Hallo,
wenn man in normals Papier Öl oder Fett einweichen lässt, kann
man plötzlich durchsehen. Warum ist das so?
Das ist ja so ähnlich wie Abpauspapier oder Backpapier durch
die kann man auch durchsehen. Wie ist es hier?
Sind die gewünschten Eigenschaften eines Papieres durch Modifikation des Ganzstoffs nicht zu erreichen, so wird das fertige Papier mit einer Beschichtung, der Streichfarbe, versehen. Durch gezielte Rohstoffauswahl werden optische und haptische Qualität sowie Bedruckbarkeit und Beständigkeit optimiert. Im Bindemittel nicht lösliche Stoffe bezeichnet der Papiermacher durchwegs als Pigment.
Klassische Streichfarbenpigmente sind Calciumcarbonat und Kaolin.
So ist die Erzielung hoher Naßopazitäten und Kontrastverhältnisse nur möglich, wenn Pigmente mit hoher Brechzahl verwendet werden.
Was ist nun die Brechzahl?
Die Brechzahl ist eine physikalische Größe in der Optik. Sie kennzeichnet die Brechung einer elektromagnetischen Welle beim Übergang zwischen zwei Medien und ist das Verhältnis zwischen der Phasengeschwindigkeit des Lichtes c0 im Vakuum und seiner Phasengeschwindigkeit c im jeweiligen Medium:
n = c0 / c
In einem Stoff mit einer Brechzahl von 2 beträgt die Phasengeschwindigkeit des Lichts genau die Hälfte der Vakuumlichtgeschwindigkeit, d. h. 149.896,229 km/s.
Allgemein bekannte Anwendungen der Bestimmung der Brechzahl sind die Kontrolle der Bremsflüssigkeit und die Bestimmung des Zuckergehaltes von Wein.
Es ist auch üblich, bei hoher Brechzahl von einem „optisch dichten Medium“ bzw. bei niedriger Brechzahl von einem „optisch dünnen Medium“ zu sprechen. Der Begriff optische Dichte selbst sollte allerdings nicht mit der Extinktion verwechselt werden.
Da sich die Brechzahlen von Vakuum (per Definition exakt 1) und Luft nur im Promillebereich unterscheiden wird in der Praxis die Brechzahl von Luft ebenfalls gleich 1 gesetzt. Im Folgenden die Brechzahlen einiger Substanzen, danach kommen wir – versprochen – darauf zurück, was das nun alles mit Papier zu tun hat.
Luft: 1,00029
Wasser: 1,33
Ethanol: 1,37
Quarzglas: 1,46
Kaolin: 1,55
Cellulosefasern: 1,4 - 1,6
Bindemittel: 1,4 - 1,6
Calciumcarbonat: 1,64
Aluminiumoxid (Korund): 1,76
Zinksulfid: 2,30
Diamant: 2,42
TiO2 (Anatas): 2,52
TiO2 (Rutil): 2,7
Es gilt das Btrechungsgesetz nach Snellius:
http://de.wikipedia.org/wiki/Snelliussches_Brechungs…
Trockenes Papier erscheint uns nur deshalb weiß, weil die Lücken zwischen den Papierfasern bzw. Füllstoffen mit Luft gefüllt sind. Das heißt, Fasern und Füllstoffe mit ihren Brechzahlen von 1,4 – 1,6 sind umgeben von einem Medium mit der per definition niedrigsten Brechzahl. Diese Differenz der Brechzahlen reicht zur Streuung von Licht aus. Bei Benetzung ändert sich das sehr schnell. Nun ist die Luft durch eine Flüssigkeit verdrängt, zum Beispiel durch Benetzung mit dem Bindemittel in der Streichfarbe oder Wasser (beim nassen Etikett), Öl (bei der Lebensmittelverpackung) oder ein Polymer (beim Laminatpapier). Alle diese Flüssigkeiten haben Brechzahlen zwischen 1,3 und 1,5. Die geringen Differenzen zu den Papierbestandteilen reichen nun nicht mehr aus. Das gilt für alle Fasersorten und alle anorganischen Additive mit Brechzahlen bis etwa 1,8, auch wenn sie im Papierstrich als „Pigmente“ bezeichnet werden. Diese Benennung hat nur im Trockenen ihre Berechtigung.
Daher rührt auch die unterschiedliche Auffassung über Pigmente und Füllstoffe in verschiedenen Industrien.
Der Papiermacher nennt alles „Füllstoff“, was er in das Papier einbringt, da es das Papier „auffüllt“. Alles anorganische, was dem Papierstrich zugegeben wird, nennt er „Pigment“, weil es in der Regel die Weiße und die Opazität verbessert.
Fragt man aber in der Lack- oder Kunststoffindustrie, so sind Füllstoffe wie CaCO3 oder Talkum in erster Linie dazu da, teurere Bindemittel und Polymere zu ersetzen. Als „Pigment“ bezeichnet man dagegen stets Rohstoffe mit hoher Brechzahl, die zum Beispiel aus einem Klarlack einen Weißlack machen – etwas, das mit CaCO3 nicht möglich ist.
Den gleichen Effekt kennt jeder noch aus seiner Schulzeit: die nasse Tafel, auf der das mit Kreide geschriebene nicht sichtbar ist. Erst wenn das Medium mit der höheren Brechzahl (Wasser) verdunstet ist und durch Luft mit der niedrigen Brechzahl ersetzt wurde erscheint die Kreide weiß
Generell gilt das oben beschriebene nicht nur für den Strich sonmdern auch für die Masse, also den eigentlichen Ganzstoff. Ich habe schlicht aus Bequemlichkeit aus meinem (eigenen!) Vortrag über Streichfarben kopiert.
Jetzt kommt aber noch was. Gut hindurchsehen kann man bei
allen Papieren nur, wenn man es direkt auf das zu betrachtende
Objekt legt.
Hält man es dirkt vors Auge sieht man gar nichts, zwischen
Objekt und Auge auch nichts, erst wenn man es dirkt, zum
Beispiel auf ein Bild legt, kann man das Bild durch das
Pauspapier/Backpapier/ normales Papier mit Öl sehen.
Warum ist das so?
Weil dann der Anteil an diffuser Streuung klein wird gegenüber dem Anteil der gerichtet durchdringenden Lichtstrahlen.
Gruß
BeLa
