Ein chemischer Zusatz macht Papier reißfest

28.11.2000

Papiertüten werden stabiler, Küchentücher strapazierfähiger: Einen Weg, das Alltagsprodukt Papier noch reißfester zu machen, haben Forscher der BASF nun gezeigt. Ihnen ist es gelungen, durch geringe Zusätze von Polyvinylamin (PVAm) zu den natürlichen Papier-Grundstoffen Zellulose und Holzschliff die Reißfestigkeit von trockenem und auch von nassem Papier zu steigern. Das eröffnet einerseits neue Anwendungsmöglichkeiten für den Naturstoff Papier, andererseits erleichtert es die Produktion und ermöglicht es, Probleme beim Recycling zu reduzieren.

Nach einer Empfehlung des Bundesinstituts für gesundheitlichen Verbraucherschutz und Veterinärmedizin entspricht das neue, reißfeste Papier auch den hygienischen Anforderungen für Lebensmittelverpackungen. Bis zum Jahr 2001 will die BASF in Ludwigshafen eine großtechnische Produktionsanlage für ihr neues Produkt Polyvinylamin bauen.

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Ein Zug, ein Griff, schon ist das schöne Bild entzwei. Papier reißt leicht, ein Vorteil, wenn es vergänglich sein soll, ein großer Nachteil, wenn die Stärken des Naturstoffs gefordert sind. Ob Tapete, Etikett oder Wischtuch: Die Varianten von Papier sind so vielfältig wie seine Verwendungszwecke. Tinte soll auf Schreibpapier nicht zerfließen, ein Klecks aber schnell vom Löschpapier aufgenommen werden. Bei Packpapier ist Festigkeit gefragt, auch wenn es nass wird. Filterpapiere müssen selbst dem brühend heißen Kaffeeaufguss standhalten. Dabei hat nasses Papier von Natur aus nur eine geringe Reißfestigkeit. Der feuchte Fisch kann zwar in Zeitungspapier eingewickelt werden, aber nicht für allzu lange. Eine Papiertragetasche ist aber auch dann noch stabil, wenn beim Einkauf die Buttermilch ausläuft.

"Die Nassfestigkeit von Papier ist nicht naturgegeben", erklärt Dr. Sigberg Pfohl. Er ist der Leiter der Paper Academy der BASF Aktiengesellschaft. Wird normales Zeitungspapier nass, so hat es nur etwa fünf Prozent der Festigkeit des trockenen Zustands. Mit der BASF-Neuentwicklung Polyvinylamin könnte dies aber auf 20 bis 30 Prozent gesteigert werden. Sie vernetzt die Papierfasern so stark, dass selbst ein feuchtes Küchentuch sich hartnäckig der Belastung widersetzt

Fester und stabiler durch großflächigen Faserkontakt

Papier besteht vor allem aus langen Zellulosefasern oder aus kürzeren Holzstofffasern, dem sogenannten Holzschliff. Nur wenige Prozent beträgt der Anteil von chemischen Zusatzstoffen. Dennoch sind sie entscheidend für Qualitätsmerkmale wie Saugfähigkeit, Beschreibbarkeit, Glanz, Farbe oder Reißfestigkeit. Dass Papier reißfest ist, versteht sich nicht von selbst. Locker lagern sich die Zellulosefasern zusammen, verbinden sich über sogenannte Wasserstoffbrücken. Zeitungspapier eben. Gelingt es, die Kontaktfläche zwischen den Fasern zu vergrößern oder die Anzahl der Vernetzungen zu erhöhen, verfestigt sich das Papier zusätzlich. Etwa durch Zugabe von Stärke, die der Zellulose chemisch sehr ähnlich ist. Experten sprechen hier von der Trockenfestigkeit des Papiers.

Die Polymerketten der Zellulosefaser tragen negative Ladungen. Damit Stärke zwischen den Zellulosefasern wie ein Klebstoff wirken kann, muss sie geeignet modifiziert werden: Sie erhält positive Ladungen, die die Haftung an den Zellulosefasern verstärkt. Dass diese Modifikation der Stärke besonders gut mit der Substanz Polyvinylamin geschehen kann, haben Forscher der BASF jetzt gezeigt. Und prompt den Innovationspreis 2000 der BASF gewonnen. Denn in dem Stoff steckt noch mehr drin. Wird Polyvinylamin als Verfestiger in reiner

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