Alaun, 30 Grm. _Cremor
tartari_ mit 2 Liter Wasser, kocht die Flüssigkeit bis auf 1
Liter ein und setzt darauf zu der durchgegossenen Flüssigkeit 30
Grm. arabisches Gummi und 30 Grm. weissen Candiszucker. Eine noch
schönere und haltbarere Tinte erhält man, indem man 2 Decigramme
(4 Gran) Carmin in 1 Loth Aetzammoniakflüssigkeit löst, und dazu
eine Lösung von 1 Grm. (18 Gran) arabischem Gummi in 3 Loth
Wasser setzt. Gegenwärtig stellt man häufig die rothe Tinte aus
mit arabischem Gummi und etwas Alaun versetzten Fuchsinlösungen
oder durch Lösen von Aurin (einer Varietät von Rosolsäure) in
Natriumcarbonat dar.
[Sidenote: Santelholz.]
Das =Santelholz= (Kaliaturholz) kommt als gelbes und rothes im Handel
vor. Das rothe stammt von _Pterocarpus Santalinus_, einem auf Ceylon und
in Ostindien wachsenden Baume. Man führt es in gespaltenen Scheiten von
gradfaserigem Gefüge und dunkelrother, innen hellerer Farbe ein. Der in
dem Santelholz enthaltene Farbstoff ist harzartiger Natur und führt den
Namen =Santalin=. Nach einer 1869 von =H. Weidel= ausgeführten
Untersuchung findet sich in Santelholz ein farbloser Körper, das =Santal=
C_{8}H_{6}O_{3}, welche durch Oxydation in Santalin überzugehen scheint.
Man benutzt das Santelholz zu gefärbten Lacken, zur Möbelpolitur, zur
Erzeugung von Braun in der Wollenfärberei, zum Rothfärben des Leders, zu
Zahnpulver u. s. w. Der gleiche Farbstoff findet sich in dem sogenannten
=Barwood=- oder =Camholz=, das von _Baphia nitida_, einem in Afrika
wachsenden Baume stammt. Dieses Holz soll 23 Proc. Santalin enthalten,
während das Santelholz nur 16 Proc. enthält.
[Sidenote: Safflor.]
Der =Safflor= besteht aus den getrockneten Blumenblättern der
=Safflorpflanze=, Färbedistel (_Carthamus tinctorius_), eines
distelartigen Gewächses (aus der Familie der Synantheren), das in
Ostindien, Aegypten, in den südlichen Ländern Europas, zum Theil auch in
Deutschland angebaut wird. Der Safflor enthält einen rothen, in Wasser
unlöslichen (Carthamin) und einen gelben, in Wasser löslichen Farbstoff.
Je reiner der Safflor von Samen, Spreu u. s. w., je dunkler feuerroth die
Farbe, desto besser ist er. Das =Carthamin= (C_{14}H_{16}O_{7}) oder
_Rouge végétale_ wird auf folgende Weise dargestellt: Man zieht den
Safflor mit einer sehr verdünnten Lösung von Natriumcarbonat aus, taucht
in die Lösung Streifen von Baumwolle und neutralisirt das Alkali mittelst
Essigs oder verdünnter Schwefelsäure. Die roth gefärbten Streifen werden
darauf ausgewaschen, mit einer Lösung von Natriumcarbonat ausgezogen und
diese mit einer Säure gefällt. Der so erhaltene Niederschlag wird
ausgewaschen und auf Tellern getrocknet (Teller- oder Tassenroth). Das
Carthamin erscheint in dünnen Rinden, die im auffallenden Lichte
goldgrün, im durchgehenden roth aussehen. Das durch wiederholtes Auflösen
und Niederschlagen gereinigte Carthamin führt den Namen =Safflorcarmin=.
Das Carthamin wird mit gepulvertem Talk gemengt, als =rothe Schminke=
angewandt. Der Safflor wird in der Seidenfärberei benutzt. Die erzeugte
rothe Farbe ist aber sehr vergänglich.
[Sidenote: Cochenille.]
Die =Cochenille= oder =Nopal-Schildlaus= besteht aus den getrockneten
Weibchen einer Art Schildlaus (_Coccus cacti_), die auf mehreren
Cacteenarten, namentlich auf dem Cochenille-Cactus (der Nopalpflanze),
wie auch auf _Cactus opuntia_ vorkommt, theils auch in besonderen
Pflanzungen in Mexico, Centralamerika, Algier, auf dem Kap der guten
Hoffnung etc. gezüchtet wird. Die männlichen Thiere sind geflügelt, die
weiblichen ungeflügelt. Nach der Begattung werden die weiblichen Thiere
eingesammelt, was im Jahre zweimal geschieht, durch heisse Wasserdämpfe
oder durch die Hitze eines Backofens getödtet und getrocknet. Man
unterscheidet im Handel zwei Sorten, die =feine Cochenille= oder
=Mestica=, die vorzüglich in Mestek, einer Provinz von Honduras an den
cultivirten Nopalpflanzen gesammelt wird, und die =Wald=- oder =wilde
Cochenille=, die man vom wildwachsenden Cactus sammelt; letztere Sorte
ist geringer und findet minder häufige Anwendung. Die Cochenille
erscheint in kleinen dunkelbraunrothen, zusammengeschrumpften Körnern, an
deren Unterseite der Bau der Thiere noch einigermaassen erkannt werden
kann. Zuweilen ist sie mit einem weisslichen Staube bedeckt, oft aber ist
sie auch glänzend und schwarz. Dieser weisse Ueberzug, welchen man der
Cochenille sehr oft durch Talk, Kreide oder Bleiweiss giebt, ist
mikroskopischen Untersuchungen zu Folge, das Excrement des Thieres und
erscheint unter dem Mikroskope als weisse, gekrümmte Cylinder von sehr
gleichmässigem Durchmesser. In der Cochenille findet sich eine
eigenthümliche Säure, die Carminsäure, die durch verdünnte Schwefelsäure
und andere Agentien in Carminroth (Carmin), welches neben der Carminsäure
schon fertig gebildet in der Cochenille sich findet, und Dextrose sich
spaltet:
C_{17}H_{18}O_{10} + 3H_{2}O = C_{11}H_{12}O_{7} + C_{6}H_{12}O_{6}
Carminsäure. Carminroth. Dextrose.
Den Carmin (im technischen Sinne) stellt man dar, indem man Cochenille
mit siedendem Wasser auszieht, die klar abgegossene Lösung mit Alaun
versetzt und stehen lässt. Der sich absetzende Niederschlag wird
ausgewaschen und getrocknet. Oder indem man die gepulverte Cochenille mit
einer Lösung von Natriumcarbonat auszieht, die Flüssigkeit mit Eiweiss
versetzt und sodann durch verdünnte Säuren fällt. Der ausgewaschene
Niederschlag wird bei 30° getrocknet. Er bildet eine vorzügliche Sorte
Carmin; die schlechteren Sorten, unter die auch der Carminlack und die
besseren Kugellacke gehören, bereitet man durch Fällen eines
alaunhaltigen Cochenilleauszugs mit Natriumcarbonat, die um so geringer
sind, je mehr sie Thonerde enthalten.
[Sidenote: Lac-Dye.]
Unter =Lac-Dye= oder Färbelack versteht man einen aus dem Stock- oder
Körnerlack gezogenen rothen Farbstoff, mit welchem man fast eben so
schön und dauerhaft als mit der Cochenille färben kann. Die in
Ostindien vorkommende =Lackschildlaus= (_Coccus lacca_) sticht in die
Zweige gewisser Feigenbäume, die dadurch einen milchigen Saft von sich
geben, der die Thiere umgiebt und erhärtet. Das Harz ist von dem in den
Thieren enthaltenen rothen Farbstoff gefärbt. Man zieht den Lac-Dye aus
dem Stocklack durch Natriumcarbonat aus und fällt darauf mit Alaun.
Dieser Farbstoff ist von dem der Cochenille nicht sehr verschieden.
Ebenso kommt mit demselben der von dem =Kermes= (_Coccus ilicis_), von
_Coccus polonicus_ (Johannisblut) und von _Coccus fabae_ überein.
Letztere enthalten viel Fett, das durch Auspressen zum Theil entfernt
werden kann.
[Sidenote: Orseille und Persio.]
Unter =Orseille= (Archil), =Persio= und =Cudbear= versteht man teigartige
Massen, welche als rothe Farbstoffe in den Handel kommen. Man erhält die
Orseille, indem man mehrere Flechten (_Rocella tinctora_, _R.
fuciformis_, _R. Montagnei_, _Usnea barbata_, _U. florida_, _Lecanora
parella_, _Unceolaria scruposa_, _Ramalina calicaris_, _Gyrophora
pustulata_ u. s. w.) in ein feines Pulver verwandelt und das Pulver mit
Harn angerührt der Fäulniss überlässt. Das durch die Fäulniss des Harnes
entstandene kohlensaure Ammoniak wirkt auf die in diesen Flechten
enthaltenen Flechtensäuren: Lecanorsäure, Alpha- und Betaorsellsäure,
Erythrinsäure, Gyrophorsäure, Evernsäure, Usninsäure etc. ein, und
verwandelt diese stickstofffreien Substanzen unter Aufnahme oder
Austreten von Wasser und meist unter Abscheidung von Kohlensäure in
=Orcin= C_{7}H_{8}O_{2}, welches durch Aufnahme von Stickstoff und
Sauerstoff in das =Orcein= C_{7}H_{7}NO_{3} übergeht, welches letztere
als der wesentliche Farbstoff der =Orseille= zu betrachten ist. Letztere
erscheint als röthlicher Teig von eigenthümlich veilchenartigem Geruche
und alkalischem Geschmacke. Die Bereitung derselben geschah vor dem
Bekanntwerden der Anilinfarben hauptsächlich in England und Frankreich
aus Flechten, die theils auf den canarischen Inseln, zum Theil auch auf
den Pyrenäen gesammelt, theils aber auch aus Lima und Valparaiso
eingeführt werden. -- Der =Persio=, Cudbear oder rothe Indig ist ziemlich
dasselbe Produkt wie die Orseille. Er wurde früher in Schottland aus den
dortigen Flechten dargestellt, später aber in grosser Menge in
Deutschland (Stuttgart), Frankreich und England fabricirt. Er erscheint
als röthlich violettes Pulver. Vor etwa zehn Jahren kamen zwei
=Orseillepräparate= in den Handel, welche die Orseillefarbstoffe im
Zustande grosser Reinheit enthielten, nämlich der =Orseillecarmin= und
der =Orseillepurpur= (_poupre française_). Seit dem Emporblühen der
Theerfarbenindustrie haben die rothen und violetten Flechtenfarbstoffe
wenig Bedeutung mehr.
[Sidenote: Weniger wichtige rothe Farbstoffe.]
Rothe Farbstoffe von untergeordneter Bedeutung sind die =Alkannawurzel=
(_Anchusa tinctoria_), das =Drachenblut=, ein rothes Harz von _Dracaena
draco_, das =Harmalaroth= aus den Samen der Steppenraute (_Peganum
Harmala_), das =Chicaroth= oder =Carajuru= aus den Blättern der
_Bignonia chica_, eines in Venezuela wachsenden Baumes und der
=Purpurcarmin= oder das =Murexid=, durch Behandeln der Harnsäure mit
oxydirenden Mitteln wie mit Salpetersäure, und dann mit Ammoniak,
erhalten.
Blaue Farbstoffe.
[Sidenote: Blaue Farbstoffe. Indig.]
Unter den blauen Farbstoffen steht der =Indig= oben an, der zwar schon
den Römern und Griechen bekannt war und von denselben zum Mahlen benutzt
wurde, aber erst seit der Mitte des 16. Jahrhunderts in Europa zum Färben
Anwendung fand. Der Indig ist ein im Pflanzenreiche sehr verbreiteter
Stoff. In der bedeutendsten Menge findet er sich in den Blättern
verschiedener Arten der =Anilpflanze= (_Indigofera_) aus der Familie der
Papilionaceen. Ausserdem ist er enthalten im =Waid= (_Isatis tinctoria_),
im _Nerium tinctorium_, in der _Marsdenia tinctoria_, im _Polygonum
tinctorium_, im _Asclepias tingens_ u. s. w. Der Farbstoff des Indigs ist
als solcher nicht in der Pflanze enthalten, sondern bildet sich erst,
wenn der frisch ausgepresste Saft der atmosphärischen Luft ausgesetzt
wird. Aus vielen Untersuchungen geht hervor, dass in der frischen Pflanze
der farblose Farbstoff mit einer Base, mit Kalk oder einem Alkali
verbunden, enthalten ist. Nach =Schunck= findet sich in der Indigpflanze
das =Indican=, welches sich durch Gährung, so wie durch die Einwirkung
starker Säuren in Indigblau und in eine eigenthümliche Zuckerart, das
Indiglycin spaltet nach der Gleichung:
C_{52}H_{62}N_{2}O_{34} + 4H_{2}O = C_{16}H_{10}N_{2}O_{2}
Indican. Indigblau.
+ 6C_{6}H_{10}O_{6}
Indiglycin.
Der Indig des Handels wird in Ost- und Westindien, in Süd- und
Mittelamerika, in Aegypten u. s. w. aus der Anilpflanze dargestellt. In
Ostindien erhält man auch Indigo aus _Nerium tinctorium_. Zur Gewinnung
des Indigs aus den Anilpflanzen benutzt man hauptsächlich folgende fünf
Arten: _Indigofera tinctoria_, _I. anil_, _I. disperma_, _I.
pseudotinctoria_ und _I. argentea_. Die Anilpflanze verlangt ein warmes
Klima und einen Boden, dessen Lage vor Ueberschwemmungen geschützt ist.
Nach gehöriger Entwickelung der Pflanzen werden dieselben mit einer
Sichel dicht am Boden abgeschnitten und darauf in die =Indigfabrik=
gebracht, in der man den Indig auf folgende Weise darstellt: Gewöhnlich
sind an dem Orte der Fabrikation zwei grosse Cisternen übereinander
gemauert angebracht. Die Pflanzen werden zuerst in die obere, in die
=Gährungsküpe= (_Trempoire_) gebracht und darin mit kaltem Wasser
übergossen, so dass das Wasser einige Zoll hoch über den Pflanzen
steht. Hier gerathen die Pflanzen in Gährung, die unter Entwickelung
einer grossen Menge Gas und eines eigenthümlichen Geruches vor sich
geht. Die Flüssigkeit nimmt dabei erst eine grüne und dann eine blaue
Farbe an. Bei einer Temperatur von 30° ist die Gährung nach 12-15
Stunden beendigt. Darauf lässt man durch einen unten angebrachten Hahn
die Flüssigkeit in die zweite Cisterne, die =Schlagküpe= (_Batterie_)
ablaufen, reinigt die erstere von den ausgezogenen Pflanzen, die man
trocknet und als Brennmaterial benutzt, und legt sofort wieder frische
Pflanzen ein, welche auf gleiche Weise behandelt werden. Diese
Operation wird ohne Unterbrechung bis zur Beendigung der Ernte
fortgesetzt. Die in der Schlagküpe befindliche Flüssigkeit ist klar,
von grünlich gelber Farbe, und enthält den Farbstoff aufgelöst. Um ihn
daraus abzusondern, wird die Flüssigkeit mit Stöcken oder Schaufeln
umgerührt. Der Zweck dieses Schlagens ist, die Indiglösung in vielfache
Berührung mit der atmosphärischen Luft zu bringen, wodurch sich der
Indig blau färbt, und ferner, das Abscheiden des gebildeten Indigs zu
befördern. Das Schlagen darf weder zu kurze, noch zu lange Zeit
fortgesetzt werden. So wie der Arbeiter wahrnimmt, dass die blauen
Farbetheilchen sich vereinigen und sich von der Flüssigkeit trennen, so
wird das Umrühren eingestellt, um dem Farbstoffe Zeit zu geben, sich am
Boden der Cisterne abzusetzen. Das Niedersinken der Farbetheilchen aus
der Flüssigkeit befördert man zuweilen durch Kalilauge oder Kalkwasser.
Die Menge des ausgeschiedenen Indigs beträgt von 1000 Th. Flüssigkeit
0,5-0,75 Th. Wenn sich aller Indig abgesetzt hat, zapft man die darüber
stehende Flüssigkeit ab und bringt den breiartigen Niederschlag in den
sogenannten Sammelkasten, in welchem er von dem überschüssigen Wasser
getrennt wird. Darauf wird der Brei in Pressbeutel gebracht, um alles
Wasser abtropfen zu lassen, und daraus in hölzerne Kasten geschüttet
und getrocknet.
[Sidenote: Eigenschaften des Indigs.]
Der im Handel vorkommende Indig ist von tiefblauer Farbe, mattem erdigen
Bruche und giebt beim Reiben mit einem harten Körper einen glänzend
purpurrothen Strich. Er enthält ausser mineralischen Bestandtheilen eine
leimartige Substanz (Indigleim), einen braunen Körper (Indigbraun), einen
rothen Farbstoff (Indigroth) und den eigentlichen Farbstoff, das
=Indigblau= C_{16}H_{10}N_{2}O_{2}. Nur der Gehalt an letzterem bedingt
seinen Werth als Farbematerial. Er beträgt von 20 bis 75-80 Proc., im
Mittel etwa 40-50 Proc. Nach dem Verfahren von =Dumas= (1869) kann man
den Indig durch Digestion mit Anilin reinigen, wodurch das Indigroth und
das Indigbraun aufgelöst und entfernt werden.
[Sidenote: Indigprobe.]
Die Güte und Aechtheit des Indigs erkennt man an seiner tiefblauen
Farbe, Leichtigkeit und seiner Reinheit im Bruche. Auf dem Wasser muss
er schwimmen und sich in demselben völlig zertheilen lassen, ohne einen
erdigen und sandigen Bodensatz zu geben. Beim Verbrennen darf er nur
eine verhältnissmässig geringe Menge weisser Asche hinterlassen. Beim
raschen Erhitzen muss er einen purpurfarbenen Dampf entwickeln und sich
in rauchender Schwefelsäure vollständig zu einer dunkelblauen
Flüssigkeit auflösen. Denjenigen Indig, der beim Reiben mit einem
harten Körper einen röthlichen kupferfarbenen Schein annimmt, nennt man
=gefeuerten Indig= (_Indigo cuivré_). Um den Indig genau zu prüfen,
untersucht man zuerst seinen Wassergehalt, indem man eine gewogene
Menge desselben bei 100° trocknet; er darf dabei nicht mehr als 3-7
Proc. verlieren. Um die Menge der darin enthaltenen mineralischen
Bestandtheile zu erfahren, verbrennt man ferner eine gewogene Portion
und wägt den Rückstand, der bei guten Sorten 7 bis 9,5 Proc. beträgt.
[Sidenote: Chlorprobe.]
[Sidenote: Probe durch Reduction.]
[Sidenote: Bolley's Probe.]
[Sidenote: Lindenlaub's Probe.]
[Sidenote: Penny's Probe.]
Ein genaues Resultat über den Gehalt einer Indigsorte an Indigblau kann
man aber nur durch die sogenannte =Indigprobe= erlangen. Am häufigsten
bedient man sich der =Chlorprobe=. Man löst dazu nach =Schlumberger=
eine gleiche Menge zweier vergleichungsweise auf ihren Werth zu
untersuchender Indigsorten in der 10 bis 12fachen Menge Nordhäuser
Schwefelsäure auf und setzt zu einer jeden Lösung eine gleiche Menge
Wasser. Zu einer jeden der verdünnten Lösungen setzt man in einem
Cylinderglase so lange eine gemessene _Chlorkalklösung_ zu, bis die
blaue Farbe des Indigs verschwunden ist. Um einen Schluss aus dieser
Probe auf den Gehalt an reinem Indigblau ziehen zu können, stellt man
vorher einen Normalversuch mit einem, durch Sublimation aus dem Indig
gewonnenen Indigblau an und berechnet aus den erhaltenen Resultaten den
eigentlichen Werth der Indigsorten. Auch mit _Kaliumpermanganat_ (nach
=Mohr= und =Elbers=) lässt sich der Werth des Indigs bestimmen. -- Die
genauesten Resultate giebt folgendes von =Berzelius= empfohlenes
Verfahren. Man nimmt 100 Gran des zu untersuchenden gepulverten Indigs,
eine gleiche Gewichtsmenge reinen gebrannten Kalk und ein Volumen
Wasser, das ungefähr 200 Loth wiegt. Darauf löscht man den Kalk mit
einem Theile dieses Wasser, rührt das Kalkhydrat und den Indig
zusammen, und spült den Brei mit dem übrigen Wasser in eine Flasche.
Nachdem die Flasche einige Stunden lang gestanden hat, setzt man 200
Gran Eisenvitriol hinzu und lässt den Niederschlag sich absetzen. Von
der darüber stehenden Flüssigkeit zieht man ein Volumen ab, das dem
vierten Theil des angewendeten Wassers entspricht, vermischt die
abgegossene Flüssigkeit mit etwas Salzsäure und setzt sie dann der Luft
aus, bis der reducirte Indig sich wieder in Indigblau verwandelt und
als solches abgeschieden hat. Es wird auf einem Filter gesammelt,
ausgewaschen, getrocknet und gewogen. Die erhaltene Quantität ist der
vierte Theil derjenigen Menge, die in 100 Gran des untersuchten Indigs
enthalten war. Nach =Fritzsche='s vortrefflicher Indigprobe, welche
ebenso wie die von =Berzelius= auf einer Reduction des Indigblau und
Wiederoxydation des Indigweiss beruht, reducirt man den Indig mit
Glycose (Krümelzucker) und Aetzalkali. Nach =Bolley= benutzt man zur
Indigprobe eine titrirte Lösung von Kaliumchlorat, welche man zur
Auflösung einer gewogenen Menge Indig in Schwefelsäure die mit etwas
_Salzsäure_ versetzt worden ist, setzt. Die angewandte Menge der Lösung
von Kaliumchlorat, von welcher bekannt ist, wie viel derselben 100 Th.
Indigblau zu entfärben (d. h. in Isatin C_{16}H_{10}N_{2}O_{4}
überzuführen) vermag, giebt die Menge des in dem Indig enthaltenen
Indigblau an. Nach =Lindenlaub= erhält man noch genauere Resultate,
wenn man sich zur Zersetzung des Kaliumchlorates _der schwefligen
Säure_ bedient, da hierbei nur das Chlor des Kaliumchlorates entfärbend
wirkt, während bei Anwendung von Salzsäure auch deren Chlor mitwirkt.
Man löst 100 Gr. krystallisirtes Natriumcarbonat in 500 Gr. Wasser und
sättigt die Lösung mit schwefliger Säure. Um die titrirte Lösung des
Kaliumchlorates zu bereiten, löst man 4 Gr. davon in so viel Wasser,
dass die Lösung 400 Kubikcentimeter beträgt. Andererseits löst man 1
Gr. Indig in 10 Gr. rauchender Schwefelsäure und verdünnt die Lösung
mit so viel Wasser, dass sie 200 Kubikcentimeter beträgt. Von dieser
Indiglösung misst man mittelst der Pipette 50 Kubikcentimeter ab,
bringt sie in eine Porcellanschale, verdünnt mit 200 Kubikcentimeter
Wasser, versetzt sie mit 50 Kubikcentimeter Lösung von Natriumsulfit
und tröpfelt endlich Kaliumchlorat aus der Bürette bis zur Entfärbung
hinzu. Das von =Penny= zur Werthbestimmung des Indigs beschriebene
Verfahren beruht auf der Anwendung von _Kaliumchromat_ und _Salzsäure_.
10 Th. gepulverter Indig werden mit dem 12fachen Gewicht rauchender
Schwefelsäure 12 Stunden lang in einer Temperatur, die 25° nicht
übersteigt, digerirt. Nach völliger Auflösung giesst man die
Flüssigkeit in eine Pinte (= 0,568 Liter) Wasser, setzt 24 Gr.
concentrirte Salzsäure hinzu, erwärmt gelinde und titrirt nun mittelst
einer Auflösung von Kaliumbichromat in Wasser, die man so lange
hinzufügt, bis ein mit einem Glasstabe herausgenommener Tropfen auf
Filtrirpapier einen hellbraunen oder ockergelben Fleck, ohne eine Spur
von grün oder blau hervorbringt (8-1/2 Th. K_{2}Cr_{2}O_{7} sind
erforderlich, um 10 Th reines Indigblau zu entfärben). -- Auch durch
_Eisenchlorid_ lässt sich Indigblau in Isatin überführen. Die
Beobachtung von =Stockvis= in Amsterdam (1868), dass das Indigblau mit
Leichtigkeit in Chloroform löslich ist, lässt sich vielleicht für eine
Indigprobe anwenden.
[Sidenote: Indigblau.]
[Sidenote: Blauer Carmin.]
Das =Indigblau= kann aus dem Indig durch Sublimation, oder wie aus
Vorstehendem hervorgeht, durch Behandeln des Indigs mit Kalk,
Eisenvitriol und Wasser dargestellt werden. Das Indigblau hat die
Formel C_{16}H_{10}N_{2}O_{2}. Wenn man Indigblau bei Gegenwart eines
freien Alkalis mit Substanzen zusammenbringt, die leicht Sauerstoff
aufnehmen, wie mit Eisenvitriol, schwefligsauren Salzen u. s. w., so
bildet sich meist unter Wasserzersetzung =Indigweiss= oder =reducirter
Indig= C_{16}H_{12}N_{2}O_{2}. Auf dieser Reduction des Indigs beruht
zum Theil seine Anwendung in der Färberei. Durch die Einwirkung
oxydirender Agentien wie Uebermangansäure, Chlor, Chromsäure, ein
Gemenge von rothem Blutlaugensalz mit Kali oder Natron, Kupferoxyd etc.
etc. geht das Indigblau in lösliches =Isatin= C_{16}H_{10}N_{2}O_{4}
über. -- Das Indigblau löst sich in concentrirter Schwefelsäure und
bildet mit derselben die =Indigschwefelsäure=. Durch Fällen derselben
mit Kaliumcarbonat erhält man den =Indigcarmin= oder =blauen Carmin=
(_Indigo soluble_) als tiefblauen Niederschlag, der sich in 140 Th.
kaltem Wasser löst. Man benutzt den Indigcarmin in der Wasser-,
seltener in der Oelmalerei; in Vermischung mit Stärke und mit Hülfe
eines Bindemittels in Täfelchen geformt, bildet er das =Wasch-= oder
=Neublau=, das gleich dem Ultramarinblau zum Bläuen der Wäsche etc.
angewendet wird.
[Sidenote: Campecheholz.]
Das unter dem Namen =Campecheholz= oder =Blauholz= angewendete Farbeholz
besteht aus dem von Rinde und Splint befreiten Kern des Stammes von dem
=Blauholzbaum= (_Haematoxylon campechianum_), der in Centralamerika
einheimisch ist und auf den Antillen angepflanzt wird. Das färbende
Princip des Blauholzes ist das =Haematoxylin= C_{16}H_{14}O_{6}, ein in
blassgelben, durchsichtigen, glänzenden Nadeln krystallisirender Körper,
der an sich kein Farbstoff, sondern eine Farbstoff erzeugende Substanz
ist, welche gefärbt erscheint, wenn man sie mit starken Alkalien,
namentlich Ammoniak und Sauerstoff in Berührung bringt. Die Lösung des
Haematoxylins in Wasser ist farblos, geht aber durch die geringste Menge
Ammoniak ins Purpurrothe über. Der gefärbte Körper, der aus dem
Haematoxylin entsteht, heisst =Haemateïn=. Man benutzt das Blauholz zum
Blau- und Schwarzfärben. Häufig stellt man jetzt =Blauholzextract= dar;
bei der Fabrikation desselben ist zu berücksichtigen, dass das
Haematoxylin sich unter dem Einflusse der atmosphärischen Luft oxydirt
und verändert; es muss deshalb Zutritt der Luft vermieden und das
Abdampfen in Vacuumpfannen bei möglichst niedriger Temperatur vorgenommen
werden.
[Sidenote: Lakmus.]
Der =Lakmus= (Tournesol) findet nicht in der Färberei, wohl aber zum
Bläuen des Kalkes, zum Bestreichen der bekannten Reagenspapiere, zum
Rothfärben des rothen Champagners u. s. w. häufig Anwendung. Man erhält
ihn auf dieselbe Weise und aus denselben Flechten wie die Orseille und
den Persio, nur wendet man neben den ammoniakalischen Flüssigkeiten
auch Potasche an. Der Unterschied bei der Bereitung besteht nur darin,
dass hier die Gährung und Oxydation weiter vorgeschritten und der rothe
Farbstoff (Orcin) in einen blauen, =Azolitmin=, umgewandelt worden ist:
Orcin C_{7}H_{8}O_{2} } { Azolitmin C_{7}H_{7}NO_{4}
Ammoniak NH_{3} } geben { und
Sauerstoff 4O } { Wasser 2H_{2}O
Die gegohrene Masse wird mit Gyps und Kreide gemengt, und in Würfel
geformt in den Handel gebracht.
Einen andern auch Tournesol genannten Farbstoff enthalten die im
südlichen Frankreich fabricirten =Bezetten= oder =Tournesolläppchen=,
mit dem Safte des Krebskrautes (_Croton tinctorium_) gefärbte Läppchen,
die durch Ammoniak purpurroth oder dunkelgrün gefärbt sind. Man
verwendet diese Farbe in Holland zum Färben der Käse, von Backwerk,
Eingemachtem und Liqueuren, als Schminke und zum Färben des blauen
Zuckerpapiers.
Gelbe Farbstoffe.
[Sidenote: Gelbe Farbstoffe. Gelbholz.]
[Sidenote: Fisetholz.]
Das =Gelbholz= (gelbes Brasilienholz, Cubaholz, alter Fustik) ist das
Holz des Färbermaulbeerbaumes (_Morus tinctoria_, _Maclura aurantiaca_)
und wird als Kern des Stammes vorzüglich von Cuba, Domingo und Haiti
eingeführt. Es ist von gelber, stellenweise von gelbrother Farbe. Die
Ursache dieser Farbe ist ein krystallisirbarer, farbloser Körper, das
=Morin= C_{12}H_{8}O_{5}, das sich im Holze mit Kalk verbunden vorfindet,
und eine eigenthümliche Gerbsäure, die =Moringerbsäure= (auch =Maclurin=
genannt; ihre Formel ist C_{13}H_{10}O_{6}), die man in der Masse des
Gelbholzes neben =Morin= oft in grosser Menge abgelagert findet. Das
Morin wird an der Luft und unter dem Einflusse der Alkalien gelb gefärbt.
Das Maclurin spaltet sich unter dem Einflusse von Aetzkali in
Phloroglucin und Protocatechusäure. Das Gelbholz wird zum Gelbfärben und
seines bedeutenden Gehaltes an Gerbsäure wegen auch zum Schwarzfärben
benutzt. Das im Handel vorkommende Extract führt den Namen =Cubaextract=.
Das =Fisetholz=, =Fustikholz=, ungarisches Gelbholz, ist ein
grünlichgelbes, braun gestreiftes Holz, das von dem Gerber- oder
Perückenbaum (_Rhus Cotinus_), einem im südlichen Europa wachsenden
strauchartigen Gewächse, stammt. Es enthält einen eigenthümlichen
Farbstoff, das =Fustin=, und bedeutende Mengen von Gerbsäure. Das Fustin
liefert bei der Spaltung, wie es scheint, Quercetin.
[Sidenote: Orlean.]
Der =Orlean= ist ein gelblichrother Farbstoff, der vorzugsweise zum
Färben der Seide Anwendung findet. Er kommt in Form eines steifen Teiges
in dem Handel vor und wird in Amerika, West- und Ostindien aus der Frucht
der _Bixa Orellana_ dargestellt. Nach =Chevreul= finden sich in dem
Orlean zwei Farbstoffe, von denen der eine von gelber Farbe in Alkohol
und Wasser löslich ist, während sich der andere von rother Farbe leicht
in Alkohol, nicht aber in Wasser löst. Letzterer hat nach =Piccard= (in
Basel) die Formel C_{5}H_{6}O_{4}.
[Sidenote: Gelbbeeren.]
Die =Gelbbeeren=, Avignonkörner, persische Beeren, Kreuzbeeren (_Grains
d'Avignon_), sind die Früchte von _Rhamnus infectorius_, _Rh.
amygdalinus_, _Rh. saxatilis_, und werden aus der Levante oder dem
südlichen Frankreich und Ungarn eingeführt. Die Grösse dieser Beeren ist
sehr verschieden, man unterscheidet im Handel grosse und volle von heller
Olivenfarbe, und kleinere, runzlige und dunkelbraune. Die ersteren sind
vor ihrer vollständigen Reife eingesammelt worden, die anderen sind
längere Zeit an den Aesten geblieben. Man trifft in den Gelbbeeren einen
schönen goldgelben Farbstoff, das =Chrysorhamnin=, und einen
olivengelben, das =Xanthorhamnin=. Ersteres ist nach =Bolley= identisch
mit dem Quercetin. Man benutzt die Gelbbeeren in der Kattundruckerei, zum
Färben von Papier, zur Fabrikation von Lackfarben etc.
[Sidenote: Curcuma.]
Die =Curcuma= ist die getrocknete Wurzel von _Curcuma longa_ und _C.
rotunda_, einer in Ostindien, Java u. s. w. häufig angebauten Pflanze
aus der Ordnung der Scitamincen. Sie kommt entweder in eirunden Knollen
oder in flachgedrückten Stücken von schmutziggelber Farbe vor. Der
Farbstoff darin ist das =Curcumin= C_{8}H_{10}O_{2}; es ist von gelber
Farbe, sehr wenig haltbar und wird durch Alkalien rothbraun gefärbt.
[Sidenote: Wau.]
Der =Wau= oder das Gelbkraut besteht aus dem Kraut und den Stengeln der
_Reseda luteola_, die in südlichen Ländern wild wächst, häufig aber
auch behufs der Färberei angebaut wird. Der französische Wau wird für
den besten gehalten. Der darin enthaltene Farbstoff ist das =Luteolin=.
[Sidenote: Quercitron.]
Unter =Quercitron= versteht man die von der Oberhaut befreite und
gemahlene Rinde der in Nordamerika einheimischen Färbereiche (_Quercus
tinctoria_). Er ist von heller Farbe und enthält ausser einem gelben
Farbstoff, dem =Quercitrin= C_{33}H_{30}O_{17} Gerbsäure. Das Quercitrin
spaltet sich beim Behandeln mit verdünnten Säuren in Zucker und
=Quercetin= C_{27}H_{18}O_{12}, ein citronengelbes Pulver, das unter dem
Namen =Flavin= im Handel vorkommt. Nach dem Dafürhalten von =Hlasiwetz=
ist in dem Quercetin der Complex des Morin enthalten. Wegen der Schönheit
der Farbe wird das Quercitron neben der Pikrinsäure häufiger als jeder
andere gelbe Farbstoff in allen Zweigen der Färberei angewendet. Von den
übrigen, einigermaassen wichtigen Farbstoffen seien erwähnt die =Scharte=
(_Serratula tinctoria_), der =Färbeginster= (_Genista tinctoria_), das
=Wongshy= (chinesische Gelbschoten), die Samenkapseln der Früchte von
_Gardenia florida_, einer Pflanze aus der Familie der Rubiaceen, die
=Purée= oder das _Jaune Indien_, ein aus Ostindien eingeführter Farbstoff
ungewissen Ursprungs, der aus dem Magnesiasalze der Euxanthinsäure
besteht, und das =Morindagelb= aus der _Morinda citrifolia_. Seit dem
Entstehen der Theerfarbenindustrie hat man endlich die =Pikrinsäure=
(vergl. S. 664) als gelbes und (mit Indiglösung oder mit Anilinblau
versetzt) als grünes Farbematerial für Seide und Wolle vielfach
angewendet. Um die Pikrinsäureflotte völlig zu erschöpfen, muss derselben
etwas Schwefelsäure zugefügt werden. Neuerdings wird anstatt der
Pikrinsäure das =Martius=- oder =Manchestergelb= (vergl. S. 666) vielfach
angewendet.
[Sidenote: Braune, grüne und schwarze Farben.]
Die =braunen= Farben werden, wenn man von dem Anilinbraun absieht,
durch Mischung von Roth, Gelb und Blau, oder von Gelb oder Roth mit
Schwarz (=Mischbraun=) zusammengesetzt. Häufig färbt man auch braun mit
oxydirenden Agentien und gerbstoffhaltigen Pigmenten wie Weiden-,
Eichen-, Wallnussrinde, namentlich mit =Catechu=, dem Extract aus dem
Holze der _Areca_ und _Acacia catechu_ u. s. w. Letzteres Braun heisst
=Chemischbraun= oder =Havannabraun=. Das =Bisterbraun= wird durch
Manganoxydhydrat erzeugt. =Schwarz= wird erzeugt durch gerb- oder
gallussaures Eisenoxydul-Oxyd oder durch Kaliumchromat und
Blauholzabkochung[169] oder endlich durch Anilinschwarz (vergl. Seite
663). =Grün= wird hervorgebracht durch Mischen von =Gelb= und =Blau=
oder durch =Chinesisch Grün= oder =Lo-kao= aus _Rhamnus chlorophorus_
und _Rh. utilis_, durch das =Saft-= oder =Blasengrün= aus den Beeren
des Kreuzdornes (_Rhamnus catharticus_) und endlich von grosser
Schönheit durch das =Anilingrün= (Aldehydgrün und Jodgrün, vergl. Seite
662).
[169] Eine schwarze Farbenbrühe ist auch die gewöhnliche
=Schreibtinte=, die wesentlich aus gallussaurem Eisenoxydul und
Oxyd besteht, welches letztere durch arabisches Gummi in der
Flüssigkeit suspendirt gehalten wird. Eine sehr gute schwarze
Tinte lässt sich nach folgender Vorschrift darstellen: Man zieht
1 Kilogr. zerstossene Galläpfel und 150 Gr. Blauholz mit 5 Liter
heissem Wasser aus, löst 600 Gr. arabisches Gummi in 2-1/2 Litern
Wasser und 500 Gr. Eisenvitriol für sich in einigen Litern
Wasser. Darauf giesst man den Galläpfel- und Blauholzauszug mit
der Lösung des Gummi und des Eisenvitriols zusammen, setzt einige
Tropfen Nelken- oder Gaultheriaöl und so viel Wasser hinzu, dass
die Gesammtmenge der Flüssigkeit 11 Liter beträgt. Die Eisentinte
hat ausser der unangenehmen Eigenschaft, Stahlfedern anzugreifen,
noch den Fehler, dass die damit geschriebene Schrift, wenn auch
oft nach sehr langer Zeit, gelb wird. Im Jahre 1848 hat =Runge=
an eine Tinte erinnert, die von =Th. Leykauf= in Nürnberg
erfunden und schon vor Jahren von =C. Erdmann= in Leipzig
verbessert und eingeführt worden ist. Die Tinte besteht aus 1000
Th. Blauholzabkochung (1 Th. Holz auf 8 Th. Wasser) und einem Th.
gelben Kaliumchromat, zu welcher man etwas Quecksilberchlorid
setzt. Diese Tinte empfiehlt sich durch ungemeine Wohlfeilheit,
Schönheit und Dauerhaftigkeit; das färbende Princip darin ist
eine Verbindung von =Hämateïn= und Chromoxyd. Zur Bereitung der
sogenannten =Alizarintinte= (von =Leonhardi=) zieht man 42 Th.
Galläpfel und 3 Th. Krapp mit Wasser aus, so dass 120 Th.
Flüssigkeit entstehen, zu welcher man setzt 1,2 Th. schwefelsaure
Indiglösung, 5,2 Th. Eisenvitriol und 2 Th. holzessigsaure
Eisenlösung. Die blaue Tinte von =Rouen=, die als Surrogat der
schwarzen Tinte in Frankreich namentlich häufige Anwendung
findet, besteht aus einer Abkochung von 750 Grm. Blauholz, 35
Grm. Alaun und 31 Grm. arabischem Gummi mit 5-6 Litern Wasser.
Die =Copirtinten= sind im Grunde nichts weiter als gewöhnliche
Tinten, die aber concentrirter sind und grössere Mengen von Gummi
und auch Zucker enthalten. Waschechte =Zeichentinte= (für Wäsche)
ist entweder wesentlich Silberlösung (vergl. S. 108) oder auf dem
Gewebe selbst hervorgerufenes Anilinschwarz (vergl. Seite 663).
Die Bleicherei.
[Sidenote: Bleiche.]
Das Bleichen hat zum Zweck, die Gespinnstfasern und die aus ihnen
gefertigten Garne, Zwirne und Gewebe, die zwar an sich weiss sind, aber
bei ihrer Gewinnung und Verarbeitung sich färben und beschmutzen, in den
weissen Zustand zurückzuführen. Die Pflanzenfaser widersteht den meist
chemischen Agentien, während die fremden färbenden Stoffe, die meist nur
auf der Oberfläche der Fasern sich befinden, durch genannte Agentien
aufgelöst oder völlig zerstört werden. Hierauf beruht das Wesen der
Bleicherei von Produkten, die wie Leinen- oder Baumwollgewebe aus
Cellulose bestehen. Bei Wolle und Seide ist das Verfahren des Bleichens
ein anderes, da diejenigen Agentien, die beim Bleichen von Leinen und
Baumwolle anwendbar sind, hier geradezu unmöglich erscheinen, da sie
nicht nur die fremden Substanzen, sondern auch den Spinnstoff selbst
auflösen oder mindestens angreifen würden.
Die Bleicherei wendet theils =chemische=, theils =mechanische=
Hülfsmittel an. Die chemischen Bleichmittel lassen sich, wenn man von
den alkalischen Laugen absieht, deren Anwendung stets der des
eigentlichen Bleichmittels vorangeht, theils auf ozonhaltige oder
ozonbildende Mittel, oder auf die Application von schwefliger Säure
zurückführen. Diejenige Bleiche, die bei Leinen- und Baumwollwaaren
Platz greift, möge dieselbe Natur- oder Rasenbleiche, oder künstliche
Bleiche (Chlorbleiche) sein, ist stets =Ozonbleiche=, deren Zweck eine
Oxydation der fremden färbenden Substanzen auf der Faser durch den
activen Sauerstoff der Atmosphäre oder des Ozonbades ist, dessen
Wirkung dadurch unterstützt wird, dass man dem Bade eine alkalische
Beschaffenheit giebt. Obgleich unter Umständen jedes oxydirende Agens
als Bleichmittel von Cellulose und ähnlichen Stoffen Anwendung finden
könnte, so hat doch die Praxis längst schon denjenigen den Vorzug
gegeben, welche bei ihrer Reduction, respective bei der Oxydation eine
Säure bilden und daher die Gegenwart eines Alkalis verlangen --
Agenden, die dieses Verhaltens wegen =alkalipathische
Oxydationsagentien= genannt worden sind. Die von den Bleichern
angewendeten Agentien sind ausser der ozonhaltigen atmosphärischen Luft
1) das =Chlor=, 2) die =unterchlorige Säure=, 3) des =Ferridcyankalium=
und 4) das =Wasserstoffsuperoxyd=, obgleich letzterer Körper mehr einer
»Zukunftsbleicherei« angehört. Von den =acidipathischen=
Oxydationsagentien, deren Produkte basisch sind, so dass die Oxydation,
resp. Bleichung nur in einer sauren Flüssigkeit vorgenommen werden
darf, verdienen drei die Beachtung der Bleicher, nämlich die vor
einigen Jahren von =Tessié du Motay= empfohlene =Uebermangansäure=, die
=Eisenoxydlösung=, die =Chromsäure=. Für das Verständniss der
Bleicherei und der dabei stattfindenden Vorgänge ist es nothwendig, zu
bemerken, dass es (nach einer Ansicht, der es allerdings an Gegnern
nicht fehlt) zwei Modificationen des Ozons giebt, in welche sich der
gewöhnliche inactive Sauerstoff zu spalten vermag. Die eine Art, das
=Ozon=, wird als positiv-activer Sauerstoff betrachtet, die andere Art,
das =Antozon= ist der ersteren Modification entgegengesetzt und
negativ-activer Sauerstoff. Kommen beide Modificationen zusammen, so
vereinigen sie sich zu gewöhnlichem (nicht bleichendem) Sauerstoff.
Diese Thatsache ist für den Bleicher von grosser Wichtigkeit, da er bei
der Wahl von mehreren Oxydationsagentien, die er zu gleicher Zeit
anzuwenden beabsichtigt, darauf Rücksicht nehmen muss, dass dieselben
die =gleichnamige= Ozonmodification enthalten, entgegengesetzten Falls
findet keine Oxydation oder Bleichung, sondern nur eine Entwickelung
von gewöhnlichem Sauerstoffgase statt. Ein Beispiel möge dies
erläutern: die Chromsäure enthält Ozon, das Wasserstoffsuperoxyd
Antozon; beide zusammengebracht geben daher unter heftiger
Gasentwickelung von gewöhnlichem Sauerstoff nur Chromoxyd und Wasser,
und besitzen in ihrer Mischung durchaus kein Bleichvermögen:
Chromsäure 2CrO_{3} + 3O } { Chromoxyd Cr_{2}O_{3}
Wasserstoffsuperoxyd 3H_{2}O + 3O } geben { Wasser 3H_{2}O
} { Sauerstoffgas 6O
Das Bleichen durch =schweflige Säure= lässt sich auf zwei wesentlich
von einander verschiedene Ursachen zurückführen, nämlich in den meisten
Fällen auf eine blosse Maskirung, in einigen wenigen Fällen aber auf
eine wirkliche Zerstörung des Farbstoffes. Die Pigmente vieler blauer
oder rother Blumen, Früchte u. s. w. gehen mit der schwefligen Säure
farblose Verbindungen ein: die Farbe ist aber nicht zerstört; verdünnte
Säuren, wie verdünnte Schwefelsäure, sowie die Dämpfe von Salzsäure,
Salpetersäure, Chlor, Jod und Brom, endlich auch Erwärmen zerstört die
gebleichten schwefligsauren Verbindungen fast augenblicklich und die
ursprüngliche Färbung kommt wieder zum Vorschein. Die Farbstoffe der
gelben Blumen verhalten sich indifferent gegen schweflige Säure und
werden durch dieselbe nicht gebleicht. Ebensowenig wird Grün
(Chlorophyll) verändert. Manche gefärbte Körper, wie das Indigblau, der
Carmin und der gelbe Farbstoff der Seide werden anfänglich durch
schweflige Säure nicht gebleicht, später aber findet eine Bleichung
statt dadurch, dass unter dem Einflusse des Lichtes der mit ihr
gemengte Sauerstoff eine Oxydation, d. h. eine Zerstörung der genannten
Farben vermittelt. Die Bleichung mit schwefliger Säure, so wie sie in
den Gewerben ausgeführt wird, ist in den meisten Fällen keine ächte,
sondern nur eine Art Uebertünchung, die den färbenden Körper dem Auge
entzieht. Beim blossen Liegen an der Luft, namentlich bei Bewegung der
gebleichten Gegenstände verflüchtigt sich allmälig die schweflige
Säure, daher die gebleichten Stoffe nach einiger Zeit von selbst ihre
ursprüngliche Farbe wieder annehmen, wie man z. B. an Stroh- und
Korbflechtarbeiten, an Badeschwämmen u. s. w. häufig wahrzunehmen
Gelegenheit hat.
[Sidenote: Bleichen der Baumwolle.]
Durch das =Bleichen der Baumwolle= wird bezweckt, den gelben Farbstoff
der rohen Baumwolle, die Weberschlichte (Leim, Dextrin, Stärke), eine
fette Substanz und die während der Verarbeitung hereingekommenen
Schmutztheile zu entfernen. Das Bleichen geschieht zuerst durch
Einweichen der Baumwolle in siedendes Wasser, wodurch alle darin
löslichen Stoffe fortgeschafft werden. Darauf kocht man dieselbe mit
Kalkmilch oder mit einer Lösung von Natriumcarbonat, wodurch die
Weberschlichte aufgelöst und das Fett in eine seifenartige Verbindung
übergeführt wird. Früher liess man zu ihrer Entfernung die baumwollenen
Zeuge eine Art Gährung überstehen. Nachdem die Schlichte und das Fett
entfernt worden sind, behandelt man die Baumwolle mit Aetznatronlauge,
wodurch eine harzähnliche Substanz, die sich den vorstehenden
Operationen entzog, aufgelöst wird. Endlich bringt man die Zeuge,
sofern man die =Kunstbleiche= der =Natur=- oder =Rasenbleiche=
vorzieht, in eine Auflösung von Chlorkalk (oder bei zarten Stoffen
Chlormagnesia), die man durch einströmenden Wasserdampf erhitzt, und
spült sie darauf in Bottichen ab, in denen sich verdünnte Schwefelsäure
oder Salzsäure befindet. Es bildet sich Calciumsulfat oder Chlorcalcium
und freies Chlor, welches im Augenblick des Freiwerdens das Bleichen
des Zeuges bewirkt. Die anhängende freie Säure wird durch ein
alkalisches Bad entfernt. Es ist einleuchtend, dass die Weisse des
Zeuges um so grösser ausfallen muss, je öfter diese Operationen
wiederholt werden. Das Behandeln der Gewebe und Garne mit siedender
Lauge nennt man das =Bäuchen= und nimmt dasselbe in besonderen
Apparaten, den =Bäuchapparaten= vor. -- Zum Trocknen der gebleichten
Zeuge bedient man sich jetzt häufig der =Centrifugal-Trockenmaschine=,
welche aus zwei in einem Kasten eingeschlossenen und an den
entgegengesetzten Seiten einer horizontalen Axe befestigten Körben von
Metallgeflecht besteht. Wird in diese Körbe das zu trocknende Zeug
gelegt, und die Axe vermittelst einer durch Räderwerk mit derselben
verbundenen Kurbel rasch umgedreht, so fliesst das Wasser durch die
Wirkung der Centrifugalkraft aus dem Zeuge aus und letzteres kann auf
diese Weise in einigen Minuten lufttrocken gemacht werden. Beim
Bleichen der =leinenen Stoffe= wendet man entweder die Rasenbleiche
oder die Kunstbleiche an. Empfohlen wird neuerdings -- ob mit Recht
oder Unrecht, sei dahingestellt -- die neue Bleichmethode von =Tessié
du Motay=[170], die auf die Anwendung von mangan- und übermangansaurem
Alkali hinausläuft. Das mangansaure Salz wird in Wasser gelöst und
durch Versetzen mit einer Lösung von Magnesiumsulfat, Chlormagnesium
oder Chlorcalcium in Natriumpermanganat, Mangansuperoxyd, Alkalisalz
und Magnesiahydrat übergeführt. Folgende Gleichung, deren Richtigkeit
übrigens dahin gestellt bleiben mag, giebt von dieser Umsetzung
Rechenschaft:
3K_{2}MnO_{4} + 2MgSO_{4} = 2KMnO_{4} + MnO_{2} + 2K_{2}SO_{4} + 2MgO.
[170] =Chevreul=, von der Jury der 51. Classe der Pariser Ausstellung
(1867) auf dem Champ de Mars, wobei das =Tessié='sche Verfahren
als Ausstellungsobject figurirte, um seine Ansicht über den Werth
des neuen Bleichverfahrens befragt, glaubt, dass die
Uebermangansäure, weil sie zu schnell bleicht, die Faser zu stark
angreife. »Eine gute, die Faser schonende Bleiche müsse langsam
vor sich gehen.«
Das Bleichverfahren selbst geht in nachstehender Weise vor sich: Die
entschlichtete Spinnfaser -- als Garn oder als Gewebe -- kommt zunächst
in ein Bad aus mangansaurem Alkali und Bittersalz oder Chlormagnesium
und bleibt darin 15 Minuten. 2-6 Kilogr. Natriummanganat sollen zum
Bleichen von 100 Kilogr. Baumwolle, Hanf oder Flachs ausreichen.
Hierauf kommt die Faser entweder in eine alkalische Lauge oder in eine
wässerige Lösung von schwefliger Säure. Im ersten Falle werden die
Spinnfasern einige Stunden lang bei 100° mit der Lauge erhitzt, bis die
auf der Faseroberfläche abgelagerten Manganoxyde ganz oder zum Theil
gelöst sind. Im zweiten Falle kommen die Faserstoffe in ein
schwefligsaures Bad, bis alles Manganoxyd gelöst ist. Derselbe Vorgang
wird wiederholt, bis die vegetabilische Faser vollständig gebleicht
ist. Handelt es sich um das Bleichen von Wolle oder von Seide, so
ersetzt man die alkalischen Laugen durch ein Seifenbad und löst die
Oxyde auf alle Fälle in schwefliger Säure. Die in der Fabrik des Herrn
=Verlay= in Comines (Norddepartement) im Grossen im Frühjahre 1867
erzielten Ergebnisse bezeugen, dass man nach dem neuen Bleichverfahren
Hanf- und Flachsgarn vollständig in einem Tage, Flachs- und Hanfgewebe
aber in drei Tagen bleichen könne, ohne dass die Faser stärker
angegriffen werde, als bei der gewöhnlichen Bleichmethode. Für 100
Meter Leinwand betragen die Kosten nur 6 Francs. Das Natriummangat wird
das Kilogramm für 1 Franc geliefert.
[Sidenote: Bleichen der Seide.]
Dem =Bleichen der Seide= geht das Entschälen voraus. Zu diesem Behufe
behandelt man die Rohseide in der Kälte mit einer Auflösung von 30 Th.
Natriumcarbonat in 100 Th. Wasser und kocht dann die entschälte
(degummirte) Seide mit Wasser aus. Durch diese beiden Operationen
verliert die Rohseide ungefähr 25 Proc. von ihrem Gewichte. Bei
seidenen Zeugen, die weiss bleiben sollen, wendet man darauf zum
Bleichen schweflige Säure an, deren Darstellung und Wirkungsart früher
beschrieben worden ist. Um das Weisse der Seide besser hervorzuheben,
pflegt man derselben einen röthlichen Schimmer durch eine Lösung von
Orlean in Seifenwasser, oder einen bläulichen Schein durch Indig zu
geben.
[Sidenote: Bleichen der Wolle.]
Die =Wollenbleiche= beginnt mit dem =Entschweissen=, d. h. mit der
Reinigung von der fettigen Kaliseife, die der Wolle im rohen Zustande
als eine Ausscheidung der Haut anhängt. Diese Operation wird durch
Behandeln der Wolle mit faulem Harn (kohlensaurem Ammon) oder mit einer
Seifenlösung ausgeführt. Die Wolle verliert dabei 20-30 Proc. an
Gewicht. Für die meisten Farben ist diese vorbereitende Reinigung
hinreichend, nicht aber für zarte Farben und Zeuge, auf welche Farben
aufgedruckt werden sollen. Bei der letzteren ist ein Bleichen durch
schweflige Säure (in Form von Natriumbisulfit unter dem Namen
=Leucogen=) nöthig.
Die Färberei der Gespinnste und Gewebe.
[Sidenote: Färberei.]
[Sidenote: Beizen.]
Auf ähnliche Weise vielleicht, wie die Kohle (namentlich die Thierkohle)
und die Ackerkrume Farbstoffe und gewisse anorganische Körper aus
Lösungen unverändert in sich aufzunehmen und unlöslich zu machen
vermögen, ist auch die thierische und vegetabilische Faser im Stande,
Farbstoffe (und gewisse Beizenbestandtheile) aus Lösungen aufzunehmen und
im absorbirten Zustande unlöslich festzuhalten. Die Verbindung ist aber
häufig eine so lockere, dass sie durch wiederholte Behandlung mit
demselben Lösungsmittel besonders in der Wärme leicht zerstört wird. So
kann man eine Faser, die mit schwefelsaurem Indig, mit in Oxalsäure
gelöstem Berlinerblau u. s. w. gefärbt ist, durch fortgesetztes Waschen
entfärben. Diese Faser wird daher erst dann eigentlich =gefärbt= werden,
wenn der aufgelöste Farbstoff mit der Faser, in den meisten Fällen unter
Mitwirkung eines dritten Körpers, einer Beize, eine _unlösliche_
Verbindung eingegangen hat, die durch Behandeln mit dem Lösungsmittel
nicht mehr gehoben wird. Die so erzeugte Farbe heisst eine =ächte=; sie
widersteht der Witterung, dem Lichte, dem Seifenwasser, schwachen
alkalischen Laugen und sehr verdünnten Säuren. Eine Farbe, die unter
diesen Einflüssen zerstört wird, heisst =unächt=. Die Färberei beruht zum
Theil auf chemischen Grundsätzen, die Aufnahme des Farbstoffes durch die
Faser ist aber, wie es scheint, nur eine physikalische, denn zwischen den
bezüglichen Quantitäten der Faser und des Farbstoffe findet eine
atomistische Beziehung nicht statt. Weder die Faser noch der Farbstoff
haben nach ihrer Fixation eine ihrer characteristischen Eigenschaften
eingebüsst.
Die zum Färben nothwendige unlösliche Verbindung der Faser mit dem
Farbstoff lässt sich auf verschiedene Weise erzeugen. Sie lässt sich
darstellen 1) durch Entfernung des Auflösungsmittels. Auf diese Art
lässt sich Kupferoxyd, das sich in Ammoniak gelöst befindet, durch
blosses Verdunsten des Ammoniaks auf der Faser fixiren. Ebenso
Zinkchromat in ammoniakalischer Lösung. Das Niederschlagen des
Carthamins aus einer alkalischen Lösung mittelst einer Säure, und die
Fällung gewisser Theerfarben aus ihrer Lösung in Alkohol gehört
ebenfalls hierher. Die unlösliche Verbindung kann 2) durch Oxydation
hervorgebracht werden, indem durch Aufnahme von Sauerstoff der vorher
lösliche Farbstoff unlöslich wird. Hierher gehören ausser dem Ferro-
und Mangansulfat, das durch Oxydation in unlösliches Oxydhydrat
übergeht, die gerbsäurehaltigen Vegetabilien, welche ausserdem einen
Farbstoff enthalten, wie Quercitron, Sumach, Gelbholz, Fiset u. s. w.
Wenn man Zeug mit einem wässerigen oder alkalischen Auszug dieser
Substanzen tränkt und dasselbe der Luft aussetzt, so wird der Farbstoff
braun und löst sich in Wasser nicht mehr auf. Eine gleiche Veränderung
wird schneller hervorgebracht, indem man auf diese Weise getränkte
Zeuge mit oxydirenden Mitteln, wie mit Chromsäure (Kaliumbichromat)
behandelt. Ein Beispiel dieser Art ist das Schwarzfärben mittelst
Blauholz und Kaliumchromat, wo das Hämatoxylin des Holzes zu Hämateïn
oxydirt und die Chromsäure zu Chromoxyd reducirt wird. In dieselbe
Kategorie gehört gewissermaassen auch das Blaufärben mit Indig in der
Küpe, von welchem später die Rede sein wird; in diesem Falle geht aber
die Färbung dadurch vor sich, dass allerdings Sauerstoff aufgenommen,
aber zugleich Wasserstoff aus dem Indigweiss ausgeschieden wird, das
sich mit dem Sauerstoff zu Wasser verbindet. Auch die Erzeugung von
Anilinschwarz auf dem Gewebe mit Hülfe ozonabgebender oder
ozonbildender Agentien (Kaliumchlorat, Ferridcyanammon, Kupferchromat,
frisch gefälltes Schwefelkupfer) ist hier einzuschalten. In vielen
Fällen sucht man 3) die unlösliche Verbindung durch doppelte Zersetzung
hervorzubringen, so erzeugt man =Blau= durch Ferrocyanwasserstoffsäure
und durch Eisenoxyd; =Grün= durch Kupferarsenit und Kupfersulfat,
=Gelb= durch Kaliumchromat und ein lösliches Bleisalz. Diese Art der
Fixirung der Pigmente findet nur bei Mineralfarben Anwendung. Die
wichtigste und gebräuchlichste Methode der Fixirung der Farben ist
endlich 4) die durch =Beizen= oder =Mordants=. Unter einer Beize
versteht man die Lösung eines Körpers, der an sich kein Farbstoff, zu
der Faser wie zu dem Pigment aber Verwandtschaft hat und die Verbindung
beider vermittelt. Die wichtigsten dieser Körper, die man zu Beizen
anwendet, sind Alaun, Aluminiumsulfat und -acetat, Aluminiumhyposulfit,
Natrium-Aluminat, Ferriacetat[171], Zinnbeize, Fette, Gerbsäure
(namentlich bei den Krapppigmenten, dem Cochenillefarbstoffe und den
Anilinfarbstoffen für Baumwolle und Leinen), Albumin, Kleber, Caseïn
und fettes Oel. Durch diese Beizen werden die zu färbenden Zeuge
gezogen, darauf wird die Beize befestigt, was je nach ihrer Natur durch
Lüften, durch Kuhkothen, durch Behandeln im Kleienbade oder durch
Behandeln mit Seife geschieht, und dann erst wird das Zeug in die
Farbelösung gebracht. Die meisten organischen Pigmente sind nur
vermittelst der Beizen zum Färben anwendbar. -- =Bankroft= theilt die
Farben ein in =substantive= und =adjective=; mit dem Namen der
ersteren bezeichnete er diejenigen, die ohne Mitwirkung von Beize auf
der Faser in den unlöslichen Zustand übergehen; zu denselben gehören
alle mineralischen Pigmente, und von den vegetabilischen: Indigo,
Curcuma, Orlean, Safflor, ferner die meisten Theerfarben, obgleich man
bei dem Fuchsin und ähnlichen Theerfarben, wie oben bereits
hervorgehoben, auch die Gerbsäure als Befestigungsmittel in Anwendung
bringt u. s. w. Unter den =adjectiven Farben= versteht er hingegen
diejenigen, die eines Intermediums bedürfen, um auf der Faser unlöslich
zu werden. Diese Zwischen- oder Aneignungsmittel sind die =Beizen=.
Letztere haben aber nicht nur die Bestimmung, die Verbindung der Faser
mit dem Farbstoff zu bewerkstelligen, sie können auch in gewissen
Fällen dazu dienen, eine solche Veränderung in den schon vorher mit
Erd- oder Metallsalzen getränkten Zeugen hervorzubringen, dass die
damit versehenen Stellen beim Herausnehmen aus der Farbenbrühe (der
Flotte) weiss erscheinen. Man nennt solche Beizen =entfärbende Beizen=.
Zu ihnen gehören Phosphorsäure, Weinsäure, Oxalsäure, arsenige Säure
etc. Die bei der Zeugdruckerei zu erwähnenden =Reservagen=
(Schutzpappen) gehören ebenfalls hierher. Oefters haben aber auch die
Beizen den Zweck, schon vorhandenen Farben einen anderen Ton zu geben,
die erhaltene Farbe lebhafter und reiner hervortreten zu lassen und
dadurch das Zeug zu =schönen= oder zu =schauen= (aviviren); letzteres
geschieht durch Ziehen des schon gefärbten Zeuges durch schwach saure
oder alkalische Flüssigkeiten, durch Seifenlösung, oder durch eine
andere Farbenbrühe. Man nennt solche Beizen =Modifikationsbeizen=.
[171] Neuerdings (1870) hat =M. Reimann= gezeigt, dass auch die amorphe
Kieselsäure als Fixirungsmittel vieler Farbstoffe Anwendung
finden könne.
[Sidenote: Wollfärberei.]
[Sidenote: Blaufärberei.]
=Wollfärberei= (Schönfärberei). Die =Wolle= wird entweder ungesponnen als
Flockwolle, oder gesponnen als Garn, oder als Gewebe, als Tuch oder Zeug
gefärbt. Da bei der Verarbeitung der Wolle stets ein Theil beim Weben,
Walken und Scheeren abfällt, so ist es vortheilhaft, die Wolle im
gesponnenen Zustande zu färben. Wenn die zu erzeugende Farbe ächt werden
soll, so werden die zu färbenden wollenen Stoffe vorgebeizt. Dies
geschieht durch Kochen (=Ansieden=) der Wolle in einer Lösung von Alaun
und Weinstein; oder Weinstein und Zinnsalz; oder Weinstein und
Eisenvitriol. Für gewisse Farben wendet man Zinnchlorid oder Pinksalz
(vergl. S. 77) an. Der wichtigste Theil der Wollfärberei ist die
=Blaufärberei=. Am häufigsten erzielt man die blaue Farbe mit Indig, der
die schönsten und dauerhaftesten Farben erzeugt, oder für Merinos und
ähnliche Stoffe mit Berlinerblau, oder endlich ordinäre Zeuge mit
Blauholz und schwefelsaurem Kupferoxyd. Ob ein Stoff mit Indig,
Berlinerblau oder Kupfersalzen gefärbt ist, lässt sich auf folgende Weise
erkennen: Mit Indig gefärbte Wolle verändert beim Kochen mit Kalilauge
oder beim Befeuchten mit concentrirter Schwefelsäure ihre Farbe nicht.
Mit Berlinerblau gefärbte Wolle nimmt beim Kochen mit Kalilauge eine
rothe Farbe an und entfärbt sich beim Berühren mit Schwefelsäure. Mit
Kupfersalz gefärbte Wolle endlich wird durch verdünnte Schwefelsäure roth
und hinterlässt kupferhaltige Asche.
[Sidenote: Indigblau.]
Wolle wird durch Indig stets auf die Weise gefärbt, dass man sie in eine
Auflösung von Indigweiss in einer alkalischen Flüssigkeit bringt, und
dann der Luft aussetzt. Folgendes Schema mag das Princip der Färberei
vermittelst der Indigküpe verdeutlichen:
C_{16}H_{12}N_{2}O_{2} + O = C_{16}H_{10}N_{2}O_{2} + H_{2}O
Indigweiss Indigblau.
[Sidenote: Indigküpen.]
[Sidenote: Waidküpe.]
[Sidenote: Potaschenküpe.]
Das Gefäss, in welchem die Auflösung des Indigs vorgenommen wird,
heisst die =Küpe=. Dieser Name ist auch auf das Verfahren des Färbens
übergegangen, so dass man unter =Indig=- oder =Blauküpe= die in der
Färberei übliche Methode, den Indig aufzulösen, versteht. Man löst den
Indig entweder, indem man denselben reducirt, oder, indem man ihn mit
Schwefelsäure behandelt. Man theilt die Küpen ein in =warme= und =kalte
Küpen=. Zu den warmen rechnet man die =Waid=- und die =Potaschenküpe=,
zu den kalten die =Vitriol=-, die =Urin=-, die =Operment=- und die
=Zinnoxydulküpe=. Die =Waidküpe= (Pastelküpe) oder =warme Küpe= dient
besonders zum Färben der Streichwolle und des Tuches; sie giebt die
schönsten, glänzendsten und haltbarsten Farben unter allen Küpen, und
besonders satte und lebhafte, wenn sie mit der besseren Sorte Waid
angemacht ist. Früher, als der Indig nicht bekannt war, wurde sie mit
Waid angesetzt und verdankte dann ausschliesslich diesem ihre färbende
Eigenschaft; später ersetzte man, um das Färbevermögen zu vermehren,
den Waid zum Theil durch Indig. Gegenwärtig setzt man den Waid zu der
Waidküpe nicht sowol wegen des darin enthaltenen Indigs, als vielmehr,
um dadurch eine Gährung hervorzurufen, durch welche der Indig zu
Indigweiss reducirt und aufgelöst wird. Um eine Küpe, die gewöhnlich
aus Eisen oder Kupfer ist, anzustellen, füllt man sie zuerst mit
weichem Wasser und setzt dann je auf 500 Liter Wasser 1 Kilogr.
feingemahlenen Indig, 13-1/2 Kilogr. Waid, 1/2 Kilogr. Krapp, 1/2
Kilogr. Kleie und 1/2 Kilogr. Potasche, während die Temperatur auf
80-90° gebracht und so etwa 2 Stunden erhalten wird. Hierauf setzt man
1/2 Kilogr. gebrannten und zu Milch gelöschten Kalk hinzu, hört aber
mit dem Feuern auf, so dass die Küpe langsam abkühlt. Nach einiger
Zeit, die je nach den Umständen von 12 Stunden bis selbst einigen Tagen
variiren kann, stellt sich eine Gährung ein, wobei der Indig allmälig
reducirt und aufgelöst wird. Es erscheinen auf der Oberfläche blaue
Blasen und blaue, mit kupferrothem Schiller spielende Streifen und ein
eigenthümlich ammoniakalischer Geruch stellt sich ein. Der Kalk muss in
der Flüssigkeit ein wenig vorherrschen. Nach beendigter Reduktion des
Indigs erscheint die Flüssigkeit klar und von weingelber Farbe. Es ist
nicht leicht die eigenthümliche Rolle des Krapps und der Kleie in der
Waidküpe genügend zu erklären. Es ist wahrscheinlich, dass aus gewissen
Bestandtheilen des Krapps und der Kleie, z. B. aus dem Zucker des
Krapps, den Pektin- und Gummikörpern und der Stärke, welche die Kleie
enthält, zunächst wesentlich Milchsäure sich bildet und dass diese
sodann in Buttersäure übergeht, wobei Kohlensäure und Wasserstoffgas
frei werden, welches letztere im _status nascens_ das Indigblau zu
Indigweiss reducirt. Der Waid erleidet dagegen eine andere Art von
Gährung, welche am besten als langsame Fäulniss bezeichnet werden kann,
dabei entsteht als wesentliches Produkt Ammoniak, wodurch das
Indigweiss gelöst wird. Beide Arten von Gährung scheinen für das
Gelingen der Küpe wesentlich zu sein. Bei blossem Zusatze von Waid zu
derselben würde nämlich die Fäulniss zu rasch vor sich gehen und eine
gänzliche Zerstörung des Indigs herbeiführen. Durch die bei der Gährung
der Kleie und des Krapps sich bildende freie Säure wird die Fäulniss
des Waids in dem Grade unterdrückt, dass zwar die zur Lösung des
Indigweisses nothwendige Menge Ammoniak sich entwickelt, aber kein
Indig zerstört wird. Der Kalk hat die Bestimmung, die durch die Gährung
gebildete Säure zu sättigen, welche sonst das Ammoniak neutralisiren
und dadurch dem Indigweiss sein Lösungsmittel entziehen würde; er wirkt
in gleichem Sinne wie die Säure dem zu schnellen Verlauf der Gährung
entgegen und trägt deshalb das Seinige zur Verhinderung der Zersetzung
des Indigs bei. Zur Darstellung der =Potaschen=- oder =Sodaküpe=,
=indischen= oder =Indigküpe= nimmt man auf 12 Th. Indig, 8 Th. Krapp, 8
Th. Kleie und 24 Th. Potasche, erwärmt anfänglich auf 50°, und setzt
nach 36 Stunden noch 12 Th. und nach 48 Stunden abermals 12 Th.
Potasche hinzu. Nach 3 Tagen ist die Gährung so weit vorgeschritten,
dass die Küpe zum Färben bereit ist. Diese Küpe färbt schneller und
besser als die Waidküpe und ist auch weit leichter zu behandeln. Man
benutzt sie zu Elbeuf und Louviers in Frankreich, so wie vielfach in
Deutschland zum Färben des Tuchs. In der neueren Zeit kommt die mit
Natriumcarbonat und Aetzkalk dargestellte =Sodaküpe= immer mehr und
mehr in Aufnahme.
[Sidenote: Vitriolküpe.]
Bei der =Vitriolküpe= (kalte Küpe) wird Indig mit Wasser, Eisenvitriol,
Kalk (oder Kali und Natron) zusammengebracht. Die Flüssigkeit wird sehr
bald entfärbt und wird besonders, um schnell zu färben, angewendet. Die
Reduktion des Indigs geht hierbei auf folgende Weise vor sich: Der Kalk
scheidet aus dem Eisenvitriol unter Bildung von Gyps Eisenoxydulhydrat
ab, das in Oxyd überzugehen strebt. Es bewirkt in dessen Folge eine
Wasserzersetzung; der Sauerstoff des Wassers verwandelt das Oxydul in
Oxyd, während der Wasserstoff zu dem Indigblau tritt und reducirten
Indig bildet:
Indigblau C_{16}H_{10}N_{2}O_{2}} {Indigweiss C_{16}H_{12}N_{2}O_{2}
Eisenvitriol 2FeSO_{4} }geben{Gyps 2CaSO_{4}
Calciumhydroxyd 2CaH_{2}O_{2} } {Eisenoxyd Fe_{2}O_{3}, H_{2}O
[Sidenote: Harnküpe.]
[Sidenote: Opermentküpe.]
[Sidenote: Zinnküpe.]
Die Vitriolküpe wird häufiger zum Färben von Baumwollen- und
Leinenstoffen, als in der Wollfärberei benutzt. Seit einiger Zeit
ersetzt man den Eisenvitriol zuweilen durch =Zinkstaub= und stellt
dadurch =Zinkküpe= dar. Die =Harnküpe= wird durch Auflösen von Indig in
faulem Harn dargestellt. Die Reduktion des Indigs geschieht durch die
organischen Substanzen des faulen Harnes, die Lösung des reducirten
Indigs durch das durch die Fäulniss des Harnstoffs entstandene
kohlensaure Ammon. Man benutzt die Urinküpe zum Färben von Wolle und
Leinen, wiewohl sehr selten. Die =Operment=- oder =Arsenküpe= dient
vielmehr in der Zeugdruckerei als zum Blaufärben der Wolle. Man stellt
sie durch Auflösen von Operment (Schwefelarsen As_{2}S_{3}) und Indig
in Kalilauge dar, und trägt die Lösung mit Gummi verdickt auf. Die
Reduktion geht auf folgende Weise vor sich: Operment und Kali geben
unter Wasserzersetzung Kaliumarseniat und Kaliumhyposulfit; der frei
werdende Wasserstoff verbindet sich mit dem Indigblau zu Indigweiss.
Bei der =Zinnküpe= bringt man den Indig mit einer Auflösung von
Zinnoxydul in Aetzkali zusammen, oder kocht Aetznatron mit Indig und
metallischem Zinn. In beiden Fällen bildet sich Indigweiss neben
Alkalistannat. Diese Küpe wird ebenfalls hauptsächlich in der
Zeugdruckerei angewendet. In neuerer Zeit wendet man zuweilen die
=Zuckerküpe= an, bei welcher Milch- oder Stärkezucker bei Vorhandensein
von Alkalien als Reduktionsmittel benutzt wird.
[Sidenote: Sächsischblau.]
Wie schon S. 675 angegeben worden ist, löst sich der Indig in
concentrirter Schwefelsäure und bildet mit derselben die
=Indigschwefelsäure=. Dieselbe dient zum Blaufärben der Wolle. Um die
Lösung derselben (die Indigcomposition) darzustellen, löst man 1 Th.
Indig in 4-5 Theilen rauchender Schwefelsäure, schüttet die Lösung in
einen Kessel mit Flusswasser, und bringt in die Flüssigkeit Flockwolle,
die man darin 24 Stunden liegen lässt. Nach Verlauf dieser Zeit,
während welcher sich die Indigschwefelsäure auf die Wolle
niedergeschlagen hat, lässt man die Wolle abtropfen, bringt sie dann in
einen Kessel mit Wasser, das mit etwas kohlensaurem Ammon, Natron oder
Kali versetzt worden ist und lässt sie mit demselben einige Zeit lang
sieden. Die so erhaltene Lösung (_abgezogenes sächsisches Blau_ oder
_Bläue_) wird zum Blaufärben angewendet. Soll Wolle mit dieser Lösung
blau gefärbt werden, so wird sie mit Alaun ausgesotten und dann mit
dieser Flüssigkeit behandelt. Es bildet sich auf der Wolle
indigschwefelsaure Thonerde.
[Sidenote: Wiederbelebung des Indigs.]
Um aus den Abfällen, den Lumpen von Tuch u. s. w. die mit Indig gefärbt
sind, den Indig wieder zu gewinnen, behandelt man die Zeuge mit
verdünnter Schwefelsäure, die bis auf 100° erwärmt ist. Es löst sich
die Wolle auf, während der Indig unlöslich zu Boden fällt.
Militärmontur-Tücher können bis zu 2-3 Proc. Indig geben. Die saure
Lösung der Wolle wird mit Kreide neutralisirt; der entstehende
schwefelsaure Kalk eignet sich wegen der damit gemengten
stickstoffhaltigen Substanz als Düngemittel.
[Sidenote: Blaufärben mit Berlinerblau.]
Mit =Berlinerblau= (Kaliblau) färbt man Wolle auf zweierlei Art. Die
erste Art besteht darin, die Wolle mit einer Eisenoxydlösung zu tränken,
und dann durch eine Lösung von Ferrocyankalium, die mit Schwefelsäure
angesäuert ist, zu ziehen. Das zweite Verfahren (_Bleu de France_) beruht
auf der Benutzung der zersetzenden Einwirkung der Luft auf die Ferro- und
Ferridcyanwasserstoffsäure. Man taucht die Zeuge in eine Auflösung von
Ferro- oder Ferridcyankalium, Schwefelsäure und Alaun in Wasser, und
setzt sie nachher der atmosphärischen Luft aus; die Ferro- oder
Ferridcyanwasserstoffsäure zersetzt sich in entweichende Blausäure und in
auf der Faser zurückbleibendes Eisencyanürcyanid. Das neuere Verfahren
von =Meitzendorf=, vermittelst des Berlinerblau's Farbentöne
darzustellen, die den durch Sächsischblau hervorgebrachten nicht
nachstehen, beruht auf der Anwendung des Ferridcyankalium. Nach dieser
Methode nimmt man eine Lösung von Ferridcyankalium, Zinnchlorid
(SnCl_{4}), Weinsäure und Oxalsäure, in welcher man die Wolle erhitzt.
Die Oxalsäure bewirkt die Lösung des Berlinerblau's, welches letztere
beim Färben nur in aufgelöster Form wirken kann, während das unlösliche
unbenutzt verloren geht. Die Weinsäure erhöht den Glanz und die
Lebhaftigkeit der Farbe.
[Sidenote: Blaufärben mit Campecheholz und Kupfersalz]
Um mit =Campecheholz= und =Kupfersalzen blau= (Holzblau) =zu färben=,
bereitet man ein Bad, in welchem man Campecheholz kochen lässt und
bringt dann Alaun, Weinstein und schwefelsaures Kupferoxyd hinzu. In
dieser Brühe lässt man die Wolle kochen. Nach dem Ausfärben werden die
Zeuge durch Kochen in einem Bad von Campecheholz, Zinnchlorür, Alaun
und Weinstein geschönt. Die mit Campecheholz gefärbten und darauf
geschönten Tuche haben vor den mit Indig im Stück gefärbten den Vorzug,
dass sie durch Reibung und durch den Gebrauch nie weiss werden. Statt
des Campecheholzes nimmt man zu _halbächten_ Farben gegenwärtig auch
häufig =Orseille= und =Persio=.
[Sidenote: Gelbfärberei.]
Die zum =Gelbfärben der Wolle= am häufigsten angewendete Substanz ist der
=Wau=, der die Eigenschaft hat, beim Zusammenbringen mit einem Alkali
weniger roth gefärbt zu werden, als die übrigen gelben Farbstoffe. Die
Waugelbfarben bleiben an der Luft ziemlich lange unverändert, obgleich
ihre Haltbarkeit mit der der Indigfarben nicht zu vergleichen ist. Die
Wolle wird zuerst mit einer Lösung von Alaun und Weinstein, und dann in
einem frischen Bade von Wau gekocht. Mit etwas Fisetholz oder Krapp
modificirt, erhält man =rothgelb=, mit etwas Indigschwefelsäure
=citronengelb=. Des =Gelbholzes= bedient man sich weniger zur Darstellung
von reinem Gelb als von gemischten Farben. Die grosse Menge der in dem
Gelbholz enthaltenen eigenthümlichen Gerbsäure bewirkt, dass mit dem
Gelbholz ohne Beizen gefärbt werden kann, obgleich die so behandelte
Flockwolle eine für das Verspinnen sehr nachtheilige Härte annimmt. Der
Vorschlag, aus den Abkochungen des Gelbholzes die Gerbsäure durch
Hautabfälle zu fällen, ist insofern ein irrationeller, als die in dem
Gelbholz enthaltene Gerbsäure eine gelbfärbende ist, und das Gelbholz
durch Entfernung dieser Säure des grössten Theils seines Farbstoffs
beraubt werden würde. Das =Fisetholz= wendet man vorzugsweise zum
Gelbfärben der Merinos an. Goldgelb wird auf Wolle mit Hülfe von
=Martiusgelb= oder von =Pikrinsäure= erzeugt.
[Sidenote: Rothfärberei.]
Bei dem =Rothfärben der Wolle= wendet man am häufigsten den =Krapp= an.
Die Operation der Krappfärberei zerfällt in das Ansieden und das
Aussieden im Krappbade. Bei derselben muss möglichst reines Wasser
angewendet werden, da besonders Kalksalze der Farbe einen eigenthümlich
violetten Ton geben. Das Ansieden geschieht in einer Lösung von Alaun und
Weinstein, das Aussieden in dem Krappbad, in welchem der Krappgehalt
mindestens die Hälfte vom Gewicht der Wolle beträgt. Nach dem Ansieden
wird die Wolle sorgfältig ausgewaschen, um alle holzigen Theile, die an
der Wolle hängen, zu entfernen. Mit der Zeit wird man vielleicht mit
künstlichem Alizarin (Anthracenroth) färben. Das Rothfärben mit
=Cochenille= geht ebenso wie die Krappfärberei durch Ansieden und
Aussieden vor sich. Die Nüancen mit einem Stich ins Gelbe führen den
Namen Scharlach, die mit einem Stich ins Rothe Ponceau. Man siedet mit
einem Bad aus Cochenille, Weinstein und Zinnsalz an und färbt mit
Cochenille und Zinnsalz aus. Mit allen =Theerfarbstoffen= (rothen,
blauen, grünen, grauen, gelben, braunen, violetten) lässt sich die Wolle
mit Leichtigkeit färben, deren Affinität zu den Anilinfarben so bedeutend
ist, dass die Lösung eines solchen Farbstoffes durch Digestion mit Wolle
fast vollständig entfärbt werden kann.
[Sidenote: Grünfärben.]
[Sidenote: Bunte Farben.]
=Grün= stellt man durch die Verbindung von Blau und Gelb dar. Gewöhnlich
färbt man erst die Wolle blau, lässt sie dann mit Weinstein und Alaun
kochen und färbt dann mit Gelbholz oder Wau aus. Das zu Spieltischen,
Billardüberzügen u. s. w. angewendete grüne Tuch wird auf folgende Weise
gefärbt: Man bereitet eine schwache Abkochung von Gelbholz, schüttet in
das Bad etwas Sächsischblau und löst darin Alaun und Weinstein. Darauf
taucht man die Stücke hinein und erhält das Bad 2 Stunden lang im Sieden.
Nach dem Auswaschen bringt man das Tuch in frisches Gelbholzbad, zu
welchem man abermals eine kleine Menge Sächsischblau gesetzt hat und
färbt es darin aus. Auch mittelst =Lo-kao= (vergl. Seite 677) und
Anilingrün, namentlich =Jodgrün=[172], färbt man Wolle (Wollgarn, glatte
Wollstoffe, Halbwolle etc.) grün. -- Auf ähnliche Weise erzeugt man durch
Cochenille, Fisetholz, Krapp, Gelbholz etc. alle Arten gemischter Farben.
[172] Vergl. die Mittheilung von =Th. Peters= (in Chemnitz) über das
Färben der Wolle mit Jodgrün (Jahresbericht der chem. Technologie
1869 p. 621).
[Sidenote: Schwarze Farben.]
Die =schwarze Farbe der Wolle= entsteht gewöhnlich, wenn man von der
Application des Anilinschwarz (aus chromsaurem Kupfer und oxalsaurem
Anilin) absieht, aus einer Verbindung des Eisenoxydes mit Gerbsäure und
Gallussäure. Man beizt die Wolle mit Eisenvitriol an und färbt dann
vermittelst einer Abkochung von Blauholz, Galläpfeln, Sumach u. s. w.
aus. Zu ächtem Schwarz (=Sedanschwarz=) giebt man den Tüchern in der
Waidküpe einen dunkelblauen Indiggrund, wäscht sie dann sorgfältig aus,
bringt sie in ein Bad von Sumach und Blauholz, lässt sie darin 3 Stunden
lang sieden und setzt darauf schwefelsaures Eisenoxydul hinzu. Diese
Operation wird wiederholt, bis das Tuch eine intensiv schwarze Farbe
angenommen hat. Zu weniger ächtem Schwarz giebt man dem Tuch einen Grund
mit Berlinerblau und färbt hierauf wie vorher aus. Bei unächtem Schwarz
(Bedarieuxschwarz, Toursschwarz, Genferschwarz) nimmt man Blauholz,
Sumach mit etwas Gelbholz, als Basis und wendet zum Schwarzfärben
Eisenvitriol und Kupfervitriol an. Das Schwarzfärben mit Kaliumchromat
(das =Chromschwarz=) -- eine Erfindung von =Th. Leykauf= in Nürnberg --
wird auf folgende Weise ausgeführt: Man siedet mit einer Lösung von
Kaliumbichromat und Weinstein an und färbt mit einer Abkochung von
Blauholz aus. Anstatt des Eisenvitriols wendet man zweckmässiger mit
Holzessig bereitetes Ferroacetat an.
[Sidenote: Weisses Tuch.]
=Weisses Tuch= erhält man, indem man das Tuch nach dem Schwefeln durch
Kreide zieht, und nach dem Trocknen ausklopft und ausbürstet.
[Sidenote: Seidenfärberei.]
=Seidenfärberei.= Die =Seide= wird gewöhnlich roh, nachdem sie entschält,
gebleicht oder geschwefelt worden ist, gefärbt. Die bei der
Seidenfärberei angewendeten Bäder dürfen nicht siedend, sondern müssen
kalt angewendet werden.
Um die Seide =schwarz= zu färben wendet man entweder an
1) Blauholz und Eisenbeize (Rostbeize),
2) Blauholz und Kaliumbichromat,
3) Galläpfel und andere gerbstoffhaltige Körper und Eisensalze,
4) nach dem Verfahren von =Persoz= jun. u. A. Kupferchromat und
oxalsaures Anilin.
Das erstere und zweite Schwarz heisst schlechtweg =Holzschwarz=, das
dritte =Schwerschwarz=. Das Holzschwarz mit Eisenbeize wird hergestellt
durch Mordanciren der Seide mit Ferrinitrat (Rostbeize, _Rouille_) und
Ausfärben mit Blauholz; es ist billiger und findet besonders für leichte
Stoffe, Bänder u. s. w. Anwendung; eine unangenehme Eigenschaft dieser
Farbe besteht darin, dass sie durch die Einwirkung selbst verdünnter
Säuren geröthet wird. Theurer und umständlicher ist das Schwerschwarz,
dafür hat es aber auch den grossen Vortheil, dass es durch Säuren nicht
verändert wird, dass ferner die Seide in Schwerschwarz eine Gewichtsmenge
farbegebender Substanzen aufnimmt, die 60, 80, ja selbst 100 Proc. ihres
eigenen Gewichtes beträgt[173]. Der Seidenfärber muss auf Verlangen für
100 Pfund rohe Seide 160, 180-200 Proc. schwerschwarzgefärbte abliefern.
In Deutschland wendet man als gerbsäurehaltige Substanz Knoppernextract
oder sogenannten »schwarzen Seidengrund«, ein in Böhmen fabricirtes sehr
adstringirendes Extract, an. Oft ist die schwarze Seide im höchsten Grade
mit Farbe gesättigt, wodurch das Zeug eine scheinbar grosse Stärke
erhält, während die Farbe unhaltbar ist und das Zeug abfärbt. Eine solche
Farbe heisst =Dunst=farbe. Unter dem Mikroskop beobachtet man, dass die
Farbe den Seidenfäden nur lose anhaftet. Das Schwerschwarzfärben wird
ausgeführt, indem man die Seide zuerst =gallirt=, d. h. durch ein
gerbsäurehaltiges Bad zieht und dann mit Eisensalzen ausfärbt
(=Mailänderschwarz=); das Schwarz, welches einen Grund hat von
Blutlaugensalz und salpetersaurem Eisen führt den Namen
=Blaukesselglanz=.
[173] Die zu Schuhschnüren bestimmte Seide giebt sogar 225 Proc.
gefärbte Seide auf 100 rohe.
Wohl keine Farbe in der Seidenfärberei hat von jeher zu so viel
Spekulationen Veranlassung gegeben, als die Herstellung des
Schwerschwarz, da der Zweck, den man in dem gegebenen Falle zu
erreichen beabsichtigt, ein doppelter ist, man will nämlich
=Schwarzfärben=, dann will man aber auch =erschweren=. Das erstere
geschieht durch diejenigen Gerbematerialien, die wie Galläpfel u. s. w.
eisenbläuende Gerbsäure enthalten, das zweite, das Erschweren, beruht
auf der Eigenschaft der Gerbstoffe, sich leicht und vollständig mit
thierischen Stoffen, also auch mit der Seide verbinden zu können.
Ebenso wie beim Gerben des Leders die Haut an Masse und Gewicht
zunimmt, ebenso wirkt die Gerbsäure auf die Seidenfaser ein, indem sie
dieselbe anschwellen, voluminöser und deshalb auch schwerer macht. Je
reicher an Gerbsäure das Bad ist, desto schwerer wird bis zu einer
gewissen Grenze die Seide werden müssen. Ob man ein Eisenoxyd oder ein
Eisenoxydulsalz zum Ausfärben anwendet, ist nicht gleichgültig;
gallirte Seide durch ein Oxydbad gezogen, wird sogleich schwarz, durch
ein Oxydulbad dagegen zuerst blos schwärzlichviolett, dann aber an der
Luft nach und nach auch schwarz. Wenn nun gleich die Wirkung des
Oxydulsalzes der Wirkung des Oxydsalzes im endlichen Resultate gleicht,
so hat dennoch für bestimmte Zwecke bald dieses, bald jenes seine
besonderen Vortheile: bei geringeren Mengen von Gerbsäure ist das
Eisenoxyd zulässig und nützlich, bei grossen Massen von Gerbsäure
dagegen nur das Oxydul anwendbar. Das neuerdings aufgekommene Verfahren
des Schwarzfärbens der Seide mit =Anilinschwarz= vermittelst
Kupferchromat und oxalsaurem Anilin soll vorzügliche Resultate geben.
Eine =blaue Färbung= wird der Seide mittelst =Indig=, =Berlinerblau=,
=Blauholz= und =Anilinblau= ertheilt. Man wendet seltener die Indigküpe,
als den gereinigten schwefelsauren Indig (den abgezogenen Indig) an. Um
mit Berlinerblau zu färben, taucht man das Zeug zuerst in ein Gemenge von
Wasser, Raymond'scher Flüssigkeit[174] und Zinnchlorür, wäscht es mit
Wasser aus und zieht es durch eine siedendheisse Seifenlösung. Nach dem
Auswaschen taucht man es in eine Lösung von Ferrocyankalium, die mit
etwas Salzsäure angesäuert worden ist. Man erhöht die Schönheit der
Farbe, wenn man die gefärbte Seide durch ammoniakhaltiges Wasser zieht.
Mittelst =Anilinblau= (zu dem sich in neuerer Zeit des Naphtylblau
gesellt) ist die Färbung der Seide eine sehr einfache, indem man nur die
zu färbende Seide in eine Lösung der Farbstoffe (in Weingeist, Holzgeist
oder bei Anwendung von in Wasser löslichem Anilinblau auch in Wasser) zu
bringen und darin zu lassen hat, bis die gewünschte Nüance zum Vorschein
gekommen ist. Die =rothe Färbung= wurde bis auf die neueste Zeit mittelst
Safflor (Carthamin), Cochenille und Orseille, namentlich mit
französischem Purpur hervorgebracht, gegenwärtig wendet man allgemein
hierzu das Fuchsin, das Corallin und das Magdalaroth (Naphtalinroth) an.
Die Operation des Färbens ist bei Anwendung von allen rothen Theerfarben
höchst einfach, indem man die Seide in der Lösung der Farbstoffe bis zur
Erzielung der gewünschten Nüance verweilen lässt. Das Anilinroth ist, was
Lebhaftigkeit, Intensität und Reinheit der Farbe betrifft, die schönste
aller rothen Farben, an Beständigkeit wird es jedoch vom Magdalaroth
übertroffen. Die =Orseille= findet in der Seidenfärberei ebenfalls
häufige Anwendung, obgleich ihr in dem Anilinviolett ein mächtiger
Concurrent erwachsen ist. =Gelb= färbt man durch Wau, zu welchem man,
wenn eine ins Orange ziehende Farbe erhalten werden soll, etwas Orlean
setzt, oder in der modernen Färberei durch =Martinsgelb=. Zuweilen
erzeugt man auf Seide durch die Einwirkung von Salpetersäure ein
=Hellgelb= durch die Bildung von =Pikrinsäure=, das durch die Einwirkung
der Alkalien dunkler wird. Um Orangegelb zu erzeugen, zieht man die Seide
durch eine alkalische Orleanlösung. Zu =ordinärem Grün= wird mit Wau,
Quercitron, Gelbholz, oder mit Pikrinsäure gelb und dann mit
Indigcomposition, Indigcarmin oder Anilinblau blau gefärbt; zu =solidem
Grün= färbt man erst mit _Bleu-Raymond_ blau und dann mit Gelbholz auf
verschiedene Weise grün. Seit einigen Jahren findet zum Grünfärben der
Seide fast nur noch das Anilingrün (Emeraldin) Anwendung. Zu =Lila=
wendet man Anilinviolett, Orseille oder Blauholz und Zinnchlorid
(Pensé-Physikbad) an.
[174] Die Raymond'sche Flüssigkeit besteht aus einer Lösung von
Eisenvitriol in Salpetersäure und ist identisch mit Rostbeize
oder Rouille. Das vermittelst dieser Flüssigkeit hervorgebrachte
Blau heisst =Raymond's-Blau=. Das =Napoleonblau=, viel brillanter
als das Raymondblau, erhält zuerst ein Eisenbad mit Zinnsalz,
nachfolgt ein mit Schwefelsäure angesäuertes Bad von
Ferrocyankalium.
[Sidenote: Baumwollfärberei.]
=Baumwollfärberei.= Man färbt die =Baumwolle= als Garn oder als Zeug, am
häufigsten wol als Garn. Sie ist weit schwerer ächt zu färben als Wolle
und bedarf eine weit kräftigere Beize. =Blau= erzeugt man auf Baumwolle
vermittelst der Vitriolküpe, Berlinerblau (Chemischblau), Campecheholz
und Eisenvitriol, und einer Lösung von Kupferoxyd in Ammoniak, welches
letztere beim Trocknen ein schönes Hellblau giebt. =Gelb= erzeugt man
durch Avignonkörner, Wau, Gelbholz, Quercitronrinde, Orlean, Eisenacetat
und Chromgelb, =Grün= durch Vitriolküpe und Quercitron, =Braun= durch
Eisensalz, Quercitron und Krapp oder durch Manganoxydhydrat. =Schwarz=
färbt man entweder mit Anilinschwarz ächt, oder indem man zuerst in der
Vitriolküpe blau grundirt, hierauf mit holzessigsaurem Eisen anheizt und
dann in einem Bade von Galläpfeln und Blauholz ausfärbt. Die
=Theerfarben=, namentlich die vom Anilin abgeleiteten Farben, welche von
der Baumwollfaser nicht ohne weiteres aufgenommen werden, lassen sich mit
Hülfe einer Beize, am besten einer Lösung von Tannin in Alkohol auf
Baumwolle befestigen. Auch das =Animalisiren= der Baumwollfaser mit
Albumin oder Caseïn, wobei die vegetabilische Faser gewissermaassen mit
einer Schicht Thiersubstanz plattirt und dadurch den Anilinfarbstoffen
gegenüber der Woll- und Seidenfaser ähnlich gemacht wird, findet
Anwendung. Ebenso benutzt man zum Mordanciren der Baumwolle Oelbeize oder
auch Schmierseife.
Bei der =Baumwollrothfärberei= ist der Krapp besonders wichtig; mit der
Zeit gewinnt wol auch das künstliche Alizarin (aus dem Anthracen) für
die Rothfärberei der Baumwolle eine gewisse Bedeutung. Man
unterscheidet =Ordinärroth= und =Türkischroth=; ersteres wird auf
ungeöltem Grunde, letzteres auf Garne oder Gewebe gefärbt, die vorher
mit Oelbeizen behandelt worden sind.
[Sidenote: Türkischrothfärberei.]
Das =Türkischroth= (Adrianopelroth, indisch Roth), das nach dem Waschen
der Stoffe (Garn oder Gewebe) noch schöner und lebhafter wird, erhält
man auf folgende Weise; man unterscheidet folgende vier Operationen: 1)
Das =Beizen= des Garnes mit Oel geht in dem =Mistbade=, einer Mischung
von eigenthümlich saurem Olivenöl (Tournantöl) mit Potasche, Schafkoth
und Wasser, und in dem =Weiss=- oder =Hauptölbade=, einem Gemisch von
Tournantöl, Potasche und Wasser vor sich. Man lässt die Zeuge darauf an
der Luft liegen, wodurch ein Theil des Tournantöles, das von der
Baumwolle aufgenommen worden ist, sich verändert und dieselbe =beizt=
oder =mordancirt=. Das nicht verbundene Oel wird durch Potasche- oder
Sodalösung entfernt. 2) Das =Galliren= (Schmacken, Sumachen) wird mit
einer Abkochung von Galläpfeln oder Sumach verrichtet; die gallirte
Baumwolle in einer mit Natriumcarbonat neutralisirten Lösung von Alaun
durchgearbeitet, getrocknet und nochmals alaunt. 3) Das =Ausfärben=
oder Krappen geschieht mit einer Abkochung von =Krapp= oder geeigneten
=Krapppräparaten=. 4) Das =Schönen= und =Rosiren=, wodurch das gefärbte
Garn die scharlachrothe Nüance erhält, durch Erhitzen mit Seifenlösung,
Zinnchlorür und Salpetersäure. Hierdurch wird ein Theil der mit dem
Farbstoff verbundenen Thonerde durch Zinnoxyd ersetzt. Obgleich die
Türkischrothfärberei in Europa schon seit Jahrhunderten eingeführt und
vielfach verbessert worden ist, so ist doch in dieser langen Zeit keine
genügende Erklärung dieses Processes gegeben worden, und die Theorie
derselben noch ziemlich im Dunkeln. Es ist wahrscheinlich, dass durch
die Einwirkung des Kothes (der auch bis zu einem gewissen Grade durch
ein Gemenge von phosphorsauren Salzen mit Leim ersetzt werden kann) das
Zeug eine Art von Animalisation erleidet, durch welche dasselbe die
Eigenschaft erhält, schönere und glänzendere Farben anzunehmen, als
wenn es nur mit mineralischen Substanzen gebeizt worden wäre. Neuere
Untersuchungen haben ferner gezeigt, dass das dabei in grosser Menge
angewendete Oel, in Berührung mit der Luft sich zersetzt und mit der
animalisirten Faser sich verbindet, vielleicht ebenso wie der Thran mit
der thierischen Faser in der Sämischgerberei. =Persoz=, =Jenny= u. A.
sind der Ansicht, dass das Oel die Hauptrolle bei der
Türkischrothfärberei spiele. Trotzdem scheint es, als wenn eine
Verbindung von Aluminium-Oleat und Aluminium-Tannat, combinirt mit den
entsprechenden Zinnverbindungen die Fixirung der Krappfarbstoffe auf
der gewissermaassen gegerbten animalisirten Baumwollfaser begünstige.
Das eigenthümliche Feuer des Türkischroth rührt nach =Wartha= (1870)
von einer eigenthümlichen Fettsäureverbindung her, welche indessen der
Faser nicht stark anhaftet und derselben durch Aether und Ligroïn
entzogen werden kann.
[Sidenote: Färben der leinenen Zeuge.]
Das =Färben der leinenen Zeuge= geschieht ähnlich wie bei der
Baumwolle, doch ist in Folge der eigenthümlichen Beschaffenheit der
Leinfaser die Verwandtschaft derselben zu Farbstoffen weit geringer als
die der Baumwollfaser.
Der Zeugdruck.
[Sidenote: Zeugdruckerei.]
Der =Zeugdruck= hat zum Zweck, auf Baumwoll-, Leinen-, Woll- und
Seidenstoffen farbige Muster und zwar durch Drucken hervorzubringen. Der
wichtigste Theil desselben ist die =Baumwoll=- oder =Kattundruckerei=.
Sie beruht auf denselben Principien wie die Färberei, obgleich sie
ungleich grössere Schwierigkeiten zu überwinden hat, theils weil eben nur
einzelne Stellen Farben annehmen und andere farblos bleiben oder wieder
entfärbt werden, theils auch weil häufig mehrere Farben nebeneinander
erzeugt werden sollen. Ausserdem handelt es sich um gefällige und
geschmackvolle Vertheilung der Farben. Die in dem Kattundruck
angewendeten Farben zerfallen in zwei Abtheilungen, nämlich in solche,
die vermittelst gravirter Platten direkt auf das Zeug aufgetragen werden
(=Applications=-, =Schilder=- oder =Tafeldruckfarben=), und solche, die
man durch Eintauchen des Zeuges in die Farbenbrühe (=Kessel=- oder
=Krappfarben=) hervorbringt. Zu den ersteren gehören die Eisenfarben, das
Berlinerblau, der Krapplack, der Indig, die Cochenille und die meisten
Theerfarben, zu den letzteren der Krapp, die Cochenille, das Blauholz,
der Wau, der Sumach u. s. w.
Es giebt verschiedene Arten, die Zeuge zu bedrucken. Entweder man
bringt
1) die hinlänglich mit einem Verdickungsmittel und der Beize vermischte
Farbe auf das Zeug, oder man trägt
2) nur die verdickte Beize auf diejenigen Stellen des Zeuges auf, die
Farbe erhalten sollen und zieht darauf das Zeug durch die Farbenbrühe;
oder man färbt
3) das ganze Zeug, mit Ausnahme derjenigen Stellen, die eine andere
Farbe erhalten sollen; diese Stellen werden mit einer Substanz
(=Reservage=, Deckpappe, auch die =Schutzpappen= oder Schutzreserven
gehören hierher) bedeckt, die zu dem Farbstoff der Flotte keine
Verwandtschaft hat;
4) endlich kann man farbige Muster dadurch erhalten, dass man das Zeug
gleichmässig färbt und dann auf denjenigen Stellen, die anders gefärbt
worden sollen, die Farbe wieder wegnimmt; zu diesem Behufe wendet man
chemisch wirkende Substanzen, =Aetzbeizen=, =Aetzmittel=, =Enlevage=,
an.
[Sidenote: Beizen.]
Bei vielen Farben bedarf es der Einwirkung der Wasserdämpfe zur
Befestigung der Farben; man nennt solche Farben =Dampffarben=. Sind die
aufgedruckten Farben anorganische Farbstoffe (wie Ultramarin) oder Lacke
(wie Krapplack), welche man auf mechanischem Wege (mit Albumin, Caseïn,
Kleber) auf dem Gewebe befestigt, so heissen die Farben =Körperfarben=.
In der Zeugdruckerei wendet man leicht lösliche =Beizen= (_Mordants_) an,
deren Säure sich leicht von der Base trennt, so dass letztere mit der
Faser eine Verbindung eingehen kann. Meist wendet man als Beize
Aluminiumacetat (vergl. S. 296) und Ferriacetat an. Seltener findet der
Alaun oder eine Auflösung von Thonerde in Natron (Natrium-Aluminat)
Anwendung. Um Bleichromat zu erzeugen, wendet man als Beize Bleiacetat
an; ebenso wendet man bisweilen Zinnverbindungen (vergl. S. 77) als Beize
an. In neuerer Zeit hat man die Anwendung des Caseïns, in seiner
Verbindung mit Kalk als Beize vorgeschlagen. Zu diesem Behufe löst man
Caseïn in verdünntem Ammoniak auf und vermischt mit dieser Lösung
frischen Kalkbrei. Mit der entstehenden Flüssigkeit (Caseïn-Kalk) tränkt
man das zu färbende Zeug. Durch Erwärmen wird die Verbindung unlöslich
und der Stoff ist so vollständig gebeizt, dass derselbe dem Waschen mit
alkalischen Flüssigkeiten widersteht. Um die Steifigkeit und Härte des
Zeuges zu verhindern, die bei der Anwendung des Caseïn-Kalkes als
Beizmittel entsteht, hat man vorgeschlagen, die Verbindung vor der
Anwendung mit Tournantöl zu vermischen, und sie dann erst auf das Zeug
aufzutragen. Baumwollenes Zeug verhält sich darauf wie Wolle und ist
befähigt, dieselben Farben aufzunehmen. Auch das Albumin, der Kleber und
die Gerbsäure finden als Mordant in dem Zeugdruck Anwendung.
[Sidenote: Verdickungsmittel.]
Man giebt den Beizen und Farben vor dem Auftragen eine dickliche
Consistenz. Als =Verdickungsmittel= wendet man Senegalgummi, Tragant,
Stärke, Leiokom, Dextrin, Salep, Mehl, Kleber, Pfeifenthon mit
Senegalgummi, Leim, Bleisulfat, Zucker, Melasse, Glycerin, zuweilen
auch Chlorzink und Zinknitrat an. Von der Beschaffenheit des
Verdickungsmittels ist die Güte der Farbe abhängig, am häufigsten
wendet man jetzt die geröstete Stärke oder das Leiokom (vgl. S. 433),
seltener aber Eiweiss an. Bei der Wahl des Verdickungsmittels ist zu
berücksichtigen, dass bei sehr sauren Beizen Stärke nicht angewendet
werden kann, weil sie durch die Säure ihre Consistenz verliert, dass
bei gewissen Metalllösungen, wie z. B. basischem Bleiacetat,
Zinnlösung, Rostbeize (Ferrinitrat) und Kupfernitrat, welche mit Gummi
coaguliren, Gummi zum Verdicken nicht benutzt werden darf.
[Sidenote: Reservagen.]
Wie schon erwähnt, trägt man im Zeugdruck zuweilen gewisse Substanzen vor
dem Färben des Zeuges an denjenigen Stellen auf, die =weiss= bleiben
sollen. Man nennt solche Substanzen =Reservagen= (Deckmittel,
Deckpappen). Gewöhnlich ist die Reservage ein Gemisch, das die Bestimmung
hat, das Indigblau zu verhindern, in aufgelöster Form an gewissen Stellen
auf das Zeug einzuwirken, so dass dasselbe an den Stellen, wo die
Reservage liegt, weiss bleibt, oder mindestens vor der Berührung mit dem
Zeug in das Indigblau, mithin in unlösliche Form übergehe. Die Reservagen
sind zusammengesetzt aus teiggebenden Substanzen, wie Pfeifenthon, Fett,
Oel, Bleisulfat, und aus Körpern, die leicht Sauerstoff abgeben, wie
Kupfersulfat und -acetat oder ein Gemenge von rothem Blutlaugensalz und
Natronlauge. Häufig setzt man zu den Reservagen zugleich eine Beize für
gewisse andere Farben (Thon- oder Eisenbeize) um die Stellen, welche
durch die Reservage in der Küpe weiss bleiben, darauf in einer anderen
Farbenbrühe (von Krapp und Quercitron) auszufärben. Man nennt diese Art
von Druckerei =Lapis=, in Folge einer entfernten Aehnlichkeit, welche
einige dieser Muster mit dem Lasurstein (_Lapis lazuli_) haben. Die
sogenannte =weisse Reservage= für Walzendruck besteht z. B. aus Grünspan
oder Kupfervitriol, essigsaurem Bleioxyd, welche Substanzen mit Gummi-
oder Dextrinlösung verdickt und dann auf die Zeuge aufgetragen werden.
Den Tag darauf zieht man sie durch die Indigküpe, bis sie den
erforderlichen Grad von Intensität erlangt haben. Zuletzt zieht man sie
durch ein Bad von verdünnter Schwefelsäure, bis die Reservage weiss ist.
Der Vorgang hierbei ist folgender: So wie der reducirte Indig mit dem
Kupferoxyd in Berührung kommt, verwandelt er sich auf Kosten des
Sauerstoffs des Kupferoxydes in Indigblau, das sich unlöslich in der
Reservage niederschlägt. Das Behandeln mit verdünnter Schwefelsäure hat
zum Zweck, das in der Reservage befindliche Kupferoxydulhydrat
wegzunehmen und das unlösliche Indigblau auszuwaschen.
Ausser den Kupferoxydsalzen wendet man zu weissen Reservagen auch
_Quecksilberchlorid_ und _Zinkvitriol_ an; ersteres wirkt ähnlich dem
Kupferoxydsalz, letzterer dadurch, dass der Zinkvitriol mit dem
Indigweiss eine unlösliche Verbindung eingeht, die sich an den
reservirten Stellen niederschlägt.
[Sidenote: Aetzmittel.]
[Sidenote: Säuren.]
[Sidenote: Oxydirende Mittel.]
Die =Aetzmittel= (Aetzpappen) haben die Bestimmung, auf bereits gefärbten
Zeugen auf chemischem Wege weisse Stellen hervorzubringen; dies geschieht
entweder durch Auflösen der Beizen (=Druck mit Aetzbeizen=) oder durch
Zerstören der Farben (=Enlevagendruck=). Um das erstere zu
bewerkstelligen, bedient man sich einer Säure, die sich mit der Base
verbindet (Phosphorsäure, Arsensäure, Milchsäure, Oxalsäure,
Kieselflusssäure); um durch Enlevagendruck Farben zu zerstören, wendet
man ozonabgebende Mittel wie Chlorkalk, Chromsäure, ein Gemenge von
rothem Blutlaugensalz mit Natronlauge, Kaliumpermanganat, einen Brei aus
Brom und Thon, Salpetersäure, die sämmtlich ozonisirten Sauerstoff
abgebend (oxydirend) wirken, oder Zinnchlorür und Eisenvitriol, welche
Sauerstoff aufnehmend (reducirend) wirken, an. Eine der am häufigsten
angewendeten sauren =Aetzbeizen= ist die Weinsäure, die besonders zum
Auflösen der Thonerde und des Eisenoxydes der Beize angewendet wird.
Bisweilen wird sie mit Natriumbisulfat vermischt angewandt. Ein roth-
oder blaugefärbtes Zeug, das an den zu bleichenden Stellen mit einem
Gemenge von Weinsäure, Pfeifenthon und Gummi bedeckt worden ist, verliert
sogleich an den bedruckten Stellen seine Farbe, wenn es in ein Bad von
Chlorkalk getaucht wird. Als Enlevage auf Berlinerblau ist in neuerer
Zeit Fluorkalium in Vorschlag gebracht worden. Das Wegbeizen des
Indigblau's durch oxydirende Mittel beruht darauf, dass das im Wasser
unlösliche =Indigblau= durch Sauerstoffaufnahme in =Isatin= übergeht,
welches löslich ist und leicht durch Waschen mit Wasser entfernt werden
kann:
C_{16}H_{10}N_{2}O_{2} + 2O = C_{16}H_{10}N_{2}O_{4}
Indigblau. Isatin.
Man wendet zur Zerstörung des Indigblau's =Chromsäure= an, die unter
Sauerstoffabgabe zu Chromoxyd reducirt wird. In der neueren Zeit hat
=Mercer= vorgeschlagen, zum Bleichen des Indigs in der Zeugdruckerei ein
Gemenge von Kali und Ferridcyankalium anzuwenden. Zu diesem Zwecke tränkt
man das in der Indigküpe blaugefärbte Zeug mit einer Lösung von rothem
Blutlaugensalz, und druckt dann mit Leiokom verdicktes Aetzkali auf.
Durch das Kali wird das Ferridcyankalium in Ferrocyankalium verwandelt
und das Indigblau durch den dabei freiwerdenden Sauerstoff in Isatin
übergeführt:
Ferridcyankalium 4K_{3}FeCy_{6} }
Kali 4KOH } geben
Indigblau C_{16}H_{10}N_{2}O_{2} }
{ Ferrocyankalium 4K_{4}FeCy_{6}
{ Isatin C_{16}H_{10}N_{2}O_{4}, 2H_{2}O
[Sidenote: Reducirende Mittel.]
Von den reducirenden Aetzmitteln ist das wichtigste das =Zinnchlorür=,
das bei mit Eisenoxyd gefärbten Zeugen Anwendung findet. Bringt man
Zinnchlorür mit Eisenoxyd zusammen, so bildet sich leicht lösliches
Eisenchlorür, das durch Waschen entfernt wird, und unlösliche Zinnsäure
(richtiger Zinnoxydul-Oxyd), die für Roth und Gelb als Beize dient.
[Sidenote: Baumwolldruckerei.]
=Baumwolldruckerei.= Der Druck auf Baumwolle kann geschehen 1) durch
Färben aus dem Kessel, 2) durch Tafeldruck, oder 3) durch Aetzdruck.
Bei dem =Färben aus dem Kessel= (Kessel- oder Krappfarbendruck) trägt man
die mit einem Verdickungsmittel verdickte Beize, zu welcher man
gewöhnlich ein wenig Farbebrühe (Blende) gesetzt hat, um sie aufgedruckt
zu erkennen, vermittelst Dessinformen (Model, Druckmodel) oder
vermittelst gravirter Platten oder Walzen auf. Zum Handdruck wendet man
einen Drucktisch an, der mit wollenem Zeug, dem Drucktuch, überzogen ist.
Auf diesen Tisch wird das Zeug ausgebreitet und auf letzteres mit
Druckformen die Beize aufgedruckt. Die Druckformen sind entweder von Holz
(Birnbaumholz, Buxbaumholz, Tannenholz) oder bestehen aus Metallstiften
und Figuren, die in dem Holz der Form befestigt sind. Erstere heissen
=Holzformen=, letztere =Stippelformen=; auf den sogenannten =gemischten
Formen= sind breitere Partien der Zeichnung in Holzschnitt, die feineren
aber durch Stifte hervorgebracht, die man zwischen jene eintreibt. Damit
die Beizen gleichförmig aufgetragen werden, wendet man einen =Rahmen=
(das Chassis), auf welchen man ein Stück weisses Tuch nagelt, und einen
Bottich mit der sogenannten =falschen Farbe= an, der zur Hälfte mit einer
dicken Gummilösung oder mit Leinsamenschleim angefüllt ist. Auf dieser
Flüssigkeit schwimmt ein mit Wachstuch überspannter Rahmen, der vorher
mit Fett überzogen worden ist. Man trägt nun die Beize mittelst einer
Bürste oder eines Pinsels auf den Rahmen auf. Auf dieses setzt der
Drucker die Form, so dass die erhabenen Stellen Beize aufnehmen, bringt
sie dann auf das auf dem Drucktische befindliche Zeug und schlägt mit der
Faust oder mit einem hölzernen Hammer auf die Rückseite der Form, damit
sich alle Theile der Form vollständig abdrucken. Werden mehrere Beizen
auf einmal mittelst besonderen Bürsten auf den Rahmen aufgetragen und
dann auf das Zeug gedruckt, so erreicht man die mannigfaltigsten Nüancen
(den Irisdruck oder Fondudruck).
Um das Verfahren beim Druck zu beschleunigen, hat man verschiedene
Maschinen in Anwendung gebracht, so z. B. die von =Perrot= in Rouen im
Jahre 1833 erfundene =Perrotine=; diese Maschine arbeitet mit 3-4
hölzernen, platten Formen (=Perrotineformen=, Holzmodel, auf welche die
Zeichnung in Tafeln, Stereotypplatten ähnlich, aus leichtflüssiger
Legirung aus Zinn Wismuth, Kadmium etc. aufgenagelt wird) von der
Breite des Zeuges, welche die Beizen oder Farben erhalten und sie durch
solche auf das Zeug abdrucken. Anstatt der Druckplatten wendet man seit
längerer Zeit sehr häufig Platten oder Walzen an. Bei den =Walzen=-
oder =Rouleauxdruckmaschinen= ist das Muster in einen kupfernen
Cylinder eingravirt, der durch die Maschine umgedreht wird. Unter
demselben befindet sich eine hölzerne mit Tuch überzogene Walze, die
zum Theil in die Farbe taucht und den Cylinder mit Farbe speist. Dicht
dabei ist ein Abstreichmesser (der Doctor oder Rakel), das von den
erhabenen Stellen des Cylinders die überschüssige Farbe entfernt, und
sie nur in den Vertiefungen, welche das Dessin darstellen, lässt.
Nach beendigtem Aufdruck der Beizen ist es nothwendig, das Zeug einige
Zeit lang ruhen zu lassen, ehe man zum =Ausfärben= schreitet. Es ist dies
namentlich bei Thonerde- und Eisenbeizen nothwendig, damit eine innige
Verbindung der Beize mit dem Zeug stattfinden kann. Nach dem Trocknen und
Ruhen der Beizen muss das Zeug vor dem Ausfärben von dem
Verdickungsmittel, der zum Erkennen angewendeten Blende, hauptsächlich
aber von dem unverbundenen Theile der Beize befreit werden. Bei Zeugen
aber, die in Krapp ausgefärbt werden sollen, ist die Reinigung der Zeuge
im =Kühkothbade= (das Kühkothen) nothwendig. Gewöhnlich setzt man etwas
Kreide zu, um die Essigsäure oder Beizen zu sättigen. Obgleich eine
genügende Theorie der Wirkung des Kuhkothes noch nicht aufgestellt ist,
so sind doch alle Kattundrucker darüber einig, dass seine Anwendung
unerlässlich sei. Nach =Mercer= und =Blyth= lässt sich der Kuhkoth durch
gewisse Phosphate und Arseniate ersetzen; diese Chemiker schlagen vor,
ein Gemenge von Natriumphosphat und Calciumphosphat anzuwenden.
Neuerdings hat man auch Natriumsilicat als Kuhkothsalz anzuwenden
vorgeschlagen. Nach dem Behandeln im Kuhkothbad wird das gebeizte Zeug
gewaschen und alsdann ausgefärbt. Leicht lösliche Farbstoffe werden in
Auflösung angewendet, dies ist der Fall bei der Cochenille, dem
Quercitron, dem Wau, dem Safflor u. s. w.; andere, die sich nur schwer in
Wasser lösen, wie die Farbstoffe des Krapps, werden ungekleinert als
Krapp oder Garancine in das Färbebad gebracht. Wenn verschiedene Beizen
aufgedruckt worden sind, so versteht es sich von selbst, dass mit einem
einzigen Färbebad verschiedene Farben erhalten werden können. So kann man
mit Krapp roth in allen Abstufungen, schwarz, braun und violett färben,
wenn Thonerde und Eisenbeize, und ein Gemenge beider aufgedruckt wurde.
Da die Farbe nur an denjenigen Stellen haftet, an welchen sich Beize
befindet, so kann der Farbstoff von dem übrigen Zeug leicht entfernt
werden. Letzteres geschieht durch Waschen, Behandeln mit Kleie und Seife,
und Auslegen auf den Rasen. Bei mit Krapp gefärbten Zeugen bleicht man
mit einer Lösung von Chlorkalk oder mit Javelle'scher Lauge (vergl. S.
244). Einzelne Farben, denen, so wie sie aus dem Färbebade kommen, der
Glanz und die Nüance abgeht, werden geschönt (avivirt). Bei dem
Türkischroth geschieht dies durch längere Zeit fortgesetztes Sieden mit
einer Lösung von Seife und Zinnchlorid.
[Sidenote: Tafelfarben.]
Das Verfahren, eingedickte Farben und Beizen gemeinschaftlich
aufzutragen, nennt man =Tafeldruck=, und die dazu angewendeten Farben
=Applications=- oder =Tafelfarben= (topische Farben). Man kennt zwei
Arten von Tafelfarben, die eine Art wird im gelösten Zustand aufgedruckt
und geht auf der Faser nach und nach in die unlösliche Form über, die
_andere_ Art druckt man unlöslich auf und verdickt sie mit plastischen
Substanzen, mit deren Hülfe sie der Faser adhäriren. Zu der letzteren Art
gehören die Körperfarben (z. B. der Ultramarindruck). Durch Behandeln der
gefärbten Zeuge mit heissem Wasserdampf werden viele Tafelfarben auf
Baumwollgeweben fixirt und heller gemacht. Die so erzeugten Farben
heissen =Dampffarben=; ihre Herstellung spielt eine wichtige Rolle im
Zeugdruck. Zu diesem Zwecke lässt man die bedruckten Zeuge 2-3 Tage lang
trocknen und spannt sie sodann in einem Raume auf, der durch heisse
Wasserdämpfe bis auf 100° erhitzt ist. Die Dauer der Operation des
Fixirens durch Dampf ist von der Temperatur und der Natur des Dessins
abhängig; sie variirt zwischen 20-45 Minuten. Auf welche Weise der Dampf
die Befestigung der Farben bewirkt, ist nicht genau bekannt. Um =blau=
(Applicationsfarbe) zu erhalten, trägt man Opermentküpe (vergl. S. 682)
mit Natriumcarbonat und Gummipulver verdickt auf, und wäscht das Zeug 24
Stunden nach dem Auftragen der Farbe aus. =Dampfblau= erhält man durch
Aufdrucken einer mit Stärke verdickten Lösung von Ferrocyankalium,
Weinsäure mit kleinen Mengen von Schwefelsäure, Trocknen, Lüften und
Dämpfen. =Gelb= wird auf die bekannte Weise durch Tränken mit Bleiacetat
und Ziehen durch eine Lösung von Kaliumbichromat dargestellt. Zu =Grün=
nimmt man eine Mischung von Bleichromat und Berlinerblau.
[Sidenote: Aetzdruck.]
Bei dem =Aetzdruck= sucht man, wie oben erwähnt, durch Aetzmittel an
gewissen Stellen des Zeuges die Farbe wegzunehmen. Die Operation,
vermittelst welcher die ganze Oberfläche des Stückes mit Beize bedeckt
wird, heisst das =Klotzen= (Aufklotzen, Grundiren). Dies geschieht, indem
man das Zeug mit einer Lösung der Beize imprägnirt und dann durch zwei
mit Tuch umwickelte Walzen durchlaufen lässt, wodurch theils das Zeug
gleichmässig mit der Beize getränkt, theils von dem Ueberschuss derselben
befreit wird. Nachdem die Beize aufgetragen worden ist, wird das Zeug
getrocknet. Während die aufgedruckten =Aetzbeizen= den Zweck haben, das
mordancirte Zeug stellenweise von der Beize zu befreien, damit es an
diesen Stellen beim Ausfärben keine Farbe annehme, wirken die =Enlevagen=
zerstörend auf die Farbe selbst. Säuren, wie Oxalsäure, Citronensäure,
Weinsäure, Milchsäure, Phosphorsäure, Arsensäure, Kieselflusssäure, eben
so auch das Zinnchlorid, gehören demnach zu den Aetzbeizen, unterchlorige
Säure, Chromsäure, Mercer's Liquor und überhaupt die ozonabgebenden
Mittel zu den Enlevagen. Für Thonerde- und Eisenbasen bedient man sich
folgender Aetzbeizen: für =Eisenbasen= einer Lösung von Oxalsäure und
Weinsäure in Wasser, zu welcher man Citronensaft und gebrannte Stärke und
Dextrin als Verdickungsmittel und etwas Lösung von Indig in Schwefelsäure
zum Blenden der Aetzbeize setzt; bei =Thonerdebasen= einer Lösung von
Kaliumbioxalat (Sauerkleesalz), Weinstein, Weinsäure und Glaubersalz in
Wasser, zu welcher man Kleister als Verdickungsmittel fügt. Der Zweck des
Aetzens ist aber nicht allein, die Farben zu zerstören oder weisse
Stellen zu erzeugen, sondern auch, bunte andersgefärbte Stellen auf dem
gefärbten Zeug hervorzubringen. Letzteres geschieht, indem man zu dem
Aetzmittel Farbe setzt; diese Farben müssen, wenn als Aetzmittel
Enlevagen von Chlor angewendet werden, unorganische, wie Bleinitrat,
Berlinerblau u. s. w., sein. Um auf einem einfarbigen Grund gefärbte
Aetzungen hervorzubringen, bedient man sich z. B. bei türkischroth
gefärbten Zeugen folgenden Verfahrens: Um =weiss= zu erhalten, trägt man
eine Aetzbeize, bestehend aus Weinsäure, Wasser, arabischem Gummi und
gerösteter Stärke auf, für =blau= ein Gemenge von Weinsäure,
Berlinerblau, Zinnsalz, Stärke und Wasser, für =gelb= Bleinitrat,
Weinsäure, Stärke und Wasser, für =grün= ein Gemenge von Gelb und Blau,
für =schwarz= eine mit Ferrinitrat versetzte concentrirte Abkochung von
Blauholz. Wenn man die mit diesen verschiedenen Beizen bedruckten Zeuge
durch eine Lösung von Chlorkalk oder Javelle'sche Lauge zieht, so wird an
den bedruckten Stellen die Farbe des Grundes zerstört, und es nimmt die
Farbe der Beize die Stelle derselben ein. Zur Zerstörung der Grundfarbe
wendet man auch Chromsäure an, die, indem sie zu Chromoxyd reducirt wird,
zur Hervorbringung von braunen Nüancen Veranlassung giebt.
[Sidenote: Druck mit Anilinfarben.]
Die =Theerfarben= in Bezug auf Zeugdruckerei sind fast durchweg
Dampffarben. Das Aufdrucken und die Befestigung auf das Zeug geschieht
auf verschiedene Weise, entweder 1) druckt man das verdickte Mordant auf
und befestigt es durch Trocknen und Lüften oder durch Dämpfen, und färbt
es dann in der Lösung des Theerfarbstoffes (Roth, Violett, Blau) aus; die
Farbe haftet dann an den mordancirten Stellen; oder 2) man verdickt das
Mordant, welches vorher mit dem Theerfarbstoff versetzt wurde, druckt die
Mischung auf, trocknet und dämpft sie. Die als =Mordants= im Anilindruck
angewendeten Substanzen sind bei dem Anilindruck ziemlich zahlreich,
zuerst ist hier zu erwähnen das Eiweiss aus Eiern, dann das Blutalbumin,
namentlich das unter Mitwirkung von Terpentinöl durch Ozon gebleichte;
ferner die verschiedenen Kleberapparate, so der nach =W. Crum='s Angabe
in schwacher Natronlauge gelöste Kleber, oder nach =Scheurer-Rott= eine
Lösung von Kleber in einer schwachen Säure, oder nach =Liès-Bodard= eine
Lösung in Calcium-Saccharat, oder endlich nach dem Verfahren von =Hanon=
durch beginnende Fäulniss löslich gemachter Kleber. Anstatt des Klebers
kann man auch anwenden Caseïn entweder in Aetzlauge oder in Essigsäure
gelöst, oder Leim oder gerbsauren Leim nach dem von =Kuhlmann= und
=Lightfoot= vorgeschlagenen Methoden. Den genannten stickstoffhaltigen
Körpern reihen sich an das Tannin, die fetten Oele und gewisse
Oelpräparate wie die Oelschwefelsäure, Palmitinschwefelsäure und
Glycerinschwefelsäure, und gewisse Harze z. B. der Schellack aufgelöst in
Alkalien, Borax etc.
Der Anilinfarbendruck mit =Hülfe von Kleber= geht auf folgende Weise
vor sich: Weizenkleber, in bekannter Weise durch Auskneten von
Weizenmehl mit Wasser und Entfernen der Stärke durch Auswaschen
dargestellt, wird in einem geeigneten Gefässe so lange sich überlassen,
bis er in Folge der Bildung einer Säure schleimig und hinlänglich
flüssig geworden ist. Im Sommer ist der Kleber gewöhnlich nach 5-6
Tagen genügend flüssig, im Winter in 8-10 Tagen. Hierauf reinigt man
die schleimige Masse dadurch, dass man den darin enthaltenen Kleber
wieder unlöslich macht; dies geschieht durch Sättigen der Säure mit
einer Lösung von Natriumcarbonat. 5 Kilogr. Kleber erfordern in diesem
Zustande gewöhnlich 560 Grm. einer Sodalösung von 1,15 spec. Gewicht.
Der hierdurch unlöslich ausgeschiedene Kleber wird ausgewaschen und in
Natronlauge von 1,080 spec. Gewicht (auf 5 Kilogr. wendet man 435 Grm.
Lauge an) gelöst und die Lösung mit 3,5 Liter Wasser verdünnt. Nachdem
das Zeug mit dieser Mischung bedruckt und geklotzt und dann getrocknet
worden ist, wird es gedämpft und dann gespült. Die Lösung des
Anilinfarbstoffs wird nun als Färbebad benutzt, durch welches das
mordancirte Zeug passirt wird; oder man druckt dieselbe auch auf das
mit der Kleberbeize imprägnirte und dann gedämpfte und gewaschene Zeug
auf, wonach man den Stoff zur Befestigung der Farbe nochmals dämpft.
Der Kleber lässt sich übrigens ohne die angegebene Reinigung anwenden,
wenn man ihn so lange aufbewahrt, dass er den höchsten Grad der
Flüssigkeit erreicht; in diesem Falle vermischt man ihn mit ungefähr
dem dritten Theile seines Gewichts Natronlauge von 1,08 spec. Gewicht.
Soll _Caseïn_ als Mordant Anwendung finden, so mischt man dasselbe mit
Natron, und nachdem das Zeug mit dieser Mischung bedruckt oder
imprägnirt worden ist, bedruckt man es mit dem Anilinfarbstoffe.
Ganz verschieden von der vorstehenden Methode in der Herstellung von
Aufdruckfarben aus Anilinpräparaten ist 3) das Verfahren von =Gratrix=
und =Javal=, welches auf zweierlei Weise ausgeführt wird, entweder
[Greek: a]) bilden sie eine Verbindung des Anilinfarbstoffs mit
Gerbstoff (Tannin), verdicken mit Senegalgummi und drucken diese
Mischung auf das mit Zinnmordant oder einer andern Beize imprägnirte
Zeug auf; oder [Greek: b]) sie drucken eine verdickte
Galläpfelabkochung auf das, wie oben angegeben, präparirte Zeug auf,
wodurch sich eine Verbindung von Zinntannat u. s. w. bildet, und
passiren den Stoff nach dem Trocknen durch eine saure Lösung des
Anilinfarbstoffs. Um (nach [Greek: a]) die Verbindung von Gerbstoff mit
dem Farbstoff zu erzeugen, setzt man zu einer Lösung des
Anilinfarbstoffs so viel einer frisch bereiteten Galläpfelabkochung
oder besser Tanninlösung, als zur vollständigen Fällung des Farbstoffs
erforderlich ist. Der Niederschlag wird auf einem Filter gesammelt,
ausgewaschen und in Essigsäure, Alkohol oder Holzgeist aufgelöst. Die
Lösung wird mit Gummi verdickt und dann aufgedruckt. Nach dem Drucken
wird die Waare gedämpft und gewaschen mit oder ohne Anwendung von
Seife, was von der verlangten Nüance abhängig ist; die rothe Farbe
erheischt namentlich ein Seifenbad. Nach dem zweiten (sub [Greek: b]
erwähnten) Verfahren wird das Zeug mit Natriumstannat imprägnirt und
dann eine mit Senegalgummi verdickte Lösung von Gerbstoff oder dergl.
aufgedruckt. Das Zeug wird dann gedämpft und die Beize durch ein
gewöhnliches Fixirungsbad befestigt. Das Färben geschieht in einem
gewöhnlichen Krappfärbekessel, der mit Wasser angefüllt ist, das mit
Essigsäure angesäuert und bis auf etwa 50° erhitzt wurde. Man legt das
Zeug ein, indem man nach und nach den nöthigen Farbstoff, in Essigsäure
gelöst, zugiebt. Sobald aller Farbstoff zugesetzt worden ist, erhitzt
man nach und nach bis zum Kochen. -- =Anilinschwarz= wird (vergl.
S. 663) erst auf dem Zeuge (mittelst Kaliumchlorats, Kupferchlorids,
Ferridcyanammoniums oder frisch gefällten Schwefelkupfers)
hervorgebracht; in ähnlicher Weise auch neuerdings =Naphtylaminviolett=
(vergl. S. 667).
[Sidenote: Appretur der bedruckten Zeuge.]
Nachdem die Zeuge bedruckt worden sind, beendigt man die Arbeit durch
=Appretur=, die darin besteht, dieselben mittelst einer Stärkelösung zu
tränken, wodurch die Zeuge mehr Festigkeit erhalten, sie darauf zu
trocknen, zusammenzulegen und zu pressen. Bei der Appretur der
Möbelkattune setzt man der Stärkelösung weisses Wachs zu. Um gedruckten
Mousselinen den beliebten sammetähnlichen Angriff zu geben, setzt man der
Stärke während des Kochens mit Wasser, eine kleine Menge Wallrath zu.
[Sidenote: Das Bedrucken von Leinwand.]
[Sidenote: Wolldruckerei.]
[Sidenote: Seidendruckerei.]
[Sidenote: Mandarins.]
[Sidenote: Bandanas.]
Das =Bedrucken von Leinwand= beschränkt sich auf die Darstellung
indigblauer Farbentücher mit hellblauen oder weissen Figuren oder
ähnlicher einfacher Artikel. Bei dem =Wollzeugdruck= wendet man
vorzugsweise den Tafeldruck und den Druck auf vorher mit einem
Zinnchloridbade behandelte Zeuge an. Die Fixirung der Farben geschieht
mittelst Dampf. Man unterscheidet ausserdem bei der Wolldruckerei 1)
die =Golgasdruckerei= und 2) die =Berilldruckerei=. Bei der ersteren,
die jetzt nur noch selten angewendet wird, beizt man den Golgas, ein
leichtes flanellartiges Gewebe, mit Alaun und Weinstein und presst (auf
der sogenannten =schottischen Presse=) denselben darauf zwischen
hölzernen oder bleiernen Formen (Golgasformen), die nur so weit
durchbrochen sind, als die Farbe hindurch und in das Zeug eindringen
soll, daher zu jedem Stück Zeug zwei Formplatten erforderlich sind. Die
Farbenbrühen werden durch die Oeffnungen der Form eingegossen. Der
Theil, der nicht mit der Wollfaser in Verbindung tritt, läuft hindurch
und wird in einem untergestellten Gefässe angesammelt. Die Erzeugung
des Musters kommt daher bei dem Golgasdruck darauf zurück, dass man die
dem Muster entsprechenden Theile des Wollstoffs durch Pressung
verhindert, die Farbe aufzunehmen. -- Bei der =Berill=druckerei druckt
man die mit Stärke verdickten Tafelfarben mittelst messingener Formen
auf leichte Flanelle heiss auf und entfernt das Verdickungsmittel
=nicht=. Man erhält so farbige erhabene Muster. Das Verfahren bei der
=Seidendruckerei= ist im Allgemeinen dasselbe wie bei dem
Baumwolldruck. Entweder druckt man Tafelfarben auf, die man mit
Wasserdämpfen befestigt, oder man druckt verschiedene Beizen auf und
färbt dann in der Farbenbrühe aus. Eine eigenthümliche Art der
Seidendruckerei gründet sich auf die Eigenschaft der Salpetersäure,
seidene und wollene Stoffe dauernd gelb zu färben, die meisten
Farbstoffe zu zerstören, auf Harze und Fette aber erst nach längerer
Zeit einzuwirken. Man nennt diese Art der Druckerei =Mandarinage= und
die auf diese Weise bedruckten Zeuge =Mandarins=. Um mit Salpetersäure
auf den mit Indig gefärbten Grund gelb zu ätzen, druckt man auf das
seidene Zeug eine Reservage aus Harz und Fett auf, taucht es sodann 2-3
Minuten lang in ein bis auf 50° erwärmtes saures Bad aus 1 Th. Wasser
und 2 Th. Salpetersäure und bringt es darauf in fliessendes Wasser.
Nach dieser Operation lässt man das Zeug in einer mit Potasche
versetzten Seifenlösung sieden. Die nicht reservirten Stellen sind
schön gelb. -- Bei dem =Bandanasdruck=, durch welchen man auf ächt
krapproth gefärbten Taschentüchern weissgeätzte Figuren erzeugt, werden
die Stoffe ähnlich wie bei dem Golgasdruck zwischen zwei bleierne, mit
Ausschnitten versehene Platten gepresst. Eine mit etwas Schwefelsäure
versetzte Lösung von Chlorkalk dringt an jenen Stellen in das Zeug ein,
welche den Ausschnitten entsprechen und nimmt daselbst das Roth hinweg.
Auf gleiche Weise werden die geätzten Stellen z. B. gelb gefärbt, indem
man eine Lösung von Bleiacetat und sodann eine Lösung von Kaliumchromat
hindurchtreibt.
VII. Abschnitt.
Die Leuchtmaterialien und die Beleuchtungsapparate.
Allgemeines über Beleuchtungswesen.
[Sidenote: Allgemeines über Beleuchtung.]
Von der grossen Anzahl von Körpern, welche bei höherer Temperatur, sei es
in Folge von Verbrennung, sei es einfach durch Erglühen, dauernd Licht
entwickeln, sind es nur wenige, die geeignet sind, als
=Leuchtmaterialien= angewendet zu werden. Nur eine kleine Anzahl erfüllt
die Bedingungen, unter denen eine Verwendung als Beleuchtungsmittel
möglich oder vortheilhaft ist; diese Bedingungen sind:
1) dass der Körper beim Verbrennen Wärme in hinreichender Menge
entwickle, um fortbrennen zu können; 2) dass, wenn der fragliche Körper
ein starrer ist, er vor der Verbrennung Gas- oder Dampfgestalt annehme,
da sonst die zu Beleuchtungszwecken unerlässliche Lichterscheinung, die
wir Flamme nennen, nicht stattfindet; 3) dass der verbrennende Körper
in der Flamme feste Körper oder Dämpfe von grosser Dichte (nach
=Frankland=) ausscheide, da nur hierdurch das Leuchtvermögen der Flamme
bedingt ist; 4) dass derselbe selbst oder das Rohmaterial, welches zu
dessen Herstellung dient, in der Natur in grösserer Menge
aufgespeichert und mit geringen Kosten zu beschaffen sei; 5) dass die
Produkte der Verbrennung gasförmig und ohne schädlichen Einfluss auf
die Gesundheit und das Leben der Geschöpfe seien. Es ist als allgemein
bekannt vorauszusetzen, dass eine jede Anhäufung von grösseren Mengen
von Wärme einem Körper die Eigenschaft ertheilt, Licht auszustrahlen;
bei den festen und flüssigen Körpern, deren Moleküle dichter aneinander
gelagert sind, bemerkt man daher im höheren Grade das Vermögen, beim
Erhitzen Licht auszustrahlen, als bei den gas- und dampfförmigen
Körpern. Bei etwa 500 bis 600° zeigt ein fester Körper die Eigenschaft
des Rothglühens, bei ungefähr 1000° die des Weissglühens, ein
gasförmiger Körper, bis auf die genannten Temperaturen erhitzt,
leuchtet dagegen nur äusserst schwach. Damit ein gasförmiger Körper,
und nur ein solcher kann, wie oben erwähnt, zu Beleuchtungszwecken
Anwendung finden, leuchte, ist es nöthig, dass bei seiner Verbrennung
entweder Dämpfe höherer Kohlenwasserstoffverbindungen (z. B. Dämpfe von
Benzol, Acetylen, Naphtalin etc.) vorhanden seien, welche glühen und
die Lichtentwickelung bewirken, oder ein starrer Körper in die an sich
nicht mit Leuchtkraft begabte Flamme hineingebracht werde und darin ins
Glühen gelange, so z. B. eine Spirale von Platindraht in einer
Wasserstoffgasflamme, ein Stück Aetzkalk in dem Knallgasgebläse, ein
Cylinder aus Magnesia oder Zirkonerde in einer Wasserstoff- oder
Leuchtgasflamme, die durch Sauerstoffgas angefacht wird, zu Magnesia
verbrennender Magnesiumdraht (Magnesiumlicht) u. s. w. Wenn wir von den
letztgenannten Arten der Beleuchtung (dem Platingas, dem Kalk-,
Magnesia- und Zirkonlicht und endlich dem Magnesiumlicht), welchen
vielleicht eine grosse Zukunft bevorsteht, und von der Beleuchtung auf
elektrischem Wege vorläufig absehen, und nur diejenige Leuchtart, bei
welcher die Lichtausstrahlung der Flamme eine Folge ist von in der
Flamme vorhandenen dichten Kohlenwasserstoffdämpfen, ins Auge fassen,
so folgt _a priori_, dass alle Körper, die als Leuchtmaterialien
Anwendung finden sollen, Verbindungen des Kohlenstoffs mit dem
Wasserstoff enthalten müssen. Und diese Kohlenwasserstoffe finden sich
auch in der That in allen Substanzen, die entweder als
Beleuchtungsstoffe selbst oder zu deren Fabrikation Benutzung finden,
so in dem Talg, dem Palmöl und der daraus dargestellten Stearin- und
Palmitinsäure, dem Wachs, dem Wallrath, dem Paraffin, dem Rüböl, dem
Solaröl, dem Photogen und dem Petroleum, dem Camphin, ferner in der
Steinkohle, den bituminösen Schiefern wie der Bogheadkohle, dem Holz,
den Fetten und den Harzen.
[Sidenote: Flamme.]
Jeder flüssige und feste Körper, der sich bei einer Temperatur
verflüchtigt oder unter Zersetzung vergast, welche geringer als die zur
Verbrennung erforderliche ist, kann begreiflicherweise nur als Gas
brennen. Die dabei wahrzunehmende Lichterscheinung nennt man die
=Flamme=. Dieselbe erlangt ihre bekannte Form durch den Druck der sie
umgebenden Luft, indem letztere als gasförmiger und durch die Wärme
leichter gewordener Körper verdrängt und zum Aufsteigen veranlasst wird.
Das Leuchtmaterial wird, wenn es aus geschmolzener Paraffin- oder
Stearinsäure oder aus Oel (Rüböl oder Petroleum) besteht, in den feinen
Zwischenräumen des Dochtes wie von Capillarröhren in die Höhe gezogen und
in der Nähe der Flamme in gasige und dampfförmige Produkte zersetzt,
deren Natur im Wesentlichen mit der des gereinigten Leuchtgases
übereinstimmt.
Die ersten und wichtigsten Aufklärungen über die Natur der Flamme und
das Leuchten derselben, namentlich über die Ursache ihrer ungleichen
Lichtstärke verdanken wir =H. Davy=. In neuerer Zeit haben wieder
mehrere Chemiker ihre Aufmerksamkeit dem Studium der Flamme zugewendet,
und die Arbeiten von =Hilgard=, =H. Landolt=, =Pitschke=, =Blochmann=,
=Kersten= und besonders die von =H. Deville=, =Volger=, =Lunge=,
=Frankland= u. A. haben unsere Kenntnisse hinsichtlich der Natur des
Leuchtens der Flamme nicht unwesentlich erweitert. Die genaue
Betrachtung einer Flamme lässt darin drei Theile unterscheiden, nämlich
1) einen äusseren, leuchtenden Mantel, den sogenannten Schleier, 2)
einen mittleren, glühenden Kern und 3) einen innersten und untersten
Theil, in welchem letzteren die Vorwärmung der zur Verbrennung
gelangenden gasigen Körper erfolgt. Die gewöhnliche Annahme über die
Natur des Leuchtens der Flamme ging bis auf die neueste Zeit dahin,
dass aus den Kohlenwasserstoffen, welche die Flamme bilden, durch die
hohe Temperatur und durch den von aussen eindringenden atmosphärischen
Sauerstoff, welcher sich vorzugsweise mit dem Wasserstoff verbinde, der
Kohlenstoff abgeschieden werde und durch sein Erglühen in der
Wasserstoffflamme dieselbe leuchtend mache. Durch die oben erwähnten
Arbeiten, namentlich die von =Hilgard=, welcher mit einer Kerzenflamme
operirte und von =Landolt= und =H. Deville=, welche die Natur des
Leuchtens der Gasflamme zum Gegenstand des Studiums machten, erfahren
wir, wie schnell die atmosphärische Luft mit den Verbrennungsprodukten
durch die Flamme diffundirt und wie im Innern derselben die brennbaren
Gase abnehmen, die Verbrennungsprodukte aber zunehmen. Alle diese
Untersuchungen sind jedoch noch nicht zur Erklärung vieler der
gewöhnlichsten Erscheinungen bei leuchtenden Flammen hinreichend. Man
ist z. B. noch keineswegs im Klaren über den Zusammenhang zwischen der
chemischen Zusammensetzung eines Leuchtstoffes und seinem Leuchtwerthe,
sodass die Gasanalysen, welche zum Zwecke der Werthbestimmung des
Leuchtgases gegenwärtig häufig ausgeführt werden, immer noch wenig
Aufklärung in dieser Hinsicht geben. Das, was man über die Natur der
Flamme weiss, ist eine Folge der Untersuchung =O. Kersten='s, welche
die zuerst von =O. L. Erdmann= (in Leipzig) ausgesprochene Ansicht
bestätigte, dass bei der Verbrennung des Leuchtgases der Sauerstoff
zunächst und vorzugsweise an den freien, in der Flamme suspendirten und
die Leuchtkraft bedingenden Kohlenstoff tritt und nicht zunächst an den
Wasserstoff. =O. Kersten= neigt sich über die Natur der leuchtenden
Flamme folgender Ansicht zu: Die Verbrennung findet nicht im Innern,
sondern nur in dem Schleier und in dem Theile des leuchtenden Mantels,
der ihnen zunächst liegt, statt, denn es kann nicht angenommen werden,
dass durch eine Schicht glühenden Wasserstoffs und Kohlenstoffs eine
Spur Sauerstoff eindringen könne; die im Innern wahrgenommenen
Verbrennungsprodukte sind nicht dort entstanden, sondern nur durch
Diffusion dahin gelangt. Die Gesammthitze der Flamme rührt mithin vom
Schleier der Verbrennungszone her. Die Temperatur des Innern der Flamme
und des Mantels nimmt natürlich nach oben stark zu, und daher ist der
leuchtende Theil, in welchem der Kohlenstoff durch die Hitze
ausgeschieden wird, unten eine dünne Hülle des dunklen Kegels, weiter
oben aber, wo die Temperatur, bei welcher die Kohlenwasserstoffgase in
ihre Bestandtheile sich spalten, sich bis in die Mitte erstreckt,
erfüllt er das gesammte Innere, weshalb man hier eine massive
leuchtende Flamme hat. Indem dann der freie Kohlenstoff dem
sauerstoffreichen Schleier sich nähert, verbrennt er zu Kohlensäure,
und hauptsächlich während dieser Verbrennung leuchtet er, und zwar um
so mehr, je lebhafter sie ist. In dem Schleier verbrennt mithin zuerst
Kohlenoxyd und Wasserstoff zugleich; dass dieser Schleier am untern
Theile noch keinen leuchtenden Mantel bildet, erklärt sich daraus, dass
die Masse der inneren Gase noch zu kalt ist, als dass eine Abscheidung
von Kohlenwasserstoffen möglich wäre. Das Nichtleuchten einer Flamme,
selbst der von reinem ölbildenden Gase, in Folge zu geringer Ausdehnung
der hohen Schleiertemperatur lässt sich wahrnehmen, wenn man eine
Gasflamme möglichst klein macht; in diesem Falle findet Verbrennung im
Ganzen statt, ehe eine Zersetzung vor sich gehen konnte, wie im unteren
blauen Theile einer leuchtenden Flamme. Das Leuchten beruht demnach auf
der Zusammensetzung des Gases vor der Verbrennung und keineswegs auf
einer Späterverbrennung des Kohlenstoffs. Die Gestalt der Flamme und
ihrer Theile und alle ihre Eigenthümlichkeiten erklären sich somit
ungezwungen. Bei der =Gasflamme= hat man seither angenommen, dass es
die in derselben momentan ausgeschiedenen glühenden Kohlenpartikeln
seien, welche das Licht geben; es dürften aber hier nach
=Frankland='s Untersuchungen (1867) die dichten Dämpfe der höheren
Kohlenwasserstoffverbindungen sein und nicht der feste Kohlenstoff. Wir
haben im Gase Verbindungen von sehr hoher Dichtigkeit, die als Dämpfe
ebenso wie z. B. der Arsendampf im Stande sind, die Flamme leuchtend zu
machen; es gehören dahin die Dämpfe des Benzols, Naphtalins und sicher
vieler anderer Bestandtheile, die wir auch im Gastheer finden; diese
Dämpfe halten sich in der Flamme unzersetzt, bis sie den äusseren
Mantel derselben erreichen und dann in Berührung mit dem Sauerstoffe
der atmosphärischen Luft verbrennen. Man pflegt als Beweis für die
bisherige Ansicht, dass es der glühende feste Kohlenstoff sei, der in
der Flamme leuchte, gewöhnlich den Umstand anzuführen, dass sich der
Kohlenstoff auf einem Stücke Porcellan, welches man in die Flamme
bringt, auffangen lässt. Es ist aber nicht nachgewiesen, dass das
reiner Kohlenstoff ist. Im Gegentheil, wenn man den Niederschlag
untersucht, so findet man, dass er immer Wasserstoff enthält, und der
Chemiker weiss recht gut, dass, wenn er reinen Kohlenstoff haben will,
er den Russ noch lange glühen muss, um den Wasserstoff zu entfernen.
Ja, er wendet sogar Chlor zu diesem Zwecke an, indem er Chlorgas über
die Masse leitet, während sie in einer Röhre sich im weissglühenden
Zustande befindet. Der Russ ist wahrscheinlich weiter nichts als ein
Conglomerat der dichtesten lichtgebenden Kohlenwasserstoffverbindungen,
deren Dämpfe sich an der kalten Fläche des eingebrachten
Porcellankörpers condensiren. Wie könnte auch eine Flamme so
durchsichtig sein, als sie wirklich ist, wenn sie mit festen
Kohlenstoffpartikeln angefüllt wäre? Oder wie könnte es für die
photometrische Lichtmessung gleichgültig sein, ob man eine Flamme auf
die flache oder auf die schmale Seite einstellt, wenn es die festen
Kohlenpartikeln wären, welche das Licht geben? Es mag sein, dass in
geringem Grade auch eine Zersetzung der Kohlenwasserstoffe und eine
Ausscheidung festen Kohlenstoffes stattfindet; in der Hauptsache aber
sind es die sehr dichten brennenden Kohlenwasserstoffdämpfe selbst,
welchen die Gasflamme ihre Leuchtkraft verdankt. Dass die Temperatur
der Flamme auf die Leuchtkraft derselben zugleich einen gewissen
Einfluss übt, versteht sich von selbst. Auch nach den Untersuchungen
von =H. Deville= (1869) hängt der Grad der Leuchtkraft einer Flamme mit
der Dichtigkeit der Dämpfe darin, innig zusammen. Die Dissociation
scheint auf das Verhalten der Flamme nicht ohne Einfluss zu sein.
Unter den gewöhnlich stattfindenden Verhältnissen gehört es zur
Zusammensetzung eines Leuchtmaterials, welches bei ruhiger Luft
leuchten, aber nicht russen soll, dass es auf 6 Gewichtstheile
Kohlenstoff 1 Gewichtstheil Wasserstoff enthalte, wie es ungefähr bei
dem ölbildenden Gase, dem Paraffin, dem Wachse und der Stearinsäure der
Fall ist. Terpentinöl schon, welches auf 1 Th. Wasserstoff 7,5 Th.
Kohlenstoff enthält, verbrennt mit russender Flamme, in weit höherem
Grade ist dies bei dem Benzol der Fall, das aus 1 Th. Wasserstoff und
12 Th. Kohlenstoff besteht, oder gar dem Naphtalin, in welchem des
Verhältniss wie 1 : 15 ist. Soll der überschüssige Kohlenstoff, der
sich als Russ (nach =Frankland=, wie oben bemerkt, kein reiner
Kohlenstoff, sondern ein Conglomerat dichter
Kohlenwasserstoffverbindungen) ausscheidet, verbrennen, so kann dies
nur durch vermehrte Luftzufuhr geschehen, wie es z. B. der Fall ist bei
den Lampen durch Aufsetzen eines Glascylinders. Flammen, die keine
Kohle ausscheiden, wie die des Grubengases und des Alkohols, brennen
nur wenig leuchtend. Die Leuchtkraft eines leuchtenden Gases wird
sofort vernichtet, wenn man demselben atmosphärische Luft zumischt, wie
es z. B. in den Gasbrennern zu Heizungszwecken in den chemischen
Laboratorien geschieht, oder wenn man es mit indifferenten Gasen oder
Dämpfen mengt.
Die Beleuchtung findet statt
I. vermittelst bei gewöhnlicher Temperatur =starrer= Substanzen, die in
=Kerzenform= zur Anwendung kommen, hierher gehören der Talg, das
Palmöl, die Stearin- und Palmitinsäure, die Elaïdinsäure, das Wachs,
der Wallrath und das Paraffin;
II. vermittelst =flüssiger= Substanzen, welche vorzugsweise zur
=Lampen=beleuchtung dienen, welche wieder zerfallen
a) in =nichtflüchtige= Oele, wie Rapsöl, Olivenöl und Thran;
b) in =flüchtige= Oele; letztere sind entweder
[Greek: a]) ätherische Oele, wie das Camphin (gereinigtes
Terpentinöl), oder
[Greek: b]) durch Verarbeitung von Theer (aus Torf, Braunkohle,
Blätterschiefer, Bogheadkohle) erhaltene Mineralöle, die Gemenge
von flüssigen Kohlenwasserstoffen sind und unter dem Namen Solaröl,
Photogen, Ligroïne, Kerosin im Handel sich finden, oder endlich
[Greek: g]) das von der Natur gelieferte Erdöl oder Petroleum,
welches im raffinirten Zustande unter dem Namen Petrosolaröl als
Leuchtstoff verwendet wird;
III. vermittelst =gasförmiger= Substanzen, welche entweder durch
trockene Destillation von Steinkohle, bituminösem Schiefer, Torf, Holz,
Petroleumrückständen, Harzen und Fetten sich bilden, welche bei hoher
Temperatur in einen festen, kohlenreichen Rückstand, in Theer und in
Gase zerlegt werden, oder auch wie das Wassergas aus Kohle und
Wasserdämpfen entstehen.
Bei den gasförmigen Leuchtstoffen wird der lichtentwickelnde Körper
entweder
a) von der Flamme selbst geliefert, wie bei dem gewöhnlichen
Leuchtgas, oder
b) von aussen hinzugebracht, wie bei dem sogenannten Platingas durch
Platindraht, bei dem Kalklicht durch Kalk, bei dem Magnesia- und
Zirkonlicht durch einen Cylinder von Magnesia oder Zirkonerde, oder
endlich durch flüssige Kohlenwasserstoffe (Carburiren des Gases).
I. Beleuchtung mittelst Kerzen.
[Sidenote: Beleuchtung mittelst Kerzen.]
Sieht man von den Kienspänen ab, deren man sich in armen Gegenden zur
Beleuchtung bedient, so ist die =Kerze= die einzige Form, unter welcher
feste Leuchtstoffe Anwendung finden. Die Kerze besteht aus dem
cylindrisch geformten Leuchtmaterial (Palmitin- und Stearinsäure,
Paraffin, Talg, Wachs), in dessen Längenaxe der Baumwolldocht sich
befindet. Die Stärke des Dochtes muss im richtigen Verhältnisse zum
Durchmesser der Kerze stehen. Wir beschreiben im Folgenden die
Fabrikation:
1) der Stearinkerzen, 3) der Talgkerzen,
2) der Paraffinkerzen, 4) der Wachskerzen.
[Sidenote: Fabrikation der Stearinkerzen.]
1) =Die Fabrikation der Stearinkerzen.= Das Rohmaterial der
Stearinkerzenfabrikation ist gegenwärtig Palmöl und Talg, zu welchen in
den Vereinigten Staaten (in Cincinnati) das Schweineschmalz sich gesellt.
Durch die Untersuchungen von =W. Heintz= (in Halle a. S.), welche sich an
die von =Chevreul= anschliessen, hat sich ergeben, dass die genannten
Fette aus Palmitinsäure, Stearinsäure und Oelsäure und Glycerin bestehen.
Diejenige Säure, welche von =Chevreul= Margarinsäure genannt worden ist,
erwies sich als ein Gemenge von Palmitinsäure und Stearinsäure. Sehr
häufig bestehen die sogenannten »Stearinkerzen« aus Gemischen von Stearin
(dem Gemenge von Palmitin- und Stearinsäure) und weichem Paraffin. Man
nennt solche Kerzen =Apollo=- oder =Melanylkerzen=. Die Herstellung der
Stearinkerzen zerfällt in zwei Hauptabtheilungen, nämlich
A. In die Darstellung der Fettsäuren,
B. In die Umwandlung derselben in Kerzen.
A. Die =Darstellung der Fettsäuren= kann geschehen durch Verseifung mit
Kalk, mit Schwefelsäure und darauf folgende Destillation, mit Wasser und
Hochdruck, und mittelst überhitzter Wasserdämpfe und nachfolgende
Destillation.
[Sidenote: Fettsäuredarstellung durch Kalkverseifung.]
I. =Verseifung der Fette mit Kalk.= Als Fettsubstanz wendet man an Rinds-
oder Hammeltalg und Palmöl. Der Hammeltalg enthält grössere Mengen fester
Fettsäuren und lässt sich auch leichter verarbeiten, der Rindstalg
dagegen ist wohlfeiler zu erlangen. Der aus Russland in grosser Menge
kommende Talg ist gewöhnlich ein Gemisch von Rindstalg mit Hammeltalg.
Seitdem das Palmöl in grosser Menge und zu billigen Preisen nach Europa
gelangt, ist in vielen Stearinkerzenfabriken das Palmöl die
Hauptfettsubstanz geworden.
Das Stearin liefert 95,7 Th. Stearinsäure (bei 70° schmelzend)
" Palmitin " 94,8 " Palmitinsäure ( " 62° " )
" Oleïn " 90,3 " Oelsäure ( " -12° " )
C_{18}H_{36}O_{2}
C_{16}H_{32}O_{2}
C_{18}H_{34}O_{2}
Das Stearin, Palmitin und Oleïn sind Glyceride, das Stearin ist
Tristearin C_{57}H_{110}O_{6}, das Palmitin Tripalmitin
C_{51}H_{98}O_{6} und das Oleïn Trioleïn C_{57}H_{104}O_{6}. Während
der Verseifung mit Kalkmilch bilden sich die Calciumsalze der drei
Fettsäuren, der Stearinsäure, Palmitinsäure und Oelsäure, und das
Glycerin wird abgeschieden. Die Verseifung selbst geht auf folgende
Weise vor sich. Zunächst wird der Talg oder das Palmöl in mit
Bleiblech ausgefütterten Holzbottichen geschmolzen, indem der Bottich,
der beiläufig eine Capacität von 20 Hektoliter hat und mit 500 Kilogr.
Talg und 800 Liter Wasser beschickt worden ist, mittelst Wasserdämpfen
durch ein Rohr, dessen Ende spiralförmig am Boden des Bottichs liegt,
erwärmt wird. Nachdem aller Talg geschmolzen ist, beginnt man nach und
nach unter beständigem Umrühren 600 Liter Kalkmilch zuzusetzen, welche
70 Kilogr. gebrannten Kalk (= 14 Proc. vom Gewicht des Talges)
enthalten. Nach 6-8stündigem Erhitzen ist die Bildung der Kalkseife
vollständig erfolgt. Von der harten krümeligen Kalkseife wird die
gelbliche =Glycerinlösung= abgezapft und dann auf =Glycerin=
verarbeitet. Der Theorie nach würde man, von der Annahme ausgehend,
dass auf je 3 Moleküle fetter Säuren, welche in dem neutralen Fette mit
1 Molek. Glycerin verbunden vorkommen, auf 100 Th. Fett nur 8,7 Th.
gebrannten Kalkes brauchen. Trotzdem wendet man allgemein 14 Proc. an,
weil man gefunden hat, dass der Ueberschuss die Verseifung erleichtert,
allerdings aber auch später einen entsprechend grossen Aufwand an
Schwefelsäure verursacht.
Die =Kalkseife= wird nun mittelst =Schwefelsäure= zersetzt, die man
entweder im concentrirten Zustande oder als Kammersäure anwendet. Die
Zerlegung der Kalkseife geschieht entweder in den nämlichen Bottichen,
in welchen die Verseifung vor sich ging, oder in besonderen mit Blei
ausgelegten Bottichen oder Steinkufen, welche ebenfalls am Boden mit
einem Dampfrohr versehen sind. Das Quantum der zur Zersetzung der
Kalkseife erforderlichen Schwefelsäure beträgt auf 500 Kilogr. Talg und
70 Kilogr. Kalk 137 Kilogr. Die Schwefelsäure wird mit Wasser bis auf
12° B. verdünnt (sie enthält in diesem Zustande noch 30 Proc.
H_{2}SO_{4}), mit der Kalkseife in dem Zersetzungsbottich
zusammengebracht, durch eingeleiteten Dampf erwärmt und drei Stunden
lang gerührt. Nachdem die Fettsäuren sich abgeschieden haben, hemmt man
die Dampfzufuhr und lässt die Flüssigkeit einige Zeit ruhen, wodurch
sich die geschmolzenen fetten Säuren auf der Oberfläche ansammeln und
ein grosser Theil des entstandenen Calciumsulfates am Boden des
Bottichs sich abscheidet. Die geschmolzenen fetten Säuren werden in
eine mit Blei ausgefütterte Kufe abgelassen oder übergeschöpft und
behufs der Entfernung der letzten Antheile von Kalk und Gyps zuerst
unter gleichzeitiger Mitwirkung von Wasserdämpfen mit verdünnter
Schwefelsäure von 1,089 spec. Gewicht (= 12° B.) und dann mit Wasser
gewaschen. Was die Ausbeute an fetten Säuren aus gereinigtem Kalk
betrifft, so geben
500 Kilogr. Talg 459,5 Kilogr. fette Säuren
500 " " 463 " " "
500 " " 478 " " "
500 " " 487,5 " " "
----------------------------------------------
2000 Kilogr. Talg 1888,0 Kilogr. fette Säuren,
entsprechend 94,8 Proc. Die Ausbeute ist abhängig von der Art, Reinheit
und Behandlung des Talges.
100 Th. der fetten Säuren gaben:
a) 43,3 Th. feste Fettsäure}
b) 45,8 " " " } Im Mittel 45,9 Th. eines Gemenges von
c) 46,2 " " " } Stearin- und Palmitinsäure.
d) 48,4 " " " }
Nachdem die fetten Säuren so vollständig als möglich durch wiederholtes
Waschen mit Wasser von Kalk, Gyps und Schwefelsäure befreit worden
sind, erhält man dieselben einige Zeit im geschmolzenen Zustande, um
dem Wasser Gelegenheit zu geben, sich vollständig abzuscheiden; hierauf
lässt man die fetten Säuren =erstarren= oder =krystallisiren= und
=presst= dann den nicht fest gewordenen Theil, wesentlich aus Oelsäure
bestehend, in starken hydraulischen Pressen, erst in der Kälte, dann
unter Mitwirkung der Wärme aus. Das =Erstarrenlassen= geschieht in
Kapseln oder Formen von Weissblech, die ähnlich den Chocoladeformen am
Rande weiter sind als am Boden und ungefähr 2 Kilogr. fette Säuren zu
fassen vermögen. In einigen Fabriken wendet man gegenwärtig auch Formen
aus emaillirtem Schwarzblech an. Die fetten Säuren werden nun in den
Formen einer langsamen Krystallisation überlassen, wozu im Winter 12,
im Sommer 24 Stunden erforderlich sind. Je langsamer die
Krystallisation vor sich geht und je besser die Krystalle sich
ausbilden konnten, desto leichter und vollständiger lassen sich die
flüssigen Theile durch Auspressen abscheiden.
Nach vollständigem Erstarren der Masse in den Formen schreitet man zur
=Trennung der festen und flüssigen Fettsäuren=. Dies geschieht durch
=Pressen= und zwar zunächst durch =kaltes Pressen= und hierauf durch
=warmes Pressen=. Behufs des =kalten Pressens= stürzt man die Form auf
das Presstuch, ein grobes sackförmiges Gewebe aus Rosshaar oder auch
ein geköperter Stoff von Kammgarn aus besonders starker und zäher
Wolle, schlägt die braungelben Fettbrote in dasselbe ein, schichtet die
gefüllten Presssäcke zwischen Eisen- oder Zinkplatten auf den
Presstisch einer gewöhnlichen hydraulischen Presse und unterwirft
dieselben einem Drucke von 200,000 Kilogr. Die abfliessende =Oelsäure=
wird von Sammeltrichtern, die unter dem Presstische sich befinden,
aufgenommen und in ein Reservoir geführt. Sie findet Anwendung zur
Seifenbereitung und zum Einfetten der Wolle, so wie in neuerer Zeit als
=Oelsäureäther= mit Thon gemischt als vortreffliches =Lederöl= (zum
Geschmeidigmachen des Leders). Wenn die vertikale hydraulische Presse
keine Oelsäure mehr giebt, schreitet man zum =warmen Pressen=. Hierzu
dienen allgemein liegende oder horizontale hydraulische Pressen, deren
Construction seit der Gründung der Stearinkerzenindustrie mehrfach
abgeändert worden ist. Anfänglich bestanden sie aus dem Trog, in
welchem das Pressen stattfindet, aus dem Presscylinder und aus
gusseisernen Platten, welche man bei jeder Operation in siedendes
Wasser tauchte und hierauf zwischen die Fettsäurebrote brachte. Dieses
Verfahren nahm viel Arbeit in Anspruch. Später wurde das Erwärmen in
der Art bewerkstelligt, dass man um den die Fettbrote enthaltenden Trog
eine doppelte Wand anbrachte, in welche man Dampf leitete. Häufig
befolgt man in den Fabriken beide vereinigte Methoden, aber anstatt die
gusseisernen Platten bei jeder Operation behufs des Erwärmens
herauszunehmen, bleiben sie immer in der Presse; sie sind hohl und
werden durch Dampf geheizt.
Die einzelnen Sorten der durch das Warmpressen erhaltenen festen fetten
Säuren werden nun der =Läuterung= unterworfen. Dies geschieht, indem
man dieselben mit Dampf mit sehr verdünnter Schwefelsäure (von 3° B.)
in mit Blei ausgefütterten Waschbottichen schmilzt und dieselbe
Operation auf reinem Wasser 2-3mal wiederholt, bis alle Schwefelsäure
ausgewaschen ist, hierauf erhält man sie längere Zeit im geschmolzenen
Zustande, bis sich alles Wasser abgeschieden hat und giesst sie endlich
in Formen. Das Waschwasser muss frei von Kalk sein; steht nur
kalkhaltiges zu Gebote, so entfernt man den Kalk durch Fällen mit
Oxalsäure oder Stearinsäure. Zuweilen klärt man die Fettsäuren, indem
man während des letzten Schmelzens auf dem Wasser zu Schaum
geschlagenes Eiweiss (auf 100 Kilogr. Fettsäure zwei Eier) zusetzt,
oder die Stearinsäure nochmals auf mit Oxalsäure angesäuertem Wasser
umschmelzt. Die so erhaltene Fettsäure wird entweder in Blechformen
gegossen, um in Gestalt von flachen Kuchen an die Kerzenfabrikation
abgegeben zu werden oder sofort in der Fabrik selbst zu Kerzen
verarbeitet.
In den Stearinkerzenfabriken werden behufs der Ausscheidung der
Fettsäuren aus der Kalkseife jährlich Tausende von Centnern
Schwefelsäure in werthlosen Gyps verwandelt. Es liegt daher der Gedanke
nahe, zur Verseifung des Talges oder Palmöles =Aetzbaryt= anzuwenden,
womit zugleich der Vortheil verknüpft ist, dass man die zur Zersetzung
der Seife verwendete Schwefelsäure fast zu dem Ankaufspreise in Gestalt
von Barytweiss verwerthen und aus der von der schweren und sich leicht
absetzenden Barytseife abgelassenen Flüssigkeit das Glycerin weit
vollständiger abscheiden kann, als wenn man sich des Kalkes zum
Verseifen bedient hätte. Einer von =Cambacérès= im Jahre 1855
vorgeschlagenen Verseifungsmethode mit =Thonerde= liegt gleichfalls die
Absicht zu Grunde, bei der Zersetzung der unlöslichen Seife durch
Schwefelsäure ein werthvolleres Nebenprodukt als der Gyps ist, zu
erhalten. =Thonerde= verseift die Fette nicht, wol aber
Natrium-Aluminat (das seit einigen Jahren als _Natrona refined
Saponifier_ in Nordamerika vielfach zur Verseifung angewendet wird); es
bildet sich Aluminiumseife, während das Natron frei wird und zum
Auflösen neuer Antheile von Thonerde verwendet werden kann. Seitdem
durch die Verarbeitung der beiden Mineralien Kryolith und Bauxit das
Natrium-Aluminat als Zwischenprodukt auftritt, welches dann weiter auf
Aluminiumsulfat und auf Soda verarbeitet wird, verdient der Vorschlag
bei der Bereitung der Stearinsäure Aluminiumseife, statt der
Calciumseife, darzustellen, alle Beachtung, da die Flüssigkeit, welche
durch Zersetzen der Seife mit Schwefelsäure erhalten wird, sofort auf
reines Aluminiumsulfat oder auf Alaun verarbeitet werden kann.
Ausserdem ist hier hervorzuheben, dass die Aluminiumseife bereits in
der Kälte durch Essigsäure zersetzt werden kann, wodurch sich
Aluminiumacetat (vergl. S. 296) gewinnen lassen wird.
Die Kalkverseifung hat bedeutend an Boden verloren, seitdem die weit
vortheilhaftere Verseifung mit Schwefelsäure und mit überhitzten
Wasserdämpfen eingeführt worden ist.
[Sidenote: Verseifung mit vermindertem Kalkzusatze.]
II. =Verseifung mit vermindertem Kalkzusatze und Anwendung von
Hochdruck.= =de Milly= hat das Verfahren des Verseifens der Fette durch
Kalk wesentlich abgeändert. Er hatte nämlich gefunden, dass die Menge des
zur Verseifung erforderlichen Kalkes, welche er in seiner Fabrik schon
längst von 14 Proc. auf 8 oder 9 Proc. des Talggewichtes vermindert
hatte, sich noch auf die Hälfte, also auf 4, ja selbst auf 2 Proc.
verringern lasse, vorausgesetzt, dass man die Mischung von Kalk, Wasser
und Fett einer höheren Temperatur als bisher aussetzt. =de Milly= liess
in einem verschlossenen Kessel 2300 Kilogr. Talg und 20 Hektoliter
Kalkmilch, welche 50 Kilogr. Kalk (= 2 Proc.) oder 69 Kilogr. desselben
(= 3 Proc.) enthielt, bringen und auf das Gemisch Dampf von 182° C. (= 10
Atmosphären Druck) einwirken, so dass die Temperatur in dem Kessel 172°
C. betrug. Es ergab sich, dass nach Verlauf von sieben Stunden die
Verseifung beendigt war. In dem Kessel fand sich eines Theiles eine
wässerige Lösung von Glycerin, andern Theiles eine Masse aus fetten
Säuren bestehend, in welcher kleine Mengen von Calciumseife eingesprengt
waren. Der Kessel wurde entleert und von Neuem beschickt, so dass in 24
Stunden 6900 Kilogr. Talg verarbeitet werden konnten. Dieses Verfahren
ist ein sehr vorteilhaftes, da die Menge der zur Zersetzung der
Calciumseife erforderlichen Schwefelsäure beträchtlich vermindert wird.
Zur Erklärung dieser eigenthümlichen Art der Verseifung führt =Payen=
an, indem er von den Untersuchungen von =Bois= und =Berthelot= ausgeht,
er glaube, der Kalk gebe bei seiner Einwirkung auf das Tristearin,
Tripalmitin und Trioleïn den Anstoss zu einer Molecularbewegung, welche
durch das Wasser bei einer Temperatur von 172° beendigt werde.
=Pelouze= hatte beobachtet, dass Calciumseife, durch Fällen einer
wässerigen Lösung von Chlorcalcium mit einer wässerigen Lösung von
käuflicher Seife erhalten, mit einem gleichen Gewicht Wasser und dann
mit Olivenöl in einen Digestor gegeben, bei einer Temperatur von
155-165° das Oel unter Freiwerden von Glycerin verseifte. Aus diesen
und ähnlichen Versuchen glaubt er schliessen zu dürfen, dass bei der
=de Milly='schen Verseifung durch einige Procente Kalk der Process in
mehrere Perioden zerfällt, in welchem sich zuerst eine basische oder
neutrale Seife bildet, die sich endlich in eine saure Seife umwandelt.
Zieht man aber in Betracht, dass =de Milly= bei der Verseifung mit 2
Proc. Kalk eine Temperatur von 182° (entsprechend 10 Atmosphären Druck)
anwendet, dass ferner =Wright= und =Fouché= mit dem Wasser allein bei
der nämlichen Temperatur fast vollständig eine Zersetzung der Fette
bewirkten, und dass endlich =Clöez= bei 200° eine vollkommene
Verseifung der Fette durch Wasser allein eintreten sah, so scheint es
am einfachsten, in dem vorliegenden Falle anzunehmen, dass nur das
Wasser das zersetzende Element sei und dass die Gegenwart von 2 Proc.
Kalk die Verseifung befördere und vereinfache, indem sie die im
entgegengesetzten Sinne wirkende Verwandtschaft, die nach =Berthelot='s
Versuchen beim Zusammenbringen von freier Fettsäure und Glycerin durch
das Bestreben sich äussert, sich zu dem ursprünglich vorhanden
gewesenen neutralen Fettkörper zu vereinigen, erfolgreich aufhebt.
Dasselbe Resultat wird noch besser durch eine kleine Menge Alkali
erzielt.
[Sidenote: Verseifung mit Schwefelsäure.]
III. =Die Verseifung mit Schwefelsäure und darauf folgende
Dampfdestillation.= Dass die Fette durch concentrirte Schwefelsäure eine
ähnliche Zersetzung erleiden wie durch die Alkalien, war schon =Achard=
im Jahre 1777 bekannt, wurde 1821 von =Caventon= und 1824 von =Chevreul=
wieder erwähnt, aber erst von =Frémy=, der den Einfluss der concentrirten
Schwefelsäure einem genauen Studium unterwarf, im Jahre 1836
wissenschaftlich erklärt. Für die Industrie erhielt die
Schwefelsäureverseifung erst Bedeutung, als =Dubrunfault=
1841 die Destillation der Fettsäuren in den Betrieb einführte. Als
Fettmaterial verwendet man gewöhnlich bei der Schwefelsäureverseifung nur
solche Fette, die wegen ihrer Beschaffenheit und der Verunreinigungen,
die sie enthalten, zur Kalkverseifung nicht verwendbar sind, so das
Palmöl, das Cocosnussöl, das Knochenfett, die Fettabfälle der
Schlächtereien, der Küchen, die Produkte der Zersetzung der Seifenwässer
der Wollspinnereien und Tuchfabriken durch Schwefelsäure (obgleich dieses
Fett zur Bereitung des =Suintergases= vortheilhaft Anwendung findet),
Rückstande vom Reinigen des Theeres, Raffiniren des Oeles, Auslassen des
Talges u. s. w.
Das ganze Verfahren, wie es heutzutage (u. a. in der grossen
Stearinkerzenfabrik von =Leroy= und =Durand= zu Gentilly bei Paris, die
mir während der Ausstellung 1867 zugänglich war) ausgeführt wird,
zerfällt in drei Phasen, nämlich
[Greek: a]) in die Verseifung mit Schwefelsäure,
[Greek: b]) in die Zersetzung der Produkte der Schwefelsäureverseifung,
[Greek: g]) in die Destillation der Fettkörper.
[Greek: a]) =Die Verseifung mit Schwefelsäure.= Da die meisten der
Fettmaterialien, die man bei der Schwefelsäureverseifung verwendet, im
hohen Grade verunreinigt sind, so werden dieselben zunächst umgeschmolzen
und absetzen gelassen. Die so gereinigten Fette kommen nun in den zur
Verseifung dienenden Kessel aus starkem Schwarzblech und mit Blei
überkleidet, der mit einem Rührapparat versehen ist und durch Einleiten
von Dampf zwischen doppelte Boden erwärmt werden kann. In diesen Kessel
bringt man die Schwefelsäure von 66° B. Die Menge derselben richtet sich
nach der Natur der angewendeten Fettmaterialien; bei Anwendung von
Küchenfett, Fettabfällen der Schlächtereien und dergl. braucht man 12
Proc. vom Gewicht der Fette, bei Palmöl genügen oft 6 Proc.; die
durchschnittliche Menge der Schwefelsäure beträgt 9 Proc. Nachdem das
Fett zugegeben worden ist, setzt man den Rührapparat in Bewegung und
beginnt nun die Erhitzung durch Einleiten von Wasserdämpfen in den
doppelten Boden des Kessels. Die Temperatur, bis zu welcher man erhitzt,
ist verschieden; in der Fabrik von =Price u. Co.= in London steigert man
dieselbe bis auf 177° C., in der Fabrik zu Gentilly wird dagegen eine
Temperatur von 110-115° selten überschritten. Während des Erhitzens bläht
sich die Masse auf, färbt sich braun und entwickelt reichlich schweflige
Säure, welche letztere sich durch die Einwirkung der concentrirten
Schwefelsäure auf einen Theil des Glycerins, theils aber auch aus den
verunreinigenden Körpern sich bildet. Das neutrale Fett geht hierbei in
ein Gemenge der Sulfofettsäure mit Sulfoglycerinsäure über. Nach
15-20stündigem Erwärmen und Rühren ist der Verseifungsprocess beendigt.
Nach einem neuen Verfahren von =de Milly= (1867) wird der Talg auf 120°
erwärmt, mit 6 Proc. Schwefelsäure erwärmt, die Dauer der Einwirkung aber
auf 2-3 Minuten beschränkt. Dadurch ist es möglich, 80 Proc. der festen
Fettsäuren in einem Zustande zu erhalten, in welchem sie sofort (d. h.
ohne vorherige Destillation) zu Kerzen verwendet werden können, während
nur 20 Proc. destillirt werden müssen[175].
[175] =Balard= (1868) bezeichnet =de Milly='s Verfahren als den
grössten Fortschritt in der Stearinsäurefabrikation seit länger
als 14 Jahren.
[Greek: b]) =Die Zersetzung der Produkte der Schwefelsäureverseifung.=
Nach vollendeter Verseifung schreitet man zur Zersetzung der
Sulfofettsäure. Zu dem Ende lässt man die Masse 3-4 Stunden lang abkühlen
und dann in grosse mit Bleiblech ausgekleidete Holzbottiche laufen, die
zum dritten Theile mit Wasser angefüllt sind. In den Bottichen liegen
Dampfröhren, welche das Gemisch bald auf eine Temperatur von 100°
bringen. Hierbei wird die Verbindung der Schwefelsäure mit der Fettsäure
zerlegt und letztere theils mit einem grösseren Gehalt an Wasserstoff und
Sauerstoff als die fetten Säuren, aus denen sie sich gebildet, theils
aber auch unverändert ausgeschieden und schwimmt oben auf. Nachdem sie
wiederholt mit siedendem Wasser gepeitscht worden sind, zapft man die
fetten Säuren in ein Gefäss ab, wo man bei einer Temperatur von 40-50° C.
Wasser und fremde Körper absetzen lässt. Die geklärten fetten Säuren
werden in einer flachen Pfanne mit abgehendem Feuer erwärmt, bis alles
Wasser daraus entfernt ist, hierauf werden sie der Destillation
unterworfen.
[Greek: g]) =Die Destillation der fetten Säuren= erfordert die
Beobachtung verschiedener Vorsichtsmaassregeln; wollte man über freiem
Feuer destilliren, so würden sich die fetten Säuren zum grossen Theile
unter Hinterlassung eines reichlichen Kohlenrückstandes und unter
Theerbildung und Entwickelung grosser Mengen brennbarer Gase zersetzen.
Wenn man aber die Temperatur regelt, dadurch, dass man das Fett vor der
Einwirkung des freien Feuers bewahrt, namentlich die atmosphärische Luft
aus den Destillirapparaten vollständigst entfernt, so geht die
Destillation regelmässig vor sich und die Fettsäuren sublimiren
grösstentheils unverändert. Man erfüllt diese Bedingungen durch Anwendung
überhitzter Wasserdämpfe von 250-350°. Die Fettsäuren kommen in eine
geräumige Retorte, die in einer Oeffnung einer Mauer sich befindet. Mit
der Retorte communicirt einestheils ein Rohr, welches den überhitzten
Wasserdampf zuführt, anderntheils ein gewöhnliches Kühlrohr. Die in der
Vorlage sich ansammelnden Fettsäuren sind übrigens zu den verschiedenen
Zeiten der Destillation nicht die nämlichen. Fängt man sie fractionirt
vom Anfange der Destillation bis zu dem Ende auf, so ist ihr Schmelzpunkt
Aus Küchen- und
Aus Palmöl Knochenfett
1 Produkt 54,5 44°
2 " 52 41
3 " 48 41
4 " 46 42,5
5 " 44 44
6 " 41 45
7 " 39,5 41
Das zugleich mit den Fettsäuren sich condensirende Wasser läuft durch
einen Hahn aus der Vorlage ab; bei Beginn der Operation macht es die
Hälfte des Produkts, gegen das Ende nur mehr ein Drittheil desselben,
aus. Die Destillation nimmt bei Anwendung von Retorten von 1000 bis 1100
Kilogr. Capacität ungefähr 12 Stunden in Anspruch. Ihr Ende erkennt man
daran, dass die condensirten Produkte sich färben. In der Retorte bleibt
ein schwarzer Theerrückstand, dessen Menge 2-5 Proc. vom Gewicht des
angewendeten Palmöles, 5-7 Proc. wenn Küchenfett destillirt wurde,
ausmacht. Der Rückstand bleibt in der Retorte, bis er durch wiederholte
Destillationen sich in solcher Menge angehäuft hat, dass er entfernt
werden muss. Die ersten Produkte der Destillation des mit Schwefelsäure
verseiften Palmöles sind so fest, dass durch Pressen keine flüssige Säure
mehr ausgepresst werden kann; sie können sofort zur Kerzenfabrikation
Verwendung finden; die späteren Produkte verwandelt man durch Umschmelzen
in Fettsäurebrote, presst dieselben unter der hydraulischen Presse aus
und schmilzt sie auf Wasser um. Die abgepressten flüssigen Produkte
benutzt man zur Seifenfabrikation oder als Küchenlampenöl. Die hierbei
erhaltene Oelsäure ist wesentlich von der bei der Kalkverseifung
erhaltenen verschieden.
Man erhält nach diesem Verfahren an Fettsäuren
aus dem Suinter 47-55 Proc.
" den Olivenölabfällen 47-50 "
" dem Palmöl 75-80 "
" " Fette der Schlächtereien 60-66 "
" der Oelsäure 25-30 "
Anstatt der Schwefelsäure hat man das =Chlorzink=, welches (vgl. Seite
84) in vielen Fällen sich der Schwefelsäure ähnlich verhält, zur
Verseifung der Fette in Vorschlag gebracht. Es hat vor der Schwefelsäure
für manche Länder, so für die Staaten Südamerikas, unzweifelhafte
Vorzüge, die nicht nur, weil es immer wieder gewonnen werden kann, in dem
billigen Preise, sondern auch darin zu suchen sind, dass es sich, in
Kasten oder Fässer gegossen, mit Leichtigkeit und ohne Gefahr
transportiren lässt. Wenn man nach den Versuchen von =L. Krafft= und
=Tessié du Motay= ein neutrales Fett mit wasserfreiem Chlorzink erhitzt,
so tritt zwischen 150 und 200° eine vollständige Vermischung der beiden
Stoffe ein. Nach einige Zeit fortgesetztem Erhitzen und Auswaschen der
Masse mit warmem Wasser oder besser mit Wasser, welches mit etwas
Salzsäure angesäuert wurde, erhält man ein Fett, welches bei der
Destillation die ihm entsprechende Fettsäure giebt, wobei nur sehr
geringe Mengen von Arcoleïn sich bilden. Das Waschwasser nimmt hierbei
fast alles Chlorzink wieder auf und kann durch Eindampfen desselben
wieder gewonnen werden. Die Fettsäuren bilden sich hierbei in derselben
Menge als nach dem Verseifungsverfahren mit Schwefelsäure; sie haben
dasselbe Ansehen, dieselben Eigenschaften und denselben Schmelzpunkt. Die
Menge des zur vollständigen Verseifung erforderlichen Chlorzinks beträgt
8-12 Proc. vom Gewicht des Fettes.
[Sidenote: Verseifung mit Wasser und Hochdruck.]
IV. =Verseifung mit Wasser und Hochdruck.= Neben den Alkalien und Säuren
ist vor etwa 16 Jahren ein neues Agens zur Spaltung der neutralen Fette
in Glycerin und in Fettsäuren zur Anwendung gekommen. Dieses Agens ist
einfach durch Hochdruck überhitztes Wasser:
C_{3}H_{5} }O_{3} + 3H_{2}O = C_{3}H_{5}}O_{3} + 3{H }O
3(C_{16}H_{31}O)} H_{3} } {C_{16}H_{31}O}
Tripalmitin. Wasser. Glycerin. Palmitinsäure.
Der Gedanke, die Fette einer derartigen Behandlung zu unterwerfen, ist
nicht neu. Schon in den Arbeiten =Appert='s (1823) und =Manicler='s
(1826) finden sich Andeutungen über die Zersetzung der Fette durch
überhitztes Wasser, obgleich der von genannten Technikern beabsichtigte
Zweck durchaus verschieden von der Aufgabe war, die sich heutzutage die
Industrie stellt. Bei den Versuchen =Appert='s und =Manicler='s handelte
es sich nur um die Trennung des Talges von den Membranen, die denselben
einschliessen. Eine Temperatur von 115-121° war zu dem Ende schon völlig
genügend. Bei einer Temperatur von 180° und einem Druck von 10-15
Atmosphären kann das Wasser auf die neutralen Fette eine weit tiefer
gehende Wirkung äussern und sie sofort in ihre beiden constituirenden
Bestandtheile spalten. Die Kenntniss dieser interessanten und wichtigen
Reaction verdankt man den Arbeiten der beiden Chemiker =Tilghman= in
England und =Berthelot= in Paris, welche im Jahre 1854 fast zu gleicher
Zeit die folgenreiche Entdeckung machten. Kurze Zeit nachher gelangte
auch =Melsens= in Brüssel zu dem nämlichen Resultat. Von den drei
genannten Chemikern beschäftigten sich jedoch nur zwei, nämlich
=Tilghman= und =Melsens=, mit der industriellen Seite der Frage. Die von
beiden Technikern angewendeten Methoden haben übrigens vieles mit
einander gemein.
=Tilghman= setzt zu dem zu zerlegenden neutralen Fette 1/3 oder 1/2
Volumen Wasser und bringt das Gemisch in ein geeignetes Gefäss, worin
es der Einwirkung der Wärme, nämlich einer etwa dem Schmelzpunkt des
Bleies gleichkommenden Temperatur -- 320° -- ausgesetzt werden kann,
bis der beabsichtigte Zweck erreicht ist. Zur Erzielung des
erforderlichen Druckes und zur Verhütung der Verflüchtigung des Wassers
ist selbstverständlich ein geschlossenes Gefäss anzuwenden. Das
Verfahren lässt sich rasch und continuirlich ausführen, indem man das
Gemisch von Fett und Wasser durch ein Rohr circuliren lässt, welches
auf die erwähnte Temperatur erhitzt ist. Das Verfahren von =Melsens=
besteht einfach darin, dass man in einem =Papin='schen Digestor das zu
zersetzende Fett bei 180-200° C. mit 10-20 Proc. Wasser in Berührung
bringt, welches mit 1-10 Proc. Schwefelsäure versetzt worden ist. Sein
Apparat ist ein langer liegender Kessel, in welchem die Mengung des
Wassers mit dem Fett durch einen zweiten kleinen Kessel bewirkt wird,
den man bald mit dem erstem in Verbindung bringt, dadurch mit Dampf
füllt, diesen alsdann in die Luft entweichen lässt und den Rest
verdichtet. Das dadurch im kleinen Kessel entstandene Vacuum saugt nun
beim Oeffnen eines Hahnes Wasser und Fett aus dem untern grossen
Kessel; stellt man alsdann wieder zwischen den oberen Theilen beider
Kessel eine Verbindung her, so wird das Flüssigkeitsgemisch mit
Heftigkeit in den unteren Kessel getrieben und bewirkt die Mischung
aller dort vorhandenen Flüssigkeit. Von den übrigen Apparaten, die zu
gleichem Zwecke von verschiedenen Technikern construirt worden sind,
sei erwähnt der sinnreiche Apparat von =Wright= und =Fouché=. Dieser
Apparat besteht aus zwei starken kupfernen Kesseln, die hermetisch
verschlossen sind und über einander stehen. Zwei Röhren verbinden diese
Kessel mit einander; die eine _a_ geht in den unteren Kessel fast bis
auf dessen Boden herab und mündet mit dem andern Ende kurz über dem
Boden des oberen Kessels, die zweite Röhre _b_ geht vom Deckel des
unteren Kessels aus und mündet unter dem Deckel des oberen Kessels. Der
obere Kessel ist der Dampfgenerator, in dem zweiten geht die Zersetzung
der Fette vor sich. Soll mit dem Apparat gearbeitet werden, so füllt
man den Generator mit Wasser bis zu dem Punkte an, wo das erste Rohr
_a_ mündet; der zweite Kessel wird mit dem geschmolzenen Fette so weit
angefüllt, dass das Fett das Rohr _b_ oben berührt; es bleibt mithin
ein freier Raum -- von dem Patentträger Expansionsraum, _chambre
d'expansion_ genannt -- zwischen dem Fett und dem Deckel des zweiten
Kessels. Wird nun stark geheizt, so gelangt der Dampf aus dem Generator
durch das Rohr _b_ in den Expansionsraum, condensirt sich hier, geht
hierauf im verdichteten Zustande durch das specifisch leichtere Fett
abwärts, um durch das Rohr _a_ von Neuem in den Generator zu gelangen.
Auf diese Weise wird die neutrale Fettsubstanz bei hoher Temperatur und
hohem Druck unablässig mit Wasser innig gemischt und in kurzer Zeit
vollständig in Fettsäure und Glycerin gespalten.
[Sidenote: Fabrikation fetter Säuren mittelst überhitzter Wasserdämpfe
und nachfolgender Destillation.]
V. An die im vorstehenden Abschnitte beschriebene Verseifung mittelst
überhitzten Wassers schliesst sich die =Verseifung mittelst überhitzter
Wasserdämpfe= an, welche gegenwärtig in England von der Compagnie =Price=
im grössten Maassstabe angewendet und ausgebeutet wird.
Bereits =Gay-Lussac= und nach ihm =Dubrunfault= suchten das Factum,
dass neutrale Fette bei ihrer Destillation in Fettsäuren übergehen,
industriell zu verwerthen. Aber trotz aller Mühe, trotz der
gleichzeitigen Anwendung des Wasserdampfes entsprach der Erfolg
durchaus nicht den Erwartungen; stets war es der Fall, dass ein Theil
der Fettsubstanz unter Bildung von kohligen Produkten und von Acroleïn
sich zersetzte. =Wilson= und =Gwynne= waren mit ihren Bestrebungen
glücklicher; mit Anwendung von Destillirapparaten, welche in ihrer
Construction im Wesentlichen mit den auf Seite 702 beschriebenen
übereinstimmen, gelang unter Mitwirkung überhitzter Wasserdämpfe die
vollständige Spaltung der neutralen Fette in Fettsäure und in Glycerin.
Durch strenges Einhalten einer bestimmten Temperatur war es nicht nur
möglich, die Fette völlig zu verseifen, sondern auch die Produkte der
Verseifung, die fetten Säuren und das Glycerin, unzersetzt zu
destilliren. Die Retorten, in denen die Destillation vorgenommen wird,
haben eine Capacität von 60 Hektolitern; sie werden durch directe
Heizung auf eine Temperatur gebracht, welche genau zwischen 290-315°
liegt. Ein schmiedeeisernes Rohr führt bis auf 315° erhitzten Dampf in
die geschmolzene Fettsubstanz. Die Dampfzufuhr wird je nach der Art des
Fettes 24-36 Stunden unterhalten. Die Verseifung geht auf diese Weise
vollständig vor sich, die frei gewordene Fettsäure und das Glycerin
werden an der unteren Mündung des Kühlapparates gewonnen. Erstere wird
sofort auf Kerzen verarbeitet, während das =Glycerin= durch eine
nochmalige Dampfdestillation gereinigt wird. Wie oben hervorgehoben,
ist die geeignete Temperatur auf das sorgfältigste einzuhalten; ist sie
niedriger als 310°, so ist die Zersetzung eine äusserst langsame,
steigt sie dagegen höher, so wird ein Theil der Fettsubstanz zersetzt
und es entsteht Acroleïn in reichlicher Menge.
[Sidenote: Darstellung der Kerzen.]
B. =Darstellung der Kerzen.= Ein sehr wichtiger Theil einer Stearinkerze,
wie einer Kerze überhaupt, ist der =Docht=, in dessen engen
Zwischenräumen das durch die Wärme der Flamme geschmolzene Leuchtmaterial
in dem Grade aufgesaugt wird, als es die Flamme consumirt. Der Docht
muss mithin aus porösen Substanzen bestehen und ausserdem muss er auch --
wenigstens bei Kerzen, nicht immer bei Lampen -- verbrennlich sein.
In Bezug auf die gute Beschaffenheit der Dochte ist es wesentlich, dass
sie aus gleichförmig dickem und rein gesponnenem Garn bestehen, damit
der Docht selbst überall gleich dick sei und keine nicht eingesponnenen
Fäden (sogenannte Räuber oder Neider) von ihm abstehen. Das Garn,
welches am häufigsten genommen wird, ist schwach gedrehtes Mulegarn und
zwar gewöhnlich No. 16-20 für Talgkerzen, No. 30-40 für Stearinkerzen.
Je reiner und gleichförmiger die Dochte in ihrer ganzen Länge sind,
desto gleichmässiger geht in Folge der gleichförmigen Capillarwirkung,
genügende Reinheit des Leuchtmaterials vorausgesetzt, das Emporsteigen
der Fettsubstanz, mithin auch ein gleichförmiges Verbrennen der Länge
nach vor sich. Früher und gegenwärtig auch noch häufig bei Talg- und
Wachskerzen war der Docht =gedreht=, d. h. die einzelnen Baumwollfäden
lagen, eine steile Schraubenlinie beschreibend, nebeneinander.
=Cambacérès= war es, der die Dochtfabrikation verbesserte in der
Absicht, das zeitweilige Abschneiden oder lästige Putzen der Flamme zu
vermeiden. Diese Verbesserung bestand in der Einführung der
=geflochtenen= Dochte, wodurch der Kerze der Beistand der Lichtscheere
entbehrlich wird. Unter dem Einflusse der Spannung, in welcher sich die
einzelnen Baumwollfäden des zopfartig, gewöhnlich nur dreischnürig
geflochtenen Dochtes befinden, erleidet das aus der Kerzenmasse
hervorragende Ende desselben eine Krümmung, welche seine Spitze stets
ausserhalb der Flamme hält und ihr gestattet, in der frei umspielenden
Luft schnell zu verglimmen.
Ehe der Docht zur Kerzenfabrikation Anwendung finden kann, muss er erst
=präparirt= werden. Denn der nicht präparirte Docht hinterlässt bei
seiner unvollständigen Verbrennung einen Kohlerückstand, welcher die
Capillarwirkungen des Dochtes bedeutend schwächt. Man war daher sofort
nach der Einführung der Stearinkerzenfabrikation bemüht, den Docht mit
Substanzen zu imprägniren, welche die Verbrennung des Dochtes
befördern. Solche Körper fand =de Milly= im Jahre 1830 in der Borsäure
und Phosphorsäure, durch welche den Dochten dadurch, dass genannte
Säuren mit den Aschenbestandtheilen des Dochtes und vielleicht auch der
Fettsubstanz zu einer Glasmasse zusammentraten und am Ende des Dochtes
eine schwere Glasperle bildeten, wovon der Docht dergestalt bog, dass
er ausserhalb der Flamme endete, Verbrennlichkeit ertheilt wurde. In
den französischen Fabriken taucht man die zu präparirenden Dochte drei
Stunden lang in eine Lösung von 1 Kilogr. Borsäure und 50 Liter Wasser,
ringt sie dann kräftig aus oder befreit sie in der Centrifugalmaschine
von der überschüssigen Flüssigkeit und trocknet sie sodann in einem
doppelwandigen Blechkasten, in dessen Doppelwände Dampf einströmt. Um
die Baumwolldochte besser netzbar zu machen, ist ein Zusatz von Alkohol
zu der wässerigen Borsäurelösung zweckmässig. =Payen= empfiehlt als
Dochtbeize eine mit 3-5 pro Mille Schwefelsäure versetzte Lösung von
5-8 Grm. Borsäure in 1 Liter Wasser. In einigen österreichischen
Stearinkerzenfabriken wendet man zum Imprägniren der Dochte das
phosphorsaure Ammoniak an. =Bolley= endlich macht auf eine
Salmiaklösung von 2-3° B. als auf eine einfache und wohlfeile
Dochtbeize aufmerksam.
[Sidenote: Giessen der Kerzen.]
=Das Giessen der Kerzen.= Die Fettsäurebrote, mögen sie das Produkt der
Kalkverseifung oder das der Behandlung mit Schwefelsäure und nachheriger
Destillation oder endlich nur der Einwirkung überhitzten Wassers sein,
haben, so wie sie aus der Warmpresse hervorgehen, so ziemlich gleiche
Eigenschaften; sie erscheinen als weisse durchscheinende und ziemlich
cohärente Kuchen, sind jedoch noch nicht rein genug, um als
Kerzenmaterial Anwendung finden zu können; ihre Ränder, die der
Einwirkung der Presse sich entzogen, sind zuweilen noch ölsäurehaltig,
weich und gelblich gefärbt, und ihre Oberfläche nicht selten durch
Eisenoxyd und durch Haare der Presssäcke verunreinigt. Um die Brote zu
reinigen, entfernt man zunächst die Ränder und schabt die beschmutzte
Oberfläche ab; die Abfälle werden nochmals auf die Warmpresse gebracht.
Hierauf werden die weissen Kuchen in mit Bleiblech ausgefütterten
Bottichen mit Schwefelsäure von 3° B. zusammengebracht und darin etwa
eine Stunde lang mit Dampf behandelt. Der Zweck dieser Behandlung ist
nicht, wie zuweilen angegeben wird, die letzten Spuren von Calciumstearat
zu zersetzen, welches gar nicht mehr vorhanden sein kann, sondern
vielmehr das Eisenoxyd aufzulösen und die Fasern, von den Presssäcken
herrührend, zu zerstören. Nach hinreichender Einwirkung entfernt man die
Schwefelsäure und wäscht die Fettsäure mit siedendem Wasser aus, bis die
letzten Spuren von Schwefelsäure entfernt sind. Hierauf setzt man zu der
geschmolzenen Fettsubstanz eine gewisse Menge Eiweiss, rührt gut um und
erhitzt bis zum Sieden. Beim Coaguliren hüllt das Eiweiss alle
Unreinigkeiten ein und setzt sich mit ihnen am Boden des Bottichs ab. Die
grosse Neigung der Stearinsäure zu krystallisiren und zwar in grossen
Krystallblättern, wenn das Erkalten der geschmolzenen Säure langsam
geschieht, war im Anfange der Einführung der Stearinkerzenfabrikation ein
grosser Missstand. Man erhielt beim Giessen ungleichartig durchsichtige
Kerzen, welche leicht brachen. Ein Zusatz von arseniger Säure gab
allerdings sehr viel gleichmässiger aussehende minder kristallinische
Kerzen, allein dieser Zusatz, obgleich derselbe nur in geringer Menge
gemacht wurde, war mit den Forderungen der Hygiene ganz unvereinbar, und
musste sehr bald auf dem Continente dem Verbote der Behörden, in England
dem verdammenden Urtheile der öffentlichen Meinung verfallen. Die Mittel,
die man gegenwärtig anwendet, erfüllen ihren Zweck eben so gut, man setzt
nämlich der geschmolzenen Stearinsäure 2-6 Proc. weisses Wachs zu, oder
noch gewöhnlicher, man lässt die geschmolzene Säure unter Umrühren bis
nahe zu ihrem Erstarrungspunkt erkalten, ehe man sie in die fast bis auf
den Schmelzpunkt der Säure erhitzte Form eingiesst. Durch das Abkühlen
und Umrühren wird eine Art flüssigen Fettbreies erhalten, der nicht mehr
krystallisirt. Seitdem es in den Stearinkerzenfabriken gebräuchlich ist,
die geschmolzene Stearinsäure mit Paraffin (bis zu 20 Proc.) zu
versetzen, ist von einer Neigung der Fettmasse zu krystallisiren, keine
Rede mehr.
[Illustration: Fig. 269.]
[Illustration: Fig. 270.]
Die =Kerzenformen= bestehen aus einer Legirung von Zinn und Blei, in
der Regel 20 Th. Zinn auf 10 Th. Blei; sie sind enge, etwas konische
Röhren, welche inwendig sehr glatt sein müssen, um den Kerzen eben
diese Glätte mitzutheilen. In die Axe derselben wird der Docht
eingezogen, der einerseits in einem kleinen Loche am untern Ende,
andererseits an einem auf das obere weite Ende gesetzten Trichter
befestigt ist. Durch diesen Trichter wird zugleich die geschmolzene
Fettsubstanz gegossen. Die Formen, wie sie in den französischen
Fabriken üblich sind, zeigt Fig. 269. _a_ stellt eine aus zwei Theilen
bestehende Form, den Cylinder und den Talgtrichter, dar. _b_ zeigt die
Vorderansicht der zusammengesetzten Form, _c_ einen Längendurchschnitt
derselben und die Lage des Dochtes, _d_ den Drahthaken, mittelst dessen
der Docht durchgezogen wird. Die jetzt angewendeten Formen haben
gewöhnlich eine Kapsel (Trichter) für 30 Formen. Fig. 270 zeigt einen
solchen Giessapparat. _A D_ ist ein grosser Blechkasten, in welchem
sich die Formen befinden; dieser Kasten steht in einem zweiten _B B_,
welcher durch Wasserdampf bis auf 100° erwärmt wird. Sobald die
Kerzenformen bis auf 45° erwärmt sind, entfernt man den Kasten _A D_
aus _B B_ und füllt die Formen mit der geschmolzenen Stearinsäure. Nach
der Füllung überlässt man die Formen sich selbst, bis die Kerzen
erkaltet sind und herausgenommen werden können. In neuerer Zeit wendet
man fast überall =Giessmaschinen= mit continuirlichem Betriebe an; sie
haben fast sämmtlich das gemein, dass die aufgespülten Dochtschnüre
durch die Formen gezogen und erst nach erfolgtem Gusse der Kerze und
nachdem die Kerze aus der Form genommen wurde, abgeschnitten werden.
Die gebräuchlichsten Giessmaschinen sind die von =Cahouet= und
=Morgane=.
Die soweit fertigen Stearinkerzen werden nun, ehe man zum Beschneiden
und Poliren derselben schreitet, in einigen Fabriken =gebleicht= und zu
dem Ende der freien Luft, d. h. dem abwechselnden Einflusse der
Sonnenstrahlen und des Thaues ausgesetzt. Dem Bleichplane werden sie
mittelst eines endlosen Tuches zugeführt. Man legt sie hierbei auf eine
gereinigte Tafel, von welcher das endlose Tuch sie aufnimmt. Dieses
Tuch ist mit abgerundeten Querstäben besetzt, durch welche die Aufnahme
der Kerzen vermittelt wird. Zum Aussetzen der Kerzen an die Luft dient
ein tischartiges Gestell, welches statt der Tischplatten zwei Gewebe
von Bleidraht enthält. Jedes dieser Gewebe bildet eine horizontale
Fläche und beide sind reichlich eine halbe Kerzenhöhe von einander
entfernt. Die Maschen des oberen Gewebes sind so weit, dass durch jede
Masche eine Kerze hindurchgesteckt werden kann. Die Maschen des unteren
Gewebes dagegen sind kleiner. Die Kerzen werden nun Stück für Stück,
und mit ihrer Spitze nach oben, durch die Maschen des oberen Gewebes
hindurchgesteckt und ruhen dann, vertical stehend, mit ihren Fussenden
auf dem unteren Gewebe. In dieser Lage bleiben sie je nach der
Jahreszeit kürzere oder längere Zeit der Luft ausgesetzt. Nach dem
Bleichen werden die Kerzen =beschnitten= und =polirt=.
[Sidenote: Talgkerzen.]
2) =Talgkerzen.= Der gereinigte Talg ist das Material der Fabrikation der
=Talgkerzen= (Unschlittlichte), welche in jene für die =gezogenen= Kerzen
und für die =gegossenen= Kerzen zerfällt.
Die =gezogenen= Kerzen werden durch wiederholtes Eintauchen der Dochte
in geschmolzenen Talg erzeugt. Bei dem Betriebe im Kleinen verfährt man
auf folgende Weise: Der Talgtrog wird mit geschmolzenem Talg angefüllt
und die auf den Dochtspiessen angereihten Dochte werden in denselben
eingetaucht. Die Dochtspiesse sind Holzstäbchen von 0,75 Meter Länge
und an beiden Enden etwas zugespitzt, um die Schlingen der Dochte mit
Leichtigkeit darauf schieben zu können. Je nach dem Gewicht, welches
man den Kerzen geben will, versieht man die Spiesse mit 16 oder mit 18
Dochten in möglichst gleichmässiger Entfernung, und taucht die Dochte
nun senkrecht in den Talg und zwar mit einer schnell stossenden
Bewegung, damit die Dochte ihre gerade Lage behalten. Bei diesem ersten
Eintauchen, welches besonders das Tränken der Dochte zum Zwecke hat,
muss der geschmolzene Talg noch ziemlich heiss sein, nicht nur deshalb,
weil der heisse und daher flüssigere Talg die Capillaröffnungen des
Baumwolldochtes besser erfüllt, sondern auch, weil der Docht vor dem
Erkalten noch Zeit gewinnt, sich durch die eigene Schwere in die gerade
Linie zu richten. Nach dem ersten Ziehen werden die Spiesse auf den
Rand des Talgtroges gelegt, dann einer um den andern, nachdem die etwa
verrückten Dochte wieder gerichtet worden sind, in den Werkstuhl zum
Abtropfen gehängt. Letzterer ist ein einfaches Holzgestelle mit den
Querleisten, auf welche die Enden der Dochtspiesse aufgelegt werden.
Haben alle Dochtspiesse den ersten Zug erhalten und ist der Talg im
Troge soweit abgekühlt, dass der Talg am Rande bereits eine dünne Haut
zeigt, so schreitet man zum zweiten Eintauchen und so fort, bis die
Kerzen die gewünschte Stärke erlangt haben. Da die untere Hälfte der
Kerze leichter dicker wird als die obere, so hält man, um diesen
Missstand wieder auszugleichen, nur das untere Stück in den Talgtrog,
damit der überflüssige Talg wieder abschmelze. Der Talg im Talgtroge
wird von Zeit zu Zeit, um ihn gleichmässig flüssig zu erhalten, mit
einem Stabe umgerührt. Beim letzten Ziehen senkt man die Kerzen etwas
tiefer ein, um dem obersten Theile der Kerze den sogenannten Kragen, d.
h. eine konisch zulaufende Spitze zu geben. Das untere Ende der Kerze,
des in eine unsymmetrische Spitze ausläuft, wird entweder durch
Abschneiden oder durch Abschmelzen auf einer erhitzten, mit
Abflussrinne versehenen kupfernen Platte entfernt.
Die =gegossenen= Kerzen werden wie die Stearinkerzen durch Giessen des
geschmolzenen Talges in eignen Formen erzeugt, in deren Axe der Docht
ausgespannt ist. Der Talg, der zum Giessen der Kerzen dient, ist
gewöhnlich von höherer Qualität als der zum Ziehen angewendete; er ist
härter und sorgfältiger gereinigt. Häufig ist er ein Gemenge von
gleichen Theilen Rinds- und Hammeltalg. Der letztere giebt den Kerzen
Härte. Die =Gussformen= (aus einer Blei-Zinnlegirung) sind den bei der
Stearinkerzenfabrikation üblichen ähnlich und werden in der genügenden
Anzahl in die Löcher des Formtisches eingesteckt. Hierauf wird der an
seinem obern Ende in geschmolzenen Talg eingetauchte Docht mittelst der
Dochtnadel eingezogen; zu dem Ende wird die Nadel durch die untere
Oeffnung der Kerzenform gesteckt, mit dem Häkchen die Dochtschlinge
gefasst, letztere durch die Oeffnung gezogen und das obere Ende des
Dochtes mit einem Stückchen Draht oder einem Holzstifte, welcher quer
über den Rand der Form gelegt wird, festgehalten, wenn nicht, wie es
jetzt gewöhnlich der Fall ist, der Trichter oder die Kapsel der
Giessform in der Mitte mit einem Haken oder einem Vorsprung zum
Festhalten des Dochtes versehen ist; hierauf wird er unten an der
Schlinge etwas angezogen, damit er in der Axe der Form die völlige
Spannung annehme. Nach diesen Vorbereitungen schreitet man zum Giessen
der Kerzen. Während des Erkaltens des Talges zieht sich die Fettmasse
etwas zusammen, in dessen Folge die obere Fläche der gefüllten Form
etwas einsinkt; diese Höhlung wird durch Nachgiessen ausgefüllt. Sind
die Formen mit Kapseln versehen, so erhält die Kerze einen Giesskopf,
welcher die Dichtigkeit des Gusses befördert und das Nachfüllen
überflüssig macht. Ehe der Talg in den Formen völlig erstarrt, zieht
man die Dochte etwas an, um sie gerade zu richten und dadurch genau in
die Mitte der Kerze zu bringen. Nachdem die erkalteten Kerzen aus den
Formen genommen worden sind, werden mittelst eines Messers noch die
Giessköpfe abgeschnitten. -- Mechanische Giessvorrichtungen werden in
neuerer Zeit zum Giessen der Talgkerzen ebenfalls angewendet.
[Sidenote: Paraffinkerzen.]
3) =Paraffin=- und =Belmontinkerzen=. Unter =Belmontin= versteht man das
aus dem Stein- oder Erdöle abgeschiedene Paraffin, während das durch
trockne Destillation des Torfes, der Braunkohle, des Blätterschiefers,
der Bogheadkohle u. s. w. gewonnene =Paraffin= diesen Namen [Greek: kat'
exochên] erhält. Die =Paraffinkerzen= werden genau nach demselben
Verfahren und mit den nämlichen Apparaten fabricirt wie die
Stearinkerzen. Das in den Paraffinkerzenfabriken angewendete Material ist
ein Gemenge verschiedener Paraffine mit verschiedenem Schmelzpunkte;
Paraffin
aus Bogheadkohle schmilzt bei 45,5 bis 52°
" Braunkohle " " 56°
" Torf " " 46,7°,
dagegen Belmontin
aus Rangoontheer schmilzt erst bei 61°
" Ozokerit " " " 65,5°.
In den deutschen Fabriken, in denen man mit wenigen Ausnahmen Paraffin
aus Braunkohle und Torf mit einem Schmelzpunkt von 45-53° verarbeitet,
setzt man zur Erhöhung des Schmelzpunktes allgemein Stearinsäure zu.
Die Grösse dieses Zusatzes richtet sich nach dem Schmelzpunkt des zur
Verfügung gestellten Paraffins, nach der Sorte der herzustellenden
Kerzen und nach der Jahreszeit. Einige Fabriken verwenden für die im
Sommer zu brennenden Kerzen Paraffin von höherem Schmelzpunkt und geben
einen grösseren Zusatz von Stearinsäure, während sie für die
Winterkerzen die Paraffinsorten mit niedrigerem Schmelzpunkt verwenden
und wenig Stearinsäure nur zusetzen. Der Zusatz der Stearinsäure
beträgt 3-15 Proc., während andererseits die Masse zu den Stearinkerzen
häufig mit 15-20 Proc. Paraffin versetzt ist, sodass thatsächlich das
Material zu den Paraffin- und Stearinkerzen heutzutage ein Gemisch von
Paraffin und Stearin, jedoch in verschiedenen Verhältnissen ist. Ein
geringer Zusatz von Stearinsäure dürfte in den meisten
Paraffinkerzenfabriken geboten sein, um das Krummwerden der Kerzen im
Leuchter bei längerem Stehen, welches früher häufig Veranlassung zu
Klagen gegeben hat, zu verhindern. Die Paraffinkerzen werden nur durch
Giessen, nie durch Ziehen dargestellt. Hierbei begegnet man dem
Uebelstande, dass die Kerzen schwierig aus den Formen gehen und nicht
leicht gleichmässig durchsichtig und frei von Sprüngen, welche von der
Krystallisation des Paraffins herrühren, zu erhalten sind. Um diesen
Uebelstand zu beseitigen, wird das geschmolzene Paraffin bei einer
Temperatur von ungefähr 60° C. in die Formen gegossen, welche bis zu
derselben Temperatur oder besser noch etwas stärker (bis auf 70° C.)
erwärmt sind. Die gefüllten Formen lässt man einige Minuten lang stehen
und taucht sie dann in kaltes Wasser. Die dadurch bewirkte plötzliche
Abkühlung des Paraffins verhindert die Krystallisation desselben und
man erhält durchscheinende Kerzen, die leicht aus den Formen gehen. Für
die Paraffinkerzen werden ebenfalls geflochtene Baumwolldochte benutzt,
welche vorher mit Borsäure imprägnirt wurden. Zur Darstellung
=schwarzer= Paraffinkerzen, wie sie zuweilen bei Trauerfesten und
Begräbnissen verwendet werden, erwärmt man das Paraffin fast bis zum
Kochen, thut einige Anacardiumschalen hinein und lässt diese einige
Zeit lang darin liegen. Das Paraffin löst dabei das in den Schalen
enthaltene Harz auf und bekommt dadurch eine dunkelbraune Farbe, die
nach Abkühlung der Masse schwarz wie Steinkohle wird. Diese schwarzen
Kerzen brennen ohne Dampf und Geruch, wenn sie einen dünnen Docht
haben, den überhaupt alle Paraffinlichter haben müssen. Die sogenannten
=Apollo=- oder =Melanylkerzen= (vergl. Seite 698) bestehen aus einem
Gemenge von Stearin (einem Gemisch von Palmitin- und Stearinsäure) mit
weichem (bei 43° schmelzendem) Paraffin.
[Sidenote: Kerzen aus Fettsäure.]
Als ein beachtenswertes Kerzenmaterial, welches besonders dazu
verwendet werden könnte, den Paraffinkerzen und Kerzen aus anderem
Material einen höheren Schmelzpunkt zu ertheilen, ist die =Fettsäure=
(Sebacylsäure C_{10}H_{18}O_{4}) zu nennen, welche man bei der
trockenen Destillation der Oelsäure oder besser noch beim Behandeln von
Ricinusöl mit höchst concentrirter Natronlauge erhält. Im letzteren
Falle ist es die darin enthaltene Ricinusölsäure, welche die Fettsäure
liefert:
Ricinusölsäure C_{18}H_{34}O_{3} = 298 }
Natronlauge 2NaOH = 80 } geben
---
378
{ Fettsaures Natrium C_{10}H_{16}Na_{2}O_{4} = 246
{ (= 184 Fettsäure)
{ Caprylalkohol C_{8}H_{18}O = 130
{ Wasserstoff H_{2} = 2
---
378
Nach diesem Schema würden 100 Th. Ricinusölsäure über 81 Th. Fettsäure
liefern. Ohne Zweifel ist die Fettsäure auch in den Produkten der
Destillation der durch Schwefelsäure gebildeten Fettsubstanzen
enthalten, wo sie aus der Oelsäure sich gebildet hat. Der hohe
Schmelzpunkt der Fettsäure (bei 127°) und ihre leichte Verbrennlichkeit
machen sie besonders geeignet zum Versatz leicht schmelzbarer Kerzen,
insbesondere der aus weichem Paraffin (bei 43° schmelzend), nicht nur
um ihren Schmelzpunkt zu erhöhen, sondern auch, um ihnen Härte und ein
glänzendes Ansehen zu geben. Da die Fettsäure ferner die
Krystallisation der Stearinsäure verhindert, so kann sie zweckmässig
den zu weichen und leicht krystallisirenden Produkten der Destillation
der Fettsubstanzen beigemischt werden. Ein Zusatz von 1-5 Proc.
Fettsäure ertheilt diesen Produkten Wachshärte. Die gleichzeitige
Bildung von Caprylalkohol, der zur Lack- und Firnissfabrikation benutzt
werden kann, erhöht noch die industrielle Bedeutung der Fettsäure.
[Sidenote: Wachskerzen.]
4) =Wachskerzen.= Das =Wachs=, dessen sich die Bienen zum Bau der Zellen
und Vorrathskammern für den Honig bedienen, wird von dem Körper der
Arbeitsbienen unter den schuppigen Ringen, welche den unteren Hintertheil
ihres Körpers bilden, in Gestalt kleiner Tröpfchen abgesondert, welche
sehr bald zu kleinen Wachsschuppen erhärten. Der lange Zeit gehegten
Ansicht entgegen, hat es sich nach den Beobachtungen von =J. Hunter= und
=Fr. Huber= herausgestellt, dass der von den Bienen eingetragene
wachshaltige Blütenstaub ausschliesslich zur Nahrung der jungen Brut
dient und das Wachs ein Produkt des Thierkörpers und zwar ein
Umwandlungsprodukt des Zuckers ist. Um das Wachs zu gewinnen, nimmt man
nach dem Tödten oder Austreiben der Bienen aus dem Bienenstocke die Waben
heraus, entfernt daraus den Honig durch freiwilliges Ausfliessenlassen
und durch Auspressen. Durch Auspressen in heissem Wasser und langsames
ruhiges Erkaltenlassen erhält man die gelben Wachsscheiben, welche in dem
Handel vorkommen, nachdem die untere unreine Schicht abgeschabt worden
ist.
Das durch Ausschmelzen der Waben erhaltene Wachs besitzt durchgängig
eine mehr oder minder gelbe Farbe. Das gelbe Wachs ist bei gewöhnlicher
Temperatur knetbar, wird bei niederer Temperatur spröde, hat einen
körnigen Bruch, ein spec. Gewicht von 0,962 bis 0,967 und schmilzt
zwischen 60 und 62°. Der körnige Bruch des Wachses, eine Folge der in
dem gelben Wachse vorhandenen Unreinigkeiten, sowie die gelbe Farbe
sind für die Fabrikation der Wachskerzen ein unangenehmer Umstand und
schon des Ansehens wegen zu entfernen. Dies geschieht durch das
=Bleichen=. Das Wachs wird zunächst geläutert und zu dem Ende in einen
verzinnten Kupferkessel, in welchem zuerst eine Portion Wasser bis zum
Sieden erhitzt worden ist, unter Zusatz von 0,25 Proc. Alaun oder
Weinstein oder Schwefelsäure unter kräftigem Umrühren umgeschmolzen.
Nach einigen Minuten Ruhe lässt man das Wachs nebst dem Wasser in einen
Bottich fliessen. Hier lässt man die Unreinigkeiten sich absetzen;
damit das Wachs nicht erstarre, setzt man einen Deckel auf den Bottich
und umgiebt letzteren mit Wolldecken. So gereinigt, wird das Wachs auf
der =Bändermaschine= in dünne Bänder verwandelt, damit in Folge der
vergrösserten Oberfläche beim Bleichprocess Luft und Licht besser
einzuwirken vermögen. Die Bänder kommen auf den Bleichplan auf in
Rahmen gespannte Leinwand, wo sie unter zeitweiligem Umrühren der Luft
und der Einwirkung der Sonne ausgesetzt bleiben, bis keine Abnahme der
Färbung mehr zu bemerken ist, worauf man, um auch den Kern zu bleichen,
die Bänder umschmilzt, das Wachs nochmals bändert, die Bänder von Neuem
bleicht und diese Operation wiederholt, bis die Bänder auch im Innern
vollkommen gebleicht erscheinen. Das Bleichen nimmt je nach der
Wachssorte und der Gunst der Witterungsverhältnisse eine Zeit von 20-35
Tagen in Anspruch. Der Gewichtsverlust dabei macht 2-10 Proc. aus. Nach
dem vollständigen Bleichen wird das Wachs geschmolzen, durch ein
seidenes Sieb gegeben und entweder in grössere Blöcke oder zu runden
Täfelchen geformt. Was die =künstliche Bleichung= des Wachses betrifft,
so fehlt es nicht an zahlreichen Vorschlägen, die indessen sämmtlich
mehr oder weniger zu wünschen übrig lassen. Die Anwendung des Chlores
und des Chlorkalkes zum Wachsbleichen hat den Uebelstand, dass feste
und spröde gechlorte Produkte sich bilden, die dem Wachse beigemengt
bleiben und bei der Verbrennung der daraus gefertigten Kerzen zur
Bildung von Salzsäure Anlass geben. Durch Ozonisiren lässt sich der
farbegebende Körper aus dem Wachse leicht entfernen, so unter Anderem
dadurch, dass man Wachs mit etwas Terpentinöl zusammenschmilzt und dann
nach dem Bändern der Luft aussetzt; die Bleichung geht schnell und
vollständig vor sich; das Terpentinöl wird durch längere Zeit
fortgesetztes Schmelzen des Wachses entfernt. Nach dem Vorschlage von
=Solly= mischt man zu dem geschmolzenen Wachse eine kleine Menge
Schwefelsäure, die mit der doppelten Menge Wasser verdünnt ist, und
einige Stücken Chilisalpeter, wo durch die sich entwickelnde
Salpetersäure die färbende Substanz des Wachses in kurzer Zeit zerstört
wird. Beachtenswerth ist der Vorschlag =Watson='s, Wachs mittelst
übermangansauren Kalis und Schwefelsäure, und der =A. Smith='s, mit
Hülfe von chromsauren Kali und Schwefelsäure zu bleichen. Die
=chemischen Eigenschaften= des Wachses betreffend, so beobachtete
zuerst =John=, dass es ein Gemenge zweier Stoffe sei, die sich durch
ihre Löslichkeit in Alkohol von einander unterscheiden: der eine, in
siedendem Alkohol lösliche, bildet die =Cerotinsäure= C_{27}H_{54}O_{2}
(früher =Cerin= genannt), der andere, in Alkohol wenig lösliche Stoff
ist unter dem Namen =Myricin= bekannt und besteht nach =Brodie= aus
=palmitinsaurem Myricil= C_{46}H_{92}O_{2} =
C_{16}H_{31}(C_{30}H_{61})O_{2}. Ausser diesen beiden Körpern enthält
das Bienenwachs noch 4-5 Proc. eines bei 28° schmelzenden Körpers, das
=Ceroleïn=, welchem das Wachs seine Fettigkeit verdankt. Die
Verhältnisse der Cerotinsäure und des Myricins variiren beträchtlich im
Bienenwachse. Aus der Verschiedenheit der Mengenverhältnisse der beiden
Wachsbestandtheile erklärt sich der bei den einzelnen Wachssorten
beobachtete verschiedene Schmelzpunkt.
Ausser dem gewöhnlichen Bienenwachse sind noch erwähnenswerth
[Sidenote: Andere Wachsarten.]
1) das =chinesische Wachs=, eine aus China in grosser Menge eingeführte
Wachsart, stammt von der Wachsschildlaus, _Coccus ceriferus_, welche es
auf den Bäumen, auf denen sie sich aufhält, namentlich auf _Rhus
succedanea_ niederlegt. Es ist äusserlich dem Wallrath sehr ähnlich,
daher schneeweiss, krystallinisch, spröde und fasrig und schmilzt bei
82°. Bei der trocknen Destillation giebt es Cerotinsäure und einen
paraffinähnlichen Körper, das Ceroten. Nach =Brodie= besteht das
chinesische Wachs aus cerotinsaurem Ceryl C_{54}H_{108}O_{2} =
C_{27}H_{53}(C_{27}H_{55})O_{2}; 2) das =Andaquieswachs= ist das
Produkt eines im Flussgebiete des Orinoko und Amazonenstromes wohnenden
Insektes, welches bei 77° schmilzt, ein spec. Gewicht von 0,917 besitzt
und wie es scheint, dem Bienenwachs gleich zusammengesetzt ist; 3) das
=japanische= oder =amerikanische= Wachs, eine in runden
concav-convexen, mit weissem Reife überzogenen Scheiben vorkommende
Wachsmasse, die weich und brüchig ist, bei 42° schmilzt, sich in
siedendem Alkohol löst und aus Palmitin bestehen soll; 4) das
=Carnaubawachs= ist eine aus Rio de Janeiro kommende Wachsart, welche
der Ueberzug der Blätter einer Palmenart, _Kopernicia cerifera_, sein
soll. Es schmilzt bei 83,5° und eignet sich seines hohen Schmelzpunktes
wegen, um leichter schmelzbare Fette zur Kerzenfabrikation tauglich zu
machen; 5) das =Palmenwachs=, aus der Rinde von _Ceroxylon andicola_,
einer Palme auf den höchsten Punkten der Cordilleren, wird durch
Abschaben und durch Auskochen mit Wasser gewonnen. Es schmilzt bei
83-86° und ist vielleicht mit dem Carnaubawachs identisch; 6) das
=Myrthenwachs= von _Myrica cerifera_ wird aus den Früchten derselben
durch Auskochen mit Wasser in mehreren Staaten des südlichen Theiles
der Union gewonnen. Das in der Provinz Para am Amazonenstrome
dargestellte kommt unter dem Namen =Ocubawachs= in den Handel. Es ist
grün (olivengrün) und schmilzt bei 36-48°. Man verwendet es in Amerika
als Kerzenmaterial.
[Sidenote: Darstellung der Wachskerzen.]
Die =Wachskerzen= werden am häufigsten durch das =Angiessen= (Anschütten)
hergestellt. Zu diesem Behufe werden die Dochte an den am Umfang eines
frei schwebenden Reifens, dem =Kranze=, befestigten Haken aufgehängt und
unter stetigem Umdrehen des Dochtes um seine Axe mit den Fingern mit dem
flüssig erhaltenen Wachse übergossen, bis sie so viel davon aufgenommen
haben, als zu ihrer Dicke erforderlich war, worauf man ihnen durch
Ausrollen auf einer Marmor- oder Holzplatte die cylindrische Gestalt
giebt.
Man nimmt das Angiessen auf zweierlei Art vor. Nach der ersten und
gewöhnlichen Art tränkt man zuerst die Dochte mit Wachs, giesst sie
dann zur Hälfte mit Wachs an, hängt sie hierauf umgekehrt auf und macht
endlich auch die andere Hälfte durch Angiessen fertig, d. h. der
Arbeiter begiesst sie mit flüssigem Wachse, bis sie die gleiche und
gehörige Dicke erlangt haben. Damit die Schlinge, d. h. der Theil des
Dochtes, welcher später aus der Kerze hervorsieht, von Wachs frei
bleibe, streift man über dieselbe ein cylindrisches Hütchen von
Weissblech. Hierauf nimmt man die Kerzen von dem Kranze ab, legt sie
zwischen zwei leinenen Tüchern auf eine Matratze übereinander, bedeckt
sie mit einer Flanelldecke und rollt nun eine Kerze nach der andern auf
der angefeuchteten Rollplatte mit dem Rollbrette vollends aus. Nach dem
Ausrollen werden die Kerzen unten abgeschnitten und ihre Dochttheile
konisch zugespitzt, und dann in ein Gefäss mit Wasser gelegt, worin
sie erkalten, ohne ihre Form zu verlieren. Die erkalteten Kerzen kommen
in einen mit durchlöchertem Boden versehenen Kasten, in welchem sie auf
den Bleichplan getragen werden, damit sie hier an der Luft und unter
öfterem Benetzen nach einigen Tagen die gelbliche Farbe verlieren, die
sie durch die Bearbeitung angenommen haben. -- Bei fabrikmässigem
Betriebe wendet man zuweilen ein anderes Verfahren an; es werden
nämlich die gleich anfangs mit der Schlinge nach oben gehängten Dochte
in einer Operation fertig angegossen; man erspart dadurch bedeutend an
Zeit, doch ist grössere Uebung und Geschicklichkeit der Arbeiter
erforderlich. Das =Giessen= der Wachskerzen geschieht auf ähnliche
Weise wie das der Stearin- und Paraffinkerzen, nur macht das merkliche
Schwinden nach dem Erkalten und das feste Adhäriren an die Formen das
Wachs zum Giessen nicht sehr geeignet. Der Docht zu den gegossenen
Wachskerzen muss, damit sich um den Docht herum keine hohlen Stellen
bilden, mit Wachs getränkt in die Formen eingezogen werden. Das Wachs
wird im Wasserbade geschmolzen in die Formen gegossen. Glasformen sind
ihrer glatten Wände wegen, die sich den Kerzen mittheilt, und auch,
weil die Kerzen nach dem Erkalten leicht aus den Formen gezogen werden
können, den Metallformen vorzuziehen. Zur Verringerung ihrer
Zerbrechlichkeit überzieht man die gläsernen Formen hier und da mit
Guttapercha. Die dicken, oft 15-20 Kilogramm schweren =Kirchen=- oder
=Altarkerzen= werden weder durch Angiessen, noch durch Giessen, sondern
=aus der Hand= verfertigt. Zu dem Ende wird der aus Lein- und
Baumwollgarn gemischte Docht mit Wachs, welches durch warmes Wasser
erweicht worden ist, umgeben. Zu diesem Behufe bildet man entweder aus
dem Wachse längliche Streifen und legt diese stückweise um den
horizontal ausgespannten Docht, oder giebt dem gekneteten Wachse auf
dem Rolltische ungefähr die Gestalt einer Kerze, drückt dann in den
Cylinder mit Hülfe der scharfen Kante eines Lineales eine Rinne bis in
die Mitte ein, legt in die Rinne den Docht, füllt die Fuge mit Wachs
aus und macht endlich die Kerze auf dem Rolltisch fertig. In jüngster
Zeit (1870) haben Gebr. =Riess= eine =Presse= zur Fabrikation der
Wachskerzen construirt. Der zu verwendende Wachsklumpen kommt in den
Presscylinder, der durch eingeleiteten Dampf vor Abkühlung geschützt
ist. Der Docht wird in die Wachsmasse dergestalt eingeführt, dass er
von der Masse beim Austreten aus dem Cylinder in ein Rohr erfasst und
genau concentrisch umschlossen wird, um als fertig gebildeter
Kerzenstrang auszutreten.
Die =Wachsstöcke= und die durch Zerschneiden derselben erhaltenen
sogenannten =Christbaumlichter= werden fast immer, um dem Wachs die
Geschmeidigkeit wieder zu geben, die es durch das Bleichen verloren
hat, und ausserdem auch, um den Anforderungen der Consumenten
hinsichtlich des Preises zu genügen, aus mit Talg und auch wol mit
Fichtenharz und Terpentin versetztem Wachs verfertigt. Der Docht muss,
da die Wachsstöcke keine sehr grosse Dicke erhalten, sehr gleichförmig
sein. Zur Herstellung des Dochtes nimmt man so viel gefüllte Spulen,
als der Docht Fäden erhalten soll, und windet die Fäden auf eine
Trommel, deren mit Kurbel versehene Axe auf einem schweren Gestelle
ruht und die an dem einen Ende des Arbeitssaales aufgestellt ist. Ihr
gegenüber, an dem andern Ende des Locales ist eine zweite leere Trommel
aufgestellt, und in der Mitte zwischen beiden auf einem Gestell eine
mit Wachs gefüllte flache Kupferpfanne, welche von unten durch
Kohlenfeuer erwärmt werden kann. Auf dem Boden der Pfanne ist ein Haken
angebracht, durch welchen der Docht läuft. An dem Rande der Pfanne ist
ein Zieheisen aus Eisen oder Kupfer mit kreisrunden, konischen
Oeffnungen von verschiedener Weite, genau so wie die Oeffnungen eines
Drahtzieheisens (vergl. Seite 25) angebracht. Der durch die Wachspfanne
laufende Docht tritt an der konischen Einwirkung der Ziehlöcher in die
Ziehplatte. Sollen die Wachsstöcke gezogen werden, so taucht man das
Ende des auf die Trommel aufgewundenen Dochtes in das geschmolzene
Wachs, zieht den Docht durch den Haken am Boden der Pfanne, dann durch
das Ziehloch, welches etwas grösser ist als der Docht, und klebt
hierauf das Ende des Dochtes auf die zweite Trommel auf. Hier wird es
so lange festgehalten, bis die zweite Trommel eine Umdrehung gemacht
hat, worauf man die Trommel, damit das Wachs am Dochte erstarren kann,
möglichst langsam umdreht, bis aller Docht auf die zweite Trommel
aufgewunden ist. Nachdem dies geschehen, steckt man das Zieheisen auf
die entgegengesetzte Seite der Pfanne, lässt dann den begonnenen
Wachsstock durch das zunächst kommende Loch des Zieheisens gehen u. s.
f., bis es auf der ersten Trommel aufgewickelt ist. Auf diese Weise
fährt man fort, den Wachsstock durch die Wachspfanne und das nächst
grössere Loch des Zieheisens von der ersten zur zweiten Trommel und
umgekehrt gehen zu lassen, bis er die gewünschte Dicke erlangt hat. Die
so erhaltene Wachsschnur wird in noch biegsamem Zustande zu
Wachsstöcken von bestimmtem Gewicht zusammengewunden.
[Sidenote: Wallrathkerzen.]
=Wallrathkerzen.= Der =Wallrath= ist eine eigenthümliche feste
Fettmasse, welche sich in mehreren Cetaceen, namentlich in dem
Pottfisch, Pottwall oder Cachelot (_Physeter macrocephalus_), welcher
vorzüglich die südlichen Weltmeere, zumal die Küsten von Brasilien und
Neu-Südwales bewohnt, findet. In dem lebenden Thiere ist sie durch die
thierische Wärme in einem andern flüssigen Fette, dem =Wallrathöl=
aufgelöst. Die Lösung, der sogenannte flüssige Wallrath füllt eigens
dafür bestimmte Höhlungen und Gefässe aus, welche oberhalb der
Hirnschale, unter der Haut vom Kopf bis zum Schwanz, und zertheilt im
Fleisch und Speck liegen. Nach dem Tode des Thieres erstarrt der
flüssige Wallrath, indem der feste Wallrath gerinnt; man scheidet
letzteren durch mehrfaches Pressen mit hydraulischen Pressen von dem
Oele, und kocht die kalt und heiss gepressten Kuchen mit ziemlich
starker Natronlauge, wodurch eine kleine Menge noch anhängenden
Wallrathöles entfernt wird, worauf die abgezogene wasserklare
Flüssigkeit beim Erkalten zu einer weissen Krystallmasse erstarrt. Von
einem Pottfisch soll man bis 100 Ctr. Wallrathöl und 30 bis 60 Ctr.
Wallrath erhalten. Der Wallrath, so wie er im Handel sich findet,
erscheint als eine weisse, perlmutterglänzende,
blättrig-krystallinische, halbdurchsichtige, schlüpfrig und fettig
anzufühlende Masse von 0,943 spec. Gewicht, schmilzt bei 45°, lässt
sich bei 360° zum grössten Theil unverändert überdestilliren, löst sich
in etwa 30 Th. siedenden Alkohols, wird an der Luft leicht gelb und
lässt sich leicht pulvern. Nach =Smith= und =Stenhouse= besteht der
Wallrath aus palmitinsaurem Cetyl C_{34}H_{64}O_{2} =
C_{18}H_{31}(C_{16}H_{33})O_{2}. Nach =Heintz= (1851) dagegen ist der
Wallrath eine Verbindung des Cetyls mit den Fettsäuren Stearinsäure,
Palmitinsäure, Myristinsäure, Cocinsäure und Cetinsäure. Der Wallrath
wird in England in grosser Menge zu Luxuskerzen verwendet, die in Folge
ihrer blendendweissen Farbe und ihrer halbdurchscheinenden,
alabasterähnlichen Beschaffenheit die schönsten, aber auch die
theuersten aller Kerzen repräsentiren. Um die Neigung des Wallrathes,
beim Erkalten zu krystallisiren, zu schwächen, setzt man beim Giessen
der Kerzen 5-10 Proc. weisses Wachs oder auch einige Procent Paraffin
oder Belmontin zu.
[Sidenote: Glycerin.]
Das =Glycerin= C_{3}H_{8}O_{3} (als dreiatomiger Alkohol (C_{3}H_{5} /
H_{3})} O_{3} oder C_{3}H_{5} {OH / OH / OH) ist in Form von Glyceriden
in Verbindung mit den festen und flüssigen Fettsäuren in den meisten
Fetten in der Menge von 8-9 Proc. enthalten und lässt sich daraus durch
Behandeln mit Basen (Kali, Natron, Kalk, Baryt, Bleioxyd), oder mit
Säuren (Schwefelsäure) und gewissen Chlormetallen (Chlorzink), endlich
durch überhitzten Wasserdampf oder durch erhitztes Wasser (ohne
Dampfbildung) abscheiden. Das Glycerin bildet sich ferner bei der
geistigen Gährung der gährungsfähigen Zuckerarten (Dextrose, Levulose,
Lactose) neben Alkohol, Kohlensäure und Bernsteinsäure als constantes
Produkt. Nach den Beobachtungen von =Pasteur= beträgt die Menge des sich
hierbei bildenden Glycerins etwa 3 Proc. vom Gewicht des Zuckers. Das
Glycerin wurde von =Scheele= im Jahre 1779 bei der Bereitung des
Bleipflasters entdeckt, von Seiten der Technik fand es erst Beachtung,
als es durch die Einführung der Stearinkerzenfabrikation und durch
Verarbeitung der Unterlaugen der Seifenfabrikation massenhaft auftrat.
Die Schlempe der Kartoffel- und Melassebrennereien, so wie die Vinasse
(der Rückstand von der Destillation des Weinspiritus aus dem Weine im
südlichen Frankreich) enthalten namhafte Mengen von Glycerin.
Was seine =Darstellung im Grossen= betrifft, so handelt es sich häufig
nur um die Reinigung des bei der Gewinnung der Stearinsäure aus Fetten
(Talg, Palmöl) abgeschiedenen Glycerins. Wird zur Darstellung der
Stearinsäure die Verseifungsmethode mit Kalk benutzt, so bleibt es nach
Abscheidung der unlöslichen Kalkseife in Wasser gelöst, durch
Abscheidung des mitgelösten Kalkes durch Schwefelsäure oder besser noch
durch Oxalsäure und durch Abdampfen der von dem Kalkniederschlag
gesonderten Flüssigkeit bis zur Syrupconsistenz kann man das Glycerin
für viele technische Zwecke genügend rein erhalten. In solchen
Fabriken, in welchen man die Zersetzung der Fette durch überhitzten
Wasserdampf bewerkstelligt, erhält man die Fettsäure sowol, als auch
das Glycerin als Destillationsprodukt und letzteres daher (vergl.
Seite 704) völlig rein; nur darf hierbei eine Temperatur von 310° nicht
überschritten werden, weil ein Theil des Glycerins sich sonst unter
Bildung von Acroleïndämpfen zersetzen würde. Der Umstand, dass die bei
der Verseifung der Fette mit Schwefelsäure sich bildende
Glycerin-Schwefelsäure in ihrer wässrigen Lösung beim Verdunsten leicht
in Glycerin und Schwefelsäure zerfällt, lässt sich gleichfalls zur
Glycerindarstellung benutzen. Aus der Unterlauge der Seifensieder,
gegenwärtig der wichtigste Glycerinrohstoff, erhält man das Glycerin
(nach dem =Reynold='schen in England patentirten Verfahren) auf
folgende Weise: Die Unterlauge wird zunächst durch Abdampfen
concentrirt; die dabei am Boden des Abdampfgefässes sich ausscheidenden
Salze werden von Zeit zu Zeit herausgenommen. Ist die Flüssigkeit
gehörig concentrirt, was man an der Erhöhung des Siedepunktes auf 116°
erkennt, so bringt man sie in eine Destillirblase und destillirt das
Glycerin mittelst eingeleiteter überhitzter Wasserdämpfe über. Das
Destillat wird im Vacuumapparate zur Syrupconsistenz gebracht. Die
Schlempe der Kartoffel-, Melasse- und Weinbrennereien enthält viel
Glycerin.
Nach den Untersuchungen von =A. Metz= (1870) entspricht (bei 17,5° C.):
ein spec. Gewicht von 1,261 100 Proc. wasserfreiem Glycerin
" " " " 1,240 94 " " "
" " " " 1,232 90 " " "
" " " " 1,206 80 " " "
" " " " 1,179 70 " " "
" " " " 1,153 60 " " "
" " " " 1,125 50 " " "
" " " " 1,117 45 " " "
" " " " 1,099 40 " " "
" " " " 1,073 30 " " "
" " " " 1,048 20 " " "
" " " " 1,024 10 " " "
Die ölartige Beschaffenheit, so wie der Umstand, dass das Glycerin bei
gewöhnlicher Temperatur flüssig ist und bei der Kälte nicht erstarrt,
da es bei -40° noch völlig flüssig bleibt[176], die Beständigkeit des
Präparates, der angenehme zuckersüsse Geschmack bei vollständiger
Reinheit und die Unschädlichkeit, so auch das Lösungsvermögen für viele
Stoffe und die grossen Mengen, die man sich zu billigem Preis
verschaffen kann, haben dem Glycerin bereits eine ausnehmende
Wichtigkeit in gewerblicher Hinsicht verschafft.
[176] Die 1867 von =Crookes= in London, von =Sarg= in Wien und von
=Wöhler= beobachteten Fälle des Festwerden und Krystallisiren des
Glycerins bei niederer Temperatur und beim Transport, beweisen,
dass auch =reines= Glycerin unter den erwähnten Verhältnissen
erstarren könne.
Unter den vielfachen Anwendungen, die das Glycerin bis jetzt gefunden
hat, seien im Folgenden einige der wichtigeren und interessanteren
angeführt: Das Glycerin wird benutzt, um den Thon für das Modelliren im
gehörig feuchten Zustand zu erhalten. Es eignet sich ferner zur
Aufbewahrung solcher Nahrungsmittel, welche im feuchten Zustande
erhalten werden sollen, so z. B. des Senfes, der mit Glycerin versetzt
nicht mehr austrocknet. Besonders ist die Anwendung des Glycerins für
den Schnupftabak zu empfehlen. Auch zum Conserviren von Früchten findet
es Anwendung. In der Liqueur-, Punschessenz- und Limonadenfabrikation
findet es zum Versüssen in grosser Menge Verwendung, ferner als Zusatz
zu Wein und Bier[177] -- man nennt diese Procedur =Scheelisiren= -- und
zur Bereitung gewisser Malzextract-Gesundheitsbiere. Glycerin ist auch
zum Schmieren von Maschinenbestandtheilen, besonders bei Uhren und
Chronometern verwendbar, da es an der Luft keine Veränderung erleidet,
bei niederer Temperatur nicht erstarrt und das Messing und ähnliche
Kupferlegirungen nicht angreift. Zur Fabrikation von Copirtinte ist es
gleichfalls vorgeschlagen worden. Seiner Eigenschaft wegen, die Haut
weich und schlüpfrig zu erhalten, findet es als Cosmeticum z. B. als
Glycerinessig, Glycerinseife u. dergl., zur Pflege des Haares,
ausgedehnte Anwendung. Um der Druckerschwärze ihre Unlöslichkeit in
Wasser zu nehmen -- worin indessen der grösste Vorzug der bisherigen
Druckfarbe zu suchen ist -- hat man vorgeschlagen, statt Leinöl
Glycerin anzuwenden. Das Glycerin löst mit Leichtigkeit die
Theerfarbstoffe (Anilinblau, Cyanin, Anilinviolett), eben so auch das
Alizarin auf. Um dem Papier grosse Weichheit und Biegsamkeit zu
ertheilen, soll man dem Papierzeug Glycerin beimischen; der zur
Erzeugung von 100 Kilogr. Papier erforderlichen Menge Papierzeug mischt
man ungefähr 5 Kilogr. Glycerin von 1,18 spec. Gewicht zu. Nicht
unwichtig ist die Glycerinschlichte (aus 5 Th. Dextrin, 12 Th.
Glycerin, 1 Th. schwefelsaurer Thonerde und 30 Th. Wasser bestehend),
bei deren Anwendung die Musselinweber für ihre Arbeit nicht mehr wie
bisher auf die feuchten, der Gesundheit nachtheiligen Keller- und
Erdgeschosse angewiesen sind, sondern dieselbe in hellen, trocknen und
gut gelüfteten Räumen der oberen Stockwerke der Häuser verrichten
können. Man beobachtete, dass schwach lohgar gegerbte Treibriemen, wenn
sie etwa 24 Stunden in Glycerin verweilt haben, nicht mehr dem Brechen
unterworfen sind. Die Gasuhren versagen im Winter oft den Dienst, indem
das Wasser in denselben gefriert. Eben so verdunstet dasselbe sehr
rasch in der wärmeren Jahreszeit. Eine Lösung von Glycerin hat beide
Uebelstände nicht. =Santi= benutzt das Glycerin zum Füllen des
schwimmenden Compasses auf Schraubendampfern, da es in Folge seiner
Dichtigkeit und geringen Beweglichkeit die innere Schale des Compasses
gegen die Erzitterungen, welche die Schraube dem Schiffe mittheilt,
unempfindlich macht. =Friedheim= sucht die Uebelstände, die das
Quecksilber in den Manometern dadurch zeige, dass es mit der Zeit
unrein werde und durch Hängenbleiben in der Röhre dem Druck nicht
gehörig folge, dadurch zu beseitigen, dass er einige Tropfen Glycerin
als Decke für das Quecksilber verwendet. =C. Thiel= empfiehlt das
Glycerin zum Reinhalten von Schiesswaffen. Zur Aufbewahrung
anatomischer Präparate scheint das Glycerin besonders beachtenswerth,
auch zum Dichten des Holzes von Fässern, in denen Petroleum, Rüböl etc.
aufbewahrt werden soll. Eine mit Glycerin versetzte Lösung von
arabischem Gummi und von Eiweiss conservirt sich lange Zeit, ohne zu
verderben. Erwähnenswerth ist die Anwendung des Glycerins zur Erzeugung
von künstlichem Senföl (Schwefelcyanallyl). Durch die Einwirkung von
Jodphosphor auf Glycerin bildet sich Jodallyl, welches in weingeistiger
Lösung mit Schwefelcyankalium zusammengebracht und destillirt, Senföl
liefert. Gegen Brandwunden und gegen katarrhalische Affectionen wird
das Glycerin mit vielem Erfolge angewendet. Durch eine Mischung von
Salpetersäure und Schwefelsäure wird das Glycerin in das zur
Fabrikation von Dynamit und Dualin in grosser Menge verwendete
=Sprengöl= (Nitroglycerin, Glycerylnitrat, Trinitrin) (vergl. Seite
172) übergeführt. Mit fein gemahlener Bleiglätte giebt concentrirtes
Glycerin einen schnell erhärtenden Kitt für Gefässe mit flüchtigen
Stoffen (Petroleum, Benzol, ätherische Oele).
[177] Die Verwendung des Glycerins als Braumalzsurrogat ist eine ganz
enorme geworden, eben so auch die als Zusatz zum Wein. Nach einer
Schätzung sollen zu letzterem Zweck im Jahre 1869 allein in den
weinproducirenden Ländern gegen 20,000 Centner Glycerin
verbraucht worden sein.
II. Beleuchtung mittelst Lampen.
[Sidenote: Beleuchtung mittelst flüssiger Substanzen.]
Die flüssigen Substanzen, welche als Leuchtmaterialien Anwendung finden,
zerfallen a) in fette Oele, b) in flüchtige Oele, welche letzteren
entweder ätherische Oele sind, wie das =Camphin=, oder Produkte der
Verarbeitung des Theeres wie =Photogen= und =Solaröl=, oder endlich das
von der Natur gespendete =Petroleum= (Erdöl, Steinöl). Von den _fetten
Oelen_ wendet man vorzugsweise das =Raps=- oder =Kohlsaatöl= (_huile de
colza_), das =Winterrübsenöl=, das =Oliven=- und =Baumöl=, den
=Fischthran= und zuweilen auch das eintrocknende =Mohnöl= an.
[Sidenote: Reinigen des Oeles.]
Um die fetten Oele zu reinigen (=raffiniren=), giesst man 2 Proc.
englische Schwefelsäure oder eine concentrirte Lösung von Chlorzink in
dieselben und rührt gut um. Die Schwefelsäure oder das Chlorzink greifen
das Oel nicht an, zerstören aber alle schleimigen und fremdartigen
Bestandtheile und scheiden sich mit denselben ab. Durch Waschen mit
Wasser wird die Säure oder das Chlorzink entfernt und das Oel gereinigt.
In neuerer Zeit werden (vergl. Seite 233) die Oele aus den Oelsamen
vielfach durch Extraction mit Schwefelkohlenstoff dargestellt. Die zur
Beleuchtung dienenden fetten Oele fasst man mit dem Namen =Brennöl=
zusammen. Seit dem Emporblühen der =Paraffin=- und =Solarölindustrie= und
der Einführung des amerikanischen und galizischen =Petroleums= hat die
Bedeutung der fetten Oele als Leuchtmaterial sich wesentlich verringert.
[Sidenote: Lampen.]
=Die Lampen.= Die Lampe diente schon in den ältesten Zeiten und zwar weit
früher als die Kerze zu Beleuchtungszwecken. Man schreibt ihre Erfindung
den alten Aegyptern zu. Von Griechenland und Rom aus verbreitete sich ihr
Gebrauch im übrigen Europa. Ist nun auch nicht zu verkennen, das, was die
künstlerische Vollendung der Form der Lampen betrifft, die Griechen und
Römer die moderne Zeit bei weitem übertrafen, obgleich derartige Lampen,
technologisch betrachtet, die unvollkommenste Construction darboten, so
ist es doch als ausgemacht anzusehen, dass, wenn man von einigen, im 17.
und 18. Jahrhundert auf empirischem Wege gefundenen Verbesserungen in der
Lampeneinrichtung (so von der Einführung des Glascylinders durch den
Pariser Apotheker =Quinquet= und der Erfindung der runden und hohlen
Dochte durch =Argand= im Jahre 1786) Umgang nimmt, erst mit der
Ausbildung der Chemie, namentlich der Aufstellung einer begründeten
Theorie der Verbrennung und der Beleuchtung, mit der Anwendung
physikalischer Principien auf Oelzufuhr in den Lampen und Bestimmung der
Lichtstärke der Lampenflamme, mit dem Aufkommen der Oelraffination und
somit der Beschaffung eines neuen Leuchtstoffes und endlich mit dem
Entstehen der Solaröl- und Petroleumindustrie die Construction einer
normalen Lampe, freilich oft unter Nichtberücksichtigung der Form,
möglich war. Alle Lampen, die wir heutzutage in den Salons der höheren
Stände, in den Läden und Werkstätten der Bürger und in den Dörfern
wohlhabenderer Gegenden finden, gehören daher sämmtlich der neuesten Zeit
an. In wenigen Industriezweigen ist der enorme Einfluss des
Fortschrittes der auf Naturwissenschaft und Mechanik basirten Gewerbe für
die jetzt lebende Generation so augenfällig, als in der
Lampenfabrikation. Vor etwa dreissig Jahren noch war in Deutschland fast
allgemein die nach unsern heutigen Begriffen ans Ungeheuerliche
streifende Kranzlampe die hauptsächlich eingeführte. An ihre Stelle trat
gegen das Jahr 1840 die Sturzlampe und um das Jahr 1850 die Camphinlampe,
wenn nicht die aus Frankreich stammenden Regulatoren und Moderatoren den
Vorzug erhielten. In den fünfziger Jahren begann ein Kampf, einerseits
der Oellampen unter sich, andererseits des Gaslichtes gegen die
Rüböllampen. Dieser Kampf ist heute noch nicht beendigt und wird um so
sicherer zum Nachtheile der mit Rüböl gespeisten Lampe ausschlagen, als
in der Mineralöl- und Petroleumlampe neue und mächtige Gegner aufgetreten
sind, die allerorts, wohin das Leuchtgas bisher nicht dringen konnte, die
Brennölbeleuchtungsapparate zum Wohle der Allgemeinheit und im Interesse
des Comforts und der Cultur siegreich und wol für alle Zeiten aus dem
Felde geschlagen haben.
Betrachten wir die Lampe vom allgemeinsten Standpunkte aus, so treffen
wir an ihr dieselben Theile, die wir an der Kerze wahrnehmen, nämlich
das Leuchtmaterial und den Docht. Bei der Lampe wie bei der Kerze ist
das Leuchtmaterial flüssig und der Unterschied besteht nur darin, dass
in der Kerze und zwar in dem oberen Theile (der Vertiefung mit dem
Dochtende) die Fettsubstanz (Stearinsäure, Talg oder Paraffin) im
=geschmolzenen= Zustande gebrannt wird, während in den Lampen das
Leuchtmaterial in bei gewöhnlicher Temperatur flüssigem Zustande sich
befindet und desshalb ein Gefäss, ein Reservoir erforderlich macht,
welches den flüssigen Leuchtstoff enthält und ununterbrochen und
möglichst gleichmässig die Flamme mit Material speist. In der
verschiedenen Art des als Leuchtstoff verwendeten Körpers -- ob Rüböl,
ob Solaröl, ob Petroleum -- in der verschiedenen Form des Dochtes und
der Art der Luftzufuhr zu der Flamme -- ob ohne, ob mit Zugglas, in der
Form des Oelbehälters, seiner Lage in Bezug auf den Docht und der Art
seiner Anbringung und endlich und hauptsächlich in der Art und Weise
der Zuführung des Leuchtstoffes zu der Stelle des Dochtes, wo die
Verbrennung vor sich gehen soll -- ob nur durch Capillarität des
Baumwolldochtes, ob in Verbindung mit hydrostatischem oder sonst auf
mechanischem Wege hervorgebrachten Drucke, alles dies, aber auch =nur=
dies bedingt die grosse Verschiedenheit und Mannigfaltigkeit, die wir
in den Lampenconstructionen antreffen.
=Rüböl= und =Mineralöl=, sei letzteres aus dem Braunkohlen- oder
Torftheer, oder aus dem Petroleum dargestellt, unterscheiden sich in
Bezug auf ihre Eigenschaften als Leuchtmaterial dadurch von einander:
1) dass das Rüböl bei gewöhnlicher und selbst bei bis über 100°
gesteigerter Temperatur nicht verdunstet (es ist daher geruchlos), auch
sich nicht entzünden lässt. Erst wenn eine solche Erhitzung des Oeles
stattgefunden hat, dass die Produkte der trockenen Destillation sich
bilden, wozu beiläufig 200° gehören, findet eine Entzündung und ein
Verbrennen des Oeles statt. Das Mineral- oder Solaröl, selbst das
»geruchlose« der Fabriken besitzt dagegen einen Geruch und verliert
beim Stehen an der Luft nach und nach an Gewicht; bei höherer
Temperatur verdampft es und kann unverändert destillirt werden, bei
noch höherer Temperatur vergast es und geht zum grossen Theil in
Leuchtgas über; 2) das Rüböl besteht aus Kohlenstoff, Wasserstoff und
Sauerstoff und ist nach der Formel C_{10}H_{18}O_{2} zusammengesetzt.
Bei der trocknen Destillation, die das Rüböl in dem Dochte unmittelbar
unter der Flamme erleidet, zerfällt es in Elaylgas und Kohlensäure:
Rüböl 2C_{10}H_{18}O_{2} = 340 geben
{9 Molek. Elaylgas 9C_{2}H_{4} = 252
{2 " Kohlensäure 2CO_{2} = 88
---
340
25,8 Proc. vom Gewicht des Rüböles tragen also nicht nur nichts zur
Leuchtkraft der Flamme bei, sondern berauben auch noch die Hälfte des
Volumens vom Volumen der Kohlensäure an Elaylgas der Leuchtkraft. Das
Rüböl im raffinirten Zustande verbrennt in einer zweckmässig
construirten Lampe nur in vergaster Form und vollständig zu den
geruchlosen Verbrennungsprodukten Kohlensäure und Wasser; 3) das
Solaröl und das Petroleum sind Gemenge verschiedener
Kohlenwasserstoffe, höchst wahrscheinlich der höheren Glieder der
homologen Reihe, von welcher das Sumpfgas das erste ausmacht, und
sauerstofffrei. Es beginnt bei 250° zu sieden und zerfällt bei höherer
Temperatur in gasige Produkte (Sumpfgas und Elaylgas) und in sich
ausscheidenden Kohlenstoff. Der Kohlenstoffgehalt des Solaröles ist
weit grösser als der des Rüböles, daher verbrennt das erstere auch in
freier Luft mit russender Flamme, die aber sofort in eine fast blendend
weisse, stark leuchtende übergeht, wenn man durch Aufsetzen eines
Zugglases und dadurch vermehrte Luftzufuhr für die Verbrennung des
Ueberschusses an Kohlenstoff sorgt. Während, wie bereits bemerkt, das
Rüböl nur in vergaster Gestalt zur Flamme gelangt, kommt das Solaröl,
und der ihm durchaus ähnlich constituirte minder flüchtige Theil des
Petroleums, zum grössten Theil dampfförmig in die Flamme. Es ist daher
die Mineralöllampe so zu construiren, dass die Verbrennung so
vollständig als möglich geschehe und keine Spur des unangenehm
riechenden Dampfes unverbrannt oder mindestens unvergast entweiche. Die
Feuergefährlichkeit des Solaröles anlangend, so ist dieselbe bei
sorgfältiger Behandlung der Lampen -- gute Beschaffenheit des Solaröles
vorausgesetzt, nicht viel grösser als die des Rüböles; 4) das Rüböl ist
ein fettes und schmieriges Oel, das Solaröl nicht; gewisse
Lampenconstructionen wie z. B. die Uhrlampen und Moderateurlampen, in
welchen das Oel durch den Druck eines Kolbens dem Verbrennungsort
zugeführt wird, eignen sich, weil nur das fette Oel, nicht aber das
Mineralöl die Liederung des Kolbens schlüpfrig und öldicht macht, nicht
für Mineralölbeleuchtung.
Unabhängig von der Art des Leuchtstoffes, sei derselbe Rüböl, Solaröl
oder Petroleum, soll die Construction einer normalen Lampe der Art
sein, 1) dass sie das Maximum von Licht und dasselbe zwar innerhalb
einer bestimmten Zeit (3 bis 8 aufeinander folgende Stunden) möglichst
gleichförmig spende. Diese Bedingung, eine Folge der vollständigen und
in gleicher Intensität fortdauernden Verbrennung des Leuchtmateriales
kann nur erfüllt werden [Greek: a]) bei Anwendung von gereinigtem
Leuchtmaterial, [Greek: b]) bei Anwendung eines Dochtes von gleicher
Stärke, [Greek: g]) bei möglichst gleichmässiger Zufuhr des
Leuchtstoffes zur Flamme, [Greek: d]) bei genügender Erhitzung an der
Stelle, wo die Verbrennung stattfindet, damit die Vergasung vollständig
vor sich gehe, [Greek: e]) durch die Regulirung der Zufuhr von Luft.
Eine zu geringe Luftmenge giebt oft eine russende Flamme, eine zu
grosse Luftzufuhr erniedrigt die Temperatur und giebt gleichfalls
dadurch zur Abscheidung von Russ und Bildung von übelriechenden
Produkten der Destillation Veranlassung, abgesehen davon, dass selbst
vollständige Verbrennung der Flamme vorausgesetzt, zu viel Luft die
Leuchtkraft der Flamme beeinträchtigt, [Greek: z]) durch die
Möglichkeit der Regulirung der Flammengrösse; 2) dass das entwickelte
Licht auch möglichst zweckmässig benutzt werde. Die bekannten
Lichtschirme und Reflectoren sind hier als wesentliche
Unterstützungsmittel der Beleuchtungszwecke zu nennen. Das Reservoir
für den Leuchtstoff muss ferner der Art angebracht sein, dass
einestheils sein Schatten nicht störend auf die zu beleuchtenden
Gegenstände wirkt, anderentheils der Schwerpunkt der Lampe in keiner
ihren Gebrauch beeinträchtigenden Weise verrückt wird.
[Sidenote: Eintheilung der Lampen.]
=Eintheilung der Lampen.= Wenn man die Art und Weise, nach welcher das
Leuchtmaterial mittelst des Dochtes zu der Stelle gelangt, wo die
Verbrennung vor sich geht, als Eintheilungsgrund gelten lässt, so kann
man sämmtliche Lampen unterscheiden als:
1) =Sauglampen=, in welchen der Leuchtstoff allein durch die
Capillarwirkung des Dochtes aus dem etwas tiefer liegenden Reservoir an
das Dochtende gelangt; je nach der Lage des Oelreservoirs zum Dochte
kann man die Sauglampen eintheilen [Greek: a]) in solche, bei welchen
das Reservoir ungefähr in gleicher Höhe liegt mit der Flamme des
brennenden Dochtes; [Greek: b]) in Lampen, bei welchen das Reservoir
für das Oel höher liegt als der Brenner (Lampe mit Sturzflasche). 2)
=Drucklampen=, bei welchen neben der Capillarität des Baumwolldochtes
noch eine mechanische oder physikalische Vorrichtung thätig ist, um dem
Dochte das Leuchtmaterial zuzuführen. Der Oelbehälter ist bei allen
Drucklampen im Fusse der Lampe. Nach der Art der Vorrichtung, die das
Oel zum Dochte treibt, zerfallen die Drucklampen [Greek: a]) in
=aërostatische=, bei welchen das Princip des Heronsbrunnens Anwendung
findet. Es wird in das geschlossene Oelreservoir Luft eingepresst,
welche in Folge ihres Bestrebens, sich mit der äusseren Luft ins
Gleichgewicht zu setzen, auf das Oel drückt und dasselbe in einem
Steigrohr dem Brenner zuführt; [Greek: b]) in =hydrostatische= Lampen,
auf das Princip der communicirenden Röhren sich stützend, nach welchem
die Höhen im Gleichgewicht befindlicher Flüssigkeiten von verschiedenem
specifischem Gewicht in communicirenden Röhren im umgekehrten
Verhältnisse zum specifischen Gewichte stehen. Die Flüssigkeit, welche
dem Oel in der Lampe das Gleichgewicht halten und bewirken soll, dass
der Brenner ununterbrochen mit der erforderlichen Oelmenge versehen
werde, muss specifisch schwerer sein als das Oel; [Greek: g]) in
=statische= Lampen, bei welchen das Oel aus dem unteren Behälter durch
das Gewicht eines festen Körpers (z. B. Bleigewicht) oder durch den
=directen= (nicht durch mechanische Vorrichtung bewirkten) Druck eines
in dem Oelreservoir abwärts gehenden Kolbens ausgetrieben und zum
Aufsteigen nach dem Brenner gezwungen wird; [Greek: d) in =mechanische=
Lampen, in welchen das Oel aus dem Oelreservoir einfach entweder a)
durch eine Pumpe, welche durch ein uhrwerkähnliches Räderwerk in
Thätigkeit gesetzt wird (=Carcel='s Uhr- oder Pumplampe) oder b) durch
den Druck einer sich ausdehnenden Spiralfeder (Moderateur- oder
Federlampe) zu dem Brenner gehoben wird. Die mechanischen Lampen haben
meist noch das Charakteristische, dass dem Dochte das Oel in grösserer
Menge, als er zu consumiren vermag, zugeführt wird; der nicht zur
Verbrennung kommende Theil tropft ab und wird in einem besondern
Sammler aufgefangen. An die vorstehenden, auf Rüböl eingerichteten
Lampen schliessen sich an 3) die =Mineral=- oder =Solaröl=- und
=Petroleumlampen=, die stets Sauglampen von solcher Einrichtung sind,
dass der Behälter für den Leuchtstoff stets unmittelbar unter dem Docht
und in der Axe des Brenners sich befindet. Das geringere specifische
Gewicht und die dünnflüssigere Beschaffenheit der hier in Betracht
kommenden Leuchtmaterialien (Solaröl, Petroleum) kommt der
Capillarwirkung des Dochtes wesentlich zu Hülfe und macht alle
Druckvorrichtungen, so lange es sich um Lampen für Zimmerbeleuchtung
handelt, überflüssig. Hierher gehört auch die =Ligroïn=- oder
=Schwammlampe=, in welche der flüssige Leuchtstoff (Ligroïn, die
flüchtigeren Theile, die bei der Rectification des Mineralöles und des
Petroleums für sich aufgefangen werden) durch Schwamm, womit das
Reservoir ausgefüllt, absorbirt ist.
[Sidenote: Sauglampen.]
1) =Sauglampen.= Zu den Sauglampen rechnen wir alle diejenigen Lampen, in
welchen das Oel durch die Capillarität des Dochtes (und nicht durch Druck
oder sonst durch mechanische Hülfsmittel) aus dem etwas tiefer gelegenen
Oelreservoir an das Dochtende gelangt. Je nach der Lage des Oelreservoirs
zum Docht können die Sauglampen eingetheilt werden [Greek: a]) in solche,
bei welchen das Oelreservoir ungefähr in gleicher Höhe liegt mit der
Flamme des brennenden Dochtes, wobei folgende zwei Falle zu unterscheiden
sind, nämlich a) der brennende Docht befindet sich im Oelreservoir selbst
wie bei der Küchenlampe und antiken Lampe, oder b) Oelreservoir und
Brenner sind von einander getrennt und zwar ist das Reservoir seitlich
vom Brenner, oder das Reservoir geht wie bei den Kranzlampen ringförmig
um den Docht herum; [Greek: b]) in Lampen, bei welchen das Reservoir für
das Oel höher liegt als der Brenner. Als Beispiel gelten die Lampen mit
Sturzflasche.
[Illustration: Fig. 271.]
[Illustration: Fig. 272.]
[Illustration: Fig. 273.]
[Illustration: Fig. 274.]
[Illustration: Fig. 275.]
Von diesen verschiedenen Arten von Sauglampen seien einige im Folgenden
speciell beschrieben. In der =antiken Lampe= (Fig. 271) liegt in einem
langgestreckten offenen oder verschlossenen Oelgefässe ein
Büscheldocht, welcher vorn am Schnabel entweder einfach durch eine
runde Oeffnung oder von einer Blechdille gehalten wird. Diese Lampe ist
bei aller Schönheit und Vollendung der Form eine höchst unvollkommene.
Der hauptsächlichste Nachtheil dieser antiken Lampe liegt darin, dass,
weil mit dem Verbrauch das Niveau des Oeles sinkt, der Docht gezwungen
werden soll, das Oel auf eine Höhe zu heben, die seine capillare Kraft
weit übersteigt; aus Mangel an Oelzufuhr wird daher die Flamme immer
düsterer werden und endlich auslöschen. Dazu kommt noch, dass bei der
Dicke des Büscheldochtes die Menge des bei der Verbrennung zersetzten
Oeles zu der Menge der zuströmenden Luft in einem höchst ungünstigen
Verhältnisse steht; die Verbrennung findet daher nur unvollständig und
unter Russbildung statt. Uebrigens ist auch der Schatten, den das
Oelreservoir wirft, ein grosser Uebelstand dieser Art von Lampen. Bei
einer andern Art von Küchenlampe, welche Fig. 272 in der Seitenansicht,
Fig. 273 von oben gesehen, abgebildet ist, ist letztgenannter
Uebelstand in geringerem Grade vorhanden, weil durch den Schnabel die
Entfernung des Oelbehälters von dem Brenner vergrössert oder der Winkel
_c a b_ weit spitzer wird. Die sogenannte =Wormser Lampe= (Fig. 274 und
275), am Rhein längere Zeit hindurch im Gebrauch, zeichnet sich durch
die Form des Dochtes _t_ aus, der kein Büscheldocht, sondern ein
=flacher= oder ein =Banddocht= ist; dadurch ist der Luftzutritt zu
allen Theilen des sich zersetzenden Oeles so weit geregelt, dass eine
vollständige Verbrennung stattfinden kann. Der Docht wird durch die
flache Dille _c_ festgehalten, welche in den Ring aus Blech _d_
gelöthet ist. Letzterer liegt mit seinem umgebogenen Rande auf dem der
Glaskugel auf, welche als Oelbehälter dient. Der Docht kann durch die
Zähne eines Triebes _e_ und _e'_, die den Docht gegen die Rückseite
anklemmen, auf und abwärts gedreht und dadurch die Helligkeit der
Flamme regulirt werden. Der Stiel _a_ wird in ein Stativ oder in ein
Leuchterrohr gesetzt. Ueber die Flamme wird gewöhnlich ein Zugglas
gesetzt. Ungeachtet der ziemlichen Verbreitung der Wormser Lampe ist in
der Construction derselben ein Fortschritt nicht zu erkennen. Die
Nachtheile der gewöhnlichen Küchenlampe, das Sinken des Oelniveaus und
der Schatten des Oelbehälters sind auch bei ihr vorhanden.
Von denjenigen Sauglampen, bei denen Oelreservoir und Brenner in
ungefährer =gleicher Höhe=, aber =getrennt= sind, seien in der Kürze
erwähnt die nicht mehr gebräuchlichen Lampen, die sogenannte mit Schirm
versehene =Studirlampe=, bei welcher das Oelreservoir nicht wie bei den
im vorigen Abschnitt erwähnten Lampen =unter= dem Dochte, sondern
seitlich von dem Brenner ist, und die =Kranzlampen=, d. h. Lampen mit
einem ringförmigen Oelbehälter, welcher zugleich meist zum Tragen des
Lampenschirmes dient. Da es bei dieser Art Lampen, welche als Arbeits-
oder Tischlampen Anwendung finden, auf Concentration des Lichtes auf
einen verhältnissmässig kleinen Raum ankommt, so umgiebt man die Flamme
in passender Entfernung mit einem =Schirme=, welcher entweder alles
Licht auf einen kleinen Raum der Lampe zurückwirft, oder doch nur einen
Theil hindurchlässt und den grössten Theil durch Reflection
concentrirt. Soll alles Licht möglichst vollständig reflectirt werden,
so wählt man einen trichterförmigen Blechschirm, der inwendig weiss
lackirt ist, im zweiten Falle ist der Schirm aus diaphanem Material
(Milch- oder Beinglas, unglasirtem Porcellan, matt geschliffenem Glase,
geöltem Papier, Taffet u. s. w.). Alle die Lampen, bei denen Brenner
und Oelbehälter in gleicher Höhe liegen, geben zwar bei Benutzung des
Argandbrenners ein schönes Licht, doch ist dasselbe meist nur von
kurzer Dauer und die Intensität des Lichtes eine fortwährend
abnehmende. Der Grund davon liegt in der Veränderlichkeit des Niveau
des Oeles. Ist das Oelreservoir gefüllt, so steht das Oel in geringer
Entfernung unter der Brenneröffnung und der Docht saugt mit
Leichtigkeit die erforderliche Qualität bis an sein oberes Ende. In dem
Maasse nun, als durch die Consumtion des Oeles dieses Niveau sinkt,
wird das in gleicher Zeit durch den Docht aufsteigende Oelquantum
geringer, nicht nur weil das Oel in dem Dochte zu einer grösseren Höhe
emporsteigen muss, sondern auch, weil Unreinigkeiten einen Theil der
Capillaröffnungen des Dochtes verstopfen und ihn dichter machen. Da nun
jetzt weniger Oel in die Flamme gelangt als vorher, so nimmt das Licht
an Intensität ab und es verkohlt der obere Theil des Dochtes, wodurch
die Capillaröffnungen verschlossen werden; die Flamme muss mithin
endlich verlöschen. Um dieser nachtheiligen Veränderung der Flamme
möglichst zu begegnen, ist es von Belang, das Oelreservoir dergestalt
breit und niedrig zu machen, dass das Oel darin zu einer grossen
Oberfläche ausgebreitet ist, folglich selbst durch ziemlich starke
Consumtion nicht beträchtlich sinkt.
[Sidenote: Sturzlampe.]
Um die Verminderung der Lichtintensität während des Brennens der Lampe
möglichst zu verhindern, ist es, wie aus dem Vorstehenden folgt, einfach
genügend, das Oel in dem Brenner möglichst in gleicher Höhe zu erhalten;
dies lässt sich nun bei den Sauglampen dadurch erreichen, dass man den
Oelbehälter =höher= stellt als den Brenner. Selbstverständlich ist aber
bei dieser Einrichtung eine besondere Vorrichtung erforderlich, welche
die Zufuhr des Oeles zu dem Brenner nach Maassgabe der dort stattgehabten
Consumtion regelt, weil ausserdem das Oel aus dem Reservoir in den
Brenner strömen und letzterer überlaufen würde. Die in Anwendung
gekommene Vorrichtung der Art trifft man bei der =Sturz-= oder
=Flaschenlampe=.
[Illustration: Fig. 276.]
Fig. 276 zeigt den senkrechten Durchschnitt der gewöhnlichen Form einer
Flaschenlampe. Das Oelreservoir ist eine bewegliche Blechflasche _a_
und an ihrer Mündung durch ein Ventil verschliessbar, welches, wenn die
Flasche aufrecht, d. h. mit der Mündung nach oben steht, die Oeffnung
behufs der Füllung mit Oel freilässt. Wird das Ventil an dem daran
befestigten Theil aufgehoben, so ist die Mündung der Flasche
verschlossen, und die Flasche selbst kann umgekehrt und in den Mantel
_b b_ eingesenkt werden. Hier wird nun durch den Stiel des Ventils,
indem derselbe auf den Boden des Mantels aufstösst, die Mündung
geöffnet und das Oel fliesst aus der Flasche aus, bis es in _b_ und in
dem Brenner _e_ so hoch gestiegen ist, dass es die Mündung der Flasche
versperrt. Von nun an steht das Oel in den beiden Schenkeln der
communicirenden Röhre bei _e_ und _e'_ im Gleichgewicht, da man die
Oeffnung der Flasche _a_ mit der Brennermündung _e_ gleich hoch
gerichtet hat. Auf diese Weise hat die Lampe in der That zwei
Oelreservoirs, eines, welches den Docht unmittelbar speist, und das
zweite, die Sturzflasche, welche den Zweck hat, das verbrauchte Oel im
unteren Behälter von Zeit zu Zeit zu ersetzen, und das Oelniveau in _b_
möglichst gleichmässig zu erhalten. Eine kleine Seitenöffnung _c_ in
dem Mantel gestattet der äusseren Luft einzutreten, so dass die
Oberfläche des Oeles in _b_ dem gewöhnlichen Luftdruck ausgesetzt ist.
Die Flaschen- oder Sturzlampe hat den Nachtheil, wenn mehr Oel in den
Brenner fliesst als consumirt wird, das Oel überfliesst, was ein
Verlöschen der Flamme und andere Unannehmlichkeiten zur Folge hat. Die
übergrosse Oelzufuhr kann hervorgerufen sein durch nicht vollständigen
Verschluss der Sturzflasche oder durch zu starkes Neigen der Lampe. Ist
die Sturzflasche nicht mehr ganz mit Oel angefüllt, so kann durch
Ausdehnung der darin enthaltenen Luft ein Ueberfliessen des Oeles
stattfinden. Die Ausdehnung kann sein eine Folge von verändertem
Luftdruck (Fallen des Barometers) oder steigender Temperatur. Der
Einfluss der Wärme ist der gewöhnlichere Fall. Wird z. B. eine
Flaschenlampe mit halb angefüllter Flasche aus einem Zimmer in ein
anderes gebracht, dessen Temperatur um 20° höher ist, so dehnt sich die
Luft um nahe 1/14 ihres ursprünglichen Volumens aus, drückt auf das Oel
und drängt dieses aus der Flasche.
[Sidenote: Drucklampe.]
2) Die =Drucklampen= unterscheiden sich von den Sauglampen dadurch, dass
das Oelreservoir nicht wie bei letzteren im gleichen Niveau oder höher
als der Brenner, sondern =tiefer= angebracht ist. Bei allen
Constructionen der Drucklampen ist der Oelbehälter =im Fusse= der Lampe
und daher weit entfernt vom Brenner. Da die Capillarröhren des Dochtes
das Oel auf eine so bedeutende Höhe nicht zu heben vermögen, so ist bei
jeder Drucklampe eine besondere Vorrichtung zum Heben des Oeles
vorhanden, die dem Dochte das Oel in =grösserer Menge=, als er zu
consumiren im Stande ist, zuführt; der nicht zur Verbrennung kommende
Theil tropft ab und wird in einem besonderen Sammler aufgefangen.
Die Drucklampe, die als Salonlampe, sofern man sich noch des Oeles als
Leuchtstoff bedient, fast alle anderen Lampenarten siegreich aus dem
Felde geschlagen hat, ist, die Einfachheit des Mechanismus zum Zuführen
des Oeles zum Brenner vorausgesetzt, hinsichtlich der Standfestigkeit,
der äusseren Form, die sie zu mannichfacher und geschmackvoller
Verzierung geeignet macht, der Beseitigung des Schattens, der
Einfachheit des Füllens mit Oel, der Gleichförmigkeit der Oelzufuhr zum
Brenner, der Unmöglichkeit des Ueberlaufens u. s. w., unstreitig die
vollkommenste aller Oellampen.
Je nach der Art der Vorrichtung, welche das Oel zum Brenner hebt,
unterscheidet man
[Greek: a]) =Aërostatische Lampen.= Bei diesen Lampen findet das
Princip des Heronsbrunnens Anwendung. Es wird in das geschlossene
Oelreservoir Luft eingepresst, welche in Folge ihres Bestrebens sich
mit der äusseren Luft ins Gleichgewicht zu setzen, auf des Oel drückt
und dasselbe in einer Steigröhre dem Brenner zuführt. Die
aërostatischen Lampen, so interessant sie auch vom physikalischen
Standpunkte aus sein mögen, sind eigentlich nie dauernd in die Praxis
übergegangen. Die zum Füllen der Lampe dienenden Nebenvorrichtungen
waren gewöhnlich zu complicirt und vertheuerten dadurch die an sich
nicht wohlfeile Lampe.
[Greek: b]) =Hydrostatische Lampen.= Während bei den aërostatischen
Lampen das Oel durch den Druck der verdichteten Luft zum Brenner
gehoben wird, findet bei den hydrostatischen Lampen das Heben des Oeles
durch den unmittelbaren Druck einer anderen Flüssigkeit, ohne
Mitwirkung von Luft statt. Sie gründen sich auf das physikalische
Gesetz, dass, wenn zwei mit einander communicirende Gefässe
Flüssigkeiten von verschiedenem specifischen Gewichte enthalten und
diese Flüssigkeiten einander das Gleichgewicht halten, die Höhe der
Flüssigkeitssäulen im umgekehrten Verhältnisse zum specifischen
Gewichte steht. Die Flüssigkeit, welche bei dieser Art von Lampen dem
Oel das Gleichgewicht halten soll, muss specifisch schwerer sein als
Oel, darf weder die Lampe noch das Oel angreifen und selbst einige
Grade unter dem Gefrierpunkte des Wassers nicht erstarren. Als
drückende Flüssigkeit ist Quecksilber, Kochsalzlösung, Melasse, Honig,
Chlorcalciumlösung, Chlormagnesiumlösung u. s. w. vorgeschlagen worden.
[Greek: g]) =Statische Lampen.= Bei dieser Art von Lampen wird das
Brennöl aus dem im Fusse der Lampe befindlichen Reservoir durch das
Gewicht eines festen Körpers oder durch den Druck eines im Oelbehälter
nach und nach abwärts gehenden Kolbens in ein Steigrohr getrieben und
auf diese Weise nach dem Brenner geführt. Im ersteren Falle bringt man
das Brennöl in einen dichten Sack von Leder, Kautschuk, Wachstaffet
oder in eine Blase, und diese biegsame Hülle in den leeren Behälter.
Indem man nun auf die Oelhülle ein Bleigewicht wirken lässt, wird das
Oel nach dem Brenner gehoben. Eine grosse Schwierigkeit bei der
Construction von statischen Lampen besteht in der genauen Regulirung
der Oelzufuhr zum Brenner. -- Die zweite Einrichtung, bei welcher ein
abwärts gehender Kolben auf das in einem cylindrischen Behälter
befindliche Oel drückt und dasselbe nach und nach durch ein enges
Steigrohr nach dem Brenner treibt, ist als der Vorläufer der
mechanischen Lampen zu betrachten und verdient insofern Erwähnung.
[Sidenote: Mechanische Lampen.]
[Greek: d]) =Die mechanischen Lampen= besitzen eine mechanische
Vorrichtung, durch welche das Oel aus dem Reservoir im Fusse der Lampe zu
dem Brenner und zwar in einem Quantum gehoben wird, welches den Bedarf
des Dochtes während der Brennzeit übersteigt. Wenn mithin bei allen
bisher betrachteten Lampen der Inhalt des Brenners eine ruhige Oelsäule
bildet, die von oben nach unten stetig abnimmt oder von Zeit zu Zeit sich
ergänzt, so bildet das Oel in den mechanischen Lampen einen continuirlich
aufsteigenden Strom, welcher dem Dochte den zur Unterhaltung der Flamme
nöthigen Oelbedarf liefert, und den Ueberschuss des Oeles an der
Aussenseite des Brenners wieder in den Fuss der Lampe zurückführt.
[Illustration: Fig. 277.]
Unter den mechanischen Lampen sind besonders zwei erwähnenswerth,
nämlich
[Sidenote: Uhrlampe.]
1) Die =Uhrlampe=, =Pumplampe= oder =Carcel-Lampe= wurde 1800 von dem
Lampenfabrikanten =Carcel= in Paris erfunden und später von anderen
verbessert. Die Kraft, mit welcher das Oel aus dem im Fusse der Lampe
befindlichen Reservoir durch eine selbstthätige Pumpe oder eine
pumpenähnliche Vorrichtung ununterbrochen zu dem Brenner emporgehoben
wird, wird von einer, in einem Federhause eingeschlossenen Uhrfeder
ausgeübt. Zum Behufe ihrer Uebertragung ist ein uhrwerkähnliches
Räderwerk vorhanden. Der Hebeapparat ist gewöhnlich eine wirkliche
Pumpe mit combinirtem Saug- und Druckwerk, jedoch giebt es auch Lampen,
bei welchen die archimedische Schraube zum Heben des Oeles in Anwendung
gebracht worden ist. In dem Sockel der Uhr ist das Oelreservoir mit der
Pumpe und unter diesem das Uhrwerk; des Steigrohr, in welchem das Oel
zum Brenner steigt, geht im Schafte der Säule nach oben. Der
Oelbehälter und das Uhrwerk sind von einander durch einen horizontalen
Boden getrennt. Ein einfaches Pumpwerk, wie es in der Carcel-Lampe
nicht selten Anwendung findet, ist durch Fig. 277 im Durchschnitt
dargestellt. Der mittlere Theil der Abtheilung in der Lampe, in welcher
das Pumpwerk liegt, bildet den Stiefel, in dem sich der horizontal
liegende Kolben _m_ hin- und herbewegt; der obere Raum _n_ steht mit
dem Steigrohr in Verbindung, der untere Raum, in dessen Mitte eine
Scheidewand sich befindet, vermittelst zweier Ventile _a b c_ aus
Taffet oder Goldschlägerhaut mit dem Oelreservoir. Bewegt sich der
Kolben _m_ nach _d c_ hin, so tritt Oel aus dem Reservoir durch _b_ ein
und das zwischen _c a_ und _m_ befindliche Oel ist gezwungen, durch _c_
in den oberen Raum und von dort aus in das Steigrohr zu treten; bei
Bewegung des Kolbens nach _d b_ tritt das Oel durch _a_ ein und durch
_d_ in das Steigrohr. Der obere Theil der Abtheilung dient zugleich als
Windkessel, indem die darin zusammengepresste Luft ein gleichförmiges
Aufsteigen des Oeles in dem Steigrohre bewirkt. Das unter dem
Oelreservoir befindliche Räderwerk setzt den Kolben in Bewegung. Die
Einrichtung der Pumpe ist der Art, dass sie, wie oben erwähnt, weit
mehr Oel heraufpumpt, als zur Speisung der Flamme erforderlich ist.
Dieses ununterbrochene Ueberfliessen bezweckt einestheils, dass es dem
Dochte nie an Oel fehle, anderntheils, dass sowol der Brenner als auch
das aus ihm hervorragende Dochtende abgekühlt werde, sodass Verkohlung
des Dochtes, welche die Capillarwirkung des Dochtes schwächen würde,
ausgeschlossen ist. Das überfliessende Oel gelangt in den offenen
Behälter zurück, um später wieder aufgepumpt zu werden. Das Räderwerk
im Fusse der Lampe ist so beschaffen, dass es 12-15 Stunden
ununterbrochen fortgeht; in den ersten 7-8 Stunden, in der Regel die
längste Brennzeit an einem Abende, ist der Gang und mithin das
Aufsteigen des Oeles im Steigrohr ziemlich gleichförmig. -- Noch sei
bemerkt, dass unten an einer Seite des Lampenfusses ein kleiner, nach
aussen gehender Riegel angebracht ist, welcher, wenn er vorgeschoben
wird, die zur Regulirung des Werks dienenden Windflügel auffängt und
das Werk dadurch in Stillstand bringt.
[Sidenote: Federlampe.]
[Illustration: Fig. 278.]
[Illustration: Fig. 279.]
[Illustration: Fig. 280.]
2) Die =Federlampe= (Moderateur-, Regulateur-Lampe, Kolbenlampe,
Neocarcellampe). Seit der Erfindung der Federlampe durch =Franchot= im
Jahre 1837, die sich durch grössere Einfachheit und Wohlfeilheit und
dadurch auszeichnet, dass sie selten in Unordnung kommt, sind die
Uhrlampen fast ganz in den Hintergrund gedrängt worden. Das Wesentliche
der Federlampe ist, dass ein mit zweckmässiger Liederung versehener
grosser Kolben sich auf die Oberfläche des Oeles in dem Oelbehälter
legt, dieselbe mit Hülfe einer über ihm angebrachten gespannten Feder
drückt und somit das Oel durch ein enges Steigrohr in den Brenner
treibt. Fig. 278 zeigt eine Federlampe und zwar im oberen Theile in der
Vorderansicht, im unteren Theile im Durchschnitt. In die aus Metall
angefertigte Umhüllung ist im Fuss der Lampe das cylindrische
Oelreservoir eingelöthet. Dieses Reservoir dient zugleich als Stiefel
für den Kolben _A_, aus einer flachen Scheibe mit einem nach unten
gebogenen Lederrand bestehend, welcher letztere zugleich als Liederung
und als Ventil dient. Von dem Kolben erhebt sich die messingene
Kolbenstange _B_, welche auf dem grössten Theile ihrer Länge
eingeschnittene Zähne hat, in welche die Zähne eines am Griffe _D_
umzudrehenden Getriebes eingreifen. Auf diese Weise wird der Kolben
nach aufwärts bewegt. Nach abwärts geht der Kolben durch den Druck der
Spiralfeder, welche zwischen dem Kolben und dem oberen Ende der
cylindrischen Lampensäule steht und sich oben gegen _E_ stützt; sie ist
so beschaffen, dass sie den Kolben bis auf den Boden des Oelbehälters
hinabtreiben kann, ohne sich völlig ausgedehnt zu haben. Im
nichtgefüllten Zustande ruht der Kolben auf dem Boden. Giesst man nun
durch den am oberen Ende der Lampensäule befindlichen Trichter Oel ein,
so sammelt sich dasselbe über dem Kolben _A_ an. Wird derselbe nun
durch Umdrehen von _D_ nach aufwärts bewegt, so strebt die Erhebung des
Kolbens zwischen ihm und dem Boden des Oelbehälters einen
luftverdünnten Raum zu erzeugen; der äussere Atmosphärendruck drückt
daher das Oel neben dem als Ventil dienenden Lederrand des Kolbens nach
abwärts, bis nach und nach alles Oel unter den Kolben getreten ist.
Sobald _D_ nicht mehr festgehalten wird, fängt die Feder, welche durch
die Erhebung des Kolbens zusammengepresst wurde, sofort an, mittelst
des Kolbens auf das Oel zu drücken. Der Lederkranz am Rande des Kolbens
wird durch den Druck, den das Oel ausübt, dicht an die Wandung des
Oelbehälters getrieben, so dass kein Oel entweichen kann. Der einzige
Abflusskanal, welcher dem Oel gestattet ist, ist durch das Rohr _C_,
welches oben mit dem Brenner communicirt. Die Feder ist genau adjustirt
und ihre Ausdehnung ist gleich dem Volumen des verbrennenden Oeles,
daher immer ein gleiches Niveau erhalten bleibt. Hat nach mehrstündigem
Brennen der Kolben den Boden des Oelcylinders erreicht, so hört die
Oelbewegung auf; man muss deshalb schon ehe dieser Zeitpunkt eintritt
die Lampe aufziehen, d. h. durch Umdrehung des Griffes _D_ die
Zahnstange _B_ und mit ihr den Kolben heben, wodurch die Feder
zusammengepresst, also gespannt wird. Wäre dem Oel das Aufsteigen in
dem Steigrohre _C_ ohne alle Hindernisse gestattet, so würde die Lampe
nicht nur schnell erschöpft und das Wiederaufziehen in sehr kurzen
Zeiträumen nöthig werden, ja es könnte sogar der Fall sein, dass das
Oel aus dem Brenner, statt unmerklich überzufliessen, hastig
hervorsprudelte. Um dies zu verhindern, ist an der Federlampe eine
einfache Vorrichtung angebracht, durch welche die Geschwindigkeit des
nach dem Brenner strömenden Oeles =moderirt= werden kann. Diese
Vorrichtung, =Moderateur= genannt, besteht (Fig. 278 und 279) aus einer
in der Mitte des Steigrohres _C_ hängenden, nach unten sich etwas
verjüngenden Nadel _G_, die oben rechtwinkelig gebogen und an das
innere Dochtrohr angelöthet ist. Der untere verschiebbare engere Theil
des Rohres _C_ steht nur beim höchsten Stande des Kolbens so, dass _G_
auch in _C_ steckt; beim Abwärtsgehen des Kolbens zieht _C_ sich
zurück, so dass _G_ nicht mehr hineinreicht. Beim höchsten Kolbenstande
übt die Feder auf den Kolben den grössten Druck aus, daher wird das
Abwärtsgehen des Kolbens und das Aufwärtsströmen des Oeles zum Brenner
anfangs schneller erfolgen, als später, wenn die Feder einen Theil
ihrer Spannung verloren hat. Um nun diese Schwankungen in der Wirkung
der Feder aufzuheben, wird im Anfang des Niederganges des Kolbens durch
die Nadel _G_ das Steigrohr verengert. Um den Zeitpunkt zu erfahren, wo
die Lampe aufzuziehen ist, hat man vor einigen Jahren angefangen, durch
den abwärts gehenden Stempel ein Zeigerwerk in Bewegung zu setzen,
welches gestattet, in jedem Augenblick zu sehen, wie tief der Kolben
bereits herabgegangen ist. Ferner fertigt man gegenwärtig
Moderateurlampen, bei welchen, sobald der Stempel nahe an seiner
tiefsten Stelle angelangt ist, eine Glocke anschlägt, welche, an der
Lampe angebracht, zur Decoration derselben dient. Das Anschlagen der
Glocke ermahnt die Anwesenden, die Lampe aufzuziehen.
[Sidenote: Die Solaröl- und Petroleumlampen.]
3) Die =Solaröl-= und =Petroleumlampen=. Die Mineralöle, die unter den
Namen =Solaröl=, =Pyrogen=, =Photogen=, raffinirtes =Petroleum=,
=Petrosolaröl=, =Kerasin=, =Pitt-Oel= u. s. w. seit etwa fünfzehn Jahren
das Rüböl fast ganz in den Hintergrund gedrängt haben, werden nur in
Sauglampen verbrannt, bei denen entweder das Reservoir für das
Leuchtmaterial unterhalb des Dochtes oder ähnlich den Sturzlampen
seitlich davon sich befindet. Mechanische Lampen, namentlich die
Moderateurlampe, sind auf Solaröl und Petroleum nicht zu brauchen, weil
beide Oele der Fettigkeit bar sind und deshalb nicht die Elasticität und
Weichheit des Leders am Kolben, welches zugleich als Liederung und als
Ventil dient, zu erhalten vermögen. Bei der Sauglampe wirkt die
dünnflüssige Beschaffenheit der Mineralöle in Folge des dadurch
erleichterten Aufsteigens in den Capillarröhren des Dochtes vortheilhaft
ein; durch das Sinken des Niveau's im Behälter wird keine merkliche
Abnahme der Intensität der Flamme verursacht. Bei dem grossen
Kohlenstoffgehalt der neuen Leuchtstoffe ist zum rauch- und russfreien
Verbrennen eine kräftige Zufuhr von atmosphärischer Luft erforderlich;
diese wird vermittelt durch ein geeignetes Zugglas, ferner dadurch, dass
der Docht nur äusserst wenig aus dem Brenner hervorragt, und endlich (bei
gewissen Arten von Solaröllampen) durch Aufsetzen einer gewölbten
Messingkapsel, welche in der Mitte mit einer Oeffnung versehen ist, etwas
länger und breiter als die Mündung des Dochtrohres (mit flachem Dochte);
unter der Wölbung findet eine Vermengung der Luft mit den brennenden
Dämpfen des Mineralöles statt, worin das Mittel zur stärkeren Luftzufuhr
und Verhinderung des Russens liegt. Zum Verständniss der Construction der
Solar- und Petroleumlampen ist das Eine nicht zu vergessen, dass alle
diese Lampen in Folge des verhältnissmässig niedrigen Siedepunktes der
genannten Leuchtmaterialien =Dampflampen= sind, d. h. es verbrennen in
denselben die Dämpfe, die sich in der Nähe des Brenners aus der
Flüssigkeit, ohne dass dieses eine Zersetzung erleidet, bilden, während
bei den Oellampen Zersetzungsprodukte in der Flamme zur Verbrennung
kommen, die erst bei weit höherer Temperatur sich bilden, als die Dämpfe
aus dem Solaröl und Petroleum. Man hat daher, um selbst die Möglichkeit
der Explosion zu entfernen, bei allen diesen Lampen Vorkehrungen zu
treffen, dass die Flüssigkeiten in dem Reservoir sich nicht erwärmen.
Namentlich sucht man den die Flamme speisenden Luftstrom zur Abkühlung
des Brenners heranzuziehen.
[Illustration: Fig. 281.]
Von den vielen Constructionen von Petroleum- und Solaröllampen sei eine
der bewährtesten und zwar die von =Ditmar= (in Wien) speciell
beschrieben. Dieselbe besteht (Fig. 281) aus einem metallenen
Oelbehälter _b_, der ringförmig die Dochtröhre umgiebt und mit dieser
nur durch eine horizontale Röhre in Verbindung steht, um das Oel dem
Docht zuzuführen. _a_ ist eine mit einer durchbohrten Schraube
verschlossene Oeffnung zum Einfüllen des Oeles in den Behälter _b_. Die
Lampen haben einen runden Docht und doppelten Luftzug, sie sind ferner
mit eingezogenem Glascylinder _c_ versehen, dessen Träger _f_
verschiebbar ist, um jenem eine passende Stellung zu geben, weil
dadurch die Wirkung der Flamme theilweise bedingt ist. Die Einbiegung
des Glases soll ungefähr 3 Linien über dem Dochtende stehen, wie dies
die Linien _d_ und _e_ andeuten, so dass der grössere Theil der
leuchtenden Flamme, die im Ganzen ungefähr 6-8 Centim. hoch brennen
soll, sich über der Einbiegung des Glases befindet. Steht das Glas zu
hoch, so brennt das Oel roth; steht es zu tief, so wird die Flamme
klein und unansehnlich. Der Oelbehälter erwärmt sich während der ganzen
Brennzeit nicht, weil er bei seiner ringförmigen Gestalt eine grosse
Oberfläche hat, die in Folge der starken Luftströmung, welche durch das
Brennen selbst bedingt ist, fortwährend mit kalter Luft in Berührung
steht. Eine bedeutendere Dampfbildung ist deshalb bei diesen Lampen
nicht zu befürchten. Die =Ligroïn-= oder =Schwammlampe= wurde bereits
Seite 717 erwähnt.
III. Die Beleuchtung mit Gas.
[Sidenote: Allgemeines und Geschichtliches.]
Die Beobachtung, dass aus fossiler Kohle ein brennbares Gas erhalten
werde, ist schon mehrere Jahrhundert alt, wusste man ja schon seit den
ältesten Zeiten, dass in dem grossen Haushalte der Natur in den Stein-
und Braunkohlenflötzen und auch aus Steinsalzlagern brennbare Gase in
grosser Menge sich bilden, welche als Gasquelle an die Oberfläche der
Erde gelangen.
Der Boden mancher Gegenden enthält dieses Gas in solcher Quantität,
dass es ausreicht, ein Rohr in den Boden zu stossen, um sogleich das
Ausströmen eines Gasstromes zu bewirken, der zur Beleuchtung benutzt
werden kann. In der Nähe von Fredonia im Staate New-York liefert die
Natur eine vollständige Beleuchtungsanstalt, wie wir sie in den Städten
nur mit grossem Aufwande künstlich schaffen. Beim Abbrechen einer
Mühle, deren Mauerwerk theilweise in den kleinen Fluss Canadaway
reichte, nahm man aus dem Wasser aufsteigende Blasen von
Kohlenwasserstoffgas wahr. Als man nun Bohrvorsuche anstellte und in
gewisser Tiefe eine Lage bituminösen Kalkes getroffen hatte, brach
durch die Oeffnung das Gas hervor, das gesammelt wird und, in Röhren
nach allen Theilen des Ortes geleitet, zur Beleuchtung dient. Man
erhält alle zwölf Stunden gegen 800 Kubikfuss Kohlenwasserstoffgas,
welches nach den Untersuchungen von =Fouqué= ein Gemenge ist von
Grubengas (CH_{4}) mit Aethylhydrür (C_{2}H_{6}). Im Marmaroscher
Comitate, in der Szlatinaer Steinsalzgrube entwickelt sich, ungefähr 90
Meter unter Tag, Leuchtgas aus Spalten einer Schicht thonigen Mergels,
die zwischen Steinsalzbänken eingeschlossen ist. Diese Erscheinung war
schon im Jahre 1770 bekannt. Wie in Fredonia das von der Natur
gelieferte Gas zur Beleuchtung des Ortes dient, so benutzt man dasselbe
in Szlatina, um die tiefsten Grubenräume zu beleuchten. Das Stassfurter
Steinsalzlager liefert gleichfalls, obwohl in unerheblicher Menge,
brennbare Gasarten. Der Missionär =Imbert= berichtet aus der Provinz
Szu Tchhouan in China, wo man zahllose Bohrlöcher nach Steinsalz von
1500 bis zu 1600 Fuss Tiefe niedergestossen hat, dass viele dieser
Bohrlöcher Ausströmungen von Leuchtgas zeigen, die zum Theil mit
heftigem Getöse verbunden sind. Bambusröhren leiten das Gas in jede
beliebige Entfernung. Man benutzt es zur Beleuchtung von Strassen und
grossen Hallen, sowie als Brennmaterial in den Salinen. Den
grossartigsten, hierher gehörenden Erscheinungen ist das »Feuerfeld«
bei Baku, auf der Halbinsel Apscheron an der Westküste des Caspissees
beizuzählen, wo an mehreren Punkten perennirende Ausströmungen von
Kohlenwasserstoffgas stattfinden. Das Gas steigt am häufigsten aus
einem dürren, steinigen Boden auf, wo ehemals ein Tempel stand. Der
Tradition nach soll das Gas schon mehrere Tausend Jahre gebrannt haben.
Aehnliche Feuer findet man in Kurdistan bei Arbela in Mesopotamien, zu
Chitta-Gong in Bengalen und anderen Orten des asiatischen Continents.
Was das künstlich dargestellte Gas aus Steinkohlen anbelangt, so
beobachteten schon in den Jahren 1727-1739 die Engländer =Clayton= und
=Hales= das Entweichen desselben beim Erhitzen von Steinkohlen; später
(1767) zeigte der Bischof =Landlaff=, dass sich die brennbare Luft
durch Röhren überall hinleiten lasse; es benutzte sogar der Professor
der Chemie =Pickel= in Würzburg, schon 1786, aus Knochen erzeugtes Gas
zur Beleuchtung seines Laboratoriums. Ungefähr um die nämliche Zeit
stellte der Earl von =Dundonald= auf seinem Landsitze Culross-Abtei
Versuche zur Anwendung des Steinkohlengases an. Ursprünglich handelte
es sich um die Gewinnung von Steinkohlentheer als Nebenprodukt der
Koksbereitung. Die Arbeiter hatten in die Kühlvorlage, in welcher sich
der Theer absetzt, eiserne Röhren eingekittet und pflegten das aus
diesen Röhren entweichende Gas des Nachts anzuzünden und die Flamme des
Gases zur Beleuchtung zu benutzen. Der Lord selbst verbrannte das Gas
in der Abtei als Gegenstand der Curiosität. Alle diese Versuche waren
nur vereinzelt dastehende Vorläufer der englischen Erfindung der
Leuchtgasfabrikation, welche man dem Engländer =William Murdoch=
verdankt. Der Anfang der eigentlichen Gasbeleuchtung datirt sich vom
Jahre 1792, wo =Murdoch= sein Haus und seine Werkstätte zu Redruth in
Cornwall mit _aus Steinkohlen_ erhaltenem Gase erleuchtete. Sein
Verfahren wurde aber erst etwa zehn Jahre später bekannt, weshalb denn
die Franzosen ihrem Landsmann =Lebon=, der 1801 mit einem aus Holz
gewonnenen Gase seine Wohnung nebst Garten erleuchtete, diese
Erfindung zuschreiben. Die erste Gasbeleuchtung im Grossen wurde 1802
von =Murdoch= in der Maschinenfabrik von =Watt & Bolton= in Sohofoundry
bei Birmingham und 1804 in einer bedeutenden Spinnerei zu Manchester
ausgeführt. Von nun an fand die Gasbeleuchtung immer weitere und
grossartigere Anwendung und ist in London unter allen Städten am
umfassendsten geworden. Lange Zeit wurde die neue Beleuchtungsart
ausschliesslich auf Fabriken und ähnliche Etablissements angewendet,
ehe sie in dem eigentlichen bürgerlichen Leben Eingang fand. Dies war
der Fall im Jahre 1812, in welchem Londons Strassen mit Gas beleuchtet
wurden. Im Jahre 1820 wurde in Paris die Gasbeleuchtung eingeführt.
Nach dem Vorgange der beiden Metropolen machte die Verbreitung der
Gasbeleuchtung in Städten rasche Fortschritte und in wenigen Jahren
wird sie ihren Lauf um die civilisirte Welt vollendet haben, da die
Verbesserungen in der Fabrikation, namentlich die von =v. Pettenkofer=
eingeführte Leuchtgasfabrikation aus Holz und Torf, ferner die mit
Erfolg gekrönten Bestrebungen =H. Hirzel='s, die Petroleumrückstände
zur Leuchtgasbereitung zu verwenden, den Preis des Gases
ausserordentlich ermässigt haben und die Einführung dieser
Beleuchtungsart selbst in kleineren Städten gestatten. Es ist sogar mit
Sicherheit zu erwarten, dass in nicht ferner Zeit das Gas wie jetzt als
Leuchtmaterial, so als Heizmaterial den Wohnungen zugeführt werden
wird. Von der Einführung des Wassergases ist in dieser Richtung noch
sehr viel zu hoffen.
Das Princip der Gasbeleuchtung ist, wie schon im Eingange gesagt worden
ist, ganz dasselbe wie das der übrigen Beleuchtungsmethoden, da es,
wissenschaftlich gesprochen, keine andere Beleuchtung als
Gasbeleuchtung giebt. Wenn man in Erwägung zieht, dass in dem
brennenden Dochte das Leuchtgas aus dem Leuchtmaterial erzeugt und fast
in demselben Augenblicke verbrannt wird, so ist es einleuchtend, dass
die Beleuchtung mit Oel (Rüböl, Solaröl und Petroleum), Wachs, Paraffin
oder Stearinsäure sich von der Gasbeleuchtung nur durch den Ort der
Gaserzeugung und durch die Zeit der Verbrennung unterscheidet. In
dieser Beziehung könnte man die Gasbeleuchtung einen Rückschritt und
folgende Bemerkung eines bekannten Chemikers eine sehr treffende
nennen. »Wäre die Gasbeleuchtung die ursprüngliche, oder hätte man
später die Kerze oder die Lampe erfunden, in welcher die complicirten
Operationen der Gasfabriken gewissermaassen zu einem Mikrokosmos
selbstthätig und selbstregulirend verschmolzen sind, so würde man diese
Erfindung sicher zu den grössten unseres Jahrhunderts rechnen und als
einen Triumph der Intelligenz preisen.« Wollte man Leuchtgas aus Oel
oder aus Wachs oder aus Stearinsäure und Paraffin darstellen, so wäre
der citirte Ausspruch gerechtfertigt, so aber wendet man Materialien
wie Steinkohle, Holz, Torf, Fabrikrückstände u. s. w., überhaupt
Substanzen zur Gaserzeugung an, die für sich nie als Leuchtmaterialien
benutzt werden können. Ausserdem ist wohl zu berücksichtigen, dass bei
dem gegenwärtigen Stand der Dinge die Steinkohlengasanstalten, sowie
die Holzgasfabriken auch Verkokungsanstalten sind, welche durch den
Verkauf von Koks und Kohle und die Verarbeitung der Nebenprodukte
(Theer, Ammoniakwasser, Schwefel der Laming'schen Masse) häufig einen
erklecklichen Nebengewinn beziehen.
[Sidenote: Rohmaterialien der Gasbeleuchtung.]
Die =Rohmaterialien zur Gaserzeugung= sind Steinkohlen, Holz, Harz, Fett,
Oel, Petroleum und Wasser. Das aus diesen Materialien erzeugte Gas wird
je nach der Substanz, die zu seiner Darstellung diente, =Steinkohlengas=,
=Holzgas=, =Harzgas=, =Oelgas=, =Petroleumgas=, =Wassergas= genannt.
[Sidenote: Steinkohlengas.]
I. =Steinkohlengas=[178]. Die Steinkohlen bestehen aus Kohlenstoff,
Wasserstoff, Sauerstoff, kleinen Mengen von Stickstoff,
Aschebestandtheilen und grösseren oder geringeren Mengen Schwefelkies. In
technischer Beziehung unterscheidet man =Backkohlen=, die sich beim
Erhitzen erweichen und aufblähen, =Sandkohlen=, die beim Erhitzen nur
eine Volumenverminderung zeigen, und endlich =Sinterkohlen=, welche beim
Erhitzen zusammensintern und zusammenfallen. Die Backkohlen zeichnen sich
durch grossen Wasserstoffgehalt aus und sind deshalb die zur
Leuchtgasfabrikation geeignetsten Kohlen. Nach =H. Fleck= enthalten die
besten derartigen Kohlen auf 100 Th. Kohlenstoff 2 Th. gebundenen und 4
Th. disponiblen Wasserstoff. Unter denjenigen Backkohlen, die man
schlechtweg =Gaskohlen= nennt, zeichnet sich wieder die Cannelkohle aus,
die nur in einigen Gegenden des britischen Reiches, so z. B. in
Lancashire im Norden Englands und auch in Schottland in der Nähe von
Glasgow gefunden wird. Der Name rührt von der hellen Flamme her, mit
welcher sie brennt. Aermere Volksklassen verrichten beim Scheine
derselben ihre häuslichen Geschäfte; nun heisst _Candle_ eine Kerze, also
Kerzenkohle. Der Cannelkohle stehen die Kohlen von Newcastle und die
=Bogheadkohle= und die böhmische Blattelkohle, von der weiter unten die
Rede sein wird, sehr nahe. In Frankreich und Belgien wendet man die Kohle
von Mons und Commentry, in Deutschland sächsische, schlesische, englische
und rheinische oder westphälische Kohlen an. Die zur Gasfabrikation sich
eignenden Kohlen dürfen nur wenig Schwefel enthalten und nach dem
Verbrennen nur sehr geringe Mengen Asche hinterlassen.
[178] 1 Kubikmeter = 35,31 engl. Kubikfuss
40,22 bayer. "
32,34 rhein. "
31,65 Wiener "
1000 Kubikfuss englisch = 28,31 Kubikmeter
= 1138 bayer. Kubikfuss
915 rhein. "
896 Wiener "
1 Zollcentner deutsche Steinkohlen giebt im Durchschnitt 14 Kubikmeter
oder 500 englische Kubikfuss Gas und 35 Kilogr. oder 150
Volumenprocente Koks. Die englischen Kohlen, namentlich die Kohlen von
Newcastle geben durchschnittlich 550 Kubikfuss, die Bogheadkohle giebt
824 Kubikfuss Gas.
Die Zersetzung der Gaskohle lässt sich durch folgendes Schema
veranschaulichen: 100 Th. Steinkohle bestehend aus
Kohlenstoff 78,0 } {
Wasserstoff 4,0 } {
Stickstoff 1,5 } { Koks 70-75
Schwefel 0,8 } geben { Leuchtgas }
chem. gebundenem Wasser 5,7 } { Theer } 30-25
hygroskop. Wasser 5,0 } { Ammoniakwasser }
Asche 5,0 } { ------
----- { 100,0
100,0
[Sidenote: Produkte der Kohlendestillation.]
Die Bestandtheile der =vier= Produkte der Kohlendestillation sind
folgende:
{ Kohlenstoff 90-95
I. =Koks.= { Schwefeleisen (Fe_{7}S_{8}) }
{ Erdige Bestandtheile } 10- 5
-----
100
{ {Kohlensaur. Ammon
{ { 2(NH_{4})_{2}CO_{3} + CO_{2}
II. =Ammoniak- {Hauptbestandtheile{Schwefelammon (NH_{4})_{2}S
wasser.= {Accessorische {Chlorammon NH_{4}Cl
{ Bestandtheile {Cyanammon NH_{4}CN
{ {Schwefelcyanammon NH_{4}CNS
{ { {Benzol C_{6}H_{6}
{ { {Toluol C_{7}H_{8}
{ { {Xylol C_{8}H_{10}
{ {flüssige{Cumol C_{9}H_{12}
{ { {Cymol C_{10}H_{14}
{ { {Propyl C_{3}H_{7}
{Kohlen-{ {Butyl C_{4}H_{9} u. s. w.
{wasser {
{stoffe { {Naphtalin C_{10}H_{8}
{ { {Acetylnaphtalin C_{12}H_{10}
{ { {Fluoren (?)
{ { feste {Anthracen C_{14}H_{10}[179]
{ { {Methylanthracen C_{15}H_{12}
{ { {Reten C_{16}H_{12}
{ { {Chrysen C_{18}H_{12}
{ { {Pyren C_{16}H_{10}
III. =Theer.= {
{ {Carbolsäure C_{6}H_{6}O
{ {Kresylsäure (Cresol) C_{7}H_{8}O
{ {Phlorylsäure (Phlorol) C_{8}H_{10}O
{Säuren{Rosolsäure C_{20}H_{16}O_{3}
{ {Oxyphensäure C_{6}H_{6}O_{2}
{ {Kreosot, bestehend {C_{7}H_{8}O_{2} }
{ {aus den drei {C_{8}H_{10}O_{2} }
{ {homologen Körpern {C_{9}H_{12}O_{2} }
{ Verbindungen der Oxyphensäure
{ und damit homologer Säuren
{ mit Methyl.
{ {Pyridin C_{8}H_{5}N Iridolin C_{10}H_{9}N
{ {Anilin C_{6}H_{7}N Cryptidin C_{11}H_{11}N
{Basen {Picolin C_{6}H_{8}N Acridin C_{12}H_{9}N
{ {Lutidin C_{7}H_{9}N Coridin C_{10}H_{15}N
{ {Collidin C_{8}H_{11}N Rubidin C_{11}H_{17}N
{ {Leukolin C_{9}H_{7}N Viridin C_{12}H_{19}N
{Anthracen
Asphalt bildende Bestandtheile {Brandharze
{Kohle
{ { {Acetylen C_{2}H_{2}
{ {Gase {Elayl C_{2}H_{4}
{ { {Trityl C_{3}H_{6}
{ { {Ditetryl C_{4}H_{8}
{ {
{[Greek: a]) { {Benzol C_{6}H_{6}
{Leuchtende { {Styrolen C_{8}H_{8}
{Bestandtheile { {Naphtalin C_{10}H_{8}
{oder Lichtgeber{Dämpfe{Acetylnaphtalin C_{12}H_{10}
{ { {Fluoren ?
{ { {Propyl C_{3}H_{7}
{ { {Butyl C_{4}H_{9}
IV. =Leucht- {
gas.= {[Greek: b])
{Verdünnende {Wasserstoff H_{2}
{Bestandtheile {Methylwasserstoff CH_{4}
{oder {Kohlenoxyd CO
{Lichtträger
{
{ {Kohlensäure CO_{2}
{ {Ammoniak NH_{3}
{[Greek: g]) {Cyan CN
{Verunreinigende{Schwefelcyan CNS
{Bestandtheile {Schwefelwasserstoff SH_{2}
{ {Geschwefelte Kohlenwasserstoffe,
{ {ferner auch Schwefelkohlenstoff S_{2}C
{ {Stickstoff N
[179] Das Anthracen hat insofern eine ungeahnte Wichtigkeit erlangt,
als es =Graebe= und =Liebermann= (1869) gelungen ist, aus dem
Anthracen Alizarin darzustellen. (Vergl. Seite 667).
[Sidenote: Die Bereitung des Kohlengases.]
Die =Bereitung des Leuchtgases aus Kohlen= (ebenso wie die aus anderen
Materialien wie Holz, Harz, Oel u. dergl.) geschieht in drei auf einander
folgenden Operationen, diese sind a) die Darstellung des rohen
Leuchtgases durch Destillation der Steinkohlen in Retorten; b) die
Verdichtung des grössten Theiles der flüssigen Destillationsprodukte in
besonderen Condensationsapparaten; c) die Reinigung der gasigen Produkte
von allen die Leuchtkraft und andere Eigenschaften des Gases
beeinträchtigenden Bestandtheilen.
[Sidenote: Retorten.]
a) Die =Darstellung des rohen Leuchtgases=. Die Darstellung des rohen
Leuchtgases geschieht durch trockene Destillation der Steinkohlen, hierzu
gehört Glühhitze einerseits und andererseits möglichster Abschluss der
Luft. Die Erfüllung dieser beiden Bedingungen, an welche der Vorgang bei
der trockenen Destillation ganz besonders geknüpft ist, führte zur
Construction derjenigen Apparate, in welchen man die Destillation der
Kohle ausführt. Diese Destillationsapparate, deren sich die Gastechnik
zur Gasbereitung bedient, heissen =Retorten=. Die ersten
Leuchtgasretorten waren Cylinder von =Gusseisen=. Der Umstand aber, dass
sich die eisernen Retorten zu leicht abnutzten, auch kostspielig in der
Anschaffung waren, gab die Veranlassung der Einführung der =thönernen=
Retorten, die man (wie die Charmotte-Gasretorten) mit oder ohne
Porcellanglasur darstellt. Was die =Dimensionen= derselben betrifft, so
verwendet man meist solche, welche ungefähr 100 Kilogr. Kohlen zu fassen
vermögen und von diesem Quantum etwa zur Hälfte bis zu 0,6 des inneren
Raumes angefüllt werden. Derartige Retorten haben in der Regel 54
Centimeter Durchmesser der grossen, 43 bis 45 Centimeter Durchmesser der
kleinen Axe und eine Länge von 2,5-3 Meter. An dem Ende ist die Retorte
meist durch eine feste, senkrecht auf die Länge stehende Wand, seltener
gewölbeartig geschlossen.
In London bedient man sich neuerdings zur Destillation der Kohlen
eigenthümlicher Retorten, die weder von Eisen sind, noch von Thon, auch
nicht aus einem Stück, sondern aus einzelnen nach dem Modell der
Retorten geformten Steinen oder Plattenstücken aus einem feuerfesten
Material, den =Dinasteinen= (vergl. S. 375) aufgemauert sind. Diese
Steine bestehen aus einem feuerfesten Sand (fast reinem Quarzsand)
welchen man nach dem Zerkleinern und Anfeuchten mit 1 Proc. Kalk mengt,
zu Platten presst, trocknet und brennt. Als Mörtel beim Aufbauen der
Retorten aus Dinasteinen benutzt man einen eisenhaltigen, im
Gasofenfeuer etwas erweichenden oder sinternden Thon. Genannte Retorten
sind bedeutend wohlfeiler als die Retorten aus einem Stück und sollen
nach der Erfahrung der Ingenieure der _Chartered-Gas-Company_ bis zu
fünf Jahren stehen. Ausser den Retorten von Gusseisen, Dinasteinen und
Thon hat man auch deren aus =genietetem Eisenblech=; sie sind von der
Form flacher breiter Backöfen, werden meist einzeln in eine Feuerung
gelegt, auf der unteren Seite häufig aus einer gusseisernen Platte
bestehend und mit Backsteinen armirt.
[Sidenote: Der Verschluss der Retorte.]
Der Deckel, welcher zum Verschluss des offenen Retortenendes dient, wird
nicht an die Retorte, sondern an ein Mundstück oder einen Kopf aus
Gusseisen befestigt, der mit der Retorte durch Flantschen und Schrauben
verbunden ist. Auch bei den thönernen Retorten ist das Mundstück von
Gusseisen. Die Wand der Thonretorte ist am Rande verstärkt und in diesem
Theile sind in die Thonmasse 6 oder 8 eiserne Bolzen eingesenkt, deren
aus dem Thon hervorragende Theile Schraubenspindeln vorstellen. Letztere
werden durch Oeffnungen in den Flantschen des eisernen Kopfes
hindurchgesteckt und auf der anderen Seite durch Schraubenmuttern
angezogen. Zum Dichten der Fugen zwischen Retorte und Kopf dient eine
Mischung aus Eisenfeile und Gyps, welche mit Salmiaklösung zu einem Brei
angerührt wird. Auf dem oberen Theile des Mundstückes ist ein Stück
Gasrohr mit der dazu gehörigen Flantsche aufgegossen, auf welchen das
Rohr zur Leitung des Gases in die Vorlage aufgesetzt wird. Da das
Mundstück ausserhalb der Feuerung sich befindet, mithin eine weit
grössere Dauer hat als die im Feuer liegende Retorte, so wird es beim
Auswechseln der Retorte immer wieder gebraucht, daher die Retorten immer
nach dem nämlichen Modell gegossen werden müssen.
[Illustration: Fig. 282.]
[Illustration: Fig. 283.]
[Illustration: Fig. 284.]
[Illustration: Fig. 285.]
[Illustration: Fig. 286.]
[Illustration: Fig. 287.]
Fig. 282 zeigt das Mundstück einer D förmigen Gasretorte in der
Vorderansicht, Fig. 283 im Durchschnitt. _B_ ist die Oeffnung, durch
welche die Retorte beschickt und entleert wird; sie wird mit dem Deckel
_n_ mit Hülfe von Riegeln verschlossen, zu deren Aufnahme angegossene
Oehren _s s_ vorhanden sind. _o o_ ist die Flantsche mit vier
Schraubenmuttern, _D_ das angegossene Stück Rohr. Der =Deckel= aus
Gusseisen hat die Form des Querschnittes der Retorte (Fig. 284 und
285). Auf der inneren Seite befindet sich längs dem Rande eine
Verstärkung, welche in die Oeffnung _B_ des Mundstückes passt, auf der
Aussenseite ist der Deckel mit einer kreuzförmigen Verstärkung
versehen. Die gasdichte Befestigung des Deckels, nachdem die Retorte
mit Kohlen beschickt worden ist, geschieht auf zweierlei Art. Nach der
ersten Methode, durch Fig. 286 in der Seitenansicht veranschaulicht,
werden durch die am Mundstück seitlich angegossenen Röhren _m m_
schmiedeeiserne Schienen eingeschoben und hinten durch Splinte oder
Keile festgehalten. Die beiden Schienen haben vorn correspondirende
Oehren, durch welche die Querschiene _p_ gesteckt wird, welche letztere
in der Mitte eine Schraubenmutter hat, durch welche die mit der
Handhabe _a_ versehene Schraubenspindel geht; durch Anziehen der
Schraube presst man den Deckel _n n_ gegen das Mundstück an. Vor dem
Auflegen des Deckels wird dessen Rand, sowie der Rand des Mundstücks
mit einem Kitt überstrichen, der aus Lehm und Sand oder aus gebrauchtem
Reinigungskalk oder dergleichen besteht. Die andere Art der Befestigung
des Deckels auf der Retorte ist in Fig. 287 in der Seitenansicht
dargestellt. Die durch die Oehren _m m_ des Mundstückes gesteckten
eisernen Schienen bilden am vorderen Ende gekrümmte Haken, welche eine
Querschiene _a_ aufzunehmen bestimmt sind. Letztere trägt in der Mitte
und rechtwinkelig zu ihr eine zweite Eisenstange _H_, die an ihrem Ende
mit einer Kugel belastet ist, am anderen aber Kniegestalt hat und mit
dem kürzeren abgerundeten und gebogenen Hebelarme nach dem Principe des
Kniehebels, indem der lange Arm die Kugel nach abwärts zieht, den
Deckel _n_ festdrückt.
[Sidenote: Retortenofen.]
=Retortenofen.= Die mit dem Mundstück oder dem Retortenkopf versehenen
(armirten) Retorten werden horizontal in den =Retortenofen= (Gasofen)
(Fig. 288) in der Art eingemauert, dass der Hals der Retorten frei
bleibt. Die Anzahl der Retorten in einem Ofen beträgt in grösseren
Gasfabriken 5-7, doch giebt es auch Oefen mit 12 und 13 Retorten.
[Sidenote: Chargiren der Retorten und Destillation der Kohlen.]
Das =Chargiren= (oder Laden) der =Retorten= geschieht meist mittelst
einer muldenförmigen Schaufel aus Eisenblech, welche die Länge der zu
beschickenden Retorte hat und die Gesammtmenge Kohlen fasst, welche die
Retorte zu einer Charge braucht. Man führt die mit Kohlen gefüllte
Schaufel einfach in die Retorte ein, wendet sie um und zieht sie leer
wieder heraus. Die Steinkohlen oder Bogheadkohlen bleiben in ziemlich
gleichmässiger Schicht auf dem Boden der Retorte liegen und füllen
dieselbe höchstens bis zur Hälfte an. Nach dem Schliessen der beschickten
Retorte findet sogleich lebhafte Entwickelung von Gas statt, welche nach
und nach schwächer und nach Ablauf von 4-5 Stunden so schwach wird, dass
man mit der Destillation aufhört. Zu diesem Behufe öffnet man den
Retortendeckel und zündet zuvörderst die entweichenden Gase an, um einer
Explosion derselben vorzubeugen. Der in der Retorte befindliche
Rückstand, die =Koks= (bei Anwendung von Bogheadkohle die Schieferasche),
welche gewöhnlich zu einer Masse zusammengebacken sind, werden mit Hülfe
einer eisernen hakenförmigen Vorrichtung herausgezogen, entweder im
glühenden Zustande sofort zur Heizung verwendet, oder, wie es fast immer
der Fall ist, in eisernen Karren aufgesammelt, auf den Hof oder einen
besonderen Platz gefahren und durch Wasser abgelöscht. Sofort nach dem
Entleeren wird die Retorte von neuem beschickt. Es werden nie alle
Retorten eines Ofens zu gleicher Zeit beschickt. Zum Heizen der Retorten
dienen in der Regel Koks. Man nimmt an, dass zum Heizen der dritte Theil
der in der Gasfabrik erzielten Koks verbraucht wird.
[Illustration: Fig. 288.]
[Sidenote: Die Vorlage.]
Ein jeder Gasofen ist mit einer =Vorlage= (Hydraulik, Trommel) versehen,
durch welche die =Aufsteigröhren= mit den Retorten in Verbindung stehen.
Sie ist in der Regel auf den vorderen Theil des Ofens gelegt. Die
Gasabzugsröhren haben einen Durchmesser von 12-18 Centimeter und steigen
senkrecht nahe der Retortenmündung auf. Die Vorlage selbst ist ein weites
horizontal liegendes Rohr (vergl. Fig. 288 _B_; in letzterer ist die
Vorlage im Durchschnitt, rechtwinklig zur Längenaxe abgebildet) von
Gusseisen oder von genietetem Eisenblech und von 30-60 Centimeter
Durchmesser. Gewöhnlich läuft eine einzige Vorlage über eine ganze
Ofenreihe und selten giebt man jedem einzelnen Gasofen seine eigene
Vorlage. Die Vorlage ist entweder cylindrisch oder von [D liegend] förmigem
Querschnitte.
[Illustration: Fig. 289.]
[Illustration: Fig. 290.]
Der Zweck der Vorlage ist, aus sämmtlichen Retorten des Gasofens die
flüchtigen Produkte der trockenen Destillation aufzunehmen und zu
gleicher Zeit eine hydraulische Absperrung der einzelnen Retorten in
der Art herbeizuführen, dass die in der Vorlage nicht condensirten
Produkte zwar weiter nach den Verdichtungen und Reinigungsapparaten
gehen, aber nicht rückwärts in die Retorte treten können. Die Art der
Verbindung der Gasabzugsröhren mit der Vorlage ist gewöhnlich der Art,
dass Sattelröhren zur Anwendung kommen, wie in Fig. 289, wo _A_ das
Aufsteigrohr, _B_ das Sattelrohr, _C_ das in die Vorlage hinabreichende
Rohr, _D_ die Vorlage selbst darstellt, _m_ ist die Sperrflüssigkeit.
Eine andere Verbindungsweise der Vorlage mit dem Aufsteigrohr ist in
Fig. 290 abgebildet. Wie aus den beiden Zeichnungen ersichtlich ist,
tauchen die Rohre _C_ in die Vorlage ein, in welcher sich eine
Flüssigkeit befindet, welche, wie in der Woulff'schen Flasche, die
untere Mündung dieser Röhren absperrt. Bei Beginn der Thätigkeit eines
Gasofens mit Wasser in die Vorlage gebracht, ist es nach kurzer Zeit
durch Theer und Theerwasser ersetzt. Damit sich aber die Vorlage nicht
zu hoch damit fülle, ist eine Theerabflussröhre der Art an der Vorlage
angebracht, dass letztere stets bis über die Höhe der Mündung des
Gasrohres mit Theer und Theerwasser angefüllt bleibe. Die abgeleiteten
Flüssigkeiten gehen nach der Theercisterne.
[Sidenote: Die Verdichtung der flüssigen Destillationsprodukte.]
b) =Die Verdichtung der Produkte der Destillation.= Die flüchtigen
Destillationsprodukte, welche in der Vorlage oder der Hydraulik nicht
verdichtet wurden und deshalb aus dem Abzugsrohre der Vorlage strömen,
bestehen aus einem Gemisch von Gas-, Wasser- und Theerdämpfen; in den
Wasserdämpfen sind Ammoniaksalze (Cyanammon, kohlensaures Ammon,
Schwefelammon u. s. w.) gelöst. Das Gemisch gelangt nun zunächst in die
=Condensatoren=, in welchen sich die Theer- und Wasserdämpfe in
tropfbarflüssigem Zustande absetzen sollen. Die Ueberführung in den
flüssigen Zustand lässt sich auf verschiedene Art herbeiführen, so durch
Erniedrigung der Temperatur, wobei man das Gemisch bei abgekühlten
festen Körpern herbeiführt oder das Gemenge durch kalte Flüssigkeiten
leitet; es lässt sich aber auch die Verdichtung bewirken durch längeres
Verweilen des Gemisches in einem von aussen abgekühlten Röhrensysteme.
[Illustration: Fig. 291.]
Anfänglich wendete man die Abkühlung mit Wasser an, wobei man auf
ähnliche Weise verfuhr, wie bei der Verdichtung der Branntwein- und
Spiritusdämpfe in den Kühlapparaten der Brennereien. Die
Luftcondensation, die später an die Stelle der Verdichtung mit Hülfe
von Wasser trat, verfuhr und verfährt auf die Weise, dass man die
Destillationsprodukte einen langen Weg durch ein Röhrensystem aus
Gusseisen zurücklegen lässt, wobei die Produkte ihre Wärme in Folge der
guten Leitung des Gusseisens an die Luft abgeben; die dem Gase
beigemengten Wasser- und Theerdämpfe werden dadurch in Flüssigkeiten
übergeführt. Der gegenwärtig übliche Condensator besteht, wie er Fig.
291 im Vertikaldurchschnitte abgebildet ist (auch Fig. 288 zeigt in _D_
einen ähnlichen Verdichtungsapparat), aus einer Reihe vertikaler
Röhren, welche oben durch Bogenröhren untereinander verbunden sind und
unten auf dem viereckigen Kasten _P_ stehen. Letzterer, von Gusseisen,
ist der Länge und der Quere nach durch Zwischenwände in Fächer
getheilt. Jedes Fach trägt ein Zuleitungsrohr _m_ und ein
Ableitungsrohr _n_. Zwischenwände _r_, _r_, _r_ gehen nicht ganz bis
auf den Boden hinunter, die zum Absperren dienende Flüssigkeit, welche
die einzelnen Abtheilungen abschliesst, kann somit durch den ganzen
Kasten frei sich bewegen. In diesem Kasten sammelt sich das Gaswasser
und der Theer. Der Stand der Sperrflüssigkeit wird durch Abflussröhren
_d_ (oder durch ein heberförmig gebogenes Rohr _H_ in Fig. 288)
regulirt; die condensirte Flüssigkeit wird in den ausgemauerten Kasten
_Q_ geleitet und geht von da durch ein vom Boden des Kastens
abführendes Rohr nach der Theercisterne. Die abwärts führenden
Zuleitungsröhren tauchen ein wenig in die Sperrflüssigkeit ein, wodurch
das Gas gezwungen wird, durch letztere hindurchzugehen. Die Wirkung des
so construirten Kühlapparates wird beträchtlich erhöht, wenn man aus
einem oberhalb desselben angebrachten Wasserreservoir Wasser über
denselben strömen lässt, welches an den Röhren herabrinnend, zum Theil
verdunstet und dadurch das Röhrensystem abkühlt. Die Anzahl, die Länge
und die Weite der Kühlröhren ist von der Gasmenge abhängig, welche
innerhalb einer bestimmten Zeit abzukühlen ist. Im Allgemeinen rechnet
man 50-90 Quadratfuss Röhrenoberfläche für je 1000 Cubikfuss Gas pro
Stunde.
[Sidenote: Scrubber.]
Der =Scrubber= (Kokscondensator), welcher zur bessern Condensation neben
den Röhrencondensers häufig Anwendung findet, bietet das Eigenthümliche,
dar, dass das Gas mit der Kühlflüssigkeit in unmittelbare Berührung
gebracht wird. Der Scrubber gründet sich auf das Princip, das Gas in
einem nicht zu grossen Raume mit einer möglichst grossen Oberfläche in
Berührung zu bringen, und besteht aus eisernen, aus genieteten Blechen
zusammengesetzten Cylindern (auch, wie in englischen Gasanstalten häufig
aus Tonnen), welche mit Koksstückchen (oder Steinen oder groben
Holzspänen oder auch Reissigbündeln, auch zuweilen Drainröhren) angefüllt
sind, welche durch herabträufelndes Wasser feucht erhalten werden. Der
Scrubber, welchen man auch =Wascher= nennt, weil in der That das Gas in
ihm gewaschen wird, hat den Zweck, dem rohen Gas vor seinem Eintritt in
die Reinigungsapparate schon einen Theil des Schwefelwasserstoffes und
Schwefelammons zu entziehen, ferner aber auch die Absonderung der
mechanisch durch den Gasstrom mit fortgerissenen Theertheilchen zu
vervollständigen.
[Illustration: Fig. 292.]
Fig. 292 zeigt die Durchschnittszeichnung eines Scrubbers (auch in Fig.
288 ist die Scrubbervorrichtung _o o_ eingeschaltet). Der Cylinder hat
einen Durchmesser von 1-1/3-1-1/2 Meter und 3-4 Meter Höhe und ist,
wie erwähnt, mit Koksstücken gefüllt, über welche sehr häufig ein
hohles Drehkreuz _H_, wie man es in den englischen Brauereien zum
Befeuchten der in Malz überzuführenden Gerste anwendet, unablässig
Wasser sprengt. Das zu waschende Gas tritt durch das Rohr _i_ in
den Waschapparat ein, bewegt sich zwischen den nassen Koks hinauf,
geht durch das Rohr _m_ abwärts und tritt dann in einen zweiten
Scrubber. Am untersten Theile des Leitungsrohres ist für den Abzug des
Waschwassers und des Theeres Sorge getragen, welche in dem Reservoir
_M_ sich ansammeln. Der Durchgang des Gases durch einen Scrubber
erfordert einen sehr geringen, kaum bemerkbaren Druck, bringt aber
die Gaspartikelchen mit so grosser feuchter Fläche in Berührung, dass
durch die Anwendung des Kokscondensators der Aufwand an Kalk und
anderen Reinigungsmaterialien in dem Reinigern beträchtlich vermindert
wird.
[Sidenote: Exhaustor.]
Der =Exhaustor= (Aspirator) ist eine Vorrichtung, welche zwischen dem
Condenser und dem Reinigungsapparat eingeschaltet ist und den Zweck hat,
den Druck in den Retorten, welcher, wie man annimmt, der Hauptgrund zur
theilweisen Zersetzung des Gases und des Kohlenabsatzes an den
Retortenwänden ist, zu vermindern und somit dem Entweichen von Gas durch
Poren und Risse der Retorten entgegenzuwirken. Besonders seit der
Einführung der Thonretorten, deren Masse an sich schon nicht gasdicht ist
und in welcher ausserdem leicht sich Sprünge bilden, durch welche bei
einem Druck von mehreren Fuss Wasserhöhe grosse Mengen von Gas entweichen
würden, und seitdem man erkannt hat, wie wichtig es für die Gasausbeute
und für die Beschaffenheit des Gases sei, die flüchtigen Produkte der
trocknen Destillation der zur Gasbereitung dienenden Materialien
möglichst schnell aus den Retorten zu entfernen, um sie aus dem Bereiche
der zersetzenden Einwirkung der glühenden Retortenwände zu bringen,
wendet man die von =Grafton= im Jahre 1839 in die Gasindustrie
eingeführten Exhaustoren an.
Der von =Grafton= construirte Exhaustor, durch welchen das Gas aus den
Retorten gesaugt und der Druck auf ein Minimum reducirt werden sollte,
besteht aus einem Kasten, in welchem sich ein Schöpfrad mit vier
Schaufeln befindet, das reichlich zu drei Viertheilen im Wasser steht;
die vier Schaufeln sind nach Form der Kreisevolente gebogen. Wird das
Rad in der Richtung der Schaufeln gedreht, so sinkt das Gas, das
zwischen je zwei Schaufeln oben aufgenommen wird, nach und nach bis zum
Mittelpunkte des Rades hinab und entweicht von hier aus durch zwei
Seitenöffnungen. Der Unterschied des Wasserstandes giebt den Druck an,
welcher von dem Apparate aufgehoben wird. Es gelang dem =Grafton='schen
Exhaustor nicht, sich Eingang in die Gasfabriken zu verschaffen, doch
verdient er als der erste Saugapparat immerhin Erwähnung. Zunächst
entstanden nun die =Glocken-Exhaustoren=, die in der That nichts
anderes waren als hydraulische Luftpumpen, wie man sie z. B. auch
verwendet in der Papierfabrikation bei der Entwässerung des endlosen
Papierblattes durch Luftdruck und in der Essigfabrikation zur
Entfernung der entsauerstofften Luft und zur Verdichtung der Dämpfe in
dem Sperrwasser. Bei den Glocken-Exhaustoren wurden zwei an einem
Balancier befestigte eiserne Glocken, welche mit den Gasleitungsröhren
in Verbindung standen, in einem mit Wasser angefüllten Reservoir auf-
und niederbewegt und so ein Saug- und Druckapparat mit hydraulischem
Verschluss gebildet. Die Wasserschlussventile waren bei einer Art von
Glockenexhaustor durch Klappventile vertreten. Der von =Anderson=
construirte Kolben-Exhaustor stimmt in seiner Wirkungsweise mit einem
Cylindergebläse überein und wird durch eine Dampfmaschine in Thätigkeit
versetzt. Dasselbe gilt von dem Exhaustor von =G. Kuhn= (in Berg bei
Stuttgart), welcher in seiner Einrichtung einer doppelt wirkenden Pumpe
ähnlich ist, beim Auf- und Niedergange des Kolbens aus der Vorlage das
in den Retorten producirte Gas durch Klappöffnungen ansaugt und es
durch Oeffnungen nach den Reinigern drückt. Die Wirkung ist mithin mit
der einer gewöhnlichen Pumpe für den Fall übereinstimmend, dass die
Gaserzeugung in den Retorten gleich der Leistungsfähigkeit des
Exhaustors ist. Kann aber in Folge zu grosser Gasentwickelung der
Exhaustor die entstehenden Gase nicht bewältigen, so öffnen sich in
Folge des Druckes in den Retorten die Saug- und Druckklappen so lange
unabhängig von der Kolbenbewegung, bis der Druck sich verändert hat.
[Sidenote: Reinigung des Leuchtgases.]
c) =Die Reinigung des Leuchtgases.= Durch den Exhaustor wird das Gas nun
aus dem Condensator und Scrubber in den =Reinigungsapparat= oder
=Epurateur= geführt, um hier von gewissen Verunreinigungen wie
Schwefelwasserstoff und Kohlensäure und verschiedenen Ammonverbindungen
wie kohlensaurem Ammon, Cyanammon, Schwefelammon (sowie auch den das
Ammoniak in dem nicht gereinigten Leuchtgas begleitenden organischen
Basen, dem Anilin, Iridolin und dergl.) befreit zu werden. Zwar ist in
dem Condensator und noch mehr in dem Scrubber ein grosser Theil dieser,
das Leuchtgas verunreinigenden Bestandtheile auf =mechanischem Wege= aus
dem Gase entfernt worden, ein Theil davon hat sich jedoch der Verdichtung
und der Wirkung des Wassers in dem Scrubber entzogen und muss nun auf
=chemischem= Wege in den Reinigern auf das Vollständigste entfernt
werden.
Als chemisches Reinigungsmittel des Leuchtgases verwendete man vom
Anfange an =Aetzkalk=, dessen Anwendung theils in nasser Form als
Kalkmilch, theils in trockner Gestalt als feuchtes Kalkhydrat erfolgt.
Der =Reiniger mit Kalkmilch=, so wie er von =Clegg= in die Gasindustrie
eingeführt und länger als 10 Jahre der allein angewandte
Reinigungsapparat war, bestand aus cylindrischen Gefässen aus Gusseisen
mit Kalkmilch angefüllt, durch welche das zu reinigende Gas strömte.
Die Kalktheilchen mussten durch eine Rührvorrichtung in steter Bewegung
erhalten werden. Ein heberförmig gebogenes Rohr, welches mit einem Hahn
oder mit einem Ventil versehen war, diente zum Ablassen der gesättigten
Kalkmilch und zur neuen Füllung des Apparates. Die Kalkmilch nahm die
Kohlensäure und den Schwefelwasserstoff, und auch einen namhaften Theil
des Ammoniaks auf. Die nasse Reinigung hat indessen in den meisten
Gaswerken der =trocknen Reinigung= durch trockenes oder angefeuchtetes
Kalkhydrat weichen müssen, weil letztere in Folge der vollkommeneren
Reinigung, ohne dass der Druck bedeutend sich steigert, grosse
Vortheile darbietet. Um den pulverförmig gelöschten Kalk zu lockern und
den Durchgang des zu reinigenden Gases durch denselben zu erleichtern,
vermengt man ihn mit Häcksel, Sägespänen, erschöpfter Gerberlohe,
erschöpften Farbholzspänen, Moos u. s. w. Solche Mischungen sind so
locker, dass man sie in Schichten von 15-20 Centimeter Dicke auf die
Siebe bringen kann, ohne dass sie einen namhaften Widerstand leisten,
und dass sie, in fünf Schichten, eine jede von 20 Centimeter Dicke
innerhalb eines Reinigers ausgebreitet, nicht viel mehr als einen
Wasserzoll Druck in Anspruch nehmen. Was die Menge Kalk betrifft,
welche zum Reinigen eines bestimmten Quantums Gas erforderlich ist, so
beträgt dieselbe auf 1000 Cubikfuss (engl.) Gas aus Newcastle-Kohlen
durchschnittlich 2,6 Kilogramm (im ungelöschten Zustande). Der
=Gaskalk= dient als Düngemittel oder als Wegbaumaterial. Er enthält
neben unverändertem Kalkhydrat Calciumsulfhydrat in so bedeutender
Menge, dass der Gaskalk in neuerer Zeit in der Gerberei zum Enthaaren
der Felle angewendet wird, wobei das Calciumsulfhydrat durch geringe
Mengen von Calciumcyanür in seiner Wirkung unterstützt wird.
Die Anwendung des Kalkes als Reinigungsmittel des Gases erwies sich,
wie die Erfahrung bald zeigte, als nicht genügend. Werden auch durch
den Kalk Schwefelwasserstoff und Kohlensäure entfernt, so bleibt doch
das Ammoniak zurück, welches in den Verbrennungsprodukten des
Leuchtgases in störender Weise sich bemerklich macht. Die beim
Verbrennen von ammoniakhaltigem Leuchtgase sich bildende salpetrige
Säure übt auf gewisse metallene Gegenstände in kurzer Zeit einen
merklichen nachtheiligen Einfluss aus. Man wurde deshalb zur
vollständigeren Reinigung des Leuchtgases gezwungen. Es lag ziemlich
nahe, zur Absorption des Ammoniaks, so wie zur Zersetzung der
Ammoniakverbindungen =Säuren= oder =Metallsalze= anzuwenden. Bis gegen
das Jahr 1840 hat man jedoch die Vorschläge, Säuren zum Reinigen des
Gases anzuwenden, wenig beachtet und zwar hauptsächlich wol deshalb
nicht, weil man auf die hierbei sich bildenden Ammoniaksalze ein zu
geringes Gewicht legte. Obgleich schon im Jahre 1835 der =Eisenvitriol=
zur Entfernung des Schwefelammons aus dem Leuchtgase vorgeschlagen und
angewendet wurde, so wurden doch erst von =Mallet= 1840 die
=Metallsalze= und besonders das in den Chlorkalkfabriken in grosser
Menge sich bildende Manganchlorür, ferner das Eisenchlorür und der
Eisenvitriol zum Reinigen des Gases in die Gastechnik eingeführt. Weit
wichtiger indessen als alle vorstehenden Reinigungsmethoden und
wahrhaft epochemachend ist das von =R. Laming= im Jahre 1847 in die
Gasbeleuchtungstechnik eingeführte =Laming='sche =Mittel=. Die
ursprüngliche Vorschrift bestand in einer Mischung von Eisenchlorür mit
Aetzkalk oder Kreide, welche, um die Masse lockerer zu machen, mit
Sägespänen versetzt werden sollte. Das Eisenchlorür zerlegt sich mit
dem Kalk oder der Kreide zu Eisenoxydul (reinem oder kohlensaurem) und
Chlorcalcium; die zuerst schwarzgrüne Farbe der Mischung geht durch
Oxydation an der Luft in Roth über und man hat dann ein Gemisch von
Eisenoxyd und Chlorcalcium. Anstatt des Eisenchlorürs wendet man bei
der Bereitung der Mischung jetzt allgemein Eisenvitriol an, welchen man
mit gelöschtem und gesiebtem Kalk und mit 1/5 bis 1/4 des ganzen
Volumens der Masse an Sägespänen mengt. Hierauf wird die Masse flach
ausgebreitet und mit Wasser benetzt. Man überlässt nun die Masse sich
selbst 24 Stunden lang, nach welcher Zeit sie zum Gebrauche geeignet
ist. Die Anwendung der Masse erfolgt in trocknen Reinigern. Nach einer
Untersuchung von =A. Wagner= in München (1867), die im wesentlichen mit
den 1862 von =Gélis= erhaltenen Resultaten, ferner mit den Arbeiten von
=E. Brescius=, =Deicke= und Anderen übereinstimmt, soll das Eisenoxyd
der =Laming='schen Masse durch den Schwefelwasserstoff in
Eisensesquisulfuret (Fe_{2}S_{3}) verwandelt werden und diese
Verbindung dann an der Luft unter Ausscheidung seines =ganzen=
Schwefelgehaltes in Eisenoxyd übergehen. Ist das =Laming='sche Mittel
längere Zeit im Gebrauche gewesen, so nimmt seine Wirkung ab, was darin
seinen Grund hat, dass der Schwefel sich darin bis zur Menge von 40
Proc. ansammelt, ferner die einzelnen Theilchen mit der Zeit mit einer
schmierigen Hülle überkleidet werden, welche den Zutritt des Gases
absperrt. Aus der erschöpften =Laming='schen Mischung kann jedoch auch
(nach =Max Schaffner='s Verfahren; vergl. Seite 202) der Schwefel in
Substanz durch Ausschmelzen unter Wasser bei Hochdruck, oder durch
Extraction mit Theeröl gewonnen werden. Wie Seite 217 ausführlich
geschildert, röstet man, nachdem das Ammoniaksalz und das Cyaneisen
(letzteres in Form von Ferrocyancalcium) daraus durch Auslaugen
entfernt wurden, das schwefelhaltige Gemenge, um schweflige Säure für
die Schwefelsäurefabrikation und andererseits Eisenoxyd zu erzeugen,
welches von Neuem zur Entschwefelung des Kohlengases dienen kann. Die
Gewinnung von Berlinerblau und Blutlaugensalz aus der =Laming='schen
Mischung wird in Paris von =Gauthier-Bouchard= im Grossen betrieben. In
Marseille stellt =Menier= beim Reinigen des Gases jährlich gegen
12-15,000 Kilogr. Schwefelcyanammonium dar.
Es ist in neuester Zeit (1869) der Vorschlag gemacht worden, dem
Leuchtgas vor der Verwendung das (für die Theerfarbendarstellung
unentbehrliche) Benzol durch schwere Theeröle zu entziehen und daraus
durch fractionirte Destillation das Benzol wieder abzuscheiden. Nach
der Abscheidung des Benzols aus dem Leuchtgas soll man letzteres mit
Dämpfen von Petroleumäther sättigen, um ihm die ursprüngliche
Leuchtkraft wieder zu geben.
[Sidenote: Gasometer.]
Der =Gasbehälter= oder =Gasometer= hat nicht nur den Zweck, als
Sammelapparat für eine grössere Quantität fertigen und gereinigten
Leuchtgases zu dienen, sondern auch, um durch den gleichförmigen Druck
auf das in ihm enthaltene Gas, ein gleichförmiges Ausströmen aus den
Brennern und in Folge dessen eine ruhige und gleich grosse Flamme
hervorzubringen. Der Gasbehälter besteht aus drei Theilen, nämlich: 1)
dem Wasserbehälter oder Bassin, einem runden wasserdichten Becken mit
vertikalen Wänden, zur Aufnahme des als Sperrflüssigkeit dienenden
Wassers bestimmt; 2) der Glocke oder der Kuppel, dem eigentlichen
Gasbehälter, welcher durch angebrachte Führungen in dem Bassin frei auf-
und abbewegt werden kann; 3) den beiden Gasleitungsröhren und zwar eine
für die Zufuhr, die andere für die Ableitung des Gases.
[Illustration: Fig. 293.]
[Illustration: Fig. 294.]
Der =Wasserbehälter= wurde früher gewöhnlich aus gusseisernen Platten
hergestellt, deren Ränder mit durchlöcherten Flantschen versehen waren,
mittelst deren sie aneinander gefügt und durch Schrauben
zusammengezogen wurden, nachdem Eisenkitt dazwischen gelegt worden war.
Gegenwärtig sind die gemauerten (aus Back- oder Sandsteinen mit Cäment
verbunden) Bassins allgemein eingeführt. Der Boden des Reservoirs
besteht entweder aus einer Ziegelsteinlage mit Cäment, unter welcher
sich eine Lage Thon oder Lehm befindet, oder es wird ein Kegel von Erde
darin stehen gelassen, welcher aber ebenfalls von einer Thonschicht
oder mit einer mittelst Cäment verbundenen Ziegelsteinlage überkleidet
sein muss. Letztere Einrichtung hat den Zweck, die Masse des Wassers im
Behälter zu vermindern. Die =Glocken= oder =Kuppeln= werden stets aus
zusammengenieteten Tafeln von Eisenblech hergestellt, die Nietfugen
sind durch Theer gedichtet und die Oberfläche der Glocke allenthalben
mit Theeranstrich versehen. Die Führung der Glocke suchte man früher
dadurch zu bewirken, dass man die im Wasserbehälter frei sich bewegende
Glocke im Mittelpunkte des Deckels an einer über Rollen laufenden Kette
aufhing, an deren anderem Ende ein Gegengewicht befindlich war, um das
Gewicht des Gasometers so weit auszugleichen, dass er beim Einsinken in
das Wasser nur den erforderlichen Druck auf das Gas ausübte, nicht mehr
und nicht weniger. Gegenwärtig sieht man von der Balancirung ab und
giebt einer durch Leitrollen bewirkten Führung den Vorzug. Die
Seitenwände der Glocken hat man dadurch zu erhöhen gesucht, dass man
diese nach Art der aus in einander schiebbaren Röhren gefertigten
Teleskope in einander geschoben und so Gasometer construirt hat, die
man mit dem Namen =Teleskop-Gasometer= bezeichnet hat. Durch diese
Einrichtung hat man einen grossen Raum für das Gas geschaffen, ohne
dass bei der ersten Füllung desselben mit Gas ein entsprechend tiefes
Wasserbassin nöthig wäre. Von den beiden Gasleitungsröhren führt die
eine, die Zuleitungsröhre das Gas zu, die andere, das Abführungsrohr,
das Gas nach dem Consumtionsorte ab. Die Röhren sind von Gusseisen und
münden entweder beide über dem Niveau der Sperrflüssigkeit (wie in Fig.
288 und 293), oder wie bei dem von =Pauwels= construirten =Gasometer
mit gegliederten Röhren=, wie ihn Fig. 294 zeigt, in dem Deckel der
Glocke. Dadurch entgeht man der Gefahr, dass die im Wasserbehälter
aufsteigenden, nur wenig über das Niveau der Sperrflüssigkeit sich
erhebenden Röhren (_s_ und _s'_ in Fig. 288), durch zufällige Umstände
mit Wasser sich füllen könnten, wodurch dann der Gasabfluss gehemmt
wäre und alle Gasflammen plötzlich verlöschen würden. Wie die
Zeichnung, zu deren Verständniss eine nähere Beschreibung nicht nöthig
ist, zeigt, wird hier der Zu- und Abfluss des Gases durch gegliederte
Röhren vermittelt, welche von der oberen Decke des Gasometers aus mit
den übrigen Röhrenleitungen communiciren. Für den Abschluss der Röhren
werden hydraulische Abschlusshähne angewendet.
Eine Scala, mit welcher jeder Gasbehälter versehen ist, giebt den Stand
der Glocke und mithin auch den Gasinhalt derselben an. Der kubische
Inhalt des Gasometers ist sehr verschieden und variirt von 1000-2000
Kubikfuss bis zu solchen von über 45 Meter Durchmesser und 20 Meter
Höhe, welche über 1 Million Kubikfuss Gas fassen. Nach der von
=Riedinger= aufgestellten Regel soll der kubische Inhalt der Glocke dem
2 bis 2-1/2fachen Betrag des täglichen Mittels aus dem Jahresconsum
entsprechen. Das Füllen des Gasometers geht auf folgende Weise vor
sich. Ist das Austrittsrohr des Gasbehälters geschlossen und strömte
durch das Zufuhrrohr Gas ein, so sammelt sich dasselbe zwischen dem
Niveau des Wassers und der gewölbten Decke des Gasbehälters an und
erleidet eine Pressung, welche auf die Oberfläche des Wassers wirkt, in
deren Folge das Wasser in der Glocke sinkt und ausserhalb derselben in
dem Wasserbehälter steigt. Hat das Wasser in dem Raume zwischen der
Wandung des Wasserbehälters und der Glocke die Höhe erreicht, bei
welcher der Wasserdruck dem Gewichte der im Wasser stehenden Glocke
gleich ist, so hebt sich, ferneres Zuströmen des Gases vorausgesetzt,
die Glocke und wird mit Gas gefüllt. Das Füllen wird fortgesetzt, bis
die Glocke so hoch gestiegen ist, dass ihr unterer Rand nur noch etwa
20 Centimeter von der Wasseroberfläche entfernt ist. Wird, nach
beendigtem Füllen der Glocke das Austrittsrohr geöffnet, so sinkt die
Glocke in dem Verhältniss, als das Gas ausströmt, in den Wasserbehälter
ein, bis sie den Boden des letzteren erreicht hat. Das Gewicht der
Glocke bestimmt den Druck, unter welchem das Gas in den Röhrenleitungen
den Brennern zugeführt wird.
Um die täglich producirte Gasmenge in der Fabrik zu messen, bedient man
sich grosser Gaszähler, die man =Fabrikations-Gasuhren= nennt; sie
haben dieselbe Construction im Wesentlichen wie die nassen Gasuhren der
Consumenten, von welchen später die Rede sein wird.
[Sidenote: Statik der Gasbereitung.]
Für eine =Statik der Gasbereitung=, welche das Gas, sein Volumen und
seine Zusammensetzung verfolgt von dem Austritt der Retorte an durch die
Vorlage, den Condenser, den Scrubber und die chemisch wirkenden Reiniger,
bis es endlich aus dem Gasbehälter durch die Röhrenleitungen dem
Consumenten zugeführt wird, sind nur wenige Materialien vorhanden. Die
werthvollsten Resultate haben die im Jahre 1860 von =Firle= in Breslau
angestellten Versuche geliefert, wobei jedoch nicht übersehen werden
darf, dass die Zahlenwerthe nur für den speciellen Fall, keineswegs aber
allgemein gültig sind.
Das Gas, um welches es sich bei den von =Firle= angestellten
Untersuchungen handelte, war Steinkohlengas; es wurde analysirt nach
dem Austritt aus dem Röhrencondenser (_a_), nach dem Austritt aus dem
Kokscondenser (_b_), nach dem Austritt aus der Waschmaschine (_c_),
nach dem Austritt aus dem mit dem =Laming='schen Mittel beschickten
Reiniger (_d_), endlich nach dem Austritt aus dem Kalkreiniger (_e_);
letzteres ist mithin vollständig gereinigtes Gas.
a. b. c. d. e.
Wasserstoff 37,97 37,97 37,97 37,97 37,97
Grubengas 39,78 38,81 38,48 40,29 39,37
Kohlenoxyd 7,21 7,15 7,11 3,93 3,97
Schwere Kohlenwasserstoffe 4,19 4,66 4,46 4,66 4,29
Stickstoff 4,81 4,99 6,89 7,86 9,99
Sauerstoff 0,31 0,47 0,15 0,48 0,61
Kohlensäure 3,72 3,87 3,39 3,33 0,41
Schwefelwasserstoff 1,06 1,47 0,56 0,36 --
Ammoniak 0,95 0,54 -- -- --
Bezieht man diese Zahlen auf absolute Mengen und nimmt dabei als
Volumeinheit den Kubikfuss an, so ergeben sich (von 1000 Kubikfuss
rohem Gas ausgegangen) nachstehende Zahlen:
Kubikfuss.
a. b. c. d. e.
Wasserstoff 380 380 380 380 380
Grubengas 390 388 384 403 394
Kohlenoxyd 72 71 71 39 30
Schwere Kohlenwasserstoffe 42 46 45 46 43
Stickstoff 48 50 69 79 100
Sauerstoff 3 5 2 5 6
Kohlensäure 40 39 34 33 4
Schwefelwasserstoff 15 15 5 3 --
Ammoniak 10 5 -- -- --
------------------------
1000 999 990 988 966
Aus vorstehender Tabelle ergeben sich die Veränderungen, welche die
Zusammensetzung des Gases während des Reinigungsprocesses erfährt,
sowie die Wirkung der verschiedenen zur Reinigung dienenden Apparate.
Strömen z. B. 1000 Kubikfuss Gas von der oben sub a angegebenen
Zusammensetzung in die Reinigungsapparate, so wird in jedem einzelnen
Apparat von den absorbirbaren Gasen, hauptsächlich von der Kohlensäure,
dem Schwefelwasserstoff und dem Ammoniak ein Bruchtheil davon
aufgenommen und zwar folgende Mengen:
Von 1000 Kubikfuss rohem Gas werden absorbirt (in Kubikfüssen) an
Im In der Durch Im
Kokscondensator Waschmaschine Laming's Kalkreiniger
Mittel
Kohlensäure 1 5 1 29
Schwefelwasserstoff -- 10 2 3
Ammoniak 5 5 -- --
Kohlenoxyd -- -- 32 --
Sauerstoff -- 3 -- --
Das ursprüngliche Volumen des Gases wird folglich immer kleiner und
zwar bleiben von den 1000 Kubikfuss rohem Gas nach dem Austritt aus
dem Kokscondensator noch 994 Kubikfuss
der Waschmaschine " 971 "
dem =Laming='schen Mittel " 936 "
dem Kalkreiniger " 914 "
dabei vorausgesetzt, dass die übrigen Bestandtheile des Gases keine
Veränderung erleiden, was mit Ausnahme von kleinen Mengen von Grubengas
und schweren Kohlenwasserstoffen in der That der Fall ist. Zu dem durch
Absorption allmälig abnehmenden Gasvolumen kommt aber in jedem
Reinigungsapparat ein gewisses Quantum von Sauerstoff und Stickstoff in
Gestalt von atmosphärischer Luft.
In 1000 Kubikfuss rohen Gases sind nach der sub a angeführten Analyse
zusammen 51 Kubikfuss Sauerstoff und Stickstoff enthalten. Diese Menge
vermehrt sich in
dem Kokscondensator um 4 Kubikfuss
der Waschmaschine " 20 "
dem =Laming='schen Mittel " 33 "
dem Kalkreiniger " 55 "
Hierdurch wird das Gesammtvolumen des Gases in jedem Apparate wieder
vergrössert, und zwar beträgt, wenn man die Schwankungen in der Menge
des Grubengases und der schweren Kohlenwasserstoffe in Betracht zieht,
das effective Gesammtvolumen des Gases von 1000 Kubikfuss nach dem
Austritt aus
dem Kokscondensator noch 999 Kubikfuss
der Waschmaschine " 990 "
dem =Laming='schen Mittel " 988 "
dem Kalkreiniger " 966 "
wobei vorausgesetzt wurde, dass Temperatur und Druck, während das Gas
durch die Reinigungsapparate ging, unverändert blieben.
[Sidenote: Vertheilung des Leuchtgases.]
=Die Vertheilung des Leuchtgases.= Das in dem Gasometer angesammelte Gas
wird den Consumenten auf zweierlei Weise zugeführt: entweder durch
Röhrenleitungen, oder in Schläuchen oder gasdichten Blechkasten durch
Transport auf der Axe. Die Vertheilung des Leuchtgases durch
=Röhrenleitungen= ist der bei weitem häufigere Fall. Der Druck, durch
welchen die Bewegung des Gases in den =Leitungsröhren= bedingt wird, ist
der einer bestimmten Wasserhöhe entsprechende Druck des Gasometers. Von
der Grösse dieses Druckes und von der Menge des Gases, welche in einem
bestimmten Zeitraume auf eine gewisse Entfernung durch die Röhre geleitet
werden soll, aber auch von dem specifischen Gewichte des Leuchtgases und
den Abweichungen der Röhre von der Horizontalen ist der Durchmesser
abhängig, welcher der Röhre gegeben werden muss, damit die Bewegung durch
die Reibung, welche das Gas in den Röhren erleidet, nicht verzögert und
daher in grösseren Entfernungen der Druck auf das fortbewegte Gas in dem
Grade vermindert werde, dass die Flammenhöhe des Brenners abnehme.
Die =Röhren zur Hauptleitung= (die Strassenleitung) sind aus Gusseisen
und werden 0,6-1,6 Meter tief in die Erde gelegt; für die kleineren
=Zweigleitungen= (die Häuserleitung) bedient man sich meist starker
schmiedeeiserner Röhren. Die gusseisernen Leitungsröhren bestehen aus
der =Röhre=, dem =Muff= oder dem =Kopf=. Letzteres ist eine Erweiterung
der Röhre und soll das Ende der nächstfolgenden Röhre aufnehmen. An
solchen Stellen, wo eine Abzweigung stattfinden soll, wird der
Röhrenleitung eine sogenannte =Spundröhre= (eine mit kurzem Muffansatz
versehene Röhre) eingefügt. Bei Strassenkreuzungen kommt eine Röhre mit
zwei Spundröhren zur Anwendung. Die Röhren werden, nachdem sie auf ihre
Gasdichte geprüft worden sind, mit einem Theeranstrich versehen und
=gasdicht= mit einander verbunden, indem der Raum zwischen dem
eingeschobenen Röhrenstück und der inneren Wand des Muffes mit einem
geeigneten Kitt ausgefüllt wird. Ungeachtet sorgfältiger Verdichtungen
des Röhrensystemes ist ein Verlust an Gas nicht zu vermeiden. In
einzelnen Gasanstalten beträgt die Leckage 15-20 Proc. Selbst bei gut
und sorgfältig angelegten Röhrensystemen macht der Gasverlust 5-7 Proc.
der Jahresproduktion aus. Die Hauptrohrleitungen müssen möglichst weit
sein, um in Folge geringerer Reibung des Gases das Ausscheiden des
Naphtalins und der flüssigen Kohlenwasserstoffe zu verhindern. Um die
während der Fortbewegung des Gases in der Röhrenleitung condensirten
Wasserdämpfe und flüssigen Kohlenwasserstoffe, welche nach ihrer
Verdichtung der Strömung des Gases Hindernisse bereiten, zu beseitigen,
bringt man in der Röhrenleitung und zwar an den tiefst gelegenen
Stellen derselben =Wassersammler= (Wassertöpfe, Siphons) an. Die
Ableitungsröhren in den Gebäuden und im Innern derselben sind, wie oben
bemerkt, aus Schmiedeeisen, oder weit häufiger aus Blei. Die Bleiröhren
haben den grossen Vortheil der höchst bequemen Handhabung, aber auch
den Nachtheil der Leichtschmelzbarkeit. Zinn-, Messing- und
Kupferröhren sind zu theuer und haben, was die beiden letzteren
betrifft, ausserdem grosse Schattenseiten, die Leitungsröhren aus
Messing nämlich platzen sehr leicht in der Naht, wenn sie gebogen
werden, die Kupferröhren dagegen werden von dem Gas, besonders wenn es
vom Ammoniak nicht sorgfältigst befreit wurde, wahrscheinlich in Folge
von Bildung von salpetriger Säure stark angegriffen. Auch bilden sich
in den kupfernen Röhren explosive Gemische, wie =Crova= gezeigt hat,
wesentlich aus =Acetylen-Kupfer= bestehend, welche zu gefährlichen
Explosionen Veranlassung geben können.
[Sidenote: Hydraulisches Ventil.]
=Hydraulisches Ventil.= Dort, wo das Hauptrohr der Röhrenleitung aus dem
Gasbehälter tritt, ist, wie bereits oben erwähnt, ein Hahn angebracht,
welcher das Gas im Gasbehälter sperrt, wenn es nicht ausströmen soll.
Statt dieses Hahnes bringt man besser ein sogenanntes =hydraulisches
Ventil= an, welches im Wesentlichen wie ein Gasometer eingerichtet ist.
Es besteht aus einem eisernen mit Wasser angefüllten Gefässe _I K L M_
(Fig. 295). Das Rohr _A_ communicirt direct mit dem Gasometer und das
Rohr _B_ mit dem Hauptrohr der Röhrenfahrt; über beiden Röhren befindet
sich die Trommel _C E F D_, welche durch Gewichte _x_ und _y_ balancirt
wird. Hängt man das Gewicht _y_ aus, so senkt sich die Trommel so weit,
dass die Scheidewand _H_ durch das Niveau des Wassers taucht. Ist dies
der Fall, so ist die Communication zwischen _A_ und _B_ unterbrochen.
[Illustration: Fig. 295.]
[Sidenote: Gasdruck-Regulator.]
Der =Gasdruck-Regulator= hat den Zweck den Zufluss des Gases aus dem
Gasbehälter zu den Leitungsröhren zu reguliren. Im Wesentlichen besteht
der Regulator aus einer Gasometerglocke, die mit einem Kegelventil
verbunden ist, das sich selbstthätig öffnet oder schliesst, je nachdem
für das Bedürfniss zu viel oder zu wenig Gas ausströmt. Stelle man sich
vor, in einem kleinen Gasometer sei die Mündung des Einströmungsrohres
durch eine Platte verschlossen, welche in der Mitte mit einer nach
unten abgeschrägten Oeffnung versehen ist, in der ein mit der oberen
Spitze beweglich im Mittelpunkt der Glocke befestigter Kegel spielt.
Bei einer gewissen Stellung der Glocke tritt durch die ringförmige
Oeffnung am Kegel so viel Gas ein, als gerade nöthig ist, um einen
bestimmten Druck in den Leitungsröhren zu unterhalten. Man kann nun
diese Stellung dadurch erreichen, dass der Glocke ein bestimmtes
Gewicht gegeben wird, was durch Gegengewichte oder durch einen
Schwimmkasten erreicht wird. Erleidet nun der Druck oder die
Geschwindigkeit des einströmenden Gases eine Veränderung, so tritt für
den Moment eine grössere Gasmenge unter die Glocke, als dem
Normaldrucke entspricht. Dadurch hebt sich aber die Glocke, wodurch in
Folge des gleichzeitig in die Höhe gehenden Kegelventils die
ringförmige Oeffnung am Kegel verengt wird; die Glocke muss demnach
wieder herabgehen und zwar so weit, bis Gewicht der Glocke und Druck
sich miteinander ins Gleichgewicht gesetzt haben. Nimmt der Druck im
Gaszuführungsrohr ab, so findet das Gegentheil statt, die Glocke senkt
sich, die ringförmige Oeffnung am Kegel vergrössert sich und es wird
durch vermehrtes Nachströmen von Gas der normale Druck wieder
hergestellt.
[Sidenote: Prüfung des Leuchtgases.]
=Die Prüfung des Leuchtgases.= In dem Leuchtgase, so wie in den Flammen
der flüssigen und festen Leuchtmaterialien, sind es die sich
ausscheidenden Kohlepartikelchen, welche im weissglühenden Zustande das
Leuchten der Flamme bedingen. Alle Einflüsse, welche entweder die
Ausscheidung derartiger Kohletheilchen verhindern, oder dieselben durch
chemische Einwirkung vernichten, nehmen der Gasflamme sofort die
Leuchtkraft. Zu diesen Einflüssen gehören 1) übermässige Zufuhr von Luft
oder Sauerstoff; lässt man eine Gasflamme im Sauerstoffgase brennen, so
findet man, dass deren Leuchtstoff vernichtet ist; das Nämliche findet
statt, wenn man das Gas wie bei dem =Erdmann='schen Gasprüfer und der
=Bunsen='schen Gaslampe =vor= der Verbrennung mit atmosphärischer Luft
mischt. 2) Kohlensäure in der Gasflamme; kommt glühende Kohle mit
Kohlensäure zusammen, so bildet sich bekanntlich Kohlenoxydgas (CO_{2} +
C = 2CO), welches nicht mit leuchtender Flamme verbrennt. Da das
Elaylgas (C_{2}H_{4}) im glühenden Zustande in Methylwasserstoff
(Sumpfgas CH_{4}) und Kohlenstoff (C) zerlegt wird, letzterer aber eine
äquivalente Menge Kohlensäure zu Kohlenoxydgas reducirt, so ergiebt sich,
dass das Kohlensäuregas die Hälfte seines Volumens an Elaylgas der
Leuchtkraft beraubt. Angenommen, ein Leuchtgas mit 6 Proc. Elaylgas
enthalte zugleich 6 Proc. Kohlensäuregas, so würde durch letzteres die
Leuchtkraft von 3 Proc. Elaylgas vernichtet werden, woraus folgt, wie
wichtig die möglichst vollständige Abscheidung der Kohlensäure in dem
Kalkreiniger ist.
Ueber die Beziehungen der Lichtstärke einer Gasflamme zu der Menge der
in der Flamme ausgeschiedenen Kohletheilchen liegen nur wenige
Untersuchungen vor, doch wird man der Wahrheit ziemlich nahe kommen,
nimmt man an, dass beide approximativ in directem Verhältnisse stehen,
dass mithin ein Gas um so mehr leuchtet, je grösser die Menge des in
der Flamme ausgeschiedenen Kohlenstoffes ist. Allerdings ist hierbei
nicht zu übersehen, dass die Temperatur, bis zu welcher die
Kohletheilchen in der Flamme erhitzt werden, auf die Leuchtkraft
wesentlich mit influirt; je höher der Hitzgrad der Flamme ist, desto
stärker wird sie unter sonst gleichen Verhältnissen leuchten.
Kohlenstoffreiche Gase und Dämpfe brennen bekanntlich mit röthlicher,
russender und wenig heisser Flamme, weil der Hitzgrad derselben nicht
genügt, die grosse Menge der ausgeschiedenen Kohlenstoffpartikelchen
bis zum Weissglühen zu erhitzen. Lässt sich nun auch durch vermehrte
Luftzufuhr (wie durch das Cylinderglas der Petroleum- und
Solaröllampen) die Temperatur der Flamme der Art steigern, dass keine
Russabscheidung mehr stattfindet und der ausgeschiedene Kohlenstoff
dadurch, dass er bis zum Hellweissglühen erhitzt wird, die Leuchtkraft
erhöht, so ist es doch mehr als wahrscheinlich, dass durch den
verstärkten Luftzug ein Theil des Kohlenstoffs zu schnell verbrennt und
dadurch unwirksam wird. Nehmen wir an, die Leuchtkraft einer Flamme sei
proportional der Menge des ausgeschiedenen Kohlenstoffes und
vergleichen wir die in dem gereinigten Leuchtgase vorkommenden
Kohlenwasserstoffgase, besonders die nach der Formel (CH_{2})n
zusammengesetzten, welche beim Glühen in Methylwasserstoff und in
Kohlenstoff zerfallen, so haben wir
1 Vol. Elayl C_{2}H_{4}, welches zerfällt in
1 " Trityl C_{3}H_{6}, " " "
1 " Ditetryl C_{4}H_{8}, " " "
1 Vol. Methylwasserstoff und 2 Vol. Kohlendampf
1,5 " " " 3 " "
1 " " " 4 " "
und können annehmen, dass die Lichtstärken dieser drei Gase sich
verhalten wie 2 : 3 : 4. Repräsentirt man die Lichtstärke des
Elaylgases durch 100, so ergeben sich für die Lichtstärken der im
gereinigten Leuchtgase enthaltenen Gase und Dämpfe folgende Werthe,
wobei die Dämpfe im idealen Zustande der Dichte bei 0° in Rechnung
gebracht sind:
Elayl 100 Butyl 350
Trityl 150 Acetylen 450
Ditetryl 200 Benzoldampf 450
Propyl 250 Naphtalindampf 800
Folgende Zusammenstellung giebt die Menge von Elaylgas an, welche durch
Imprägnation eines brennbaren Gases (Wasserstoff oder
Methylwasserstoff) mit den Dämpfen von Kohlenwasserstoffen bei 0° und
bei 15° zur Erzielung gleicher Lichtintensität ersetzt werden kann.
Imprägnation mit
bei 0° bei 15°
Propyldampf ist äquivalent 11,5 25,7 Vol. Elayl
Benzoldampf " " 9,63 23,7 " "
Naphtalindampf " " 0,116 0,016 " "
Werden mithin z. B. 100 Liter Wasserstoffgas bei 0° oder bei 15° C. mit
Benzoldämpfen gesättigt, so ist die so erzielte Leuchtkraft des
Gemisches gleich der, welche durch Mischen von 100 Liter Wasserstoffgas
mit 9,6 oder 23,5 Liter Elaylgas erzeugt worden ist.
Zur Sättigung von 100 Kubikfuss (engl.) Wasserstoffgas (oder
Methylwasserstoffgas) mit Kohlenwasserstoffdämpfen sind erforderlich
bei 0° bei 15°
von Propyldampf 500 1128 Grammen
" Butyldampf 17 58 "
" Benzoldampf 214,5 522 "
" Naphtalindampf 0,32 0,32 "
Wollte man daher, wie es bei dem Carburiren oder Carbonisiren des Gases
geschieht, Wasserstoffgas durch Sättigen desselben mit Benzoldämpfen in
Leuchtgas überführen, so würde man auf je 1000 Kubikfuss der ersteren
bei 0° 2145 Grm. und bei 15° 5220 Grm. Benzol nöthig haben.
[Sidenote: Methoden der Gasprüfung.]
Zur =Prüfung des Leuchtgases= auf seine Qualität und zur Ermittelung des
relativen Werthes desselben, wendet man in der Praxis gegenwärtig vier
Methoden und Apparate an, nämlich 1) die gasometrische Probe; 2) die
Beurtheilung des Gases aus dem specifischen Gewichte; 3) die
photometrische Probe; 4) den Gasprüfer =Erdmann='s.
1) Was die =gasometrische Probe= betrifft, so erfordert deren
Ausführung eine genaue Kenntniss der neueren, von =R. Bunsen=
herrührenden Methode der Gasanalyse[180]. Für unsere Zwecke genügt es
zu wissen, dass ein Gemenge von fast wasserfreier mit gewöhnlicher
concentrirter =Schwefelsäure= die schweren Kohlenwasserstoffe des
Leuchtgases zu absorbiren vermag. Die Trennung der schweren
Kohlenwasserstoffe erfolgt am vollständigsten, wenn man in eine
Eudiometerröhre ein Quantum Gas und in dieses eine mit einem
Platindraht verbundene, mit Schwefelsäure getränkte Kokskugel bringt,
welche in kurzer Zeit die genannten Kohlenwasserstoffe absorbirt. Um
den Kohlenstoffgehalt dieser Verbindungen, deren Menge sich aus der
Volumenverminderung des Gases ergiebt, zu erfahren, verbindet man das
Absorptionsverfahren mit zwei Verbrennungsanalysen, indem man das zu
analysirende Gas einmal für sich, das andere Mal, nachdem man daraus
die schweren Kohlenwasserstoffe entfernt hat, mit überschüssigem
Sauerstoffe (im Eudiometer mittelst des elektrischen Funkens) verbrennt
und die bei der zweiten Verbrennung erhaltene Kohlensäuremenge von der
bei der ersten Verbrennung gebildeten abzieht. Häufig bediente man sich
zur Absorption des =Chlors= und des =Broms=, welche mit den schweren
Kohlenwasserstoffen ölartige Flüssigkeiten bilden. Nach einer von =O.
L. Erdmann= herrührenden und von =C. O. Grasse=[181] beschriebenen
Methode der Analyse des Leuchtgases wird das von einem etwaigen Gehalte
an Kohlensäure befreite Gas, welches aus einem Gasometer ausströmt,
durch Einführung von Sauerstoff in die Flamme verbrannt; die hierbei
sich bildenden Mengen von Kohlensäure und Wasser werden aufgesammelt
und gewogen. 2) Die Beurtheilung des Werthes eines Leuchtgases aus =dem
specifischen Gewichte= geschieht in der Praxis sehr häufig und zwar mit
Recht, da die Erfahrung im Allgemeinen die höhere Leuchtkraft der
schwereren Gase bestätigt, obgleich daraus keineswegs der Schluss
gezogen werden darf, dass umgekehrt ein leichtes Gas nothwendig auch
schlechtes sein müsse. Das Leuchtgas nämlich besteht in einer Mischung
verschiedener Gasarten und Dämpfe von sehr verschiedenem spec. Gewichte
und zwar
Elaylgas von 0,976 spec. Gewicht
Methylwasserstoffgas " 0,555 " "
Wasserstoffgas " 0,069 " "
Kohlenoxydgas " 0,967 " "
Kohlensäure " 1,520 " "
[180] Anleitung zu einer technischen Leuchtgasanalyse giebt =Adolf
Richter=, Dingler's polyt. Journal (1867), Bd. CLXXXVI p. 394.
[181] Journal für prakt. Chemie (1867) CII p. 257.
Das spec. Gewicht der beigemengten Dämpfe ist, je nach der Natur des
dampfförmigen Stoffes, ein sehr verschiedenes, und doch sind es diese
Dämpfe, namentlich von Benzol, welche neben dem Elaylgase die
Leuchtkraft des Leuchtgases bedingen. Die Methode der Bestimmung des
spec. Gewichtes kann daher nur dann bei der Prüfung von Leuchtgasen
Anwendung finden, wenn man von der analogen Zusammensetzung der zu
untersuchenden und zu vergleichenden Gasarten (eine Folge der analogen
Zusammensetzung der zu ihrer Herstellung dienenden Kohlen) überzeugt
ist. Ein Apparat, dessen man sich zur Bestimmung des spec. Gewichtes
des Leuchtgases bedient, ist (nach der ursprünglichen Angabe von
=Bunsen=) von =Schilling= construirt worden. Derselbe stützt sich auf
den Satz, dass die spec. Gewichte zweier Gase, die unter gleichem
Drucke aus engen Oeffnungen in dünner Platte ausströmen, sich verhalten
wie die Quadrate ihrer Ausströmungszeiten. 3) Die =photometrische
Probe= von =Bunsen=, =Wight=, =Desaga= (und die Probe mit =Fr. Bothe='s
Tangenten-Photometer), die zur Werthermittelung des Leuchtgases häufig
angewendet wird, ist der ähnlich, die man zur Prüfung anderer
Leuchtmaterialien verwendet. Die photometrischen Messungen leiden an
grossen Unvollkommenheiten. Der Umstand namentlich, dass die
Beschaffenheit des Brenners von grösstem Einflusse auf die
Lichtentwickelung beim Brennen des Gases ist, macht die Beurtheilung
des Werthes eines Gases nach photometrischen Bestimmungen sehr
unsicher. 4) Der =Gasprüfer=, ein von =Erdmann= im Jahre 1860 in die
Gastechnik eingeführter Apparat zur Werthermittelung des Leuchtgases,
ist in seiner Handhabung sehr einfach und giebt hinreichend genaue
Resultate. In den gewöhnlichen Fällen der Prüfung eines Leuchtgases
(aus Kohlen), wo es sich um Vergleichung der Leuchtkraft verschiedener
Kohlengase oder eines Gases aus verschiedenen Zeiten des Betriebes
handelt, liefert der Gasprüfer an sich schon den Ausdruck für den Werth
desselben; in anderen selteneren Fällen ist er ein vorzügliches Mittel
der Controle für die auf photometrischem Wege erlangten Daten. Der
Gasprüfer beruht auf der Idee, den Werth eines Leuchtgases, welcher
wesentlich von der Quantität der in demselben vorhandenen schweren
Kohlenwasserstoffe abhängt, zu bestimmen aus der Menge atmosphärischer
Luft, welche einer Flamme von bestimmter Grösse zugeführt werden muss,
um ihr alle Leuchtkraft (alles weisse Licht) zu nehmen.
[Sidenote: Das Gas am Consumtionsorte.]
=Das Gas am Consumtionsorte.= Seitdem man in der Gasfabrikation das
ehedem gebräuchliche Verfahren, die Zahlung von Seiten des Gasconsumenten
nach den einzelnen Flammen zu erheben, durch das weit zweckmässigere
ersetzt hat, das Gas dem Volumen nach an den Consumenten abzugeben, hat
man allgemein die =Gasuhren= (Gasmesser, Compteurs) eingeführt, mittelst
deren das an einen jeden Gasconsumenten abgegebene Gasquantum (nach
Kubikfussen oder Kubikmetern) gemessen werden kann.
[Illustration: Fig. 296.]
[Illustration: Fig. 297.]
Die Gasuhren lassen sich in zwei Abtheilungen bringen, je nachdem man
dabei =ohne= oder =mit= Wasser oder einer anderen Sperrflüssigkeit
operirt. Erstere, die =trockenen Gasuhren=, in den meisten der
vorgeschlagenen Constructionen übereinstimmend mit ledernen Blasebälgen
oder anderen cylindrischen oder radförmigen Windgebläsen, obgleich die
ursprünglichen, waren lange Zeit ausser Gebrauch gesetzt, weil die
elastischen Wandungen und deren Scharniere leicht die nöthige
Beweglichkeit verloren, bis sie in neuerer Zeit (seit 1867) in
verbesserter Construction wieder auftraten und in Frankreich
gegenwärtig vielfach gebraucht werden. Was die =nassen Gasuhren=
anlangt, so kann man wieder solche unterscheiden, wo der Messapparat a)
wie bei der ersten im Jahre 1815 von =S. Clegg= construirten Gasuhr und
dem im Jahre 1861 von =Hansen= beschriebenen Gasmessapparat aus
abwechselnd vertikal auf- und absteigenden Glocken besteht, nach Art
der grossen Gasbehälter und wo die Sperrflüssigkeit nicht wie bei der
zweiten Art (b) zugleich das Messvolumen mit bestimmt; b) in seinem
Haupttheil aus einer mit Abtheilungen oder Kammern versehenen
cylindrischen Blechtrommel besteht, welche sich in einem grösseren
metallenen Gehäuse um eine horizontale Axe dreht (System der rotirenden
Trommel).
[Illustration: Fig. 298.]
[Illustration: Fig. 299.]
Die nasse Gasuhr mit rotirender Trommel ist 1817 von =Clegg= erfunden
worden; später wurde dieselbe von =Crosley= wesentlich verbessert. Eine
derartige Gasuhr von der gegenwärtig allgemein üblichen Construction
ist in den Figuren 296, 297, 298 und 299 abgebildet. Sie besteht aus
einem cylindrischen Gehäuse aus Weissblech oder aus Gusseisen, in
welchem sich eine auf einer Welle befestigte, vierkammerige Trommel,
die reichlich bis zur Hälfte im Wasser liegt, unter dem Drucke des
Gases und der, durch denselben zu gleicher Zeit bedingten ungleichen
Wasserstände der Gas aufnehmenden und Gas abgebenden
Trommelabtheilungen sich dreht, während die Axe der Trommel eine
Zählvorrichtung in Bewegung setzt, um die Zahl der Trommelumgänge,
somit das durchgegangene Gas, nach Kubikfussen zu zählen. Fig. 297
zeigt den Apparat, die Deckplatte weggedacht, welche den vorderen
Theil, der zur Aufnahme der Regulirvorrichtungen bestimmt ist,
verschliesst, Fig. 298 zeigt den Apparat in der =einen= Seitenansicht,
Fig. 298 in der anderen, Fig. 299 endlich giebt einen horizontalen,
über der Trommelaxe angenommenen Durchschnitt. _a_ ist das Gehäuse,
_a'_ die Trommel, _b_ die Trommelaxe, auf welcher die endlose Schraube
_c_ befestigt ist, die in das Rad _d_ eingreift und die Anzahl der
Trommelumdrehungen durch die Welle _e_ auf das Uhrwerk _f_ überträgt.
Durch _g_ tritt das Gas in den Kasten _h_, gelangt durch das Ventil _i_
in den Raum _k_, durch das gebogene Rohr _l_ in den vorderen Raum _m_
der Trommel und aus dieser in die einzelnen Trommelabtheilungen. Aus
den letzteren gelangt das Gas in den Raum _n_, in welchem es sich
ansammelt und geht durch das Rohr _o_ in die Privatröhrenleitung über.
_i_ ist das Schwimmerventil, _p_ der Schwimmer, _q_ das Wasserfüllrohr,
_r_ der Wasserkasten für überflüssiges Wasser und _s_ die Schraube zum
Ablassen desselben. Wird nun der Hauptbahn einer Privatröhrenleitung
geöffnet, so strömt das Gas in die Gasuhr; ist der Brennerhahn
geschlossen, so bleibt die Trommel ruhig liegen, sobald aber Gas
consumirt wird, rotirt die Trommel und das Uhrwerk registrirt das durch
die Uhr gegangene Gas. Das Uhrwerk hat eine decimale Uebersetzung, in
der Art, dass das erste Zifferblatt je 1, das zweite je 10, das dritte
je 100 u. s. w. Kubikfuss Gas registrirt, und mithin nur die durch die
Zeiger bezeichneten Zahlen hintereinander auszusprechen sind, um das
Gesammtquantum des durch die Gasuhr geströmten Gases auszudrücken.
Geben z. B. die Zeiger die Zahlen 5, 3, 5, 2 und 8 an, so sind 53,528
Kubikfuss Gas durch den Apparat gegangen. Alle die in neuerer Zeit
vorgeschlagenen Vorrichtungen, welche einen constanten Wasserstand in
der Gasuhr herbeizuführen bestimmt sind, werden sämmtlich mehr oder
minder überflüssig, sobald man zur Füllflüssigkeit nicht Wasser,
sondern eine andere nimmt, wie dies u. a. beim =Glycerin= der Fall ist,
welches ausserdem noch das Einfrieren der Gasuhren verhindert. Beim
Aufstellen derselben ist es überhaupt von Wichtigkeit, einen Ort zu
wählen, an welchem keine Gefahr für das Einfrieren des Füllwassers
vorhanden ist. Was die Dimensionen der Gasuhren betrifft, so hat man
grössere und kleinere, je nach der Anzahl der Flammen, für welche sie
bestimmt sind. Bei der kleinsten Sorte, welche für drei Flammen
bestimmt ist, beträgt der Durchmesser der Trommel 27 Centimeter, bei
10flammigen 45 und bei 20flammigen 50 Centimeter.
[Sidenote: Brenner.]
Die =Brenner=, aus denen das Gas ausströmt, um die Flamme zu bilden, sind
von Eisen (früher auch von Messing), Porcellan oder Speckstein. Letztere
führen den Namen =Lavabrenner=. Die Brenner aus Porcellan und Speckstein
haben vor denen aus Eisen den Vorzug, dass sich die
Gasausströmungsöffnungen nie, wie sonst bei Metall, durch Oxydation
verstopfen. Die Form, Schnitt- und Bohrweite der Brenner muss der
Qualität des Gases angepasst sein.
Je nach der Form der Flamme unterscheidet man =Strahl=- und
=Flachbrenner=. Bei dem Strahlbrenner strömt das Gas aus einer (oder
drei) senkrecht gebohrten feinen Oeffnung aus und bildet einen
Flammenstrahl von kreisrundem Querschnitt. Diese Flammenform ist für
die Leuchtkraft eines Gases die unvortheilhafteste, weil ein grosser
Theil der ausgeschiedenen Kohlepartikelchen im Innern der Flamme aus
Mangel an Sauerstoff nicht bis zum Glühen erhitzt wird. Bei dem
Flachbrenner bildet sich die flache Flamme durch einen Schnitt
(Schnittbrenner) oder durch zwei in den Brenner gebohrte Löcher, die
unter einem Winkel gegen einander geneigt sind (Zweiloch- oder
Manchesterbrenner).
Die hauptsächlichsten Arten der Gasbrenner sind folgende: 1) Der
=Einlochbrenner= besteht aus einem kurzen, hohlen Cylinder, der oben
durch eine mit einem feinen Loche versehene Deckplatte verschlossen
ist. Das untere Ende ist entweder konisch abgedreht oder mit einem
Schraubengewinde versehen. 2) Der =Dreilochbrenner= hat die nämliche
Einrichtung wie der Einlochbrenner, nur ist die Deckplatte mit drei
Oeffnungen versehen, welche entweder ein gleichschenkliges Dreieck
bilden oder auch in einer Linie neben einander stehen. 3) Der
=Schnitt=- oder =Schlitzbrenner= enthält im knopfförmigen Ende einen
mit der Säge gemachten Einschnitt. Die Flamme ist flach, mehr breit als
hoch, und findet bei der Strassenbeleuchtung häufige Anwendung. Der
Form der Flamme wegen nennt man diesen Brenner auch
=Fledermausflügelbrenner=. Wenn zwei Schnittbrenner so gegeneinander
geneigt sind, dass die beiden Flammen sich durchdringen und eine
einzige Flamme bilden, so hat man den =Zwillingsbrenner=, der mehr
Licht giebt, als die beiden einzelnen Brenner, aus denen er besteht,
für sich zu entwickeln vermögen. 4) Der =Manchesterbrenner=
(Zweilochbrenner, Fischschwanzbrenner) hat statt des Schlitzes des
Schnittbrenners zwei Oeffnungen, welche unter einem Winkel von 90°
gegeneinander geneigt sind, so dass die beiden aus ihnen antretenden
Gasströme sich gegenseitig abflachen und zu einer Flachflamme
vereinigen, welche mit ihrer Fläche nicht in der Ebene der beiden
Oeffnungen, sondern rechtwinkelig zu jener liegt. Der
=Hahnenspornbrenner=, jetzt nicht mehr üblich, enthält im knopfförmigen
Ende 3 bis 5 Oeffnungen, die so weit von einander stehen, dass 3 oder 5
getrennte Strahlen gebildet werden. 5) Bei dem =Argand='schen Brenner,
vorzugsweise zur Zimmerbeleuchtung sich eignend, besteht die Flamme aus
einer kreisrunden Reihe kleiner Strahlen, deren jeder aus einer
besonderen Oeffnung hervortritt. Der Brenner ist ein hohler Kranz, der
auf der oberen Seite mit feinen Oeffnungen versehen ist. 6) Der
=Dumas-Brenner= gleicht dem Argand-Brenner, nur ist die Flamme durch
einen Gasstrom gebildet, welcher aus einer kreisrunden Schnittöffnung
hervortritt.
[Sidenote: Gasleuchter.]
Die Fortsetzung und zu gleicher Zeit die Endpunkte der
Gasrohrleitungen, welche die Gasbrenner tragen, bilden die
=Gasleuchter=, von denen man Wandleuchter, Deckenleuchter (Pendants,
Hängeleuchter) und transportable Leuchter (Schlauchlampen), meistens
durch einen Gummischlauch mit dem Gasrohre verbunden, unterscheidet.
[Sidenote: Nebenprodukte der Kohlengasbereitung.]
Die =Nebenprodukte der Kohlengasbereitung=, durch deren Verarbeitung und
Verkauf dem Betrieb der Fabrik wesentlich Vorschub geleistet wird, sind
1) die Koks, 2) das Ammoniakwasser, 3) der Theer, 4) der Gaskalk, 5) der
Schwefel der =Laming='schen Mischung. Dazu kommt noch an einigen Orten
die Gewinnung von Berlinerblau (aus dem Cyancalcium der =Laming='schen
Masse, vergl. Seite 735) und die Abscheidung des Benzols aus dem Gase
(vergl. Seite 657).
Was zunächst 1) die =Koks= (Gaskoks) betrifft, so wird über deren
Verwendung in dem Abschnitte, welcher von den Brennstoffen handelt, das
Nöthige gesagt werden. Es sei hier nur bemerkt, dass die durch
Vergasung der Steinkohlen erzielten Koks leichter und schwammiger sind
als die in den Koksöfen erhaltenen und deshalb zur Zimmerheizung ein
sehr gesuchtes Material sind. 2) Das =Ammoniakwasser= oder das
=Condensationswasser= ist im Wesentlichen eine wässerige Lösung von
Ammoncarbonat (2 (NH_{4})_{2}CO_{3} + CO_{2}). Der Gehalt an
Ammoniaksalz ist selbstverständlich kein constanter, derselbe hängt ab
von dem Feuchtigkeitsgrade der zur Gasbereitung verwendeten
Steinkohlen, dem Stickstoffgehalte derselben und der bei der
Destillation eingehaltenen Temperatur. Je grösser der Wassergehalt der
Kohle, desto geringer der Gehalt des Ammoniakwassers an Ammoniaksalz,
je grösser der Stickstoffgehalt der Kohle, desto grösser wird im
Allgemeinen die Menge der Ammoniaksalze sein, die bei der Destillation
der Kohle sich bildet. Die Temperatur bei der Destillation und deren
Dauer ist ebenfalls von Einfluss auf die Menge der sich bildenden
Ammoniaksalze, je höher die Temperatur ist und je länger dieselbe
einwirkt, desto mehr wird der in den Steinkohlen enthaltene Stickstoff
als Ammoniak auftreten, während er ausserdem zum Theil als Anilin,
Lepidin, Chinolin etc., theils als Cyan auftritt. In der Steinkohle in
dem Zustande (mit etwa 5 Proc. hygroskopischem Wasser), wie sie in den
Gasfabriken Anwendung findet, ist 0,75 Proc. Stickstoff enthalten. 100
Kilogr. einer solchen Steinkohle können demnach im günstigsten Falle
nur 910 Grm. Ammoniak (NH_{3}) liefern. Im Durchschnitt hat man (vergl.
Seite 256) gefunden, dass 1 Kubikmeter Condensationswasser mindestens
50 Kilogr. trockenes Ammonsulfat ([NH_{4}]_{2}SO_{4}) giebt, sodass
zur Herstellung von 100 Kilogr. dieses Salzes 20 Hektoliter Gaswasser
hinreichen[182]. 3) Der =Steinkohlentheer=, vor etwa 15 Jahren noch
eine Quelle von Inconvenienzen für die Gasfabrik und deren Adjacenten,
hat seit 1858 eine grosse industrielle Bedeutung erlangt, insofern er
der Ausgangspunkt einer neuen und mächtigen Industrie, der
Theerindustrie, geworden ist[183]. Der Theer ist, wie bereits Seite 654
angeführt wurde, ein Gemenge von flüssigen Kohlenwasserstoffen (Benzol,
Toluyl, Propyl) mit festen (Naphtalin und Anthracen), ferner mit Säuren
(Carbolsäure, Kresylsäure und Phlorylsäure) und mit Basen (Anilin,
Chinolin, Lepidin u. s. w.); ausserdem finden sich darin nichtflüchtige
Harze und Kohle als asphaltbildende Bestandtheile. Die Menge und ganz
besonders auch die Beschaffenheit des Kohlentheers sind nicht nur
abhängig von der Art der Kohle, sondern auch von der Art und Stärke des
Erhitzens. Die Menge des Theeres ist um so grösser, je gleichförmiger
man erhitzt und je niedriger die dabei angewendete Temperatur ist. Der
Theer wirkt in Folge seines Gehaltes an Carbolsäure im hohen Grade
fäulnisswidrig. Man verwendet den Theer zum Anstrich von Eisen und
anderen Metallen, von Mauerwerk und auch von Holz. Zur Bereitung der
Theerpappe (Dachpappe) werden nicht unbedeutende Mengen von Theer
consumirt. Die Anwendung des Theeres zur Fabrikation der Briquetten
(Ziegel aus Koks- oder Kohlenklein und Theer), zur Färbung von
Steingutgeschirren, zum Conserviren der Bausteine etc. sei hier nur
beiläufig erwähnt. Vor wenigen Jahren noch suchte man den Theer, der
sich so zu sagen wider Willen des Fabrikanten bei der Gasbereitung
bildet, durch nochmaliges Erhitzen in Gas (Theergas) zu verwandeln,
ohne jedoch dabei namhafte Vortheile zu erzielen. Handelt es sich um
die Verarbeitung des Kohlentheers behufs der Isolirung der
Bestandtheile, so verfährt man auf folgende Weise: Zunächst befreit man
den Theer so viel als möglich von dem Condensationswasser. Zu dem Ende
erhitzt man den Theer längere Zeit bei einer Temperatur von 80-100° in
einer Blase von starkem Eisenblech, die mit Hut- und Kühlvorrichtung
versehen ist, um die mit den Wasserdämpfen übergehenden leichten
Kohlenwasserstoffe zu verdichten. Nach 36stündigem Erhitzen ist der
Theer entwässert und es wird zur Destillation desselben geschritten. Da
die flüchtigen Produkte nur geringe latente Wärme besitzen, so muss die
Destillirblase so niedrig als möglich sein. Der Helm muss sorgfältig
gegen jede Abkühlung geschützt sein. Die Blase ist an ihrem unteren
Theile mit einem Hahn versehen, durch welchen nach beendigter
Destillation das geschmolzene Pech abgelassen wird. In gewissen Fällen
ist es von Vortheil, auf die Erzeugung von Pech und Asphalt zu
verzichten und die Destillation so weit als möglich zu treiben. Der
Boden der Blase wird in diesem Falle bis zum Dunkelrothglühen erhitzt
und es bleibt eine poröse und glänzende Kohle zurück, die nach dem
Erkalten von der Blase leicht entfernt werden kann. Eine Destillation
von 750-800 Kilogr. Theer nimmt ungefähr 12-15 Stunden in Anspruch. Bei
Beginn der Destillation muss vorsichtig erhitzt werden, damit der Theer
nicht in lebhaftes Sieden geräth. In einigen Fabriken lässt man in
dieser Periode einen bis auf 110-112° erhitzten Strom von Wasserdämpfen
durch den Theer gehen, um die Dampfbildung der leichten Theeröle zu
befördern. Letztere erscheinen nach ihrer Verdichtung als ein
farbloses, leicht bewegliches Fluidum von 0,780 spec. Gewicht, welches
nach und nach bis auf 0,830 sich steigert. Die mittlere Dichte dieses
Produktes ist 0,830. Es bildet das leichte Theeröl. Das schwere
Steinkohlentheeröl geht von 200° an über.
[182] Eine Tonne Kohlen von Newcastle liefert gegen 45 Liter
Condensationswasser, von welchem 1 Liter 74-81 Grm. Ammonsulfat
giebt.
[183] Vergl. =G. Lunge=, Die Destillation des Steinkohlentheers,
Braunschweig 1867.
Das =leichte Theeröl= wird nochmals destillirt und das Destillat zuerst
mit concentrirter Schwefelsäure, dann mit Natronlauge behandelt und
endlich zum dritten Male rectificirt. Durch die Behandlung mit
Schwefelsäure sollen die vorhandenen basischen Körper (Ammoniak,
Anilin) und das Naphtalin entfernt werden, während durch die
Natronlauge die vorhandene Carbolsäure gebunden wird. Die Menge der
anzuwendenden Schwefelsäure beträgt 5 Proc. vom Gewicht des Theeröles,
die Menge der Natronlauge von 1,382 spec. Gew. (= 40° B.) etwa 2 Proc.
Die so erhaltene Flüssigkeit ist und bleibt an der Luft farblos und
bildet das =Benzol= oder =Benzin= des Handels, ein Gemenge
verschiedener Körper, in welchem Benzol, Toluol und Xylol die
Hauptbestandtheile ausmachen. Es wird (vergl. S. 657) in =Nitrobenzol=
übergeführt, welches den Ausgangspunkt zur Darstellung vieler
=Theerfarben= bildet. Das =käufliche Benzin= (Naphta), von welchem in
den meisten Fällen das eigentliche Benzol bereits getrennt ist, wird in
der Technik vielfach anstatt des Terpentinöles als Lösungsmittel von
Harzen, Fetten, Oelen, Kautschuk, Guttapercha, zum Carburiren des
Leuchtgases, als Schmiermittel u. dgl. angewendet. In England
unterscheidet man =Carburirnaphta=, =Auflösungsnaphta= und
=Brennnaphta=; letztere findet wie das Petroleum als Leuchtstoff in
Lampen Anwendung. Aus dem rohen leichten Theeröle, namentlich aus dem
bei der Destillation des Theeres zuerst übergegangenen Antheil, setzt
sich beim Abkühlen bis auf -10° =Naphtalin= ab, welches, wie Seite 665
gesagt worden ist, zur Herstellung von rothen, violetten, blauen und
gelben Farbstoffen (=Naphtalinfarben=), ausserdem auch seit einigen
Jahren zur Fabrikation von Benzoësäure Verwendung findet. Das =schwere
Theeröl= wird auf ähnliche Weise wie das leichte Theeröl durch
successive Behandlung mit concentrirter Schwefelsäure und mit
Natronlauge gereinigt, durch Rectification über ein Gemenge von
Eisenvitriol und Kalk von den widrig riechenden geschwefelten
Verbindungen befreit und durch fractionirte Destillation, indem man die
zwischen 150 und 200° übergehenden Antheile für sich auffängt, daraus
die Phenole oder das Steinkohlenkreosot (ein Gemenge von Carbol- oder
Phenylsäure, Kresylsäure und Phlorylsäure) darstellt, welches das
Material ist zur Bereitung der =Carbolsäure= (vergl. Seite 663) und der
=Pikrinsäure= (vergl. Seite 664), ferner blauer und rother Farben,
ausserdem auch zum Conserviren von Holz, von anatomischen Präparaten,
von gerbstoffhaltigen Extracten u. s. f. Anwendung findet. =Lunge=
erhielt aus einer Tonne Theer (= 20-1/4 Ctr. Zollgewicht)
50procentiges Benzol 2,88 Gallons = 13 Liter
Beste Naphta 2,69 " = 12 "
Brennnaphta 3,51 " = 15,8 "
Kreosotöl 83,25 " = 3,74 Hektoliter
Ammoniakwasser 3,0 " = 13,5 Liter
und 11-3/4 Ctr. Pech.
Der =künstliche Asphalt= (deutscher Asphalt, Theerpech) wird in grosser
Menge in der Firniss- und Lackfabrikation benutzt, ausserdem zur
Herstellung des Asphaltpflasters. Seit 1869 isolirt man aus dem
Kohlentheer das zur Alizarinbildung dienende =Anthracen= in grösster
Menge (vergl. Seite 667). -- Den Asphalt sowol als auch die schweren
Theeröle wendet man gegenwärtig nicht selten zur Darstellung von
Lampenruss an. 4) Der =Gaskalk= findet in Folge seines Gehaltes an
Calciumsulfhydrat zum Kalken der Häute in der Gerberei, wegen seines
Cyancalcium- und Schwefelcyancalciumgehaltes zur Bereitung von
Berlinerblau und Schwefelcyanpräparaten Anwendung. 5) Der in der
=Laming='schen Mischung sich findende =Schwefel= dient (wie Seite 217
erörtert wurde) an vielen Orten zur Darstellung von Schwefelsäure, die
somit unter den Nebenprodukten der modernen Gasfabrikation gleichfalls
zu nennen ist. Vortheilhafter möchte es sein, den freien Schwefel aus
der Masse durch Aussaigern mit Wasserdämpfen von 130° zu gewinnen. Auch
die Extraction der Masse mit Theeröl, welches den freien Schwefel löst,
ist mit Erfolg zur Abscheidung des Schwefels aus der =Laming='schen
Mischung in Anwendung gebracht worden.
[Sidenote: Zusammensetzung des Kohlengases.]
Als Beispiele der Zusammensetzung des =gereinigten Kohlengases= seien
folgende Analysen angeführt. 100 Raumtheile enthalten:
I. II. III. IV. V. VI. VII.
Wasserstoff 44,00 41,37 39,80 51,29 50,08 46,0 27,7
Methylwasserstoff 38,40 38,30 43,12 36,45 35,92 39,5 50,0
Kohlenoxyd 5,73 5,56 4,66 4,45 5,02 7,5 6,8
Elayl 4,13 5,00 } 4,75 4,91 5,33 3,8 13,0
Ditetryl 3,14 4,34 }
Stickstoff 4,23 5,43 4,65 1,41 1,89 0,5 0,4
Sauerstoff -- -- -- 0,41 0,54 -- --
Kohlensäure 0,37 -- 3,02 1,08 1,22 0,7 0,1
Wasserdampf -- -- -- -- -- 2,0 2,0
I und II Kohlengas von Heidelberg, III Kohlengas von Bonn, analysirt
von =H. Landolt=, IV und V Kohlengas von Chemnitz, analysirt von
=Wunder=, VI Londoner Kohlengas (1867), VII Londoner Cannelgas (1867).
[Sidenote: Holzgas.]
II. =Das Holzgas.= Wie Seite 724 angeführt wurde, beschäftigte sich der
französische Ingenieur =Lebon= schon im Jahre 1799 mit der Darstellung
von Leuchtgas aus Holz und construite seine Thermolampe. Dieser Licht und
Wärme spendende Apparat konnte aber nirgends sich behaupten und wurde
schnell überall wieder verlassen, wo er eingeführt worden war,
hauptsächlich wohl aus dem Grunde, weil das Leuchtvermögen des darin
verbrannten Gases ein schwaches war und mit dem Kohlengase, welches bald
nachher auftauchte, nicht entfernt concurriren konnte. Es ist kein
einziger Fall bekannt, dass das Holzgas =Lebon='s an irgend einem Orte
zur regelmässigen Beleuchtung benutzt worden wäre. =Dumas= bezeichnet
dies vollkommen richtig, wenn er hervorhebt, dass die Thermolampe keinen
Erfolg haben könnte, sei es nun der schwierigen Behandlung oder des
schwachen Lichtes wegen, welches dieselbe erzeugte; die darin gebildeten
Gase seien nur Grubengas und Kohlenoxydgas, die bekanntlich beide ein nur
schwaches Leuchtvermögen besitzen. 1849 wurde =M. v. Pettenkofer= in
München veranlasst, die Versuche zur Fabrikation des Leuchtgases aus Holz
wieder aufzunehmen. Er fand dabei vollkommen bestätigt, was =Dumas=
angiebt, dass nämlich bei der Temperatur der Verkohlung des Holzes nur
solche Gase entstehen, welche zu Beleuchtungszwecken keine Verwendung
finden können, weil ausser Kohlensäure und Kohlenoxyd nur
Methylwasserstoffgas, aber keine schweren Kohlenwasserstoffe sich bilden.
Werden aber die bei der Verkohlung des Holzes sich bildenden Dämpfe noch
weiter erhitzt, so entsteht eine grössere Menge Gas und es gehen
Zersetzungen unter Bildung schwerer Kohlenwasserstoffe vor sich, so dass
das Holzgas reicher daran ist, als das Kohlengas.
Wahrscheinlich wäre es längst schon gelungen, aus Holz ein leuchtendes
Gas darzustellen, da die Dämpfe aus demselben schon bei sehr niedriger
Temperatur, nämlich schon bei 150° sich bilden. Aus Steinkohlen
entwickeln sich bei dieser Temperatur weder Gas noch Dämpfe. Um den
Process bei der Bildung des Leuchtgases aus Holz genau zu verstehen,
hat man zunächst zu unterscheiden zwischen jener Temperatur, bei
welcher Holz in Kohle und in Dämpfe zerlegt wird -- =Temperatur der
Verkohlung= -- und zwischen derjenigen Temperatur, bei welcher die
entstandenen Dämpfe zu =permanentem Leuchtgas= zerlegt werden. Aus
Steinkohlen (Harz und Oel) wird in den gewöhnlichen Retorten der
Gasfabriken deshalb sofort ein brauchbares Leuchtgas erhalten, weil die
Dämpfe bei ihrer Bildung schon eine weit höhere Temperatur besitzen,
als die aus Holz sich entwickelnden Dämpfe, demnach nur wenig noch
höher erhitzt zu werden brauchen, um in Leuchtgas übergeführt zu werden
oder, mit anderen Worten, weil die Temperaturen der =Verkohlung= und
=Leuchtgasbildung= sich viel näher liegen als bei dem Holz. Die für die
Gasbereitung aus Kohlen geeigneten Apparate sind deshalb auch bei
weitem nicht ausreichend, um Holzgas darzustellen. Von den in dem
Holztheer sich vorfindenden kohlen- und wasserstoffreichen Körpern
haben einige für sich einen weit höheren Siedepunkt (200-250°), bei dem
sie sich, ohne chemische Zersetzung zu erleiden, destilliren lassen,
als diejenige Temperatur ist, bei welcher sie aus dem Holze entstehen.
In ihnen hauptsächlich ruht die Leuchtkraft und es müssen dieselben
durch noch höhere Temperatur zu kohlenstoffreichen permanenten Gasen
zersetzt werden. Bei der Holzgasbereitung hat man einen Raum für die
Zersetzung des Holzes, d. h. eine Retorte von der Form der gewöhnlichen
Gasretorten, und neben diesem Raum oder dieser Retorte einen zweiten
Raum, den =Generator=, für die Zersetzung der primitiv entstehenden
Dämpfe zu Leuchtgas. Zu dem Ende umgab man anfangs die Retorte, in
welcher das Holz verkohlt wurde, mit glühend erhaltenen Röhren, in
denen die Dämpfe behufs ihrer Umwandlung in Leuchtgas hin- und hergehen
mussten; gegenwärtig hat man aber allgemein diese complicirten Retorten
verlassen und bedient sich einfacher, aber grosser Retorten. Dieselben
sind im Verhältniss zu einer Ladung Holz (= 60 Kilogr.) sehr geräumig,
mit Leichtigkeit würden sie die dreifache Holzmenge fassen; sie bieten
deshalb den Holzdämpfen eine hinlänglich grosse glühende Fläche dar.
Es ist kein grosser Unterschied in der Quantität und Qualität des
Gases, wenn man verschiedene Holzarten zur Destillation verwendet; was
den Unterschied in der Menge betrifft, so ergiebt sich derselbe aus
Untersuchungen von =W. Reissig=, welcher Aspenholz (1), Lindenholz (2),
Lärchenholz (3), Weidenholz (4), Tannenholz (5) und Fichtenholz (6) zur
Holzgasbereitung benutzte:
50 Kilogr. (1) gaben an gereinigtem Gas 592 Kubikfuss
50 " (2) " " " " 620-640 "
50 " (3) " " " " 550 "
50 " (4) " " " " 660 "
50 " (5) " " " " 648 "
50 " (6) " " " " 564 "
und 9,9 Kilogr. Kohle
" 9-11 " "
" 12,5 " "
" 9,0 " "
" 9,5 " "
" 9,2 " "
Das ungereinigte Gas enthält grosse Mengen von Kohlensäure, wie
folgende von =v. Pettenkofer= ausgeführte Analyse von Holzgas aus
möglichst harzfreiem Fichtenholze zeigt:
Schwere Kohlenwasserstoffe 6,91
Methylwasserstoff 11,06
Wasserstoff 15,07
Kohlensäure 25,72
Kohlenoxyd 40,59
In 1 Vol. der schweren Kohlenwasserstoffe waren 2,82 Vol.
Kohlenstoffdampf. Die Kohlensäure wird aus dem rohen Gase durch
Kalkhydrat sorgfältig entfernt. Das gereinigte Holzgas ist nach
=Reissig='s Untersuchungen folgendermaassen zusammengesetzt:
(1) (2) (3) (4)
Schwere Kohlenwasserstoffe 7,24 7,86 9,00 7,34
Wasserstoffgas 31,84 48,67 29,76 29,60
Leichter Kohlenwasserstoff 35,30 21,17 20,96 24,02
Kohlenoxydgas 25,62 22,30 40,28 39,04
------------------------------
100,00 100,00 100,00 100,00
[Sidenote: Betrieb der Holzgasfabrikation.]
Ueber den =Betrieb der Holzgasfabrikation= mögen folgende Bemerkungen
genügen. Das zur Destillation zu verwendende Holz -- Föhren- und
Tannenholz -- wird in eine Trockenkammer, die hinter dem Retortenofen
liegt und vom Boden aus durch den aus dem Ofen in einen Kanal
strömenden Rauch erwärmt wird, gebracht und darin 24 Stunden lang
gelassen. Die Retorte wird mit 50-60 Kilogr. Holz beschickt und wie
gewöhnlich verschlossen. In 1-1/2 Stunden ist die Destillation
beendigt, und man erhält nach Entfernung der Kohlensäure durch Kalk
mindestens circa 16 Kubikmeter (nahezu 600 Kubikfuss) leuchtendes Gas.
An vielen Orten, wo die Holzgasbereitung eingeführt ist, zieht man es
neuerdings vor, mit dem Holze zugleich eine gewisse Menge schottischer
Bogheadkohle oder böhmischer Blattelkohle zu destilliren.
[Sidenote: Holzgasbrenner.]
Ein wichtiger Punkt ist bei dem Holzgase die Grösse der Oeffnungen an
den =Brennern=, da das spec. Gewicht des Holzgases durchschnittlich
nicht unter 0,70 beträgt, während das des Steinkohlengases in der Regel
nicht 0,5 erreicht. Diese Verhältnisse sind von Wichtigkeit für die
Form und den Umfang des Flammenkörpers. Je leichter das Gas, desto
leichter die Ausströmung und Ausdehnung in der Luft, je schwerer
dasselbe, desto träger das Ausströmen und Aufsteigen in der Luft. Ein
leichteres Gas wird beim Ausströmen die umgebende Luft weder
durchschneiden und trennen, während ein schwereres Gas sich im
Verhältniss mit der atmosphärischen Luft der Umgebung mehr reiben und
mischen wird. Damit diese Mischung mit Luft nicht einen der Leuchtkraft
nachtheiligen Grad erreiche, muss die Oeffnung an den Holzgasbrennern
wesentlich =breiter= sein als bei Kohlengas. Holzgas, aus
Kohlengasbrennern, die für einen stündlichen Verbrauch von 70-100 Liter
(3-4 Kubikfuss) berechnet sind, unter etwas starkem Drucke verbrannt,
giebt in der Regel eine kaum leuchtende Flamme, während das nämliche
Gas aus Brennern mit weiten Oeffnungen gebrannt, eine Leuchtkraft
entwickelt, welche die des gewöhnlichen Steinkohlengases übertrifft.
Nach Versuchen, die im Jahre 1855 von =v. Liebig= und =Steinheil=
angestellt wurden, ergab sich als Resultat für 4-1/2 engl. Kubikfuss
per Stunde
Steinkohlengas = 10,84 Normalwachskerzen,
Holzgas = 12,92 "
Demnach ist das Verhältniss der Leuchtkraft bei beiden Gasen
durchschnittlich Holzgas : Kohlengas = 6 : 5. Die Vortheile der
Holzgasbereitung liegen auf der Hand. Die Holzverkohlung ist zum
Beleuchtungsgeschäft herangezogen worden, und der weiteren Bedingung,
der Billigkeit, genügt das Holzgas lediglich dadurch, dass es mit einem
werthvollen und leicht verwerthbaren Produkt, der Holzkohle, entsteht.
Das Holz liefert für gleiches Gewicht weit mehr Gas und dieses in
beträchtlich kürzerer Zeit als die Steinkohle, während die Leuchtkraft
zu Gunsten des Holzgases steht. Ein wichtiger Vorzug des Holzgases ist
ferner die gänzliche Abwesenheit von Ammoniak und von
Schwefelverbindungen, so dass bei seiner Verbrennung niemals schweflige
Säure sich bilden kann. Bei Vergleichung der Herstellungskosten des
Steinkohlengases mit denjenigen des Holzgases hat sich die Thatsache
herausgestellt, dass überall, wo ein Centner ungeflösstes Nadelholz
wohlfeiler zu haben ist als ein Centner zum Vergasen taugliche
Steinkohle, die Beleuchtung mit Holzgas als die vortheilhaftere sich
empfiehlt. Auch das Anlagecapital und dessen Verzinsung sprechen zu
Gunsten der Holzgasbeleuchtung. Holzgasapparate nehmen ferner weniger
Raum in Anspruch als Kohlengasapparate und namentlich sind viel weniger
Retorten nothwendig, da die Destillation des Gases aus Holz
ausserordentlich schnell vor sich geht. Eine Retorte liefert in 24
Stunden an Holzgas 10,000 Kubikfuss, an Steinkohlengas 4000 Kubikfuss.
Als ein Nachtheil der Holzgasbeleuchtung sind der grosse Verbrauch an
Reinigungsmaterial, an Kalk, sowie die grossen Kosten für Vorbereitung
desselben anzuführen.
Der Holztheer (2 Proc. vom Gewicht des getrockneten Holzes) und der
Holzessig (100 Th. Holz geben 0,5-0,75 Th. trocknes Calciumacetat)
werden so gut als es die Localität gestattet, verwerthet, ersterer in
einigen Gasfabriken, wo es an einer geeigneten Verwendung fehlt, auch
unter den Retorten verfeuert.
[Sidenote: Torfgas.]
III. =Das Torfgas.= Wenn man Torf der trockenen Destillation unterwirft,
so erhält man genau so wie bei der Steinkohle Gas, wässeriges Destillat,
Theer und Kohle (Torfkohle), so erhielt z. B. =Vohl= bei der Destillation
eines lufttrockenen Torfes (Moortorf eines Hochmoores im Canton Zürich)
aus 100 Theilen
Gas 17,625
Theer 5,375
Wässeriges Destillat 52,000
Kohle 25,000
-------
100,000
Die Produkte der trocknen Destillation des Torfes sind:
Flüssige und feste { Turfol von 0,820 spec. Gewicht
Kohlenwasserstoffe { Schweres Oel (Schmieröl) von 0,885 spec. Gewicht
{ Paraffin
{ Kohlensäure
{ Ammoniak { Schwefelwasserstoff
{ Aethylamin { Cyanwasserstoffsäure
Basen { Picolin Säuren { Essigsäure
{ Lutidin { Propionsäure
{ Anilin { Buttersäure
{ Caespitin { Valeriansäure
{ Carbolsäure
{ Schwere Kohlenwasserstoffe
Gasförmige Produkte { Leichter Kohlenwasserstoff
{ Wasserstoffgas
{ Kohlenoxyd
Der Torfgaserzeugungsapparat ist der bei der Holzgasfabrikation
gebräuchliche. =W. Reissig=, welcher sich längere Zeit mit Versuchen
über die Fabrikation von Torfgas beschäftigte, wendete Specktorf aus
der Umgegend von München an, der sehr wenig Asche und 14-15 Proc.
Wasser enthielt. Im Durchschnitt gab 1 Ctr. (bayerisch) 426 Kubikfuss
(bayerisch) Gas (50 Kilogr. Torf entsprechen 337 engl. Kubikfuss). Die
Gasentwickelung geht im Anfange wie bei Holz rasch vor sich, doch nimmt
sie gleichmässiger und stetiger ab als bei diesem. Aus =Reissig='s
Versuchen und Analysen ergiebt sich, dass das Torfgas von vorzüglicher
Güte hergestellt werden kann. Gereinigtes Torfgas zeigte sich
zusammengesetzt aus
I. Schweren Kohlenwasserstoffen 9,52
Leichtem Kohlenwasserstoffgas 42,65
Wasserstoffgas 27,50
Kohlenoxydgas 20,33
Kohlensäure und Schwefelwasserstoff Spuren
------
100,00
Die Analyse eines anderen, mit vorzüglichem Torfe bereiteten Gases gab
II. Schwere Kohlenwasserstoffe { Elayl = 9,52 }
{ Ditetryl = 3,64 } = 13,16
Leichtes Kohlenwasserstoffgas 33,00
Wasserstoffgas 35,18
Kohlenoxydgas 18,34
Kohlensäure und Schwefelwasserstoff 0,00
Stickstoff 0,32
------
100,00
[Sidenote: Wassergas.]
IV. =Das Wassergas.= Das Verfahren zur Erzeugung des =Wassergases=
besteht im Wesentlichen darin, dass man Wasserdämpfe durch eiserne oder
thönerne Retorten strömen lässt, die mit glühender Holzkohle oder mit
glühendem Koks gefüllt sind. Das Wasser zersetzt sich in Berührung mit
der glühenden Kohle und bildet ein Gasgemenge, welches aus
Wasserstoffgas, Kohlenoxydgas, Kohlensäure und geringen Mengen von
Sumpfgas besteht. Das von der Kohlensäure durch Kalk befreite Gas,
wesentlich aus Kohlenoxyd und Wasserstoff bestehend, ist, obgleich nicht
leuchtend, doch zu Beleuchtungszwecken verwendet worden, indem man 1) wie
nach dem Verfahren von =Gengembre= und =Gillard=, an die Brennermündungen
kleine Platincylinder bringt, welche in der Flamme bald weissglühend
werden und derselben Leuchtkraft ertheilen; 2) es mit kohlenstoffreichen
Dämpfen imprägnirt. Letzterer Fall ist der gewöhnlichere. Die ihm zu
Grunde liegende Idee rührt von =Jobard= in Brüssel (1832) her.
Die Angaben über die Zusammensetzung des Wassergases sind sehr
verschieden, so sagen =Jacquelain= und auch =Gillard=, dass das von
ihnen erhaltene Gas ein Gemenge von Wasserstoff mit Kohlensäure sei,
welches, durch Kalk von der Kohlensäure befreit, im Wesentlichen aus
Wasserstoffgas bestehe, Andere geben, und zwar mit grösserem Rechte,
an, dass ihr Gas Kohlenoxyd und Wasserstoff enthalte. Mit der letzteren
Ansicht stimmen die Resultate von =Langlois= überein. Zur Bildung von 1
Molek. Kohlenoxydgas ist das Vorhandensein von 1 Molek. Wasserdampf
erforderlich, dessen Wasserstoff frei gemacht wird:
C + H_{2}O = CO + H_{2}.
Begegnet nun in noch höherer Temperatur als bei der zu dem vorstehenden
Vorgange erforderlichen Dunkelrothglühhitze dem Kohlenoxydgase abermals
Wasserdampf, so entzieht -- wie dies =Verver= experimentell bestätigt
hat -- unter günstigen Umständen das Kohlenoxydgas dem Wasserdampf
wiederum dessen Sauerstoff, um sich damit zu Kohlensäuregas zu
vereinigen, während ein neuer Antheil von Wasserstoffgas frei wird:
CO + H_{2}O = CO_{2} + H_{2}.
Nur in dem Falle, dass die entstandene Kohlensäure dem
Gaserzeugungsapparate nicht schnell genug entzogen wird, sondern einige
Zeit mit glühenden Kohlen in Contact gelassen wird, kann die
Rückbildung von Kohlenoxyd unter Verwendung eines neuen
Kohlenstoffäquivalents erfolgen. Das Wassergas hat eine grosse Zukunft!
[Sidenote: Gillard's Gas.]
=Platingas von Gillard.= Im Jahre 1846 errichtete =Gillard= zu Passy bei
Paris eine Gasanstalt, in welcher Wasserstoffgas, durch Zersetzen des
Wassers erhalten, zu Beleuchtungszwecken dargestellt wurde. Das
anfänglich zu Grunde gelegte Princip bestand in der Zersetzung von
Wasserdämpfen in einer mit Eisendraht gefüllten, glühenden Gasretorte,
aber mit einer Einrichtung, welche es ermöglichte, den oxydirten und
dadurch unwirksam gewordenen Draht sofort und zur Stelle wieder wirksam
zu machen. Grosse Schwierigkeiten veranlassten jedoch =Gillard=, dieses
System gegen ein anderes zu vertauschen und zwar gegen die Zersetzung des
Wasserdampfes vermittelst Hindurchleiten durch eine Retorte mit glühenden
Kohlen. Man reinigt das so erhaltene kohlensäurereiche Gas, indem man es
über krystallisirtes Natriumcarbonat leitet, welches dadurch in
Bicarbonat übergeht. Das Gas strömt durch einen Argandbrenner mit sehr
vielen kleinen Löchern aus; die Flamme ist mit einem Netzwerk von mässig
feinem Platindraht umgeben, welches in kurzer Zeit in's Weissglühen kommt
und dadurch die Gasflamme leuchtend macht. In Paris nennt man dieses Gas
=Platingas= (_gaz-platine_).
Es ist völlig rein, geruchlos und verbrennt begreiflicherweise ohne
Russ. Aus diesem Grunde namentlich ist es in den Werkstätten und
Magazinen von =Christofle u. Co.= in Paris eingeführt. Seine
Leuchtkraft ist grösser als die des Kohlengases (das Verhältniss ist
nach =Girardin= wie 130 : 127). Die Schönheit der Flamme lässt nichts
zu wünschen übrig, da die grosse Beständigkeit und Unbeweglichkeit des
Lichtes diese Art der Beleuchtung zu einer höchst angenehmen macht,
indem es ja ein zur Weissglut gebrachter fester Körper ist, welcher das
Licht ausstrahlt, aber keine unruhige flackernde Flamme, wie solche das
gekohlte Leuchtgas liefert[184]. Nach der Angabe von =Verver= brauchte
man in Narbonne zur Produktion von 1 Kubikmeter Gas 0,32 Kilogr.
Holzkohle und zur Heizung 1,41 Kilogr. Steinkohle.
[184] Ueber das Wassergas und seine hohe Bedeutung hat unlängst
=C. Schinz= (Jahresbericht der chem. Technologie 1869 p. 731)
eine beachtenswerthe Abhandlung veröffentlicht.
[Sidenote: Carburirtes Wassergas.]
=Carburirtes Wassergas.= =Faraday= wies, bei Gelegenheit seiner
Untersuchung über das Oel, welches beim Comprimiren des aus Oel
dargestellten Leuchtgases sich bildet, nach, dass wenn Grubengas, das an
sich wenig leuchtet, mit diesem Oel in Berührung kommt, dasselbe mit
stark leuchtender Flamme brennt. =Lowe= griff diese Beobachtung auf und
machte bereits 1832 den Vorschlag, gewöhnliches Kohlengas zur Vermehrung
seiner Leuchtkraft mit Dämpfen von Theeröl oder von Petroleum zu
imprägniren; zu gleicher Zeit lehrte er mit Hülfe von Wasserdämpfen und
Koks ein Gemenge von Kohlenoxyd und Wasserstoffgas zu erzeugen, welches
durch die Dämpfe der genannten Kohlenwasserstoffe in Leuchtgas
übergeführt wurde. Später hat =Jobard= in Brüssel diesen Gegenstand
wieder aufgenommen und das Resultat seiner Versuche dem französischen
Ingenieur =Selligue= mitgetheilt, welcher durch frühere Versuche (seit
1833) über den nämlichen Gegenstand gründlich vorbereitet, die Sache mit
Eifer angriff und zuerst das gekohlte Wassergas zur Beleuchtung im
Grossen verwendete. Zum Kohlen des Wassergases wendete =Selligue=
Schieferöl an, welches durch trockene Destillation aus bituminösem
Mergelschiefer auf dieselbe Weise gewonnen wird, nach der man heutzutage
noch zu Reutlingen und anderen Orten das Schieferöl gewinnt. Zu dem
Gasapparate von =Selligue= gehört eine Batterie von drei Retorten, welche
beständig im Rothglühen erhalten werden. Zwei dieser Retorten sind mit
Kohle angefüllt. Ein Wasserdampfstrom tritt in die erste Retorte ein und
bildet hier Kohlenoxyd und Wasserstoffgas; in der zweiten Retorte wird
die Zersetzung vervollständigt und die vorher entstandene Kohlensäure zu
Kohlenoxyd reducirt (ganz entgegengesetzt dem heutzutage bei der
Bereitung des Wassergases üblichen Verfahren, nach welchem man das
Kohlenoxyd möglichst vollständig zu Kohlensäure zu oxydiren sucht). Das
glühende Gemenge von Kohlenoxyd und Wasserstoff tritt in die letzte
Retorte, wo es das in Zersetzung begriffene Schieferöl trifft; diese
Retorte enthält bis zu 2/3 ihrer Höhe eine eiserne Kette, um die
Heizfläche zu vermehren. Ein continuirlicher Strom von Schieferöl (auf
10,000 Liter Gas rechnet man 5 Kilogr. Oel) rinnt von oben in die Retorte
herab, wo es sofort zersetzt und mit dem Gemenge von Kohlenoxyd und
Wasserstoff in Wechselwirkung gebracht wird. Ein Gasofen mit sechs
Retorten (zusammen von 6 Kubikmeter Capacität) giebt nach =Selligue= in
24 Stunden 24,000 bis 28,000 Hektoliter Leuchtgas, wobei consumirt werden
1231 Kilogr. Schieferöl nebst 400 Kilogr. Holzkohle als Gasmaterial und
16 Hektoliter Steinkohle zum Heizen.
Aus dem =Selligue='schen Verfahren sind die folgenden Methoden
hervorgegangen: 1) Der =White='sche Process oder der
=Hydrocarbonprocess=, nach welchem aus Wasserdämpfen und Kohle
dargestelltes Wassergas mit einem Antheil unzersetzten Wasserdampfes
gemischt, durch eine Retorte geht, in welcher man nach dem früheren
Verfahren =Harz=, nach dem neueren =Cannel=- und =Bogheadkohle= der
trocknen Destillation unterwirft; 2) das Verfahren von =Leprince=,
welches das _Gaz mixte de Leprince_ liefert, ist im Wesentlichen nichts
weiter als der verbesserte =White='sche Process. Die
Zersetzungsprodukte von Wasserdämpfen und Koks gehen mit Wasserdämpfen
gemischt bei der geeigneten Temperatur (in der nämlichen Retorte) über
=Steinkohle=; 3) das Verfahren von =Isoard=, nach welchem überhitzte
Wasserdämpfe mit =Steinkohlentheer= zusammengebracht werden; 4) nach
der Methode von =Baldamus= und =Grüne= werden der Wasserdampf und der
flüssige Kohlenwasserstoff zu gleicher Zeit in dem nämlichen Raume
zersetzt; 5) das Verfahren von =Kirkham= u. A., nach welchem Wassergas
(auf gewöhnliche Weise durch Zersetzen von Wasserdampf durch glühende
Kohle in einem von ihm construirten Apparate dargestellt) einfach durch
Imprägniren mit Dämpfen flüssiger Kohlenwasserstoffe (Benzol, Photogen,
Petroleum, Naphta) leuchtend wird; 6) als Anhang zum Wassergas sei das
von =Longbottom= vorgeschlagene =carbonisirte Luftgas=, aus
atmosphärischer Luft mit Dämpfen von Benzol oder Petroleumnaphta (nach
=Wiederhold=) imprägnirt bestehend, erwähnt.
[Sidenote: White's Hydrocarbonprocess.]
1) Der =Hydrocarbonprocess von White=. Der Vorschlag von =Selligue=, das
Wassergas mit den Dämpfen leichtflüssiger Kohlenwasserstoffe zu
imprägniren, um ihm die Eigenschaft zu ertheilen mit leuchtender Flamme
zu verbrennen, wurde von dem Engländer =White= dahin abgeändert, dass er
das Wassergas mit unzersetztem Wasserdampf gemischt, durch eine Retorte
streichen liess, in welcher er Cannel- oder Bogheadkohle oder Harz bei
starker Glühhitze der trocknen Destillation unterwarf. Das =White='sche
Verfahren oder der sogenannte =Hydrocarbonprocess= fand im Anfange wenig
Anklang, später aber, als von =Frankland= auf dem Gaswerke von =Clarke u.
Co.=, Ancoats, Manchester, angestellte Versuche ein günstiges Resultat
geliefert, wurde das Verfahren bekannter, ohne dass jedoch dessen
Einführung in die Praxis gelungen wäre.
Die von =Frankland= ausgeführten Analysen des so dargestellten Gases
zeigen, dass in dem Gase gegen 15 Proc. Kohlenoxyd, aber keine
Kohlensäure sich findet, der Gehalt an Wasserstoffgas dagegen bis zu 45
Proc. beträgt. Diese Zunahme des Wasserstoffgehaltes ohne äquivalente
Vermehrung des Kohlenoxydgehaltes kann nur aus der Einwirkung von
Wasserdampf auf das Sumpfgas der mit Cannelkohle gefüllten Retorte
erklärt werden, vielleicht nach folgender Gleichung:
Sumpfgas CH_{4} } geben { Kohlenoxyd CO
Wasserdämpfe H_{2}O) } { Wasserstoffgas 3H_{2}
Die Zusammensetzung der erhaltenen Gase -- mit und ohne Wassergas --
war folgende:
Gas aus Bogheadkohle
ohne mit
Wassergas
Schwere Kohlenwasserstoffe 24,50 14,12
Grubengas 58,38 22,25
Wasserstoff 10,54 45,51
Kohlenoxyd 6,58 14,34
Kohlensäure -- 3,78
Sauerstoff und Stickstoff -- --
---------------
100,00 100,00
Die Vortheile des =White='schen Hydrocarbonprocesses liegen nicht nur
darin, dass bei dem erhaltenen Gase der Gehalt an Wasserstoff weit
grösser, an Kohlenoxyd etwas und an Grubengas sehr beträchtlich
geringer ist, als bei dem gewöhnlichen Steinkohlengase, sondern sie
sind auch und zwar wesentlich in der mechanischen Wirkung der
Wasserzersetzungsprodukte zu suchen. Beim Durchströmen durch die mit
Cannelkohle beschickte Retorte führen sie die entstandenen leuchtenden
Kohlenwasserstoffe rasch aus dem Bereich der Rothglühhitze, worin diese
sonst zum Theil unter reichlichem Kohlenabsatz zerlegt würden und
bieten den derartigen Produkten im Theer überhaupt reichlich
Gelegenheit, zu diffundiren und sich so den leuchtenden Bestandtheilen
bleibend beizugesellen. Die =Frankland='schen Versuche haben folgende
Vortheile des Hydrocarbonverfahrens ergeben: a) Der Process lässt sich
in jeder Gasanstalt ohne besondere Umstände und Kosten einführen; b)
die Gasausbeute nimmt um 46 bis 290 Proc. zu; c) die Leuchtkraft wird
um 14 bis 108 Proc. vermehrt; d) die Ausbeute an Theer wird vermindert,
da ein guter Theil desselben vergast wird; e) die Hitze und
Kohlensäurebildung der Gasflammen wird vermindert, weil das Gas mehr
Wasserstoff und weniger Kohlenstoff enthält.
[Sidenote: Wassergas nach Leprince.]
2) Das Verfahren der =Bereitung von Wassergas= nach =Leprince= ist
nichts weiter als eine Abänderung des =White='schen Processes, die
darin besteht, dass Retorten, mit drei horizontalen Scheidewänden,
mithin in drei Abtheilungen gebracht, angewendet werden, in welchen die
beiden Phasen des Processes, die theilweise Wasserzersetzung durch Koks
oder Holzkohle und die Carburirung des Gases durch die flüchtigen
Zersetzungsprodukte der Steinkohle (Backkohle) vor sich gehen. Das _Gas
Leprince_ hat schon seine Verwendung gefunden wie z. B. in der
=Simonis='schen Tuchfabrik zu Verviers, auf den Zinkhütten zu
Vieille-Montagne in Belgien, namentlich auch zur Beleuchtung der Stadt
Mastricht und einiger Localitäten in Lüttich.
[Sidenote: Gas nach Isoard.]
3) Das Verfahren von =Isoard= sei hier nur beiläufig erwähnt; es
besteht im Wesentlichen darin, dass die Zersetzung des überhitzten
Wasserdampfes nicht durch Kohle, wie bei dem Verfahren von =Selligue=,
=White= und =Leprince=, sondern durch =Kohlentheer= erfolgt.
[Sidenote: Gas nach Baldamus und Grüne.]
4) Nach der Methode von =Baldamus= und =Grüne= geht die Zersetzung des
Wasserdampfes und der Kohlenwasserstoffe zu gleicher Zeit und in dem
nämlichen Raume vor sich, so dass der in dem Wasserdampf enthaltene
Wasserstoff nicht im freien Zustande, sondern in Verbindung mit
Kohlenstoff als leuchtender Kohlenwasserstoff sich entwickelt. Das
Material (Braunkohle, Torf, Schieferkohle) wird bei der Gasbereitung
völlig ausgenutzt, ohne Nebenprodukte zu erzeugen, indem diese
Materialien direct vergast und die Gase mit den Theerprodukten
gleichzeitig mit dem Wasserstoffgas des Wassers in =Hydrocarbongas=,
wie die Patentträger ihr Gas nennen, übergeführt werden.
[Sidenote: Carburirtes Gas.]
5) =Carburirtes Gas.= Das Verfahren von =Kirkham= u. A. besteht darin,
dass Wassergas einfach durch Imprägniren mit Dämpfen flüssiger
Kohlenwasserstoffe (Benzol, Photogen, Petroleum, Naphta) in Leuchtgas
übergeführt wird. Letzteres geschieht entweder dort, wo das Gas
dargestellt wird, oder zweckmässiger am Consumtionsorte unmittelbar
dort, wo es in die Brennerleitung strömt. Von den vielen Apparaten, die
man zum =Carburiren= (oder Carbonisiren) des Gases vorgeschlagen hat,
ist keiner zu einer nennenswerthen Verbreitung gelangt, trotz den
glänzenden Resultaten, die sich anfänglich herauszustellen pflegen.
Schwierigkeit in Beschaffung vollkommen geeigneter Materialien,
Ungleichmässigkeit der Wirkung derselben auf die Leuchtkraft und andere
Hindernisse sind an vielen Orten der Einführung der Carburirung von an
sich nicht leuchtenden Gasen bis jetzt hemmend entgegengetreten. Was
die Menge der flüssigen Kohlenwasserstoffe betrifft, die erforderlich
sind, um nicht leuchtenden brennbaren Gasen Leuchtkraft zu ertheilen,
so sei, um Täuschungen vorzubeugen, bei dieser Gelegenheit bemerkt,
dass wenn z. B. Benzol (C_{6}H_{6}) der flüssige Kohlenwasserstoff
wäre, der zum Carbonisiren dienen soll,
1000 Kubikfuss Gas { bei 0° 2342 Grm. } Benzol
{ bei 15° 5694 " }
erfordern, um durch Sättigen mit den Dämpfen des Benzols Leuchtkraft zu
erlangen. Die Carburirung des Leuchtgases d. h. eine Verbesserung
desselben durch Beimischung der Dämpfe von flüchtigen
kohlenstoffreichen Oelen (wie z. B. der bei der Theerölfabrikation
gewonnenen =Carburirungsnaphta=) ist dagegen (nach =G. Lunge=) an
unzähligen Orten Englands schon in Privathäusern und Fabriken
eingeführt und breitet sich immer mehr aus.
[Sidenote: Luftgas.]
6) =Luftgas.= Als Anhang zu den im Vorstehenden beschriebenen
Verfahren, Wassergas durch Imprägniren mit Dämpfen flüssiger
Kohlenwasserstoffe in Leuchtgas überzuführen, ist hier das Verfahren
von =Longbottom= zu erwähnen, =atmosphärische Luft=, nachdem sie
zunächst von Kohlensäure und Wasserdampf befreit worden ist, durch die
Dämpfe flüchtiger flüssiger Kohlenwasserstoffe (wie Petroleumäther,
Benzin etc.) in Leuchtgas überzuführen. Es haben Versuche, Luft mit
Benzindämpfen zu sättigen, herausgestellt, dass solche Luft allerdings
als Beleuchtungsmittel benutzt werden kann, dass aber zum Brennen weite
Brennermündungen und ein langsam strömendes Gas nöthig sind. Aus den
gewöhnlichen Brennern mit engen Mündungen erscheint die Flamme klein
und von sehr geringem Leuchtvermögen; durch einen schnelleren Gasstrom
wird sie aber, in Folge der abkühlenden Wirkung der Luft, alsbald
verlöschen. Apparate zur Bereitung von Luftgas sind u. A. von =Marcus=,
von =Mille= und von =Müller= und =Metheï=[185] construirt worden.
[185] Vergl. Jahresbericht der chem. Technologie 1866 p. 701; 1868
p. 763 und 765.
[Sidenote: Das Oel-, Fett- oder Harzgas.]
V. =Das Oelgas.= Die =fetten Oele= gehören unter diejenigen Materialien,
aus denen reinstes und vorzüglichstes Leuchtgas bereitet werden kann. In
Folge ihrer Zusammensetzung -- =Lefort= fand für
Rapsöl die Formel C_{10}H_{18}O_{2}
Olivenöl " " } C_{18}H_{32}O_{2}
Mohnöl " " }
Leinöl " " C_{15}H_{28}O_{2}
Hanföl " " C_{11}H_{22}O_{2}
-- liefern sie bei der trocknen Destillation hauptsächlich Elaylgas, oder
was so ziemlich dasselbe ist, ein Gemisch von Wasserstoffgas und Sumpfgas
mit den Dämpfen flüssiger Kohlenwasserstoffe, deren Leuchtkraft der des
Elaylgases gleich ist; ferner bilden sich nur geringe Mengen von
Kohlensäure und kein Schwefelwasserstoffgas, weshalb das Oelgas keiner
Reinigung bedarf, und endlich bleibt bei der Destillation so gut wie kein
Rückstand. Da es ausserdem eine grössere Leuchtkraft besitzt, als das
Kohlengas, so ist der Apparat zur Oelgasbereitung weit compendiöser, weil
man für gleichen Umfang der Beleuchtung kleinere Gasometer nöthig hat und
ferner die so lästige, wie ununterbrochene Ueberwachung erfordernde
Kalkreinigung überflüssig ist. Die Gasbereitung ist auch mit weniger
unangenehmem Geruche verknüpft und kann daher an jedem Orte vorgenommen
werden. Sie eignet sich deshalb vorzugsweise für kleinere Anlagen. Trotz
seinen unläugbaren Vorzügen hat dennoch der Kostspieligkeit wegen das
Oelgas fast überall dem Kohlengase das Feld geräumt.
Das specifische Gewicht des Oelgases beträgt im Mittel 0,76 bis 0,90;
es kann aber auch bis 1,1 steigen. Nach den vorhandenen Angaben giebt 1
Zollpfund Samenöl 22 bis 26 Kubikfuss Gas, entsprechend 90-96 Proc. vom
Gewicht des Oeles.
[Sidenote: Suintergas.]
Das =Suintergas=, welches man aus den seifehaltigen Waschwässern der
Streich- und Kammgarnfabriken, so wie der Seidenentschälung gewinnt,
schliesst sich eng an das Oelgas an. In den Spinnereien von Augsburg
und Mühlhausen wird das aus den Waschbottichen abfliessende Wasser,
welches den Schweiss der Wolle und die gebrauchte Seife enthält[186] in
cubicirte Cisternen geleitet, dort mit Kalkmilch gemischt und 12
Stunden lang der Ruhe überlassen. Es bildet sich ein Bodensatz, der,
nachdem die überstehende klare Flüssigkeit entfernt worden, auf
Seihetücher aus grober Leinwand gebracht wird. Unreinigkeiten, wie
Haare, Sand u. dergl. werden zurückgehalten, während die
durchgelaufene Masse in Kellerräume gelangt, in welchen sich nach 6-8
Tagen eine teigartige Masse bildet, die mit dem Spaten in prismatische
Stücke von der Grösse halber Ziegelsteine ausgestochen und auf Horden
getrocknet wird. Die trocknen Stücke werden ähnlich wie bei der
Gasbereitung der Destillation unterworfen und liefern ein Gas, welches
nicht gereinigt zu werden braucht und eine dreifach stärkere
Leuchtkraft besitzt, als das aus guter Gassteinkohle gewonnene. Das
Waschwasser einer Kammgarnspinnerei von 20,000 Spindeln liefert, wenn
es dem beschriebenen Processe unterworfen wird, circa 500 Kilogr.
getrocknete Masse, =Suinter= genannt, täglich; 1 Kilogr. Suinter giebt
210 Liter Gas. Jährlich werden im Durchschnitt 150,000 Kilogr. Suinter
gewonnen und im regelmässigen Betriebe können daraus 31,500,000 Liter
Gas bereitet werden. Eine Flamme consumirt in der Stunde 35 Liter, mit
der angeführten Quantität liessen sich, das Brennen einer Gasflamme auf
1200 Stunden berechnet, 750 Gasflammen speisen. Eine Fabrik von 20,000
Spindeln bedarf zu ihrer Erleuchtung nur 500 Flammen, es bleibt demnach
der noch für 250 Flammen dienende Suinter, im Ganzen 5000 Kilogr., zu
anderweitiger Verwendung bereit. In Augsburg wird ein Centner oder 50
Kilogr. der Masse mit 2-1/2-3 fl., in Mühlhausen mit 9-10 Fr. bezahlt.
[186] In Rheims wird das erste Waschwasser, welches keine Seife,
sondern nur den Wollschweiss (_suintate de potasse_) enthält, auf
Potasche und auf Gas verarbeitet (vergl. S. 142), obgleich
neuerdings (von =Havrez=) vorgeschlagen wurde, den
stickstoffreichen Wollschweiss nicht nur auf Potasche, sondern
auch auf Blutlaugensalz zu verarbeiten.
[Sidenote: Schieferöl- und Petroleumgas.]
VI. =Schieferöl=- und =Petroleumgas=. Der Posidonienschiefer des Lias aus
der Nähe von Reutlingen in Württemberg liefert bei der trocknen
Destillation etwa 3 Proc. Theer, aus welchem durch Destillation das
=Schieferöl= ausgeschieden wird. In Folge eines nicht unbedeutenden
Schwefelgehaltes ist das Schieferöl als Beleuchtungsmaterial für Lampen
nicht sehr geeignet, dagegen ist es ein vorzügliches Material zur
Gasbeleuchtung. Nach den Mittheilungen von =Haas= liefert in Reutlingen 1
Centner des Schiefergasöles im Werth von 10 fl. ungefähr 1300 engl.
Kubikfuss Gas, so dass das Tausend Kubikfuss einschliesslich des
Brennmaterials (1/12 Klafter Holz) und des Taglohns in runder Summe auf
10 fl. zu stehen kommt, was in Anbetracht der hohen Leuchtkraft sehr
billig ist.
=W. Reissig= fand bei der (1862 ausgeführten) Analyse von Reutlinger
Schieferölgas:
Schwere Kohlenwasserstoffe 25,30
Grubengas 64,80
Kohlenoxydgas 6,65
Wasserstoffgas 3,05
Kohlensäure 0,20
Sauerstoff und Stickstoff Spuren
------
100,00
Nach Versuchen, die in Stuttgart zur Ermittelung der Leuchtkraft des
Schieferölgases angestellt wurden, hat sich ergeben, dass die
Leuchtkraft des Schieferölgases 2,5 bis 3,5 mal grösser sei als die des
Kohlengases.
[Sidenote: Petroleumgas.]
Das =Petroleum= ist seit einigen Jahren ebenfalls zur Darstellung von
Leuchtgas angewendet worden. Die Bereitung des Petroleumgases geschieht
auf zweierlei Weise, entweder durch blosses Vergasen des Petroleums oder
durch Mischen des so erhaltenen Gases mit Wassergas (letzteres Verfahren
kommt zum Theil auf eine Carburirung des Wassergases zurück).
Nach dem Verfahren von =Thompson= und =Hind= (1862) wird das aus dem
Petroleum durch Destillation über glühenden Eisenplatten oder
Ziegelsteinen gewonnene Gas mit denjenigen gemischt, welche durch die
Einwirkung von Wasserdämpfen auf glühende Kohlen erhalten wird. Das
Gasgemisch wird mit Salzsäure gewaschen und geht dann durch eine Reihe
von Reinigungsgefässen, so dass es im Gasometer rein und geruchlos
ankommt. Der Zersetzungsapparat für das Petroleum ist eine eiserne, auf
einem Rost liegende Retorte, an deren Deckel ein hohler, mit Koks oder
Holzkohlen gefüllter Cylinder befestigt ist. In dem Zwischenraume
zwischen dem Cylinder und der Retortenwand liegt eine schlangenförmig
gewundene, den Cylinder umgebende Blechplatte. Durch den Retortendeckel
gehen zwei Röhren, eine für das rohe Oel, die andere für das Wasser
bestimmt; erstere ist mit dem Schlangengange verbunden, welcher selbst
in dem oberen Theile des Cylinders mündet, letztere durchschneidet
diesen Gang und mündet in den unteren Boden des Cylinders. Das
Petroleum zersetzt sich, indem es durch die Schlange geht; das Wasser
verdampft in der Röhre und setzt sich mit den glühenden Kohlen um. Eine
dritte Röhre führt die sämmtlichen Gase aus dem oberen Theile des
Apparates ab und leitet sie nach dem Reiniger. Wird nun das Petroleum
vergast (ohne Beimischung von Wassergas), so erhält man aus 1 Ctr.
pennsylvanischen Oeles 1590 Kubikfuss Gas. Nach =Bolley= war die
Zusammensetzung des reinen Petroleumgases:
I. II.
Schwere Kohlenwasserstoffe 31,6 33,4
Leichter Kohlenwasserstoff 45,7 40,0
Wasserstoff 32,7 26,0
-------------
100,0 100,0
[Illustration: Fig. 300.]
=H. Hirzel= stellt Leuchtgas aus den schwerflüssigsten Theilen und den
Rückständen, welche beim Raffiniren des Petroleums gewonnen werden,
oder aus Petroleum selbst dar. Der =Hirzel='sche Petroleumgas-Apparat,
welcher bereits in Deutschland, Oesterreich, Russland und anderen
Ländern eine grosse Verbreitung gefunden hat und sich besonders zur
Einrichtung von Beleuchtungsanlagen in Fabriken, Kasernen, Spitälern,
Bahnhöfen etc. eignet, liefert ein Gas, welches keiner Reinigung bedarf
und alle übrigen Gasarten an Leuchtkraft übertrifft.
Die Aufstellung, sowie der Betrieb des =Hirzel='schen Apparates ist mit
Hülfe beistehender Skizze (Fig. 300) leicht verständlich. _D_ ist ein
schmiedeeiserner Behälter, welcher mit Petroleum oder den
Petroleumrückständen gefüllt wird. In diesem Behälter befindet sich
eine Saug- und Druckpumpe _E_, deren Kolben durch Aufziehen des
Uhrwerks mit Petroleum gefüllt werden kann. Sobald die Retorte zum
Rothglühen erhitzt ist, wird der Kolben durch Gewichte beschwert und
darauf das Uhrwerkpendel in Bewegung gesetzt. In Folge davon wickelt
sich die Schnur von der Rolle des Uhrwerks ab und lässt den beschwerten
Kolben langsam in den Pumpenstiefel sinken, wobei das Petroleum durch
das Rohr _i_ in gleichförmigem Strahle in die zum Rothglühen gebrachte
Retorte _A_ eingedrückt wird. Das Petroleum wird dabei sofort vergast,
und die Gase treten nun vom Kopfe _a_ der Retorte durch das Steigrohr
_d_ empor und gelangen so durch die Vorlage _B_ und den mit Backsteinen
angefüllten Condensator _C_ in den Gasometer. In der Vorlage _B_ ist
ein Oelverschluss, welcher das Zurücktreten des Gases aus dem Gasometer
in die Retorte verhindert. Damit das Niveau dieses Oelverschlusses
dasselbe bleibe, und damit die Vorlage, sowie der Condensator durch die
Oeltheile, welche das Gas beim Erkalten absetzt, nicht überfüllt
werden, befindet sich am unteren Ende des Condensators das _U_-Rohr
_c_, durch welches das überflüssige Oel, welches wieder in das
Reservoir zurückgegeben werden kann, abläuft. In der Mitte des
Aufsteigerohres _a_ ist ein nur 1,5 Centim. weites Rohr _b_ nach einem
an der Wand aufgehängten Manometer hingeleitet, der den Druck in der
Retorte, der während der Gasbereitung gewöhnlich 8-12 Centim.
Wassersäule beträgt, anzeigt. Der obere Raum des Condensators, der
durch einen mit Wasserverschluss versehenen Deckel _e_ verschlossen
ist, wird mit einem porösen Material, mit Koksstücken oder Backsteinen
angefüllt. Der Betrieb des Apparates ist ein höchst einfacher,
vollständig gefahrlos und kann von jedem verständigen Arbeiter geleitet
werden. Bei regelmässigem Betriebe läuft die Uhr ungefähr eine Stunde,
und durch Aufzug der Pumpe wird so viel Petroleumrückstand aufgesaugt,
dass man ca. 200 Kubikfuss Gas davon erhält. Beim Verstopfen der
Röhren, welches sich jedoch leicht zu erkennen giebt durch den
Manometer sowie durch Heben des Deckels am Condensator, oder endlich
durch Nachlassen des regelmässigen Ablaufens des Uhrwerks, tritt, wenn
der Apparat alle 5 bis 6 Wochen gereinigt wird, nicht ein. Nach
zwölfmaligem Gebrauch ist es jedoch zweckmässig, den Deckel der Retorte
zu öffnen und mittelst eines scharfen Eisens die Kokskrusten zu
entfernen, welche sich am Boden der Retorte angesetzt haben. Das
mittelst dieses Apparates erzeugte Gas ist jedenfalls das reinste
Leuchtgas, welches im grösseren Maassstabe dargestellt werden kann,
denn es besteht ausschliesslich nur aus Kohlenwasserstoffgasen, welche
sich selbst bei grösster Winterkälte, sowie unter starkem Druck und in
ausgedehnten Röhrennetzen nicht verdichten und sich, ohne eine
Veränderung zu erleiden oder an Leuchtkraft einzubüssen, aufbewahren
lassen. Das Petroleumgas setzt in den Röhrenleitungen keine öligen oder
theerigen Theile ab, ist vollkommen frei von schwefelhaltigen oder
ammoniakalischen Verbindungen und von Kohlensäure, weshalb es direct
ohne weitere Reinigung in dem Gasometer angesammelt werden kann.
Das Petroleumgas hat ein spec. Gewicht von 0,69, ist frei von Schwefel
und Ammoniak, besteht hauptsächlich aus Acetylen (C_{2}H_{2}) und wird
aus Brennern gebrannt, welche stündlich nur 1/4, 1/2, 3/4, 1 bis
höchstens 2 Kubikfuss Gas consumiren. Der Apparat liefert stündlich 200
Kubikfuss Petroleumgas, welches äquivalent ist 1000 Kubikfuss
Steinkohlengas. (Auf Veranlassung von =L. Ramdohr= (1866) wird das in
den Paraffin- und Mineralölfabriken in grosser Menge abfallende
Natrium-Carbolat (Kreosot-Natron) auf Leuchtgas (=Kreosotgas=)
verarbeitet.)
[Sidenote: Harzgas.]
VII. =Harzgas.= Wenn man das unter dem Namen Terpentin bekannte Gemenge
von Terpentinöl und Harz der Destillation unterwirft, so bleibt das
Colophonium zurück, welches wesentlich aus zwei verschiedenen Säuren von
gleicher Zusammensetzung, nämlich der Sylvinsäure und der Pininsäure
besteht. Sie sind nach der Formel C_{20}H_{30}O_{2} zusammengesetzt. Das
Colophonium nun wurde, als es massenhaft, und ziemlich wohlfeil aus
Nordamerika nach Europa kam, vorübergehend in mehreren Städten Englands
und des Continentes zur Gasbeleuchtung verwendet.
Bei seiner Zersetzung in der Hitze liefert das Colophonium eine
ölähnliche Flüssigkeit, das Harzöl, welches in der Rothglühhitze
vergast wird. Das Harzöl ist ein complicirt zusammengesetzter Körper
und enthält Bestandtheile, die weit unter der Rothglühhitze sich
verflüchtigen; dieses ist für die Fabrikation des Harzgases ein grosser
Uebelstand, weil diese Bestandtheile sofort nach ihrer Entstehung und
zwar weit eher sich verflüchtigen werden, als sie die zur Vergasung
geeignete Temperatur annehmen können. Wenn daher bei der Bereitung des
Harzgases das Harzöl in möglichst geringer Menge auftreten soll, so
müssen die Zersetzungsprodukte des Harzes durch mehrere Retorten
getrieben werden, wodurch der Apparat complicirt und die Feuerung
kostspielig wird. Bei Anwendung einer einzigen Retorte erhält man
grosse Mengen von Harzöl. Ein anderer Uebelstand bei der Bereitung des
Harzgases liegt in dem Umstande, dass das Colophonium ein fester Körper
ist, welcher, damit die Retorte sicher und regelmässig gespeist werden
kann, vorher flüssig gemacht werden muss. Bei einigen der in Vorschlag
gebrachten Gasapparate geschieht dies durch vorheriges Auflösen des
Harzes in Harzöl (oder Terpentinöl), bei anderen wird das Harz einfach
geschmolzen und tröpfelt im geschmolzenen Zustande in die Retorte, in
welcher sich Koksstückchen befinden. Die entstandenen flüchtigen
Produkte werden zunächst in einen mit kaltem Wasser umgebenen Behälter
geleitet, in welchem sich der grösste Theil des unzersetzt gebliebenen
Harzöles niederschlägt. Das Gas wird dann in den Condenser und von da,
um die bis zu 8 Proc. darin enthaltene Kohlensäure abzuscheiden, durch
eine Lösung von Aetznatron geleitet. 100 Pfund Colophonium geben
ungefähr 1300 Kubikfuss (engl.) Gas. Wendet man das
=White-Frankland='sche Verfahren der Gaserzeugung auf das Harz an, so
ist die Ausbeute eine weit grössere. Dessenungeachtet ist das Harzgas
nirgend mehr in Gebrauch.
An die Beleuchtungsmittel schliessen sich an das =Kalklicht=, die
Beleuchtung =Tessié du Motay='s, das =Magnesiumlicht= und die
=elektrische Beleuchtung=.
[Sidenote: Kalklicht.]
Wenn man das Knallgas, das aus zwei Volumen Wasserstoffgas und einem
Volumen Sauerstoffgas besteht, im Augenblicke des Zusammenströmens
anzündet und das Fortbrennen durch Nachströmen der getrennten Gase aus
zwei verschiedenen Gasometern unterhält, so hat man den unter dem Namen
=Knallgas= oder =Hydro-Oxygen-Gebläse= bekannten Apparat, dessen Flamme
eine solche Hitze erzeugt, dass vermittelst derselben Platin mit
Leichtigkeit geschmolzen werden kann. Die Flamme dieses Gasgemenges,
welche auch mit Vortheil durch eine mit Sauerstoffgas angefachte
Leuchtgasflamme ersetzt werden kann, ist nur wenig leuchtend, lässt man
aber die Flamme gegen einen Cylinder aus Aetzkalk brennen, so
verbreitet der Kalk dadurch, dass er darin die höchste Weissglut mit
blauweissem Lichte annimmt, ein Licht, dessen Glanz das Auge kaum zu
ertragen vermag. Die Idee, eine solche Flamme zur Beleuchtung von
Städten anzuwenden, erwies sich als unausführbar, ebenso verhinderte
der hohe Preis der Darstellung des Sauerstoffs bis auf die neueste Zeit
die Einführung dieses Lichtes als Signal auf Leuchtthürmen, dagegen
benutzt man es häufig bei öffentlichen Darstellungen von Nebelbildern,
von mikroskopischen Objekten, Chromatropen u. s. w. Im letzten
amerikanischen Kriege spielte es in der Unionsarmee bei der Belagerung
einiger Forts eine grosse Rolle. Man nennt dieses Licht =Siderallicht=,
=Kalklicht= oder =Drummond's Licht=[187].
[187] Nach dem »_Journal of Gaslighting_« (1869) hat das englische
Kriegsministerium beschlossen das Kalklicht statt des Gaslichts
in den Casernen und den Ställen der Regimenter einzuführen, seit
man durch Versuche zu der Gewissheit gelangt ist, dass das
erstere ebensoviel Nutzen schafft wie das letztere, und zwar mit
weniger Unkosten. Die Versuche mit dem Kalklicht wurden theils im
Hafen »_The Queen's Barrack_«, theils in einem Winkel eines
Casernenflügels, theils in den Sälen der Casernen gemacht. Auf
einem 6 Meter hohen Gestell befand sich der Lichtapparat und der
Reflexionsspiegel. Als das Kalklicht angezündet und der Spiegel
auf den Hof gerichtet wurde, war derselbe fast ebenso hell
erleuchtet wie zur Zeit der Mittagssonne, und in einem Abstand
von 100 Yards von der Lichtquelle vermochte man bei deren Schein
die feinste Schrift zu lesen. In dem einen Ende des Winkels
setzte man ein kleineres Licht auf, das, von einer Glaskugel
umgeben, stark genug war in einem Abstand von 30 Yards eine auf
der Erde liegende Knopfnadel finden zu lassen. Der in einem der
Säle aufgestellte Apparat war noch kleiner, erleuchtete aber
dennoch denselben weit klarer als es sonst mit Gas zu geschehen
pflegt.
[Sidenote: Beleuchtung von Tessié du Motay.]
Seit einigen Jahren macht die von dem Techniker =Tessié du Motay= (aus
Metz) herrührende Beleuchtung mit =Hydro-Oxygen-Gas= viel von sich
reden. Trotz aller Reclame ist es dem neuen Licht noch nicht gelungen,
sich irgendwo auf die Dauer Eingang zu verschaffen. Das Gasgemisch ist
entweder Wassergas (ein Gemenge von Wasserstoffgas und Kohlenoxydgas),
oder Wasserstoffgas oder auch Leuchtgas, welches im Momente der
Verbrennung mit einem regulirten Strom Sauerstoffgas zusammen kommt.
Der hierzu erforderliche Sauerstoff wird entweder durch Zersetzen von
Schwefelsäuredämpfen, oder durch Zersetzen von Natriummanganat oder
endlich durch Zersetzen von Kupferoxychlorür gewonnen. Die Flamme des
Hydro-Oxygen-Gases wird auf einen kleinen Cylinder von =Magnesia=
(=Magnesialicht=) oder von =Zirkonerde= (=Zirkonlicht=) geleitet. In
neuester Zeit (1869) hat =Tessié du Motay= seine Methode in der Weise
abgeändert, dass er den Sauerstoff zu einer Flüssigkeit (einer Lösung
von Naphtalin in Petroleum) führt, welche den intensiv leuchtenden
Körper beim Brennen abscheidet. -- Für den Mann vom Fache ist die
Bemerkung fast überflüssig, dass =Tessié='s Vorschläge unreife Dinge
sind, die aber wohl das grosse Publikum blenden können!
[Sidenote: Magnesiumlicht.]
Das intensive Licht, welches beim Verbrennen von Magnesium (vergl. S.
120) erscheint, ist unter dem Namen =Magnesiumlicht= in der neuesten
Zeit vielfach beim Photographiren in Anwendung gekommen. Die
Magnesiumlampen -- wie sie auf der allgemeinen Industrieausstellung zu
Paris 1867 auftraten -- sind entweder für Magnesiumdraht oder für
Magnesiumstaub eingerichtet. In beiden Fällen sichert eine
Spiritusflamme das unzeitige Unterbrechen des Verbrennungsprocesses.
Bei der _ersten_ Art wird der bandartige (seltener runde) Draht von
einem mittelst Windflügel regulirten Uhrwerke vorwärtsgezogen. Bei der
_zweiten_ Art fällt beim Oeffnen eines Hahnes der Magnesiumstaub aus
einem Reservoir vermöge seiner Schwere in die Spiritusflamme. Der zu
verbrennende Magnesiumstaub ist mit feinem Sande gemischt (1/3
Magnesium und 2/3 Sand), um genügenden Luftzutritt zum Magnesium
herbeizuführen und dadurch eine vollständige Verbrennung zu
ermöglichen. (In dem Kriege Englands gegen Abyssinien scheint das
Magnesiumlicht eine gewisse Rolle zur Beleuchtung gespielt zu haben,
wenigstens sind bei Mr. =Mellor=, dem Director der
Magnesium-Metal-Company in Manchester mehrere Centner Magnesium
bestellt worden).
[Sidenote: Chathamlicht.]
Mit dem Namen =Chathamlicht= bezeichnet man in England eine durch
Einblasen von Harz oder eines Gemenges von Harz mit gepulvertem
Magnesium verstärkte Lichtquelle, welche für telegraphische Zwecke oder
für Nachtsignale mit Nutzen verwendet werden kann.
[Sidenote: Elektrisches oder Kohlenlicht.]
Die =elektrische Beleuchtung= (Kohlenlicht) hat zwar noch keine
allgemeine Anwendung gefunden, verdient aber in jeder Beziehung
beachtet zu werden. Man weiss, dass sich starke Licht- und
Wärmeentwickelung zeigt, wenn man die Entladung einer galvanischen
Batterie oder durch die =Siemens='sche magnetelektrische Maschine
erregten Ströme durch aneinander gestellte Kohlenstücke gehen lässt. Es
werden dabei die Spitzen erhitzt und leuchten mit blendend weissem
Lichte. Ist der Strom im Gange, so kann man die Kohlenspitzen von
einander entfernen, und indem die glühenden Kohlentheilchen von dem
einen Stabe zu dem anderen überspringen, erhält man die herrliche
Erscheinung eines Lichtbogens. Anstatt der Kohlenspitzen (Kohlenlicht)
kann man auch einen dünn herabfallenden Faden (Quecksilberlicht)
anwenden. In der neueren Zeit machte =Jacobi= in Petersburg, in
Verbindung mit =Argeraud= aus Paris, höchst interessante Versuche mit
der elektrischen oder galvanischen Strassenbeleuchtung. Von dem
Admiralitätsthurme aus wurden die drei grössten Strassen Petersburgs,
Newsky Prospect, Erbsenstrasse und Wosnesensky Prospect Abends 7-10 Uhr
beleuchtet. Das Licht selbst war so hell, dass es die Augen kaum einige
Secunden lang vertragen konnten; trotzdem, dass ganz reine Luft und
sternenhelle Nacht war, sah man seitwärts stehend in der Luft von dem
Lichte die Strahlen ausgehen, gerade so als wenn Sonnenlicht durch ein
kleines Loch in eine finstere Kammer fällt. Das Licht der Gaslaternen
erschien roth und russig. Die Batterie, welche den Strom lieferte, war
eine Kohlenbatterie von 185 Elementen. -- Dasselbe Kohlenlicht findet
gegenwärtig bereits in Frankreich und England ausgedehnte Anwendung zur
Beleuchtung, so wurden unter Anderem im Jahre 1854 die Napoleon-Docks
in Rouen monatelang jeden Abend 3-4 Stunden lang beleuchtet, bei
welcher Beleuchtung 800 Arbeiter in mehr als 100 Meter Entfernung von
dem Lichte arbeiteten. Die dabei benutzten Apparate bestanden in 100
Bunsen'schen Elementen grossen Formates. Die Kosten für einen Abend
betrugen 38,08 Francs. Die Kosten des Lichtes beliefen sich hiernach
auf 4-3/4 Centimes für einen Arbeiter. Das Licht kam also sehr wohlfeil
zu stehen, während andererseits die Arbeit ohne alle Gefahr und mit
einer Regelmässigkeit stattfand, wie sie mit keiner anderen
Beleuchtungsart zu erreichen ist. In neuerer Zeit benutzt man die
elektrische Beleuchtung auf Leuchtthürmen so z. B. auf dem Leuchtthurme
des Cap La Hève bei Havre, bei Illuminationen, im Theater (die Sonne im
»Prophet«), für optische Vorstellungen (Chromatropen, _Dissolving
views_, Vorzeigen von mikroskopischen Objekten), zur Beleuchtung
öffentlicher Gärten in Paris, London, Wien und anderen grossen Städten,
zur Beleuchtung gewerblicher Etablissements z. B. der Schieferbrüche zu
Angers. Auch hat man nicht ohne Erfolg versucht, das elektrische Licht
zum Photographiren zu benutzen (beispielsweise in dem
Reliefdrucketablissement von Goupil u. Co. in Asnières bei Paris),
ferner hat man die elektrische Beleuchtung unterseeisch für den
Fischfang und zur Korallen-, Badeschwamm- und Perlenfischerei zu
verwerthen gesucht. Mit Hülfe eines von dem russischen Oberst von
=Weyde= erfundenen Apparates lässt sich das Meer bis in seine äusserste
Tiefe hell erleuchten, was wichtig ist für Kriegszwecke -- wie der
deutsch-französische Krieg 1870 bewiesen hat, wo die französischen
Schiffe, die in der Ost- und Nordsee zu operiren den Auftrag hatten,
mit elektrischen Leuchtapparaten versehen waren -- und für die Bergung
gesunkener Schiffe und Güter. Bei der Belagerung von Paris ward das
elektrische Licht von den Forts vielfach zu Recognoscirungszwecken
verwendet. Im nördlichen Spanien wurden die Eisenbahnarbeiten während
des Sommers 1862 und 1863 wegen der grossen Hitze bei Nacht ausgeführt,
wobei die galvanische Beleuchtung mit grossem Erfolg zur Anwendung
gebracht wurde.[188]
[188] Die von =Siemens= (1867) construirte magnetelektrische Maschine
möchte in der Beleuchtungsfrage noch eine hervorragende Rolle zu
spielen berufen sein, da in ihr mechanische Arbeit in
Elektricität übergeführt wird. Der Technik sind durch diese
Maschine die Mittel geboten, elektrische Ströme von unbegrenzter
Stärke auf wohlfeile und bequeme Art überall da zu erzeugen, wo
Arbeitskraft disponibel ist. Man sagt, =Siemens= habe bereits den
Auftrag erhalten, die entfernter vom Lande liegenden
Leuchtsignalapparate, welche rings um die schottische Küste die
gefährlichsten Stellen bezeichnen, mit elektrischem Lichte zu
speisen, das ihnen mit Hülfe eines submarinen Kabels vom Lande
aus zugeführt werden soll. Die am 2. März 1867 in
Burlington-House in London mit der =Siemens='schen Maschine (die
zu ihrem Betriebe eine 8pferdige Dampfmaschine erfordert)
erzielten Resultate gaben grossen Hoffnungen hinsichtlich der
Anwendbarkeit der Maschine für die Beleuchtung, ferner für die
Galvanotechnik, für Wasserzersetzung, für Ozonbereitung zum
Betriebe grosser Bleichanstalten u. s. w. Raum.
Vergleichende Zusammenstellung der Leuchtkraft der hauptsächlichsten
Leuchtmaterialien.
[Greek: a] [Greek: b] [Greek: g] [Greek: d] [Greek: e]
Art des Consumtion Lichtstärke Helligkeit Leuchtkraft
Leuchtstoffes per Stunde (1 Wachskerze von 10 Grm. (Wachskerzen
in Grm. = 100) Material = 100)
Wachs 9,02 102,0 111,02 100
Stearinsäure 9,94 95,5 96,03 84
Wallrath 8,87 108,3 123,17 108
Talg 8,87 90,25 101,70 90
Paraffin
(I. Qualität) 8,83 -- 94,69 83
Paraffin
(II. " ) 8,49 -- 139,87 123
Rüböl
(Federlampe) 40,69 694 170,07 159
Rüböl
(Küchenlampe) 7,33 45,67 62,30 55
Rüböl
(Studirlampe
ohne Zugglas) 9,86 114,1 115,80 102
Photogen 20,02 -- 149,03 131
Solaröl 26,82 -- 225,64 199
Petroleum 15,6 -- 174,40 180
Petroleum 8,9 -- 186,1 195
Nach den Versuchen von =Frankland= (1863) geben folgende Quantitäten
der Leuchtmaterialien gleiche Leuchtkraft:
Paraffinöl (d. i. Solaröl aus Bogheadkohle) 4,53 Liter
Amerikanisches Petroleum No. 1. 5,70 "
" " No. 2. 5,88 "
Paraffinkerzen 8,42 Kilogr.
Wallrathkerzen 10,37 "
Wachskerzen 11,95 "
Stearinkerzen 12,50 "
Talgkerzen 16,30 "
Die Paraffin- und Solarölindustrie.
[Sidenote: Allgemeines.]
Das =Paraffin=, im Jahre 1830 von =Karl= Freiherrn =v. Reichenbach= (in
Blansko in Mähren und gestorben zu Leipzig am 19. Januar 1869) unter den
Produkten der trocknen Destillation des Holzes, zuerst namentlich im
Buchenholztheer aufgefunden, hat seinen Namen von _parum_, wenig, und
_affinis_, verwandt, um anzudeuten, dass es sich mit anderen Stoffen
nicht verbindet; es wird weder durch Alkalien, noch durch Säuren, noch
durch Glühhitze zersetzt. Später wurde gefunden, dass das Paraffin sich
auch bei der trocknen Destillation von Torf, Braunkohle, Bogheadkohle
etc. (nicht aber aus der eigentlichen Steinkohle) bildet. Es kommt aber
natürlich und zwar in sehr grossen Mengen vor, so 1) in dem Steinöl oder
Petroleum, welches mitunter 6-40 Proc. Paraffin enthält; 2) in den unter
dem Namen Ozokerit, Neft-gil oder Erdwachs vorkommenden Substanzen, die
gänzlich oder theilweise aus Paraffin bestehen; 3) in dem =Bitumen=
(Erdpech, Erdtheer), welches in schieferigen Gesteinsmassen (bituminöser
Schiefer) sich findet.
[Sidenote: Fabrikation des Paraffins.]
Die Methode der Darstellung des Paraffins ist verschieden, je nachdem
dasselbe als Edukt oder Produkt auftritt. Als Edukt erscheint es bei der
Verarbeitung des Petroleums, des Ozokerits und des Neft-gils, als Produkt
dagegen bei der trocknen Destillation der Braunkohle, des Torfes, des
Abraumes der Steinkohlenfelder (sogenannte Schale, _coal shale_), der
Bogheadkohle etc.
[Sidenote: Aus Petroleum.]
I. =Die Abscheidung des Paraffins= (Belmontin), a) aus dem =Petroleum=.
Dass in dem Petroleum Paraffin enthalten sei, ist schon längst bekannt;
so fand =A. Buchner= bereits im Jahre 1820 in dem Erdöl von Tegernsee in
Oberbayern eine Fettsubstanz, welche =v. Kobell= später als Paraffin
erkannte (weshalb =Buchner= in Münchner Kreisen zuweilen als der
Entdecker des Paraffins angesehen wird), so ergaben Untersuchungen des
Erdöles von Baku am caspischen Meere und des Erdöles von Amiano unweit
Parma, dass dasselbe nicht unbeträchtliche Mengen von Paraffin enthält.
Der Gedanke, das Steinöl auf Paraffin zu verarbeiten, entstand jedoch
erst im Jahre 1856, als das Steinöl und zwar paraffinreiche Sorten
desselben massenhaft auf den Markt kamen. Die amerikanischen Steinöle
enthalten nur wenig Paraffin, grosse Mengen dagegen die aus Indien
stammenden, namentlich die Naphta von Burmah oder der Rangoontheer,
welcher nach =Gregory=, =de la Rue= und =H. Müller= bis zu 10 Proc. und
das Petroleum von Java, welches nach den Untersuchungen von =Bleekerode=
bis zu 40 Proc. Paraffin enthält. Auch die Bergnaphta in Ostgalizien wird
mit Vortheil auf Paraffin verarbeitet. (Nach =Jicinsky= wurden 1866 gegen
45,000 Ctr. Paraffin aus der Bergnaphta in Galizien abgeschieden.)
Nach dem Patent, welches =de la Rue= im Jahre 1854 auf die Verarbeitung
des Erdöles auf Paraffin und Hydrocarbüre in England sich ertheilen
liess, wird der Rangoontheer, welchen man aus in der Nähe des Flusses
Irawadi in Burmah gegrabenen Brunnen gewinnt, auf folgende Weise
verarbeitet. Das rohe Erdöl wird zunächst destillirt, indem man durch
dasselbe in einer Destillirblase, welche auch von aussen erhitzt werden
kann, Wasserdampf von 100° leitet. Hierbei gehen ungefähr 25 Proc. vom
Gewicht der Substanz über, welche durch fractionirte Destillation in
verschiedene Kohlenwasserstoffe, deren Dichte von 0,62 bis 0,86 und
deren Siedepunkt von 26,7 bis 200° C. variirt, zerlegt werden. Der
leichteste dieser Kohlenwasserstoffe findet unter dem Namen
_Sherwood-Oil_ als Anästheticum Anwendung, die schwersten
Kohlenwasserstoffe werden als Solaröl verbrannt. Der Rückstand von der
Destillation, gegen 75 Proc. vom Gewicht des ursprünglich angewendeten
Theeres betragend, wird in einer eisernen Blase einer zweiten
Destillation unterworfen, wobei man Wasserdampf von 150 bis 300° C.
anwendet. Die Produkte verschiedener Flüchtigkeit werden getrennt
aufgefangen. Die zuletzt übergehenden Portionen enthalten hauptsächlich
Paraffin, welches man durch Abkühlung sich möglichst daraus ausscheiden
lässt und dann absondert. Die schweren flüchtigen Oele werden als
Schmieröl verwendet. Das gereinigte Paraffin führt, wie schon oben
bemerkt, den Namen =Belmontin=.
[Sidenote: Darstellung des Paraffins aus Ozokerit und Neft-gil.]
b) Aus dem =Ozokerit= und =Neft-gil= wird auf der Insel =Swätoi-Ostrow=
im caspischen Meere, etwa eine Werst von der Halbinsel Apscheron am
Kaukasus entfernt, Paraffin fabricirt. Das Material, das Neft-gil, wird
aus Truchmenien per Schiff nach der Insel transportirt. Aus dem
=galizischen Erdwachse=, welches bei Drohobicz und Boryslaw in Galizien,
ferner am Nordabhange der Karpathen und des Siebenbürgischen Hügellandes
bis in die Donauniederungen der Moldau, hauptsächlich in Sand, Lehm und
Mergel gefunden wird, stellt man grosse Mengen Paraffin dar, so in
Aussig, in Florisdorf, in Mährisch-Ostrau, in Wien, in Neupest, in
Temesvar, in Stocknau und in Hermannstadt. Auch in Texas findet sich
Erdwachs in reichlicher Menge.
=Fr. Rossmässler= verarbeitete in der oben erwähnten Fabrik den
Neft-gil auf folgende Weise: In eisernen Destillirblasen mit bleiernen
Schlangen und Kühlfässern wurde das Rohmaterial in der Menge von 15
Ctr. auf eine Füllung der fractionirten Destillation unterworfen. Es
wurden 68 Proc. Destillat erhalten (8 Proc. Oel und 60 Proc.
Paraffinmasse). Das Oel diente zur Darstellung von Photogen. Es war
gelb, opalisirte und roch nur sehr wenig und zwar angenehm ätherisch
und hatte ein specifisches Gewicht von 0,750 bis 0,810. Von jeder Blase
wurden die ersten 4 oder 5 Eimer besonders aufbewahrt, um das leichte
fast geruchlose und unter 100° C. siedende Oel zur Paraffinreinigung zu
verwenden. Das bei der ersten Destillation des Rohmaterials erhaltene
Paraffin war ein anderes Produkt als das aus dem Braunkohlentheer
resultirende Paraffin, denn es war wachsgelb und erstarrte schon an den
Wänden des Eimers, so lange er noch voll lief. Der grösste Theil des
erstarrten rohen Paraffins wurde sogleich in der hydraulischen Presse
ausgepresst. Das von den Centrifugen und Pressen ablaufende Oel wurde
erst noch einmal der fractionirten Destillation unterworfen, um das in
demselben enthaltene Paraffin zu trennen, und dann eben so behandelt,
wie oben angegeben ist. Die Presskuchen wurden geschmolzen und mit 5
Proc. Schwefelsäure behandelt, bis die Säure ausgewirkt hatte, was bei
170 bis 180° C. der Fall war. Die Säure wurde in den Kesseln mit Kalk
abgestumpft und das Paraffin auf die Destillationsblase gefüllt und so
rasch wie möglich destillirt. Das auf diese Weise behandelte,
destillirte Paraffin wurde in der Grösse der Presssäcke der liegenden
hydraulischen Pressen entsprechende Tafeln gegossen und abgepresst; die
Presskuchen wurden mit 25 Proc. des vorher erwähnten leichten Oeles
verschmolzen, wieder gegossen und zum zweiten Male gepresst. Die so
erhaltenen, vollständig weissen, durchsichtigen und harten Presskuchen
wurden behufs der Entfernung des Geruchs mit Wasserdämpfen behandelt.
Das nach dieser Methode aus Ozokerit dargestellte Paraffin war
vollständig farb- und geruchlos, hell durchscheinend, hatte in grossen
Tafeln fast metallischen Klang und schmolz bei 63° C. Von der
ausserordentlichen Ergiebigkeit des Rohmaterials giebt folgendes
Zahlenverhältniss Zeugniss. Nachdem =Rossmässler=, ehe er die
Paraffinreinigung anfing, etwa zwei Monate destillirt hatte, lieferten
die Pressen so viel Presskuchen, dass er vom 12. bis 19. September 3690
Pud (gleich 148-1/2 Ctr.) einmal gepresstes Paraffin zur Behandlung mit
Säure erhielt. -- Aus dem =galizischen Erdwachse= erhält man durch
Destillation 24 Proc. Paraffin und 45 Proc. Leuchtöle.
[Sidenote: Paraffin aus Bitumen.]
c) Aus dem unter dem Namen Asphalt, Erdpech oder Erdtheer vorkommenden
=Bitumen= stellt man ebenfalls in England Paraffin dar. Schiefrige
Gesteinmassen z. B. Schieferthon, Mergelschiefer mit Bitumen
durchdrungen, führen den Namen =bituminöse Schiefer=.
Das auf der Insel Trinidad, ferner auf Cuba, in Californien, Nicaragua,
in Peru und in Canada vorkommende Bitumen bildet eine ergiebige Quelle
für die Darstellung von Paraffin und flüssigen Leuchtstoffen. Der
Asphalt von Cuba und das von Trinidad liefert 1,75 Proc. Paraffin. Der
in grosser Ausdehnung im Banat und in Ungarn vorkommende bituminöse
Schiefer wird in der Stadt Oravicza verarbeitet. Derselbe giebt (nach
=Wünschmann=) durch Schwelen und Destillation des Theeres 5 bis 6 Proc.
Paraffin, 49 Proc. Lampenöl und 6 Proc. Schmieröl.
[Sidenote: Darstellung des Paraffins durch trockne Destillation.]
II. =Die Darstellung des Paraffins durch trockne Destillation= des
Torfes, der Braunkohle, des Blätterschiefers, der Bogheadkohle, der _coal
shale_ u. s. w. zerfällt in zwei Hauptarbeiten, nämlich 1) in die
Bereitung des Theeres, 2) in die Verarbeitung des Theeres auf Photogen,
Solaröl und Paraffin. Es ist hier hervorzuheben, dass der
Steinkohlentheer, der in so grosser Menge in den Kohlengasfabriken
abfällt, kein Paraffin, sondern nur Naphtalin und Anthracen enthält.
[Sidenote: Bereitung des Theeres.]
1) Was die =Bereitung des Theeres= betrifft, so gehört dieselbe zu den
wichtigsten und schwierigsten Arbeiten der Paraffin- und
Solarölindustrie. Bei vielen auf die Verarbeitung fossiler Brennstoffe
auf Leuchtmaterialien basirten Unternehmungen, welche Ausgangs der 50er
Jahre entstanden und eben so schnell als sie auftauchten, wieder
verschwanden, lag die Ursache des Scheiterns lediglich in der
unvortheilhaften Theererzeugung.
Die Theerbereitung geht in =Theerschwelöfen= oder in =Retorten= --
entweder mit oder ohne Anwendung überhitzter Wasserdämpfe -- vor sich.
Die Gewinnung des Theeres in den Schwelöfen ist die älteste und roheste
Methode. Das Princip des Schwelofens ist einfach. Man beabsichtigt
durch eine untere brennende Schicht von fossilem Brennstoff, dass die
darüber befindlichen Schichten der trocknen Destillation unterworfen
werden, wobei sie unter Bildung von Theer und gasförmigen Produkten
verkohlen. Der nach unten abfliessende und an den Wandungen der
Thonlage, womit der zu schwelende Brennstoff bedeckt ist, sich
verdichtende Theer sammelt sich in einer Rinne an und wird dort
aufgefangen, während die gasigen Produkte verloren gehen. Obgleich nun
die Schwelöfen den Vortheil darbieten, dass der Betrieb continuirlich
stattfinden kann, so haben doch die Erfahrungen des verwichenen
Jahrzehends gezeigt, dass das Theerschwelen der bituminösen Brennstoffe
mit grossen Schwierigkeiten verknüpft und zum Zweck der Bereitung eines
Theeres als Material zur weitern Verarbeitung auf Paraffin und Photogen
unpraktisch ist, selbst wenn man den Schwelofen in Gestalt eines
kleinen Schachtofens construirt und mit Ventilatoren zum Aufsaugen der
flüchtigen Produkte der trocknen Destillation versieht. Ein im Jahre
1859 von =L. Unger= (technischer Dirigent einer Paraffinfabrik in
Döllnitz bei Halle) construirter Theerschwelofen soll die Uebelstände,
die mit dem Schwelen der fossilen Brennstoffe nach gewöhnlicher Art
verknüpft sind, beseitigen, dabei die Vortheile einer billig
herzustellenden Anlage mit grösserer Produktionsfähigkeit und
geringerem Aufwande an Arbeitskräften und Brennmaterial in sich
vereinigen, so wie die Leitung des Betriebes so vereinfachen, dass es
weniger von der Einsicht und Sorgfalt der Arbeiter abhängt, einen guten
Erfolg mit Sicherheit zu erzielen.
Die =Retorten=, namentlich die =horizontalen= Retorten werden ebenfalls
häufig zur Theerbereitung benutzt. Die Erfahrung hat jedoch gelehrt,
dass die Anlage von Retortenöfen, in denen, wie bei der Fabrikation von
Leuchtgas, welche ja auf ganz entgegengesetzten Principien beruht, eine
grössere Anzahl von Retorten z. B. vier oder acht, über einem Feuer
liegen, selbst bei sorgfältig geleiteter Operation ungünstige Resultate
liefert. Am zweckmässigsten erscheint es, für jede Retorte eine
besondere Feuerung anzulegen, besonders dann, wenn man sich einer
grossen eisernen Retorte von 10 Fuss Länge, 30 Zoll Breite und 15 Zoll
Höhe bedient, welche im Durchschnitte ein flaches Oval bilden, da diese
Form dem nachtheiligen Einflusse ungleichmässiger Spannung am besten
widersteht. In neuerer Zeit ist zuerst in Böhmen und später auch
anderwärts ein ganz aus Charmotte- oder gut gebrannten Backsteinen
construirter, einem flachgewölbten Backofen ähnlicher Ofen mit ziemlich
günstigem Erfolge angewendet worden, derselbe kann jedoch einmal
ausser Betrieb gekommen, ohne vorherigen Umbau nicht wieder in Gang
gebracht werden, da eine Reparatur nur sehr schwierig zu bewirken ist,
wenn er auch andererseits den Vortheil einer billigen Anlage bietet.
Die Beobachtung =Vohl='s, dass ein Wassergehalt von 20-25 Proc. in dem
auf Theer zu verarbeitenden Material die Theerausbeute merklich fördere
und zwar, wie es scheint dadurch, dass die überhitzten Wasserdämpfe
einer Ueberhitzung des Materiales, wodurch ein Theil des Theeres in
gasige Produkte übergeführt werden würde, vorbeugen, und ferner die
Wasserdämpfe die Destillationsprodukte möglichst schnell aus dem
zersetzenden Bereiche der Retorte oder des Schwelapparates entfernen,
mag die Veranlassung zur Construction des =Lavender='schen
Theerbereitungsapparates gegeben haben, welcher im Principe mit dem von
=Violette= construirten Holzverkohlungsapparate übereinstimmt. Der
Apparat =Lavender='s ist ein horizontaler eiserner Cylinder, an seiner
unteren Seite mit Oeffnungen versehen, durch welche überhitzter
Wasserdampf eintritt; am oberen Ende des Cylinders befindet sich ein
Abzugsrohr für die Destillationsprodukte. Zweckmässiger scheint =L.
Ramdohr='s Braunkohlentheergewinnung _mittelst Wasserdampf_ zu sein,
wobei ein Theer (=Dampftheer=) erhalten wird, der 22-24 Proc. Paraffin
und 36-38 Proc. Oel enthält.
[Sidenote: Condensation der Theerdämpfe.]
Die =Kühlung= oder =Condensation= der Destillationsprodukte ist von
grösster Wichtigkeit für die Theerausbeute. =Vohl= hat neuerdings
gezeigt, dass selbst bei mangelhafter Construction der Retorten bei
vortheilhafter Kühlung eine ziemlich günstige Theerausbeute möglich ist.
Die vollständige Verdichtung der Theerdämpfe ist eine der schwierigsten
Aufgaben der Paraffin- und Mineralölfabrikation und die gewöhnlich zur
Condensation angewendeten Mittel wie starke Kühlung, grosse
Condensationsflächen, Luft- und Erdkühlung, Einspritzen von kaltem
Wasser u. dgl. haben sich im Allgemeinen ungenügend erwiesen und grosse
Verluste an Dämpfen nicht zu verhindern vermocht. Häufig wollte man
Theerdämpfe condensiren, wie man Alkohol- und Wasserdämpfe verdichtet.
Betrachtet man aber einerseits die Destillation von Flüssigkeiten,
andererseits die trockne Destillation genauer, so findet man zwischen
beiden einen wesentlichen Unterschied. Während des Siedens der
Flüssigkeiten, wie z. B. beim Abdestilliren des Alkohols aus der
weingaren Maische (vergl. Seite 520) verdrängen die sich bildenden
Dämpfe nach und nach die in der Blase und in dem Kühlapparat enthaltene
Luft und erfüllen endlich den ganzen Raum. Sobald die Dämpfe mit den
kalt gehaltenen Flächen der Kühlapparate in Berührung kommen, schlagen
sie sich nieder und machen, indem der durch die Condensation
entstandene leere Raum saugend wirkt, anderen eben solchen Dämpfen
Platz, welche ebenfalls sogleich in den flüssigen Zustand übergehen.
Findet hinreichende Kühlung statt, so wird der Verlust, wie die
Spiritusfabriken lehren, auf das Minimum reducirt sein, denn auch das
letzte Dampfbläschen kann der Condensation nicht entgehen. Bei der
trocknen Destillation ist der Verlauf dagegen ein ganz anderer. Mit den
Dämpfen bilden sich zugleich Gase in reichlicher Menge. Gelangt nun das
Gemisch von Gasen und Dämpfen in den Kühlapparat, so schlagen sich die
Dampftheilchen, welche unmittelbar mit den Wänden der Kühlvorrichtung
in Berührung kommen, nieder und werden durch eine Schicht von Gasen
ersetzt, welche die übrige Dampfmasse einhüllt, und als schlechter
Wärmeleiter die fernere Einwirkung des Condensators verhindert. So kann
in der Mitte der Kühlröhren ein Dampfstrom, welchem permanente Gase
beigemengt sind, trotz starker Abkühlung, unverändert weiter gehen, und
daraus erklärt sich auch, wie bei ungenügender Condensation aus dem
Condensator Oel- und Paraffintheilchen in Gestalt eines dicken Nebels
entweichen, die sich an einem davorgehaltenen Wergballen als gelbe
schmierige Massen absetzen. Zu einer genügenden Verdichtung der
Theerdämpfe gehört mithin, dass alle Theilchen derselben mit den
Condensationsflächen in Berührung kommen, und diese brauchen weder
gross zu sein, noch bedürfen sie einer starken Abkühlung, denn
bekanntlich ist die latente Wärme der Theerdämpfe eine sehr geringe,
und eine mässige Temperaturerniedrigung hinreichend, um sie in
flüssigen Zustand überzuführen. Das Gemisch von Dämpfen und Gasen kann
mit einer Emulsion verglichen werden, und gleichwie man die
Fetttheilchen durch rasches Durcheinanderschlagen von der Buttermilch
trennt, kann die Ausscheidung der Dämpfe durch Anwendung von
Exhaustoren in Form von Flügelventilatoren wesentlich befördert werden.
Man muss bei der Condensation der Theerdämpfe also hauptsächlich
bedacht sein, dass die Dampfmoleküle ihre Lage beständig ändern und mit
den Wandungen des Kühlers unmittelbar in Berührung gerathen. Leitungen,
bei denen die Dämpfe in gerader, ununterbrochener Richtung fortströmen,
sind somit zu vermeiden.
Auf die Ausbeute an Theer und dessen Gehalt an Paraffin und Mineralöl
ist die Temperatur beim Destilliren von grossem Einflusse, ferner, wie
schnell den entstandenen Gasen und Dämpfen durch zweckmässige
Kühlvorrichtung der Abzug gestattet wurde. Wie gross der Einfluss der
Form und der Art des Destillirgefässes auf die Ausbeute an Theer ist,
zeigte =H. Vohl= durch vergleichende Destillationen von französischem
und schottischem Torf in horizontalen, in verticalen Retorten und in
Schwelöfen. No. I sind die Ergebnisse der Horizontalretorte, No. II.
die der Verticalretorte, No. III. die der Schwelöfen. 100 Th. Torf
ergaben an Theer
I. II. III.
französischer Torf 5,59 4,67 2,69
schottischer Torf 9,08 6,39 4,16
Der Theer, in den verschiedenen Apparaten erzeugt, hatte folgende
specifische Gewichte:
I. II. III.
französischer Torf 0,920 0,970 1,006
schottischer Torf 0,935 0,970 1,037
Aus diesen Resultaten ist ersichtlich, dass die Horizontalretorte die
grösste und der Schwelofen die geringste Ausbeute liefert. In der
Horizontalretorte ist ferner die Destillationszeit die kürzeste und die
Gasmenge die geringste. Beim Schwelofen werden Theer und kohliger
Rückstand durch eine zu grosse Sauerstoffzufuhr verbrannt.
[Sidenote: Eigenschaften des Theeres.]
Der =Theer=, so wie er durch trockne Destillation des Torfes, der
Braunkohle, des Blätterschiefers, der Bogheadkohle und ähnlicher
Rohmaterialien gewonnen wird, ist von kaffeebrauner Farbe, besitzt (als
=Retortentheer=) meist eine alkalische, in wenigen Fällen eine saure
Reaction und zeichnet sich durch einen durchdringenden und
charakteristischen Theergeruch aus. Durch längeres Verweilen an der Luft
geht die hellbraune Farbe des Theeres durch Sauerstoffaufnahme in eine
dunkelbraune, ja zuweilen fast schwarzbraune, über. Bei 9 bis 6° erstarrt
er häufig durch seinen Paraffingehalt zu einer butterähnlichen Masse. Er
schwimmt auf dem Wasser und hat ein specifisches Gewicht von 0,85 bis
0,93. Der mittelst überhitzter Wasserdämpfe aus Braunkohlen erhaltene
=Dampftheer= ist (nach =Ramdohr= -- 1869 --) stets sauer und mit Alkalien
vollständig verseifbar. Er erstarrt bereits bei 55-60° C. und kann selbst
im Sommer in Form von Tafeln oder Blöcken, ohne zu erweichen, aufbewahrt
werden. Sein spec. Gew. beträgt 0,875.
Die Ausbeute an Theer (Retortentheer) betreffend, so gaben 100 Th.
Rohstoff:
Theer. Spec. Rohes
Gewicht. Paraffin.
Blätterschiefer (Siebengebirge) 20 0,880 0,75 Proc.
" (Hessen) 25 0,880 1,0 "
Braunkohlen (Provinz Sachsen) 7 0,910 0,50 "
" " 10 0,920 0,75 "
" " 6 0,915 0,50 "
" " 5 0,910 0,25 "
" (Böhmen) 11 0,860 -- "
" (Westerwald) 5,5 0,910 -- "
" " 3,5 0,910 -- "
" (Nassau) 4 0,910 -- "
" " 3 0,910 -- "
" (Frankfurt) 9 0,890 -- "
Lignit (Schlesien) 3 0,890 0,25 "
Liasschiefer (Vendée) 14 0,870 1,0 "
" (Westphalen) 5 0,920 0,05 "
Posidonienschiefer (Württemberg) 9,63 0,975 0,124 "
Torf (Neumark) 5 0,910 0,33 "
" (Hannover) 9 0,920 0,33 "
" (Erzgebirge) 5,7 0,902 0,35 "
" " 5,3 0,905 0,40 "
" (Russland) 5,86 -- -- "
" " 7,00 -- -- "
Boghead-Kohle (Schottland) 33 0,860 1,0-1,4 "
Cannel-Kohle " -- -- 1,0-1,3 "
Peltonmain-Kohle " -- -- 1,0 "
Grove-Kohle " 9 0,910 1,0-1,25 "
[Sidenote: Verarbeitung des Theeres.]
Die =Verarbeitung des Theeres= beginnt mit der =Entwässerung= desselben.
Zu dem Ende wird der Theer aus dem Theerbassin mittelst Pumpen in die
=Entwässerungsapparate= (Decantirständer) gepumpt. Diese Apparate
bestehen aus grossen Kästen von Kesselblech und sind in einem Abstande
von 10 Centimeter mit gleichen Mänteln umgeben. In dem Zwischenraume
befindet sich Wasser, welches durch Dämpfe 10 Stunden lang auf einer
Temperatur von 60-80° gehalten wird. Nach dieser Zeit hat sich das
Ammoniakwasser, welches ungefähr 1/3 des ganzen Rohtheeres ausmachte,
sowie ein grosser Theil der Unreinigkeiten, die aus Kohlenstaub bestehen,
von dem Theer abgeschieden. Die geringe Menge Wasser, welche dann noch in
dem Theer geblieben ist, übt auf die nun folgende Destillation keinen
nachtheiligen Einfluss mehr aus. Der Entwässerungskasten ist mit zwei
Hähnen versehen, von welchen einer dicht am oberen Boden, der andere
einen Fuss höher angebracht ist. Mittelst des unteren Hahnes zapft man
das Ammoniakwasser ab, mittelst des oberen Hahnes erhält man den
entwässerten Theer.
Leichte Theere von geringem spezifischem Gewichte lassen sich schnell
und in kurzer Zeit entwässern, schwere Theere, deren spezifisches
Gewicht das des Ammoniakwassers fast erreicht, bereiten
begreiflicherweise der Trennung grosse Schwierigkeiten. Nach der Angabe
von =Vohl= hat man, wenn es sich um die Entwässerung sehr schwerer
Theersorten handelt, den Unterschied der specifischen Gewichte des
Theeres und des Wassers dadurch zu vergrössern, dass man in dem Wasser
Kochsalz, Glaubersalz, Chlorcalcium u. dergl. löst; dadurch werde die
Entwässerung des Theeres, resp. die Abscheidung des Wassers
beschleunigt. Nach =Dullo= haben sich dagegen alle diese Mittel zur
schnelleren und vollständigeren Abscheidung des Wassers aus dem Theer
entweder als zu kostspielig oder als überflüssig nicht bewährt. Auf die
Entwässerung des Theeres ist grosse Sorgfalt zu verwenden, indem sonst
die Destillation sehr bald durch Uebersteigen des Theeres unterbrochen
wird; auch ist dieses Uebersteigen in der Regel die Veranlassung zu
Feuersbrünsten in den Paraffin- und Mineralölfabriken.
[Sidenote: Destillation des Theeres.]
Der entwässerte Theer wird der =Destillation= unterworfen. Dies geschieht
in Destillirblasen, welche gewöhnlich 20 Centner fassen. Sie sind meist
von Gusseisen. Vor dem zu schnellen Durchbrennen schützt man sich auf die
Weise, dass man durch einen, zwischen dem Feuerraum und dem Boden der
Blase aus feuerfesten Steinen gemauerten Bogen die Spitzflamme
verhindert, den Boden der Blase zu treffen. Ausserdem wendet man
vortheilhaft eine aus zwei Theilen bestehende Blase an, deren unterer,
den Boden bildender Theil an dem oberen angeschraubt und die
Verbindungsstelle mit feuerfestem Thon verstrichen wird. Brennt hier auch
der Boden durch, so braucht nur der untere Theil der Blase erneuert zu
werden.
Die Destillirblasen sind mit sehr flachen Helmen und weiten Mündungen
versehen. Die Dämpfe der verschiedenen Oele haben ein sehr hohes spec.
Gewicht und können deshalb nur mit Mühe zu einer gewissen Höhe erhoben
werden; auch ist die geringe Menge latenter Wärme, welche diese Dämpfe
besitzen und weshalb sie sich so leicht condensiren und zurückfliessen,
eine störende Eigenschaft, weshalb man die Hüte der Destillationsblase
mit einem schlechten Wärmeleiter, mit Sand oder Asche, bedecken muss.
Ist der Theer gut entwässert, so geht die Destillation ruhig, ohne
irgend eine Störung ihren Gang; enthält derselbe jedoch mechanisch
eingemengte Wasserpartikel, so findet ein starkes Aufschäumen und
Uebersteigen der Theermasse statt. Der Theer beginnt scheinbar schon
unter 100° C. zu sieden, doch ist dies nichts weiter, als ein
Entweichen des sehr flüchtigen Schwefelammoniums und der Pyrrolbasen.
Die im Anfang entweichenden Gase müssen durch geeignete Vorrichtungen
aus dem Destillirhause entfernt werden. Bei 100° C. beginnt erst die
eigentliche Destillation. Im Anfang erhält man noch eine geringe Menge
sehr starken Ammoniakwassers nebst leichten Oelen. Nach einer kurzen
Zeit liefert die Destillation kein Wasser mehr und das Oel läuft in
einem ununterbrochenen starken Strahl in die Vorlage. Der Siedepunkt
des Theeres ist nicht constant und variirt alle 5 bis 10 Minuten; erst
nachdem eine grosse Menge Oel abdestillirt ist und die Temperatur 200°
C. überschritten hat, stellt sich der Siedepunkt in etwas fest und man
erhält nun eine neue Portion Wasser gleichzeitig mit dem Oel. Dieses
Auftreten von Wasser ist nicht das Ergebniss der Zersetzung von Oelen,
sondern ist das chemischgebundene Wasser des Kreosots und der
Carbolsäure, welches bei dieser Temperatur frei wird. Wenn die
Wasserentwickelung aufgehört hat, entsteht eine Pause in der
Destillation und nur durch verstärktes Feuer kann man dieselbe wieder
in Gang bringen. Die Oele, welche nun erhalten werden, erstarren beim
Erkalten durch ihren Paraffingehalt und werden für sich aufgefangen.
Man kann nun die Destillation bis zur Trockne fortsetzen, wobei man auf
den Asphalt Verzicht leisten und die Destillirblase nach der vierten
bis fünften Operation von dem Rückstand gereinigt werden muss, oder
aber man nimmt Proben mit einem kleinen, eisernen Löffel und überzeugt
sich von der Härte des Asphalts. Hat er die geeignete Härte, so lässt
man das Feuer ausziehen, die Blase einige Stunden erkalten, und
entleert dieselbe durch einen am Boden des Kessels befindlichen Krahnen
oder Stopfen. Wird die Destillation bis zur Trockne getrieben, so
erhält man zuletzt wieder Wasser, welches durch Zersetzung, resp.
Oxydation entstanden ist. Eine Blase von 500 Liter Inhalt braucht 12
bis 14 Stunden Destillationszeit bis zur Trockne, und 8 bis 10 Stunden,
wenn man den Asphalt gewinnen will.
Zwischen den Blasen und den Condensationsgefässen ist eine massive Wand
gezogen, durch welche die Helme der Blasen hindurchgehen. Die
Condensationsapparate sind Bleischlangen, die sich in grossen
Holzfässern befinden, in welch' letztern kaltes Wasser fliesst. Wenn
das Paraffin anfängt überzugehen, hemmt man den Zufluss des kalten
Wassers und lässt das Kühlwasser warm werden, damit das Paraffin die
Schlange nicht verstopft. Man destillirt, wie bereits oben angegeben,
bis in der Blase reine Kohle übrig bleibt, und um die zuletzt in
grosser Menge auftretenden, sich durch die Zersetzung der Oele bei der
sehr hohen Temperatur bildenden permanenten Gase nicht in den
Arbeitsraum treten zu lassen, ist eine sinnreiche Vorrichtung
angebracht, durch welche die Flüssigkeit nicht verhindert wird, aus der
Mündung der Schlange in das untenstehende Gefäss zu tröpfen, wodurch
jedoch die gasigen Produkte gezwungen werden, durch ein Rohr zum Dache
hinaus zu entweichen.
[Sidenote: Behandlung der Destillationsprodukte.]
Das Gemenge der =Destillationsprodukte= kommt nun in grosse, geschlossene
Cylinder von Gusseisen, und wird mit einer Lösung von =Aetznatron= in der
Weise behandelt, dass die Lauge in innige Berührung mit den Oelen kommt.
Es hat diese Behandlung den Zweck, die sauren Körper, z. B. die der
homologen Carbolsäurereihe angehörigen Stoffe (die man in den Fabriken
kurzweg als =Kreosot= bezeichnet) und die sauren holzessigartigen Körper,
die den Oelen den unangenehmen Geruch und die dunkle Farbe geben, an
Natron zu binden.
Ist der Zweck erreicht, so wird die Mischung in einen eisernen Kasten
abgelassen, in dem sich das =Kreosot-Natron= (Natrium-Carbolat) und die
übrigen Verbindungen des Natrons absetzen. Dieselben werden abgelassen
und das Oel so lange mit Wasser gewaschen, bis es nicht mehr alkalische
Reaction zeigt. Dann kommt das Oel wieder in einen dem früheren
gleichen Cylinder von Gusseisen und wird hier in derselben Weise mit
=Schwefelsäure= behandelt, wie früher mit Natron. Die Schwefelsäure hat
den Zweck, alle basischen Körper, die zum Theil auch den rohen Oelen
den unangenehmen Geruch und Farbe verleihen, zu binden. Die Zeit der
Einwirkung der Schwefelsäure, von welcher Concentration man dieselbe
anzuwenden hat, und wie viel, ferner, ob man die Oele während der
Einwirkung erwärmen muss oder nicht, hängt wieder ganz von der Natur
der Rohöle ab. Mitunter sind 5 Proc. Schwefelsäure vom spec. Gewicht
1,70 und die Einwirkung einer Minute genügend, mitunter braucht man 25
Proc. Schwefelsäure und muss 3 Stunden einwirken lassen. Diese
Behandlung ist sowol auf die Qualität wie Quantität der Ausbeute an
reinen Oelen von grossem Einfluss. Bei längerer Einwirkung der
Schwefelsäure bilden sich immer grosse Mengen von schwefliger Säure,
womit ein Schwererwerden der Oele verbunden ist, denn indem sich
einerseits schweflige Säure, andererseits Wasser bildet, geben zur
Bildung des letztern gerade die leichtesten Produkte, in diesem Falle
als die zersetzbarsten, den Wasserstoff her, und werden dadurch in
kohlenstoffreichere, also schwerere Produkte umgewandelt. Ist die
Einwirkung der Schwefelsäure beendet, so wird das Gemisch aus dem
Mischgefäss wieder in eiserne Kasten abgelassen, und, wenn sich die
sauren Verbindungen abgeschieden haben, letztere abgezogen, die Oele
mit vielem Wasser und zuletzt mit einer sehr schwachen Natronlauge
gewaschen, und dann dieselben auf die grossen Blasen zur Rectification
gebracht. Die früher erhaltene Lösung von Kreosot-Natron wird mit der
schwefelsauren Lösung neutralisirt, wodurch einerseits rohe
=Carbolsäure= (Kreosot) gewonnen wird, die entweder zum Desinficiren
oder zum Imprägniren von Eisenbahnschwellen, oder zur Darstellung
gewisser Theerfarben (vgl. Seite 663) Anwendung findet, andererseits
aber Natriumsulfat, das an Sodafabriken abgegeben wird. Neuerdings wird
(auf Anregung von =L. Ramdohr=) das Kreosot-Natron mit vielem Erfolge
auf Leuchtgas (=Kreosotgas=) verarbeitet, wobei natronhaltige Koks
zurückbleiben, aus denen durch Auslaugen fast alles Natron wieder
erhalten werden kann.
[Sidenote: Rectification der Oele.]
Bei der =Rectification der Theeröle= wird genau so verfahren, wie bei der
Destillation des Theers. Die übergehenden Oele werden nach ihrem
specifischen Gewicht in Photogen und Solaröl getrennt oder bis zum
Gewicht von 0,833 gemischt als =Solaröl= in den Handel gebracht. Wenn die
überdestillirten Oele anfangen, in der Kälte zu erstarren, oder ein
specifisches Gewicht von 0,880 bis 0,900 haben, werden sie gesondert
aufgefangen, und diese bis zu Ende übergehende Masse zur =Krystallisation
des Paraffins= in einen Keller gestellt.
Die hierzu verwendeten Gefässe sind entweder grosse viereckige, eiserne
Kasten, die unten einen Abzugshahn haben, oder nach unten spitz
zulaufende, 1,6-2 Meter hohe, oben 1 Meter breite Gefässe von
Eisenblech oder Holz, die unten eine mit einem Holzstopfen zu
verschliessende Oeffnung haben. Nach beendigter Krystallisation, also
nach ungefähr 2-4 Wochen, wird das flüssig gebliebene dicke Oel langsam
abgezogen, während die glänzenden Krystallblättchen von Paraffin im
Gefäss zurückbleiben. Dieses dicke Oel wird nun aufgehoben und der
Winterkälte ausgesetzt, wobei noch grosse Mengen fester
Kohlenwasserstoffe herauskrystallisiren, die zwar nicht Paraffin sind,
aber doch in Stearinfabriken sehr gute Verwendung finden und daher an
diese mit Vortheil abgesetzt werden. Das von dieser zweiten
Krystallisation zurückbleibende Oel findet verschiedene Anwendung. Hat
es ein mässig niedriges spec. Gewicht, so wird es einer Destillation
unterworfen und giebt dabei Solaröl, hat es jedoch ein höheres Gewicht,
z. B. von 0,925-0,940, so giebt es bei der Destillation kein Solaröl
mehr, sondern dieses dicke Oel kommt als Maschinen- oder Wagenschmiere
in den Handel. Je nach der Natur der angewandten Rohstoffe erhält man
mehr oder weniger dieser dicken Oele. Die unter dem Namen =belgische
Wagenschmiere= in den Handel kommende Masse ist aus diesen Oelen
dargestellt.
[Sidenote: Reinigen des Rohparaffins.]
Die erhaltenen Krystalle von =Rohparaffin= werden nun in England =zur
weiteren Reinigung= an besondere Fabriken abgegeben, während in
Deutschland sich jede Fabrik ihr Paraffin selbst reinigt, ja
meistentheils auch selbst Kerzen daraus fertigt. Der erstere Weg scheint
der rationellere zu sein, da es sich ja in allen Industriezweigen
herausgestellt hat, dass bei vorgeschrittener Fabrikation eine selbst
weitgetriebene Arbeitstheilung sowol zum Vortheil der Fabrikation, wie
der Consumtion gereicht.
In den deutschen Fabriken wird das Rohprodukt, die sogenannte
=Paraffinbutter=, insofern auf verschiedene Weise behandelt, als einige
Fabrikanten dieselbe ohne Weiteres in einen kühlen Raum zur
Krystallisation bringen, andere aber dieselbe zunächst mit Aetzlauge
und Schwefelsäure behandeln und sie dann erst nochmals destilliren oder
auch mit Umgehung dieser letzteren Manipulation zur Krystallisation der
Ruhe überlassen. Die erstere Methode möchte zwar einfacher und minder
kostspielig erscheinen, sie hat aber zunächst den Nachtheil, dass dem
Paraffin ein grosser Theil seines Lösungsmittels, des schweren Oeles,
gelassen wird, in Folge dessen das Auskrystallisiren des Paraffins in
geringerem Maasse erfolgt; bei einer Verwendung des von dem Paraffin
getrennten Oeles muss natürlich eine Reinigung desselben ebenfalls
erfolgen, sodass also diese Manipulation keineswegs erspart, sondern
nur verschoben wird, und da endlich die aus gereinigter Paraffinbutter
erhaltenen Paraffinkrystalle weit reiner, weisser und fast geruchfrei
sind, so muss die Unterlassung der Reinigung der Paraffinbutter als
unrationell jedenfalls verworfen werden. Bei der Behandlung der
Paraffinbutter mit Natronlauge nimmt diese letztere alle sauren
Bestandtheile der ersteren (die Phenole und das Kreosot) und andere in
sich auf. Die nach dem Absetzenlassen und Trennung der Lauge von der
Paraffinbutter folgende Behandlung derselben mit Schwefelsäure, wozu
nach Umständen 6-10 Proc. Säure erfordert werden, entfernt die
alkalischen und harzigen Bestandtheile und bedingt dadurch eine
Volumenverminderung um nahezu 5 Procent, sodass man nach Anwendung
dieser chemischen Agentien eine weit concentrirtere Lösung von Paraffin
vor sich hat, welche bei der Krystallisation auch jedenfalls mehr
Paraffin ausscheiden lässt. Die so behandelte Paraffinbutter wird nun
in kühle Räume zur Krystallisation hingestellt und ihr dazu mindestens
3 bis 4 Wochen Zeit gelassen, worauf die entstandenen Krystalle von dem
schweren Oele durch einfache Filtration, Absaugung, Centrifugalmaschine
oder eine andere Vorrichtung getrennt werden. Für grosse Fabriken, wo
es sich um schnelle Verarbeitung grosser Mengen handelt, ist die
Centrifugalmaschine zum Ausschleudern des Oeles unentbehrlich, welcher
Apparat die Trennung des Oeles von den Krystallen überhaupt nicht
allein am schnellsten, sondern auch am vollkommensten bewerkstelligt.
Die erhaltenen Krystalle werden zusammengeschmolzen und in zollstarke
Kuchen ausgegossen, welche das Rohparaffin darstellen; die Oele aber
werden durch Destillation über freiem Feuer in Solaröl und
Paraffinbutter getrennt.
Das Rohparaffin wird in allen Fällen zunächst durch mechanische
Pressung von dem grössten Theile des noch anhaftenden Oeles befreit,
wozu man sich hydraulischer Pressen bedient. Die Presskuchen werden
dann bei 180° mit 10 Proc. Schwefelsäure gemischt, nach 2 Stunden das
Paraffin von der Säure abgelassen, gewaschen, in Kuchen gegossen und in
einer hydraulischen Presse abermals gepresst; die Presskuchen werden
nach dem Schmelzen mit einer Sodalösung gewaschen.
Da der Zweck der Schwefelsäurebehandlung des Paraffins der ist, die
letzten Theile des schweren Oeles zu entfernen, welche dem Paraffin
gewissermaassen als Mutterlauge noch anhängen, so lag wohl die Idee
nahe, diesen Zweck durch eine Art Waschung und mittelst Agentien zu
erreichen zu suchen, welche in keinem Falle zerstörend auf das Paraffin
zu wirken vermöchten. Als besonders dazu geeignet zeigten sich das
Benzol und überhaupt alle leichten weissen Theeröle, das Petroleum und
der Schwefelkohlenstoff, und man verfährt damit folgendermaassen: Das
Rohparaffin wird zunächst einer starken, warmen Pressung unterworfen
und die Presskuchen dann mit 5-6 Proc. von einer der obigen
Flüssigkeiten zusammengeschmolzen und abermals in Kuchen ausgegossen.
Jetzt presst man abermals und wiederholt im Nothfalle die ganze
Operation noch einmal. Das Paraffin ist jetzt völlig rein und weiss,
der noch anhaftende Geruch des Lösungsmittels aber muss mittelst
Einleiten gespannten Wasserdampfes verflüchtigt werden. Das abgeblasene
Paraffin wird durch Seidenpapier filtrirt und in Tafeln von 3-5
Centimeter Dicke gegossen. Der Schwefelkohlenstoff, von =Alcan= (1858)
zuerst zum Reinigen des Paraffins vorgeschlagen, wird auf folgende
Weise angewendet: Man schmilzt das Paraffin bei möglichst niedriger
Temperatur, mischt dann 10-15 Proc. Schwefelkohlenstoff hinzu, lässt
erkalten und presst das erhaltene Gemisch stark aus; meist ist es
nothwendig, den Process 2-3mal zu wiederholen. Die ausgepressten
Flüssigkeiten unterwirft man der Destillation, um den
Schwefelkohlenstoff daraus abzusondern. Das mittelst
Schwefelkohlenstoff gebleichte Paraffin wird geschmolzen, einige Zeit
in geschmolzenem Zustande erhalten und dann mit Steinkohle behandelt,
um es vollkommen rein zu erhalten.
[Sidenote: Hübner's neues Verfahren der Paraffingewinnung.]
Ein =neues= Verfahren der Paraffingewinnung ist in neuerer Zeit von =B.
Hübner= aufgekommen. Bisher wurde das Paraffin auf folgende Weise
gewonnen. Der Theer wurde destillirt und das Destillat in einen
flüssigbleibenden und einen erstarrenden Theil zerlegt. Der letztere
wurde entweder, ohne weitere Behandlung, roh in möglichst kühlen Räumen
zur Krystallisation bei Seite gesetzt; nachdem diese erfolgt, wurden
die festen Kohlenwasserstoffe, denen er seine Consistenz verdankt,
durch Centrifugen und Pressen von den beigemengten Paraffinölen
getrennt, einer Behandlung mit Natron und Schwefelsäure unterworfen,
dann abermals destillirt, das erstarrende Destillat durch Pressungen
mit den flüchtigsten, farblosen, flüssigen Kohlenwasserstoffen aus dem
Braunkohlentheer gereinigt, resp. entfärbt, oder aber, der erstarrende
Antheil des Destillats aus dem Theer wurde direct mit kaustischem
Natron und Schwefelsäure behandelt, einer erneuten Destillation
unterworfen, das Destillat zur Krystallisation gestellt und die aus den
krystallisirten Massen ebenfalls durch Centrifugen oder Pressen
abgeschiedenen festen Kohlenwasserstoffe wurden durch Pressungen mit
den oben gedachten flüssigen Kohlenwasserstoffen gereinigt. In beiden
Fällen ging der Paraffingewinnung eine zweifache Destillation desselben
voraus. Verschiedene Erscheinungen deuten darauf hin, dass jede
derselben insofern einen nachtheiligen Einfluss auf die festen
Kohlenwasserstoffe ausübt, als ein sehr grosser Theil davon bei den
hohen Destillationstemperaturen in weniger werthvolle, flüssige
Kohlenwasserstoffe, ein anderer in zwar wiederum feste zerfällt, die
aber einen niedrigeren Schmelzpunkt haben als diejenigen, aus welchen
sie entstanden, und deshalb gleichfalls von geringerem Werthe sind.
Um diese Umbildungen und Zersetzungen wenigstens theilweise zu
vermeiden, hat nun =Hübner= anstatt der aus dem Theer ausgeschiedenen
Paraffinmassen diesen selbst einer geeigneten Behandlung mit
Schwefelsäure und nach Trennung von der letzteren einer Destillation
über einige Procente gelöschten Aetzkalkes unterworfen, die dabei
gewonnene Paraffinmasse zur Krystallisation bei Seite gesetzt, die von
dem Oel getrennten Paraffinkrystalle aber durch Pressungen mit weissem
Braunkohlentheer sofort gereinigt. Bei diesem Verfahren werden also
=eine= Destillation und die damit verbundenen Zersetzungen vermieden;
die Folgen davon sind:
[Greek: a]) grössere Ausbeute an Paraffin,
[Greek: b]) Gewinnung eines bedeutend härteren Paraffins, als nach
dem erstgedachten Verfahren.
Neben dem Paraffin und gleichzeitig mit diesem werden aus dem
Braunkohlentheer Mineralöle gewonnen, die hauptsächlich als Material zur
Beleuchtung dienen. Das wichtigste und werthvollste Ergebniss desselben
waren früher die letzteren. In neuerer Zeit sind dieselben durch die
überaus massenhafte Gewinnung und Verwendung der zu gleichem Zweck
benutzten natürlichen Mineralöle, insbesondere des amerikanischen
Petroleums, derart entwerthet worden, dass die Industrie, die sich mit
ihrer Herstellung beschäftigt, in empfindlichster Weise davon berührt
wird und sich ernstlich nach Mitteln umsehen muss, um die ihr zugefügten
Nachtheile auszugleichen. In dieser Beziehung wird auch eine
Mehrgewinnung von den festen Kohlenwasserstoffen, dem Paraffin, die
bedeutend werthvoller sind, als die flüssigen, die Mineralöle, und dessen
Verwendung immer grössere Dimensionen annimmt, von Wichtigkeit sein und
somit auch die vorerwähnten Ergebnisse. Durch die besprochene
Destillation über Kalk werden 40-50 Procent der Unreinigkeiten aus dem
Theer (insbesondere Brandharze und dem Kreosot verwandte Stoffe)
entfernt, die nach dem älteren Verfahren auf kostspieligere Weise durch
Aetznatron aus den Destillaten desselben genommen werden mussten.
[Sidenote: Ausbeute an Paraffin.]
Ueber die =Ausbeute an Paraffin=, Mineral- und Schmieröl aus den
verschiedenen Sorten von Theer und den verschiedenen Rohmaterien mögen
folgende Angaben genügen:
=Torf.= In der Fabrik in Bernuthsfelde bei Aurich erhält man aus dem
dortigen recht guten Torf 6-8 Proc. Theer und aus dem Theer 20 Proc.
Solaröl von 0,830 spec. Gewicht und 0,75 Proc. Paraffin. =H. Vohl=
erhielt aus 100 Th. Theer aus Torf:
Mineralöl Schmieröl
von 0,820 von 0,860
Torf von spec. Gewicht spec. Gewicht Paraffin
Celle 34,60 36,00 8,01
Coburg 20,62 26,57 3,12
Damme 19,45 19,54 3,31
Zürich 14,40 8,66 0,42
Russland 20,39 20,39 3,36
Westphalen 11,00 19,48 2,25
=Braunkohle.= In den Fabriken der Weissenfelser Braunkohlenreviere
liefert 1 Tonne (= 275-300 Pfund) einer hellen Braunkohle 35-50 Pfd.
Theer. 100 Pfd. dieses Theeres geben 8-10 Pfd. hartes Paraffin für
Kerzenguss, 8-10 Pfd. weiches Paraffin, welches an
Stearinkerzenfabriken zur Verdünnung der Stearinsäure abgegeben wird,
20 Pfd. Photogen und 23 Pfd. Solaröl.
In der Fabrik von =B. Hübner= in Rehmsdorf bei Zeitz werden jährlich
verarbeitet 360,000 Ctr. Braunkohle auf circa 40,000 Ctr. Theer. Daraus
werden dargestellt 18,000 Ctr. Mineralöle, 4000 Ctr. Paraffinöle und
6000 Ctr. Paraffin.
Man erhielt aus 100 Th. =Theer= (Retortentheer) aus Braunkohle:
Mineralöl Schmieröl
von 0,820 von 0,860
Braunkohle von spec. Gewicht spec. Gewicht Paraffin
Aschersleben 33,50 40,00 3,3 }
Frankenhausen 33,41 40,06 6,7 }
Münden 17,50 26,21 5,0 }
Oldisleben 17,72 26,60 4,4 } Untersucht
Cassel 16,42 27,14 4,2 } von
der Rhön (Bayern) 10,62 19,37 1,2 } =H. Vohl=.
Tilleda 16,66 18,05 4,4 }
Stockheim bei Düren 17,50 26,63 3,2 }
Bensberg bei Cöln 16,36 19,53 3,4 }
Tscheitsch in Mähren 9,04 28,86 3,2 }
Eger in Böhmen 9,14 54,00 5,2 } von
Herwitz in Böhmen 22,00 48,32 5,2 } =C. Müller=.
Schöbritz in Böhmen 21,68 46,33 4,3 }
Aus Dampftheer (aus Braunkohlen) erhielt =Ramdohr= (1869) im
Durchschnitt:
22-24 Proc. Paraffin, davon {15 Proc. bei 56-58° schmelzend,
{7-9 " " 38-47° "
36-38 " Mineralöle.
Bei vorsichtiger Behandlung soll der Dampftheer 28-30 Proc. Paraffin
liefern können.
Die Angaben über die Ausbeute aus =Cannelkohle= und =Bogheadkohle=
gehen weit auseinander. Aus 100 Th. =Theer= aus =Blätterschiefer=
wurden erhalten:
Mineralöl Schmieröl Paraffin
Englischer Blätterschiefer 24,28 40,00 0,12
Blätterschiefer von Romerickberge 25,68 43,00 0,11
" aus Westphalen 27,50 13,67 1,11
" von Oedingen am Rhein 18,33 38,33 5,00
100 Th. galizisches Erdwachs geben nach =Müller= in Aussig (1867) 24
Proc. Paraffin und 40 Proc. Leuchtöl.
[Sidenote: Eigenschaften des Paraffins.]
Das Paraffin im gereinigten Zustande hat folgende Eigenschaften: Es ist
eine weisse, wachsähnliche, geruch- und geschmacklose, im geringen Grade
fettig anzufühlende Substanz von 0,877 specifischem Gewichte, härter als
Talg, aber weicher als Wachs. Je nach seinem Ursprunge besitzt das
Paraffin sehr abweichende Eigenschaften. Paraffin aus Bogheadkohle war
einerseits nach dem Schmelzen sehr krystallinisch und schmolz bei 45,5°,
andererseits körnig wie gebleichtes Wachs und von 52° Schmelzpunkte. Das
Paraffin aus Rangoontheer schmolz bei 61°, das aus Torf bei 46,7°. Der
Schmelzpunkt der aus sächsischer Braunkohle gewonnenen Paraffinsorten
liegt bei Theer-Paraffin bei 56°, bei Oel-Paraffin bei 43°; der des
Paraffins aus galizischem Erdwachs bei 60°, doch besitzt ein Theil davon
einen niedrigen Schmelzpunkt, der zuweilen bis auf 45° herabsinkt. Das
aus Ozokerit dargestellte natürliche Paraffin schmilzt erst bei 65,5. Die
Zusammensetzung der verschiedenen Paraffinsorten ist folgende:
Aus sächs. Aus Aus Aus Aus
Braunkohle Ozokerit Bogheadkohle Torf Petroleum
Kohlenstoff 85,02 85,26 85,00 84,95-85,23 85,15
Wasserstoff 14,98 14,74 15,36 15,05-15,16 15,29
Aus diesen Untersuchungen lässt sich der Schluss ziehen, dass nicht der
gewöhnlichen Annahme zufolge alle Paraffinsorten Gemenge
Kohlenwasserstoffe der Formel C_{n}H_{n} seien, sondern dass das Paraffin
(gleichviel ob aus Braunkohle, Torf, Ozokerit oder Petroleum gewonnen)
ein Gemisch ist von dem Sumpfgas homologen Kohlenwasserstoffen, von denen
mehrere nicht weniger als C_{27} enthalten. Das Paraffin ist unlöslich im
Wasser, löst sich dagegen in Alkohol, Aether, Terpentinöl, Olivenöl,
Benzol, Chloroform, Schwefelkohlenstoff; 100 Th. siedenden Alkohols lösen
nur 3 Th. Paraffin. Es siedet über 300° und destillirt unverändert über.
Säuren und Alkalien greifen das Paraffin bei gewöhnlicher Temperatur
nicht an, Chlor gleichfalls nicht; wirkt aber Chlorgas längere Zeit auf
durch Erwärmen flüssiges gemachtes Paraffin ein, so bilden sich gechlorte
Produkte unter Entwickelung von Salzsäure. Mit Wachs, Stearin- und
Palmitinsäure, so wie mit Harz kann das Paraffin in allen Verhältnissen
zusammengeschmolzen werden.
Die Hauptanwendung des Paraffins ist bekanntlich die zu
=Paraffinkerzen=, von welchen Seite 708 bei der Kerzenfabrikation die
Rede war. Ausserdem ist es vorgeschlagen worden als Schmiermittel, zum
Conserviren von Holz, zum Dichten der Wein- und Bierfässer, zum
Verhüten des Schäumens und Uebersteigens beim Verkochen des
Zuckersaftes in den Vacuumpfannen, zum Conserviren von Fleisch, zum
Einfetten des Leders, zum Wasserdichtmachen von Geweben (=Stenhouse=),
zum Ersatz des Wachses bei der Bereitung des Wachspapieres und der
Stearinsäure zum Tränken von Gypsgegenständen, zur Bereitung der Masse
der feineren Zündrequisiten; so wie seiner chemischen Beständigkeit
wegen bei gewissen chemischen Operationen.
[Sidenote: Solaröl.]
=Fabrikation des Solaröles.= Bei der trockenen Destillation der
Bogheadkohle, des Blätterschiefers, der Braunkohle und des Torfes bildet
sich, wie in den vorhergehenden Abschnitten erörtert worden ist, =Theer=,
dessen Menge je nach der Natur des angewendeten Rohmaterials variirt.
Ueber die Natur des Theeres schwebte bis in die jüngste Zeit ein
eigenthümliches Dunkel, von dem man auch gegenwärtig bei weitem noch
nicht zu behaupten berechtigt ist, dass es vollständig aufgehellt sei.
Bis zum Jahre 1830 nahm man die Theerfrage auf die leichte Achsel, indem
man den Theer einfach als eine Auflösung eines kohlenstoffreichen
Brandharzes in einem flüchtigen Brenz- oder Brandöle ansah, wobei die
grosse Verschiedenheit der Brandöle zwar nicht übersehen, aber doch fast
unerörtert gelassen wurde. Die erste und ernstliche Untersuchung des
Theeres ist die von =Reichenbach=, welche zur Entdeckung des =Paraffins=
und des steten Begleiters desselben im Theer, des =Eupion=, einer sehr
dünnen und leichten Flüssigkeit, die sich leicht entzünden lässt und mit
leuchtender Flamme brennt, führte. Der Siedepunkt des Eupions variirte
von 47-169°. Es ist einleuchtend, dass eine Flüssigkeit von so
veränderlichem Siedepunkt nur ein Gemenge sein kann. =Reichenbach='s
Arbeit, so verdienstlich dieselbe auch war, stellte jedoch keineswegs
alle Punkte in der Constitution der einzelnen Theerarten klar hin, eben
so wenig ist es späteren Forschern gelungen, die chemische Seite der
Theerfrage in vollkommen befriedigender Weise zu beleuchten.
Dagegen fand der Theer in der empirischen Technik eine warme
Vertreterin, die unter den Bestandtheilen des Theeres eine reichhaltige
Quelle von Leuchtmaterialien wahrnahm, geeignet als billige Surrogate
der dem Thier- und Pflanzenreiche entnommenen Fette und Oele zu dienen.
Einer rectificirenden Destillation unterworfen, liefert der Theer das
=Theeröl=, welches durch weitere Rectification in den festen
Leuchtstoff, das Paraffin, und in die flüssigen, ölähnlichen Körper
zerlegt werden kann, welche, nachdem die sauren und schweren
Bestandtheile, die Carbol- oder Phenylsäure abgeschieden worden, als
Gemenge unter den Benennungen =Photogen=, =Mineralöl=, =Hydrocarbür=,
=Lig-ro-ine=, =Solaröl=, =Paraffinöl= (worunter man in England das aus
der Bogheadkohle gewonnene Brennöl versteht) u. dgl. im Handel
vorkommen. Diese Oele sind dem =Petroleum= oder =Erdöl= nahe verwandt,
welches gleich ihnen nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff besteht. Im
möglichst reinen Zustande sind sie fast farblos und besitzen nur einen
geringen Geruch.
Die =Mineralöle=[189], wie sie gegenwärtig der Handel liefert, müssen
in folgender Weise unterschieden werden. Das =Photogen=, so wie es in
den Fabriken der Provinz Sachsen dargestellt wird, besteht aus einem
Gemisch von Oelen, deren Siedepunkte zwischen 100° und 300° liegen; es
ist eine klare und sehr dünne Flüssigkeit von charakteristischem und
ätherischem Geruche und einem specifischen Gewichte von 0,800-0,810; es
ist aus verschiedenen Oelen von 0,760-0,865 spec. Gewicht
zusammengesetzt. Die früher im Handel vorkommenden leichten Photogene
von 0,780 spec. Gewichte erhalten grossentheils Essenzen von nur 0,720
spec. Gewichte, welche noch unter 60° zu sieden beginnen und daher
ihrer Feuergefährlichkeit wegen längst als Leuchtmaterialien beseitigt
sind. Seitdem das Photogen, d. h. die leichteren Sorten desselben, als
Leuchtstoff seinen Credit zum Theil verloren, kommt es unter dem Namen
=Benzol= (Benzin, Benzolin, Naphta, Ligroïne) von Neuem auf den Markt,
um als Fleckwasser, zum Entfetten der Wolle, als Surrogat des
Terpentinöles, zum Carburiren des Leuchtgases u. s. w. Verwendung zu
finden. Das =Solaröl= oder =deutsche Petroleum=, welches die Photogene
und die fetten Oele als Leuchtmaterialien derart verdrängt hat, dass es
im Vereine mit dem Petroleum in der Beleuchtungsfrage bereits eine
dominirende Stellung einnimmt, ist ein klares, farbloses oder schwach
gelblich gefärbtes Oel von einer Consistenz, welche der des Rüböles
zuweilen nicht viel nachsteht. Sein spec. Gewicht ist 0,830 bis 0,835,
sein Siedepunkt zwischen 255 und 350° C. Bei -10° darf es noch kein
Paraffin ausscheiden; in einer Flasche geschüttelt, darf es die Blasen
nicht schneller aufsteigen lassen, als Rüböl. Die Entzündungstemperatur
des Solaröles liegt gewöhnlich erst über 100°. An das Solaröl schliesst
sich das von =Breitenlohner= dargestellte =Pyrogen= an, welches
insofern grosse Beachtung verdient, als es aus den =rückständigen
Rohölen=, aus Carbolsäure, Paraffin und anderen Stoffen bestehend und
eine Dichte von 0,895-0,945 zeigend, die sich in den Theerfabriken zu
grossen, fast unverwerthbaren Massen anhäufen, auf einfache, weiter
unten zu beschreibende Weise gewonnen wird. Das Pyrogen ist ein
leicht weingelbes Oel von 0,825 bis 0,845 specifischem Gewichte.
[189] Eine vortrefflich geschriebene Schilderung der Entwickelung der
Industrie der Mineralöle giebt =K. Müller= (von Halle) in =M.
Wirth='s Gewerbekalender pro 1869, p. 18-34.
Das =Maschinenschmieröl= (_lubricating oil_), in neuerer Zeit auch
unter dem Namen =Vulkanöl=, in ganz enormen Mengen aus Nordamerika
kommend, ist ein dickflüssiges Oel von 0,840-0,977 spec. Gewicht und
setzt in der Kälte viel feine Paraffinkrystalle ab. Es bildet sich in
den Paraffin- und Solarölfabriken und Petroleumraffinerien in grosser
Menge. Das amerikanische Vulkanöl ist nach der Beschreibung von =Ad.
Ott= kein destillirtes Oel, sondern einfach eine specifisch schwere
Sorte von durch Kohle entfärbtem Petroleum, wie es aus der Erde
hervorquillt, aus welchem einfach die Naphta abgeblasen worden ist;
zuweilen ist es mit einigen Procenten thierischer oder pflanzlicher
Fette vermischt. Die im Steigen begriffene Erzeugung von Wagenfetten,
Maschinenschmieren und ähnlichen Antifrictionsmitteln absorbirt zwar
einen nicht geringen Theil des genannten Oeles, und namentlich werden
in England diese Schmieröle, welche weder dem Verharzen, noch dem
Erstarren in der Winterkälte unterliegen, zum Schmieren der Spindeln in
den Baumwollspinnereien und in anderen Etablissements mit Vortheil
verwendet. Ihr Verkauf ist jedoch mehr durch die Nothwendigkeit und den
Mangel anderer Verwendungsarten geboten, als dass den betreffenden
Fabriken ein besonderer Vortheil daraus erwüchse. Die Verarbeitung
dieser Schmieröle auf das dem Solaröl ähnliche Pyrogen ist deshalb
unter Umständen von Wichtigkeit. Auch zur Bereitung von Leuchtgas ist
das Schmieröl verwendet worden.
[Sidenote: Fabrikation des Mineralöles.]
=Die Fabrikation des Mineralöles= geht mit der des Paraffins Hand in
Hand. Die Produkte der Destillation des Theeres werden in geeigneten
=Mischapparaten= mit einer Lösung von Aetznatron in der Weise behandelt,
dass die Natronlösung in innigste Berührung kommt. Diese Behandlung hat
den Zweck, die Carbolsäure und die sauren, holzessigähnlichen Körper,
welche den Oelen den unangenehmen Geruch und die dunkle Farbe ertheilen,
zu binden. Zuweilen erreicht man schon ohne Erwärmen mit 5-6 Proc. Natron
in 2 Minuten seinen Zweck, mitunter erst bei Erwärmung mit 20 Procent in
2 Stunden. Nach beendigter Einwirkung der Natronlauge lässt man die
Mischung in einen grossen eisernen Sammelkasten laufen, in welchem sich
das carbolsaure Natron am Boden abscheidet. Letzteres wird abgelassen und
das Oel bis zum Verschwinden der alkalischen Reaction mit Wasser
gewaschen. Darauf wird das Oel mit concentrirter Schwefelsäure behandelt;
zuweilen genügen 5 Proc. Schwefelsäure von 1,70 spec. Gewicht und die
Einwirkung von einer Minute, mitunter braucht man 25 Proc. Schwefelsäure
und muss 3 Stunden einwirken lassen. Die Behandlung mit Schwefelsäure ist
auf die Güte und sonstige Beschaffenheit der Oele von grossem Einfluss,
denn es kann sich ereignen, dass Oele, die von Hause aus schwefelfrei
waren, erst während der Reinigung mittelst Schwefelsäure schwefelhaltig
wurden, denn die flüchtigeren Bestandtheile der Mineralöle sind im
Wesentlichen Gemische von Aldehyden und Ketonen, mithin Körpern, die sich
leicht mit schwefliger Säure vereinigen. Nach beendigter Einwirkung der
Schwefelsäure bringt man das Gemisch aus dem Mischkasten in eiserne
Kästen, in denen man die sauren Verbindungen sich abscheiden lässt; die
oben aufschwimmenden Oele werden mit vielem Wasser, zuletzt mit schwacher
Natronlauge gewaschen und dann der Rectification unterworfen. Nach einer
Angabe von =H. Vohl= sollen die Paraffinöle mitunter durch Behandeln mit
Fluorwasserstoffsäure gebleicht werden, was den Nachtheil hat, dass Fluor
in das Oel eintritt und beim Verbrennen der Gesundheit schädliche
Fluorverbindungen gebildet werden.
Die =Alkalien= und =Säuren=, so wie die Stoffe, welche sich bei der
Reinigung mit denselben verbunden haben, verwerthet man auf folgende
Weise: Die unreine Lösung von Rohcarbolsäure in Natron wird entweder
mit der schwefelsauren Flüssigkeit neutralisirt, wodurch die
Carbolsäure sich abscheidet, welche Anwendung finden kann zur
Conservirung von Holz, von Segel- und Tauwerk, als Desinfectionsmittel,
zur Darstellung von Theerfarben, oder endlich, indem man ihr den
Sauerstoff auf geeignete Weise entzieht, zur Ueberführung in das dem
Solaröl ähnliche =Pyrogen=. Behufs der Darstellung dieser letzteren
werden die Rohöle in Dampfgestalt bei stürmischer Destillation durch
ein hellglühendes Rohr getrieben; die condensirten Oele sind nach dem
Behandeln mit Lauge und Schwefelsäure in ein zum Brennen in Lampen
völlig geeignetes Oel übergegangen. Nach =Perutz= wird die =alkalische=
Flüssigkeit, welche Natriumcarbolat enthält, in einer gusseisernen
Blase bis zur Trockne destillirt. Als Destillationsprodukte erhält man
ein Gemenge von Carbolsäure mit flüssigen und leichten
Kohlenwasserstoffen; will man die Carbolsäure rein darstellen, so
sammelt man das zwischen 140 und 240° übergehende Produkt und reinigt
dasselbe in bekannter Weise. Die in der Blase zurückbleibenden, die
Alkalien enthaltenden Koks werden calcinirt, bis aller Kohlenstoff
verbrannt ist; die zurückbleibende Asche, alles Natron als
Natriumcarbonat enthaltend, wird mit Wasser ausgelaugt, die Lösung
mittelst Aetzkalk kaustisch gemacht und dann bis zu der Concentration
gebracht, die ihre Anwendung zum Reinigen der Mineralöle erheischt. Die
Nutzbarmachung der gebrauchten =Schwefelsäure= geschieht dadurch, dass
man dieselbe zur Fabrikation von Eisenvitriol verwendet. Bei der
Rectification der Oele wird genau so verfahren, wie bei der
Destillation des Theeres beschrieben worden ist.
100 Th. Theer aus Torf lieferten an gereinigten Produkten:
Solaröl von 0,865 spec. Gewicht 26,4 Th.
Photogen " 0,830 " " 20,7 "
Paraffinmasse 23,3 "
Rohe Carbolsäure (Torfkreosot) 11,0 "
--------
81,4 Th.
100 Th. Theer aus sächsischer Braunkohle liefern durchschnittlich:
Paraffin 10-15 Th.
Photogen 16-27 "
Solaröl 34-38 "
Kreosot 5-10 "
Koks 15 "
Das Photogen hat einen Handelswerth von 10-12 Thlr. pro Zollcentner,
das Solaröl von 8-10 Thlr., während das Paraffin je nach seiner Härte
mit 20-30 Thlr. bezahlt wird. Paraffinkerzen werden zu 28-32 Thlr.
abgegeben.
In =Preussen= werden gegenwärtig -- 1870 -- aus 5-1/2 Millionen
Centnern Braunkohle in 50 Schwelereien und 17 Fabriken dargestellt
100,000 Centner Paraffin und
285,000 " Mineralöl.
Das Petroleum oder Erdöl.
[Sidenote: Allgemeines und Vorkommen.]
Seit dem Jahre 1859 ist das =Petroleum= (Erdöl, Steinöl) für
Beleuchtungszwecke ein Handelsartikel allerersten Ranges geworden, der
von Tag zu Tag eine grössere Bedeutung erlangt und dessen wirtschaftliche
Tragweite in ihrem ganzen Umfange noch nicht im geringsten geschätzt
werden kann. Kaum kennt die Culturgeschichte einen Gegenstand von
gleicher Wichtigkeit, der so schnell in allen Kreisen der menschlichen
Gesellschaft Eingang gefunden, als das Petroleum, welches seit wenig
Jahren der drittwichtigste Ausfuhrartikel der Vereinigten Staaten
geworden ist. Das Petroleum wurde schon im Alterthume vielfach benutzt.
Es bestanden Gewinnungen auf der Insel Zante, die einen Theil von
Griechenland damit versorgten, das Petroleum von Agrigent wurde unter dem
Namen des sicilianischen Oeles in den Lampen verbrannt. Das verdickte
Erdöl (Erdpech oder Asphalt), dessen man sich an Stelle des Mörtels beim
Bauen in Babylonien bediente, kam aus Quellen in der Nähe des Euphrats.
Der Erdtheer wurde auch zur Mumienbereitung und zu verschiedenen anderen
Zwecken angewendet, so scheint es, dass die Alten zur Darstellung
gewisser schwach gebrannter, schwarz gefärbter Thongefässe sich eines
Zusatzes von Asphalt bedient haben. Syrien und Mesopotamien und andere
Länder Mittelasiens enthalten überhaupt grosse Massen verdickten Erdöles,
unter die Fundorte gehört auch das todte Meer, welches ja früher der
Asphaltsee (_lacus asphaltites_) hiess. Selten erscheint es in solcher
Menge, dass Seen dadurch gebildet werden, wie solches auf Trinidad der
Fall ist, wo der Pitch-Lake aus Bergtheer besteht, welcher nach der
Verschiedenheit der Temperatur bald mehr, bald weniger zähe ist.
Das Erdöl quillt an vielen Orten zu Tage, so zu Amiano unweit Parma;
das daselbst gewonnene Oel wurde noch im vorigen Jahrhundert für die
Beleuchtung einiger Städte, namentlich in Genua verwendet; es kommt
ferner als Quelle vor zu Tegernsee in Bayern[190], in der Schweiz bei
Neufchatel, zu Sehnde bei Hannover, zu Kleinschöppenstedt in
Braunschweig, zu Bechelbronn im Elsass, bei Coalbrookdale in England,
in den Pyrenäen, in Galizien (hauptsächlich im Samborer Kreis,
nordöstlich von Lemberg), in Ungarn, Siebenbürgen, Croatien, in der
Walachei u. s. w. Ausserdem liefert nicht nur die Halbinsel Apscheron
an der Westküste des caspischen Meeres eine grosse Menge Erdöl oder
Naphta, sondern auch auf der an der Ostküste des Caspissees liegenden
Insel Tschelekän (39,5° n. B.) finden sich mehr als 3400 Erdölbrunnen,
welche jährlich 136,000 Pfund (54,400 Centner) Erdöl verschiedener Art
in den Handel liefern. Auch in Rangoon in Birma oder Burmah in
Hinterindien, an den Ufern des Irawaddy kommt das Erdöl (Rangunöl) in
solcher Menge vor, dass von dort jährlich 400,000 Fässer, jedes von
ungefähr 6 Centner Gewicht ausgeführt werden. Am massenhaftesten aber
findet sich das Erdöl in Nordamerika und zwar in Schichten, welche dem
Alleghanygebirge parallel liegen und sich vom Ontario-See bis in das
Thal des kleinen Kanawha in Virginien verbreiten. Der Streifen befasst
die westlichen Grafschaften des Staates von New-York und von
Pennsylvanien, einen Theil von Ohio und die an den Ohio grenzenden
Theile des gleichnamigen Staates. Die hauptsächlichsten Oelquellen sind
aber zu Mecca (Grafschaft Trumball, Ohio) und zu Titusville, Oil-City,
Pithole-City, Rouseville, M'Clintockville (Grafschaft Venango,
Pennsylvanien, dem Lande der Seneca-Indianer). Das Gebiet der
Bohrlöcher heisst _Oil-creck_. Die Bohrlöcher sind 22-23 Meter tief und
hunderte derselben vorhanden. Man unterscheidet Bohrlöcher mit
beständigem Oelausfluss (_flowing well_), und Bohrlöcher, aus welchen
das Oel gepumpt werden muss (_pumping well_). In Canada wird das Erdöl
in zwei verschiedenen Gegenden gewonnen, nämlich zu Gaspe, beim Busen
von St. Lorenz, und in der Grafschaft Lambton, am westlichen Theile der
Halbinsel zwischen dem Huronen-, Erie- und Ontariosee, namentlich in
dem District von Enneskillen. Auch in Californien kommt das Erdöl in
erstaunlicher Menge vor, ebenso in Südamerika, namentlich in Peru, der
argentinischen Republik und in Bolivia.
[190] Die seit 1430 bekannte Erdölquelle bei Tegernsee liefert jährlich
nur etwa 42 Liter Oel.
[Sidenote: Bildung des Petroleums.]
Was die =Bildung des Petroleums= anlangt, so existiren darüber
verschiedene Hypothesen. Nach der =einen= Ansicht steht das Vorkommen
von Erdölquellen, Salzquellen und Entwickelung von brennbaren Gasen in
der Natur in einem innigen Zusammenhange, welchen man durch die Annahme
zu erklären versucht hat, dass in der Tiefe Lager von Steinsalz
vorhanden sind, welches nach den bekannten Beobachtungen von =Dumas=,
=H. Rose= und =Bunsen= oft Kohlenwasserstoff im comprimirten Zustande
enthält, dass dieses Steinsalz von unterirdischen Wässern gelöst, dabei
das Gas frei gemacht wird und nun theils solches zum Ausströmen
gelangt, theils in Folge starker Compression im condensirten Zustande
als Naphta ausfliesst. Das aus dem sogenannten Knistersalz von
Wieliczka beim Auflösen sich entwickelnde Gas besteht nach einer
Analyse =Bunsen='s wesentlich aus Sumpfgas. Durch Veränderung des
Sumpfgases CH_{4} könnten allerdings flüssige, dem Sumpfgas homologe
Kohlenwasserstoffe C_{6}H_{14} und C_{7}H_{16}, die einen
Hauptbestandtheil der flüchtigen Theile des Erdöles ausmachen und die
Paraffine (deren Zusammensetzung zwischen den Gliedern C_{20}H_{42} und
C_{27}H_{56} liegt) sich gebildet haben. Dieselbe Association von
Petroleum, Steinsalz und brennbaren Gasen findet man nicht nur in den
bayerischen Alpen, in Toscana, Modena und Parma, in den Karpathen
(sowol galizischer Seite in Wieliczka, als auch ungarischer Seite bei
Szlatina), sondern auch an allen anderen Orten, wo Petroleum massenhaft
auftritt, so auf der Halbinsel Apscheron am Caspissee, in Mesopotamien,
in Kurdistan, in den beiden Indien, besonders in Burmah, und an
unzähligen Punkten im Gebiete der grossen nordamerikanischen
Salzformation, wo, wie oben erwähnt, die meisten Bohrbrunnen mit der
Salzsoole Kohlenwasserstoffgase in reichlicher Menge und viele
derselben auch Petroleum liefern. Nach einer =anderen= Ansicht ist das
Erdöl ein Produkt der langsamen Zersetzung von vegetabilischen und
thierischen Substanzen und der Neubildung von andern chemischen
Verbindungen ihrer Elemente, welche in dem Erdöl und in den damit
ausströmenden Gasarten nachweisbar sind. Die nordamerikanischen
Geologen halten dafür, dass es Anhäufungen von Seepflanzen, vorzüglich
von Fucusarten und von ehemaligen thierischen Meeresbewohnern seien,
welche das ursprüngliche Material zu dem Mineralöl dargeboten haben,
und dass das in jener Weise entstandene Erdöl in den Gebirgsschichten
enthalten sei, welche mit den Bohrlöchern durchstossen werden. Eine
sehr langsame Destillation fördere dann aus diesen mit Oel erfüllten
Schichten und ihren Spalten dasselbe in die Bohrlöcher und weiter bis
an die Oberfläche. Das aus den Gesteinschichten kommende Oel wird in
den Bohrlöchern von aufsteigenden Wasserquellen getragen, und steigt,
wenn der hydrostatische Druck mächtig genug ist, springbrunnenartig
über die Erdoberfläche empor und bildet dann artesische Brunnen, welche
Wasser und Erdöl ergiessen. Da das Erdöl Paraffin enthält und ausserdem
flüssige Kohlenwasserstoffe, welche denjenigen ähnlich sind, welche bei
der trocknen Destillation von vegetabilischen Körpern sich bilden, so
schloss man, dass es gleichfalls ein Produkt der trocknen Destillation
sei. Nach den bisherigen Beobachtungen über die Temperaturzunahme
würden Mineralkohlenlager, welche in einer Tiefe von ungefähr 8000 Fuss
liegen, der Siedetemperatur des Wassers ausgesetzt sein. Nur bei einer
solchen Temperatur könnte Erdöl aus den Schichten, welche es bereits
fertig gebildet enthalten, destilliren und sich in den höheren
Schichten condensiren; zu der Bildung des Erdöles durch trockne
Destillation würde natürlich eine weit höhere Temperatur gehören, die
einer Tiefe der Schichten entsprechen würde, die nicht wohl
vorausgesetzt werden kann. Nach einer =dritten=, jüngst (1866) von
=Berthelot= ausgesprochenen Ansicht, bilden sich im Innern der Erde aus
Kohlensäure und Alkalimetallen Acetylüre, welche durch Wasserdampf
Acetylen C_{2}H_{2} gäben. Letzteres ginge in Petroleum und
theerähnliche Produkte über.
[Sidenote: Reinigen des rohen Steinöles.]
Die meisten Steinöle können nicht ohne weiteres in dem Zustande, in
welchem sie sich finden, als Leuchtmaterial verwendet werden, fast
sämmtlich bedürfen dieselben einer =Reinigung=, die je nach der Natur
und der Consistenz des Oeles auf verschiedene Weise ausgeführt wird.
Die auf der Halbinsel Apscheron in der Umgegend von Baku vorkommenden
Oele sind meist farblos und werden direct zur Speisung der Lampen
benutzt, bei ihnen genügt eine einfache Destillation zur vollkommenen
Reinigung. Das Erdöl von Rangoon (Birma) ist in Folge seines grossen
Gehaltes an Paraffin (Belmontin) bei gewöhnlicher Temperatur
butterartig und wird deshalb auf Paraffin verarbeitet. Die Oele von den
ostindischen Inseln haben in Folge beigemengter geschwefelter
Verbindungen einen höchst unangenehmen Geruch. Solche Erdöle können nur
nach einer kräftigen Reinigung -- mittelst Natronlauge und
Schwefelsäure -- als Leuchtmaterial Anwendung finden. Die Erdöle des
nördlichen Theiles der nordamerikanischen Union und Canada's haben sehr
verschiedene specifische Gewichte, so besitzt das Erdöl aus der
Grafschaft von Venango in Pennsylvanien eine Dichte von 0,8, von
anderen Localitäten aber 0,85 und selbst 0,9 spec. Gewichte. Von
grosser Wichtigkeit sind die galizischen Erdöle, die theils durch
Reinigen der rohen Naphta -- in 22 Fabriken in der Gegend von Boryslav
und Drohobicz (1870) --, theils auch bei der Verarbeitung des
Erdwachses durch Destillation auf Paraffin als Nebenprodukte
dargestellt werden. Der Werth des Steinöles und die Art des
Reinigungsprocesses hängt sehr von dem specifischen Gewichte ab; die
leichteren Sorten liefern 90 Proc. eines in Photogen und Solaröl sich
spaltenden Oeles, die schwerern dagegen enthalten viel Theer und geben
nur 40-50 Proc. Lampenöl. Die Reinigungsmethoden des Erdöles bestehen
in der Behandlung entweder mit Alkalien (Aetznatron) und Säuren
(Schwefelsäure), oder mit Alkalien allein neben der Anwendung von
Wasserdämpfen von verschiedener Temperatur, und in der fractionirten
Destillation.
[Sidenote: Constitution der Erdöle.]
Was die chemische Constitution der Erdöle betrifft, so sind, nach den
vorliegenden Untersuchungen, alle Sorten, gleichviel von welcher
Consistenz, ob dünnflüssig wie das Erdöl von Pennsylvanien und von
Baku, oder von Butterconsistenz wie der Rangoontheer, Gemenge von den
homologen höheren Gliedern der Reihe, von welcher das Sumpfgas
(Methylwasserstoff, CH_{4}) das erste ausmacht[191], namentlich aus
Amylwasserstoff C_{5}H_{12} (bei 68° siedend) und Caproylwasserstoff
C_{6}H_{14} (bei 92° siedend), welche beiden einen Hauptbestandtheil
des flüchtigeren Theiles des amerikanischen Erdöles ausmachen und
(gleich dem Sumpfgas) mit wenig leuchtender Flamme brennen. Die
Bestandtheile des als Lampenöl verwendeten Petroleums werden durch
Kohlenwasserstoffe repräsentirt, welche zwischen C_{7}H_{16} und
C_{12}H_{26} liegen. Die höheren Glieder der Sumpfgasreihe haben
butterähnliche Consistenz, die von C_{20}H_{42} an bis zum Gliede
C_{27}H_{56} als Paraffine zum Vorschein kommen, welche in den meisten
Petroleumsorten sich finden. --
[191] =Ronalds= hat (1865) gezeigt, dass die aus amerikanischem
Rohpetroleum sich entwickelnden Gase wesentlich aus Aethylhydrür
(C_{2}H_{6}) und Propylhydrür (C_{3}H_{8}) mithin aus dem 2. und
3. Gliede der obigen homologen Reihe bestehen. Damit steht auch
das Resultat einer Untersuchung von =Fouqué= (1869) im Einklang,
nach welchem die aus dem Petroleum sich entwickelnden Gase zum
Theil Gemenge von Propyl- und Butylhydrür, zum Theil auch
Mischungen von Sumpfgas und Aethylhydrür sind.
[Sidenote: Technologisches über Petroleum.]
Das rohe Erdöl darf aus Amerika wegen seiner ausserordentlichen
Gefährlichkeit nicht mehr versendet werden. In der Union besteht ein
Gesetz, wonach jedes Fass Erdöl einer Untersuchung zu unterwerfen ist,
bevor es in den Handel kommt, und wonach kein Oel zugelassen werden
darf, welches bei einer Temperatur unter 100° Fahrenheit (= 38° C.)
brennbare Dämpfe (von Butylwasserstoff) entwickelt. Auch in England hat
man bereits ein ähnliches Gesetz (_Petroleum-Bill_) erlassen. Man ist
daher genöthigt, das rohe Erdöl einer theilweisen und fractionirten
Destillation zu unterwerfen, um die flüchtigsten Bestandtheile, die
sogenannte =Naphta=, von 0,715 spec. Gewichte, die bereits unter 60° zu
sieden beginnt, davon zu trennen. =Wiederhold= fand bei einer
fractionirten Destillation, dass die Naphta enthalte
48,6 Proc. Oele von 0,70 spec. Gewicht, bei 100° siedend (a)
45,7 " " " 0,73 " " " 200° " (b)
5,7 " " " 0,80 " " über 200° " (c)
Letzteres (c) stimmt in seinen Eigenschaften mit dem raffinirten
Petroleum überein; (a) ist selbstverständlich wegen seiner Flüchtigkeit
und Feuergefährlichkeit als Lampen-Leuchtmaterial nicht zu verwenden;
das Destillat (b), welches man =Erdölphotogen= nennen könnte, kann
dagegen mit Vortheil in zweckmässig construirten Lampen -- namentlich
in den sogenannten =Ligroïnlampen= -- gebrannt werden. Die Naphta (von
=H. Vohl= auch =Canadol= genannt) kann Anwendung finden zum Carburiren
des Leuchtgases (vergl. Seite 752), aber auch zur Gasbereitung (nach
=Hirzel='s Verfahren), selbst als Ersatz des Terpentinöles (Kautschuk,
Asphalt und Terpentin lösen sich in der Naphta, schwerer löslich
erscheinen Colophonium, Mastix, Dammar, fast nicht werden gelöst
Bernstein, Copal, Körnerlack und Schellack), anstatt des
Schwefelkohlenstoffes zur Extraction fetter Oele, statt Benzol zur
Entfernung der Fettflecken, zur Conservation anatomischer und ähnlicher
Präparate; unter dem Namen _Sherwood-Oil_ (=Keroselen-= oder
=Petroleumäther=, in England und Amerika auch =Rhigolen= genannt)
findet der flüchtigste Theil des Petroleums (von 0,65 spec. Gewicht und
schon bei 40-50° C. siedend) als Anästheticum und äusserlich als
schmerzstillendes Mittel zum Einreiben Anwendung. Die consistenten
Erdölsorten finden unter dem Namen =Vulkanöl= (_Globe-Oil_,
_Vulcan-Oil_, _Phoenix-Oil_), als Schmiermittel Verwendung. In
Nordamerika wird hier und da, namentlich versuchsweise auf der
Kriegsmarine, das Petroleum als Heizstoff verwendet.
Das =raffinirte= Erdöl (Leuchtöl) ist eine opalisirende Flüssigkeit von
etwas gelblicher Farbe und von 0,81 spec. Gewichte. Der Siedepunkt des
Oeles liegt bei 150° C. Es mischt sich nicht mit Wasser, Alkohol und
Holzgeist, dagegen leicht mit Schwefelkohlenstoff, Aether und
Terpentinöl. Von Harzen und ähnlichen Stoffen wird nur Asphalt, Elemi
und venetianischer Terpentin in der Wärme in namhafter Menge gelöst.
Kautschuk wird erweicht, quillt auf und löst sich in der Wärme
vollständig. Es wird in grösster Menge als Lampenleuchtmaterial
consumirt, verhält sich dem Solaröl aus Braunkohlen und Torf analog und
ist zum Unterschied von letzterem mit dem Namen =Petrosolaröl= zu
bezeichnen. Das unter dem Namen =Kerosin= seit einiger Zeit als
Leuchtstoff vielfach verwendete Produkt ist durch Destillation aus dem
amerikanischen Erdöle dargestellt worden. Es hat ein specifisches
Gewicht von 0,78-0,825. Identisch mit dem Kerosin scheint das
=Pitt-Oel= zu sein.
Bei dem grossen Wirrwarr, welcher noch immer in den Namen der
Destillationsprodukte des Petroleums herrscht, seien diejenigen (nach
=Kleinschmidt= in St. Louis) angeführt, welche gegenwärtig in
Nordamerika und in England gebräuchlich sind:
Oele destillirend unter 37,7° C. = 0,60 spec. Gew. = 90-97° B.
= Rhigolen,
" " bei 76,6° C. = 0,63-0,61 spec. Gew. = 80-90° B.
= Gasolin,
" " " 137° C. = 0,67-0,63 " " = 70-80° B.
= Naphta,
" " " 148° C. = 0,73-0,67 " " = 60-70° B.
= Benzin,
" " " 183-219° C. = 0,78-0,82 spec. Gew. = 40-60° B.
= Kerosin.
Oberhalb dieser Temperaturen gehen Paraffin und Leuchtgas über.
Der Verbrauch an Petroleum ist ein ganz erstaunlicher. Im =Zollverein=
wurden eingeführt:
1866 918,954 Ctr.
1867 1,785,000 "
1868 2,232,928 "
1869 2,698,882 "
1870 I. Semester 1,260,630 "
Im II. Semester wird die Zufuhr an Petroleum in Folge des
ausgebrochenen deutsch-französischen Krieges voraussichtlich eine weit
geringere sein.
VIII. Abschnitt.
Die Heizmaterialien und die Heizapparate.
A. Die Heizmaterialien.
[Sidenote: Allgemeines über Brennmaterialien.]
Unter Brennmaterialien (Brennstoffen) versteht man diejenigen brennbaren
Körper, welche für gewerbliche und ökonomische Zwecke zur Hervorbringung
von Wärme oder von Kraft Anwendung finden. Es gehören zu den Brennstoffen
Holz, Torf, Braunkohle, Steinkohle, Anthracit, Bogheadkohle, Holzkohle,
Torfkohle, verkohlte Braunkohle, Koks, Petroleum und brennbare Gase
(Kohlenoxyd, Kohlenwasserstoffe). Mit Ausnahme der als Brennmaterial
Anwendung findenden Gase sind alle Brennstoffe, was ihren Ursprung
betrifft, mit einander nahe verwandt, indem sie theils aus Cellulose oder
Holzfaser bestehen, theils daraus entstanden sind. Die natürlichen oder
rohen, d. h. unverkohlten Brennstoffe (Holz, Torf, Braun- und Steinkohle,
so wie Anthracit) bestehen wesentlich aus Kohlenstoff, Wasserstoff und
Sauerstoff, die Steinkohle auch noch aus geringen Mengen von Stickstoff
und gewissen mineralischen Bestandtheilen (Schwefel, Phosphor,
Kieselerde, Thonerde, Eisenoxyd, alkalischen Erden und Alkalien), welche
mit Ausnahme des Schwefels und Phosphors beim Verbrennen der Brennstoffe
als Asche zurückbleiben. Von allen den im Vorstehenden aufgeführten
Körpern sind nur zwei, nämlich der Kohlenstoff und Wasserstoff brennbar;
diese beiden Stoffe allein bedingen den Werth der Brennstoffe. Bei
vollständiger Verbrennung liefern alle Brennmaterialien nur Wasser und
Kohlensäure, unter Hinterlassung der unorganischen Bestandtheile. In der
Asche von vegetabilischen Brennstoffen herrscht im Allgemeinen das
Calciumcarbonat, in der von mineralischem der Thon vor.
Hinsichtlich der Wirkung, welche die Brennmaterialien während des
Verbrennens äussern, ist zu unterscheiden
a) die Brennbarkeit,
b) die Flammbarkeit, und
c) der Wärmeeffect.
[Sidenote: Brennbarkeit.]
Unter =Brennbarkeit= der Brennmaterialien versteht man die grössere oder
geringere Leichtigkeit, mit der dieselben entzündet werden können und
sodann zu verbrennen fortfahren. Sie ist abhängig von der Beschaffenheit
und der Zusammensetzung des Brennstoffes. Ein poröses, weniger dichtes
Brennmaterial ist leichter brennbar, als ein weniger poröses. Was den
Zusammenhang der Brennbarkeit mit der Zusammensetzung betrifft, so hat
sich herausgestellt, dass ein Brennstoff um so leichter brennbar ist, je
mehr er Wasserstoff enthält.
[Sidenote: Flammbarkeit.]
Mit dem Namen =Flammbarkeit= bezeichnet man die Eigenschaft gewisser
Brennstoffe, mit Flamme zu verbrennen. Da letztere nur durch brennende
Gase gebildet wird, so ist es einleuchtend, dass die wasserstoffreichsten
Brennstoffe auch die flammbarsten sein müssen. Brennmaterialien, welche
wie die Holzkohlen und Koks durch Verkohlung entstanden sind, können
daher keine andere Flamme beim Verbrennen bilden, als bei unvollständiger
Verbrennung die Kohlenoxydflamme, welche hier nicht in Betracht kommt.
[Sidenote: Wärmeeffect.]
Die bei vollständiger Verbrennung eines Brennstoffs entwickelte Wärme
lässt sich in zweierlei Hinsicht messen:
1) auf die =Quantität der Wärme=,
2) auf den =Temperaturgrad= (Intensität der Wärme).
Misst man die Wärme nur ihrer Quantität nach, so erhält man die
=Brennkraft= (specifischer oder absoluter Wärmeeffect); bestimmt man den
Grad der Wärme, so wird die =Heizkraft= (pyrometrischer Wärmeeffect)
ermittelt. Brennkraft und Heizkraft zusammengenommen, bestimmen den Werth
eines Brennmaterials. Wird die Brennkraft auf den Preis des Brennstoffes
bezogen, so erhält man dessen =Brennwerth=, welcher selbstverständlich
nur für den Consumtionsort maassgebend ist.
[Sidenote: Ermittelung der Brennkraft.]
=Ermittelung der Brennkraft oder der Wärmemenge eines Brennstoffes.= Da
für die Wärme kein bestimmtes Maass vorhanden ist, so muss man sich damit
begnügen, die relativen Wärmemengen zu ermitteln, mit anderen Worten,
anzugeben, um wieviel die aus einem Brennstoff entwickelte Wärmemenge die
aus einem anderen übertrifft. Führt man die erzielten Resultate auf ein
bestimmtes Volumen der Brennstoffe zurück, so findet man den
=specifischen Wärmeeffect=, bezieht man sie dagegen auf ein bestimmtes
Gewicht, den =absoluten Wärmeeffect=. Die Verbrennungswärmen der
verschiedenen Körper sind folgende:
Wasserstoff giebt 34,462 Wärmeeinheiten
Kohlenstoff
(zu Kohlensäure verbrennend) " 8080 "
" (zu Kohlenoxyd " ) " 2474 "
Kohlenoxyd " 2403 "
Sumpfgas " 13,063 "
Elaylgas " 11,857 "
Petroleum, rohes " 11,773 "
Aether " 9027 "
Alkohol " 7183 "
Holzgeist " 5307 "
Terpentinöl " 10,852 "
Wachs " 10,496 "
Holz " 3600 "
Holzkohle " 7640 "
Torf " 3000 "
Presstorf " 4300 "
Steinkohle " 6000 "
Fett " 9000 "
Man bestimmt den =absoluten= Wärmeeffect nach den Methoden von
=Karmarsch=, =Berthier= oder durch die Elementaranalyse.
[Sidenote: Verdampfungsprobe nach Karmarsch.]
Nach der =Methode= von =Karmarsch= (die später auch von =Playfair= bei
der Untersuchung englischer Kohlen, von =Brix= mit preussischen und von
=Hartig= und =Stein= mit sächsischen Steinkohlen benutzt worden ist)
wird diejenige Wassermenge ermittelt, welche von einem Pfunde
verschiedener Brennstoffe in Dampf übergeführt wird. Nach =Regnault='s
Formel sind 652 W.-E. (= Wärmeeinheiten) erforderlich, um 1 Kilogr.
Wasser von 0° in Dampf von 150° zu verwandeln. Es können daher
verdampfen:
( 8080)
1 Kilogr. Kohlenstoff (-----) = 12,4 Kilogr. Wasser
( 652)
(34462)
1 " " (-----) = 52,9 " "
( 652 )
Bei von mir und von Anderen ausgeführten Versuchen gab
Rothbuchenholz 3,78 Kilogr. Dampf
Zwickauer Pechkohle ( 6 Proc. Asche) 6,45 " "
Böhmische Kohle von Nürschau (19 " " ) 5,58 " "
Saarbrücker Schmiedekohlen (21,5 " " ) 6,06 " "
Ruhrer Russkohle (5,5 " " ) 6,90 " "
Cannelkohle (4,0 " " ) 7,74 " "
[Sidenote: Reductionsprobe nach Berthier.]
=Methode von Berthier.= Nach dem =Welter='schen Gesetze (welches
indessen nicht durch die Erfahrung bestätigt wird, da neuere
Untersuchungen grosse Abweichungen von diesem Gesetze, namentlich in
Bezug auf den Wasserstoff nachgewiesen haben) stehen die aus
verschiedenen Brennmaterialien entwickelten Wärmemengen unter sich in
demselben Verhältnisse, wie die zur Verbrennung erforderlichen
Sauerstoffmengen. Die Richtigkeit dieses Gesetzes angenommen, ist es
leicht, wenn die Zusammensetzung eines Brennmaterials bekannt ist,
seinen absoluten Wärmeeffect zu berechnen. Man ermittelt nämlich, wie
viel es Sauerstoff, mit Berücksichtigung seines eigenen Gehaltes davon,
aufnehmen würde, um seinen Kohlenstoff völlig in Kohlensäure und seinen
Wasserstoff in Wasser zu verwandeln. Hierauf vergleicht man diese Menge
mit der, welche ein anderes Brennmaterial, dessen Heizkraft bekannt
ist, z. B. Kohle, erfordert. Geht man von diesen Grundsätzen aus, so
ist es klar, dass die Brennkraft eines Brennmaterials, ohne seine
Zusammensetzung zu kennen, leicht zu erfahren ist, wenn man das Gewicht
des bei dem Verbrennen absorbirten Sauerstoffe bestimmen kann.
Praktische Erfahrungen und Berechnungen haben gezeigt, dass das
=Berthier='sche Verfahren vermöge eines constanten Fehlers um etwa 1/9
hinter der Wahrheit zurückbleibt. Die Ausführung der Methode ist
folgende: Man verwandelt das Brennmaterial in das feinste Pulver und
mengt 1 Grm. davon mit einer etwas grösseren Menge reiner Bleiglätte,
als es reduciren kann, also mit mindestens 20 und höchstens mit 40 Grm.
derselben. Das Gemenge wird in einen irdenen Tiegel gebracht und mit
20-40 Grm. Bleiglätte bedeckt. Der Tiegel wird mit einem Deckel bedeckt
und durch Kohlenfeuer allmälig erhitzt. Die Masse wird weich, kocht und
bläht sich zuweilen auf. Ist sie völlig geschmolzen, so giebt man etwa
zehn Minuten ein kräftiges Feuer, damit das Blei sich zu einer Masse
vereinige. Hierauf wird der Tiegel aus dem Feuer genommen, nach dem
Erkalten zerbrochen und der Bleiregulus gewogen. Er hängt gewöhnlich
weder an dem Tiegel, noch an der Schlacke und löst sich mit einem
Hammerschlage leicht ab. Die Versuche müssen 2-3mal wiederholt werden
und die Resultate dürfen nicht über 0,1-0,2 Grm. von einander
abweichen. =G. Forchhammer= wendet anstatt des reinen Bleioxydes eine
Mischung von 3 Th. Bleiglätte und 1 Th. Chlorblei (mithin ein
Bleioxychlorid) an, welche man vorher in einem irdenen Tiegel schmilzt
und nach dem Erkalten pulvert. Reine Holzkohle giebt mit Bleiglätte
oder mit Bleioxychlorid erhitzt das 34fache ihres Gewichtes und
Wasserstoff das 103,7fache seines Gewichts an metallischem Blei, also
etwas mehr als das 3fache der Kohle. Mittelst dieser gegebenen Werthe
kann man den absoluten Wärmeeffect für ein Brennmaterial finden. Da man
gegenwärtig annimmt, dass 1 Th. Kohle die Temperatur von 8080 Th.
Wasser um 1° zu erhöhen vermag, da ferner reine Kohle nach dem
Verfahren von =Berthier= 34 Th. Blei giebt, so entspricht jeder durch
ein Brennmaterial reducirte Gewichtstheil Blei (8080 / 34 =) 237,6
Wärmeeinheiten. Das Verfahren von =Berthier= eignet sich in Folge der
nachgewiesenen Unhaltbarkeit des =Welter='schen Gesetzes nur für
Brennstoffe, welche nur eine sehr geringe Menge Wasserstoff enthalten.
Für solche wasserstoffhaltige Brennmaterialien, welche sich schon bei
einer unter der Rothglühhitze liegenden Temperatur zu zersetzen
beginnen, ist es durchaus nicht anwendbar, da ein Theil der
reducirenden Gase entweichen kann, ohne die entsprechende Menge von
Blei abgeschieden zu haben.
_Beispiel_: 1 Grm. Presstorf gab mir 17,76 Grm. Blei, dies entspricht
4124,5 W.-E. (denn 237,6 × 17,76 = 4124,5) oder mit anderen Worten 1
Kilogr. Presstorf liefert 6,3 Kilogr. Wasserdampf von 150°
(denn 4124,5 / 652 = 6,3).
[Sidenote: Elementaranalyse.]
Die =Elementaranalyse=. Wenngleich durch neuere genaue Untersuchungen
nachgewiesen worden ist, dass die beim Verbrennen gleich
zusammengesetzter (oder isomerer) organischer Stoffe[192] entwickelte
Wärme sich nicht genau verhalte wie die zum Verbrennen nöthige
Sauerstoffmenge, dass die gleiche Quantität Sauerstoff unter
verschiedenen Umständen verschiedene Wärmemengen erzeugen kann, so darf
doch dreist angenommen werden, dass bei ähnlichen Brennstoffen aus der
Zusammensetzung ein Resultat sich ziehen lassen wird, welches, wenn
auch nicht absolut genau, doch für die Praxis hinreichende
Anhaltepunkte giebt. Wenn es sich daher um Prüfung des relativen
Werthes von gleichnamigen Brennmaterialien handelt, wendet man
zweckmässig die Elementaranalyse an, nachdem zuvor durch einen
besonderen Versuch die Aschenquantität der Brennstoffe ermittelt wurde.
_Beispiel_: 1 Grm. Presstorf gab mir bei der Elementaranalyse 0,4698
Grm. Kohlenstoff und 0,0143 Grm. Wasserstoff, mithin 4288,7 W.-E. denn
Kohlenstoff 0,4698. 8080 = 3795,9
Wasserstoff 0,0143. 34462 = 492,8
------------
4288,7 W.-E.
In dem Presstorf waren ferner vorhanden:
15,5 Proc. hygroskopisches Wasser } = 48,28 Proc. Wasser
31,78 " chem. gebundenes " }
zu deren Verdampfung 255,3 W.-E. erforderlich sind, daher 4288,7 -
255,3 = 4033,4 W.-E.
Die Verdampfungskraft des Presstorfes ist also
4033,4
------ = 6,19 Kilogr.
652
[192] Die Zusammensetzung der Buttersäure und des Essigäthers ist
gleich und wird durch die Formel C_{4}H_{8}O_{2} ausgedrückt, und
dennoch giebt erstere beim Verbrennen 5647 W.-E., letztere
dagegen 6292.
[Sidenote: Probe von Stromeyer.]
Nach der (1861) von =A. Stromeyer= vorgeschlagenen Probe verbrennt man
den Brennstoff mittelst Kupferoxyd, behandelt den Rückstand mit
Salzsäure und Eisenchlorid, wobei letzteres durch das entstandene
metallische Kupfer theilweise in Eisenchlorür übergeht, dessen Menge
man durch Titriren mit Chamaeleon bestimmt. Dieses Verfahren ist
sicherlich genau, aber umständlich.
[Sidenote: Specifischer Wärmeeffect.]
Unter dem =specifischen Wärmeeffect= versteht man diejenigen relativen
Wärmemengen, welche gleich grosse Volumen der verschiedenen
Brennmaterialien liefern. Man findet ihn aus dem absoluten Wärmeeffect,
indem man denselben mit dem specifischen Gewichte des betreffenden
Brennmaterials multiplicirt.
[Sidenote: Pyrometrischer Wärmeeffect.]
Der =pyrometrische Wärmeeffect= eines Brennmaterials wird durch die
Temperatur, welche bei der vollständigen Verbrennung desselben herrscht,
ausgedrückt. Da keines der bekannten Pyrometer genügende Resultate giebt,
um die Intensität der Wärme behufs der Ermittelung der Heizkraft in
Thermometergraden wiedergeben zu können, so muss man sich vorläufig mit
der annähernden Ermittelung des pyrometrischen Wärmeeffects durch
Rechnung begnügen. Der pyrometrische Wärmeeffect eines Brennmaterials ist
gleich dem in Wärmeeinheiten angegebenen absoluten Wärmeeffecte
desselben, dividirt durch die Summe der relativen Gewichtsmengen aller
Verbrennungsprodukte seiner Bestandtheile, jede dieser Gewichtsmengen
multiplicirt mit der entsprechenden specifischen Wärme. Der pyrometrische
Wärmeeffect des Kohlenstoffes ist grösser, der des Wasserstoffs kleiner
als der jedes anderen brennbaren Körpers. Die flammbaren Brennstoffe im
Holz und in den Steinkohlen müssen mithin einen niedrigeren
pyrometrischen Wärmeeffect besitzen, als die nicht flammbaren,
verkohlten, und zwar einen um so niedrigeren, je mehr sie sich in ihrer
Zusammensetzung der reinen Kohle nähern, während bezüglich des absoluten
Wärmeeffectes das Gegentheil stattfindet. Der Grund davon liegt darin,
dass der beim Verbrennen von Wasserstoff sich bildende Wasserdampf fast
viermal so viel Wärme aufnimmt, um bei einer gewissen Temperatur erhitzt
zu werden, als Kohlensäure. Der Unterschied zwischen den pyrometrischen
Effecten der Brennmaterialien ist bei der Verbrennung in Sauerstoff weit
bedeutender als in der Luft.
Um dem theoretisch gefundenen pyrometrischen Wärmeeffect in der Praxis
möglichst nahe zu kommen, hat man besonders darauf Bedacht zu nehmen,
allen Kohlenstoff zu Kohlensäure zu verbrennen, da bei der Verbrennung
von Kohlenstoff zu Kohlenoxyd in der atmosphärischen Luft nur eine
Temperatur von 1427° (bei 2480 W.-E.), bei dessen Verbrennung zu
Kohlensäure aber eine Temperatur von 2458° (bei 8080 W.-E.) erzeugt
wird, durch passende Vorbereitung des Brennstoffes (z. B. durch
längeres Aufbewahren von Holzkohlen und Koks, durch Pressen des Torfes
zur Vermehrung seiner Dichte, durch Darstellung dichteren Koks in
Oefen, Vorwärmen des Brennmaterials etc.) durch Vorwärmung der
Verbrennungsluft, durch Effectuirung der Verbrennung unter einem
höheren Drucke als dem einer Atmosphäre.
Die Verbrennungstemperatur ist nicht nur ein Produkt des Actes der
Verbrennung, sondern wird auch wesentlich modificirt durch die bei der
Verbrennung wirkenden Luftbestandtheile. In einem Brennmaterial sind
zur vollständigen Verbrennung erforderlich:
für 1 Kilogr. Kohlenstoff bei 15° C. 9,7 Kubikmeter Luft
" 1 " Wasserstoff " 15° " 28,0 " "
Hieraus leiten sich folgende Luftmengen ab, die zur vollständigen
Verbrennung eines Brennmaterials gerade ausreichen:
1 Kilogr. Holz (mit 20 Proc. hygrosk. H_{2}O) = 5,2 Kubikmeter Luft
1 " Holzkohle = 9,0 " "
1 " Steinkohle = 9,0 " "
1 " Koks = 9,0 " "
1 " Braunkohle = 7,3 " "
1 " Torf = 7,3 " "
In der Praxis sind die theoretisch erforderlichen Luftmengen mindestens
doppelt zu nehmen, wenn die Verbrennung vollständig erfolgen soll.
[Sidenote: Mechan. Aequivalent der Wärme.]
Das Gesetz von der =Erhaltung der Kraft= lehrt, dass Wärme in Werk (oder
Arbeit) und Werk umgekehrt in Wärme übergeführt werden kann und es
entspricht dabei 1 Wärmeeinheit 424 Meterkilogrammen Arbeit. So oft durch
Wärme Arbeit geleistet wird, verschwindet die erstere und zwar immer für
424 Arbeitseinheiten 1 Wärmeeinheit. Die Zahl 424 ist mithin das
=mechanische Aequivalent der Wärme= (oder das Arbeitsäquivalent der
Wärmeeinheit). Unter einem Fusspfund versteht man jene Kraft (oder
Arbeit), welche nöthig ist, um =ein= Pfund =einen= Fuss hoch zu heben.
Wählt man die Arbeit als Einheit, welche man benutzt, um 1 Kilogramm 1
Meter hoch zu heben, so nennt man die Einheit Kilogrammometer (oder
Meterkilogramm). 1 Kilogrammometer = 6,37 Fusspfund (rhein.). (Den
Ausgangspunkt der mathematischen Entwickelung der mechanischen
Wärmetheorie bildet der zuerst von =R. Clausius= ausgesprochene Satz,
dass »in allen Fällen, wo durch Wärme Arbeit entsteht, eine der erzeugten
Arbeit proportionale Wärmemenge verschwindet oder verbraucht wird und
dass umgekehrt durch Verrichtung einer eben so grossen Arbeit dieselbe
Wärmemenge wieder erzeugt werden kann«).
Die Brennmaterialien im Besonderen.
Das Holz.
[Sidenote: Holz.]
Das Holz besteht aus mehreren in ihrer Structur von einander
unterscheidbaren Theilen, welche auf dem Querschnitt sich in folgender
Weise darstellen: Die Axe (das =Mark=) besteht aus einem lockeren,
ziemlich regelmässig gestalteten Gewebe von Parenchymzellen, welche an
vielen Stellen als =Markstrahlen= sich strahlenförmig bis zur Rinde
erstrecken. Rings um das Mark liegt das =Holz=, ein Aggregat seitlich
verwachsener Gefässbündel, welche aus den Holz- und den Gefässzellen
bestehen. Um das Holz findet sich der =Bast= gelagert, zwischen Holz und
Bast eine Lage äusserst dünnwandiger, mit einer trüben Flüssigkeit
erfüllter Zellen, von welcher die weitere Entwickelung des Stammes
ausgeht, indem die neu gebildeten Zellen theils nach Innen an die alten
Holzzellen, theils nach Aussen an Bast und Rinde sich ablagern. Ueber dem
Baste liegt nach Aussen eine Schicht Zellgewebe von eigenthümlicher
Structur der Zellen, welche mit dem Bast vereinigt die =Rinde= ausmacht,
die im jungen Zustande noch mit der =Oberhaut= bedeckt ist. Die
Markzellen zerreissen in der Regel beim späteren Wachsen der Pflanze,
sterben ab und hinterlassen eine hohle Röhre. Die Holzzellen verdicken
sich durch abgelagerte Cellulose; da dieses Wachsthum in die Dicke im
Frühling sehr rasch beginnt, im Sommer und Herbst aber sich verlangsamt
und zuletzt ganz erstirbt, so ist die Bildung von deutlich erkennbaren
=Jahresringen=, die sich durch ihre härtere, dichtere, im Herbste
abgelagerte Schicht scharf vom folgenden Jahrgange unterscheiden, leicht
zu erklären. Die Holzzellen sind nie auf den Wänden so verdickt, dass
sich nicht im Innern wenigstens eine Höhlung wahrnehmen liesse, und ihre
Berührung unter einander nie so vollständig, dass man nicht zwischen
ihnen die sogenannten Intercellulargänge wahrnehmen könnte, welche in der
Regel nur mit Luft gefüllt sind, bisweilen sind sie auch die Behälter
eigenthümlicher Säfte, z. B. von Harz, Gummi u. a.
In den Holz- und Gefässzellen hat sich während des Lebens der Pflanze
die meiste Cellulose abgeschieden; sie erscheinen daher mit den
dicksten Wänden und bilden das eigentliche Holz. Je dicker die Wände
der Holzzellen einer Holzart sind und je mehr Zellen in einem
bestimmten Raume sich angehäuft haben, desto dichter und schwerer ist
ein solches Holz; man nennt es =hartes= im Gegensatz zu solchem Holz,
welches dünnwandigere Holzzellen in geringerer Anzahl in einem gleich
grossen Raume enthält; letzteres heisst ein =weiches Holz=. Die
verschiedenen Baumarten, deren Holz in Mitteleuropa als Brennmaterial
benutzt wird, sind:
=Laubhölzer=:
Eiche (_Quercus pedunculata_ und _robur_) schlagbar im 50.- 60. Jahre
Rothbuche (_Fagus sylvatica_) " " 80.-120. "
Hain- oder Weissbuche (_Carpinus betulus_) " " 110.-120. "
Ulme oder Rüster (_Ulmus campestris_ und
_effusa_) " " 20.- 30. "
Esche (_Fraxinus excelsior_) " " 20.- 30. "
Erle (_Alnus glutinosa_ und _incana_) " " 20.- 30. "
Birke (_Betula alba_ und _pubescens_) " " 20.- 25. "
=Nadelhölzer=:
Weiss- oder Edeltanne (_Pinus abies_) " " 50.- 60. "
Fichte oder Rothtanne (_Pinus picea_) " " 70.- 80. "
Föhre oder Kiefer (_Pinus sylvestris_) " " 80.-100. "
Lärche (_Pinus larix_) " " 50.- 60. "
Zu den =harten Hölzern= rechnet man: Eiche, Weiss- und Rothbuche, Ulme,
Birke, Esche, zu den =halbharten=: Ahorn, Erle, Lärche, Föhre; zu den
=weichen=: Fichte, Weisstanne, Linde, Aspe, Pappel, Weide.
[Sidenote: Bestandtheile des Holzes.]
Das Holz besteht im Wesentlichen aus der eigentlichen Holzfaser, kleinen
Mengen von Saft- und Aschebestandtheilen und einer veränderlichen Menge
hygroskopischen Wassers.
=Holzfaser= (Cellulose). Die reine Holzfaser, deren Menge etwa 96 Proc.
von dem völlig trocknen Holze beträgt, ist nach der Formel
C_{6}H_{10}O_{5} zusammengesetzt und besteht in 100 Theilen aus
Kohlenstoff 44,45
Wasserstoff 6,17
Sauerstoff 49,38
Der =Pflanzensaft= besteht zum grössten Theile aus Wasser und enthält
organische und unorganische Substanzen theils aufgelöst, theils
suspendirt. Die unorganischen Saftbestandtheile, welche nach dem
Verbrennen des Holzes als =Asche= zurückbleiben, sind ihrer Qualität nach
bei allen Holzarten gleich (vergl. Seite 133). In der Praxis nimmt man
an, dass der Aschengehalt der Brennhölzer durchschnittlich 1 Proc.
betrage[193].
[193] Im Durchschnitte aus allen Holzarten geben an Asche:
Prügelholz 1,23 Proc.
Scheitholz 1,34 "
Aeste 1,54 "
Wellen 2,27 "
Der =Wassergehalt= ist im Allgemeinen bei den weichen Hölzern grösser als
bei den harten. Man fand in 100 Gewichtstheilen des frisch gefällten
Holzes:
Hainbuche 18,6
Birke 30,8
Traubeneiche 34,7
Stieleiche 35,4
Weisstanne 37,1
Föhre 39,7
Rothbuche 39,7
Erle 41,6
Ulme 44,5
Fichte 45,2
Gewöhnliches =lufttrockenes= Holz lässt sich betrachten als bestehend
aus:
40 Th. Kohle (incl. 1 Th. Asche),
40 " chemisch gebundenem Wasser,
40 " hygroskopischem Wasser.
Nachdem durch starkes Erhitzen bis auf 130° alles hygroskopische Wasser
ausgetrieben worden ist, bleibt =gedarrtes Holz= zurück von der
Zusammensetzung:
50 Th. Kohle (incl. 1 Th. Asche),
50 " chemisch gebundenes Wasser.
Das lufttrockne =Buchenholz=, wie es gewöhnlich als Brennholz benutzt
wird, enthält in 100 Theilen:
Kohlenstoff 39,10
Wasserstoff 4,90
Sauerstoff 36,00
Wasser und Asche 20,00
------
100,00
[Sidenote: Heizwerth des Holzes.]
Die =Brennbarkeit= der weichen Hölzer ist grösser als die der harten;
unter den weichen lassen sich die Nadelhölzer (wegen ihres Harzgehaltes)
am leichtesten entzünden und brennen am besten fort. Den Nadelhölzern
steht das Birkenholz sehr nahe. Was die =Flammbarkeit= betrifft, so geben
die harzreichen Nadelhölzer die längste Flamme.
Aus seinen Versuchen folgert =Winkler= hinsichtlich des Verhältnisses
der Heizkraft der Holzarten, dass 1 Klafter Fichtenholz ersetzt werde
durch
1,07 Klafter Linde, 0,70 Klafter Buche,
0,94 " Föhre, 0,665 " Birke,
0,92 " Pappel, 0,65 " Ahorn,
0,91 " Weide, 0,635 " Ulme,
0,89 " Tanne, 0,59 " Eiche.
=Scheerer= nimmt den absoluten Wärmeeffect der verschiedenen,
gleichförmig getrockneten Holzarten als gleich gross an, ferner, dass
der specifische Wärmeeffect von Holzarten mit gleichem Wassergehalte
sich wie das specifische Gewicht derselben verhält. Der =pyrometrische
Wärmeeffect= des halbgedarrten Holzes (mit 10 Proc. Wassergehalt) kann
nach =Scheerer= = 1850°, der des gedarrten = 1950° gesetzt werden. Nach
=Péclet= entwickelte sich eine Temperatur von 1683° C. beim Verbrennen
von reinem und trocknem Holz unter der Voraussetzung, dass aller
Sauerstoff der Verbrennungsluft absorbirt werde, dagegen nur eine
Temperatur von 960°, wenn der Sauerstoff nur zur Hälfte consumirt wird,
was gewöhnlich in grossen Feuerräumen der Fall ist.
Die Verdampfungskraft der Holzarten ist nach den Versuchen von =Brix=:
_Wassergehalt._ _Ungetrocknet._ _Getrocknet._
Föhrenholz 16,1 Proc. 4,13 5,11
Ellernholz 14,7 " 3,84 4,67
Birke 12,3 " 3,72 4,39
Eiche 18,7 " 3,54 4,60
Rothbuche 22,2 " 3,39 4,63
Weissbuche 12,5 " 3,62 4,28
D. h. 1 Kilogr. Föhrenholz mit 16,1 Proc. Wasser verdampft 4,13 Kilogr.
Wasser.
[Sidenote: Holzkohlen.]
=Die Holzkohlen.= Es ist ein allgemeines Kennzeichen der organischen
Verbindungen, dass dieselben unter dem Einfluss der Wärme sich zersetzen
und dabei Kohlenstoff als Kohle ausscheiden. Wird die Erhitzung des
=Holzes= in einem abgesperrten sauerstoffleeren Raum ausgeführt und ist
zu gleicher Zeit die Vorkehrung getroffen, dass die gas- und
dampfförmigen Produkte entweichen können, wird überhaupt das Holz der
trocknen Destillation unterworfen, so bleibt ein Theil des Kohlenstoffs
als =Holzkohle= zurück. Werden die flüchtigen Produkte aufgefangen, so
findet man gasförmige, aus Kohlensäure, Kohlenoxyd und Grubengas
bestehend, und condensirbare Körper, welche letztere nach der Verdichtung
ein gelblich oder braun gefärbtes Oel bilden, unter welchem eine
wässerige Flüssigkeit sich befindet. Die wässerige Flüssigkeit besteht
aus unreiner Essigsäure (=Holzessig=; vergl. Seite 550) und einer
alkoholischen Flüssigkeit, dem =Holzgeiste= (vergl. Seite 553); die ölige
Flüssigkeit, der =Holztheer=, besteht aus einer Anzahl flüssiger und
fester Körper, unter denen das Paraffin, das Kreosot (oxyphensaures
Methyl), die Oxyphensäure und die Carbolsäuren (d. i. die eigentliche
Carbolsäure, die Kresylsäure und die Phlorylsäure) und mehrere flüssige
Kohlenwasserstoffe hervorzuheben sind. Alle diese Stoffe sind brennbar.
Folgendes Schema (vergl. Seite 551) zeigt die hauptsächlichsten, bei der
trocknen Destillation des Holzes sich bildenden Produkte:
{Acetylen Kohlenoxyd
{Elayl Kohlensäure
{[Greek: a]) Leuchtgas{Benzol Methylwasser-
{ stoff
{ {Naphtalin (?) Wasserstoffgas
{
{a) Holzmasse } { {Benzol Oxyphensäure
{ } { {Naphtalin (?) Kresylsäure
Holz{b) Hygroskop.} {[Greek: b]) Theer {Paraffin Phlorylsäure
{ Wasser } { {Reten Brandharze
{ {Carbolsäure Kreosot
{
{[Greek: g]) Holzessig{Essigsäure Aceton
{ {Propionsäure Holzgeist
{[Greek: d]) Holzkohle
[Sidenote: Zweck der Verkohlung.]
Der gewöhnliche Zweck der =Verkohlung= des Holzes besteht darin, die in
demselben enthaltenen Brennstoffe zu concentriren, sie durch bedeutende
Verminderung des Gewichts und des Volumens transportabler zu machen und
dadurch ihren Markt zu erweitern, die Holzpreise zu steigern, einige für
gewisse technische Anwendungen nachtheilige Eigenschaften des Holzes zu
entfernen oder endlich auch Kohle zu anderer Benutzung als der
gewöhnlichen zu erlangen, z. B. zur Pulverfabrikation. In allen diesen
Fällen wird die =Kohle= als Hauptprodukt der Verkohlung angesehen. Bei
der =Theerschwelerei= ist es vorzüglich auf die Gewinnung von Theer
abgesehen und die dabei sich ergebende Kohle erscheint mehr nur als ein
Nebenerzeugnis. Bei der =Holzgasfabrikation= werden endlich durch die
Verkohlung nicht blos Holz und Theer, sondern auch die dabei sich
entwickelnden brennbaren und leuchtenden Gase gewonnen und in einer Weise
zur Entwickelung von Licht und Wärme benutzt, dass jedenfalls jene nicht
als Hauptsache erscheinen. Die Verkohlung des Holzes im Walde kann
entweder in regelmässigen auf verschiedene Weise aufgebauten Haufen, den
=Meilern= und den =Haufen=, in beiden Fällen unter beweglicher Decke,
oder unter unbeweglicher Decke in =Gruben= und =Meileröfen= vor sich
gehen.
[Sidenote: Meilerverkohlung.]
Unter einem =Meiler= versteht man einen aus grösseren Holzstücken
zusammengeschichteten Haufen, welcher mit einer Decke von Erde oder
Kohlenlösche (Kohlenstaub mit Erde gemengt) versehen ist. Die Holzscheite
werden entweder fast =senkrecht= gegen die Axe des Meilers geneigt, oder
man legt sie =horizontal=, in radialer Richtung von der Axe auslaufend.
Im ersten Falle heisst ein Meiler ein =stehender=, im anderen Falle ein
=liegender= Meiler. Die Axe des Meilers wird =Quandel= genannt.
[Sidenote: Richten des Meilers.]
Behufs des Aufstellens des Holzes (=Richten des Meilers=) richtet man
im Mittelpunkte der Meilerstätte eine dicke Stange, den =Quandelpfahl=
oder, wenn mehrere Stangen angewendet werden, die =Quandelstäbe= auf.
Die =stehenden Meiler= unterscheidet man als
a) wälsche Meiler (Fig. 301),
b) slavische Meiler (Fig. 302),
c) Schwartenmeiler (Fig. 303).
[Illustration: Fig. 301.]
[Illustration: Fig. 302.]
Ein =wälscher= oder =italienischer Meiler= (Fig. 301) hat als Quandel
einen aus drei oder vier Stangen bestehenden Quandelschacht, in welchem
die Stangen durch Holzspreise _n_ auseinandergehalten werden, und
besteht aus zwei oder drei Holzschichten (er ist =zwei-= oder
=dreischichtig=); die conische Holzmasse wird durch horizontal gelegte
Scheite abgerundet und der dadurch entstehende Aufsatz auf den
eigentlichen Holzschichten heisst die =Haube= (_chemise_). Im unteren
Theile des durch die Quandelstäbe gebildeten Schachtes häuft man
harziges Holz an, durch welches später der Meiler in Brand gesetzt
wird.
Der =slavische Meiler= (Fig. 302) unterscheidet sich von dem
vorhergehenden durch den Quandel, der hier aus einem eingerammten Pfahl
besteht, ferner durch die =Zündgasse= _b_, einen bis zum Quandel
gehenden Kanal, durch welchen der Meiler entzündet wird.
[Illustration: Fig. 303.]
Eine dritte Art stehender Meiler ist der in Norwegen gebräuchliche
=Schwartenmeiler= (Fig. 303), aus =Schwarten=, d. h. unregelmässig
geformten, dünnen Brettern zusammengesetzt. Drei der grössten bilden
den Quandelschacht _a a_, um welchen Raum man brennbare Stoffe anbringt
und darauf einen kegelförmig aufgeschichteten Haufen von grösseren
Holzabfällen, mit leicht entzündlichen Stoffen untermengt, setzt.
Dieser Haufen bildet den Kern des Meilers, an welchen die Schwarten
gelehnt werden.
Die =liegenden Meiler= bekommen im Aeusseren die Gestalt der stehenden
Meiler; die Scheite aber werden horizontal und radial in ein oder zwei
concentrische Lagen eingelegt; die äussere Fläche wird parallel mit dem
innern Holzkerne gemacht, welchen man zunächst um den Quandel herum in
Gestalt eines Kegels aus aufrechtstehenden Scheiten errichtet. Der
Quandel ist entweder Quandelschacht oder Quandelpfahl mit Zündgasse.
Der gerichtete Meiler wird mit einer =Decke= von Erde versehen. Weil
aber die lockere Erde zu leicht durchfallen und das Feuer ersticken
würde, so muss man den Meiler, ehe man ihn mit Erde bewirft, noch mit
einer Decke von Rasen oder Reissig, Moor, Haidekraut, Schilf,
Tannennadeln, Laub etc. versehen. Das Auflegen der Decke auf den Meiler
geschieht nicht sofort vollständig, sondern der Meiler muss am Fusse
bis zu einer Höhe von 6-12 Zoll vor der Hand unbedeckt bleiben. Die
hierzu erforderliche Vorrichtung heisst die =Rüstung= oder
=Unterrüstung=. Man versteht darunter eine rings um den Umfang des
Meilers laufende horizontale Umfassung mit dürren Aesten, welche in
hölzernen Gabeln (Rüstgabeln) liegen. Die Rüstung hat den Zweck, theils
der Decke Halt zu geben, theils aber auch, den Dämpfen beim Anzünden
des Meilers durch die Zwischenräume an der Sohle Ausgang zu gestatten.
Man macht die Bedeckung (das =Bewerfen=, =Schwarzmachen= oder
=Schwärzen=) aus Erde oder besser mit einem Gemenge von Lehm, Erde und
Kohlenstaub und giebt ihr eine überall gleiche Dicke von 3-5 Zoll. Die
Haube des Meilers erhält eine stärkere und dicht geschlagene Erddecke,
weil sie der Wirkung des Feuers am meisten ausgesetzt ist. Dort, wo
Winde dem Meiler nachtheilig werden können, muss er an der Windseite
mit =Windschauern=, aus Brettwänden oder Hecken bestehend, versehen
werden. Wie schon angeführt, unterscheidet man zwei verschiedene Arten
des =Anzündens=: 1) das Anzünden =von unten= geschieht durch die
=Zündgasse= oder das Zündloch mittelst einer Stange, der Zündstange und
Zündruthe, an deren einem Ende ein brennender Strohwisch, Birkenschale
oder dergleichen befestigt und zu dem Quandel hineingebracht wird; 2)
das Anzünden =von oben= geht vor sich, indem man die im Quandelschacht
enthaltenen Materialien anzündet, oder indem man in den Schacht zuerst
glühende Kohlen und dann Kohlen und Brände darauf schüttet.
[Sidenote: Kohlenbrennen.]
Bei dem eigentlichen Kohlenbrennen sind drei Phasen zu unterscheiden:
1) das Schwitzen oder Abbähen, 2) das Treiben, 3) das Zubrennen des
Meilers. Der angezündete Meiler braucht zum Umsichgreifen des Feuers in
seinem Innern eine weit grössere Luftmenge als ein schon längere Zeit
angebrannter. Aus diesem Grunde ist der Fuss des Meilers im Anfange
entweder ganz oder nur unvollständig bedeckt; durch die Ausbreitung des
Feuers im Meiler entwickeln sich Wasserdämpfe, gemengt mit Produkten
der trocknen Destillation des Holzes, welche sich an den kälteren
Stellen des Meilers zum Theil verdichten und eine Durchnässung, ein
=Schwitzen= derselben bewirken. Während des Schwitzens ist der Meiler
dadurch gefährdet, dass in seinem Innern durch Mischen von
Kohlenwasserstoffen mit atmosphärischer Luft sich knallgasähnliche
Gemische bilden können, welche durch ihre Explosion ein stellenweises
Abwerfen der Decke, selbst ein Bersten der Holzmasse bewirken können.
Man nennt dies das =Werfen= des Meilers. Geringe und deshalb für den
Meiler gefahrlose Explosionen haben nur ein »=Schütteln=« der
Meilerdecke zur Folge. Durch die schnelle Ausbreitung des Feuers,
theils durch das wirkliche Verbrennen eines Theiles des Holzes, theils
endlich durch das Schwinden der Holzmasse als Folge der durch das
Austrocknen und Verkohlen bewirkten Volumenverminderung, entstehen im
Meiler hohle Räume (das =Hohlbrennen=). Diese hohlen Räume müssen
sorgfältig ausgefüllt werden. Sobald die am Fusse des Meilers
auftretenden Dämpfe eine hellere Farbe zeigen, beginnt die Periode des
=Treibens=. Der Zutritt der Luft muss jetzt verringert werden; zu dem
Zwecke wird die locker gewordene Decke überall wieder an das Holz
angeschlagen. Man nennt die Arbeit das =Umfassen= oder =Umfangen= des
Meilers. So bleibt derselbe 3-4 Tage ganz in Ruhe und sich selbst
überlassen, indem bei fast gänzlichem Abschluss der Luft die Verkohlung
in dem treibenden Meiler durch die hohe Temperatur des Kerns geschieht.
Nach etwa 4 Tagen ist der grösste Theil des Holzes verkohlt,
ausgenommen eine sich unterhalb der Haube rings um den Meiler ziehende
mantelförmige Schicht, deren Dicke gegen den Fuss hin zunimmt. Das
Feuer muss nun so geleitet werden, dass es von der Haube aus abwärts
und vom Kerne gegen den Meilerumfang zu gehe. Diese Operation heisst
das =Zubrennen=, je langsamer sie vollendet wird, desto reichlicher ist
die Kohlenausbeute. Wird der Rauch der Zuglöcher hell und blau, so ist
dies ein Zeichen der Gare; die Löcher müssen dann geschlossen werden.
Nachdem das Garen des Meilers überall erfolgt ist, bleibt er etwa 24
Stunden lang zugedeckt und gegen den Luftzutritt geschützt zum
=Abkühlen= stehen; darauf wird der Meiler =abgeputzt= und =gelöscht=.
Gestübe und Decke werden mit der Krücke abgekratzt und dann wird das
reine trockene Gestübe wieder auf den Meiler geworfen, damit es
zwischen die Kohlen rinne und das Feuer ersticke. Nachdem der gelöschte
Meiler 12-24 Stunden gestanden ist, schreitet der Köhler zum
=Kohlenziehen= oder =Kohlenlangen=.
[Illustration: Fig. 304.]
[Illustration: Fig. 305.]
[Sidenote: Haufenverkohlung.]
Die Verkohlung des Holzes in =Haufen= oder in =liegenden Werken= wird
besonders im südlichen Deutschland, in Russland und Schweden angewendet,
sie unterscheidet sich dadurch von der Meilerverkohlung, dass bei
derselben das Holz allmälig theilweise verkohlt wird, während man die
verkohlten Stücke sogleich zieht. Das Holz kommt dabei in runden Stämmen
oder Kloben, sehr selten als Scheitholz zur Verkohlung. Die Meilerstätte
bildet ein rechtwinkliges längliches Viereck, dessen vordere und hintere
Seite kürzer sind, als die beiden anderen. Von vorn nach hinten steigt
die Stätte etwas und die beiden langen Seiten werden durch eine Reihe
senkrecht stehender, starker hölzerner Pfähle dergestalt begrenzt, dass
beide Reihen parallel laufen. Fig. 304 und 305 zeigen einen gerichteten
Haufen und zwar 304 in der perspectivischen Ansicht und Fig. 305 im
verticalen Durchschnitte. _a a_ sind die Pfähle mit den Schindeln, _h_
ist die Löschdecke, _b_ ein am Fussende befindlicher, für das Anzünden
aufgesparter Raum (das =Feuerhaus=). In dem Maasse, als das Feuer
vorrückt, werden die vorn erzeugten Kohlen schon gezogen, wobei der
Köhler nur darauf zu sehen hat, dass sich das Feuer nicht ungleich
fortziehe und dass das sogenannte =Segel=, der Rücken des Haufens, immer
gerade oder auf die beiden Pfahlreihen senkrecht bleibe.
[Sidenote: Verkohlung in Meileröfen.]
Die =Meileröfen= sind als feststehende und gemauerte Meiler zu
betrachten, in welchen genau so wie in den gewöhnlichen Meilern durch die
Verbrennung eines Antheiles Holz im Innern durch geringen Luftzutritt die
Verkohlungshitze erzeugt wird. Sie haben vor den Meilern mit beweglicher
Decke das voraus, dass die condensirbaren Produkte der trocknen
Destillation -- Holzessig und Theer -- besser und vollständiger
condensirt werden können, dagegen soll die dabei gewonnene Kohle, was
Menge und Güte betrifft, der Meilerkohle nachstehen. Man unterscheidet
Meileröfen, die hinsichtlich ihrer Form den eigentlichen Meilern und den
Haufen entsprechen oder sich bereits den Verkohlungsöfen nähern.
[Illustration: Fig. 306.]
Fig. 306 zeigt einen der einfachsten Meileröfen; die zu verkohlenden
Scheite werden darin wie in dem Meiler stehend oder liegend
aufgeschichtet. Das Holz wird entweder durch die Oeffnung _a_ oder
durch die Thüre _b_ eingeführt; von der Thüre bis in die Mitte der
Sohle geht die Zündgasse. Mit Ausnahme eines geringen Theiles der
Thüröffnung und des Loches _a_ werden alle Oeffnungen vermauert und
erst bei dem Kohlenziehen wieder geöffnet. Nachdem das Holz genügend in
Brand gerathen ist, werden _b_ und _a_ verschlossen. Die an dem oberen
Ende des Meilerofens befindlichen kleinen Oeffnungen entsprechen den
Rauchlöchern des Meilers. Bei dem Fig. 307 abgebildeten Meilerofen
dienen die beiden Thüröffnungen _a_ und _b_ zum Eintragen des Holzes,
_b_ ausserdem auch zum Kohlenziehen, _c c c_ sind die
Registeröffnungen, durch das eiserne Rohr _d_ werden die flüchtigen
Produkte in einen Verdichtungsapparat geleitet. Während der Verkohlung
sind _a_ und _b_ verschlossen. Der Theer sammelt sich grösstentheils
auf der Ofensohle und fliesst in ein Reservoir. Unter der gewölbten
Thüröffnung _b_ befindet sich eine kleine Oeffnung, welche als Mündung
der Zündgasse dient. Der Fig. 308 abgebildete Meilerofen ist so
eingerichtet, dass der Zutritt der Luft durch den Rost _r_ stattfindet.
Das Eintragen des Holzes geschieht durch die Oeffnungen _a_ und _b_.
_q_ ist das Abzugsrohr für die flüchtigen Produkte.
[Sidenote: Ofenverkohlung.]
=Ofenverkohlung= (Ofenköhlerei). Die Verkohlung des Holzes im
verschlossenen Raum ohne Zutritt der atmosphärischen Luft geschieht 1) in
Retorten, 2) in Röhren oder in Cylindern, zuweilen mit erhitzter Luft
oder mit Gichtgasen der Hohöfen oder mit Wasserdämpfen oder mit Anwendung
von Gebläseluft.
[Illustration: Fig. 307.]
[Illustration: Fig. 308.]
[Illustration: Fig. 309.]
Was die Verkohlung des Holzes in =Retortenöfen= betrifft, so geht
dieselbe dadurch vor sich, dass man das in eisernen oder thönernen
Retorten eingeschlossene Holz von aussen erhitzt und für den Abzug und
die vollständigste Verwerthung der flüchtigen Produkte Sorge trägt. In
einzelnen Fällen ist die Theergewinnung, in anderen die Gaserzeugung
Hauptzweck. In den =Röhrenöfen= geschieht die Erhitzung und Verkohlung
der eingeschlossenen Holzmasse nicht von aussen, sondern von innen durch
glühend gemachte eiserne Röhren, welche durch den Ofen hin- und
hergezogen sind, ausserhalb mit einer Feuerung in Verbindung stehen und
in eine Esse ausmünden. Anstatt die heisse Luft und die Flamme durch
eiserne Röhren zu leiten, kann man auch die eisernen Röhren beseitigen
und das Holz ohne Weiteres durch die erhitzte Luft verkohlen, wenn man
dafür sorgt, dass die Flamme und die heisse Luft so vollständig als
möglich ihres Sauerstoffs beraubt sind. Hierdurch erspart man nicht nur
die Röhren und beträchtlich an Brennmaterial, sondern bewirkt auch eine
schnellere und gleichmässigere Verkohlung. Nach diesem Princip ist der
von =Schwarz= construirte =schwedische Verkohlungsofen= eingerichtet.
Fig. 309 zeigt den senkrechten Längendurchschnitt dieses Ofens. _b_ ist
der von dem Mauerwerk _a_ umgebene Verkohlungsraum; durch die Oeffnungen
_c c_ tritt die zur Verkohlung dienende Feuerluft in den Ofen. Die auf
der geneigten Sohle verdichteten Flüssigkeiten treten durch eingemauerte
Röhren durch die Heberröhren _e e_ in die Theerfässer _f f_; die Dämpfe
der flüchtigen Flüssigkeiten (Holzessig, Holzgeist etc.) treten durch die
Röhren _g g_ in die Verdichtungskästen _h h_, welche letztere mit einer
hohen Esse _i_ (Fig. 310) in Verbindung stehen, welche dem Apparat den
erforderlichen Zug geben soll. Die Feuerherde haben keinen Rost. Die
überwölbten Oeffnungen _d d_ dienen zum Eintragen des Holzes.
[Illustration: Fig. 310.]
=Verkohlung mit gleichzeitiger Theerproduktion.= Ist der Hauptzweck der
Holzverkohlung die Gewinnung von Theer, so bedient man sich mit Vortheil
des in Russland üblichen Verfahrens.
[Illustration: Fig. 311.]
Nach der von =Hessel= (1861) gegebenen Beschreibung wählt man
Stammkienholz (Brawica) und Wurzelholz (Luczina) und zwar von
absterbenden Bäumen, welches mit der Hacke in 3 bis 4zöllige Stücke
gespalten und zum Aufbauen des Meilers benutzt wird. Die Meilerstätte
(Fig. 311) ist trichterförmig und in der Mitte mit einer Einsenkung
versehen; die ganze Fläche ist mit einem Thonanstrich überkleidet und
mit Dachschindeln belegt, über welche der Theer dem Centrum zufliesst,
von wo aus er durch eine Röhre in ein im Boden befindliches Gewölbe in
ein untergestelltes Gefäss abläuft. Das Kienholz wird in diesen Meilern
stehend in 6-8 Lagen übereinander aufgestellt, mit Stroh, Heu oder Mist
bedeckt und hierauf mit Sand oder Erde einige Zoll dick überschüttet.
Ist der Meiler beschickt, so zündet man an der Basis desselben an 40-50
Oeffnungen Feuer an und verschüttet diese Oeffnungen mit Sand, sobald
sich das Feuer im ganzen Meiler nach obenhin fortgepflanzt hat. Nach
etwa 6 Tagen, während welcher Zeit unaufhörlich das Füllen fortgesetzt
wurde, sinkt die Spitze des Meilers etwas ein und es zeigt sich eine
hohe und starke Flamme. Nach 10-12 Tagen beginnt man mit dem Abnehmen
des Theeres, was jeden Morgen fortgesetzt wird. Das Schwelen dauert 3-4
Wochen. Die Kohlenausbeute ist höchst gering; da die Theerschwelerei in
Meilern nichts weiter ist als eine langsame Verbrennung von aussen nach
innen, der eine trockne Destillation und Theerbildung in der nämlichen
Richtung vorausgeht, so sind die meisten Kohlen längst verbrannt, bis
das Abschwelen den Kern des Meilers erreicht hat. -- In
Niederösterreich wird (nach =Thenius=) der Holztheer auf ähnliche Weise
durch Meilerverkohlung und zwar zum grossen Theile aus solchem Holze
der Schwarzföhre gewonnen, welches wenig oder gar keinen Terpentin mehr
giebt. In Böhmen dagegen verwendet man zum Holztheer harzreiche Hölzer,
namentlich Wurzelstöcke, welche viele Harztheile enthalten. -- In
Russland erhält man aus 100 Th. Kienholz 17,6 Th. Theer und 23,3 Th.
Kohle.
[Illustration: Fig. 312.]
Seit dem Jahre 1853 wendet man in Russland die ursprünglich in Schweden
üblichen Thermokessel an, welche in jeder Hinsicht der Meilerverkohlung
vorgezogen zu werden verdienen. Nach der Beschreibung von =Hessel=
besteht ein solcher Kessel _A_, dessen einzelne Theile Fig. 312 zeigt,
aus starkem Eisenblech und hat eine Capacität von ungefähr 8
Kubikmetern. Die Beschickung geschieht durch das Mannloch. Die Heizung
geht aus der Feuerung _a_ mit Hülfe der Züge _b b_ ... um die
Seitenwände. Um das zu destillirende Holz schnell auf 100° zu bringen,
leitet man durch das Rohr _e_ einen Dampfstrom in den Kessel. Der schon
im Kessel sich ansammelnde Theer läuft durch das Rohr _c_ nach der
Sammeltonne _B_, während die Theerdämpfe durch _d_ in den Condenser
_B'_ gelangen; was sich hier verdichtet, läuft durch _h_ nach _B_, das
dampfförmig Gebliebene wird in dem Kühlapparate _C_ condensirt. Die
brennbaren Gase werden in die Kesselfeuerung geführt. Ausser Theer
erhält man bei Beginn der Destillation noch Terpentinöl und Holzessig.
Die zurückbleibenden Kohlen, die man unter Anwendung von Wasserdämpfen
löscht, entfernt man aus dem Kessel durch die Oeffnung _a_.
Bei einer (1865) von =Thenius= ausgeführten Untersuchung, wobei er
festzustellen suchte, ob der als Nebenprodukt der Holzgasfabrikation
auftretende Theer eben so gut wie der durch die Meilerverkohlung
erhaltene zum Schiffbau, zur Darstellung von Schusterpech und zur
Fabrikation von Schmierpech Verwendung finden könne, hat sich gezeigt,
dass dieses nicht der Fall ist.
[Sidenote: Eigenschaften der Kohle.]
Je nach der Art des Holzes, welches zur Darstellung der Holzkohle diente,
unterscheidet man =harte Kohle= (Kohle von harten Hölzern) und =weiche
Kohle= (Kohle von weichen Hölzern), welche letztere entweder =Laubholz-=
oder =Nadelholzkohle= ist, je nach dem Grad der Verkohlung, die
vollständig verkohlte =Schwarzkohle= und die durch unvollständige
Verkohlung erhaltene =Röst-= oder =Rothkohle= (_charbon roux_).
Nach der Grösse theilt man die Holzkohlen in:
1) =Stück-=, Grob-, Lese- oder Ziehkohlen, die grössten und dichtesten
Stücke;
2) =Schmiedekohlen=, dichte Stücke, aber nur von Faustgrösse;
3) =Quandelkohlen=, aus der Nähe des Quandels, kleine undichte Stücke;
4) =Kohlenklein=, Kohlenlösche, Kläre, kleine Stücke und Staub;
5) =Brände=, rohe oder rothe Kohlen, unvollständig verkohlte Stücke.
Die Angabe der Kohlenausbeute dem =Volumen= nach kann sich entweder
beziehen auf das =wirkliche Volumen= der Holz- oder Kohlenmasse, d. h.
auf das Volumen der Masse nach Abzug der Zwischenräume, oder auf das
=scheinbare Volumen= (Gemässvolumen) ohne Abzug der Zwischenräume. Man
kann vergleichen
a) das scheinbare Volumen des Holzes mit dem scheinbaren Volumen der
Kohle;
b) das wirkliche Volumen des Holzes mit dem wirklichen Volumen der
Kohle;
c) das wirkliche Volumen des Holzes mit dem scheinbaren Volumen der
Kohle;
Man kann die erste Methode das Ausbringen nach dem scheinbaren Volumen
(I), die zweite das Ausbringen nach dem wirklichen Volumen (II), die
dritte das Ausbringen nach beiderlei Volumen (III) nennen.
Nach der Methode (I) erhielt man folgende Resultate:
Eichenholz 71,8-74,3 Proc. Kohle
Rothbuchenholz 73,0 " "
Birkenholz 68,5 " "
Hainbuchenholz 57,2 " "
Föhrenholz 63,6 " "
Dem wirklichen Volumen nach (II) betrug als Mittel verschiedener
Versuche die Kohlenausbeute 47,6 Proc. Nach beiderlei Volumen (III)
erhielt man in Eisleben folgende Resultate:
Scheinbares Beiderlei
Gewicht. Volumen. Volumen.
Eichenholz 21,3 Proc. 71,8 Proc. 98,7 Proc.
Rothbuchenholz 22,7 " 73,0 " 100,4 "
Birkenholz 20,9 " 68,5 " 94,2 "
Hainbuchenholz 20,6 " 57,2 " 78,6 "
Föhrenholz 25,0 " 63,6 " 87,2 "
[Sidenote: Zusammensetzung der Kohle.]
Wenn man von dem geringen Gehalt der Schwarzkohle an Wasserstoff und
Sauerstoff absieht, so lässt sich die durchschnittliche Zusammensetzung
einer lufttrockenen Schwarzkohle auf folgende Weise ausdrücken:
Kohlenstoff 85 Proc.
hygroskopisches Wasser 12 "
Asche 3 "
[Sidenote: Brennbarkeit und Heizwerth.]
Die =Brennbarkeit= der frisch dargestellten Schwarzkohle ist
ausserordentlich gross, insofern dieselbe, einmal entzündet, bei dem
nöthigen Luftzuge fortbrennt; die Entzündungstemperatur derselben liegt
dagegen, weil die Kohle fast keine flüchtigen brennbaren Substanzen
enthält und ausserdem ein schlechter Wärmeleiter ist, sehr hoch.
Der Wärmeeffect verschiedener Holzkohlen ergiebt sich aus folgender
Tabelle, wobei der Wärmeeffect des Kohlenstoffs als Einheit gilt.
[A] = 1 Gewichtstheil Kohle reducirt Blei
[B] = 1 Gewichtstheil Kohle erwärmt Wasser von 0-100° C.
Absol. Specif. Pyrom. [A] [B]
Schwarzkohle lufttrocken 0,97 -- 2450 --
Schwarzkohle völlig trocken 0,84 -- 2350 -- Im
Birkenkohle " " -- 0,20 -- 33,71 Durchschnitt
Eschenkohle " " -- 0,19 -- -- 75,7
Rothbuchenkohle " " -- 0,18 -- 33,57 Theile
Rothtannenkohle " " -- 0,17 -- 33,51
Ahornkohle " " -- 0,16 -- --
Eichenkohle " " -- 0,15 -- 33,74
Erlenkohle " " -- 0,13 -- 32,4
Lindenkohle " " -- 0,10 -- 32,79
Fichtenkohle " " -- -- -- 33,53
Weidenkohle " " -- -- -- 33,49
Die =Verdampfungskraft= von Föhrenholzkohle beträgt mit 10,5 Proc.
H_{2}O und 2,7 Proc. Asche 6,75 Kilogr., wasserfrei und 3,02 Proc.
Asche 7,59 Kilogr.
[Sidenote: Die Roth- oder Röstkohle.]
Da die vollständige Verkohlung des Holzes einen fast 40 Proc. betragenden
Verlust von Brennstoff nach sich zieht, so hat man sich seit einer Reihe
von Jahren bemüht, die Verkohlung des Holzes nur bis zu dem Grade
fortzusetzen, bei welchem die Kohle noch eine schwärzlich braune Farbe
zeigt. Die Erfahrung hat gelehrt, dass, wenn das lufttrockene Holz etwa
60-70 Proc. von seinem Gewicht verloren hat, man diejenige Kohle erhält,
welche man =Roth-= oder =Röstkohle= (_charbon roux_) nennt. Sie liegt in
der Mitte zwischen Holzkohle und gedarrtem Holz, ist weit
sauerstoffreicher, leicht zerreiblich, locker, aber weniger porös. Ihre
Brennbarkeit und Flammbarkeit sind bei weitem grösser als die der
Schwarzkohle. Als Brennmaterial in Schachtöfen zu metallurgischen Zwecken
ist die Rothkohle ein wichtiges Brennmaterial.
Die Zusammensetzung der frisch und normal bereiteten Rothkohle ist
ungefähr folgende:
Kohlenstoff 74 Proc.
chemisch gebundenes Wasser 24,5 "
Asche 1,5 "
die von gelagerter Rothkohle:
Kohlenstoff 66,5 Proc.
chemisch gebundenes Wasser 22 "
hygroskopisches Wasser 10 "
Asche 1,5 "
[Sidenote: Rothholz.]
Der Verein für chemische Industrie in Mainz producirt seit einigen Jahren
ein Zwischenprodukt zwischen Holz- und Rothkohle, welchem der Name
=Roth-= oder =Röstholz= (_bois roux_) gegeben wurde. Es wird aus
Buchenholz dargestellt und ist das Nebenprodukt bei Gewinnung von
Essigsäure und Kreosot; wenn man von der braunen, zum Rothbraun neigenden
Farbe absieht, hat es noch ganz das Ansehen des Holzes, ist aber weit
entzündlicher als gewöhnliches Buchenholz. Es enthält im Mittel
Kohlenstoff 52,66 Proc.
Wasserstoff 5,78 "
Asche 0,43 "
Wasser 4,49 "
Sauerstoff 36,64 "
Nach Versuchen von =R. Fresenius= verhält sich die Verdampfungskraft des
lufttrocknen Buchenholzes zu der des Rothholzes wie 54,32:100.
Der Torf.
[Sidenote: Torf.]
Der =Torf= ist das Produkt der freiwilligen Zersetzung von Vegetabilien,
namentlich Sumpfpflanzen, in vielen Fällen gemischt mit Mineralstoffen,
wie Sand, Lehm, Thon, Kalk, Eisenkies, Eisenocker u. s. w. Torflager
werden sich vorzüglich an solchen Orten bilden, welche zwar noch eine
genügende Temperatur zur Entwickelung der Vegetation, aber vor Allem
stehendes Wasser besitzen, welches den Torf den grössten Theil des Jahres
von der Luft abschliesst; es stauen sich die Wasser an und bilden Sümpfe,
in denen die Sumpf- oder Torfpflanzen, vorzüglich folgende Arten wachsen:
_Eriophorum_, _Erica_, _Calluna_, _Ledum palustre_, _Hypnum_, vor Allem
aber _Sphagnum_, welche Pflanze zur Torfbildung sich vorzugsweise eignet,
weil sie nie ganz abstirbt, sondern oben beständig fortwächst und sich
verzweigt, während die älteren Theile vertorfen.
Die abweichende Beschaffenheit des Torfes ist theils von der
Verschiedenheit der Pflanzen abhängig, aus denen er sich bildet, theils
von der vollkommeneren oder unvollkommeneren Zersetzung der
Vegetabilien, theils auch von der Natur und der Quantität der mit der
Torfsubstanz sich vermengenden erdigen Theile. Es ist einleuchtend,
dass der verschiedene Druck, welchem der sich bildende Torf unterliegt,
auf die Dichtigkeit seiner Masse von Einfluss ist. Nach der
Verschiedenheit der Vegetabilien, aus welchen der Torf sich erzeugte,
lassen sich unterscheiden: 1) =Moortorf=, zu welchem Sphagnumarten
hauptsächlich das Material darboten; 2) =Haidetorf=, der besonders aus
den Wurzeln und Stämmen der eigentlichen Haidepflanzen sich erzeugte;
3) =Wiesentorf=, aus Gras und Schilf gebildet; 4) =Wald-= oder
=Holztorf=, der hauptsächlich aus dem Holze von Waldbäumen entstand; 5)
=Meertorf=, der aus Tangen sich bildete. Hinsichtlich seiner Gewinnung
theilt man den Torf ein 1) in =Stechtorf=, welcher unmittelbar aus den
Torfmooren in ziegelähnlichen Stücken ausgestochen wird; die Ziegel der
obersten jüngeren und faserigen Schicht heissen =Rasentorf=, die der
darunter liegenden schweren =Moortorf=; 2) =Baggertorf= und 3)
=Streich-= und =Presstorf= werden aus breiförmiger Moormasse, deren
weiche Beschaffenheit das Stechen nicht zulässt, gebildet oder gleich
Mauerziegeln geformt. Ist die Masse zu dünnflüssig, wie es in Holland,
Westphalen, auch im nördlichen Frankreich der Fall ist, so wird ein
Theil des Wassers durch die sogenannten Baggernetze abgeseiht. Diese
Operation nennt man das =Baggern= und den so erhaltenen Torf
=Baggertorf=. Um dem Torf eine grössere Dichte zu ertheilen, wird er
zuweilen durch besonders construirte Torfpressen gepresst und führt
dann den Namen =Presstorf=.
Der Wassergehalt von frischem Torf ist sehr beträchtlich; durch
längeres Lagern kann er 45 Procent von seinem ursprünglichen Gewichte
verlieren. Nehmen wir an, dass die organische Masse des Torfes als
bestehend betrachtet werden kann aus
Kohlenstoff 60 Proc.
Wasserstoff 2 "
Wasser 38 "
so besteht die beste Sorte von lufttrocknem Torf aus
fester Torfmasse (incl. Asche) 75 Proc.
hygroskopischem Wasser 25 "
oder aus
Kohlenstoff 45,0 Proc.
Wasserstoff 1,5 "
chemisch gebundenem Wasser 28,5 "
hygroskopischem Wasser 25,5 "
Die Zusammensetzung der Torfasche ergiebt sich aus folgenden Analysen.
Charakteristisch ist der Gehalt an Phosphorsäure, welcher weit grösser
ist als in der Holzasche.
Nach =E. Wolff= enthielten zwei Torfaschen aus der Mark (a und b) und
nach mir eine Torfasche aus Südbayern (c):
(a) (b) (c)
Kalk 15,25 20,00 18,37
Thonerde 20,50 47,00 45,45
Eisenoxyd 5,50 7,59 7,46
Kieselerde 41,00 13,50 20,17
Calciumphosphat mit Gyps 3,10 2,60
Alkali, Phosphorsäure, }
Schwefelsäure } 8,55
u. s. w. }
------
100,00
[Sidenote: Entwässern des Torfes.]
Die Brauchbarkeit und der Werth einer Torfart ist von ihrem Gehalte an
Wasser und mineralischen Bestandtheilen abhängig. Die theilweise
Entwässerung geschieht:
1) durch =Trocknen an der Luft= im Freien oder in Stadeln; der Torf
enthält lufttrocken immer noch 25 Proc. hygroskopisches Wasser;
2) durch =Darren= bei einer Temperatur von 100 bis 120° C. Man wendet
hierzu Darröfen oder Darrkammern an, welche entweder durch eine eigene
Feuerung oder durch die verloren gegangene Hitze einer anderen Feuerung
geheizt werden;
3) durch =Pressen= (von =Pernitzsch= 1821 zuerst angeregt); die dadurch
zu erzielenden Vortheile sind _a_) Verdichtung der Masse, mithin
grösserer pyrometrischer Wärmeeffect, _b_) vermindertes Volumen, daher
bequemerer Transport, namentlich zu Wasser, wo die Transportkosten mehr
dem Volumen als dem Gewichte nach berechnet werden; _c_) Entwässerung.
So einfach und sicher die Aufgabe des Torfpressens scheint, so überaus
schwierig ist die praktische Ausführung. Das Pressen des Torfes ohne
weiteres ist ohne grosse Abschwächung der Qualität nicht ausführbar,
weil das durch Pressen entfernte Wasser werthvolle schlammige
Torfbestandtheile mit sich fortführt. Wollte man diesen Uebelständen
durch Anwendung siebartig durchlöcherter Formen in der
Centrifugalmaschine, durch Benutzung von Presstüchern oder Presssäcken
etc. auszuweichen suchen, so würde man sehr bald wahrnehmen, dass die
Siebe sich bald verstopfen und die Tücher und Säcke bersten. Ferner
zeigt sich, dass der Grad der Condensation gewöhnlich der aufgewendeten
Kraft nicht entspricht, weil der Torf, namentlich der Fasertorf und die
aschenarmen Rasentorfarten nach dem Pressen an einem warmen und
feuchten Orte aufbewahrt, sich leicht unter Volumenzunahme aufblättert.
Endlich scheiterten fast alle Unternehmungen, welche das Pressen der
=frischen= Torfmasse zum Zweck hatten, an der complicirten und
kostspieligen Construction der maschinellen Vorrichtungen. Dieser Weg
ist daher fast überall verlassen (mit Ausnahme von Schleissheim bei
München, wo man ihn jetzt noch, allerdings mit zweifelhaftem Erfolge,
betritt). Der Gedanke, die Verdichtung des nassen Torfes durch
chemisch-physikalische Agentien, wie Natronlauge, Salzsäure, Alaun,
gekochte Kartoffeln, Stärkekleister etc., zu unterstützen, erwies sich
in der Praxis gleichfalls als ein unfruchtbarer.
Es war ein wichtiger Fortschritt in der Geschichte der Torfgewinnung,
als man die Ueberzeugung gewann, dass die rohe Torfmasse vor der
Verdichtung eine Vorbereitung erheische, dass ferner die Presse
erfolgreich nur zur Condensation des =trocknen= Torfes dienen könne.
Die nasse Aufbereitung hat den Zweck, den Torf durch eine Art
Schlemmung, wodurch nicht nur die groben Fasern, Wurzeln und
Holztheile, sondern auch zum Theil die beigemengten Mineralstoffe
entfernt werden, in einen feinzertheilten Brei zu verwandeln. In dem
Torfwerke zu Staltach bei München wendet man folgendes, von =Weber=
herrührendes Verfahren der Torfzerkleinerung an: Die im Torfmoore
gestochenen Massen gelangen auf einer Eisenbahn zum Zerkleinerungswerk
und werden mit Hülfe eines aus Brettchen bestehenden und auf zwei
hölzernen Walzen laufenden endlosen Bandes gehoben und der Maschine
übergeben. Letztere ist ein stehender, unten verjüngter Cylinder,
welcher in seinem Innern mit vier Reihen sichelförmiger Messer besetzt
ist. In der Axe des Cylinders befindet sich eine durch Dampfkraft
bewegte eiserne Welle, welche ebenfalls sichelförmige Messer trägt. Der
bereitete Torf kommt als ziemlich steife Masse aus dem Schneidewerk auf
ein Tuch ohne Ende und wird darauf dem Trockenlokal zugeführt. Aehnlich
ist =Schlickeysen='s Torfmaschine, bei welcher man es durch andere
Stellung der Messer und sonstige Einrichtung dahin gebracht hat, dass
der Wasserzusatz zum Torf überflüssig ist, wodurch die Trocknung
wesentlich erleichtert wird. Die von =Fr. Versmann= (in London)
neuerdings construite vortreffliche Torfaufbereitungsmaschine besteht
wesentlich aus einem Trichter aus Kesselblech, in welches von oben nach
unten kleine Löcher siebähnlich eingeschlagen sind. In dem Trichter
bewegt sich ein eiserner Conus, welcher um seine Peripherie herum ein
schneckenartig gewundenes Messer trägt. Wird nun der aufzubereitende
Torf in den Zwischenraum zwischen Conus und Trichterwandung geworfen,
so wird der Torf durch den rotirenden Conus fein geschnitten und
zugleich als Brei durch die Trichteröffnung gedrückt, der nun in Form
von wurmförmigen Strähnen nach aussen tritt. Die gröberen Fasern, die
nicht durch die Löcher hindurch können, gelangen durch die untere
Trichteröffnung in einen Kasten und können entweder als Brennstoff
benutzt oder auch wieder auf den Trichter aufgegeben werden.
Im =Haspelmoor= (zwischen Augsburg und München) suchte man bis zum
Jahre 1856 nach dem (älteren) Verfahren von =Exter= (in München) den
Torf in einer Maschine zu zerkleinern, welche im wesentlichen aus 0,5
Meter starken, mit Stacheln besetzten Walzen bestand; die Stacheln
hatten eine Länge von 6 Centimeter und waren in zwei Reihen dergestalt
angeordnet, dass sie gegen eine eiserne Platte mit stumpfen Rippen
wirkte, welche zwischen die einzelnen Reihen von Stacheln eingreifen.
Ueber die Walzen ergiesst sich während der Arbeit auf die Torfmasse
Wasser aus einer Brause; die Torfstücken werden von den Stacheln
vorwärts getrieben, von den Rippen zurückgehalten, dadurch zermalmt und
mit dem übrigen Schlamm über die schräge Bühne in Kippwagen nach den
Formplätzen geführt, wo sie geformt werden. Die zwischen den Stacheln
zurückbleibenden Wurzeln und Latschen werden durch passende
Vorrichtungen entfernt. Bei dem von =Challeton= im Jahre 1824 zu
Montanger bei Corbeil (Dep. der Seine und Oise) eingeführten Verfahren
der Torfaufbereitung findet ein vollständiges Schlämmen des Torfes
statt. Der in ziegelähnlichen Streifen gewonnene Torf wird durch ein
Paternosterwerk in die Verkleinerungsmaschinen gehoben. Dieselben
bestehen aus einem System von sich rasch bewegenden, 1,3 Meter langen
und mit Messern besetzten Walzen, so wie aus zwei kaffeemühlartig
gestellten und mit Stacheln versehenen Cylindern, von denen sich der
innere mit grosser Geschwindigkeit bewegt. Zwischen den Walzen und
Cylindern ist ein Sieb mit Bürstenapparat angebracht, auf welches die
von den Walzen zerkleinerte Torfmasse fällt, um hier unter Mitwirkung
von einströmendem Wasser durch den Bürstenapparat in die mit Stacheln
besetzten Cylinder geworfen zu werden, wo die vollkommene Zertheilung
vor sich geht. Der Torfschlamm gelangt nun in Schlämmständer, wo er
seine schweren mineralischen Verunreinigungen absetzt und dann in höher
gelegene Rinnen, die den Schlamm in die Sickerbassins führen. Letztere
sind 0,3 Meter tiefe Gruben, deren Boden mit Schilf oder Rohr belegt
ist, durch welches das Wasser des Torfschlammes in den Untergrund
absickert. Der Schlamm bleibt in den Sickergruben, bis er die geeignete
Consistenz erlangt hat. Durch Aufdrücken eines gitterförmigen Rahmens
wird dann die Torfmasse in (500) Torfsoden zertheilt, welche durch
Liegen an der Luft völlig ausgetrocknet werden. Aehnliche
Torfbereitungsanstalten wie zu Montanger befinden sich zu Rheims und
St. Jean am Bielersee in der Schweiz. In der Anstalt von =Challeton=
sollen 100 Ctr. Torfmasse 14 bis 15 Ctr. fertigen Torf liefern und der
Aschengehalt um 7/8 verringert werden.
Den unzweifelhaften Vorzügen des Schlämmens stellen sich grosse
Nachtheile gegenüber, man braucht nämlich grosse Wassermengen, durch
die Reinigung und Beseitigung der gröberen Theile bildet sich viel
Abfall, die Transportkosten sind sehr erheblich und endlich ist man
während des Trocknens, welches nur langsam und vorsichtig geschehen
kann, vom Wetter abhängig. Es liegt mithin auf der Hand, dass es weit
rationeller sein würde, den gewöhnlichen unaufbereiteten Torf zu
verdichten. Die hierher gehörigen Verfahren des =trocknen Pressens=,
die eine neue Epoche in dem Torfaufbereitungsverfahren begründen, sind
die von =Gwynne= und von =Exter= (neues Verfahren). Nach dem Verfahren
von =Gwynne=, durch welches zuerst im Grossen =Presstorf= oder
_solidified peat_ erhalten wurde, wird der Torf vorläufig in der
Centrifugalmaschine getrocknet, dann zu einer Breimasse zermalmt, die
durch Wärme vollends entwässert und darauf durch Mühlen in Torfklein
verwandelt wird, welches endlich zum Formen in die mit Dampf geheizten
Pressen gelangt. Von weit grösserer wirtschaftlicher Wichtigkeit ist
die neue =Exter='sche Methode der Presstorffabrikation, wie sie seit
1856 auf dem Haspelmoor und seit 1859 auch in einer auf Actien
begründeten Presstorffabrik zu Kolbermoor bei Aibling (Südbayern, an
der von München nach Salzburg und Innsbruck führenden Bahn) ausgeübt
wird. Auch diesem Verfahren liegt die Idee zu Grunde, die frische, in
kleine Schollen zertheilte Torfmasse erst zu trocknen und dann unter
der Presse zu formen. Die Darstellung des Presstorfes in Kolbermoor (so
wie auch auf dem Staatswerke von Haspelmoor) beginnt mit der Gewinnung
und dem Lufttrocknen des rohen Torfes. Nach der Trockenlegung der zu
bearbeitenden Moorparcelle wird die Oberfläche von der Vegetation (in
Südbayern namentlich die Legföhre) befreit und die entblösste Torfmasse
zu einer ebenen Fläche ausgeglichen. Aus dem Torffeld wird nun mit
Hülfe von durch Locomobilen in Bewegung gesetzten Pflügen, durch Eggen
und zeitweiliges Wenden (wie beim Heumachen) der rohe Torf gewonnen.
Das lufttrocken gemachte Torfklein wird mit einem Schneepfluge
zusammengeschaufelt, durch einen Sammler auf Wagen gebracht und vom
Moore in die Magazine geführt. Behufs der Verdichtung kommt der
lufttrockne Torf in eine Zerkleinerungsmaschine, in welcher er
feingerissen wird, und dann in den Trockenofen, und zuletzt mit einer
Temperatur von 50-60°C. in die Presse (eine einfach wirkende
Excentrikpresse), in welcher die dunkelbraunen und glänzenden
Torfziegel dargestellt werden. =Presstorf= aus dem Kolbermoor (a) und
dem Haspelmoor (b) enthält:
(a) (b)
Asche 4,21 8,34
Wasser 15,50 15,50
Kohlenstoff 46,98 49,82
Wasserstoff 4,96 4,35
Stickstoff 0,72 }
Sauerstoff 27,63 } 26,99
---------------
100,00 100,00
[Sidenote: Heizwerth des Torfes.]
Die Brennbarkeit des Torfes ist wegen des in der Regel grossen Aschen-
und Wassergehaltes geringer als die des Holzes, dasselbe gilt von der
Flammbarkeit.
Nach =Karmarsch= sind ihrem absoluten Wärmeeffect nach
100 Kilogr. gelber Torf = 94,6 Kilogr. lufttrocknem Fichtenholz,
100 " brauner " = 107,6 " " "
100 " Erdtorf = 104,0 " " "
100 " Pechtorf = 110,7 " " "
100 Kubikmeter gelber Torf = 33,2 Kubikmeter Fichtenholz,
100 " brauner " = 89,7 " "
100 " Erdtorf = 144,6 " "
100 " Pechtorf = 184,3 " "
Mit diesen Resultaten stimmen auch die von =Brix= erhaltenen überein.
=Karsten= giebt an, dass bei Siedeprocessen
2-1/2 Gewichtstheil Torf = 1 Gewichtstheil Steinkohle,
4 Volumen " = 1 Volumen "
Die =Verdampfungskraft= des Torfes ist nach =A. Vogel= folgende:
Wasser. Verdampfungskraft.
Lufttrockner Faserstoff 10 Proc. 5,5 Kilogr.
Maschinentorf 12-15 " 5-5,5 "
Presstorf 10-15 " 5,8-6,0 "
[Sidenote: Neue Verwendung des Torfes.]
Der Torf hat seit etwa zwanzig Jahren eine neue Anwendung dadurch
gefunden, dass man seine Produkte der trocknen Destillation auf
Leuchtmaterialien (Paraffin, Torfkreosot, Solaröl) verarbeitet. Die
Gewinnung des Paraffins aus irländischem Torf im Grossen wurde schon
1849 von =Reece= versucht; fortgesetzte Versuche von =Kane= und
=Sullivan= ergaben das Resultat, dass 1 Tonne (= 20 Ctr.) Torf ungefähr
1,36 Kilogr. Paraffin, 9 Liter eines zur Beleuchtung geeigneten
flüchtigen Oeles und 4,54 Liter eines fixen Oeles liefere, welches als
Maschinenschmiere Anwendung finden könne. Nach =Wagenmann= liefert ein
Torf von der Hebrideninsel Lewis 6-8 Proc. Theer, und zwar 2 Proc.
Photogen, 1,5 Proc. Solaröl und 0,33 Proc. Paraffin.
Torfkohle.
[Sidenote: Torfkohle.]
In vielen Gegenden Deutschlands steht die Verwendung des Torfes als
Brennmaterial in keinem Verhältniss zu den vorhandenen Torflagern; grosse
Strecken Torfmoore liegen fast unbenutzt oder werden doch nicht in einem
solchen Umfange ausgebeutet, als die vorhandene Menge und die
Wiedererzeugung des Torfes gestatten. Der Grund davon liegt in der
Unbequemlichkeit, welche mit der Verwendung des Torfes verknüpft ist:
sein Volumen ist im Vergleich zu seiner Heizkraft meist ein sehr grosses,
bei seiner Verbrennung erzeugen sich unangenehm riechende Produkte,
welche den Torf zur Zimmerheizung fast unbrauchbar machen. Man sucht
daher den Torf dadurch zu verbessern, dass man ihn in =Torfkohle=
verwandelt.
Die Zusammensetzung der Torfkohle ist wegen der schwankenden
Zusammensetzung der Torfsorten eine sehr verschiedene.
Die Zusammensetzung der äussersten Glieder lässt sich auf folgende
Weise ausdrücken:
Torfkohle, Torfkohle,
erste Qualität. schlechteste Qualität.
Kohlenstoff 86 34
hygroskopisches Wasser 10 10
Asche 4 56
Ueber den absoluten und specifischen Wärmeeffect der Torfkohle lässt
sich nach den wenigen Daten, die vorliegen, keine sichere Angabe
machen. Gewöhnliche Torfkohle kommt in ihrem specifischen Wärmeeffect
dem der Holzkohle sehr nahe, im übrigen steht sie in den meisten Fällen
bezüglich ihrer Brauchbarkeit hinter der Holzkohle zurück, weil sie
wegen ihrer geringen Dichtigkeit und der grossen Menge staubförmiger
Asche kein intensives Feuer zu geben vermag. Der Benutzung in
Schachtöfen steht ihre leichte Zerdrückbarkeit entgegen, indem sie sich
leicht, namentlich in den tieferen Theilen des Schachtes, zu einer
dichten Masse zusammenballt, welche der Gebläseluft den Durchgang
erschwert und den Schmelzprocess in Unordnung bringt. Dagegen bedient
man sich bei Herd-, Pfannen- und Kesselfeuerungen der Torfkohle mit
vielem Erfolg. Die aus verdichtetem Torf dargestellte Torfkohle hat
eine so grosse Festigkeit und Dichtigkeit, dass dieselbe für den
Metallurgen von sehr grosser Wichtigkeit werden kann, wenn ihre
Herstellung ohne zu grosse Kosten ausführbar ist.
Die Braunkohlen.
[Sidenote: Braunkohle.]
Eben so wie der Torf ist die =Braunkohle= ein durch nasse Vermoderung
verändertes Holz, wobei jedoch der wesentliche Unterschied stattfindet,
dass der Zersetzungsprocess bei der Braunkohle viel weiter vorgeschritten
ist, als beim Torfe. Berücksichtigt man allein die Eigenschaften, so
lässt sich nicht wohl eine Grenze zwischen Braunkohle und Steinkohle
ziehen; nur die geologischen und paläontologischen Verhältnisse des
Vorkommens vermögen Anhaltepunkte für die Bestimmung einer fossilen
Kohlenart zu liefern. Es lässt sich in dieser Hinsicht allgemein sagen,
dass jede fossile Kohle, welche jünger ist als Kreide, und in Formationen
über derselben vorkommt, Braunkohle zu nennen ist; jede Kohle, die in
Formationen sich findet, welche älter sind als Kreide, ist als Steinkohle
zu bezeichnen. Da der Stickstoffgehalt der Steinkohlen weit grösser ist
als der der Braunkohlen, so lässt sich darauf eine Reaction gründen,
durch welche man Steinkohle in sehr vielen (jedoch nicht in allen) Fällen
leicht von Braunkohle unterscheiden kann. Letztere, in ihrer
Zusammensetzung der Cellulose weit ähnlicher als die Steinkohle, liefert
beim Erhitzen in einem Probirglase Dämpfe, die durch vorherrschenden
Holzessig sauer reagiren, während bei gleicher Behandlung von Steinkohle,
durch vorwaltendes Ammoniak und durch Ammoniakbasen (Anilin, Lepidin
etc.) ammoniakalisch reagirende Dämpfe gewonnen werden. Nach einer andern
Probe soll man die zu untersuchende Kohle im fein gepulverten Zustande
mit Kalilauge erhitzen; Steinkohle lässt die Flüssigkeit farblos,
Braunkohle färbt sie meist durch Bildung von Kaliumhumat braun, doch sind
hiervon ausgenommen die Braunkohlen der nördlichen alpinen
Tertiärformation, sobald sie den Charakter der Fettkohle annehmen. Ein
anderer charakteristischer Unterschied zwischen Steinkohle und Braunkohle
ist (nach =E. Richter= und nach =Hinrichs=) der, dass erstere beim
Trocknen bei 115° allmälig bis zu einem gewissen Minimum an Gewicht
verliert, dann aber wächst das Gewicht wieder in Folge einer Oxydation.
Braunkohle zeigt diese Gewichtszunahme nicht.
Nach dem verschiedenen Zersetzungsgrade unterscheidet man mehrere
Varietäten der Braunkohle: 1) die =fasrige Braunkohle= (fossiles oder
bituminöses Holz, Lignit) von dem Ansehen des Holzes, in dem nicht
selten Stamm-, Ast- und Wurzelstücke deutlich erkennbar sind; 2) die
=gemeine Braunkohle= bildet derbe spröde Massen von muscheligem Bruche.
Bei glänzendem Bruche nennt man sie Gagat; 3) die =erdige Braunkohle=
oder =Erdkohle= ist, wie schon ihr Name andeutet, eine mit erdigen
Substanzen gemengte dunkelbraune Braunkohle. Zur Theerschwelung (für
Solaröl und Paraffin) geeignete Braunkohle findet sich in Deutschland
besonders in Preussen (bei Weissenfels und Zeitz, Oschersleben, Saarau
in Schlesien) und im Königreich Sachsen (in der Nähe von Borna), sie
führt den Namen »Schmierkohle«.
Sehr häufig findet sich in den Braunkohlen Schwefelkies (und zwar die
rhombische Varietät als Vitriolkies). Ist in derselben die Menge der
kiesigen und erdigen Bestandtheile überwiegend, so entsteht daraus die
=Alaunerde=, mit welchem Namen auch ein mit Bitumen und Schwefelkies
gemengter Thon bezeichnet wird. Der Aschengehalt der Braunkohlen ist
ein sehr verschiedener. Im Durchschnitt lässt sich der Aschengehalt der
Braunkohlen zu 5-10 Proc. annehmen. Die Asche besteht wesentlich aus
Thonerde, Kieselerde, Kalk, Magnesia, Eisen- und Manganoxyd. Das
hygroskopische Wasser kann bei frisch geförderten Kohlen bis zu 50
Proc. steigen, beträgt aber im lufttrocknen Zustande durchschnittlich
20 Proc., so dass, wenn man den allerdings sehr schwankenden
Aschengehalt unberücksichtigt lässt, lufttrockne Braunkohle etwa
zusammengesetzt ist aus
Kohle 48-56 Proc.
Wasserstoff 1-2 "
chemisch gebundenem Wasser 31-32 "
hygroskopischem Wasser 20 "
Die Brennbarkeit der Braunkohle ist geringer als die des Holzes, ihre
Flammbarkeit steht zwischen der des Holzes und der Steinkohle. Die
Braunkohlen geben im Allgemeinen folgenden Wärmeeffect:
[A] = Absol.
[B] = Specif.
[C] = Pyrom.
[D] = 10 Proc.
hygrosk.
---+----
|
Braunkohle | Wasser
-----+---- | +-----
| | | [A] [B] [C]
Lufttrockne faserige mit 20 Proc. und ohne Asche 0,48 0,55 1800
" " " " 20 " " " " [D] " 0,43 -- --
" erdige " " 20 " " " " ohne " 0,61 0,79 1975
" " " " 20 " " " " [D] " 0,55 -- --
" muschelige " " 20 " " " " ohne " 0,69 0,88 2050
" " " " 20 " " " " [D] " 0,62 -- --
Gedarrte faserige " " 20 " " " " ohne " 0,61 -- 2025
" " " " 20 " " " " [D] " 0,55 -- --
" erdige " " 20 " " " " ohne " 0,76 -- 2125
" " " " 20 " " " " [D] " 0,69 -- --
" muschelige " " 20 " " " " ohne " 0,85 -- 2200
" " " " 20 " " " " [D] " 0,76 -- --
Aus dieser Tabelle geht hervor, dass lufttrockne Braunkohlen gedarrtes
Holz an absolutem und pyrometrischem Wärmeeffect und an specifischem
Wärmeeffect das beste Holz um mehr als das Doppelte übertreffen.
Die =Verdampfungskraft= der Braunkohlen ist folgende:
Wasser. Asche. Verdampfungskraft.
Böhm. Braunkohle 28,7 Proc. 10,6 Proc. 5,84 Kilogr.
Bituminöses Holz 23,7 " 3,9 " 5,76 "
Erdkohle 47,2 " 4,8 " 5,55 "
Stückkohle 47,7 " 3,1 " 5,08 "
[Sidenote: Anwendung der Braunkohle.]
Die Anwendbarkeit der Braunkohle als Brennmaterial ist beschränkter als
die der Steinkohle, da sie für solche Zwecke, für welche die backenden
Steinkohlen besonders brauchbar sind, nicht benutzt werden kann. Die
Braunkohlen sind namentlich zu Rostfeuerungen, z. B. in chemischen
Fabriken und Salinen, so wie als Heizmaterial für Stubenöfen brauchbar.
Die erdige Varietät lässt sich indessen oft nur dann zur directen
Feuerung benutzen, wenn sie zuvor eingesumpft und in Formen, gleich den
Ziegeln, meist mit Hülfe von Maschinen, gestrichen und getrocknet
worden. Die Praxis hat gezeigt, dass frisch geförderte Braunkohlen den
gelagerten vorzuziehen sind, indem letztere, selbst bei Abwesenheit von
Schwefelkies, bei längerem Lagern unter dem Einflusse der Luft und der
Feuchtigkeit eine langsame Verbrennung erleiden, wodurch sie an
Brennkraft einbüssen. Eine wichtige Anwendung haben die Braunkohlen
darin gefunden, dass man sie der trocknen Destillation unterwirft und
auf Paraffin und Solaröl verarbeitet.
Die Steinkohlen.
[Sidenote: Steinkohlen.]
Die =Steinkohle= (oder Schwarzkohle) ist nächst den Eisenerzen und dem
Steinsalze das wichtigste anorganische Naturprodukt, welches der Bergmann
aus der Tiefe zu Tage fördert. Die Eisenproduktion, die grosse Mengen
Brennstoff consumirenden Gewerbe, würden nie die gegenwärtige Ausdehnung
erreicht haben, wenn nicht die Steinkohle den nöthigen Brennstoff
geliefert hätte. Die Steinkohlen dienen zur Heizung und zur Produktion
von Kraft. Wohlfeile Steinkohlen sind daher auch gleichbedeutend mit
wohlfeiler Arbeitskraft und bilden somit eine der wichtigsten Grundlagen
der modernen Industrie.
Die Steinkohlen sind mumisirte und verkohlte Ueberreste einer längst
untergegangenen Flora, deren hundertfältig über einander gepresste Stämme
gegenwärtig regelmässige, oft viele Quadratmeilen ausgedehnte
Gebirgsschichten bilden. Ueber den Process, welcher bei der
Steinkohlenbildung stattfand, existiren mehrere Ansichten. Die einfachste
Ansicht ist wohl die, dass ein sehr langsamer, durch die Erdwärme
unterstützter und durch den Druck der aufliegenden Gebirgsschichten
modificirter Zersetzungsprocess, welcher auf eine immer reinere
Darstellung des Kohlenstoffs hinarbeitete, die Hauptrolle gespielt hat.
Daher ist der Anthracit fast reiner Kohlenstoff, während die
verschiedenen Varietäten der Steinkohle noch um so mehr bituminöse und
flüchtige Substanzen enthalten, je weniger weit ihre Zersetzung
fortgeschritten ist. Der Wasserstoff und Sauerstoff entweicht mit
Kohlenstoff verbunden als Kohlenwasserstoffgas (Grubengas,
Methylwasserstoff), als Erdöl und als Kohlensäure. Der Anthracit in
seiner vollendetsten Form ist als dasjenige Produkt zu betrachten, in
welchem der Zersetzungsprocess, durch welchen Braun- und Steinkohle sich
bilden, sein Ende erreicht hat.
Kohlenstoff Wasserstoff Sauerstoff
Cellulose 52,65 5,25 42,10
Torf von Vulcaire 60,44 5,96 33,60
Lignit 66,96 5,27 27,76
Erdige Braunkohle 74,20 5,89 19,90
Steinkohle (secundäres Gebirge) 76,18 5,64 18,07
" (Kohlenformation) 90,50 5,05 4,40
Anthracit 92,85 3,96 3,19
Bei der durch die Ausbreitung der Dampfkraft und Abnahme des Holzes als
Heizungsmaterial stark gesteigerten Consumtion der Steinkohlen ist es von
Interesse, einen Ueberblick zu gewinnen über die noch vorhandenen
Steinkohlenschätze der Erde. Die grössten Steinkohlenbecken Europas sind
1) in =England=[194] das im Süden von Wales, welches 4 geographische
Meilen breit und 20 Meilen lang ist, ferner das im Norden bei Leeds,
Manchester und Sheffield, an welches sich die Becken von Newcastle und
von Schottland anschliessen; 2) in =Belgien= das Kohlenrevier von Lüttich
(Maas-Bassin), das von Charleroi und Namür (Sambre-Bassin) und das von
Mons; 3) in =Frankreich= das der Loire (St. Etienne und Rive de Gier),
von Valenciennes, von Creuzot und Blanzy, von Aubin (Aveyron), von Alais
(Gard); 4) in =Deutschland= das schlesische Becken, das Saarbecken, das
Kohlenrevier an der Ruhr, die Kohlenbassins bei Zwickau und im
Plauen'schen Grunde u. s. w.; 5 in =Oesterreich= die böhmischen Becken zu
Pilsen, Brandau und Schlan. Aber das grösste dieser europäischen Becken
verschwindet ganz, wenn man sie mit denjenigen vergleicht, welche in
=Nordamerika= vorkommen. Das ausgedehnteste der nordamerikanischen Becken
ist dasjenige, welches in einiger Entfernung südwestlich vom See Erie
seinen Anfang nimmt und sich über die Staaten Pennsylvanien, Virginien,
Kentucky, Tennessee, bis an den Fluss Tennessee fortsetzt. Es trägt den
Namen Apalachisches Kohlenfeld, hat eine Breite von 37 und eine Länge von
130 geographischen Meilen, während die Oberfläche 2800 geographische
Quadratmeilen einnimmt. Um weniges kleiner sind die Becken von Illinois,
von Canada und Michigan.
[194] Die Steinkohlenproduktion in Grossbritannien ist sehr im Steigen
begriffen. Sie betrug
1860 80 Millionen Tons à 20 Ctr.
1862 81 " " "
1864 92 " " "
1866 101 " " "
1868 104 " " "
1869 108 " " "
[Sidenote: Accessorische Bestandtheile der Steinkohle.]
Unter den accessorischen Bestandtheilen der Steinkohlen ist
erwähnenswerth der Schwefelkies, welcher entweder als eigentlicher
tesseraler Schwefelkies oder als rhombischer Strahl- oder Vitriolkies
eine zwar gewöhnliche, aber unliebe Beimengung desselben bildet, indem
er durch seinen Schwefelgehalt die Kohle zu gewissen Feuerungszwecken
untauglich macht, theils durch seine Vitriolescirung die Kohle
auflockert und zersprengt, sogar Selbstentzündungen der Flötze und
Lager verursachen kann. Nächst dem Schwefelkies erscheinen nicht selten
Bleiglanz, Kupferkies und Zinkblende. Alle diese Sulfurete sind wohl
aus den entsprechenden Sulfaten entstanden, welche, in Wasser gelöst,
die Steinkohlenflötze durchdrangen und durch die Einwirkung der
organischen Substanz reducirt wurden. Von erdigen Mineralien sind
besonders Kalkspath, Braunspath, Gyps, Baryt, Schieferthon, der thonige
Sphärosiderit und der Kohleneisenstein oder Blackband (ein inniges
Gemenge von Eisenspath, Kohle und etwas Kieselthon), eines der
wichtigsten Mineralien der carbonischen Formation, zu erwähnen.
[Sidenote: Eintheilung der Steinkohlen.]
In technischer Hinsicht theilt man die Steinkohlen nach ihrem Verhalten
im Feuer ein in: 1) =Backkohlen=, deren Pulver, in einem Tiegel erhitzt,
schmilzt und zu einer gleichförmigen Masse zusammenbackt; 2)
=Sinterkohlen=, deren Pulver nur zu einer festen Masse sich vereinigt,
ohne eigentlich zu schmelzen; 3) =Sandkohlen=; wenn das Pulver keinen
Zusammenhang bekommt. In England unterscheidet man nach der Benutzung
=drei= Sorten Kohle, nämlich 1) die =Gaskohle= (_gaz coal_), 2) die
=Hauskohle= (_household coal_), 3) die =Dampfkohle= (_steam coal_).
Wenn wir diese Eintheilung beibehalten, so zeigt die elementare
Zusammensetzung, verglichen mit ihrem chemischen und physikalischen
Verhalten, dass die =Backkohlen= entweder ein aus Kohlenstoff und
Wasserstoff bestehendes Bitumen enthalten, oder, was wahrscheinlicher
ist, dass eine solche Verbindung bei höherer Temperatur aus ihnen sich
bilde; dass die in den Sinterkohlen vorhandene grössere Sauerstoffmenge
die Quantität dieses Bitumens verringert, aber seine Bildung nicht
verhindert. Bei den Sandkohlen bildet sich dieses Bitumen in noch
geringerer Menge. Neuere Untersuchungen jedoch bestätigen diese Ansicht
nicht, dass mit der Zunahme des Sauerstoffs die Eigenschaft des Backens
abnehme und die sauerstoffärmsten Kohlen stets Sandkohlen seien. Es
sind Steinkohlen gefunden worden, die fast gleiche Zusammensetzung,
aber trotzdem ein sehr verschiedenes Verhalten in der Hitze
zeigen[195].
[195] =E. Richters= hat neuerdings ein Verfahren zur vergleichenden
Bestimmung der Backfähigkeit verschiedener Steinkohlen
beschrieben. Vergl. Dingler's polyt. Journ. Bd. 195 p. 72.
[Sidenote: Anthracit.]
Der =Anthracit= oder die =Kohlenblende= ist, wie schon erwähnt, als
dasjenige Produkt des Zersetzungsprocesses, durch welchen überhaupt
Steinkohlen gebildet werden, zu betrachten, in welchem jener Process sein
eigentliches Ziel und Ende erreicht hat. Der Anthracit findet sich im
Uebergangsgebirge vorzugsweise zwischen den Schichten des Thonschiefers
und der Grauwacke, sowie zwischen Glimmerschiefer und auf solchen Gängen,
welche jene Formation durchsetzen. Der Anthracit ist ein völlig
unkrystallinischer Körper, wodurch er sich vom Graphit unterscheidet. Er
ist tiefschwarz, spröde, von muschligem oder doch unebenem Bruche, brennt
mit wenig leuchtender, aber rauchloser Flamme, erweicht im Feuer nie,
decrepitirt aber häufig darin.
=Jacquelain= erhielt bei der Analyse folgender Anthracite nachstehende
Resultate:
Kohlenstoff. Wasserstoff. Sauerstoff. Stickstoff. Asche.
aus Swansea 90,58 3,60 3,81 0,29 1,72
" Sablé 87,22 2,49 1,08 2,31 6,90
" Vizille 94,09 1,85 " 2,85 1,90
" d. Isère-Dep. 94,00 1,49 " 0,58 4,00
Man hat die Brauchbarkeit des Anthracits als Brennmaterial lange Zeit
verkannt. Er lässt sich indessen bei zweckmässiger Behandlung,
besonders bei kräftigem Gebläse, vortheilhaft auf mannichfache Weise
benutzen. In Swansea und Pennsylvanien wendet man den Anthracit als
Reductionsmittel der Eisenerze in Hohöfen (Anthracithochöfen) an. Man
benutzt ausserdem den Anthracit beim Kalkbrennen, Ziegelbrennen, in
Salinen, selbst für häusliche Zwecke als Brennmaterial.
[Sidenote: Backkohle.]
Die =Backkohle= ist ausser ihrem Verhalten in der Hitze, wobei die
zerriebene Kohle zusammenbackt und ein dichtes, geflossenes Koksstück
bildet, durch dunkelschwarze Farbe und leichte Entzündlichkeit
charakterisirt. Bezeichnet man (mit =Fleck=) den Procentgehalt an
Kohlenstoff in der aschenfreien Kohlensubstanz mit C, den disponiblen
Wasserstoff mit W_{1}, den gebundenen Wasserstoff mit W; den Sauerstoff
und Stickstoff mit S, so ist (C + (W + W_{1}) + S = 100). W_{1} berechnet
sich aus der Annahme, dass 8 Proc. Sauerstoff 1 Proc. Wasserstoff binden,
mithin ist W_{1} = 5/8 und dieser Werth von dem Gesammtwasserstoffgehalt
abgezogen, liefert als Differenz den disponiblen Wasserstoff = W. Die
Eigenschaft eine Kohle zu backen und geflossene Koks zu liefern, ist
dadurch bedingt, dass auf 100 Th. Kohlenstoff nicht weniger als 4 Th.
disponibler Wasserstoff kommen. Sie eignen sich besonders zur
Leuchtgasfabrikation (=Gaskohle=), wenngleich =Fleck= als Gaskohle im
weitesten Sinne jede Kohle ansieht, welche auf 1000 Th. Kohlenstoff
mindestens 20 Th. gebundenen Wasserstoff enthält. Da nun aber der Werth
einer solchen Gaskohle gleichzeitig von dem disponiblen Wasserstoff
abhängt, durch dessen Gegenwart die Leuchtkraft des Gases in Folge
gelöster flüchtiger Kohlenwasserstoffe erhöht werden muss, so kann man
Kohlen mit 2 Th. gebundenem und 4 Th. disponiblem Wasserstoffe (auf 100
Th. Kohlenstoff) als =beste= Kohlensorte und mit dem Namen =Back-= und
=Gaskohle= bezeichnen.
Wegen ihres grossen Wasserstoffgehaltes lassen sie sich leichter
entzünden als die übrigen beiden Steinkohlensorten und geben aus diesem
Grunde die längste Flamme. Sehr stark backende Kohlen eignen sich für
sich allein für Flammenfeuer nicht, weil sie in Folge ihres starken
Aufblähens den Rost verstopfen und dadurch den Luftzug hindern, und
weil sie wol eine schnelle, aber keine anhaltende Hitze geben. Dagegen
ist Backkohle besonders gut anwendbar zum Schmieden des Eisens
(=Schmiedekohle=, _charbon de forge_, _houille maréchale_, _smith
coal_); weil sie während des Brennens zu einer Masse zusammensintert,
durch welche die Gebläseluft zusammengehalten, der Wärmeeffect
gesteigert und an Brennmaterial gespart wird.
Die =Sandkohle= ist die geringste Kohlensorte; sie ist sehr
sauerstoffreich, schwindet stark beim Verkoken und hinterlässt aus
kleinen Stücken bestehende, sandige Koks. Sie enthalten weniger als 40
Th. disponiblen Wasserstoff. Sie wird vorzugsweise in Fällen angewendet,
wo es sich weniger um die Art des Feuers, als um möglichste Billigkeit
handelt, wie beim Ziegel- und Kalkbrennen.
Die =Sinterkohle= hat eine mehr ins Eisengrau gehende Farbe; Oberfläche
und Bruch sind oft sehr glänzend. Sie ist weit schwieriger entzündlich
als die Backkohle und enthält sehr häufig viel Schwefelkies; sie eignet
sich ganz vorzüglich zur Entwickelung von schneller und zugleich
anhaltender Hitze und passt deshalb für den Flammen- und
Schachtofenbetrieb, für Tiegelschmelzungen, unter Kesselfeuerungen u. s.
w. Bei der Verkokung verändern sie ihr Volumen nur wenig, sinken im
Koksofen schwach zusammen und geben bei wenig Gasausbeute auch lockere
gesinterte Koks. Sie enthalten in der verbrennlichen Substanz auf 100 Th.
Kohlenstoff weniger als 4 Th. disponiblen und weniger als 2 Th.
gebundenen Wasserstoff. An die Sinterkohlen schliessen sich gewisse
Anthracite an, obgleich die eigentlichen Anthracite als natürliche Koks
ausser aller Beziehung zu dem Verkokungs- und Vergasungsprocesse stehen.
In dem Wasserstoffgehalt der organischen Masse der Steinkohlen und
dessen Verhältniss hat man, wie aus Vorstehendem folgt, einen
Gradmesser zur Beurtheilung ihrer physikalischen Eigenschaften nach
ihrer chemischen Zusammensetzung. Es enthalten
Backkohlen auf 100 C über 4 W_{1}, unter 2 W
Back- und Gaskohlen " 100 C " 4 W_{1}, über 2 W
Gas- und Sandkohlen " 100 C unter 4 W_{1}, " 2 W
Sinterkohlen " 100 C " 4 W_{1}, unter 2 W
Nimmt man den Gehalt an hygroskopischem Wasser in der Steinkohle zu 5
Proc. und den durchschnittlichen Gehalt gleichfalls zu 5 Proc. an, so
ergeben sich für die mittlere Zusammensetzung folgende Zahlen:
Kohlenstoff 69-78
Wasserstoff 3- 4
Chemisch gebundenes und hygroskopisches Wasser 13-23
Asche 3
Die Steinkohlenasche ist ein Gemenge von Mineralstoffen, welches nach
den mechanischen und chemischen Einflüssen, denen die kohlenbildenden
Vegetabilien ausgesetzt waren, der Qualität und Quantität nach nicht
nur in den fossilen Kohlen verschiedenen Alters, sondern auch in
demselben Kohlenflötze wechseln kann; es hat die qualitative
Zusammensetzung der Braunkohlenasche und besteht wesentlich aus
Thonerdesilicat oder aus Gyps und Schwefeleisen, ausserdem auch noch
aus Kalk und Magnesia an Kohlensäure gebunden, Eisen- und Manganoxyd,
sowie aus geringen Mengen von Chlor und Spuren von Jod. An Thonerde
reiche und an Kieselerde arme Aschen sind unschmelzbar; solche, in
welchen ein hoher Kieselerdegehalt bei mangelndem Eisenoxyd
vorherrscht, fritten, ohne zu schmelzen, ein Gehalt an Eisenoxyd- und
Kalisilicaten macht die Aschen leicht schmelzbar, bedingt vermehrte
Schlackenbildung und führt durch Einhüllung von Kohletheilchen Verluste
an Brennstoff und dadurch Verminderung der Brennkraft herbei. Die
wirkliche Aschenmenge (wohl zu unterscheiden von dem
Verbrennungsrückstand in Rostfeuerungen) variirt zwischen 0,5 und 20
bis gegen 30 Proc. Durch die =nasse Aufbereitung= der Steinkohlen vor
der Verkokung wird ein Theil der Mineralbeimengungen entfernt.
[Sidenote: Wärmeeffect.]
Der Wärmeeffect von Steinkohlen von mittlerer Zusammensetzung, ihr
specifisches Gewicht und ihre Zusammensetzung sind in folgender Tabelle
zusammengestellt:
[A] = Kohlenstoff
[B] = Waserstoff
[C] = Chem. geb. Waser
[D] = Hygrosk. Wasser
[E] = Asche
[F] = absoluter
[G] = specifischer
[H] = pyrometrischer
[I] = 1 Theil reducirt Blei
[J] = 1 Theil erwärmt Wasser von 0-100° C.
[K] = Spec. Gewicht
Zusammensetzung. Wärmeeffect.
[A] [B] [C][D][E] [F] [G] [H] [I] [J] [K]
Anthracit 85 3 2 5 5 0,96 1,44 2350° 26-33 60,5-74,7 1,41
Backkohle 78 4 8 5 5 0,93 1,17 2300° 23-31 52,8-72 1,13-1,26
Sinterkohle 75 4 11 5 5 0,89 1,16 2250° 19-27 44-61,6 1,13-1,30
Sandkohle 69 3 18 5 5 0,79 1,06 2100° 21-31 50-71 2,05-2,34
In der Praxis nimmt man an, dass das Heizvermögen einer guten
Steinkohle dem der Holzkohle nahe komme und das des trockenen Holzes um
das Doppelte übertreffe. Bei Schmelzprocessen verhält sich die
Heizkraft von Steinkohlen zu Holz dem Volumen nach wie 5 : 1, dem
Gewichte nach wie 15 : 8. Nach den Versuchen von =Karsten= sind in
Flammenöfen in der Wirkung
100 Volumen Steinkohle = 700 Volumen Holz,
100 Gewichtsth. " = 250 Gewichtsth. "
bei Siedeprocessen
100 Volumen Steinkohlen = 400 Volumen Holz = 400 Volumen Torf
100 Gewichtsth. " = 160 Gewichtsth. " = 250 Gewichtsth. "
[Sidenote: Verdampfungskraft der Steinkohlen.]
Die Verdampfungskraft der Steinkohlen bildet für eine technische
Untersuchung den allerwichtigsten Gesichtspunkt. Sie erscheint als der
Ausdruck von drei Factoren, nämlich 1) dem Gehalt an hygroskopischem
Wasser, 2) dem Gehalt an unverbrennlichen Theilen, 3) der
Zusammensetzung der organischen Substanz. Da, wie =Hartig='s Versuche
ergeben haben, die Verdampfungskraft der verbrennlichen Substanz bei
den meisten Steinkohlen gleich (= 8,04-8,30 Kilogr. Dampf) ist, so kann
man den Verdampfungswerth einer Kohle einfach durch eine Wasser- und
Aschenbestimmung erfahren. Nach =W. Stein= kann die praktische
Nutzleistung der Steinkohlen zu 2/3 der aus der chemischen
Zusammensetzung berechneten angenommen werden.
Die nutzbare Verdampfungskraft der in Süddeutschland gebräuchlichen
Steinkohlensorten ist nach Versuchen im Laboratorium und nach
Heizversuchen folgende:
Nutzbare
Asche. Verdampfungskraft
Ruhrer Kohle I. Qualität 5,0 7,2
Zwickauer Pechkohle I. " 6,06 6,45
" " II. " 15,41 5,61
Böhmische Kohle I. " 6,6 5,8
" " II. " 6,9 4,9
" " III. " 10,3 4,2
Saarkohle 21,50 6,06
Stockheimer Kohle I. " 6,3 2,72
" " II. " 8,4 3,86
[Sidenote: Bogheadkohle.]
Unter dem Namen =Bogheadkohle= oder Torbane-Hill-Kohle versteht man eine
in Bathgate bei Edinburgh und auf den Hebriden in grosser Menge sich
findende fossile Kohle, welche eben so wie die auf der Pankrazzeche
unweit Pilsen in Böhmen vorkommende =Blattelkohle= eine der
Sigillarienzone angehörende, der Cannelkohle verwandte Steinkohle ist, in
welcher grosse Mengen von bituminöser Substanz angehäuft sind. Sie
liefert nur geringe Koks und giebt bei der trocknen Destillation
Paraffin, Solaröl und Photogen, während die eigentliche Steinkohle
Anthracen, Naphtalin und Benzol liefert. 100 Th. Bogheadkohle enthalten
Kohlenstoff 60,9 65,8
Stickstoff 0,7 0,7
Wasserstoff 9,1 9,1
Schwefel 0,3 0,1
Sauerstoff 4,3 5,4
Wasser 0,3 0,5
Asche 24,1 18,6
Die Bogheadkohle findet sowol als Brennmaterial, sowie zur Gasbereitung
(1 Ctr. giebt mehr als 800 Kubikfuss Gas) und Fabrikation von Paraffin
und Solaröl Anwendung. Der Bogheadkohle ähnlich sind die ebenfalls in
Schottland vorkommenden Kohlen, die =Wemysskohle=, die
=Lanarkshirekohle= und die =Rigside-Kohle=.
Petroleum als Brennstoff.
[Sidenote: Petroleum als Heizmaterial.]
Das =Petroleum= (worunter hier nicht allein das natürliche Erdöl zu
verstehen ist, sondern auch durch Destillation von fossilen Kohlen und
bituminösem Schiefer erhaltene flüssige Kohlenwasserstoffe) ist unter
gewissen Bedingungen als Heizmaterial sehr beachtenswerth. Das spec. Gew.
dieses Oels schwankt zwischen 0,786 und 0,923 bei 0°. Der
Ausdehnungscoëfficient für 1°C. liegt zwischen 0,00072 und 0,000868; die
Kenntniss desselben ist für die Praxis von Wichtigkeit. Die in der
nordamerikanischen Dampfmarine mit Petroleum angestellten Versuche sind
günstig ausgefallen; ein Dampfer mit Petroleum geheizt, kann die See
unter Dampf dreimal so lang, mit weniger Arbeit und grösserer Oekonomie
halten, als mit einem gleichen Gewicht Steinkohlen. Da das Petroleum bei
seiner Verbrennung keinen Rauch, sondern nur einen wässrigen Dunst
bildet, so fallen auch die Rauchkamine weg. Da das Petroleum bis zu 14
Proc. Wasserstoff enthält, so erhält man durch Condensation der
Verbrennungsgase ein grosses Quantum reinen Wassers, welches bei
Seedampfern sehr gut als Speisewasser verwendet werden kann. Die bei
dieser Condensation frei werdende Wärme kann zum Vorwärmen des
Speisewassers benutzt werden. Nach den Versuchen von =H. Deville= ist ein
Heizer überflüssig, da die Zufuhr des Petroleums zur Feuerung mit grosser
Leichtigkeit zu reguliren ist.
Nach =Fr. Storer= verdampft 1 Kilogr. rohes Petroleum 10,36 Kilogr.
Wasser, während 1 Kilogr. Anthracit nur 5,1 Kilogr. Wasser verdampft.
(Die theoretische Verdampfungskraft des reinsten Petroleums ist 18,06
Kilogr., denn geht man von der procentischen Zusammensetzung des
Petroleums aus, so ist
C 0,86 . 8080 = 6948
H 0,14 . 34462 = 4824 11772
----- -----
11772 W.-E. und 652 = 18,08 Kilogr.
Nach den ausgedehnten Versuchen =H. Deville='s (1866-1869) ist die
Heizkraft verschiedener Petroleumarten in Wärmeeinheiten ausgedrückt
beispielsweise folgende:
Schweres Oel aus Westvirginien 10180 W.-E.
Leichtes Oel aus Westvirginien 10223 "
Leichtes Oel aus Pennsylvanien 9963 "
Schweres Oel aus Ohio 10399 "
Oel von Java (Rembang) 10831 "
Oel von Java (Cheribon) 9593 "
Oel von Java (Sarabaya) 10183 "
Petroleum von Schwabweiler (Elsass) 10458 "
Petroleum von Ostgalizien 10005 "
Petroleum von Westgalizien 10235 "
Rohes Schieferöl von Autun 9950 "
In neuerer Zeit haben =R. Foote=, =Wyse=, =Field= und =Aydon=, ferner
=H. Deville=, =Dorsett= und =Blyth= etc. Dampfkesselfeuerungen für
Petroleum construirt, die jedenfalls die Beachtung der Pyrotechniker
verdienen. Seit einiger Zeit wird das Petroleum anstatt Alkohol als
Heizmaterial bei Kaffeemaschinen und ähnlichen Kochapparaten der
Haushaltung mit Vortheil benutzt.
Koks.
[Sidenote: Koks.]
Unter =Koks= versteht man die durch Verkokung der Steinkohle dargestellte
Kohle, welche, je nachdem Back-, Sinterkohle oder Sandkohle zu ihrer
Darstellung gedient hatte, als =Backkoks=, =Sinter-= und =Sandkoks=
unterschieden werden. Mit dem Namen =Gaskoks= bezeichnet man die bei der
Bereitung des Leuchtgases aus Steinkohlen in den Retorten
zurückbleibenden Koks.
Das =Verkoken=, sehr häufig, obgleich fälschlich, =Abschwefeln=
genannt, hat zum Zweck: 1) den Kohlenstoffgehalt zu vergrössern, um mit
dem Koks eine höhere Temperatur als mit den Steinkohlen hervorbringen
zu können; 2) die während des Brennens, namentlich zum häuslichen
Gebrauch, unangenehm riechenden Bestandtheile zu entfernen; 3) den
Steinkohlen die Eigenschaft zu benehmen, in der Hitze teigig zu werden,
wodurch, besonders bei der Anwendung in Schachtöfen, die Gebläseluft
durchzudringen verhindert wird; 4) einen Theil des Schwefels des in den
Steinkohlen häufig enthaltenen Schwefelkieses zu entfernen. Vor dem
Verkoken der Steinkohlen ist häufig eine =nasse Aufbereitung= der
Kohlen erforderlich. Die Kohlenflötze sind nämlich vielfach von Klüften
durchzogen, welche im Laufe der Zeit mit Mineralstoffen (namentlich
Thonschiefer und Eisenkies) sich ausgefüllt haben. Auch sind die
Thonschichten, zwischen denen die Flötze eingebettet liegen, nicht
scharf von der Kohle abgegrenzt, vielmehr findet eine Durchdringung
beider in der Lettenkohle statt, welche äusserlich kaum von der Kohle
sich unterscheidet, jedoch nur 30-50 Proc. verbrennliche Substanz
enthält und deshalb kaum noch zu den Brennstoffen zu rechnen ist. Da
das den Kohlen anhängende Gestein (Berg) nach dem Verbrennen die
Aschenmenge vergrössert und die Asche verschlackbar macht, wodurch
leicht Kohlenstücke eingehüllt und bei Rostfeuerungen die Roststäbe
leicht verstopft werden können, da überdies beim Ausschmelzen von Erzen
die Aschenbestandtheile nachtheilig einwirken können, so hat man in
neuerer Zeit vielfach Apparate eingerichtet, um durch nasse
Aufbereitung die specifisch leichteren Kohlen durch Schlämmen von dem
Eisenkies, dem Thonschiefer etc. zu befreien, ehe man sie dem Verkoken
unterwirft. Da das spec. Gewicht des anhängenden Gesteines ungefähr
dreimal so gross ist als das der eigentlichen Kohle, so wird sich, wenn
man grob zerkleinerte Kohle, wie sie bei der Förderung aus den Gruben
neben der groben Kohle in grosser Menge als =Gruss=, =Grubenklein= oder
=Förderkohle= gewonnen wird, in einen tiefen Wasserbehälter schüttet,
das schwerere und unreine zuerst am Boden absetzen und ausgeschieden
werden können. Da aber in der Praxis seichtere Behälter leichter zu
handhaben sind, so giebt man diesen den Vorzug und lässt darin die
Kohle durch wiederholte Stösse zum Schweben und Absitzen gelangen. Die
verschiedenen Schlämm- und Waschapparate haben dieselbe Einrichtung,
wie sie zur nassen Aufbereitung von Erzen Anwendung finden. Es hat sich
gezeigt, dass bei diesem Verfahren aus Kohlen mit 10-12 Proc.
Aschebestandtheilen 4-5, ja selbst 7-8 Proc. ausgeschieden wurden,
wobei aber freilich nicht ausser Acht zu lassen ist, dass bei der
Aufbereitung 7-8 Proc. Kohle zu Staub zertrümmert werden und abgehen.
=Bessemer= wendet zur Kohlenaufbereitung anstatt des Wassers eine
Lösung von Chlorcalcium etc. an, die ein solches spec. Gewicht hat,
dass die Kohlen darauf schwimmen, das anhängende Gestein aber darin zu
Boden sinkt. Der beim Aufbereiten der Steinkohlen bleibende Rückstand
wird, wenn er reich an Schwefelkies ist, geröstet und zur
Schwefelsäurefabrikation verwandt (vergl. Seite 226).
Das =Verkoken der Steinkohlen= geschieht wie die Holzverkohlung in
Meilern, in Haufen, in Oefen oder in Retorten. Im letzteren Falle, der
uns hier nicht beschäftigt, beabsichtigt man, die sich entwickelnden
flüchtigen Produkte (Leuchtgas, Ammoniakwasser, Theer) aufzufangen. Aber
auch beim Verkoken in Oefen sucht man (wie z. B. in dem =Knab='schen
Ofen) eine Nebengewinnung von (für die Fabrikation der Theerfarben so
wichtig gewordenem) Theer und von Ammoniaksalzen.
[Illustration: Fig. 313.]
[Sidenote: Meilerverkokung.]
Die =Meilerverkokung= ist der Meilerverkohlung sehr ähnlich. Man mauert
auf der Kohlenmeilerstätte eine etwa 1-1,5 Meter hohe Esse auf, welche
dem später errichteten Meiler als Quandelschacht dient. Diese Esse hat
einen Durchmesser von 0,3 Meter und ist mit mehreren Reihen Zuglöchern
(Fig. 313) versehen, durch welche der Canal mit der Kohlenmasse in
Verbindung bleibt. Die grösseren Steinkohlenstücke (Wände) legt man rings
um die Esse, die kleineren nach der Peripherie zu, wodurch der Meiler
sich abrundet. Die Zwischenräume der grösseren Stücke werden mit
Steinkohlenklein (_Cinder_) ausgefüllt. An der Sohle des Meilers bildet
man von der Peripherie nach der Esse führende Züge oder Luftkanäle. Auf
die Sohle des Essenschachtes wirft man trockne Holzspäne und zündet sie
von oben an. Der Meiler bleibt so lange im Treiben, so lange noch Rauch
entweicht; danach wird die Essenmündung durch den eisernen Deckel
verschlossen und die Mündungen der Zugkanäle werden mit Lösche bedeckt.
In England beschleunigt man die Abkühlung durch Anwendung von kaltem
Wasser; es soll dadurch ausserdem eine vollständigere Entschwefelung der
Koks bewirkt werden. Die =Haufenverkokung= ist der Haufenverkohlung ganz
ähnlich.
[Sidenote: Ofenverkokung.]
=Ofenverkokung.= In neuerer Zeit nimmt man das Verkoken der Steinkohlen
immer mehr und mehr in eigentlichen Oefen vor, weil hier die Leitung des
Feuers leichter und ein zu starkes Verbrennen der Kohle eher zu vermeiden
ist -- die Koksausbeute ist deshalb meist grösser. Man hat den Koksöfen
sehr verschiedene Constructionen gegeben, theils entweichen die Gase und
Dämpfe aus ihnen ganz unbenutzt, theils sind die Oefen der Art
eingerichtet, dass die brennbaren Gase zum Erhitzen der zu verkokenden
Steinkohlen dienen (zuweilen verwendet man die Verkokungsgase zur
Dampfproduktion für den Betrieb der Hohofengebläse oder der
Fördermaschinen). Die hierher gehörigen Oefen zerfallen in solche mit
Luftzutritt und in solche ohne Luftzutritt. Von den letzteren ist als
Beispiel der =Appolt='sche Koksofen anzuführen, welcher im Wesentlichen
als eine Art stehender Gasretorte zu betrachten ist, welche nur
Oeffnungen zum Abzug der entwickelten Gase besitzt. Bei einer anderen Art
Oefen will man aus den Gasen und Dämpfen vor ihrer Verbrennung den
Kohlentheer (der seit dem Entstehen der auf die Theerverarbeitung sich
stützenden neuen Industriezweige eine solche Wichtigkeit erlangt hat,
dass an einzelnen Orten die Theerproduktion so lucrativ sein kann wie die
Erzielung von Koks) und Ammoniaksalze gewinnen; als Beispiel der
letzteren Art von Oefen sei der =Knab='sche Ofen beschrieben.
[Illustration: Fig. 314.]
Von den =geschlossenen= Koksöfen älterer Construction sei der zum
Verkoken von Stückkohlen auf dem Eisenhüttenwerk Gleiwitz in Schlesien
angeführt, welcher Fig. 314 im Verticaldurchschnitt abgebildet ist. Der
cylindrische, oben mit einer durchlochten Wölbung versehene Koksraum
_A_ ist an seinen Wänden mit Registeröffnungen _o, o, o_ versehen,
welche von aussen mittelst passender Stöpsel verschlossen werden
können. Auch in der Ofensohle befinden sich solche Oeffnungen, wodurch
dieselbe zu einer Art Rost wird. Mit grösserem Vortheile wird indessen
die Sohle massiv gebaut, wenn man dafür sorgt, dass die unterste Reihe
der Registeröffnungen unmittelbar über der Ofensohle ausmündet. Das
Einsetzen der zu verkokenden Steinkohlen geschieht theils durch die
Gewölbeöffnung _b_, theils durch die Thüre _a_; zuerst kommen grössere
Stückkohlen, wobei jedoch eine in der Thüröffnung ausmündende Zündgasse
zur Aufnahme von brennenden Kohlen frei gelassen wird. Nachdem der Ofen
bis zum unteren Theil des Ableitungsrohres _r_ gefüllt ist, wird die
Thüre bis auf die Mündung der Zündgasse vermauert, werden alle
Registeröffnungen mit Ausnahme der untersten Reihe geschlossen, wird
auch die Oeffnung des Gewölbes mit dem eisernen Deckel _d_ bedeckt.
Sobald sich die Steinkohlen durch die unterste Reihe der
Registeröffnungen in orangefarbener Glut zeigen, schliesst man diese
und öffnet die darüber befindliche Reihe, was nach etwa 10 Stunden der
Fall ist, nach abermals 10 Stunden schliesst man die zweite Reihe der
Registeröffnungen, nach 16 Stunden die dritte und nach 3 Stunden die
vierte. Der vollkommen verschlossene Ofen bleibt 12 Stunden zur
Abkühlung stehen; alsdann öffnet man die Thüre _t_, zieht die glühenden
Koks mit Haken heraus und löscht sie sogleich mit Wasser ab. Der
vorstehend beschriebene Gleiwitzer Ofen fasst 35-40 Ctr. Steinkohlen;
nach einem Durchschnitte von mehreren Monaten erhält man damit 53
Gewichtsprocente und 74 Gemässvolumprocente Koks. Die Gase und Dämpfe
entweichen durch das Rohr _r_ nach einem Verdichtungsapparat, welcher,
für je zwei Verkokungsöfen gemeinschaftlich, die Theerdämpfe condensirt
und aufnimmt, die Gase aber entweichen lässt. 1 Ctr. Kohlen giebt gegen
10 Liter Theer.
[Illustration: Fig. 315.]
Die =Verkokung von Staubkohlen= geschieht auf überwölbten Herden, nach
Art der Backöfen gebaut. Der Abfall der Kohlen an den Gruben
(Grubenklein, Fettschrot, Schrot) lässt sich durch das Verkoken sehr
vortheilhaft verwerthen, wenn der Abfall von Backkohlen herrührt, weil
die Theilchen beim Erhitzen zusammenbacken und einen eben so cohärenten
Koks liefern als die Stückkohlen. In vielen Fällen müssen die
Staubkohlen vor dem Verkoken (wie bereits oben bemerkt) durch die nasse
Aufbereitung von dem anhängenden Gestein befreit werden, da viele
Koksconsumenten jetzt ausschliesslich solche gereinigte Koks verlangen
und sich ein Maximum von Asche z. B. 6 Proc. garantiren lassen.
[Illustration: Fig. 316.]
[Illustration: Fig. 317.]
[Illustration: Fig. 318.]
Die Construction der Verkokungsöfen der Staubkohlen ist ziemlich
verschieden. Bei der Leipzig-Dresdener Eisenbahn bedient man sich der
Fig. 315 im verticalen Durchschnitte gezeichneten Oefen. Der
Verkokungsraum ist 3,3 Meter hoch und an der Sohle 3,3 Meter breit. Die
1 Meter hohe und eben so breite Thüröffnung kann durch die eiserne Thür
_d_ verschlossen werden, in deren oberem Theile sich vier neben
einander liegende Zuglöcher befinden. Der Schornstein _b_ ist etwas
höher als 1 Meter. An jeder Seite der Thüröffnung ist im Mauerwerk ein
eiserner Haken _e_ befestigt, welche eine Eisenstange halten, auf die
der Arbeiter beim Ausziehen das Gezähe stützt. In einem solchen Ofen
werden 50 Dresdener Scheffel Staubkohlen[196] in 3mal 24 Stunden
verkokt. Bei dieser Quantität werden feste und dichte Koks erhalten;
verringert man den Einsatz und sonach auch den Druck, so erhält man
leichtere Koks. Der auf dem Steinkohlenwerke zu Zaukerode bei Dresden
benutzte Koks-Backofen hat folgende Construction (Fig. 316). Die Sohle
des Verkokungsraumes ist kreisförmig und spitzt sich nur gegen die
Thüröffnung ein wenig zu; die Breite der Sohle beträgt 3,6 Meter. Die
verschiedene Höhe der verticalen Seitenwände des Verkokungsraumes wird
durch das cylindrische Gewölbe _c_ bestimmt, das an seinen höchsten
Stellen über 3,08 Meter über der Herdsohle liegt. Die Dämpfe und Gase
entweichen durch zwei gegen 1,3 Meter hohe Schornsteine ins Freie. Die
gusseiserne Thüre besteht aus zwei Flügeln, welche die Thüröffnung aber
nicht ganz verschliessen, sondern den obersten Theil derselben offen
lassen, wodurch die Luft in das Innere des Ofens treten kann. _e_ ist
einer der bereits (Fig. 314) erwähnten eisernen Haken.
[196] 1 Dresdner Scheffel = 103-8/10 Liter.
In den Koksbereitungsanstalten an der Saar und bei Sulzbach, so wie
früher auch auf einigen lothringischen Eisenhütten bedient man sich
beistehend (Fig. 317 im Verticaldurchschnitt und Fig. 318 im
Grundrisse) abgebildeter Steinkohlen-Backöfen, die sich von den älteren
Koksbacköfen, bei welchen der Luftzutritt durch Thürspalten und
Schornsteine stattfindet, dadurch vortheilhaft unterscheiden, dass ein
geregelter Luftzutritt durch Gewölböffnungen vorhanden ist. Die Sohle
des Verkokungsofens ist eiförmig; ihr Längendurchmesser beträgt 3
Meter, ihr Breitendurchmesser 2 Meter, die grösste Höhe des Ofenraumes
nur 1 Meter. Der 1,75 Meter hohe Schornstein dient auch zugleich zum
Einschütten der Staubkohlen. Eigenthümlich ist bei diesem Ofen die
Vertheilung des Luftzuges. In der Höhe von etwas über 0,3 Meter über
der Herdsohle läuft ein hufeisenförmiger Zugkanal um den Ofenraum, der
zu beiden Seiten der Thüre _t_ in _o'_ und _o'_ ausmündet; die in diese
Oeffnungen strömende Luft vertheilt sich durch neun Querkanäle und
strömt in den Ofenraum. Die Thüre _t_ verschliesst die Oeffnung fast
vollkommen. Ein Einsatz von 1-1,25 Kubikmeter (40 bis 50 Kubikfuss)
Backkohlenklein wird in diesem Ofen 30 bis 24 Stunden verkokt.
[Illustration: Fig. 319.]
[Illustration: Fig. 320.]
Unter denjenigen Koksöfen neuerer Construction, bei welchen die beim
Verkoken entweichenden Gase verbrannt werden, um die hierbei frei
werdende Wärme zum Verkohlen selbst zu benutzen, steht der Koksofen
von Gebr. =Appolt= mit in erster Linie. Der erste dieser Oefen ward
1855 zu St. Avold (Lothringen) errichtet. Er unterscheidet sich von den
bisher beschriebenen Koksöfen durch drei Punkte: zunächst durch die
Form eines stehenden Schachtes, ferner dadurch, dass dieser Schacht von
aussen geheizt wird, endlich dadurch, dass, wie schon oben bemerkt, die
Erhitzung des Ofenschachtes nur durch die bei der Verkokung sich
entwickelnden und angezündeten Dämpfe und Gase geschieht. Fig. 319
zeigt den Verticaldurchschnitt, Fig. 320 den Horizontaldurchschnitt
nach der Linie 1 bis 2. Damit die Hitze besser in die Mitte der
Schächte _a a_ dringe, sind dieselben von länglich viereckigem
Querschnitte (0,45 und 1,24 Meter bei 4 Meter Tiefe) und zur besseren
Ausnutzung der Wärme sind je 12 Schächte in zwei Reihen zu einem
Gesammtofen vereinigt. Die einzelnen Schächte, deren Wände durch hohle
Räume _b_ getrennt sind, sind unter sich und mit dem Mantel durch
Bindesteine verbunden; die hohlen Räume communiciren mit einander. Jede
Abtheilung hat zwei Oeffnungen, eine obere, durch welche die
Steinkohlen eingeschüttet werden, und eine untere, mit einer
klappenartigen eisernen Fallthüre verschlossen, durch welche man die
Koks herausfallen lässt. In dem unteren Theile der Seitenwand der
Abtheilungen sind zwischen den Steinen enge Spalten _e_ angebracht,
durch welche die Gase und Dämpfe abziehen, welche in den hohlen Räumen,
unter Mitwirkung von Luft, die durch _f f_ einströmt, verbrannt werden.
Die durch diese Verbrennung erzeugte Hitze bewirkt die Verkokung der im
Innern der Abtheilungen befindlichen Steinkohle. Die verbrannten Gase
strömen durch die Canäle _g_ und _h_ ab. Durch die Schieber _R_ wird
der Zug regulirt. Die Canäle _g_ münden in einen horizontalen Canal
_i_, die Canäle _h_ in einen solchen _j_. Die beiden Canäle _i_ und _j_
vereinigen sich in der Esse _k_. Die Abtheilungen des Ofens sind (Fig.
319) an ihrem oberen Ende durch stufenweise vorspringende Steine
verengt, sodass nur eine kleine Oeffnung übrig bleibt, welche durch
einen gusseisernen Deckel verschlossen wird. Dieser Deckel ist in der
Mitte mit einem Rohr versehen, durch welches man einen Theil der gas-
und dampfförmigen Destillationsprodukte ableiten kann. Eine über jeder
Reihe von Ofenabtheilungen angebrachte Eisenbahn nimmt den Wagen auf,
welcher jedesmal die 25 Ctr. Steinkohlen, welche die Beschickung einer
Abtheilung bilden, derselben zuführt. In dem massiven Mauerwerk
unterhalb des Ofens sind zwei Canäle _u_ angebracht, in welche auf
Eisenbahnen die Wagen geschoben werden, welche die Koks aufnehmen
sollen. Bei dem Betriebe des Ofens bringt man Holzfeuer in die
Abtheilungen und schüttet Steinkohlen darauf. Das Innere des Ofens
erhitzt sich dabei rasch durch Verbrennung der Gase, welche durch die
Spalten _e_ aus den Abtheilungen entweichen. Hat der Ofen die genügende
Hitze erlangt, um die Zersetzung der Steinkohle und die Verbrennung der
flüchtigen Produkte zu bewirken, so beschickt man diese Abtheilung mit
25 Ctr. Steinkohle, worauf man die obere Oeffnung durch Aufsetzen des
Deckels und Lutiren desselben dicht verschliesst. Zwei Stunden später
wird dieselbe Operation bei der zweiten Abtheilung ausgeführt u. s. f.,
bis man nach 24 Stunden alle zwölf Abtheilungen beschickt hat. Nach
Ablauf dieser Zeit ist die Verkokung der Steinkohlen in der ersten
Abtheilung beendigt und man schreitet zum Ausziehen der Koks. Nach der
Entleerung derselben wird die Abtheilung von Neuem mit Kohlen
beschickt u. s. w. Zwei Stunden später wird die zweite Abtheilung in
gleicher Weise entleert und frisch beschickt u. s. f.
Die =Appolt='schen Oefen sind ziemlich theuer zu erbauen (er kommt auf
15,000 Frcs. zu stehen, während ein gewöhnlicher einfacher Koksofen mit
1800-3000 Frcs. herzustellen ist), aber ein jeder liefert auch täglich
gegen 240 Ctr. Koks und, da fast kein Abbrand stattfindet, 66 bis 67
Proc. Koks aus Kohlen (von Duttweiler), die in liegenden Oefen
höchstens 61 Proc. Koks gegeben hätten. Ein Uebelstand des
=Appolt='schen Ofens liegt darin, dass die Oefen in der Mitte mehr
Hitze bekommen als die äusseren und also mit der nämlichen Kohle einen
viel dichteren Koks liefern, ein Umstand, welcher bei der Verwendung
des Koks zu metallurgischen Processen störend auftritt.
Von anderen Constructionen von Koksöfen, bei denen die sich
entwickelnden Gase und Dämpfe zum Verkoken selbst Anwendung finden,
seien kurz folgende angeführt: der Ofen von =Marsilly= hat ein
geschlossenes Gewölbe, ist aber zum Abzug der Dämpfe und Gase mit einem
Fuchs in der Rückwand versehen, durch welchen die flüchtigen Produkte
unter die Sohle des Ofens gehen und dieselben bei ihrer Verbrennung
heizen. Aehnlich ist die Construction des Ofens von =Jones=, doch
findet bei ihr der Unterschied statt, dass die Verbrennung der
Koksofengase zum Theil wieder in den Verkokungsraum zurückgedrängt
wird. Diese Einrichtung, nur bei sehr mageren Kohlen zulässig,
schliesst eine theilweise Verbrennung der Koksmasse nicht aus,
beschleunigt aber, sofern die Atmosphärengase erwärmt in den Ofen
treten, den Verkokungsprocess wesentlich. Nach dem Principe der
Doppelröstöfen sind die Doppelkoksöfen von =Frommont= und von
=Gendebien= construirt. Die Oefen =Frommont='s, seit einer Reihe von
Jahren ausser an der Maas in Belgien, auch in Saarbrücken und
Westphalen in Anwendung, sind Etagenöfen, in welchen die Gase aus dem
unteren Verkokungsraum durch eine Anzahl Oeffnungen an der oberen Wand
und durch eine gleiche Anzahl Canäle zu dem oberen Herd aufsteigen und
sodann auf der anderen Seite gemeinschaftlich mit den Gasen des oberen
Ofens bis unter die Sohle des unteren Ofens streichen und ausserdem
noch ihre Wärme an die Hinterwand und die Seitenwand abgeben, ehe sie
in den Schlot gehen. Die Oefen von =Gendebien= unterscheiden sich von
den =Frommont='schen nur dadurch, dass je ein oberer Ofen über zwei
unteren in der Mitte steht. Sie sind vorzüglich an der Sambre in
Anwendung. Während bei den beiden vorhergehenden die Oefen über
einander stehen, stehen bei dem von =Smet= construirten Koksofen die
zusammenwirkenden Oefen neben einander, wodurch eine sorgfältigere
Ausnutzung der brennbaren Gase erzielt werden kann.
Von eigenthümlicher Construction ist der Koksofen von =Dubochet=, von
dem Ingenieur =Powel= 1851 in der =Dubochet='schen Gasfabrik construirt
und in Deutschland, namentlich vor dem Bekanntwerden der =Appolt='schen
Oefen auf den Verkokungswerken des Saarbeckens vielfach in Anwendung.
Der Ofen von =Dubochet-Powel= ist ein Röhrenofen mit geneigten Herden
und besteht aus zwei flachen über einander liegenden Theilen mit stetig
geneigter Curve, die durch Thüren von einander getrennt sind. Der obere
Theil ist der eigentliche Destillationsofen, die hier entweichenden
Gase werden unter den Ofen hingeleitet und durch zugeleitete Luft
vollständig verbrannt, wodurch die zur Verkokung erforderliche Hitze
hervorgebracht wird. Nach beendigter Verkokung fallen die Koks in den
unteren Theil des Ofens, den Kühlofen, um von hier aus nach dem
Erkalten entleert zu werden. Vor ihrem Austritt in den Schornstein
führt man die Verbrennungsgase in eine seitlich angebrachte
Dampfkesselanlage, welche den Dampf zur Aufbereitung der Kohlen
liefert.
Ein gewisses, wenn auch nicht völlig gerechtfertigtes Aufsehen hat in
den letzten Jahren, wie oben erwähnt, der Koksofen von =Knab= gemacht.
Anstatt, wie es bei dem =Appolt='schen Ofen der Fall ist, die
Koksofengase direct zur Verkokung zu verwenden, scheidet =Knab= vorher
die Theerbestandtheile und das Ammoniakwasser ab. Zu dem Ende
entweichen die Gase und Dämpfe durch einen im Ofengewölbe befindlichen
Abzugscanal und gelangen von da in zwei grosse mit Koks gefüllte
Blechtonnen, worin sie fast alles Theerwasser absetzen; hierauf ziehen
sie in ein Röhrensystem, aus welchem von Zeit zu Zeit Röhren in
Wasserbehälter führen, in welchen der Rest von Theer- und
Ammoniakwasser zur Abscheidung gelangt. Die Gase ziehen hierauf wieder
nach dem Ofen zurück und treten in den Feuerraum, wo sie in einem
ringförmigen Brenner verbrannt werden, in dessen Mitte die
erforderliche Luftmenge tritt. Das Aufsaugen der Gase aus dem Ofen und
das Durchtreiben derselben durch die Condensers, sowie das Zurückleiten
der vom Theer und Ammoniak befreiten Gase geschieht durch
Glockenexhaustoren, wie man sie früher in der Gasfabrikation verwendet
und heute noch zuweilen in der Papierfabrikation bei der Entwässerung
des endlosen Papierblattes durch Luftdruck und in der Essigfabrikation
zur Entfernung der entsauerstofften Luft und zur Verdichtung der Dämpfe
in dem Sperrwasser benutzt. Nach der Angabe von =Gaultier de Claubry=
werden in den Kokswerken der =Société de carbonisation de la Loire= bei
St. Etienne in 88 Oefen täglich 150 Tonnen Steinkohle in Koks
übergeführt. Die Ausbeute in 100 Theilen ist folgende:
Grober Koks 70,00 Theer 4,00
Kleiner Koks 1,50 Ammoniakwasser 9,00
Abfallkoks 2,50 Gas 10,58
Graphit 0,50 Verlust 1,92
Ob die Qualität der in den =Knab='schen Oefen erhaltenen Koks den
Anforderungen des Eisenbahnen- und Hohofenbetriebes entspricht, muss
dahingestellt bleiben, da allen Erfahrungen zufolge alle in
geschlossenen Gefässen neben Leuchtgas und Theer gewonnenen Koks durch
mürbe Beschaffenheit und geringe Güte sich auszeichnen.
Die =Verkokung von Staubkohlen= geschieht auf überwölbten Herden, nach
Art der Backöfen gebaut. Der Abfall der Kohlen an den Gruben
(Grubenklein, Fettschrot, Schrot) lässt sich durch das Verkoken sehr
vortheilhaft verwerthen, wenn der Abfall von Backkohlen herrührt, weil
die Theilchen beim Erhitzen zusammenbacken und einen ebenso cohärenten
Koks liefern als die Stückkohlen.
Die aus den Koksöfen oder Retorten gezogenen Koks werden entweder mit
Wasser abgelöscht oder durch Bedeckung mit Asche gedämpft. Ersteres
Verfahren ist bis jetzt fast überall eingeführt, es beansprucht den
geringeren Raum, erfordert weniger Arbeit und giebt dem Koks ein
besonderes silberglänzendes Ansehen. Die Nachtheile der Ablöschung mit
Wasser bestehen darin, dass man dem Koks einen Stoff zuführt, dessen
demnächstige Beseitigung (Verdampfung) beim Verbrennungsprocesse eine
grössere Menge Wärme in Anspruch nimmt, und ferner darin, dass
gewissenlose Producenten durch das über Erfordern zugeführte
Löschwasser das Gewicht des Koks zum Nachtheil der Käufer vermehren.
Die Wasseraufnahmefähigkeit der drei Hauptschichten der
Koksbeschickungen ist eine sehr verschiedene. Die schaumigere, poröse
Kopfschicht nimmt bis zu 120 Proc. ihres Gewichtes an Wasser auf. Die
Hauptmasse der Beschickung, die Mittelschicht, bindet nur bis zu 1-1/2
Proc. und endlich die Fussschicht bis zu 13 Proc. ihres Gewichtes an
Löschwasser. Im Durchschnitt kann man annehmen, dass Koks, denen eben
nur das zum Ablöschen erforderliche Wasser zugeführt wird, dadurch um 6
Proc. seines Gewichtes zunimmt. Gedämpfter Koks, kalt in Wasser
geworfen, bindet nicht 1/3 so viel Wasser, wie der in glühendem
Zustande mit Wasser abgelöschte.
[Sidenote: Eigenschaften und Brennwerth der Koks.]
Die Koks bilden, wenn sie zweckmässig dargestellt worden sind, eine
gleichartige, dichte und feste Masse, die schwer zu zerbrechen und zu
zerdrücken ist und keine allzugrossen Blasenräume enthalten darf. Koks,
aus backenden Stückkohlen in Meilern dargestellt, zeigen
blumenkohlähnlich gewundene Contouren. Die Farbe ist schwarzgrau bis
eisengrau, der Glanz ein matter Metallglanz. Schwefel soll sich in gutem
Koks nur in sehr geringer Menge finden. Der Schwefel findet sich in der
Steinkohle bekanntlich als Schwefel- oder Eisenkies; während des
Verkokens destillirt aber nur ein Theil des Schwefels ab und es bleibt
eine niedrigere Schwefelungsstufe des Eisens zurück, welche noch fähig
ist, an erhitztes Eisen und Kupfer Schwefel abzugeben und demnach
Metallgegenstände (Rohrstäbe, Dampfkessel) zu zerstören, oder auf das
Schmelzprodukt (Roheisen) einzuwirken.
[Sidenote: Zusammensetzung und Brennwerth der Koks.]
Die mittlere Zusammensetzung guter gewöhnlicher Koks ist folgende:
Kohlenstoff 85-92 Proc.
Asche 3- 5 "
Hygroskopisches Wasser 5-10 "
Wegen ihrer Dichte und des Mangels an brennbaren Gasen ist die
Brennbarkeit der Koks so gering, dass sie zu ihrer Entzündung starke
Glühhitze und zum Fortbrennen einen gepressten Luftstrom verlangen.
Nach einer grossen Anzahl auf preussischen Hütten angestellter Versuche
sind bei einem mit erhitzter Luft stattfindenden Hohofenbetriebe:
100 Gewichtstheile Koks = 80 Gewichtstheilen Holzkohlen,
100 Volumen " = 250 " "
Bei den Versuchen von =Brix= lieferte 1 Kilogr. Koks von
oberschlesischer Steinkohle (bei einem Gehalte von 5,9 Proc. Wasser und
2,5 Proc. Asche) 7,15 Kilogr. Dampf.
Künstliche Brennstoffe.
[Sidenote: Künstliche Brennstoffe.]
Unter =künstlichen Brennstoffen= versteht man ein ursprünglich
pulverförmiges Brennmaterial, in der Regel Hüttenabfall, wie
Steinkohlenklein, Sägespäne, welchem man durch Vermischen mit einem
Bindemittel, gewöhnlich mit Theer oder Thonbrei, und Pressen eine
geeignete Form, in der Regel die von Ziegeln gegeben hat. In gewisser
Hinsicht gehören die gepressten Torfziegel und die in Formen gestampfte
und getrocknete ausgelaugte Lohe (Lohkuchen, Lohkäse) hierher.
[Sidenote: Peras.]
Erwähnenswerth ist die =künstliche Stückkohle= oder die =Peras=, deren
Darstellung aus Klein, von backenden Kohlen seit einer Reihe von Jahren
von dem Ingenieur =Marsais=, Director der Steinkohlengruben zu St.
Etienne, eingeführt worden ist. Das Wesentliche des Verfahrens besteht
darin, dass man das Kohlenklein zuerst wäscht, um sowohl die schweren
Verunreinigungen, wie Kies und Steine, als auch die abschlämmbaren Theile
wie Thon und Erde abzuscheiden. Die durch diesen Scheideprocess gewonnene
reinere Kohle wird zum Abtropfen in Haufen gebracht, hierauf mit Hülfe
von cannelirten Walzen zu Pulver gemahlen, das Pulver getrocknet, noch
warm mit 7-8 Proc. eingedicktem Steinkohlentheer vermischt und die heisse
Masse in Formen gepresst, wodurch Ziegel mit abgerundeten Ecken, je etwa
20 Pfd. schwer, erhalten werden, welche nach dem Erkalten eine ziemliche
Härte besitzen. Die Peras zerbrechen nicht so leicht wie die meiste
natürliche Stückkohle; sie lassen sich weit besser magaziniren, indem 1/5
an Raum gespart wird. Den Peras an die Seite zu stellen sind die
=Patentkohlen= von =Wylam= und von =Warlich=.
Hierher gehört auch die =geformte Holzkohle= (Pariser Kohle), welche
seit ungefähr 15 Jahren von =Popelin-Ducarre= in Paris in den Handel
gebracht wird; sie besteht aus Holzkohle, welcher man durch Beimischen
von Holztheer und Verkohlung des letzteren Cohärenz ertheilt hat. Die
Holzkohle wird mit 8-12 Proc. Wasser versetzt und zwischen glatten
Walzen zu einem gröblichen Pulver gemahlen. 100 Kilogr. Kohlenpulver
werden mit 33-40 Liter Steinkohlentheer durchknetet; die durchknetete
Masse wird darauf in einer eigens hierzu construirten Maschine in die
Form von Cylindern gebracht. Die geformten Kohlencylinder werden 36-48
Stunden lang an der Luft ausgetrocknet und darauf in Muffelöfen
verkohlt. Die geformten Kohlen haben vor den gewöhnlichen Kohlen den
Vorzug, dass sie wenig zerreiblich, daher leicht transportabel sind,
mehr Hitze geben, langsamer und regelmässiger verbrennen; ein Stück,
einmal angezündet, brennt an der Luft fort, was bekanntlich die Koks
nicht thun.
[Sidenote: Kohlenziegel oder Briquettes.]
Stark backende Kohlen können auch ohne Zusatz von Pech aus Kohlentheer
durch starkes Pressen (unter hydraulischen Pressen oder durch Formräder)
zu einer cohärenten Masse vereinigt werden, wenn man sie in
verschlossenen Gefässen bis auf 260-400° C., d. h. bis zu dem Punkte
erhitzt, bei welchem sie zu erweichen beginnen, und sie nochmals einem
starken Druck aussetzt. Der bituminöse Theil der Kohle wird hierbei
hinreichend flüssig, um für das Uebrige das Bindemittel zu geben. Auf
diese Weise werden die =Kohlenziegel=, =Brennsteine= oder =Briquettes=
dargestellt, und zwar in einer für Kesselfeuerungen oder den häuslichen
Gebrauch passenden Grösse, wodurch den Consumenten die Mühe des
Zerkleinerns erspart wird[197]. Es hat sich herausgestellt, dass die
Briquettenfabrikation vortheilhaft mit der Theerdestillation behufs der
Herstellung von Benzol, Carbolsäure, Naphtalin, Anthracen und Asphalt
combinirt werden kann.
[197] Vergl. =Th. Oppler=, Die Fabrikation der künstlichen Brennstoffe,
insbesondere der gepressten Kohlenziegel oder Briquettes. Berlin
1864; ferner Jahresbericht der chem. Technologie 1864 p. 760;
1866 p. 333; 1868 p. 800.
Gasförmige Brennmaterialien.
[Sidenote: Gasförmige Brennmaterialien.]
Die Benutzung gewisser =brennbarer Gase= und =Gasgemenge als
Brennmaterial= bei hüttenmännischen Processen ist schon seit einer Reihe
von Jahren vorgeschlagen worden, jedoch erst in neuester Zeit in der
Metallurgie, wie in der chemischen Technik überhaupt, zur Ausführung
gelangt. Die gegenwärtig als Brennmaterial angewendeten Gase sind
entweder =Gichtgase= oder =Generatorgase=. Mit dem ersteren Namen
bezeichnet man nicht nur die der Gicht eines Eisenhochofens entströmenden
Gase, sondern überhaupt eine jede Flamme, welche aus einem
hüttenmännischen Ofen (z. B. Koksofen) unbenutzt entweicht. Die
Zusammensetzung der Gichtgase richtet sich selbstverständlich nach der
Art des angewendeten Brennstoffes, nach der Temperatur und dem Druck der
Verbrennungsluft und nach der Höhe über der Form, in welcher die Gase
aufgefangen wurden. Sie sind stets Gemenge von Kohlenoxyd,
Kohlenwasserstoffen, Wasserstoff, Kohlensäure und Stickstoff, bei
Anwendung von Steinkohlen oder Koks enthält das Gasgemenge auch Ammoniak.
Die =Generatorgase= sind brennbare Gase, welche in einem besonderen Ofen,
dem =Generator=, aus festen Brennstoffen (mit oder ohne Mitwirkung eines
Gebläses) erzeugt worden sind. Sie finden bei den verschiedensten
technischen Processen Anwendung, indem dadurch Gelegenheit gegeben ist,
Brennmaterialien geringster Qualität nutzbar zu machen. Nach =Ebelmen=
haben diese Gase dem Gewichte nach folgende Zusammensetzung:
Generatorgase aus
Holzkohlen. Holz. Torf. Koks.
Stickstoff 64,9 53,2 63,1 64,8
Kohlensäure 0,8 11,6 14,0 1,3
Kohlenoxyd 34,1 34,5 22,4 33,8
Wasserstoff 0,2 0,7 0,5 0,1
In England wurde nach =Percy= mehrere Jahre lang auf Eisenhütten ein
Gasgemisch angewendet, das man durch Einleiten von Hochdruckdämpfen in
mit Koks angefüllte rothglühende Retorten erhält. Die =Siemens='schen
Regeneratoren mit Gasfeuerung (_regenerative-gas-furnace_), welche
Seite 22 und 310 bereits beschrieben wurden, gehören gleichfalls
hierher. Sie haben in der Gasbereitung, bei Schweissöfen, Puddelöfen,
besonders auch bei der Zinkgewinnung etc. schon ausgedehnte Anwendung
gefunden.
[Sidenote: Heizgas.]
In neuerer Zeit denkt man an vielen Orten, so z. B. in Berlin, an die
Beschaffung von =wohlfeilem Gas für Heizzwecke= (Heizgas). Seit einem
Jahrzehnd etwa sind verschiedenartige Gasfeuerungen vielfach in
Gebrauch gekommen, und dieselben würden wegen ihrer Reinlichkeit und
Bequemlichkeit sicher noch weit mehr Verwendung finden, wenn nicht
einerseits das gewöhnliche Leuchtgas zur ausgedehnteren Verwendung als
Heizmaterial zu theuer wäre, und andererseits die Gaserzeugungsapparate
(wie die oben genannten =Siemens='schen) beim Betriebe im Kleinen nicht
ungenügende Resultate gäben. Die Beschaffung von billigem Gas für
Heizzwecke erscheint demnach äusserst wünschenswerth. In Berlin ist
gegenwärtig die Gründung einer Anlage zur Beschaffung von Heizgas unter
technischer Leitung von =C. Westphal= und =A. Pütsch= im Werke. Es wird
beabsichtigt, das Gas in Fürstenwalde, fünf Meilen von Berlin, aus
Braunkohlen darzustellen und dann in einer Röhrenleitung nach der
Hauptstadt zu schaffen. Es sollen dazu in Fürstenwalde zwölf
Retortenhäuser von je 35 Meter Länge und 21 Meter Tiefe mit 70 Oefen zu
je 10 Retorten gebaut werden; die Retortenöfen sollen mittelst
=Siemens='scher Regenerativfeuerungen geheizt werden. Zur Beförderung
des in Condensatoren von Theer, Wasser etc. gereinigten Gases nach
Berlin ist eine Röhrenleitung von 1,3 Meter Weite bestimmt, in welche
das Gas mittelst vier Gebläsemaschinen gepresst wird. Die Gebläse
werden durch vier Dampfmaschinen, deren jede 360 Pferdestärken hat,
aber bis zu 500 Pferdekräften leisten kann. Der Gasdruck in der Leitung
soll 1,5 Centimeter Wasser betragen, da dieser verhältnismässig hohe
Druck die Anwendung von Röhren mit geringerem Durchmesser gestattet und
auch sonst vortheilhafter erscheint als ein schwächerer. Die Leitung
soll aus 5 Meter starkem Eisenblech hergestellt und über dem Boden
hingeführt werden, wobei sie in geeigneten Zwischenräumen von
gemauerten Pfeilern getragen werden soll, so dass sie leicht untersucht
und reparirt werden kann. Bei 5 Meter Wasserdruck wird die Leitung 407
Kubikfuss Gas pro Sekunde abführen. In Berlin soll das Gas in 12
Gasometern von je etwa 750,000 Kubikfuss Fassungsraum angesammelt
werden, um dann nach den verschiedenen Theilen der Stadt ganz ähnlich
wie Leuchtgas vertheilt zu werden. -- Nach den Versuchen von =Ziureck=
lässt sich aus den Fürstenwalder Braunkohlen ein für Heizzwecke sehr
gut geeignetes Gas darstellen. Bei einem specifischen Gewicht von
0,5451 besteht dasselbe aus:
Wasserstoff 42,36 Proc.
Kohlenoxyd 40,00 "
Sumpfgas 11,37 "
Stickstoff 3,17 "
Kohlensäure 2,01 "
Condensirbare Kohlenwasserstoffe 1,09 "
------------
100,00 Proc.
Wenn diese Mischung beim Betrieb regelmässig erhalten werden kann, so
dürfte das Gas seinem Zwecke vollständig entsprechen; 3000 Kubikfuss
desselben sind nach den Versuchen in Bezug auf Heizkraft gleich einer
Tonne Braunkohle oder gleich 1/3 Tonne Steinkohle[198]. Es soll zu
ungefähr 5 Sgr. pro 1000 Kubikfuss verkauft werden, wonach also die
Heizkraft einer Tonne Steinkohlen nicht höher als 1-1/2 Thlr. zu stehen
käme. Die Werke sind vorläufig auf eine jährliche Produktion von 9500
Mill. Kubikfuss oder etwa 2-2/3 Mill. täglich berechnet, wodurch der
Bedarf an Heizmaterial etwa für die halbe Stadt gedeckt werden würde.
[198] 1 Tonne = 275-300 Pfund.
Die Heizanlagen[199].
[Sidenote: Allgemeines.]
Unter =Heizung= verstehen wir das Erwärmen eines hohlen Raumes nebst den
darin befindlichen Gegenständen durch die bei der Verbrennung der
Brennmaterialien erzeugte Wärme. Der hohle Raum sei nun ein Zimmer, ein
Kessel, ein Glashaus der botanischen Gärten u. s. w. Es ist die Aufgabe
der Technik (in diesem Falle =Pyrotechnik=), durch die Verbrennung eines
Brennmaterials behufs der Heizung nicht nur eine möglichst grosse
Wärmemenge, sondern auch einen möglichst hohen Wärmegrad zu entwickeln
und diese Wärme auch so vollständig als möglich zu verwerthen. Um durch
die Verbrennung eines Brennstoffes den absoluten und specifischen
Wärmeeffect so weit als thunlich zu erreichen, muss die Verbrennung eine
vollständige sein, es darf nicht nur kein brennbarer Theil der
Verbrennung entgehen, es müssen auch Vorkehrungen getroffen werden, dass
jeder verbrennliche Theil durch die Verbrennung die höchste
Oxydationsstufe erreiche. Wie wichtig für die Praxis das letztere ist,
geht daraus hervor, dass
1 Th. Kohlenstoff bei seiner Verbrennung zu Kohlenoxyd
2480 Wärmeeinheiten
1 " " " " " " Kohlensäure
8080 "
liefert. Damit die Verbrennung eine vollständige sei, muss dem brennenden
Körper die erforderliche Menge Sauerstoff in Gestalt von atmosphärischer
Luft zugeführt und die ihres Sauerstoffes theilweise beraubte und mit den
Verbrennungsprodukten beladene Luft beständig fortgeführt werden. Ein
solcher Luftzug kann entweder durch natürliche Luftcirculation oder durch
künstliche Mittel, nämlich durch =Saugen= oder durch =Pressen=
hergestellt werden. Im ersteren Falle werden die gasförmigen
Verbrennungsprodukte durch =Exhaustoren= hinweggesaugt, wodurch neue Luft
nachzuströmen veranlasst wird, im zweiten Falle wird durch ein =Gebläse=
Luft eingepresst und dadurch das Verbrennungsprodukt entfernt. Fast alle
Heizungen im engeren Sinne finden bei natürlichem Luftzuge statt.
Alle Heizungsanlagen bestehen aus drei Theilen, dem =Feuerherd=, dem
=Heizraum= und dem =Schornstein=. Der =Herd= (Feuerherd) ist der Ort,
in welchem durch Verbrennung eines Brennmaterials zu Zwecken der
Heizung Hitze erzeugt wird. Der =Heizraum= ist der Ort, in welchem die
erzeugte Wärme zunächst ihre Wirkung äussern und ihre Benutzung finden
soll, und der =Schornstein= endlich ein in der Regel verticaler,
seltener schräg oder in mehrfacher Richtung ansteigender Canal, in
welchen mittelst eines kleinen engen Canals (=Fuchs=) die verbrannten
Gase abgeleitet werden, während zugleich durch den Schornstein das
Nachströmen frischer Luft auf das Brennmaterial bewirkt wird.
Der =Herd= oder =Feuerherd= kann sehr verschiedene Beschaffenheit
haben. Die roheste und mangelhafteste Einrichtung, welche auch nur bei
sehr brennbaren Materialien, wie Holz und Torf, möglich ist, besteht
darin, das Brennmaterial flach auf dem Herde auszubreiten und einen
Luftstrom durch eine Oeffnung in der Ofenthüre hinzuleiten; sie ist
deshalb mangelhaft, weil eine grosse Menge Luft, ohne mit dem
Brennmaterial in Berührung zu kommen oder zur Unterhaltung des Feuers
beizutragen, durch den Ofen hindurchzieht und einen grossen Theil der
Wärme mit sich fortführt. Die zum vollständigen Verbrennen des
Brennmaterials erforderliche Luft soll durch das Brennmaterial
strömen. Zu diesem Zwecke ist die Unterlage für das Brennmaterial
durchbrochen und besteht aus mehreren parallel neben einander gelegten
Stäben von feuerfestem Thon oder Eisen, dem =Rost=. Der Raum unterhalb
des Rostes heisst der =Aschenraum= oder =Aschenfall=; obgleich seine
Bestimmung nicht nur die ist, die Asche aufzunehmen, sondern auch dem
Roste und dem Feuerherde Luft zuzuführen. Zu dem Feuerungsraume führt
seitwärts oder von oben eine Oeffnung, das =Schürloch=, durch welches
Brennmaterial aufgeworfen wird; diese Feuerungsmethode trägt den
Uebelstand, dass beim Oeffnen des Schürloches kalte Luft über den Rost
gelangt, wodurch eine Abkühlung der Luft in dem Schornstein, also
Verminderung des Zuges und Rauchbildung, mit anderen Worten
Brennstoffverlust stattfindet. Die in neuerer Zeit construirten
=Treppenroste=, bei welchen die eisernen Stäbe zwischen den
Seitenwänden des Feuerungsraumes treppenförmig in gewissen
Zwischenräumen über einander liegen, haben den genannten Uebelstand
nicht. Bei einem schwefelhaltigen Brennstoff werden die Roststäbe
leicht zerstört; man lässt deshalb meist über dem eigentlichen Roste
einen künstlichen Rost von zusammengesinterter Asche sich bilden,
welcher auch die Verbrennung von Kohlenklein gestattet. Da nicht zu
allen Perioden einer Heizung ein gleich starker Luftzug erfordert wird,
so hat man Vorrichtungen zur Regulirung des Zuges; diese sind: 1) eine
Schornsteinklappe, durch welche mit Hülfe einer Zugstange die obere
Schornsteinmündung mehr oder weniger gesperrt werden kann; 2) ein
Schieber oder Register im Fuchse oder in dem Schornsteine; 3) eine
Thüre vor dem Aschenfalle.
[199] Unentbehrliche Werke über Pyrotechnik sind: =C. Schinz=, Die
Wärme-Messkunst, Stuttgart 1858; ferner =E. Péclet=, Traité de la
chaleur; troisième édition, Paris 1861-62, 3 Volumes, und
speciell für Zimmeröfen die Badische Gewerbezeitung, redigirt von
=H. Meidinger=.
[Greek: a]) _Die Heizung von Wohnungen._
[Sidenote: Heizung von Wohnungen.]
Die Heizung von Wohnungen und öffentlichen Gebäuden, mit welcher
entsprechende Ventilation verbunden sein muss, kann auf verschiedene
Weise vor sich gehen; je nach dem Umstande, ob strahlende oder geleitete
Wärme die Heizung bewirkt, und nach der verschiedenen Construction der
Heizungsapparate, unterscheidet man 1) Kaminheizung, 2) Ofenheizung, 3)
Luftheizung, 4) Canalheizung, 5) Heisswasserheizung, 6) Dampfheizung, 7)
Gasheizung.
[Sidenote: Directe Heizung.]
Eine =directe= Heizung von Räumen durch Verbrennung von Holz und anderem
Brennstoff auf offenem Herde, in Kohlenpfannen und kleinen Oefen ohne
Schornstein ist wohl die erste und älteste Heizungsmethode gewesen.
Mitten in den Hütten befindet sich ein Herd, dessen Rauch durch eine im
Dache befindliche Oeffnung abzieht. Ziemlich häufig trifft man in den
grösseren Städten Frankreichs die üble Gewohnheit, das Zimmer durch eine
Kohlenpfanne zu heizen, wodurch die Luft nicht nur verschlechtert,
sondern sogar zum Athmen gänzlich untauglich wird. Es ist daher die
unmittelbare Erwärmung der Luft durch Brennmaterialien unter allen
Umständen gefährlich.
[Sidenote: Kaminheizung.]
Die =Kaminheizung= ist seit langer Zeit in Gebrauch; sie gründet sich auf
Erwärmung der Luft durch unmittelbare Ausstrahlung der Wärme des Feuers.
Sie ist unstreitig die unvollkommenste Heizungsart, da bei ihr ein
ausserordentlich grosser Luftwechsel stattfindet, indem in das Kamin
nicht allein die zur Unterhaltung des Feuers erforderliche Luft
einströmt, sondern auch über die Flamme viel erwärmte Luft in den
Schornstein geht, wodurch eine hermetische Abschliessung des Zimmers zur
Vermeidung der Abkühlung nicht möglich wird, denn sobald die grosse
Quantität der in den Schornstein einströmenden Luft nicht durch neue,
durch Fenster und Thüren eindringende Luft ersetzt wird, entsteht ein
niederwärts gehender Zug in dem Schornsteine und das Kamin fängt an zu
rauchen. Die Kaminheizung eignet sich deshalb in ihrer ursprünglichen
Gestalt nur für Länder, welche mildes Klima oder Brennmaterial im
Ueberfluss haben. Die Annehmlichkeit dieser Heizungsart, das Feuer
beobachten und selbst unterhalten zu können, der fortwährende Luftwechsel
und die Construction der Kamine, welche gestattet, die Füsse fortwährend
warm zu halten, während der übrige Körper kühl bleibt, welche ferner
erlaubt, aus dem Heizapparate eine Zimmerdecoration zu machen, alle diese
Umstände sind wohl der Grund, dass man in England und zum Theil auch in
Frankreich die Kaminheizung beibehalten hat. Die Heizung mittelst
strahlender Wärme durch Kamine hat in ihrer ältesten, einfachsten und
unvollkommensten Form folgende Einrichtung: Am unteren Theil der Mauer,
in welcher der Schornstein in die Höhe geht und unmittelbar unter dem
Schornstein befindet sich eine Nische, in der das Feuer brennend erhalten
wird. Später hat man die Kamine dadurch verbessert, dass man sie weniger
tief in die Mauer legte, damit ihre Wirkung sich mehr auf die Zimmerluft,
als auf die Kaminwände erstreckte, dass man den oberen Theil der Nische
dort, wo er in den Schornstein tritt, möglichst verengt und sowohl diese
Rauchöffnung, als auch die vordere grosse Oeffnung nach dem Zimmer zu
mittelst Schieb- und Flügelthüren verschliesst.
Um neben der strahlenden Wärme auch einen Theil der geleiteten zu
benutzen, ohne jedoch dem Kamine das Eigenthümliche zu benehmen, hat
man den unmittelbaren Abzug der erwärmten Luft aus der Feuernische in
den Schornstein verhindert und eine Circulation der erwärmten Luft,
ähnlich wie bei den Zimmeröfen, hergestellt. Durch diese Combination
von Ofen mit Kamin entstandenen Feuerungen heissen =Ofenkamine=. Unter
ihnen zeichnen sich die von =Franklin=, =Desarnod= und =Curandeau= aus.
[Sidenote: Ofenheizung.]
Die =Ofenheizung= ist die bei weitem gebräuchlichste. Man verlangt von
einem rationell construirten Ofen (Zimmer- oder Stubenofen), dass er
brennstoffschonend sei, daher die möglichst vollkommene Verbrennung des
Brennmaterials zulasse; dass so viel als möglich die aus dem
Brennmaterial entwickelte Hitze an die Ofenwände und den Ofenkörper
abgegeben werde und so wenig als möglich in den Schornstein entweiche;
dass der Zimmerraum auf einer gleichmässigen Temperatur erhalten werde,
und dass gehörige Ventilation dieses Raumes vorhanden sei. Da der
Zimmerofen frei in dem zu heizenden Räume steht, so wird sowol die
strahlende, als auch die geleitete Wärme realisirt und es geht in der
That von dem Brennstoffe blos die Wärme verloren, welche mit den
Verbrennungsgasen abzieht. Der Wärmeverlust wird durch verlängerte
Rauchkanäle verringert, wobei jedoch zu bedenken ist, dass der Rauch mit
einer Temperatur mindestens von 75° in den Schornstein entweichen muss,
damit der erforderliche Zug stattfinde. Es ist zweckmässig, den Ofen vom
Zimmer aus zu heizen; gegen die Heizung von aussen gewährt sie den
Vortheil einer fortwährenden Lufterneuerung und Brennstoffersparniss,
weil beim Heizen von innen diejenige erwärmte Luft, welche beim Heizen
von aussen durch die Ausdehnung durch Thüren- und Fensterfugen entweicht,
nun zur Heizung des Ofens benutzt wird; wird durch den Zug des von innen
geheizten Ofens das Einströmen von kalter äusserer Luft durch die Fugen
befördert, so wird auch dadurch das Entweichen von innen erwärmter
verhindert.
Die Materialien, aus welchen unsere Zimmeröfen construirt werden, sind
Gusseisen, Eisenblech und gebrannter Thon (Kacheln und Ziegel). Das
=Eisen= nimmt als Wärmeleiter die Hitze leicht auf; da die Dicke der
Ofenwände in der Regel gering ist, so geht die Hitze des verbrennenden
Brennmaterials leicht und rasch in die Umgebung über. Die eisernen
Oefen haben dagegen den Nachtheil, im rothglühenden Zustande die Luft
im geringen Abstande vom Ofen übermässig zu erhitzen, wozu noch kommt,
dass die Luft in der Nähe eines eisernen Ofens eine chemische
Veränderung erleidet und wie bereits =Deville= und =Troost= 1868
nachgewiesen haben, in Folge der Durchdringlichkeit des Gusseisens für
Kohlenoxydgas 0,0007-0,0013 ihres Volumens an Kohlenoxyd aufnehmen
kann.
Der =gebrannte Thon= eignet sich demnach als Ofenmaterial besonders
dann, wenn es sich um eine gleichmässige Heizung handelt; so rasch und
reichlich diesem Material auch die Wärme dargeboten werden mag, stets
wird es die Wärme bei weitem langsamer und nur nach und nach abgeben.
=Gemischte Oefen=, bei welchen der Heizkasten aus Eisen und der Aufsatz
aus Kacheln besteht, vereinigen in gewisser Hinsicht die Vortheile der
eisernen und der Kachelöfen, indem durch den eisernen Feuerraum die
Heizung des Zimmers beschleunigt wird, der obere aber zum Aufspeichern
der Wärme dient.
Je nach dem Ofenmaterial unterscheidet man die Zimmeröfen ab
a) Leitungsöfen,
b) Massenöfen,
c) gemischte Oefen.
Die eisernen Oefen nennt man =Leitungsöfen=, insofern sie die im
Feuerungsraume entwickelte Wärme so schnell als möglich durch sich
hindurchleiten und an die Zimmerluft abgeben. Bei den thönernen
=Massenöfen= geschieht die Erwärmung nicht durch Canäle oder den
Feuerungsraum, sondern dadurch, dass diejenige Wärme, welche während
der Verbrennung des Brennstoffes von dem Thone aufgenommen wurde, auch
nach dem Verlöschen des Feuers langsam und gleichmässig an die
Zimmerluft abgegeben wird. In dem grösseren Theile von Deutschland
bedient man sich, mit wenigen Ausnahmen, der Leitungsöfen und der
gemischten Oefen, in Russland und Schweden der Massenöfen.
[Sidenote: Leitungsöfen.]
Die =Leitungsöfen= haben sehr verschiedene Construction. Die älteste ist
ohne Zweifel die noch jetzt häufig benutzte Form der =Kanonenöfen=, ein
kanonenähnlicher hohler gusseiserner Cylinder, am oberen Theile mit einem
Blechrohre, am unteren mit einer Heizthüre versehen. Sie haben in der
Regel ein sehr kurzes Rauchrohr, das sofort in den Schornstein mündet,
und sind daher keineswegs brennstoffschonend. Um der
Brennmaterialverschwendung zu steuern, wendet man entweder ein langes
Rauchrohr an, was aber nicht nur den Heizapparat vertheuert, sondern auch
von sehr kurzer Dauer ist, da innerhalb des Rohres sich eine Flüssigkeit
bildet (bei Holzfeuerung Holzessig, bei Steinkohlenfeuerung
ammoniakalisches Wasser), welche sehr bald das Rohr zerstört; oder man
giebt dem Ofen im Innern mehrere verticale Züge, in welchen die
Verbrennungsgase einigemal auf- und absteigen, ehe sie in den Schornstein
gelangen.
Die sogenannten =Durchsichtsöfen=, welche wegen der zwischen den
Feuerzügen bleibenden Zwischenräume den Vortheil einer grossen, der
Zimmerluft dargebotenen Fläche mit gefälliger Form und der
Bequemlichkeit, die sogenannten Röhren zum Hineinstellen von Gefässen
benutzen zu können, vereinigen, sind entweder ganz von Eisen oder
bestehen aus einem eisernen Unterofen mit einem thönernen Aufsatze.
[Sidenote: Massenöfen.]
[Illustration: Fig. 321.]
[Illustration: Fig. 322.]
[Illustration: Fig. 323.]
[Illustration: Fig. 324.]
Von den =Massenöfen= sind die =russischen= und die =schwedischen Oefen=
zu erwähnen. Diese Oefen bestehen aus dicken Kacheln aus gebranntem Thon,
welche durch eine starke Füllung noch mehr Körper erhalten und so
ausgefüttert werden, dass sie eine Stärke von 7 Zoll und darüber
erhalten. In dieser Hülle befinden sich verticale Kanäle zur Leitung der
Verbrennungsgase, deren Anzahl von 4, 6 bis 12 steigt.
[Illustration: Fig. 325.]
[Illustration: Fig. 326.]
[Illustration: Fig. 327.]
Ein =russischer= Ofen ist länglich viereckig und hat sechs Rauchkanäle.
Fig. 321 zeigt den Grundriss, Fig. 322 eine Ansicht der langen, Fig.
323 der schmalen Seite und Fig. 324 den Längendurchschnitt dieses
Ofens. _a_ ist der mit einem Gewölbe überdeckte Feuerraum, aus diesem
steigt das Feuer in dem Kanale 1 in die Höhe, fällt in 2 wieder
abwärts, steigt wieder in 3, fällt in 4, steigt in 5, fällt in 6, von
wo aus es durch das Ofenrohr in den Schornstein gelangt. Jeder dieser
Oefen hat ein 18-30 Centimeter weites Rauchrohr (einen =russischen
Schornstein=) für sich, welches möglichst vertical bis zum Dache hinaus
aufgeführt wird; diese engen Schornsteine haben sich ausserordentlich
bewährt und auch in Deutschland seit geraumer Zeit schon eingebürgert.
Da ein russischer Ofen als Wärmemagazin dienen soll, so ist ein
hermetischer Abschluss nothwendig, sobald das Feuer erloschen ist.
Dieser Abschluss wird durch eine besondere Vorrichtung, die sogenannte
=Gusche= (russisch =Wiuschke=) erreicht. In der Nähe der Verbindung des
letzten Kanales mit dem Rauchrohre ist eine viereckige Platte aus
Gusseisen (Fig. 325, 326 und 327) eingemauert; diese Platte hat in der
Mitte eine Oeffnung von 21-24 Centimeter Durchmesser mit einem aufrecht
stehenden Halse von 3 Centimeter und innerhalb vorstehendem Rande von 2
Centimeter. Ein gusseiserner, mit einem Griff versehener Deckel _a_
passt auf die Oeffnung, ein zweiter grösserer Deckel _b_ mit
vorspringendem Rande passt über den Hals und verschliesst das Ganze.
Beim Heizen wird der Feuerraum mit kurz gesägten Holzstücken gefüllt,
das Holz bei zuerst offener Thür in Brand gesetzt und dann die Thüre
geschlossen, so dass die Luft durch ihre Oeffnungen einströmt. Die
Verbrennung muss so lebhaft als möglich vor sich gehen; auf diese Weise
theilt sich die Wärme der Ofenmasse am schnellsten mit, es bildet sich
kein Rauch und der anfänglich entstandene Rauch wird bei der später
entwickelten hohen Temperatur wieder verbrannt. Die äussere Seite
dieser Oefen wird mit Porcellanplatten oder glasirten Kacheln belegt.
Der =schwedische Ofen= ist von den russischen Oefen im Wesentlichen nur
dadurch unterschieden, dass er gewöhnlich von runder Form ist und
beinahe bis an die Decke des Zimmers reicht. Der Feuerzug steigt in der
Mitte des Ofens in die Höhe, von da aus in zwei Kanälen wieder abwärts,
nochmals in zwei Zügen, welche sich über dem mittleren Kanale
vereinigen, aufwärts und von hier aus durch das in der Decke des Ofens
befindliche Rohr in den Schornstein. Der Verschluss des Rohres wird mit
Hülfe eines Schiebers bewirkt, der die Oeffnung in der oberen Decke
versperrt. Man bewirkt dies mit Hülfe einer über Rollen laufenden
Schnur. Das Brennmaterial wird auf einmal in den Feuerraum gebracht und
nach dem Verbrennen desselben das Register der Heizthüre, so wie des
Rauchrohres genau verschlossen.
[Illustration: Fig. 328.]
[Illustration: Fig. 329.]
[Illustration: Fig. 330.]
[Illustration: Fig. 331.]
[Illustration: Fig. 332.]
[Illustration: Fig. 333.]
[Sidenote: Gemischte Oefen.]
Unter den =gemischten Oefen= hat der =Feilner='sche =Ofen=, welcher als
eine Modification des russischen Ofens anzusehen ist, eine gewisse
Berühmtheit erlangt. Beistehende Figuren (Fig. 328 bis 331) zeigen
ausser vier verschiedenen Grundrissen des Ofens nach den Höhen
genommen, wie er durch die entsprechenden Buchstaben in den
Durchschnitten bezeichnet ist, die Längen- und Querdurchschnitte des
Ofens und zwar Fig. 328 die vordere Ansicht von der langen Seite des
Ofens, Fig. 329 das Profil nach der im Grundriss angedeuteten Linie _A
A_, Fig. 330 Querschnitt nach der Linie _B B_, Fig. 331 Querschnitt
nach der Linie _C C_. Der Feuerherd dieses Ofens ist ein eiserner, von
den umgebenden Thonwänden abstehender Kasten, welcher auf der oberen
Deckplatte an einem Ende mit einer runden Oeffnung versehen ist, in
welche ein 12-18 Centimeter hohes Rohr eingesetzt wird; durch diesen
Cylinder muss sich die ganze Feuermasse durchpressen, um in die Züge zu
gelangen. Eben so wie bei dem russischen Ofen findet hier eine
vollständige Verbrennung ohne Rauch- und Russbildung statt und ein
grosser Theil der entwickelten Wärme theilt sich den Ofenwänden mit.
Damit die Züge möglichst wirken, wird der Ofen durch eine verticale
Scheidewand in zwei Theile getheilt; an dieser Scheidewand sind
horizontale Scheidungen angebracht, so dass die heissen
Verbrennungsgase sich durch die so gebildeten Gänge hindurch bewegen
und immer von der einen Hälfte des Ofens in die andere übergehen
müssen, bis sie oben angekommen sind. Die Verbrennungsgase durchlaufen
in diesen Oefen einen Weg von 9-20 Meter, ehe sie in das Rauchrohr
gelangen, dabei berühren sie die äusseren Ofenwände auf etwa 33
Quadratfuss Fläche, so dass ihnen hinlänglich Gelegenheit geboten ist,
ihre Wärme abzugeben. Da der eiserne Feuerungsraum von allen Seiten
frei steht, so findet sofort nach dem Einheizen auch Erwärmung des
Zimmers statt. In dem unteren Theile des Ofens ist eine Art Luftheizung
angebracht; durch daselbst vorhandene zwei Oeffnungen _a a_ (Fig. 328)
tritt kalte Luft unten ein, welche bei ihrem Emporsteigen so stark
erhitzt wird, dass sie heiss durch die Fig. 328 angedeutete
durchbrochene Verzierung in das Zimmer strömt. Wird nach beendigter
Verbrennung die Verbindung der Züge mit dem Schornstein durch die
Klappe unterbrochen, so nimmt der obere, aus Kacheln bestehende Theil
des Ofens eine solche Temperatur an, dass ein zweites Einheizen an
einem Tage überflüssig ist. _b b b_ ist der aufgemauerte Boden des
Ofens, _c c_ Stützen, welche die gusseiserne Bodenplatte _d d_ des
eisernen Kastens aufnehmen sollen, _e_ sind die drei Seitenplatten,
_f f_ die Deckplatte des Feuerkastens, _g_ ist das auf der Deckplatte
befindliche Rohr, durch welches die Verbrennungsgase in die Züge
treten. Die auf der Deckplatte vorhandenen Mauerziegel tragen die Decke
_h h_; letztere besteht aus einer Blechtafel, in welcher eine runde
Oeffnung ist, von solcher Weite, dass das Rohr _g_ das Blech nicht
berührt. Auf dieses Blech kommt eine mit den Ofenwänden verbundene
Decke aus Dachziegeln und zwar so, dass die von dem Kranze des Rohres
_g_ etwas absteht, wodurch mithin eine Vertiefung sich bildet, welche
mit trocknem Sand oder mit Asche ausgefüllt wird. Diese Vorrichtung
soll das Mauerwerk von dem Eisen isoliren, damit durch die Ausdehnung
des Eisens das Mauerwerk nicht auseinandergetrieben werde. Die
Mauerziegel _i_ bilden die Scheidewand, auf welcher die Decke _k_ ruht.
_l l_ ist die ebenfalls aus Mauerziegeln bestehende Wand, welche, wie
oben erwähnt, den Ofen in zwei Theile theilt. Die Ziegel stehen auf den
Decken _n n_ und sind nur so lang, dass jede der Oeffnungen _n n_
sieben Zoll von der gegenüberstehenden Steinwand absteht; durch die
Oeffnungen _o o_ steigt der Rauch in die Höhe, _p p_ ist das an dem
letzten Kanal angebrachte Rauchrohr. Bei dem Feilner'schen Ofen geht
mithin das Feuer aus dem Feuerkasten _e_ durch das Rohr _g_, stösst an
die Decke _k_, wendet sich hier um die Wand _i_, geht durch die
Oeffnung _o_ in den Kanal _n_ und endlich in das zum Schornstein
führende Rauchrohr.
Beachtenswerth ist ferner der =auf Braunkohlen= eingerichtete
=Henschel='sche =Ofen=, welchen Fig. 332 im verticalen, Fig. 333 im
horizontalen Durchschnitt nach der Linie _A B_ zeigt. Dieser Ofen
besteht aus zwei Cylindern, einem äusseren von Gusseisen _a_ und einem
inneren von starkem Eisenblech _b_. Der äussere Cylinder steht auf dem
viereckigen Aschenkasten _c d_, der oben mit dem Roste _e_ versehen
ist. Der innere Blechcylinder reicht nicht bis zum Roste und lässt sich
durch den gut schliessenden Deckel _g_ verschliessen. Der äussere
Cylinder wird durch den Deckel _h_ verschlossen. Beim Gebrauch wird der
Blechcylinder mit Braunkohlenstückchen angefüllt; es werden beide
Cylinder durch ihren Deckel verschlossen und die Braunkohle im
Feuerraume _i_ durch _k_ entzündet. Die Verbrennung kann
begreiflicherweise nur auf dem Roste vor sich gehen, wobei der Luftzug
zwischen den beiden Cylindern nach oben geht und durch das Rohr _l_
abzieht. Die in den Blechcylindern befindliche Braunkohle sinkt in dem
Verhältnis, als die Verbrennung fortschreitet, auf den Rost herab. Die
auf dem Roste sich nach einiger Zeit ansammelnde Asche, welche die
Verbrennung unterbrechen würde, wird durch das unter dem Rost
befindliche drehbare Kreuz _m_, welches mit einigen, zwischen den
Roststäben durchgehenden Stäben versehen ist und von aussen durch _n_
leicht bewegt werden kann, beseitigt. Durch das Rohr _o_ soll der im
oberen Theile des Ofens etwa vorhandene Rauch abgeleitet werden. Ein
solcher Ofen brennt in der Regel 48 Stunden. Grosse Verdienste hat sich
=H. Meidinger= (in Carlsruhe) um die Construction von Füllöfen
erworben.
[Sidenote: Luftheizung.]
Die =Luftheizung= ist eine Art von Ofenheizung und unterscheidet sich von
der gewöhnlichen Heizung mit Hülfe von Oefen dadurch, dass der Ofen in
den meisten Fällen nicht in dem zu erwärmenden Raume selbst, sondern in
einem besonderen, in der Heizkammer sich befindet, in welcher sich die
Luft erwärmt und sodann durch Kanäle in die zu heizenden Räume gelangt.
Der Zweck der Luftheizung (Centralheizung) ist, mittelst eines Ofens
einen grossen Raum möglichst gleichmässig zu erwärmen, oder eine Anzahl
Zimmer zu gleicher Zeit zu heizen, endlich auch in gewissen Fällen, wo
in einem Raume der Ofen aus Gründen hinderlich wäre, den Ofen zu
beseitigen. Es giebt drei verschiedene Methoden der Luftheizung, die
sich wesentlich durch die Art und Weise des Luftwechsels in dem zu
heizenden Raume unterscheiden:
a) Die äussere kalte Luft tritt in den Heizraum und strömt als erwärmte
Luft durch einen Kanal in den zu heizenden Raum; ein der
eintretenden Luft gleiches Volumen Zimmerluft strömt durch die
Fenster- und Thürfugen aus.
b) Die erwärmte Zimmerluft geht durch einen Kanal in die Heizkammer
zurück, erwärmt sich hier und tritt wieder in das Zimmer. Wenn die
Methode a den Vorzug hat, das Zimmer stets mit neuer Luft zu
versorgen und dadurch das Zimmer ununterbrochen zu ventiliren, so
wird durch die Methode b diejenige Wärmemenge erspart, welche bei
der ersten Methode durch das Ausströmen der erwärmten Luft entzogen
wird.
c) Eben so wie nach Methode a erwärmt sich die äussere kalte Luft in
dem Heizraume und gelangt in das Zimmer; die Zimmerluft geht jedoch
durch einen Kanal zu dem Feuer und dient zu seiner Unterhaltung.
Diese Methode verbindet die Vortheile von a und b, indem neben
fortwährender Ventilation auch Ersparniss an Brennmaterial
stattfindet.
Vergleicht man letztere Methode mit der Heizung eines Zimmers durch
einen Stubenofen, der von =innen= geheizt wird, so ist bei der zweiten
Methode der Vorgang der Luftcirculation auf die Heizung eines Zimmers
durch einen von =aussen= geheizten Ofen zurückzuführen.
Man unterscheidet =zweierlei= Arten von Luftheizung, wenn man die
Construction des Heizraumes und den Ort, an dem sich derselbe befindet,
als Eintheilungsgrund gelten lässt, nämlich
a) die Luftheizung mit einem Mantelofen,
b) die Luftheizung mit einer Heizkammer.
Die erstere Art nähert sich ausserordentlich der gewöhnlichen
Ofenheizung und ist von ihr nur dadurch unterschieden, dass der in oder
neben dem zu heizenden Raume befindliche Ofen mit einem thönernen
=Mantel= umgeben ist, welcher überall 6-8 Zoll vom Ofen absteht, oben
offen und unten in der Nähe des Fussbodens mit Oeffnungen versehen ist.
Wird nun der Ofen geheizt, so steigt die in dem Zwischenraum zwischen
Ofen und Mantel befindliche Luft erwärmt in die Höhe, an ihrer Stelle
tritt durch die Oeffnungen im unteren Theil des Mantels kalte Luft,
welche, nachdem sie erwärmt worden ist, ebenfalls emporsteigt u. s. f.,
und so passirt in sehr kurzer Zeit alle Luft des Zimmers den Raum
zwischen Ofen und Mantel und ist dann gleichmässig erwärmt. Man kann
auf diese Weise einen sehr grossen Raum ganz auf dieselbe Temperatur
bringen, während bei Anwendung eines gewöhnlichen Ofens in demselben
Raume in der Nähe eine lästige Hitze und in nicht grosser Entfernung
davon eine empfindliche Kälte herrschen würde. Bei der eigentlichen
=Luftheizung mit einer Heizkammer= ist zuerst die =Heizkammer= zu
unterscheiden, in welcher der Heizofen aufgestellt ist; sie ist
gewölbt. Die Heizkammer soll den möglichst kleinen Umfang haben, damit
die erwärmte Luft so heiss als möglich aus der Heizkammer fortgeführt
werde und nicht Zeit habe, Wärme an die Mauerwände abzugeben. Die
Kanäle zur Ableitung der erwärmten Luft öffnen sich an der Decke der
Heizkammer, der Zuleitungskanal für kalte Luft mündet unmittelbar über
dem Boden der Ofenkammer. Die Entfernung des Ofens von den Seitenwänden
beträgt nur 12-16 Centimeter, das Gewölbe der Kammer führt man jedoch
1-1,3 Meter über der Ofendecke hinweg. Der wesentlichste Theil der
Luftheizungsöfen ist der =Ofen=. Man hat gefunden, dass die Kastenform
die geeignetste Form für den Ofen ist. Der Kasten ist entweder von
Gusseisen oder aus starkem Blech und genietet. Hinsichtlich der Grösse
des Ofens ist zu bemerken, dass 1 Quadratfuss Oberfläche ungefähr
800-1000 Kubikfuss Luft zu heizen im Stande sei. Eine andere
Einrichtung der Luftheizung ist folgende: Mehrere über und neben
einander liegende, mit einander in Verbindung stehende gusseiserne
Röhren werden in dem Feuerraume des Ofens so angebracht, dass zu dem
einen Ende kalte Luft ein- und zu dem anderen Ende erwärmte ausströmt.
In der Regel findet das Einströmen durch die unterste Röhrenreihe und
das Ausströmen durch die oberste statt. Da die warme Luft, als
leichter, immer in die Höhe zu steigen, die kalte schwerere hingegen,
stets hinabzusinken sucht, so ist es erforderlich, dass die Heizkammer
unterhalb aller zu heizenden Localitäten, demnach in dem Falle, dass
solche sich auch im Erdgeschosse des Hauses befinden, im Keller
angebracht sei. Aus gleichem Grunde sollen die Kanäle zum Abführen der
warmen Luft so viel als möglich senkrecht in die Höhe steigen. Die
Ausströmungsöffnungen in den Zimmern legt man am besten nahe über dem
Fussboden an; sie erhalten zum Verschluss ein durchbrochenes Gitter zum
Durchlassen der Wärme und ausserdem noch einen Schieber zum völligen
Absperren.
Die Klage über grössere Trockenheit der Luftheizung im Vergleiche mit
Ofenheizung ist eine gegründete, indem die Luft in den auf diese Weise
geheizten Localen bald jenen Grad der Feuchtigkeit verliert, der zum
Wohlbefinden der Menschen nothwendig ist. Die Mittel, welche man
gewöhnlich anwendet, um der zu grossen Trockenheit dieser Luft zu
begegnen, sind folgende: Man stellt eine Schüssel mit Wasser ins
Zimmer, am besten in die Nähe des Luftheizungskanals oder selbst in
demselben auf, damit die Luft dieses Wasser trinke. Andere bringen
einen mit Wasser angefüllten Badeschwamm in den Kanal. =v. Pettenkofer=
hat das Unzureichende dieser Mittel nachgewiesen. Die Luftheizung
eignet sich nicht für gewöhnliche Wohnzimmer, welche einen ganzen
Winter unseres Klimas hindurch mit heisser Luft geheizt worden sollen.
Dort wird sich zwar nicht gleich am Anfang des Winters, aber gewiss in
der Mitte, wenn die Wände bereits mehr Wasser verloren haben, als ihnen
durch Absorption aus der freien Atmosphäre täglich wieder ersetzt wird,
die Klage über Trockenheit der Luft erheben. Räume, welche selten
geheizt werden, eignen sich dagegen sehr für Luftheizung; ebenso Räume,
wie Theater, Concertsäle, in welchen sehr viele Menschen, brennende
Lichter oder andere ergiebige Quellen für Wasserdampf befinden.
[Sidenote: Calorifères.]
Das System der =Luftheizung= mittelst sogenannter =Calorifères=, das in
Grossbritannien, Nordamerika, Schweden und Russland ziemlich allgemein
eingeführt ist, bricht sich seit einer Reihe von Jahren auch in
Deutschland Bahn; namentlich für öffentliche Gebäude mit weiten Räumen
(z. B. die beiden grössten Kirchen der Stadt Leipzig), obgleich es auch
für Privatwohnungen durchaus zweckmässig erscheint. Unter den
verschiedenen bisher aufgetretenen Verfahren der Luftheizung sind
diejenigen von =Hartmann= in Augsburg, =Boyer & Co.= in Ludwigshafen a.
Rh., =Bacon & Perkins= in Hamburg die bekanntesten. Neuerdings haben
=Reinhardt & Sammet= in Mannheim sich durch das ihrige einen Namen
erworben. Ihre Calorifères befinden sich im Souterrain und haben so
grosse Heizflächen nebst so geregelter Circulation, dass das Feuer
ausgenutzt und der Eintritt von Rauch in die Kanäle unmöglich gemacht
wird. Die zu erwärmende Luft wird von der Aussenseite des Gebäudes
hergeleitet, wo sie am reinsten ist, und tritt, nachdem sie sich um den
Calorifères erhitzt hat, mittelst Einströmungskanäle in die zu
heizenden Räume. Wandschieber von gefälliger Form regeln den Eintritt
der Heizluft derart, dass bei wechselnder äusserer Temperatur in den
Räumen eine gleichmässige Wärme erhalten wird; Ausströmungsöffnungen
führen die durch Athmen u. s. w. verdorbene Luft schnell ab. Eine
tröpfelnde Wasserrinne, welche sinnreich mit dem Apparat verbunden ist,
versieht den Luftstrom mit so viel Wasserdampf, als zum gesunden,
behaglichen Athemholen nothwendig ist. Zu diesen innern Vortheilen, der
Ofenfeuerung gegenüber, gesellen sich noch einige äussere von
erheblichem Werth, nämlich ein bedeutender Minderverbrauch an
Brennmaterial und die Abhaltung von allem Staub und Schmutz. Endlich
kann die ganze Heizung durch einen gewöhnlichen Arbeiter beschickt und
sicher geregelt werden. Bei dem System der Luftheizung, welches die
Firma =Boyer & Co.= in Ludwigshafen bereits vielfach (namentlich in
Bayern, z. B. in der Aula der Universität München, dem Centralbahnhofe
in Würzburg etc.) ausgeführt hat und das 75 Proc. Nutzeffect geben
soll, werden die Heizröhren nicht aus Eisenblech, sondern in
Holzkohleneisenguss von angemessener Wandstärke ausgeführt und die
Apparate sind so eingerichtet, dass kein Theil derselben weissglühend
und nur der kleinste Theil rothglühend wird, so dass Reparaturen fast
gar nicht vorkommen und die Luft niemals durch entweichende
Verbrennungsprodukte verunreinigt wird. Um den Röhren bei kleinem
Durchmesser eine möglichst grosse Heizfläche zu geben, erhalten sie
einen plattelliptischen Querschnitt, so dass pro Kilogramm stündlich
verbrennender Kohlen 2,5 Quadratmeter Heizfläche geboten werden können.
Um die Wärme der Verbrennungsprodukte vollständig zu verwerthen, lässt
man dieselben ein inneres Röhrensystem durchlaufen und in das äussere
erst treten, nachdem sie schon wesentlich abgekühlt sind. Die
Strahlwärme des erhitzten Röhrensystems wird so ganz von dem äussern
System aufgefangen und von diesem an die mit ihm in Berührung kommende
zu heizende Luft wieder abgegeben. Das äussere Röhrensystem ist von
einer mit einer glatten Kalkschicht überzogenen Mauerhülle umgeben,
welche sich nur so wenig erwärmt, dass ein Wärmeverlust nach Aussen
durch Strahlung, welche nicht der zu erwärmenden Luft zu gut kommt,
fast gar nicht stattfindet. Die Verbrennungsprodukte werden so weit
abgekühlt, dass sie mit kaum 100° C. in den Schornstein entweichen. Der
Rauch wird, wenn nicht ganz schlechtes Brennmaterial angewendet wird,
fast vollständig verbrannt und können meist unmittelbar die
gewöhnlichen Kamine verwendet werden. Um die der gewöhnlichen
Luftheizung so oft und mit Recht vorgeworfene unangenehme und
schädliche Trockenheit zu vermeiden, wird die erwärmte Luft mit
Wasserdampf gemischt und werden täglich pro 100 Kubikmeter Heizraum
1,5-2 Liter Wasser verdampft.
[Sidenote: Kanalheizung.]
Die =Kanalheizung= besteht darin, dass unter dem Fussboden des zu
heizenden Locales Kanäle hin- und herlaufen, an deren einem Ende sich
der Feuerherd, an deren anderem Ende sich der Schornstein befindet, so
dass die heissen Verbrennungsgase durch diese Kanäle hindurchziehen.
Die Kanäle gehen unter dem Fussboden, welcher mit Steinplatten oder
gebrannten Ziegeln bedeckt ist, im Zickzack hin und her, sind nach
unten bogenförmig oder in Gestalt einer Rinne und ausgemauert.
Auswendig ist der Kanal mit trocknem Mauerschutt umgeben. Der Feuerherd
befindet sich in einem nahe gelegenen Behältnisse im Keller oder in
einer Ausgrabung unter der Erde. Der Schornstein geht in einer der
Seitenwände in die Höhe. Man wendet die Kanalheizung jetzt noch am
häufigsten zur Erwärmung von Treibhäusern an, sonst wegen der
bedeutenden Feuersgefahr selten.
[Sidenote: Heisswasserheizung.]
Anstatt die Luft unmittelbar zu erwärmen, bedient man sich zuweilen eines
Zwischenträgers, nämlich des =Wassers=, welches sich seiner hohen
specifischen Wärme wegen ganz besonders dazu eignet. Die darauf basirte
Heizung nennt man die =Heisswasserheizung=[200]. Es kommt dabei darauf
an, ein mit heissem Wasser angefülltes Gefäss in den zu heizenden Raum zu
bringen und Sorge zu tragen, dass die Wärme, die das Wasser verliert,
wieder ersetzt wird. Man unterscheidet die gewöhnliche
=Warmwasserheizung= oder =Niederdruckheizung=, bei welcher das Wasser
niemals über seinen Siedepunkt hinaus erhitzt wird, von der eigentlichen
=Heisswasserheizung= oder =Hochdruckheizung=, von welcher weiter unten
die Rede sein wird.
[200] 1 Kilogr. Wasser von 100° lässt, wenn es sich bis auf 20°
abkühlt, 80 W.-E. entweichen, welche 32 Kilogr. oder 24,61
Kubikmeter Luft um 10° erwärmen können.
Die Niederdruckheizung wird ausgeführt
a) mit Hülfe der Circulation durch einen geschlossenen geheizten Kessel
oder
b) mit Hülfe der Circulation der Heberwirkung bei einem offenen
geheizten Gefässe.
[Illustration: Fig. 334.]
a) Bei der Niederdruckheizung nach der =ersten= Methode steht ein
grosser Wasserkessel, welcher dicht zugeschraubt werden kann, mit
Röhren in Verbindung, welche nach den zu heizenden Räumen führen und
dann wieder in den Kessel zurückkehren. Das Princip der Circulation des
Wassers wird aus Fig. 334 deutlich werden. Die Erwärmung des Wassers
geschieht in dem Kessel _A_, _e_ ist das Steigrohr, _d f_ die zum
Kessel zurückgehende Heizröhre. Das Gefäss _e_ dient zum Füllen des
Apparates mit Wasser; es entweicht ferner durch dasselbe die Luft, die
sich beim Erwärmen aus dem Wasser entwickelt, ferner die Wasserdämpfe,
welche durch zu starkes Heizen des Kessels sich bilden könnten. Indem
das Wasser in dem Steigrohr emporsteigt und dabei seine Wärme den
darüber befindlichen Flüssigkeitstheilchen mittheilt, fliesst kaltes
Wasser aus _f f_ in den Kessel herab, erwärmt sich daselbst und steigt
in die Höhe. Dieses Spiel dauert so lange, als noch in den
verschiedenen Theilen ein Temperaturunterschied vorhanden ist; es wird
aber niemals aufhören, wenn das aufsteigende warme Wasser unterwegs
abgekühlt und der Temperaturunterschied forterhalten wird. Ein kleiner
Wasserverlust findet dabei statt, so dass man von Zeit zu Zeit durch
die mit einem Stopfer verschlossene Oeffnung _e_ am oberen Theil der
Röhre etwas Wasser nachfüllen muss. Die Leitungsröhren werden am besten
aus Gusseisen angefertigt. Man rechnet bei dieser Heizung 20-30
Quadratfuss Heizfläche auf je 100 Kubikfuss Zimmerraum. Zur Abgabe der
Wärme an die Luft der zu heizenden Räume bedient sich die
Warmwasserheizung sogenannter Oefen. Die gebräuchlichste Form derselben
ist die Säule; sie besteht aus einem senkrechten Cylinder von 2 bis 3
Meter Höhe und 0,3-0,7 Meter Durchmesser, welcher parallel mit seiner
Axe eine Anzahl der Luft zugängliche Röhren enthält. Die
Warmwasserheizung, die sich in vielen öffentlichen und Privathäusern
Leipzigs, Berlins und anderer Städte Deutschlands eingebürgert hat, ist
eine äusserst comfortable Heizmethode. Gleichmässige, leicht
regulirbare Wärme, Vermeidung allen Rauches, Staubes und Geruchs,
vollkommene Gefahrlosigkeit, täglich einmaliges Feuern fern von den zu
erwärmenden Räumen, geringer Kostenaufwand, leichte Anbringung der
erforderlichen Ventilation -- das sind die grossen Vorzüge der
Warmwasserheizung vor allen Heizarten.
b) Die =zweite= Methode der Heisswasserheizung mit Hülfe eines offenen
Kessels, bei welcher das Princip des Hebers in Anwendung kommt, ist das
sogenannte =Thermosiphon= von =Fowler=, welches im Vergleich zur ersten
Methode den Nachtheil hat, dass durch den offenen Kessel ein nicht
unbedeutender Wärmeverlust stattfindet, für die Vermeidung der
Ansammlung von Luft in dem oberen Theile des Hebers weit grössere
Sorgfalt erforderlich, die Röhrenhöhe endlich eine beschränkte ist,
insofern sie vom Luftdrucke abhängt.
Eine andere Methode der Heisswasserheizung ist die von =Perkins=
erfundene sogenannte =Hochdruckheizung=. Man benutzt dabei warmes
Wasser, dessen Temperatur bis auf 150 bis 200° C., an der Feuerstelle
sogar bis auf 500° steigt. Der bei dieser Methode angewendete Apparat
besteht aus einer endlosen Röhre, welche überall geschlossen und mit
Wasser gefüllt ist. Der Kessel ist überflüssig. Der sechste Theil der
Röhre ist in irgend einer zweckmässigen Form aufgewickelt und in einen
Ofen gebracht; die übrigen 5/6 werden durch Circulation erwärmt. Die
Röhren sind von Schmiedeeisen, haben 1 Zoll innere Weite und sind
mittelst einer hydraulischen Presse für einen Druck von 3000 Pfd. auf
den Quadratzoll geprüft. Noch mag bei der Heisswasserheizung angeführt
werden, dass man sich neuerdings auch des durch die =Erdwärme erwärmten
Wassers= zum Heizen bedient hat; das warme Wasser artesischer Brunnen
wird zum Heizen von Gewächshäusern, Fabriken u. s. w. benutzt, eben so
das Wasser heisser Thermen, so findet z. B. in der katholischen
Stadtkirche zu Baden-Baden seit 1867 Thermalwasserheizung durch die
dortigen, in der Nähe entspringenden Thermalquellen (von 67° C.
Temperatur) statt.
[Sidenote: Dampfheizung.]
Bei der =Heizung mit Wasserdämpfen= -- auf der Anwendung der latenten
Wärme des Wasserdampfes beruhend -- werden die Heizflächen, die ihre
Wärme an die zu heizenden Räume abgeben sollen, durch Wasserdampf
erwärmt, der in einem Dampfkessel erzeugt wird. 1 Kilogr. Wasserdampf von
100° C. enthält so viel Wärme, dass durch dieselbe 5,5 Kilogr. Wasser von
0° bis auf 100° erhitzt werden könne.
Ein Dampfheizapparat besteht aus einem Dampfkessel, aus Heizröhren, und
aus Röhren, welche das condensirte Wasser entweder zu dem Kessel
zurück- oder gänzlich abführen. Der Kessel für den Dampfheizapparat hat
ganz die Beschaffenheit eines gewöhnlichen Dampfkessels. Die Heizröhren
sind von Gusseisen; man bringt sie entweder horizontal ein wenig
geneigt wegen des Abfliessens des condensirten Wassers oder vertical
an. Sind mehrere Stockwerke eines Hauses zu heizen, so lässt man ein
Steigrohr bis zu der obersten Etage in die Höhe gehen, von dem aus
Leitungsröhren nach den verschiedenen Etagen abgehen. Die
Leitungsröhren sind am Ende mit einem nach auswärts öffnenden Ventile
versehen, damit die Luft durch die einströmenden Dämpfe ausgetrieben
werden kann; ausserdem würde sie sich an den Enden der Röhren anhäufen
und dem Eintreten des Dampfes bis zu dieser Stelle ein Hinderniss
entgegenstellen, so dass dieser Theil der Röhren ungeheizt bliebe.
Sobald die Dampfentwickelung im Kessel aufgehört hat, demnach durch die
Condensation der Dämpfe ein luftleerer Raum entsteht, muss die Luft
durch ein nach innen sich öffnendes Ventil einströmen können. Die
Dampfheizung ist besonders dort mit Vortheil anzuwenden, wo von einem
Feuerherd aus die Heizung auf grosse Entfernungen und nach den
verschiedensten Richtungen ausgeführt werden soll, wie in
Fabrikgebäuden mit grossen Arbeitssälen etc. Vor der Luftheizung hat
sie den Vorzug, dass die Leitungsröhren unter dem Fussboden hingeleitet
werden und dabei Gegenstände aller Art berühren können, ohne dass eine
Entzündung zu besorgen wäre. Vor der Heisswasserheizung hat sie voraus,
dass der Dampf bis zu bedeutenden Höhen aufwärts geleitet werden kann,
ohne dass der Druck im Kessel vermehrt würde. In Fabriken, welche mit
Hochdruckmaschinen arbeiten, ist die Dampfheizung namentlich
vortheilhaft, da in diesem Falle die Heizung fast kostenlos
bewerkstelligt werden kann.
[Sidenote: Combination von Dampf- und Wasserheizung.]
In neuerer Zeit ist der Gedanke einer =Combination der Dampfheizung=
mit der =Wasserheizung= aufgetaucht, wodurch es möglich wird, aus einem
Herde weit auseinander gelegene Wassergefässe, die man direct nicht mit
einander verbinden kann, mit Wärme zu versehen. Nur auf diese Weise
wird es möglich sein, das für die Pyrotechnik hochwichtige Problem, das
Princip der Association -- wie auf Beleuchtung -- so auch auf
Heizzwecke anzuwenden, und durch eine Centralheizung eine Anzahl
bewohnter Gebäude mit Wärme zu versehen, in befriedigender Weise zu
lösen.
[Sidenote: Gasheizung.]
=Gasheizung.= Seit in neuerer Zeit die Beleuchtung mit Steinkohlengas und
Holzgas so grosse Ausdehnung gewonnen hat und der Preis des Leuchtgases
im fortwährenden Sinken begriffen ist, lag der Gedanke nicht fern, sich
des Gases als Heizmittel zu bedienen. Es wurden auch früher schon hier
und da einige derartige Einrichtungen ins Leben gerufen, allgemeiner
geschah dies jedoch erst in vielen Fabriken Englands, welche das Gas als
Nebenprodukt gewannen und zwar mehr als sie zur Beleuchtung nöthig
hatten. Nach und nach ging die Gasheizung in die Hauswirthschaft über, wo
sie sich durch schnellen und sicheren Effect, so wie durch Bequemlichkeit
und Reinlichkeit auszeichnet.
Die Anwendung der Gasflamme zur Erhitzung von Kochapparaten scheiterte
lange Zeit an der Eigenschaft des Leuchtgases, in Berührung mit kalten
Körpern Russ abzuscheiden, wodurch die Gefässe beschmutzt wurden, auch
war die Heizkraft nur gering. Ingenieur =Elsner= in Berlin beseitigt
diesen Uebelstand dadurch, dass er das Gas, ehe es zur Verbrennung
gelangt, mit Luft mischt. Durch die dem Gase vor dem Verbrennen
zugesetzte Luft findet der Kohlenstoff den zu seiner Verbrennung
nothwendigen Sauerstoff und das Gasgemenge verbrennt mit einer nicht
leuchtenden, aber auch nicht mehr russenden Flamme[201]. Die Gasöfen
zur Zimmerheizung lassen sich in jeder beliebigen Grösse anfertigen,
sind beweglich und daher überall anzubringen; sie entbehren des
Schornsteins, durch welchen bei den übrigen Oefen ein grosser Theil
Wärme unbenutzt abzieht. Die Zimmer werden durch Gasöfen sehr rasch
geheizt, wodurch sich diese Heizungsart besonders für öffentliche
Locale eignet, bei denen eine schnelle, aber nur kurze Erwärmung
erforderlich ist, so bei Kirchen, wie denn auch in Berlin in mehreren
Kirchen und anderen öffentlichen Gebäuden mit der Gasheizung
befriedigende Versuche angestellt worden sind. Im Allgemeinen sind 5
Kubikfuss Gas hinreichend, um die Temperatur von 1000 Kubikfuss Raum um
12° C. zu erhöhen; 1/5 der Gasmenge für die Stunde reicht ferner hin,
um die erzeugte Temperatur constant zu erhalten. Bei den in Deutschland
gegenwärtig noch immer herrschenden hohen Gaspreisen ist an eine
Concurrenz der Gasheizung mit anderen Heizungsarten vor der Hand nicht
zu denken. Es ist aber gewiss, dass man in der Zukunft die
Generatorgase und das Wassergas, unter besonders günstigen localen
Bedingungen vielleicht auch das Petroleum (vergl. Seite 801), wird zur
Zimmerheizung anwenden können. Zu technischen Zwecken finden die
Generatorgase (vergl. Seite 810) bereits ausgedehnte Anwendung.
[201] =Karl Knapp= (Journ. f. pract. Chemie 1870 Bd. I p. 428) hat
indessen nachgewiesen, dass die vollständigere Verbrennung nicht
die einzige Ursache des Nichtleuchtens der Gasflamme mit innerem
Luftzutritt ist. Die wesentliche Ursache sei in der Verdünnung
des Gases durch Luftbeimengung zu suchen.
[Sidenote: Heizung ohne die gewöhnlichen Brennmaterialien.]
Dass sich eine unerschöpfliche Wärmequelle in der sogenannten =latenten
Wärme= (der älteren Physiker) der Körper findet, welche durch =Reibung=
oder =Stoss= freigemacht werden kann, ist längst bekannt[202]. Sobald es
nun thunlich ist, eine der producirten Wärme äquivalente mechanische
Kraft wohlfeil genug zu beschaffen, liegt die Möglichkeit vor, Wärme
durch Umsetzung von Werk, in unbegrenzter Menge zu erzeugen.
[202] Vergl. =Rumford='s Versuche aus dem Jahre 1798 in =J. Tyndall=,
die Wärme betrachtet als eine Art der Bewegung. Braunschweig 1867
p. 15 und 71.
In der neueren Zeit noch hat ein Apparat von =Beaumont= und =Mayer=, um
mittelst der Reibung Wärme zu erzeugen, Aufsehen erregt. Dieser Apparat
hat den Zweck, ausserdem verlorene Kräfte, wie z. B. unbenutzte
Wassergefälle, Winde etc., dadurch zu verwerthen, dass durch Reibung
einer konischen hölzernen Welle in einem Metallstücke mit
entsprechender konischer Aushöhlung im Innern eines zum Theil mit
Wasser gefüllten Dampfkessels Dampf erzeugt wird. Es ist nach dem
Gesetze der Erhaltung der Kraft einleuchtend, dass der durch diesen
Apparat gelieferte Dampf nie als Triebkraft benutzt werden kann, da man
schon einer solchen bedarf, um den Apparat in Bewegung zu setzen und
daher die von dem Apparate selbst erzeugte Kraft nothwendig geringer
sein muss als die ursprüngliche[203]. Ein anderer Apparat, der ohne
Anwendung von Brennmaterial Wärme verbreitet, beruht auf der
Wärmeentwickelung durch die =Compression der Luft= mit Hülfe einer
Verdichtungspumpe. Derselbe ist von =Arzbecher= zu Heizungszwecken
vorgeschlagen worden. Zur Bewegung der Luftpumpe könnte irgend eine
mechanische Kraft, welche eine Nebennutzung gestattet, verwendet
werden. Aber auch hier ist nicht zu vergessen, dass die producirte
Wärme nur umgesetzte Kraft (= Arbeit) ist. (Da einer Wärmeeinheit ein
mechanisches Aequivalent von 424 Kilogr. entspricht, so müsste eine
Pferdekraft 10 Stunden thätig sein, um eine Wirkung zu erzeugen, die 1
Kilogr. Steinkohle entspricht.) Die Wärme, welche bei der =Gährung von
Stalldünger= sich entwickelt, findet bei der Erwärmung von
Gewächshäusern praktische Anwendung. An der hohlen Wand derselben wird
ein etwa 2 Meter hoher Düngerhaufen, welcher mit abgefallenem Laube
etc. vermengt ist, aufgeschichtet, indem man durch den unteren Theil
desselben einige an beiden Enden offene Röhren von Blech, etwas
geneigt, einlegt. Diese Röhren erwärmen sich und die Luft circulirt in
denselben und tritt an dem einen Ende erwärmt aus.
[203] General =Morin= that durch Versuche dar, dass eine
Betriebsleistung von 21 Pferdekraft erforderlich sei, um mit dem
obigen Apparate den Einer Pferdekraft entsprechenden Dampf
hervorzubringen!
[Greek: b]) _Die Kesselfeuerung mit Rauchverzehrung._
[Sidenote: Allgemeines.]
Kessel werden mit wenigen Ausnahmen stets in gemauerten Oefen erhitzt,
wobei Brennstoffersparniss eine bei der Construction des Ofens vor Allem
zu beachtende Aufgabe ist. Da bei der Kesselheizung eine intensive
Erhitzung bewirkt werden soll, so ist unbedingt ein =Rost= und ein
=Aschenfall= erforderlich, weil ausserdem eine vollständige Verbrennung
nicht erzielt werden kann. Der =Rost= besteht aus parallel liegenden
Stäben von Schmiede- oder Gusseisen, deren Stärke von ihrer Länge, und
ihre Entfernung von einander von der Grösse der Stücke des Brennmaterials
abhängt, indem diese Zwischenräume nur der Asche den Durchgang gestatten
dürfen. Die Erfahrung hat gelehrt, dass die Summe der Zwischenräume,
welche die Roststäbe trennen, nur ein Viertel von der ganzen Oberfläche
des Rostes betragen soll. Die grossen Roste haben vor den kleinen den
Vorzug, dass der Zug durch den Durchgang der Luft durch das Brennmaterial
weniger vermindert wird, die Roste sich nicht so leicht verstopfen und
das Einfeuern nicht so oft vorgenommen zu werden braucht, wodurch an
Arbeit erspart wird; der ganze Rost muss dagegen immer mit Brennmaterial
bedeckt sein. Die kleineren Roste haben dagegen andere, für specielle
Fälle sehr wichtige Vortheile; es ist nämlich die Verbrennung lebhafter
und vollkommener und es entgehen der Verbrennung weit geringere Mengen
Luft als bei grösseren Rosten. Bei Rosten mit Holzfeuerung kann die
Oberfläche des Rostes mindestens zweimal kleiner als bei der
Steinkohlenfeuerung sein, da bei der ersten Art der Feuerung die
Oeffnungen sich nicht verstopfen. Nach =Ed. Köchlin= ist zur Verbrennung
von 350 Kilogr. alten Eichenholzes in Zeit von 1 Stunde 1 Quadratmeter
Rostfläche mit 1 Viertel für die Zwischenräume das zweckmässigste
Verhältniss. Gewöhnlich sind die Roste für die Holzfeuerung 4 mal kleiner
als für Steinkohlenfeuerung.
Der =Feuerraum= zwischen der Herdsohle (dem Roste) und dem Kessel muss
geräumig genug sein, um das Brennmaterial aufnehmen zu können und die
gehörige und völlige Entwickelung der Flamme zu gestatten. Das
Brennmaterial muss in der erforderlichen Menge aufgegeben werden; ist
die Quantität zu klein, so entgeht ein grosser Theil der einströmenden
Luft der Verbrennung; ferner veranlasst, wenn oft geschürt werden muss,
das häufige Oeffnen des Schürloches kalte Luftströmungen, welche die
Temperatur unter dem Kessel erniedrigen und unter Rauchbildung einen
starken Verlust herbeiführen. Ist dagegen die Menge des aufgegebenen
Brennmaterials zu gross, so wird der Luft der Durchgang erschwert und
die Verbrennung kann nur langsam und unvollkommen vor sich gehen. Ist
der Feuerraum zu niedrig, so wird die Flamme gedämpft, es findet nur
unvollkommene Verbrennung und reichliche Rauchbildung statt; ist dieser
Raum dagegen zu hoch, so wirkt auf den Kessel vorzüglich nur die
strahlende Wärme und es geht demnach viel Wärme verloren. Die das
Schürloch verschliessende =Heizthüre= muss so breit sein, dass man den
Rost bequem übersehen kann, und so hoch, dass das Einfeuern ungehindert
vor sich gehen kann. Sie muss vollkommen genau schliessen, da die durch
die Ritzen und Fugen eindringende Luft durch Erniedrigung der
Temperatur und Rauchbildung fortwährenden Wärmeverlust nach sich ziehen
würde.
[Sidenote: Rauchverzehrende Feuerungen.]
Indem wir die gewöhnlichen Kesselfeuerungen, deren Betrachtung zum
grössten Theile der Dampfmaschinenlehre angehört, übergehen, wenden wir
uns zu den =rauchverzehrenden Feuerungen=. Nicht nur um die Nachtheile
des Rauches zu vermeiden, welcher für die Umgebung grosser
Feuerungsanlagen höchst unbequem werden kann, sondern auch und zwar
hauptsächlich, um an Brennstoff zu sparen[204] und an Heizkraft zu
gewinnen (da der ökonomische Vortheil der rauchverzehrenden Vorrichtungen
zum Theil auch darin beruht, dass, weil die Heizflächen nicht berussen,
dieselben in einem für die Wärmetransmission geeigneteren Zustande
längere Zeit erhalten werden), hat man sich seit langer Zeit die Aufgabe
gestellt, rauchverzehrende Feuerungen zu construiren, ohne dass dieses
Problem bis jetzt als genügend gelöst betrachtet werden könnte. Wirft man
auf ein in vollem Brennen begriffenes Steinkohlenfeuer frische
Steinkohlen, so entwickeln sich plötzlich solche Quantitäten brennbarer
Gase und Dämpfe von hohem Kohlenstoffgehalt (Benzol, Toluol, Carbolsäure,
Anthracen, Naphtalin, Paraffin etc.), dass der Sauerstoff der in dem
Feuerraum befindlichen Luft zu ihrer vollständigen Verbrennung in den
meisten Fällen nicht genügt. Durch die verhältnissmässig kühlen Wände des
Dampfkessels und durch die während des Einfeuerns einströmende kalte Luft
werden die Verbrennungsprodukte abgekühlt und es verbrennt nur der
Wasserstoff dieser Verbindungen zum Theil, während der Kohlenstoff als
Russ ausgeschieden und nicht verbrannt wird. Die verschiedenen die
Verzehrung des Rauches bezweckenden Vorrichtungen beruhen auf
verschiedenen Principien; so wird unter anderen z. B. a) durch einen
besondern Luftkanal, welcher unmittelbar hinter dem Rost mündet, der
Flamme ein Strom kalter und heisser Luft zugeführt; b) man bringt zwei
nebeneinander befindliche Feuerungen, die abwechselnd mit frischen Kohlen
gespeist werden, in solche Verbindung, dass der Rauch der einen Feuerung
mit dem in voller Glut befindlichen Feuer der anderen Feuerung in innige
Berührung tritt und dadurch verbrannt wird; c) es werden die frischen
Kohlen auf den vorderen Theil des Rostes geworfen, damit der Rauch über
das auf dem Hintertheile des Rostes in voller Glut brennende Feuer
streiche; d) das Aufschütten von frischem Brennmaterial ist einer
Vorrichtung übertragen, welche nicht periodisch eine grössere
Kohlenmenge, sondern allmälig, aber in ununterbrochener Wirkung die Kohle
in zerkleinertem Zustande auf das in voller Glut befindliche Feuer wirft;
e) zur Herbeiführung der hinreichenden Luftmenge, deren Sauerstoff die
vollständige Verbrennung ermöglichen sollte, d. h. zur Erreichung des
nöthigen Zuges war man bisher gewöhnt, sehr hohe Schornsteine
aufzuführen, denn je höher die Schornsteine, desto grösser die Differenz
in den specifischen Gewichten innerhalb und ausserhalb des Schornsteines,
desto rascher aber auch die durch den Zug erfolgende Ausgleichung dieser
Differenzen, aber auch desto kostspieliger. Je mehr der Zug auf diesem
Wege gesteigert wird, desto grössere Wärmemengen gehen auf diese Weise
verloren. Da die Temperaturdifferenz die Ursache der Luftströmung ist, so
suchte =L. Gall= diese Bedingung durch eine constante hohe Temperatur des
Verbrennungsraumes zu erfüllen.
[204] Versuche in England ergaben, dass 1 Tonne (= 20 Ctr.) Steinkohlen
bei gewöhnlicher Verbrennung 25 Pfund Russ liefert, welcher eine
Heizkraft von 4/5 der Kohle hat. Der Verlust an Heizkraft durch
fortgeführten Kohlenstoff beträgt danach 1/112 oder nicht ganz
1 Proc.
Von den bekannteren Einrichtungen, den Rauch zu verzehren oder die
Bildung des Rauches zu verhüten, oder endlich den entstandenen Rauch
auf mechanische Weise (z. B. durch Waschen) zu entfernen, seien
folgende Principien mit Beispielen angeführt.
1. =Mechanische Entfernung des Rauches durch Waschen der Feuergase.= Man
hat in England, namentlich in den chemischen Fabriken zu Newcastle
Vorrichtungen getroffen, um den aus den Feuerungen kommenden Rauch, bevor
er in den Schornstein tritt, auszuwaschen. Sämmtliche rauchentwickelnde
Herde einer Fabrik werden mittelst eines weiten und langen gemauerten
Kanales mit einer einzigen Esse in Verbindung gesetzt.
Dieser Kanal hat eine Reihe von Knien in einer senkrechten Ebene, so
dass der Gasstrom, welcher mit dem Russ gemischt ist, wiederholt auf-
und abwärts, wie durch eine Reihe von Hebern ziehen muss, um zum
Schornsteine zu gelangen. Jeder der abwärts gehenden Schenkel des
Herdes ist an seinem oberen Theile verschlossen und zwar durch ein
Becken mit Rändern von verschiedener Höhe, dessen metallener Boden mit
kleinen Löchern wie die Brause einer Giesskanne versehen ist. Durch
diese Löcher fällt Wasser mitten in den Rauchstrom; das so als Regen
einfallende Wasser verhindert den Zug nicht, sondern befördert ihn,
weil es in derselben Richtung fällt, in welcher der Gasstrom sich
bewegt. Alle von letzterem mitgeführten festen Theilchen werden durch
das wiederholte Waschen abgeschieden und bleiben auf dem Wasser der
Sohle des Kanals als Russ liegen, wo sie nach einiger Zeit
hinweggenommen werden. =Jean= in Paris hat das Princip des Waschens des
Rauches in etwas anderer Weise als oben beschrieben angewendet: Der
Rauch und die Gase strömen hier aus dem letzten Kesselkanale in einen
unterirdischen Kanal, welcher bis zur Esse geht und dessen Sohle
mehrere Centimeter hoch mit Wasser bedeckt ist. Dieser Kanal heisst der
hydraulische Kanal. Der aus der Dampfmaschine entweichende Dampf wird
bis zu diesem Kanale geführt, wo er zum grössten Theile durch einen
Strahl kalten Wassers verdichtet wird, der als Regen der Richtung des
Dampfes entgegenströmt. Etwas weiterhin im Kanale befindet sich ein
Rührer in Form eines Schaufelrades, dessen Schaufeln die Oberfläche des
Wassers berühren, ohne darin einzutauchen; die Kanten desselben sind
oben mit wedelähnlichen Pinseln versehen, welche in das Wasser treten,
dasselbe aufnehmen, heben und wieder wegschleudern, so dass es in
feinen Tropfen niederfällt. Das Wasser im hydraulischen Kanal wird
folglich erwärmt und dient, nachdem es filtrirt worden ist, zur
Speisung des Dampfkessels.
Wie es scheint hat das früher in den englischen Bleihütten in Anwendung
gebrachte Waschen des Bleirauches als Muster für das Rauchwaschen
gedient, welches, abgesehen von den nicht wohlfeilen Einrichtungen und
der erforderlichen Betriebskraft, um so weniger zu empfehlen ist, als
dadurch im günstigsten Falle nur die im Rauche enthaltenen festen
Körper wie Russ und Flugasche, nicht aber die riechenden Stoffe
beseitigt werden. Weit vortheilhafter ist
2. =Die Anwendung verbesserter Roste=, die wir a) als immobile und b) als
mobile Roste unterscheiden können.
[Sidenote: Treppenrost.]
[Sidenote: Etagenrost.]
Von den =immobilen= Rosten sind erwähnenswerth der =Treppenrost= und
der =Etagenrost=. Ersterer, der zuerst von französischen Technikern,
wie es heisst, nach Angabe eines polnischen Ingenieurs, auf
österreichischen Hütten in Anwendung kam, besteht aus mehreren, aus
Roststäben gebildeten Stufen, welche für das Schüreisen, vom
Aschenfalle aus, zugänglich sind. Durch die Hitze des Feuers auf den
unteren Stufen wird das Material auf den oberen einigermaassen verkokt
und erst, wenn es seine Gase zum Theil abgegeben hat, wird es auf die
unteren Stufen herabgestossen, um auf den oberen durch neues ersetzt zu
werden. Die Luft tritt bei diesem Roste nicht allein durch die
Roststäbe, sondern auch durch die Stufenabsätze zum Theil seitlich, zum
Theil über das Feuer, was zur Entzündung der flüchtigen Stoffe
einigermaassen beiträgt. Backende Kohlen eignen sich für den
Treppenrost nicht, eben so wenig stark schlackebildende, dagegen ist
die Anwendung von Kohlenklein, Torfabfällen, Sägespänen und dergleichen
sehr am Platze. Anstatt der eisernen Roststäbe verwenden =Longridge=
und =Mash= (1866) Blöcke oder Platten aus feuerfestem Thon, welche
entweder mit durchgehenden cannelirten Löchern versehen oder deren
Aussenflächen so beschaffen sind, dass beim Zusammenstellen mehrerer
solcher Blöcke Kanäle entstehen, durch welche dem Brennstoff Luft
zugeführt wird. Wesentlich modificirt tritt der Treppenrost als =E.
Langen='s =Etagenrost= im Jahre 1866 auf. Er unterscheidet sich von
allen üblichen Feuerungsvorrichtungen dadurch, dass bei ihm das frische
Brennmaterial nicht wie bei dem liegenden Rost =auf= die brennende
Kohlenschicht, sondern =unter= derselben auf den Rost eingeführt wird.
Zu dem Ende ist der unter einem Winkel von etwa 28° geneigt liegende
Rost in mehrere Etagen getheilt, dergestalt, dass zwischen jeder Etage
in der ganzen Breite des Rostes ein freier Raum von etwa 12 Centimeter
Höhe bleibt, durch welchen die frische Kohle auf den Rost geschoben
wird. Die Destillation der Gase geht daher ununterbrochen unter stetem
Luftzutritt von unten vor sich und dieses Gemisch von Gas und Luft ist
gezwungen, durch die darüber liegende Kohlenschicht zu streichen, wo es
die zu einer vollständigen Verbrennung erforderliche Temperatur
vorfindet. Somit sind alle Bedingungen zu einer möglichst rauchlosen
Verbrennung in einfacher Weise und ohne Hülfe jeder mechanischen
Vorrichtung erfüllt. Da unmittelbar auf der Rostfläche sich nur frische
Kohle befindet, so wird der Rost kühl erhalten und derselbe vor
Abnutzung und Verschlackung geschützt.
[Sidenote: Mobile Roste.]
Den =mobilen= Rosten liegt wesentlich der Gedanke zu Grunde, das
Nachfeuern durch mechanische Vorrichtungen besorgen zu lassen. Von
allen in Gebrauch gekommenen derartigen Apparaten haben zwei die meiste
Verbreitung gewonnen, nämlich der =Kettenrost= und der =rotirende
Rost=.
[Sidenote: Kettenrost.]
[Illustration: Fig. 335.]
Der =Kettenrost= von =Juckes= (in Frankreich der Rost von =Tailfer=
oder =Taillefer= genannt) hat, trotz seiner complicirten und
kostspieligen Construction vielfach Eingang in die Praxis gefunden. Er
besteht (Fig. 335), wie die Zeichnung zeigt, aus zwei endlosen
Gliederketten _G G_ mit flachen Gliedern, die über von der Maschine
bewegte achtarmige Leitwalzen laufen. Zwischen diesen Ketten sind die
Roststäbe der Länge nach eingeschaltet, so dass gleichsam der ganze
Rost ein breites endloses Band von Stäben bildet. Der Abstand beider
Walzen bestimmt die Länge des Rostes, ihre bei _O_ eingeleitete
Umdrehung giebt ihm eine ununterbrochene Bewegung von 27-30 Millimetern
in der Minute. Das durch den Fülltrichter _B_ aufgeschüttete
Brennmaterial wird dadurch continuirlich dem Feuer zugeführt. Die Höhe
der Brennstoffschicht wird durch die Scheidewand _D_ bestimmt, welche
mit Hülfe eines bei _p_ befindlichen Hebels höher oder niedriger
gestellt werden kann. Die Kette sammt den Leitwalzen ruht auf dem Wagen
_I_, der auf der Rollbahn _H H_ ein- und ausgefahren werden kann. Die
Schnelligkeit der Bewegung des Rostes ist derart regulirt, dass die
Kohle, die auf der einen Seite frisch darauf fällt, verbrannt sein
soll, wenn sie auf der andern Seite des Rostes ankommt, wo sie beim
Fortschreiten des Rostes von selbst herabfällt. Dies ist aber nun,
theils, je nach der Grösse und Qualität der Kohle, nicht immer der Fall
und es wird immer viel Kohle abgeworfen, theils ist die Verbrennung auf
einer Seite des Rostes stets sehr verschieden von der auf der anderen,
theils endlich zerstört sich der complicirte und viel Kraft
absorbirende Apparat ziemlich schnell, so dass er an vielen Orten, wo
man sich seiner bediente, wieder verlassen wurde, obwohl er so wenig
Rauch gab, als bei gut gehaltenem, von oben genährtem Feuer möglich
ist.
[Sidenote: Rotirender Rost.]
Eine ähnliche Tendenz wie der Kettenrost verfolgt =Collier='s
=rotirender Rost=. Hier rotirt eine rostförmig durchbrochene runde
Platte an Rostesstatt unter dem Kessel. An einer Stelle wird langsam
und sparsam durch einen radialen Spalt Kohle aufgestreut, so dass, bei
jedem Umlaufe des Rostes, alle Theile desselben gleichmässig versehen
werden. Obgleich dieser Apparat unstreitig grosse Vortheile in Bezug
auf Brennstoffersparniss gewährt, ist er doch durch den Umstand, dass
die Bewegungstheile im Aschenfalle liegen und die starke Reibung am
Umfang der Platte einen grossen Kraftaufwand erheischen, wenig in
Anwendung gekommen.
[Sidenote: Verbesserte Zufuhr von Brennstoff.]
Unter den Einrichtungen, welche 3. =eine verbesserte Zuführung des
Brennmaterials= bezwecken sollen, seien unter den zahllosen Vorschlägen
einige der besseren und bewährteren angeführt.
Die von =Collier= im Jahre 1823 ausgeführte Einrichtung hat wesentlich
folgende Beschaffenheit: Aus einem Rumpfe fallen die Kohlen fortwährend
auf zwei horizontale Quetschwalzen, deren Oberflächen mit Spitzen
versehen sind. Von hier aus gelangt die zerkleinerte Kohle auf zwei
neben einander und in derselben Horizontalebene liegende kreisförmige
Projectoren oder Schleuderer, welche sich in entgegengesetzter Richtung
bewegen und zusammenwirken. Jeder Projector hat sechs trapezoïdische
Schaufeln und macht in einer Minute 200 Umdrehungen. Der Herd hat einen
festen Rost. Zur Bewegung des Mechanismus war 1/2 Pferdekraft
nothwendig. Aehnlich ist die von =Stanley= erfundene und bei
Dampfkesselfeuerungen vielfach zur Anwendung gekommene mechanische
Vorrichtung zum Aufgeben der Kohle, welche ihrem Zweck ziemlich gut
entspricht. Vor der Heizöffnung (Fig. 336) befindet sich ein Trichter
_a_, in welchem die beiden mit zugespitzten Zähnen versehenen Walzen
die aufgeschütteten Kohlen zerbrechen und langsam zwischen sich
hindurch arbeiten. Die zerkleinerten Kohlen fallen auf den mit grosser
Geschwindigkeit umlaufenden Schleuderer oder Distributor _b_, welcher
die auffallenden Kohlen fortschleudert, so dass sie sich gleichmässig
auf dem Roste ausbreiten. Ist auch diese Vorrichtung nicht frei von
Mängeln, zeigt sie namentlich den Uebelstand, dass es der Heizer nicht
in seiner Gewalt hat, beliebig stärker und schwächer zu feuern, so geht
sie doch als Rauchverzehrer vielen anderen Einrichtungen vor; nur ist
zu bedauern, dass die erforderliche Triebkraft sie auf die
Dampfmaschinen beschränkt.
[Sidenote: Pultfeuerungen.]
[Illustration: Fig. 336.]
Hierher gehören auch die =Pultfeuerungen= (von =Wedgwood= zur Feuerung
der Porcellanöfen eingeführt), deren Charakteristisches darin liegt,
dass sich bei ihnen der Luftstrom des Zuges nicht von unten nach oben
durch den Rost bewegt, sondern denselben von oben nach unten
durchstreicht. Der Rost liegt hierbei meist stark von hinten nach vorn
geneigt, die Feuerthüre, die grosse Dimensionen hat, bleibt immer
offen, während die Thür des Aschenfalles geschlossen bleiben muss. Die
Flamme zieht also bei dieser Feuerung durch den Rost hindurch und wird
von da aus weiter verwendet. Somit ist hier allen Bedingungen für eine
vollkommene Verbrennung genügt, denn obwohl das Nachheizmaterial oben
auf den Rost geworfen wird, so ist doch dies Oben in Bezug auf die
Richtung der Gasströmung unten, denn das aufgeworfene Material wird
früher als das brennende von der reinen nachströmenden Luft berührt,
die Gase entbinden sich daraus durch die strahlende Wärme der
Feuerschicht und kommen, mit Luft gemischt, ins Feuer, welches sie ganz
durchziehen müssen und daher gut in Brand gesetzt werden. Diese
Feuerung ist völlig rauchlos, doch ist sie nicht ganz makelbar. Vorerst
geht bei ihr die Wirkung der strahlenden Wärme des Herdes fast gänzlich
verloren, da dessen hellbrennende Fläche nach unten gekehrt ist; sodann
ist es kaum möglich, hinreichend feuerfeste Roste herzustellen, da
dieselben fortwährend von der weissglühenden Flamme bestrichen werden
und der zerstörenden Wirkung des Feuers ausgesetzt sind. Endlich ist es
störend, dass die Flugasche in derselben Richtung sich absondert wie
die Flamme und daher massenhaft in die Feuerkanäle geführt wird, die
sie bald verstopfen. Immerhin ist die Pultfeuerung dort am Platze, wo
eine reine rauchfreie Flamme wünschenswerth ist und hingegen die
Rücksichten der Oekonomie zurücktreten. Die Pultheizung ist in der
Regel nur für Holz anwendbar, doch sind in neuerer Zeit auch Torf- und
Kohlenpulte construirt worden.
[Sidenote: Vogl's Schüttelrost.]
In letzterer Hinsicht ist der =Schüttelpultrost Vogl='s beachtenswerth;
derselbe ist ein Stangenrost mit einer Neigung von etwa 33°, wird durch
einen Fülltrichter gespeist und ist so eingerichtet, dass die einzelnen
Stäbe durch eine Schlagradwelle erschüttert werden können.
[Sidenote: Boquillon's Rost.]
[Sidenote: Apparate von Cutler und George.]
Bei =Boquillon='s Rost für kleine Feuerungen, also für Sparherde und
Zimmeröfen, wird das frisch aufgelegte Brennmaterial nicht auf, sondern
unter das glühende gebracht. Der Rost bildet einen horizontal liegenden
drehenden Cylinder, dessen Mantelfläche die Roststäbe vorstellen. Die
Rostmantelfläche kann geöffnet werden; beim Schüren wird auf die noch
brennende Kohle frisches Brennmaterial gestürzt, die Cylinder werden
geschlossen und so weit umgedreht, dass die kalten Kohlen unten zu
liegen kommen. Die sich entwickelnden Gase müssen durch die brennende
Kohlenschicht streichen und verbrennen. Findet somit auch vollständige
Rauchverzehrung statt, so ist doch das Schürgeschäft so complicirt und
mühselig, dass die =Boquillon='sche Einrichtung wohl schwerlich Eingang
finden wird. In vielen Fällen hat man sich bemüht, das Feuer in
aufsteigender Richtung zu speisen, so bei der Vorrichtung =Cutler='s,
welche 1854 von =Arnott= verbessert wurde. In beiden Fällen wird der
Boden eines mit Kohlen gefüllten Blechkastens entweder mit Hülfe von
Ketten oder mittelst Zahnstangen gehoben, wobei das Schüreisen als
Hebel dient. Nachdem der Brennstoff consumirt ist, wird der Boden des
Kohlenkastens wieder in seine ursprüngliche Stellung zurückgeführt und
der Kasten mit neuem Brennmaterial gefüllt, was in 24 Stunden zweimal
zu geschehen hat. Bei der Vorrichtung von =George= wird das
Brennmaterial durch eine Schraube von unten auf einen kreisförmigen,
fast trichterförmigen Rost hinaufgeschraubt.
[Sidenote: Apparate mit ungleicher Rostbeschickung.]
4. Unter den Apparaten, bei denen die Rauchbildung =durch ungleiche
Rostbeschickung= verhütet werden soll, steht unzweifelhaft die 1855 von
=Duméry= construite Feuerung oben an. Sie ist von den Anlagen von
=Cutler= und =George= dadurch unterschieden, dass die Kohle nicht von
unten gehoben, sondern von beiden Seiten des Rostes aus unter die Glut
geschoben wird. Zu dem Ende hat der Rost eine starke Krümmung nach oben,
und erhebt sich in der Mitte gleichsam zu einem Sattel nach der ganzen
Längenseite; durch äussere bewegende Kraft wird der Brennstoff nach dem
Roste zu gedrückt, so, dass er auf dem untersten Roststabe zunächst
anlangt und dann auf der convexen Fläche des Rostes weiter geht. Ist der
Rost mit Feuer bedeckt, so schiebt sich das nachgedrückte
Feuerungsmaterial zwischen Rost und brennende Masse hinein und die
Nachfeuerung geschieht somit von unten her. Das nämliche Princip, welches
der =Duméry='schen Feuerung zu Grunde liegt, ist übrigens schon 1785 von
=Watt= in dem =schrägen Roste= zur Anwendung gebracht worden.
Auch =Tenbrinck= legt Rost und Platte geneigt, dass die Kohlen fast von
selbst abrutschen. Die geneigten Roste bieten überhaupt den grossen
Vortheil, dass der untere Theil des Rostes immer mit glühender, zu Koks
gewordener Kohle angefüllt ist, wodurch frische Luft in die Feuerbüchse
nachdringt. Diese Luft erlangt durch ihre Berührung mit dem Feuer eine
genügend hohe Temperatur, um die Verbrennung der flüchtigen
Kohlenwasserstoffe zu bewirken, welche sonst am oberen Theile des
Rostes nicht verbrannt werden würden. Bei der Feuerung von =Corbin= ist
der Rost nicht geneigt, sondern in zwei Hälften getheilt, welche durch
eine dazwischen eingeschaltete ununterbrochene Thonplatte verbunden
sind.
Den ersten mit Erfolg gekrönten Versuch, den Rauch durch Entzündung
mittelst des Feuers selbst zu verbrennen, hat wohl =Fairbairn= 1837 mit
seinem =Doppelrost= gemacht. Die Feuerung hat zwei Roste und zwei
Thüren. Die Roste sind durch eine, weit in den Heizraum reichende
Scheidung von feuerfesten Backsteinen getrennt, hinter dieser
Scheidewand vereinigen sich aber die Flammen beider. Die Roste werden
abwechselnd beschickt, so dass der eine immer im vollen Brande ist,
wenn der andere das Beschicken nöthig hat. Im Innern kommt der Rauch
von dem einen Roste mit der Flamme des andern Rostes zusammen und soll
verbrennen. Dies kann aber nur unvollkommen geschehen und etwa zunächst
nur an der Scheidewand, wo Rauch und Flamme sich berühren. Solche
Doppelröste bieten daher nur eine unvollständige Rauchverzehrung dar.
Rationeller erscheint es, die beiden Röste anstatt neben-, hinter
einander aufzustellen, wo dann der Rauch über die Flamme des dahinter
liegenden vollen Feuers streicht; der eine Rost wird mit nicht
rauchendem Brennmaterial (Anthraciten oder Koks) gefeuert. =De
Buzonnière= begnügt sich nicht damit, den Rauch durch die Flamme des
Nebenrostes streichen zu lassen, sondern er leitet abwechselnd
vermittelst gewendeter Register den Rauch des frisch geschürten Rostes
unter und durch den anderen Rost und dessen volle Glut.
Die Feuerungen von =Fairbairn= und ähnliche Constructionen, auf das
Bestreben basirt, die nichtentzündeten Gase eines frischbeschickten
Feuers durch die eines hellbrennenden entflammen zu wollen, beruhen zum
Theil auf irrigen Vorstellungen, da vom hellbrennenden Feuer nur Gase
entweichen, die der Verbrennung feindlich sind. Das frisch beschickte
Feuer giebt allerdings verbrennliche Gase und Dämpfe reichlich ab, aber
wo ist der zu ihrer Verbrennung erforderliche Sauerstoff? Diesem Mangel
ist einigermaassen durch die =Guidde='sche Feuerung abgeholfen, die als
eine Abänderung der =Fairbairn='schen zu betrachten ist, bei welcher
eine Luftzuführung über dem Roste stattfindet, indem man Luft durch
kleine Oeffnungen an dem Punkte eintreten lässt, wo die Flammen der
beiden Roste sich vereinigen. Mit dieser Vorrichtung werden
verhältnissmässig ganz gute Resultate gewonnen.
[Sidenote: Rauchverbrennung durch Nebenströme.]
5. Bei der =Rauchverbrennung= im engeren Sinne =durch Luftnebenströme=
und den darauf bezüglichen Vorschlägen trifft man meist Vorschläge, die
nicht zum Ziele führen können. Einige wenige beachtenswerthe seien im
Nachstehenden angeführt.
In erster Linie ist zu nennen die von =Parkes= 1820 construirte
=gespaltene Feuerbrücke= (_split-bridge_), bei welcher die in den
Aschenfall strömende Luft zum Theil durch den Rost, zum Theil unter dem
Rost in den Spalt der Feuerbrücke geht und bei ihrem Austritt in einem
rechten Winkel die Flamme schneidet. Aehnliches findet bei =Palazot='s
Feuerung statt, welche nach dem Urtheile von =Burnat=, =Tresca= u. A.
bei befriedigender Rauchverbrennung einfach, billig, überall leicht
anzubringen und leicht zu bedienen ist. Eine Modification der
gespaltenen Brücke findet sich an der Feuerung des Engländers
=Chanter=, welche im Wesentlichen aus zwei aufeinanderfolgenden Rosten
besteht, von denen der zweite etwas abwärts von dem ersten liegt. Das
frische Brennmaterial wird auf den letzteren geworfen, und wenn es in
glühende Koks verwandelt ist, wird es auf den zweiten Rost geschoben.
Auf diesem bildet es eine dünne Lage, durch die eine hinreichende
Luftmenge einströmen kann, um die Rostkoks und dadurch die gasigen
Produkte verbrennen zu können, welche von dem ersten Roste über das
glühende Brennmaterial auf den zweiten strömt. Um den Rauch auch in dem
Falle vermindern zu können, dass die auf die angegebene Weise
eingeströmte Luft nicht hinreicht, ist in dem Mauerwerk jenseits des
Rostes ein Raum mit Löchern, die sich nach dem Herde zu öffnen,
angebracht; von demselben geht eine gusseiserne Röhre durch den
Aschenkasten, die sich in geringer Höhe über dem Boden öffnet.
[Sidenote: Gall's Feuerung.]
Während es lange Jahre hindurch in der Pyrotechnik als Axiom galt, dass
die Weite und Höhe eines Fabrikschornsteins in einem bestimmten
Verhältnisse zu dem in einer bestimmten Zeit verbrannten
Brennstoffquantum stehen müsse, hat =L. Gall= Schornsteine gebaut,
welche den höchsten Punkt der Gebäude nur um 0,6 Meter überragen und
nicht mehr die Aufgabe haben, den Zug zu befördern, sondern lediglich
einen Abflusskanal für die Verbrennungsprodukte bilden. Da die
Temperaturdifferenz die Ursache der Luftströmung in einem Ofen ist, so
sucht =Gall= diese Bedingung durch eine constant sehr hohe Temperatur
des Verbrennungsraumes zu erfüllen. Um nun diese herbeizuführen,
mussten alle jene Veranlassungen von Wärmeverlusten auf ein Minimum
reducirt werden; dahin gehören folgende: a) Beim Aufgeben von
Brennmaterial findet stets eine Erniedrigung der Temperatur des
Feuerraumes statt, sowohl durch den kälteren Brennstoff, als auch durch
übermässiges Zuströmen kalter Luft. Die Abhülfe besteht darin, dass man
die Rostfläche theilt und durch die reihenweise Beschickung der
einzelnen Abtheilungen die dabei unvermeidliche Temperaturerniedrigung
auf ein Minimum zurückführt. In der That ist hierdurch, selbst beim
Aufgeben von Brennstoff, der Rauchbildung wesentlich vorgebeugt. b) Die
Einrichtung des Ofens muss den Heizer nöthigen, nie zu grosse
Quantitäten Brennstoff auf einmal aufzugeben und mit diesen die
Rostfläche gleichmässig bedeckt zu erhalten. c) Die herkömmlichen und
für unvermeidlich gehaltenen Wärmeverluste durch die Mauerwände und
Heizthüren werden auf diese Weise vermieden, dass man die zu
vollständiger Verbrennung erforderliche Luft zuvor alle jene Flächen
passiren lässt, denen sonst solche Wärmeverluste entquellen. Man bringt
auf diese Weise die bereits entweichende Wärme stets wieder in den
Heizraum zurück. d) Die Theorie des »lebhaften Zuges« führt ferner den
unangenehmen Umstand mit sich, dass die mit Wärme beladenen Gase viel
zu rasch an der Siedefläche vorübereilen. Um dem vorzubeugen, lässt nun
=Gall= die zur Verbrennung erforderliche Luft zwar in gleicher Menge
wie bei dem lebhaftesten Zuge, aber langsamer zu dem Brennmaterial
strömen, wodurch dann auch die erwärmte Luft länger mit den
Kesselwänden in Berührung bleibt. Zu diesem Behufe musste sowohl die
freie Rostoberfläche, als auch die Querschnittfläche des Schornsteins
vergrössert werden. Um die zur innigen Mengung der in die unverbrannten
Gase und den Rauch einströmenden Luft, so wie zur vollständigen
Verbrennung dieses Gemenges vor der Berührung mit der Kesselfläche
erforderliche Zeit zu gewinnen, musste erst gefunden werden, dass der
Rost 3 Meter und noch mehr unter dem Kessel liegen darf. In diesem
dadurch bedeutend verlängerten Feuerraume zwischen Rost und
Kesselfläche fand ein ausreichender Zug statt und es konnte nun von den
hohen Schornsteinen abgesehen werden, wie in der That, wie schon
angeführt, die =Gall='schen Schornsteine nur Abflusskanäle für die
Verbrennungsprodukte sein sollen.
[Sidenote: Resumé.]
Aus der vorstehenden Aufzählung der rauchverhütenden und
rauchverbrennenden Feuerungen geht hervor, dass, obgleich bei weitem
nicht alle in Vorschlag gebrachten Constructionen genannt wurden,
bereits viele derselben in Anwendung gebracht worden sind. Wirft man
jedoch die Frage auf, ob ein in der That wirksames Mittel oder eine in
jeder Beziehung befriedigende Construction ermittelt sei, um eine
vollkommene Verbrennung des Brennstoffs in der Feuerung zu erzielen, so
lautet die Antwort verneinend. Hat man sich auch auf den
verschiedensten und mitunter verschlungenen Wegen bemüht, Rauchbildung
zu verhüten theils dadurch, dass man den Rauch mit bereits in
vollständiger Glut befindlichem Brennstoff zusammenbringen wollte, um
ihn zu verbrennen, theils die Anwendung erhitzter Luft zum Verzehren
des Rauches und der Destillationsprodukte der Kohlen empfahl, theils
durch gleichförmiges und beständiges Schüren bei einer Feuerungsanlage
der Rauchbildung vorbeugen wollen, theils endlich dadurch, dass man in
einer regulirten Luftzufuhr die Hauptbedingung einer vollkommenen
Verbrennung und der Verminderung von Rauch erachtete, so muss man doch
gestehen, dass man bis auf den heutigen Tag noch keine Mittel und
Anordnungen kennt, welche in solchem Grade befriedigen, dass sie
allgemein empfohlen werden könnten. Trotzdem haben sich viele
Einrichtungen (der Etagenrost, die Fairbairn'sche Feuerung mit
Doppelrösten) gut bewährt, indem sie wenigstens eine theilweise
Rauchverhütung bewirken, besonders -- wenn man einen tüchtigen und
umsichtigen Heizer anstellt und demselben bei Brennstoffersparung eine
entsprechende Prämie bewilligt.
* * * * *
Register.
A.
Abdampfpfannen 455.
Abraumsalz 179.
Acetometrie 549.
Achatglas 335.
Adouciren 18.
Aegyptian 355.
Aepfelöl 564.
Aërated-bread 542.
Aetherische Oele 563.
Aetzen 125.
Aetzbeizen 689.
Aetzkali 144.
Aetznatron 207.
Affination 57.
Aichmetall 54.
Alabaster 391.
Alabasterglas 335.
Alaun 286.
" concentrirter 293.
" kubischer 293.
" neutraler 293.
" unlöslicher 293.
Alaunerde 288.
Alaunerze 287.
Alaungerberei 608.
Alaunschiefer 287.
Alaunstein 287.
Alcarrazas 361.
Aldehyd 543.
Aldehydgrün 662.
Alfénide 55.
Alizarin 669.
Alizarin, künstl. 667.
Alizarintinte 677.
Alkalien 127. 186.
Alkalimetrie 247.
Alkohol 512.
Alkoholgährung 469.
Alkoholometrie 532.
Aloëhanf 402.
Alpakametall 55.
Alpakawolle 578.
Alum-cake 290.
Aluminium 118.
Aluminiumacetat 296.
Aluminiumbronze 52. 119.
Aluminiumhypochlorit 246. 296.
Aluminiumhyposulfit 296.
Aluminiumoxalat 296.
Aluminiumseife 277.
Aluminiumsulfit 296.
Aluminiumsulfat 286. 293.
Amalgam 93. 99.
Amalgamation 99.
" europ. 99.
" amerik. 101.
Amausen 331.
Ammoniak 250.
" der Gaswässer 255.
" der Gichtgase 254.
" aus Gülle 259.
" aus Koks 255.
" aus Rübensaft 261.
" aus Steinkohle 256.
" aus Suffioni 253.
" kohlensaur. 253.
" salpeters. 264.
" salzsaur. 264.
" schwefels. 263.
Ammoniakalaun 292.
Ammoniaksalze 250.
Ammoniakwasser 255. 744.
Amylum 425.
Ananashanf 402.
Ananasöl 564.
Andaquieswachs 710.
Anemometer 224.
Anhydrit 391.
Anilin 658.
Anilinblau 661.
Anilinbraun 663.
Anilindruck 686.
Anilinfarben 654. 659.
Anilinfärberei 692.
Anilingelb 663.
Anilingrün 662.
Anilinöl 658.
Anilinproduktion 659.
Anilinpurpur 661.
Anilinroth 660.
Anilinschwarz 663.
Anilinviolett 661.
Anlassen des Stahles 18. 29.
Annaline 395. 409.
Anthracen 667.
Anthracenfarben 667.
Anthracenroth 667.
Anthrachinon 667.
Anthracit 798.
Antichlor 414.
Antimon 85.
Antimonchlorür 87.
Antimonoxyd 85. 87.
Antimonsäure 86.
Antimonzinnober 87.
Antiphosphorfeuerzeuge 637.
Apollokerzen 698.
Appert's Methode 649.
Applicationsfarben 691.
Aräometer 532.
Argentan 55.
Armstrong's Mischung 168.
Arnaudon's Grün 69.
Arrow-root 432.
Arsenige Säure 88.
Arsen 87.
Arsenillo 45.
Arsenküpe 682.
Arsenmetalle 6.
Arsensäure 88.
Arsensaures Natron 89.
Asphalt 566. 746.
Astralit 336.
Aufbereitung 4.
Augendre's Pulver 166.
Auripigment 89.
Auslaugen 194.
Aventuringlas 336.
Avignonkörner 676.
Azale 669.
Azaleïn 660.
Azulin 661.
Azurin 661.
B.
Bablah 596.
Backkohle 798.
Backofen 540.
Backpulver 542.
Backsteine 363.
Bäckerei 537.
Bandanas 694.
Barilla 187.
Baryt 410.
" unterchlorigsaurer 246.
Bathmetall 54.
Baumölseife 270.
Baumwollbleiche 678.
Baumwolldruckerei 690.
Baumwolle 402.
Baumwollfärberei 686.
Baumwollgarn 405.
Baumwollspinnen 403.
Baumwollweben 405.
Baumwollzeuge 405.
Bauxit 206. 291.
Bauxitalaun 291.
Bauxitsoda 206.
Bauxittiegel 376.
Beinglas 335.
Beinschwarz 638.
Beizen 680. 688.
Beleuchtung 695.
Belmontin 708.
Benzoësäure 665.
Benzol 655.
Bergblau 59.
Berylldruck 693.
Berlinerblau 35. 683.
Bessemerstahl 26.
Bezetten 675.
Bierbrauerei 488.
Bierprobe 506.
Biersteuer 511.
Bimssteinseife 274.
Birnenöl 564.
Biscuit 347.
Bismarckbraun 663.
Bisterbraun 676.
Bittermandelöl, künstliches 564.
Blackband 7.
Blanc de fard 79.
Blanquette 187.
Blasengrün 677.
Blasenstahl 28.
Blasenzins 537.
Blattelkohle 801.
Blattgold 114.
Blauholz 675.
Blauofen 10.
Blausalz 33.
Blausaures Kali 33. 34. 143.
Blech 23.
Blei 61.
Bleicherei 414. 677.
Bleichkalk 237.
Bleichlorid 73.
Bleichromat 66.
Bleichsalze 237.
Bleierze 61.
Bleiessig 70.
Bleiglanz 61.
Bleiglätte 65.
Bleiglas 65.
Bleiglasur 363.
Bleikammer 223.
Bleikammerkrystalle 223.
Bleilegirungen 65.
Bleioxyd 67.
" chromsaur. 66.
" essigsaur. 66.
" kohlensaur. 66.
" schwefelsaur. 72.
Bleischrot 64.
Bleisuperoxyd 66.
Bleiweiss 66.
Bleizucker 66.
Bleu de France 37.
" " lumière 662.
" " Lyon 661.
" " Mulhouse 662.
" " nuit 662.
" " Parme 662.
Bleu-Raymond 37.
Bleu soluble 662.
Bleu-Thenard 38.
Bleuin 662.
Blutlaugensalz 33. 34. 143.
Bogheadkohle 768. 801.
Bologneser Fläschchen 312.
Boracit 180. 278.
Borax 281.
Bordiamanten 286.
Boronatrocalcit 280. 284.
Borsäure 278.
Bouillontafeln 648.
Bournonit 44.
Boussingaultit 253.
Brandsätze 169.
Branntweinbrennerei 512.
Branntweinsteuer 535.
Brasilienholz 670.
Brauerei 488.
Braunkohle 767. 795.
Braunschweigergrün 57.
Braunstein 115. 241. 306.
Braunsteinprobe 116.
Breant's Heber 229.
Bremerblau 57.
Bremergrün 57.
Brennapparate 521.
Brenner 743.
Brennereirückstände 533.
Brennmaterialien 776.
Brennöfen 356.
Briquettes 809.
Britanniametall 76.
Brogniartin 179.
Brom 211.
Bronze 52.
Bronzefarben 54.
Brot 537.
Buntfeuer 169.
Buntkupfererz 44.
Buntpapier 424.
Burgoslüster 360.
Burnettiren 557.
Butter 643.
Butterfässer 643.
Buttermilch 643.
Buttersäure 644.
C.
Cadmium 84.
Cäment 383.
Cämentkupfer 50.
Calain 65.
Calciumborat 284.
Calciumcarbonat 377.
Calciumchlorid 180.
Calciumchromat 67.
Calciummanganit 242.
Calciumnitrat 147.
Calciumseife 277.
Calciumsulfat 391.
Calciumsulfit 220.
Calciumsulfhydrat 600.
Callou's Pulver 165.
Calorifères 818.
Campecheholz 675.
Camphin 697.
Canadol 774.
Candiszucker 463.
Caprylalkohol 663. 709.
Carbolsäure 765.
Carbonisiren des Holzes 557.
Carburiren des Gases 751.
Carburirnaphta 745.
Carmin 671.
Carminsäure 671.
Carnallit 126. 188.
Carnaubawachs 710.
Carrara 354.
Carthamin 671.
Caseïnkitt 574. 622.
Caseogomme 646.
Cassava 432.
Casselmann's Grün 59.
Catechu 596.
Cellulose 397.
Cement 383.
Cementation (Goldscheidung) 111.
Cementkupfer 50.
Cementirpulver 28.
Cementstahl 27.
Cendres bleues 59.
Centrifugalapparat 461.
Chagrin 613.
Chamaeleon 117.
Champagner 483.
Chaptalisiren 486.
Charmottesteine 374.
Charmottetiegel 375.
Chathamlicht 757.
Chemische Parfüms 564.
Chenotstahl 25.
Chilisalpeter 152.
Chinasilber 55.
Chinesisch Gras 401.
Chloralaunerde 246.
Chloralkalien 237. 245.
Chlorkalischwefel 168.
Chlorkalium 128.
Chlorkalk 237.
Chlorkalkprobe 245.
Chlormagnesia 246.
Chlornatrium 176.
Chlorometrie 244.
Chlorsaures Kali 246.
Chlorwasserstoffsäure 234.
Chlorzinn 77.
Chlorzink 84.
Christoflemetall 55.
Chromalaun 69.
Chromaventurin 336.
Chromeisenstein 66.
Chromchlorid 69.
Chromgelb 68.
Chromgrün 69.
Chromorange 68.
Chromoxyd 69.
Chromroth 69.
Chromsaurer Baryt 328.
" Blei 66.
" Kalium 67.
" Zink 84.
Chromschwarz 684.
Chromzinnober 69.
Chronoskop 165.
Chrysanilin 663.
Cinchoninfarben 668.
Clichirmetall 79.
Coal-tar 654.
Cochenille 671.
Cocosnussöl 266.
Cocosölseife 273.
Coeruleum 39.
Cognac 518.
Cognacöl 483.
Collodium 175.
Colorin 670.
Concrete 389.
Condensatoren 714.
Condy's Liquid 118.
Conservation des Fleisches 649.
" " Holzes 554.
" " Weines 481.
Conversionssalpeter 149.
Copalfirniss 572.
Copirtinte 677.
Corallin 664.
Corchorusfaser 402.
Corduan 606.
Cornish stone 343.
Cotton 402.
Crêmes 564.
Crownglas 329.
Cudbear 672.
Curcuma 676.
Cyanin 668.
Cyankalium 35.
Cyanbarium 34.
Cyanmetalle 13. 34.
Cylindergebläse 11.
D.
Dachziegel 373.
Dahlia 661.
Damascenerstahl 30.
Dammarfirniss 573.
Dampfbrauerei 505.
Dampffarben 691.
Dampfheizung 820.
Dampflampe 723.
Darrmalz 494.
Dégras 605. 613.
Degummiren 590.
Delftwaare 361.
Denaturiren des Salzes 185.
Denitrificateur 225.
Desinfection 118.
Destillirapparate 520.
Dextrin 433.
Dextrose 464.
Dialyse 446. 450.
Diastase 495.
Diatit 575.
Diffusion 450.
Dinasteine 375.
Dividivi 596.
Docht 704.
Doppelvitriol 57.
Dornstein 183.
Draht 23.
Drahtseile 24.
Drainröhren 375.
Drehsodaofen 192.
Druckerschwärze 571.
Drucklampe 721.
Drusenasche 483.
Drusenöl 483.
Dualin 172.
Duckstein 384.
Duftextracte 563.
Düngesalz 184.
Dynamit 172.
E.
Eau de Cologne 563.
" " mille fleurs 563.
" " Javelle 245.
" " Labarraque 245.
Ebullioskop 478.
Edelsteine, künstliche 331.
Eichenrinde 595.
Einpökeln 651.
Einsalzen 651.
Einsatzhärtung 28.
Eintränken 110.
Eisen 7.
Eisenblech 23.
" verzinnt 76.
Eisendraht 25.
Eisenerze 8.
Eisengiesserei 17.
Eisen, glasirtes 18.
Eisenkitt 575.
Eisenmennige 32.
Eisenoxydul, schwefelsaures 32.
Eisenproduktion 16.
Eisenschwarz 87.
Eisenvitriol 32.
Eisglas 335.
Eiweissleim 621.
Elaylplatinchlorür 98.
Elektrisches Licht 757.
Elektrotypie 125.
Email 334.
Emailliren 18.
Emeraldin 662.
Enlevagen 689.
Entfärben des Glases 306.
Entfuselung 581.
Entglasen 312.
Entkalken des Saftes 451.
Entschälen der Seide 590.
Entsäuern des Weins 486.
Entsilbern des Bleies 103.
Erbswurst 651.
Erythrobenzin 665.
Erze 3.
Essence d'Orient 338.
" de Mirbane 657.
Essig 543.
Essiggährung 544.
Essigpilze 5.
Essigprobe 556.
Etagenrost 824.
Etruskische Vasen 361.
Euxanthinsäure 676.
Exhaustor 733.
Explosive Körper 169.
Extractum carnis 649.
F.
Fabriksalz 184.
Fadenglas 336.
Fahlerze 98.
Färben des Goldes 113.
Färberei 653. 679.
Färbeginster 676.
Farbige Feuer 169.
Farbstoffe 653.
Fäulniss 554.
Fayence 358.
Federalaun 286.
Federlampe 721.
Feineisen 19.
Feinen 19.
Feinmetall 19.
Feldspath 339.
Fenian Fire 239. 629.
Fensterglas 316.
Ferment 469.
Ferridcyankalium 34.
Ferrocyankalium 33.
Fette 698.
Fettleder 612.
Fettsäure 699.
Feuerfeste Steine 374.
Feuerung 776.
Feuervergoldung 114.
Feuerwerkerei 167.
Feuerzeuge 631.
Filigranglas 336.
Filter 453.
Firniss 570.
Fischhaut 613.
Fischleim 621.
Fisetholz 675.
Flachs 398.
" neuseeländischer 402.
Flachsbaumwolle 405.
Flachsrösten 398.
Flachsspinnen 399.
Flachsweben 399.
Flamme 695.
Flavin 676.
Fleisch 646.
Fleischbrühe 648.
Fleischconservation 649.
Fleischextract 649.
Fleischextract-Brot 650.
Fleischzwieback 651.
Flintenschrot 64.
Flintglas 329.
Flinz 8.
Flowing-colours 360.
Florettseide 589.
Fluss, schwarzer 151.
" weisser 151.
Flüsse 5.
Fonte malléable 18.
Forelleneisen 15.
Förmerei 17.
Franklinit 8.
Frischeisen 19.
Frischen 19.
Frischprocess 20.
Frischstahl 25.
Frittenporcellan 353.
Fuchsin 660.
Fulmicoton 173.
Fuselöl 531.
Fustikholz 675.
G.
Gahnit 79.
Gährung 468. 502.
Gährungsgewerbe 468.
Galaktoskop 642.
Galambutter 265.
Galläpfel 596.
Gallerte 601.
Gallisiren 486.
Galmei 79.
Galvanographie 126.
Galvanoplastik 121.
Galvanotechnik 121.
Garanceux 670.
Garancin 669.
Garschlacke 20.
Gasbeleuchtung 725.
Gasbrenner 744.
Gasheizung 821.
Gasprüfer 742.
Gasprüfung 741.
Gaskalk 735.
Gaskohle 36. 600.
Gasometer 726. 736.
Gasuhren 742.
Gaswasser 744.
Gattiren 5.
Gebläse 11.
Gelbbeeren 676.
Gelbfärben 683.
Gelbholz 675.
Gemischte Gewebe 591.
Generatoren 22.
Generatorgase 21. 811.
Gentele's Grün 60.
Gerberei 593.
Gerberfett 605. 613.
Gerbersumach 595.
Gerbmaterialien 594.
Gerbsäure 595.
Gerbstahl 28.
Gerbstoff 595.
Gerste 489.
Gerstenhöfer's Ofen 49. 226.
Geschützmetall 52.
Gespinnstpflanzen 401.
Gicht 7.
Gichtgase 21. 811.
Giesserei 17.
Glanzgold 353.
Glanzplatin 353.
Gläser, farbige 332.
Glas 302.
" entglastes 312.
Glasdruck 339.
Glasfäden 311.
Glasfarben 332.
Glasgalle 312.
Glashäfen 307.
Glasincrustationen 336.
Glasmalerei 333.
Glasmosaik 333.
Glasöfen 307.
Glasofen mit Regenerator 310.
Glasperlen 338.
Glasthränen 312.
Glastropfen 312.
Glasur 348. 363.
Glasurerz 61.
Glaubersalz 236.
Glaubersalzglas 305.
Glisentistahl 28.
Glockenmetall 52.
Glonoïn 170.
Glühwachs 114.
Glühstahl 27.
Glycerin 712.
" als Weinzusatz 488.
" als Malzsurrogat 489.
" zur Schaumwein-Bereitung 484.
Glycerinkitt 574.
Glycose 464.
Glyphographie 125.
Gobeleterie 323.
Gold 109.
Goldbronze 114.
Golderze 109.
Goldfärben 113.
Goldgewinnung 109.
Goldlegirungen 113.
Goldlüster 353. 360.
Goldprobe 114.
Goldproduktion 109.
Goldpurpur 115.
Goldsalz 115.
Goldscheidung 111.
Goldzunder 114.
Golgasdruck 69.
Gommeline 433.
Gummi, elastisches 566.
" plastisches 568.
Gradirung 183.
Granatbraun 664.
Graphittiegel 376.
Grénat soluble 664.
Grouvelle's Bleichflüssigkeit 246.
Grün, Arnaudon's 69.
" Braunschweiger 57.
" Bremer 57.
" Casselmann's 59.
" Gentele's 60.
" Guignet's 69.
" Mineral 59.
" Mittler's 69.
" Pannetier's 69.
" Schweinfurter 59.
Grünspan 60.
Guignet's Grün 69.
Gunny 402.
Gusseisen 16.
Gussstahl 29.
Guttapercha 569.
Gyps 390.
Gypsbrennen 391.
Gypsgüsse 395.
Gypshärten 396.
H.
Haematin 675.
Haematinon 335.
Härten des Gypses 395.
Hallymetrie 508.
Haloxylin 165.
Hanf 401.
Harmalin 661.
Harnküpe 682.
Harze 564.
Harzgas 756.
Harzkitt 574.
Harzseife 272.
Hausenblase 621.
Haut 594.
Häute 598.
Hautleim 615.
Havannabraun 676.
Heatonstahl 27.
Herdfrischung 19.
Hefe 469. 471.
Hefenschlempe 136.
Heissgussporcellan 335.
Heisswasserheizung 804.
Heizung 776. 812.
Hibiscushanf 402.
Hirschhornsalz 260.
Hirzel's Gasapparat 755.
Hofmann's Violett 661.
Hohofen 9.
Hohofengase 13.
Hohofenprocess 12.
Hohlglas 323.
Hohlziegel 373.
Holländer 412.
Holz 780.
Holzblau 683.
Holzconservation 553.
Holzessig 551.
Holzgas 746.
Holzgeist 553.
Holzkohle 782. 789.
Holzpapier 409.
Holzschwamm 554.
Holztheer 783.
Hopfen 489.
Hopfenconservation 490.
Hopfenöl 489.
Hopfenprobe 490.
Hopfensurrogate 490.
Howard's Knallpulver 165.
Hüttenfabrikate 4.
Hüttenkunde 3.
Hüttenprodukte 4.
Hyalographie 339.
Hydraulischer Mörtel 383.
Hydrocarbonprocess 751.
Hydrocarbür 705.
Hydrometallurgie 51. 106.
Hydro-Oxygen-Gas 756.
Hydrostatische Probe 112.
I.
Indig 672.
Indigcarmin 675.
Indigküpe 680.
Indigprobe 673.
Indigschwarz 663.
Indigschwefelsäure 683.
Isopurpursäure 668.
J.
Jaune brillant 85.
Jaune indien 676.
Javelle'sche Lauge 245.
Jod aus Kelp 209.
" " Natronsalpeter 153. 210.
Jodgrün 662.
Jodviolett 661.
Jodproduktion 211.
Juchtenleder 605.
Jute 402.
K.
Kadmium 84.
Käse 644.
Kainit 131. 180.
Kalbkid 610.
Kali 144.
Kalialaun 292.
Kali, chlorsaures 246.
" chromsaures 67.
" kieselsaures 325.
" kohlensaures 126. 131.
" salpetersaures 154.
" schwefelsaures 130.
" übermangansaures 117.
Kaliblau 662.
Kalisalze 128.
Kaliseife 273.
Kaliumcarbonat 127. 131.
Kaliumchlorat 246.
Kaliumchlorür 130.
Kaliumchromat 67.
Kaliumeisencyanid 34.
Kaliumeisencyanür 33.
Kaliumnitrat 154.
Kaliumperchlorat 246.
Kaliumpermanganat 116.
Kaliumsilicat 325.
Kaliumsulfat 130.
Kalk 376.
" schwefelsaurer 390.
" schwefligsaurer 658.
Kalkblau 61.
Kalkbrennen 377.
Kalkkitt 555.
Kalklicht 757.
Kalkmergel 376.
Kalkofen 376.
Kalkseife 292.
Kalkstein 376.
Kalkverseifung 679.
Kalktiegel 376.
Kalkziegel 364.
Kaluczer Mineralien 180.
Kaolin 340.
Kaltgeschmolzenzeug 169.
Kammwolle 585.
Kandiszucker 463.
Kanonenmetall 52.
Karatirung 117.
Kartoffel 515.
Kartoffelbranntwein 515.
Kartoffelstärke 427.
Kartoffelzucker 464.
Kastanienstärke 432.
Kautschuk 566.
" hornisirtes 568.
" vulkanisirtes 567.
Kautschukproduktion 560.
Kelp 140. 188.
Keramik 339.
Kermes 672.
Kerosin 774.
Kerzen 698.
Kerzenformen 705.
Kerzenziehmaschinen 706.
Kesselfarben 688.
Kesselfeuerung 822.
Kieselerde 304.
Kieselerde-Ultramarin 300.
Kieselseife 274.
Kieselzinkerz 79.
Kieserit 180.
Kino 597.
Kitt 573.
Klebäther 175.
Kleber 431.
Kleberleim 621.
Kleister 575.
Klinker 373.
Knallanilin 169.
Knallmannit 168.
Knallpulver 152.
Knallquecksilber 94.
Knetmaschinen 539.
Knistersalz 179.
Knochen 623.
Knochenkohle 453. 638.
Knochenleim 618.
Knotenfänger 416.
Knopfmetall 54.
Knoppern 596.
Kobalt 37.
Kobaltblau 38.
Kobaltbronze 39.
Kobaltfarben 38.
Kobaltgelb 39.
Kobaltgrün 38.
Kobaltoxydul 39.
Kobaltspeise 38. 41.
Kobaltultramarin 38.
Kobaltviolett 39.
Kochsalz 176.
Kochsalzlaugerei 101.
Kohleeisenstein 7.
Kohlefilter 453.
Kohlen 783.
Kohlenlicht 757.
Kohlentheer 654.
Kohlenziegel 809.
Kohlungsstahl 27.
Kokosnussfaser 402.
Koks 744. 802.
Kokscondensator 189.
Krapp 668.
Krappblumen 669.
Krappfarben 669.
Krapplack 669.
Kreide 376.
Kreosot 765.
Kreosotgas 756.
Kronglas 329.
Krümelzucker 465.
Kruppstahl 28.
Kryolith 206. 290.
Kryolithalaun 290.
Kryolithglas 335. 354.
Kryolithsoda 206.
Krystallglas 327.
Kühlkothbad 691.
Kühlkrüge 361.
Kühlen der Würze 501.
Kühlgeläger 510.
Kühlkrüge 361.
Kunstguss 17.
Kunstwolle 582.
Kupellation 107.
Kupfer 43.
Kupferamalgam 56.
Kupferbarilla 44.
Kupfererze 44.
Kupferfarben 58.
Kupferglanz 44.
Kupferkies 44.
Kupferlasur 44.
Kupferlegirungen 52.
Kupfer, essigsaures 60.
" schwefelsaures 56.
" zinnsaures 60.
Kupferproduktion 52.
Kupferschiefer 44.
Kupferstein 46.
Kupfervitriol 56.
Kupolofen 17.
Kyanisiren 557.
L.
Lac Dye 671.
Lackfarben 654.
Lackfirniss 572.
Lackirtes Leder 607.
Lactometer 642.
Lactoproteïn 641.
Lakmus 675.
Laming's Mischung 735.
Lampen 714.
Lapis lazuli 296.
Lasurstein 44.
Lavabrenner 743.
Leche 6.
Leder 593.
Lederleim 615.
Lederöl 605.
Legirungen 6.
Lehm 342.
Lehmguss 17.
Leim 624.
" elastischer 622.
" flüssiger 619.
Leimen des Papieres 415.
Leimprobe 619.
Leimsurrogate 621.
Lein 398.
Leingewebe 400.
Leinölfirniss 570.
Leinprobe 405.
Leiokom 433.
Leithenerblau 38.
Lenzin 409.
Lepidinblau 668.
Letten 342.
Leuchtgas 714.
Leuchtmaterialien 695.
Leucogen 679.
Libidibi 596.
Ligroïnlampe 717.
Liqueurfabrikation 564.
Liquid Fire 233.
Lithographischer Stein 376.
Lithofracteur 165.
Lithophanien 353.
Lithoponien 353.
Loden 583.
Löthsalz 84.
Löthwasser 84.
Lohgerberei 596.
Lo-kao 676.
Luftgas 753.
Luftheizung 817.
Luftmörtel 381.
Lumpen 408.
Lumpensurrogate 409.
Lumpenwolle 582.
Luppenfrischerei 8. 19.
Lukasschwarz 663.
Lüster 360.
Luteolin 676.
M.
Maceration 449.
Maclurin 675.
Magdalaroth 666.
Magenta 660.
Magnesialicht 757.
Magnesiatiegel 376.
Magnesium 120.
Magnesiumhypochlorit 246.
Magnesiumlicht 757.
Magneteisenstein 120.
Mainzer Fluss 274.
Majolika 358.
Maischen 514.
Maischraumsteuer 537.
Malachit 44.
Maltin 495.
Malz 489. 493.
Malzdarren 494.
Mandarinage 694.
Manchestergelb 667. 676.
Manganpräparate 117.
Mangansuperoxyd 115.
Manilahanf 241. 402.
Maniok 432.
Mannheimer Gold 54.
Marineleim 575.
Marmorcäment 395.
Maroquin 606.
Marron 663.
Martinstahl 26.
Martiusgelb 666. 676.
Mascagnin 258.
Maschinenpapier 419.
Maschinenschmieröl 770.
Masseguss 18.
Massicot 65.
Matthieu-Plessy's Grün 69.
Mauve 660.
Mauveïn 660. 661.
Mechan. Lampe 703.
Meersalz 177.
Meerwasser 177.
Mehl 538.
Meilerverkohlung 783. 786.
Melasse 136. 439. 463.
Mennige 66.
Mennige, oxydirte 66.
Mergel 342.
Messing 53.
Metallfärbung 125.
Metallkitt 56. 84.
Metallochromie 125.
Metallurgie 3.
Methylalkohol 553.
Milch 640.
Milchextract 643.
Milchglas 335.
Milchprobe 642.
Milchsäure 641.
Milchzucker 642.
Millefiori 336.
Mineralblau 59.
Mineralgrün 57.
Mineralöl 715. 770.
Mineralpotasche 131.
Mineralspiritus 513.
Mirbanessenz 564. 657.
Mittlergrün 69.
Mo 187.
Moderateurlampe 721.
Mohair 578.
Mordants 680. 688.
Morindagelb 676.
Mörtel 381.
Moiré metallique 76.
Molken 643.
Mondglas 315.
Most 473.
Moussirender Wein 483.
Münzfuss 106. 112.
Muffelfarben 352.
Muntzmehl 54.
Murexid 672.
Musivgold 76.
Mycoderma aceti 547.
N.
Naphtalinfuchsin 666.
Naphtalin 666.
Naphtalinfarben 665.
Naphtalingelb 666.
Naphtalinroth 667.
Naphtalinviolett 667.
Naphtoësäure 665.
Naphtylamin 666.
Naphtylblau 667.
Natriumamalgamation 110.
Natrium, borsaures 281.
" kieselsaures 325.
" kohlensaures 186.
" zweifach-kohlensaures 208.
" salpetersaures 152.
" schwefelsaures 190. 236.
" unterschwefligsaures 220.
Natriumalaun 293.
Natriumaluminat 294.
Natriumarseniat 89.
Natriumbicarbonat 208.
Natriumbisulfat 222. 236.
Natriumborat 281.
Natriumcarbonat 186.
Natriumdithionit 220.
Natriumhypochlorit 245.
Natriumhyposulfit 220.
Natriumnitrat 152.
Natriumpyrocarbonat 186.
Natriumsalpeter 152.
Natriumsilicat 325.
Natriumstannat 77.
Natriumsulfat 190. 236.
Navassit 622.
Neapelgelb 90.
Neft-gil 760.
Neusilber 55.
Neuviolett 661.
Newton's Metall 79.
Nickel 40.
Nickelmünzen 43. 55.
Nickelproduktion 43.
Nickelspeise 41.
Nicotianin 560.
Nicotin 560.
Nitrobenzol 657.
Nitroglycerin 170. 714.
Nitroleum 170. 714.
Nitromannit 168.
Nitrostärke 176.
Nürnberger Violett 243.
O.
Obertaig 502.
Oefen 813.
Oel, fettes 714.
Oelblau 59.
Oele, ätherische 562.
Oelgas 753.
Oelgerberei 612.
Oelkitt 574.
Oelraffiniren 714.
Oenanthäther 479.
Oenanthin 479.
Oenocyanin 474.
Ofenheizung 813.
Olivenöl 266.
Opalglas 335.
Operment 89.
Opermentküpe 682.
Optisches Glas 329.
Orceïn 672.
Orcin 672.
Oreïde 54.
Organsinseide 589.
Orlean 676.
Orseille 672.
Orseillecarmin 672.
Osemundstahl 25.
Osmose 450.
Oxanthracen 667.
Oxydiren des Silbers 108.
Oxyphoten 667.
Ozokerit 760.
P.
Paeonin 664.
Pakfong 55.
Palladium 96.
Palmenwachs 710.
Palmitin 698.
Palmitinsäure 698.
Palmöl 265.
Pannetier's Grün 69.
Papierfabrikation 408.
Papierformen 417.
Papiermaché 423.
Papiermaschinen 419.
Pappe 422.
Paraffin 759.
Paraffinkerzen 708.
Paraffinöl 769.
Parfümerie 563.
Parfüms, chemische 564.
Parian 354.
Pariancäment 395.
Pariserblau 35.
Pariserroth 66.
Pastellfarben 654.
Pastriren des Weins 481.
Patina 53.
Pattinson's Bleiweiss 73.
Pattinsoniren 103.
Peras 809.
Pergament, animalisches 613.
" vegetabilisches 424.
Pergamentpapier 424.
Perlasche 132.
Perlen 338.
Perlenessenz 338.
Persio 672.
Perusilber 55.
Petinetglas 336.
Petiotisiren 486.
Petroleum 754. 772. 801.
Petroleumgas 754.
Petroleumlampe 723.
Petrosolaröl 774.
Pfannenschmied'scher Process 111.
Pfannenstein 184.
Pfeifenthon 361.
Pflanzenfaser 397.
Phenameïn 661.
Phénicienne 664.
Phenylblau 665.
Phenylbraun 664.
Phenylroth 665.
Phenylsäure 663.
Phtalsäure 665.
Phönixöl 774.
Phosphor 622.
" rother 629.
Photogen 769.
Pfuhleimer 147.
Physikbad 77.
Pierres de Strass 331.
Pikabahanf 402.
Pikratpulver 169.
Pikrinpulver 169.
Pikrinsäure 664.
Pikromerit 130. 180.
Pinchback 54.
Pink-colour 359.
Pincoffin 669.
Pinksalz 77.
Pistorius' Apparat 522.
Pittöl 774.
Plachmal 111.
Platin 95.
Platinapparat 229.
Platingas 750.
Platinlegirungen 98.
Platinmohr 97.
Platinschwamm 97.
Platinspiegel 322.
Pökeln 651.
Polarisationsapparat 446.
Polyhalit 180.
Pommaden 564.
Porcellan 344.
Porcellanerde 340.
Porcellanmalerei 351.
Porcellanofen 350.
Portland-Cäment 385.
Potasche 127.
" aus Asche 132.
" " Carnallit 127.
" " Feldspath 131.
" " Meerwasser 132.
" " Schafwollschweiss 142.
" " Schlempekohle 136.
" " Tangen 140.
Potaschenküpe 661.
Präparirsalz 78.
Presshefe 534.
Presslinge 449.
Pressspäne 423.
Presstorf 793.
Pressziegel 368.
Prinzmetall 54.
Puddeleisen 20.
Puddelstahl 26.
Puddlingsprocess 20.
Pultfeuerung 825.
Pulver 159.
Pulvergase 164.
Pulverkohle 159.
Pulverkörner 161.
Pulverprobe 165.
Pumplampe 721.
Purée 676.
Purpur des Cassius 115.
Purpurin 668.
Puzzuolane 384.
Pyrit 226.
Pyrogen 771.
Pyronone 165.
Pyrolusit 115.
Pyropapier 176.
Pyroxylin 173.
Q.
Quartation 111.
Quecksilber 89.
" knallsaures 94.
Quecksilberchlorid 93.
Quecksilberproduktion 90.
Quecksilbersulfuret 93.
Quemason 285.
Quercitron 676.
R.
Rahm 641.
Ramee 402.
Ramsay's Bleichflüssigkeit 246.
Rassol 177.
Ratafia 564.
Räuchern des Fleisches 651.
Rauchverzehrende Feuerungen 822.
Rauchtabak 561.
Realgar 89.
Réaumur's Porcellan 312.
Regeneration 11. 311.
Regeneration des Braunsteins 241.
Regeneration der Gemälde 573.
Regeneration des Schwefels 204.
Regenerativfeuerung 22. 310. 811.
Regulateurlampe 721.
Reisstärke 432.
Reissteinglas 335.
Rennarbeit 8. 19.
Reservagen 688.
Rheahanf 402.
Ringofen 371.
Rinmann's Grün 39.
Rohanilin 658.
Roheisen 14.
Rohrzucker 435.
Rohschlacke 20.
Rohstahl 25.
Romancäment 389.
Rosanilin 660.
Roseïn 660.
Rose's Metall 79.
Rosettenkupfer 45.
Rosirsalz 77.
Rosoglio 564.
Rosolsäure 665.
Röstkohle 159. 790.
Röstprocess 5.
Rothgerberei 595.
Rothholz 670. 791.
Rothkohle 159. 790.
Rothmetall 54.
Rothzinkerz 79.
Rübenbranntwein 517.
Rübenessig 545.
Rübenmelasse 136. 463.
Rübensoda 188.
Rübenzucker 442.
Rübenzuckerproduktion 464.
Rubin 660.
Rubinglas 331.
Rüböl 715.
Rum 518.
Runkelrübe 442.
Rusma 89. 600.
S.
Saccharimetrie 444.
Sächsischgrün 39.
Sämischgerberei 612.
Saffian 606.
Safflor 671.
Saftfarben 654.
Saftgrün 676.
Sago 433.
Salicor 187.
Salin 138.
Salmiak 261.
" als Hohofenprodukt 13. 254.
Salpter 145.
Salpeterbildung 145.
Salpeterfrischen 27.
Salpeterplantagen 145.
Salpeterprüfung 151.
Salpetersäure 153.
" rauchende 158.
Salpeterschwefel 168.
Salz, denaturirtes 184.
Salz, gemeines 176.
Salzproduktion 186.
Salzsäure 189. 234.
Sandelholz 670.
Sandguss 17.
Santorin 384.
Sassolin 278.
Satz, grauer 168.
Sauerteig 539.
Sauglampe 718.
Saxifragin 165.
Scaliogla 395.
Schafwollschweiss 142.
Schalenguss 18.
Scharte 676.
Schaumwein 483.
Scheele's Grün 59.
Scheelisiren des Weins 489.
Scheidewasser 154.
Scheidung 111.
" in die Quart 111.
Schiefergas 754.
Schiessbaumwolle 173.
Schiesspulver 159.
Schlacken 6.
Schleifen 321.
Schlempe 533.
Schlempekohle 136.
Schlichten 604.
Schlichtmond 604.
Schmelztiegel 375.
Schmiedeeisen 19.
Schmierseife 273.
Schnellessigfabrikation 545.
Schnellfluss 152.
Schnellloth 65.
Schnellgerberei 603.
Schnupftabak 562.
Schoenit 130. 180.
Schriftgiessermetall 87.
Schrotfabrikation 64.
Schwammlampe 717. 725.
Schwarzkohle 797.
Schwarz'scher Apparat 525.
Schwefel 212.
" natürlicher 212.
" aus Kelp 217.
" " Pyrit 216.
" " Sodarückständen 203.
Schwefel aus Steinkohlengas 217.
Schwefel, regenerirter 204.
" vegetabilischer 217.
Schwefelantimon 85.
Schwefelarsen 89.
Schwefelbalsam 218.
Schwefelblumen 216.
Schwefelchlorür 233.
Schwefelcyanammonium 735.
Schwefelkadmium 85.
Schwefelkies 216. 226.
Schwefelkohlenstoff 232.
Schwefelmineralien 213.
Schwefelproduktion 218.
Schwefelregeneration 204.
Schwefelröstofen 224.
Schwefelsäure 221.
" englische 222.
" rauchende 221.
Schwefelsäureverseifung 701.
Schweflige Säure 219.
Schwefligsaurer Kalk 220.
Schweinfurtergrün 59.
Scotsh gold 226.
Scrubber 732.
Sebacylsäure 709.
Secretage 93.
Sedanschwarz 684.
Seealgen 140.
Seesalz 178.
Seetange 141.
Seetangkohle 640.
Seide 586.
Seidenbleichen 679.
Seidendruck 694.
Seidenfärberei 685.
Seidenraupe 586.
Seidenweberei 590.
Seidenzeuge 591.
Seife 265.
" gefüllte 269. 272.
" geschliffene 269.
Seifen, unlösliche 310.
" weiche 373.
Seifenprobe 276.
Seifenwerk 74.
Seifenzinn 74.
_Sel Clement_ 109.
Semilor 94.
_Serpents de Pharaon_ 233.
Sicherheitszündhölzer 637.
Siderallicht 757.
Siderographie 32. 38.
Siderolith 358.
Siegellack 565.
Siemens' Regeneratorofen 22.
Silber 98.
Silbererze 98.
Silberextraction 100.
Silbergewinnung 100.
Silberlegirungen 106.
Silberoxyd, salpetersaures 108.
Silberprobe 107.
Silberproduktion 105.
Silbersalpeter 108.
Silberspiegel 322.
Singer's Essiggenerator 547.
Smalte 38.
Smaragdgrün 68.
Soda 186.
" aus Kochsalz 206.
" " Kryolith 206.
" " Natronsalpeter 206.
" " Sulfat 187.
Sodabildung 201.
Sodaküpe 682.
Sodaöfen 191.
Sodarückstände 201.
Sodasalz 200.
Sodaultramarin 300.
Solaröl 759. 769.
Solaröllampe 723.
Sombrerit 622.
Speise 6.
Spiegeleisen 14.
Spiegelfabrikation 318.
Spiegelfolie 75. 321.
Spiessglanz 85.
Spinelltiegel 376.
Spinnen 400.
Spiritus 512.
Spiritussteuer 535.
Sprengöl 170. 714.
Sprengpulver 165.
Stabeisen 19.
Stärke 425.
Stärkegummi 432.
Stärkezucker 464.
Stahl 25.
Stahlindustrie 30.
Stahlproduktion 31.
Stahlstich 30.
Stampfgeschirr 412.
Stangenschwefel 215.
Stanniol 75.
Stassfurter Mineralien 180.
Stassfurtit 180. 284.
Statuenbronze 53.
Stearinkerzen 699.
Stearinsäure 699.
Steine, künstliche 364.
Steinkohle 725. 797.
Steinkohlengas 725.
Steinkohlentheer 655. 726. 745.
Steinöl 772.
Steinpappe 423.
Steinsalz 176. 179.
Steinzeug 355.
Stereochromie 326.
Sterrometall 54.
Strass 331.
Streichwolle 581.
Streublau 38.
Stucco 395.
Stuferze 4.
Sturzlampe 519.
Suintergas 753.
Sulfat 236.
Sulfat-Ultramarin 298.
Sulferino 660.
Sumach 595.
Sunnhanf 402.
Sylvin 126. 180.
T.
Tabak 559.
Tachhydrit 180.
Tafelfarben 681.
Talg 266.
Talgkernseife 269.
Talgkerzen 707.
Tange 140.
Tangkohle 142.
Tannin 595.
Tapioka 433.
Tempern 18.
Terracotta 364.
Terralith 358.
Terresin 566.
Thallium 227.
Thalliumglas 304.
Theer 654. 745.
Theerfarben 654.
Theeröl 655. 745.
Theerpech 746.
Thermokessel 746.
Thierkohle 638.
Thon 341.
Thonerde, essigsaure 296.
" schwefelsaure 293.
" unterchlorigsaure 296.
" unterschwefligsaure 296.
Thonerdenatron 294.
Thonerdeseife 277.
Thonerdeverseifung 700.
Thonmergel 342.
Thonpfeifen 361.
Thonröhren 363. 375.
Thonverarbeitung 339.
Thran 266.
Tiegel 375.
Tinkal 281.
Tinte, rothe 680.
" schwarze 677.
Tiza 284.
Toilettenseife 274.
Toluidin 659.
Toluidinfarben 654.
Toluidinblau 662.
Tombak 54.
Töpferthon 342.
Töpferwaaren 340. 362.
Torf 767. 791.
Torfgas 748.
Torfkohle 795.
Tournesol 675.
Trass 384.
Traubenzucker 464.
Treber 510.
Treiben 103.
Treibherd 103.
Treppenrost 824.
Trester 482.
Trinitrin 170.
Trinitrokresylsäure 664.
Trinitrophenylsäure 664.
Trona 187.
Tschuma 401.
Tuch 583.
Tunnerstahl 27.
Turnbullsblau 36.
Türkischroth 687.
Tuschfarben 654.
Twist 405.
Tyralin 660.
U.
Uchatiusstahl 26.
Ueberfangglas 332.
Uebermangansaures Kali 117. 679.
Uhrlampe 720.
Ultramarin 296.
Unterschweflige Säure 219.
Unterschwefligsaures Natrium 220.
Urao 187.
V.
Vacuumpfannen 457.
Valonia 596.
Varek 140. 188.
Varrentrapp's Bleichsalz 246.
Vaporimeter 478.
Vergoldung 114. 122. 353.
Verkohlung 783.
Verkupfern 124.
Verseifung mit Alkalien 268.
" " Baryt 700.
" " Kalk 698.
" " Schwefelsäure 701.
" " Thonerde 700.
" " Wasser 703.
" " Wasserdampf 704.
Versilbern 108. 123. 353.
Verstählen 28. 114.
Verwittern 4.
Verzinken 124.
Verzinnen 124.
Victoriaorange 664.
Viehsalz 184.
Vinasse 136.
Violet de Paris 661.
Violet impérial 661.
Violet nonpareil 661.
Violin 661.
Vitriol 32.
Vitriolküpe 682.
Vitriolöl 221.
Vulkanöl 774.
W.
Wach 709.
Wachsarten 710.
Wachskerzen 709.
Wachsstöcke 711.
Waidküpe 681.
Walkerde 342.
Wallrath 711.
Wallrathkerzen 711.
Walzenglas 316.
Walzwerk 23.
Warmwasserröste 398.
Wasser 491.
Wasserdichtmachen 296.
Wassergas 749.
Wasserglas 325.
Wasserheizung 819.
Wasserlaugerei 101.
Wassermörtel 383.
Wau 676.
Weben 400. 583.
Wedgwood 355.
Weichloth 65.
Wein 472.
" moussirender 483.
Weinbereitung 472.
Weinessig 545.
Weingeist 512.
Weinkrankheiten 480.
Weinsäure 483.
Weinstein 483.
Weinveredelung 485.
Weissfeuer 89.
Weissgerberei 608.
Weisskupfer 55.
Weisssud 76.
Weizenstärke 429.
Wemysskohle 807.
Wilson's Bleichflüssigkeit 246.
Wismuth 78.
Wismutherze 78.
Wismuthlegirungen 79.
Wolframstahl 36.
Wolfstahl 26.
Wollastonit 305.
Wolle 577.
Wollschweiss 142. 579.
Wollzeuge 585.
Wongshy 676.
Wood's Metall 84.
Wooz 31.
Würfelnickel 56.
Würze 495.
X.
Xyloïdin 426.
Y.
Yellow metal 53.
Yeast-Powder 542.
Z.
Zeichentinte 108. 677.
Zeiodelit 575.
Zeugdruck 653. 687.
Zeuge, baumwollene 405.
" leinene 400.
" seidene 591.
" wollene 585.
Ziegelerz 44.
Ziegelmaschinen 364.
Ziegelöfen 370.
Ziegelsteine 373.
" schwimmende 374.
Zink 79.
Zinkblende 79.
Zinkchlorid 89.
Zinkchromat 84.
Zinkgelb 84.
Zinkgrün 39.
Zinkguss 86.
Zinkoxychlorür 84.
Zink 83.
" chromsaures 84.
" unterchlorigsaures 246.
Zinkhypochlorit 246.
Zinkrauch 80.
Zinksulfat 84.
Zinkvitriol 84.
Zinkweiss 83.
Zinn 74.
Zinnasche 75.
Zinnchlorid 77.
Zinnchlorür 77.
Zinnfolie 75.
Zinnküpe 682.
Zinnober 89. 93.
Zinnsalz 77.
Zinnsaures Natron 77.
Zinnsaures Kupfer 60.
Zinnsud 78.
Zirkonlicht 757.
Zucker 434.
Zucker-Baryt 436.
Zuckerfabrikation 434.
Zuckerküpe 682.
Zuckerprobe 444.
Zuckerproduktion 441.
Zuckerrohr 437.
Zuckerrübe 441.
Zündhölzchen 633.
Zündhütchen 94.
Zündrequisiten 631.
Zündnadelsatz 168.
Zuschlag 5.
Zwirn 400.
Zwischenprodukte 6.
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Druck von Otto Wigand in Leipzig.
* * * * *
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