Die quantitative Bestimmung der mineralischen Substanzen und Farben der Papiere; von C. Wurster. Wurster, Bestimmung der mineralischen Substanzen etc. im Papier. Ein Hauptpunkt bei der Preisberechnung der Papiere bildet die quantitative Ausbeute an Papier aus einem bestimmten Gewichte Hadern. Da man nur in den seltensten Fällen in der Lage ist, von einem bekannten Gewichte trockener Rohmaterialien ausgehend die verschiedenen Papiersorten darzustellen und das erhaltene Papier zu wiegen, so sehen wir uns veranlasst, zu andern Hilfsmitteln zuzn greifen, um die Ausbeute an Papier annähernd zu bestimmen. Von verschiedenen Seiten sind Versuche darüber angestellt und veröffentlicht worden, wie gross der Verlust der Hadern bis zur Herstellung von gebleichtem Halbstoffe oder fertigem Papiere ist. Dieser Verlust bei den verschiedenen Operationen wird gewöhnlich auf das Papier bezogen und so ausgedrückt, dass man sagt, eine bestimmte Sorte Hadern gibt so und so viel Papier. Bei gleichbleibenden Sorten, bei gleicher Leimung, gleichem Zusatz von Erden und Farben mag dieses Vorgehen ganz gut sein; anders gestaltet sich aber der Fall, wenn wie gewöhnlich nicht nur die verschiedensten Sorten Halbstoff zur Herstellung eines Papieres verwendet werden, sondern auch das Papier mit wechselndem Leimzusatz und Beschwerungsmitteln angefertigt wird. Seit längeren Jahren arbeiten die Papierfabriken mit grösserem oder geringerem Zusätze mineralischer Stoffe, sogen. Füllstoffe, natürlich immer in der Hoffnung, damit die Papiere viel billiger herzustellen. Bei der Vorausberechnung solcher mit Erden versetzter Papiere werden häufig nur die Angaben einzelner Autoren benutzt, welche angeben, es bleibe so und so viel des Füllstoffes im Papiere. Wo die Grenzen der angeführten Angaben häufig schon den Procentsatz des gegenwärtig so knappen Verdienstes des Papierfabrikanten überschreiten, scheint diese Art von Berechnung schon von vorn herein ganz unzulässig. Es lassen sich aber in Wirklichkeit gar keine Normen für die Verluste der mineralischen Stoffe aufstellen, denn diese sind zu abweichend von einander, nicht nur bei verschieden dicken Papieren, sondern auch die Art des Siebes, der Grad der Verdünnung des Ganzzeuges auf der Papiermaschine u.s.w. wirken sehr wechselnd auf den Gehalt des Papieres an Erden ein. Es lagen mir häufig Papiere zur Untersuchung vor, welche nach Angabe der Fabrikanten einen beträchtlichen Procentsatz an mineralischen Stoffen enthalten sollten und mit zu Grundlegung dieses angenommenen Gehaltes an Erden berechnet und verkauft worden waren, während meine Analysen meistens einen viel geringeren Gehalt an Füllstoffen als den vermutheten, in einzelnen Fällen sogar bei stark beladen sein sollenden Papieren die gänzliche Abwesenheit von jedem Füllstoffe darthaten. Diese mangelhaften Resultate lassen sich theilweise auf die Anwendung unzweckmässiger Füllstoffe, theils auf schlechtes Arbeiten, theils auf Nachlässigkeit der damit betrauten Personen zurückführen. In vielen Fällen liess sich bei den gefundenen Unregelmässigkeiten nachweisen, dass in einen Theil der Holländer, besonders der bei Nacht geleerten, nur ungenügende Mengen oder gar keine Erde zugesetzt worden war. Die vollständige Analyse eines Papieres wird allein im Stande sein, uns über die Vorausberechnung desselben einigermassen einen Anhalt zu geben; zugleich ist sie aber ein ausgezeichnetes Mittel, um sowohl die regelmässige Fabrikation zu beaufsichtigen, als auch um uns Aufschluss über die Güte und Zweckmässigkeit der angewendeten Materialien zu ertheilen. Das gewöhnliche, weisse, geleimte Papier besteht aus verbrennlichen und nicht verbrennlichen oder nicht flüchtigen Stoffen. Die brennbaren und flüchtigen sind: Fasern, d.h. Cellulose, Harz, Stärke und Wasser. Die unverbrennlichen sind: Asche der brennbaren Stoffe, Asche, welche durch das Leimen entsteht, Füllstoffe und mineralische Farben. Es ist zwar schon häufig betont worden, das Papiere zu analysiren, d.h. wenigstens durch Verbrennen den Aschengehalt zu bestimmen. Wenn bis jetzt eine systematische, regelmässige Bestimmung des Aschengehaltes aller hergestellten Papiere nur in den wenigsten Fabriken durchgeführt wurde, so liegt der Hauptgrund in dem zeitraubenden bisherigen Verfahren, die Aschenbestimmungen vorzunehmen. Die Aschenbestimmungen geschahen früher allgemein so, dass eine gewisse Menge Papier in einem grössern Tiegel verbrannt, dann die zurückbleibende, kohlenhaltige Asche so gut wie möglich geglüht wurde; bessere Resultate erhielt man, wenn die Asche, nachdem ihr Volum etwas verringert war, in einen kleinen Platintiegel gebracht und bis zum Weisswerden der Asche geglüht wurde. Dieses Verfahren beansprucht viel Zeit und Aufmerksamkeit, und trotzdem sind die Resultate nur sehr annähernde; ohne ganz vollkommene Einrichtungen gelingt es kaum, die Kohle besonders in stark mit Erden beladenen Papieren zu verbrennen, wie dies Dr. L. Müller Dr. L. Müller: Die Fabrikation des Papieres, 4. Auflage S. 328. besonders hervorhebt, so dass die Resultate stets zu hoch ausfallen. Auf einen andern Umstand werden wir später noch zurückkommen. Zum Zwecke des Verbrennens von Filtern bei quantitativen Analysen wurde bereits früher durch Bunsen das alte Verfahren mit Hilfe des Tiegels durch eine ebenso einfache als rasch zum Ziele führende Methode ersetzt, die nicht nur leichter ausführbar ist, sondern auch an Genauigkeit der Resultate nichts zu wünschen übrig lässt. Das Verbrennen des Filters geschieht hiernach in einer frei hängenden kleinen Spirale aus Platindraht. Die Luft kann bei dieser Anordnung von allen Seiten ungehindert zuströmen, die Abkühlung ist nur eine geringe, so dass die Verbrennung schnell und vollständig vor sich geht Seit einigen Jahren wende ich mit gutem Erfolge diese Methode zur Bestimmung der Asche in den Papieren an, wie sie ja auch von andern Fachleuten geschätzt und benutzt wird. Die Befürchtung, dass ein Theil der Asche durch die Spirale hindurchfällt, ist ganz unbegründet. Nur bei zu starker Flamme, bei ungeleimten Papieren oder solchen, die sehr stark mit Erden versetzt sind, kommt es zuweilen vor, dass Theile der Asche herunterfallen, dieselben sind jedoch nicht verloren, sondern können mitgewogen werden. Die Ausführung der Aschenbestimmung am Platindraht ist so einfach und rasch vollendet, dass man durch dieses Verhalten ohne grössern Zeitverlust in Stand gesetzt ist, wie es sich gehört, die Aschenbestimmungen in der Fabrikation regelmässig vorzunehmen. Man wird hierdurch nicht nur einen wesentlichen Anhalt zur Berechnung der Papiere verschiedener Stärke erhalten, sondern auch eine gute Controle der Arbeiter einführen, ob der Zusatz der Erden richtig erfolgt, ob der Maschinenführer das vom Sieb ablaufende Wasser benutzt, oder zu seiner Erleichterung mit frischem Wasser gearbeitet hat, u.s.w. Zur Aschenbestimmung sind nun erforderlich: eine feinere Wage die 1 oder 2, aber wenigstens 5mg leicht angeben sollte; ein Platindraht etwa 0,3 bis 0mm,8 dick, 300mm lang und eine Spirituslampe aus Glas. Die Analyse wird folgendermassen ausgeführt: Ein Streifen Papier von 3 bis 4cm Breite, im Gewichte von 1 bis 2g wird auf der Wage genau abgewogen, zu einem möglichst harten Cylinder zusammen gerollt und derselbe von der Mitte nach beiden Seiten mit Platindraht so umwickelt, dass an der einen Seite der Platindraht etwa 2cm, an der andern etwa 13 bis 16cm übersteht. Das längere Drahtende wird auf irgend eine Art befestigt; sehr gut eignet sich hierzu eine kleine Flasche mit Stöpsel, wobei der Cylinder so gedreht wird, dass er horizontal und in den obern Theil der Spiritusflamme zu liegen kommt. Das Ganze wird auf einen scharf satinirten Bogen weisses Papier gebracht und die brennende Spiritusflamme darunter gestellt; wenn das Papier brennt, so kann man die Flamme etwas entfernen, da das Verbrennen von selbst weiter vor sich geht. Wenn alles verkohlt ist, stellt man die Flamme wieder unter. Wird die Asche nicht von selbst weiss, so muss man stärker erhitzen, und wenn alles glüht, die Flamme entfernen, um dem Sauerstoff Gelegenheit zu geben, die Kohle zu oxydiren. Das Ende der Operation erkennt man daran, dass beim Entfernen der Flamme die Glut rasch verschwindet. Sollte der obere Theil des Cylinders noch schwarz sein, während der untere schon weiss ist, so kann man die Spirale herumdrehen, was ohne Verlust geschehen kann. Nach dem Erkalten zieht man an beiden Enden die Spirale aus einander, die Asche fällt heraus auf ein untergestelltes, vorher gewogenes Schälchen und wird gewogen. Fällt während des Verbrennens etwas von der Asche auf das Papier, so wird sie, sofern sie weiss gebrannt ist, mit einem feinen Pinsel oder einer Federfahne zu der übrigen gebracht. Sollten die heruntergefallenen zusammenhängenden Aschentheilchen noch schwarz sein, so werden sie mit Hilfe eines kleinen Drahtes wieder auf die Spirale gelegt und weiss gebrannt. Bei AnwendungAnwendnng von 1g Papier und gut gewickelter Rolle dauert eine Verbrennung etwa 5 Minuten. Da die Verbrennung allein vor sich geht, so kann man während dieser Zeit eine andere Analyse vorbereiten und abwiegen. Steht nur eine Wage von geringerer Empfindlichkeit zu Gebote, so kann man an Stelle von 1g Papier 5 bis 10g zugleich abwiegen, davon 3 bis 5 Rollen machen, diese einzeln einäschern und die vereinigten Aschen wiegen. In Zeit einer Stunde gelingt es leicht, 6 bis 8 Aschenbestimmungen auszuführen. In einzelnen Fällen gibt uns die gefundene Procentzahl an Asche sofort die im Papiere vorhandenen mineralischen Bestandtheile an; in den meisten jedoch muss das Resultat erst umgerechnet werden. Wenden wir z.B. Schwerspath oder künstlichen schwefelsauren Baryt an, so ergibt uns die gefundene Aschenmenge, abzüglich derjenigen die das Papier ohne Zusatz von Barytsalz enthält, sogleich die Menge des Füllstoffes, welche im Papiere verblieben ist; anders verhält es sich bei der Anwendung von Kaolin oder Gyps. Die verschiedenen Kaoline enthalten bekanntlich zwischen 10 und 13 Proc. Wasser. Bestimmt man den Wassergehalt des Papieres durch Trocknen oberhalb 100°, so wird hierdurch blos das hygroskopische Wasser gefunden werden, nicht aber das chemisch gebundene, welches erst durch heftiges Glühen fortgeht; dieses chemisch gebundene Wasser wiegt mit dem Thone im Papiere mit, wird aber unter Umständen bei der Aschenbestimmung ganz oder theilweise ausgetrieben. Solche Resultate, die durch starkes Glühen erhalten werden, fallen also sehr zu Ungunsten des Thones aus, da 223 kieselsaure Thonerde der Asche 259 Kaolin im Papiere entsprechen, oder 223 : 259 = 100 : x, woraus x = 116,1; es müssen also den durch starkes Glühen erhaltenen Resultaten noch 16,1 Proc. zugerechnet werden. Da es nun ohne gute Glüh Vorrichtung nicht gelingt, das Wasser aus dem Kaolin vollständig auszutreiben, so ist es nicht möglich, zur Berechnung passende Resultate zu erhalten. Die Anwendung der Bunsen'schen Methode zur Bestimmung der Asche gibt jedoch brauchbare Zahlen, wenn man die Temperatur nicht über eine gewisse Höhe steigen lässt. Verwendet man zum Einäschern eine gewöhnliche Spirituslampe, so verliert bei der entwickelten Wärme der Kaolin kein chemisch gebundenes Wasser, wie ich mich durch einen directen Versuch überzeugte. Die mit Hilfe der Spirituslampe gefundene Aschenmenge entspricht direct der im Papiere verbliebenen Menge Kaolin, eine Umrechnung ist also vermieden. Ein entsprechendes Verhalten zeigt der schwefelsaure Kalk oder Gyps (CaSO4, 2H2O), der unter den verschiedensten Namen als Füllstoff Anwendung findet (Annaline, Lenzin, Pearl hardening, Alabasterweiss u.a.) und 18,6 Proc. Wasser enthält. Im Papiere findet sich ausschliesslich krystallisirter Gyps: in der Asche hingegen ist wasserfreier schwefelsaurer Kalk enthalten, es entsprechen demnach 100 Th. Asche 125 Th. Gyps. Wenn Ramage C. Hofmann: Handbuch der Papierfabrikation, S. 173. angibt, 100 G.-Th. Gyps hätten ihm einen unverbrennlichen Rückstand von 16 Th., also eine Gewichtsvermehrung von 16 Th. Papier ergeben, so muss man in Wirklichkeit dieser Zahl noch 25 Proc. also 4 Th., zurechnen: es waren deshalb im Papier 20 Gyps und nicht 16 Th. geblieben. Im zweiten Fall werden 100 Th. nicht 34, sondern 34 + 8,5, also 42,5 Th. Papier entsprochen haben. Aus dem Gesagten geht hervor, dass man bei Aschenbestimmungen immer ganz genau unterrichtet sein muss, welche Füllstoffe vorliegen. Es ist zwar leicht, die einzelnen Körper durch ihr äusseres Aussehen zu erkennen; ebenso werden einige wenige chemische Reactionen genügen, um mit Bestimmtheit nachzuweisen, welcher Körper vorliegt. Ebenso wichtig wie bei den weissen Papieren sind die Aschenbestimmungen bei gewissen farbigen. Der Preis der Farbe wird sich natürlich wesentlich vermindern, wenn durch dieselbe eine entsprechende Vermehrung des Papiergewichtes eintritt; es können die Aschenbestimmungen wesentlich zur richtigen Berechnung der farbigen Papiere beitragen. Aber auch auf die Rohproducte des Papieres sollten die Aschenanalysen sich erstrecken. Bei den Hadern werden es nur wenige Sorten sein, bei denen sich eine Aschenbestimmung lohnt; es sind dies wohl ausschliesslich die neuen Flecke, die ja zuweilen in grösseren Partien als Abfälle gekauft und theuer bezahlt werden. Hier ist es von grossem Interesse zu erfahren, wie viel wirkliches Gewebe und wie viel Appret man bezahlt. Gewisse Sorten neuer Flecke sind von den Bleichern und Appreteuren mit ganz bedeutenden Mengen Stärke und mineralischen Stoffen beladen, die beim Ankauf als Hadern bezahlt werden. Eine Aschenbestimmung wird über den wirklichen Hadernwerth der Flecke Aufschluss geben. Was von den neuen Flecken gilt, bezieht sich natürlich auch auf die gekauften Halbstoffe und Surrogate. Wie häufig kommt es vor, dass Strohstoff und Cellulose grade wie das Papier mit mineralischen Stoffen beladen auf den Markt gebracht und verkauft werden. Wie mancher Fabrikant kauft billigen Strohstoff und bezahlt schweres Geld für Füllstoffe, die er zu viel geringerem Preise haben kann. Es ist also bei Verwendung von Surrogaten hauptsächlich eine regelmässige Aschenbestimmung am Platze, will man sich vor Uebervortheilung wahren. Da der grösste Theil der Surrogate in Papier oder Pappdeckelform in den Handel gebracht wird, so kann die Aschenbestimmung wie beim Papiere vorgenommen werden. Es muss, wenn in diesen Surrogaten mehr Asche nachgewiesen wird, als den reinen Stoffen entspricht, die Asche noch darauf untersucht werden, ob sie aus Kaolin oder Gyps besteht, wenn ein Abzug eintreten soll. Ich lasse zum Schluss einige Aschenbestimmungen folgen. Kupferdruck ungeleimt: 2,995 Papier lufttrocken ergaben 0,025 Asche oder 0,83 Proc. Asche. Rosa Saug aus rothen Hadern: 2,667 Papier lufttrocken ergaben 0,0215 Asche oder 0,83 Proc. Blau Saug aus blauen Hadern: 2,579 Papier lufttrocken ergaben 0,0210 Asche oder 0,81 Proc. Ungeleimtes Papier aus gefärbter Baumwolle gekocht aber nicht gebleicht: 2,517 Papier lufttrocken ergaben 0,027 Asche oder 1,07 Proc. Holzdeckel Fichtenholz: 3,175 lufttrocken ergaben 0,013 Asche oder 0,409 Proc. Holzstoff in Pappform aus verschiedenen Fabriken:   I) 2,558 lufttrocken ergaben 0,0055 Asche oder 0,21 Proc.  II) 2,356 lufttrocken ergaben 0,009 Asche oder 0,38 Proc. III) 1,7155 lufttrocken ergaben 0,006 Asche oder 0,34 Proc. IV) 1,812 lufttrocken ergaben 0,004 Asche oder 0,22 Proc. Papiere mit braunem Leim geleimt ohne Erdezusatz ergaben:   I) 1,790 Papier lufttrocken ergaben 0,031 Asche oder 1,7 Proc.  II) 2,189 Papier lufttrocken ergaben 0,038 Asche oder 1,7 Proc. Papiere mit weissem Leim geleimt ohne Erdezusatz ergaben:   I) 2,212 Papier lufttrocken ergaben 0,030 Asche oder 1,3 Proc.  II) 1,549 Papier lufttrocken ergaben 0,020 Asche oder 1,3 Proc. III) 0,9505 Papier lufttrocken ergaben 0,015 Asche oder 1,5 Proc.