Calciumaluminatsulfat

Calciumaluminatsulfat-Slurry, auch Casul oder Calciumsulfoaluminat genannt, ist ein sulfatiertes Calciumaluminat in suspendierter Form. Nach der in der Bauchemie üblichen Schreibweise lautet die oxidische Summenformel:

$\mathrm {3CaO\cdot Al_{2}O_{3}\cdot 3CaSO_{4}\cdot 32H_{2}O}$

Bei einer Molmasse von 1255,11 beträgt der Anteil an Kristallwasser 32 Mol bzw. 45,93 Gew.%. Die Wasser-Löslichkeit von Calciumaluminatsulfat beträgt etwa 1 g/Liter und ist somit etwa halb so groß wie die Löslichkeit von Calciumsulfat. Das kristallwasserhaltige Salz kommt auch als mineralisches Ettringit in der Natur vor, besonders in vulkanischen Lagerstätten, beispielsweise in der Vulkan-Eifel.

Synthetische Herstellung

Bei der Herstellung von Calciumaluminatsulfat-Slurry kommt es darauf an, bei kurzer Reaktionszeit besonders feinteilige Ettringit-Kristalle zu erzeugen, denn nur die sind für die industrielle Anwendung relevant. Natürlich "gewachsenes" Ettringit ist für die industrielle Vermarktung nicht geeignet.

Für die Synthese sind heute zwei Verfahren bekannt:

Die Fällung aus Alaun bzw. Aluminiumsulfat-Lösung durch Zugabe von Kalkmilch zur Herstellung von Satinweiß, die bereits im 19. Jahrhundert in der Papierindustrie praktiziert wurde:

\mathrm {Al_{2}(SO_{4})_{3}+6\ Ca(OH)_{2}+26\ H_{2}O=Ca_{6}Al_{2}[(OH)_{12}(SO_{4})_{3}]\cdot 26\ H_{2}O}

Nach diesem Verfahren entsteht ein feinkristallines, hochweißes Präzipitat, das mit geeigneten Dispergiermitteln wie Polyacrylate oder Casein zu Slurries mit 30 % bis 50 % Feststoff suspendiert wird.^[3]

Die thermodynamische Herstellung aus Calciumaluminathydrat (Katoit) und Gips zur Herstellung von Casul.

\mathrm {Ca_{3}Al_{2}(OH)_{12}+3\ CaSO_{4}\cdot 2\ H_{2}O+20\ H_{2}O=Ca_{6}Al_{2}[(OH)_{12}(SO_{4})_{3}]\cdot 26\ H_{2}O}

Nach diesem patentierten Verfahren^[4] kann eine besonders hochkonzentrierte Slurry mit bis zu 70 % Feststoff hergestellt werden.

Unreiner Ettringit entsteht aus sulfathaltigen Abwässern durch Zugabe von Aluminaten und Kalk.^[5]

Besondere Eigenschaften

REM-Aufnahme von Casul

Calciumaluminatsulfat ist ein besonders weißes Produkt. Es entsteht nur bei einem pH-Wert von über 12 und zerfällt bei einem pH-Wert von unter 9 in die Bestandteile Calciumaluminat und Gips. Aufgrund seines nadeligen Kristallhabituses neigt es zu einer Verfilzung von Anstrichen, was sich durch einen starken Klebeeffekt zeigt, den man früher als nachteilig empfand, so dass Satinweiß in der Papierindustrie auch "Teufelsweiß" oder "Satansweiß" genannt wurde. Der Klebeeffekt wird heute als eine positive Eigenschaft vor allem in Anstrichmitteln wie Dispersionsfarben und Flüssigputzen genutzt.

Obwohl der Brechungsindex (Brechzahl) mit n_D=1,49 für ein Weißpigment sehr niedrig und die Nassopazität entsprechend schwach ist (ähnlich wie Alabaster), ist die Trockenopazität in Beschichtungen, die Calciumaluminatsulfat enthalten, aufgrund der Reflexion und des dichtebezogenen Lichtabsorptionskoeffizienten (nach Kubelka-Munk), sehr gut. Feinteiliges Calciumaluminatsulfat (mittlere Teilchengröße <0,5 µm) ist deshalb vor allem als glanzgebender Bestandteil von Streichfarben zur Papierbeschichtung geeignet. Die so gestrichenen, und zusätzlich satinierten Papiere zeichnen sich vor allem durch hohe Weiße, Opazität, Glätte und Glanz aus und verleiht dem Papier eine angenehme Haptik. Sie werden als Kunstdruckpapiere mit exzellentem Druckbild und für hochwertige Lebensmittelverpackungs-Papiere eingesetzt.

Wegen des hohen pH-Wertes und geringfügig gelöster Aluminium-Ionen wirkt Calciumaluminiumsulfat antibakteriell, so dass Streich- und Wandfarben auch ohne Konservierungsmittel gegen Bakterien und Schimmel geschützt sind.

Anwendung

Als Weißmineral zur Herstellung von Anstrichmitteln.
Als Weißpigment in Streichfarben zur Beschichtung von Papier.
Als mineralischer Binder in Flüssig-Putzen

Siehe auch

Ettringit
Weißmineral

Einzelnachweise

↑ ^1,0 ^1,1 Sicherheitsdatenblatt Remondis Lippewerk
↑ siehe unter Ettringit
↑ Papierlexikon; Gernsbach 1999; ISBN 3-88640-080-8
↑ Patent EPA 98 963 436.5; Remondis Lippewerk
↑ Umwandlung von gelösten Sulfaten aus Prozess- und Abwässern zu Sekundärrohstoffen; WLB 6/1996

[Remondis-1] 1,0 ^1,1 Sicherheitsdatenblatt Remondis Lippewerk

[2] siehe unter Ettringit

[3] Papierlexikon; Gernsbach 1999; ISBN 3-88640-080-8

[4] Patent EPA 98 963 436.5; Remondis Lippewerk

[5] Umwandlung von gelösten Sulfaten aus Prozess- und Abwässern zu Sekundärrohstoffen; WLB 6/1996

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