Leimung

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Leimung ist ein Verfahren in der Papierherstellung und hat nichts mit Kleben im alltäglichen Verständnis zu tun. Sie dient der Verbesserung wichtiger Papiereigenschaften und hat ihren Ursprung in sehr alten chinesischen Kenntnissen aus dem 3. Jahrhundert.[1][2] Man unterscheidet die Oberflächenleimung (dünner Leimauftrag auf die Oberseite der Papierbahn, des Papierblattes) und die Masseleimung (Zugabe von Leimstoffen vor der Blattbildung in der Fasermasse). Die Masseleimung dient speziell dem Leimungseffekt, die Oberflächenleimung zusätzlich der Erhöhung der Oberflächenfestigkeit (Rupf- und Radierfestigkeit, verringert die Staubneigung und verbessert die Beschreibbarkeit).

Zweck[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ein Papiermacher versteht unter Leimung bzw. Leimen das teilweise Hydrophobieren von Papier, um es beschreib- oder mit wässrigen oder lösemittelhaltigen Druckfarben bedruckbar zu machen. Der Begriff leitet sich daher ab, dass früher Tierleim zu diesem Zweck verwendet wurde. Statt des Begriffes Leimung kann sinngemäß der Begriff Imprägnierung verwendet werden. Im englischen Sprachraum verwendet man auch korrekterweise sizing anstatt glueing, was von der wichtigsten Eigenschaft der Leimung, nämlich der Hydrophilie­verringerung und somit der Saugfähigkeitsbegrenzung, abgeleitet ist.

Ohne Leimung würden Schreibtinten auf dem Papier verlaufen

Auf ungeleimtem Papier, zum Beispiel Küchenkrepp oder Toilettenpapier, verlaufen wasserbasierte und niedrigviskose Schreibmaterialien wie Tinte oder Tusche und die hohen Kapillarwerte des Papieres verhindern ein sauberes Schriftbild. Leimung verringert zum Einen die innere Oberflächenspannung des Papiervlieses und somit die Kapillarität, zum Zweiten versiegelt die Leimung auch die Faser-zu-Faser-Bindungsstellen und erhöht somit in deutlichem Maße die Reißfestigkeit des Papiers.

Anders als oft vermutet ist der Leim des Papiermachers kein Klebemittel im üblichen Verständnis und somit in vielen Fragen der Papiereigenschaften von unterschiedlicher Wirkung. Bei der Leimung werden die hydrophob wirkenden Harzteilchen an den Oberflächen der Fasern fixiert, es verbleiben aber auch freie Harzteilchen (freier Leim). So baut zum Beispiel freier Leim in der Bütte die Bindungsfähigkeit der Fasern ab, indem er die bindungsfähigen Fibrillenenden besetzt und somit eine Verkettung beim Trocknen verhindert. Reißlänge und Berstfestigkeit nehmen mit steigendem Leimeinsatz ab.

Als Maß für die vergleichbare Wasseraufnahme gibt es den sogenannten Cobb-Wert. Dieser Wert gibt an, wie viel Gramm Wasser von einem Quadratmeter Papier unter normierten Bedingungen aufgenommen werden kann.

Papier mit einem Gewicht von etwa 80 g/m2 (soviel wiegt normales Kopierpapier) nimmt ungeleimt etwa 100–120 g/m2 Wasser auf. Nachdem es geleimt wurde, beträgt die Wasseraufnahme nur noch etwa 20–25 g/m2. Zu geringe Wasseraufnahme ist auch zu vermeiden, weil die Tinte/Druckfarbe sonst nicht schnell genug einzieht und verwischen kann. Den Effekt einer Überleimung kann man dann als Abperlen des Schreibstoffes von der Papieroberfläche wahrnehmen.

Methoden der Papierleimung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Als Leimungsmittel wurden in den frühen ostasiatischen und arabischen Papieren natürliche Stärke und verschiedene Pflanzenschleime verwendet (vegetabile Leimung). Später, als die Kenntnisse der Papierherstellung nach Europa kamen, verwendete man Tierleim oder Hautleim – daher auch der Name. Sowohl Tierleim (Gelatinelösung) als auch Stärkelösung lassen sich sinnvoll nur als Oberflächenleimung einsetzen, da ihre Eigenretention zu gering für einen Einsatz in der Masse ist. Das damit geleimte Papier ist zwar sehr gut gegen Umwelteinflüsse und Schreibstoffe geschützt, es ist jedoch nicht radierfest. Bis nach 1810 zog man die Papiere einzeln durch heißen tierischen Leim und verbesserte durch die Oberflächenleimung ihre Qualität.

Seit etwa 1806 benutzt man vorher modifizierte (durch Kochen mit Lauge verseifte) Baumharze, überwiegend Kolophonium, in der Masse, die Leime enthalten meist aber noch zahlreiche weitere Substanzen, wie tierischen oder pflanzlichen Leim sowie Kunstharz­zusätze.[3][4][5] Die neuartigen Harzseifen hatten aber einen Nachteil: Sie hafteten nicht auf den Zellulosefasern. Um eine Haftfähigkeit zu erreichen, wird durch vorheriges Beizen der Zellulosefasern mit Alaun, dem Kalium-Aluminium-Sulfat, eine Fixierung erreicht. Alaun half den Papiermachern zwar, die Harzseifen auf dem Papier festzuhalten; Alaun hat aber eine fatale Eigenschaft für das Papier: Er ist sauer. Die sogenannte saure Fällung der verseiften Harze in der Papiermaschine oder Bütte, erfolgte zuerst durch die Aluminiumionen des Kalialaun und später durch die des billigeren Aluminiumsulfates. Das entsprach den überlieferten Erfahrungen der Papiermacher mit Alaun.[6]

Da in beiden Fällen zur Verhinderung freien Leimes mit einem Überschuss an freien Aluminiumionen gegenüber den reaktionsfähigen kolloiden Leimsubstanzen gearbeitet werden muss, entsteht ein schwach sauer reagierendes Papierprodukt – das saure oder säurehaltige Papier. Dieses bildet unter Zutritt von Luftfeuchte Schwefelsäure, welche das Papier von innen heraus schädigt, (katalytisch verursachte Cellulosedegradation). Das Papier verfärbt sich, von hellgelb bis zum dunkelbraun, wird brüchig, reißt an Rändern und Ecken ein, das Buch zerfällt. → Papierzerfall

Holzschliff altert schneller als Zellstoff. Beim Zusammentreffen von Holzschliff und saurer Harzleimung kann ein Papier nicht alterungsbeständig sein. Durch Hydrolyse des im Papier verbliebenen Alaungehaltes - gleichgültig, ob es sich um Zellstoffpapiere oder Holzschliffpapiere handelt - entstand partiell Schwefelsäure, die zur Übersäuerung und zum beschleunigten Abbau der Papiere des 19. und 20. Jahrhunderts führte. Allerdings muss gesagt werden, dass auch tierisch geleimte alte Hadernpapiere mit Alaun behandelt wurden. Dem Tierleim wurde auch Kalkmilch zur Klärung zugesetzt, gefolgt von Alaunlösung.[7][8]

Das modernste und papierschonendste Verfahren ist die aktuell gebräuchliche, synthetische Leimung. Verwendet werden dabei vorrangig hydrophobisierend wirkende Polymere (zum Beispiel Copolymere aus Styrol und Acrylsäureestern oder Maleinsäure), alkylierte Diketene (AKD-Leimung) oder alkyliertes Bernsteinsäureanhydrid (ASA-Leimung). In der Oberflächenleimung kommen auch Stärke, Stärkederivate (Ether, Ester), Tierleim, Casein, Paraffin, Wachs, Celluloseester (Methylcellulose, Natrium-Carboxymethylcellulosen). Auch werden Leimungshilfsmittel verwendet, Alginate, Manno-Galactane (Glucomannane).[9]

Je nach Menge der Leimzugabe unterscheidet man:

  • ungeleimte Papiere
  • Viertelleimung
  • Halbleimung
  • Dreiviertelleimung
  • Vollleimung

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Hans-H. Hofer und Josef Weigel: Möglichkeiten der Papierleimung. In: H. Bansa (Hrsg.): Zeitschrift für Bibliothekswesen und Bibliographie. Dauerhaftigkeit von Papier: Vorträge des 4. Internationalen Graphischen Restauratorentages 1979. Sonderh. 31, Klostermann, 1980, ISBN 3-465-01448-0, S. 82-90, Online (PDF; 356 kB), auf iada-home.org, abgerufen am 25. Oktober 2016.
  • Günter Engelhardt, Klaus Granich, Klaus Ritter: Das Leimen von Papier. Fachbuchverlag, Leipzig 1972, DNB 730155331.
  • Kurt Hess: Die Chemie der Zellulose und ihrer Begleiter. Akademische Verlagsgesellschaft, Leipzig 1928, OCLC 313883984.
  • Andreas Pingel Keuth: Papierproduktion: Von Zellstoff zu Filtertüte, Schreibpapier, .. In: Chemie in unserer Zeit. 2005, 39(6), S. 403–409, doi:10.1002/ciuz.200500234.
  • Masseleimung (PDF; 595 kB), auf gruberscript.net, abgerufen am 21. Oktober 2016.
  • Stärkeeinsatz im Papier und deren Dosiereinrichtungen. (PDF; 1,02 MB), auf gernsbacher-meister.de, abgerufen am 24. Oktober 2016.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Joseph Needham: Science and Civilisation in China: Vol. 5 Chemistry and chemical technology, Cambridge University Press, 1985, ISBN 0-521-08690-6, S. 73.
  2. Wolfgang Schlieder: Papier. Traditionen eines alten Handwerks. Fachbuchverlag, Leipzig 1985, ISBN 978-3-343-00346-4, S. 10.
  3. Carl Zerbe: Mineralöle und verwandte Produkte: 2. Auflage, 2. Teil, Springer, 1969, ISBN 978-3-642-87510-6, S. 696.
  4. Erich Siebel, Rudolph Korn, Friedrich Burgstaller: Handbuch der Werkstoffprüfung. 2. Auflage, 4. Band, Springer, 1953, ISBN 978-3-662-21990-4, S. 68.
  5. Vgl. Moritz Friedrich Illig: Anleitung, auf eine sichere, einfache und wohlfeile Art Papier in der Masse zu leimen. Als Beitrag zur Papiermacherkunst. Forschungsstelle Papiergeschichte, Mainz 1959, DNB 452205972, Nachdruck der Originalausgabe von 1807.
  6. Otto Lange: Chemisch Technische Vorschriften: 2. Band, 3. Auflage, Springer, 1923, ISBN 978-3-662-31454-8, S. 161–176.
  7. Werner Griebenow: Alterungserscheinungen bei Papier -vorwiegend aus chemischer Sicht. In: Restauro. Zeitschrift für Kunsttechniken, Restaurierung und Museumsfragen. Vol. 97, No. 5, 329-335, Online (DOC; 1,8 MB) auf viks.sk, abgerufen am 26. Oktober 2016, No. 6, 409-415, 1991, ISSN 0933-4017.
  8. Irene Brückle: The Role of Alum in Historical Papermaking. In: The Abbey Newsletter. Volume 17, Number 4, Sep 1993, S. 53–57, Online auf cool.conservation-us.org, abgerufen am 26. Oktober 2016.
  9. Thomas Krause, Werner Franke (Hrsg.): Prüfung von Papier, Pappe, Zellstoff und Holzstoff. Band 1, Springer, 1991, ISBN 978-3-642-48379-0, S. 87 ff.