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Posted: Mar 28, 2011

Druckfarben werden schneller hart mit Nanopartikel Photoinitiatoren

(Nanowerk News) Mit UV-Licht gehärtete Druckfarben auf Lebensmittelverpackungen, Buchdeckeln oder anderen Druckerzeugnissen enthalten spezielle aromatische Verbindungen, die gesundheitlich bedenklich sein können, falls sie beispielsweise in die abgepackten Lebensmittel gelangen. Es handelt sich um so genannte Photoinitiatoren, durch die Druckfarben im UV-Licht schneller trocknen.
Eine Arbeitsgruppe um Rolf Hempelmann, Professor für Physikalische Chemie an der Saar-Universität, hat nun neuartige, unbedenkliche Photoinitiatoren entwickelt: Die Zinkoxid-Nanopartikel, deren Oberfläche mit organischen Säuren beschichtet wurde, sind rund eine Zehnerpotenz grösser als herkömmliche Photoinitiatoren. Dadurch sind sie unbeweglicher und werden wesentlich besser in den gehärteten Druckfarben festgehalten.
Ihre neuen nanopartikulären Photoinitiatoren stellen die Saarbrücker Wissenschaftler vom 4. bis zum 8. April auf dem saarländischen Forschungsstand der Hannover Messe (Halle 2, Stand C44) vor.
Für Lebensmittelverpackungen, Buchdeckel, Plakate und andere Druckerzeugnisse werden zunehmend spezielle UV-Offset-Druckfarben benutzt, die so genannte Photoinitiatoren oder Starter-Moleküle enthalten. Die Farben werden durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht ausgehärtet, wobei die Photoinitiatoren als Katalysatoren dienen. Dieses Verfahren ersetzt zunehmend den Einsatz von lösungsmittelhaltigen Druckfarben. Herkömmliche molekulare Starter-Moleküle sind nur etwa 0,1 Nanometer gross, ein Nanometer entspricht einem Millionstel Millimeter. Die winzigen Moleküle sitzen nicht unbedingt in der ausgehärteten Farbe fest, sondern können an deren Oberfläche wandern. So können sie unter bestimmten Umständen aus einer bedruckten Lebensmittelverpackung auch in das eingepackte Lebensmittel gelangen. Nachgewiesen wurden die Starter-Moleküle, die als aromatische Verbindungen gesundheitlich bedenklich sind, in mehreren Fällen, unter anderem in Babynahrung.
Dem Saarbrücker Professor für Physikalische Chemie Rolf Hempelmann und seiner Arbeitsgruppe ist es nun gelungen, einen neuartigen Photoinitiator herzustellen, der aufgrund seiner Grösse in den gehärteten Druckfarben festgehalten wird und daher gesundheitlich unbedenklich ist. "Der von uns entwickelte Photoinitiator ist ein Halbleiter-Nanopartikel, hat einen Durchmesser von circa acht Nanometern und ist damit rund eine Zehnerpotenz grösser als herkömmliche molekulare Photoinitiatoren", erläutert Rolf Hempelmann. Bei dem neuen Starter-Nanopartikel handelt es sich um Zinkoxid, dessen Oberfläche mit organischen Säuren beschichtet wurde. Mit UV-Licht bestrahlt, bewirkt es ebenso wie herkömmliche molekulare Photoinitiatoren die Aushärtung der flüssigen Druckfarben.
Beim Härten von Druckfarben werden flüssige niedermolekulare organische Verbindungen (Monomere) in ketten- und netzförmige hochmolekulare Verbindungen (Polymere) umgewandelt. Diese bilden die harte, lackartige Beschichtung der getrockneten Farben. Ausgelöst wird die Reaktion durch UV-Licht, das die in der Farbe enthaltenen Photoinitiatoren zu Radikalen umwandelt. Radikale sind besonders reaktionsfreudige Moleküle, die den Polymerisationsprozess ermöglichen.
Auf der Hannover Messe stellen die Saarbrücker Wissenschaftler den neuen Photoinitiator aus Zinkoxid vor. In einer Präsentation zeigen sie seine Herstellung, das Einmischen in die Druckfarben und das Aushärten der Farben mittels UV-Licht.
Source: Universität des Saarlandes
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