Wie wird die Reißfestigkeit von Papiertaschentüchern bei Nässe erhöht?

Die Reißfestigkeit von Papiertaschentüchern im nassen Zustand (die sogenannte Nassfestigkeit) wird primär durch die Zugabe spezieller chemischer Hilfsstoffe erreicht. Ohne diese Zusätze würde ein Papiertaschentuch, sobald es mit Feuchtigkeit in Berührung kommt, sofort in seine einzelnen Fasern zerfallen.

Hier sind die Details, wie das technisch funktioniert:

1. Das Grundproblem: Wasserstoffbrückenbindungen

Normales Papier hält trocken dadurch zusammen, dass sich zwischen den Cellulosefasern sogenannte Wasserstoffbrückenbindungen bilden. Wenn Papier nass wird, drängen sich Wassermoleküle zwischen die Fasern und lösen diese Brücken auf. Das Papier verliert seine Struktur und reißt.

2. Die Lösung: Nassfestmittel (Wet Strength Agents)

Um das zu verhindern, werden dem flüssigen Faserbrei (der Suspension) während der Papierherstellung Nassfestmittel beigemischt. Heute werden dazu fast ausschließlich synthetische Harze verwendet.

• Polyamidoamin-Epichlorhydrin-Harze (PAE): Dies ist das am häufigsten verwendete Mittel für Hygienepapiere (Taschentücher, Küchenrolle).
• Wirkungsweise: Diese Harze sind kationisch (positiv geladen). Da die Cellulosefasern im Wasser negativ geladen sind, lagert sich das Harz wie ein feiner Film um die Kreuzungspunkte der Fasern.
• Vernetzung: Während der Trocknung des Papiers auf der Papiermaschine härtet das Harz aus und bildet kovalente Bindungen (chemische Brücken) zwischen den Fasern. Im Gegensatz zu Wasserstoffbrücken sind diese kovalenten Bindungen wasserunlöslich.

3. Zwei Effekte des Harzes

Das Harz wirkt auf zwei Arten:

1. Schutz-Effekt: Es überzieht die bestehenden Wasserstoffbrücken wie ein Schutzlack, sodass das Wasser sie nicht so leicht erreichen und lösen kann.
2. Verstärkungs-Effekt: Es bildet ein eigenes, wasserfestes Netzwerk („Gitter“), das die Fasern mechanisch zusammenhält, selbst wenn das Papier vollkommen durchfeuchtet ist.

4. Weitere Faktoren

Neben der Chemie spielen auch mechanische Faktoren eine Rolle:

• Faserauswahl: Für Taschentücher wird oft eine Mischung aus langfaserigem Nadelholz-Zellstoff (für die Festigkeit) und kurzfaserigem Laubholz-Zellstoff (für die Weichheit) verwendet. Die langen Fasern bilden ein stabileres Gerüst.
• Mahlung: Die Fasern werden mechanisch bearbeitet („gemahlen“), wodurch ihre Oberfläche vergrößert wird (Fibrillierung). Das erhöht die Kontaktpunkte zwischen den Fasern.
• Mehrlagigkeit: Durch das Übereinanderlegen mehrerer dünner Schichten (meist 3- oder 4-lagig) wird die Stabilität insgesamt erhöht, da sich die Fasernetze gegenseitig stützen.

Ein wichtiger Hinweis zur Entsorgung

Wegen dieser hohen Nassfestigkeit dürfen Papiertaschentücher (im Gegensatz zu Toilettenpapier) nicht in der Toilette entsorgt werden. Während Toilettenpapier so konzipiert ist, dass es sich im Wasser schnell zersetzt, bleiben Taschentücher stabil und können die Kanalisation oder Pumpwerke verstopfen.