Papierleimung und Selbstzerstörung von Papier

Experimente:
Versuch: Nachweis von Aluminium-Ionen in Papierasche
Versuch: Leimen von Papier mit Harzsäuren
Versuch: Aluminiumsalze reagieren sauer


Bemerkenswert sind die in vielen Papiersorten enthaltenen Aluminiumverbindungen (-> Versuch).
Welche Rolle spielen diese? Der Versuch 6 zeigte, dass reines Papier wie Filterpapier keine Aluminium-Ionen enthält. Es ist ausgesprochen saugfähig und kann deshalb nicht mit Tinte beschrieben werden. Schreibpapier oder Offsetdruckpapier dagegen sind reich an Aluminium-Verbindungen. Solchermaßen präparierte Papiere nennt man geleimt.
Als Leimsubstanz dienen hydrophobierende, also wasserabweisende Harzsäuren, die übrigens auch in der Lackindustrie eine große Rolle spielen. Sie sind auch im Kolophonium enthalten. Harzsäuren sind Bestandteile des nachwachsenden Rohstoffs Baumharz. Die wichtigste Harzsäure ist die Abietinsäure.

Mit der Abietinsäure kann man Cellulose so wasserabweisend machen, dass die Tinte gerade einzieht, aber nicht verläuft. Nur haftet die Säure selbst zu wenig auf dem Papier. Sie wird deshalb zunächst in ihr wasserlösliches Natriumsalz überführt. (Die Salze der Harzsäuren nennt man Harzseifen. In wässriger Lösung verhalten sie sich nämlich wie Tenside und schäumen beim Schütteln kräftig.) Diese Harzseifen werden mit Aluminium-Ionen auf der Cellulosefaser durch Komplexbildung fixiert (-> Versuch).
Der Vorgang entspricht völlig dem der Beize beim Färben (siehe folgende Abbildung).

Schematische Wirkung von Al3+-Ionen beim Papierleimen

Diese Technik ist andererseits eine der vielen Ursachen für das Büchersterben. Denn die Aluminiumsalze (als Alaun eingetragen) bilden in feuchter Luft durch Hydrolyse Schwefelsäure (-> Versuch), deren Wirken man an den braunen Stockflecken und am eigentümlich säuerlichen Geruch von alten Büchern erkennt.

KAl(SO4)2 + 3 H2O ———> Al(OH)3 + K+ + 3 H+ + 2 SO42¯

Da der Prozess autokatalytisch ist, kann er nicht gestoppt werden (höchstens kurzfristig durch Neutralisation mit Ammoniak). Hinzu kommt noch die rein mechanisch zerstörerisch wirkende Scharfkantigkeit der Alaunkristalle. (Das Büchersterben kann darüber hinaus zusätzliche Ursachen haben. So tragen bestimmte Schimmelpilze der Gattungen Aspergillus und Penicillium hierzu bei, da ihnen das Papier als Nahrungsquelle dient.)
Da auch die Chemikalien für das Aufschlussverfahren von Holz sowie der Zusatz von Holzschliff eine Rolle beim Büchersterben spielen, greift man zur Herstellung von säurefestem Papier auf reine, weniger saugfähige Cellulosearten oder auf Lumpen (Hadern) zurück.


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Letzte Überarbeitung: 10. Juni 2003, Dagmar Wiechoczek