Projekt 24856/01

Entwicklung einer schnell trocknenden Industrietinte auf Basis nachwachsender Rohstoffe

Projektdurchführung

prometho GmbH
Beim Weißen Stein 13
56579 Bonefeld

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die industrielle Kennzeichnung von Produkten und Produktverpackungen erfolgt sehr häufig über den berührungslosen Tintenstrahldruck. Die dafür verwendeten Tinten bestehen im Allgemeinen aus Lösemitteln, Bindemitteln, Farbstoffen und Additiven. Davon besteht der weitaus größte Anteil aus Methanol- oder 2-Butanon-Lösemittelsystemen oder Gemischen aus beiden und stellt damit ein hohes Gefährdungs- und Risikopotenzial für Mensch und Umwelt dar. Ziel dieser Entwicklung soll es daher sein, eine schnell trocknende Tinte für den industriellen Einsatz aus unbedenklichen Inhaltsstoffen zu formulieren und sie für verschiedenste Anwendungsfelder nahezu vollständig aus nachwachsenden Rohstoffen herzustellen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenNach einer erweiterten Roh- und Einsatzstoffrecherche werden verschiedene Formulierungen hergestellt, um das Zusammenspiel der Einsatzstoffe und ihre gegenseitige Einflussnahme bestimmen zu können. Diese Untersuchungen werden dann in einen Tintenprototyp münden, der eine Lauffähigkeit in einem industriellen Druckgerät aufweist und zur Bedruckung eines Kunststoffuntergrundes geeignet ist. Anhand dieses Prototyps erfolgen Untersuchungen und Einstellungen der visuellen Eigenschaften, Substrateigenschaften, Haltbarkeit und Beständigkeit sowie die Lauffähigkeit in weiteren Druckgeräte-Typen. Daraus resultieren die folgenden sieben Arbeitspakete:
- Recherche, Entwicklung und Test von neuen Einsatzstoffen
- Erstellung eines Tintenprototyps für einen Gerätetyp und einen Untergrund
- Untersuchung und Optimierung der Beständigkeiten
- Langzeituntersuchungen zur Haltbarkeit und Beständigkeit
- Optimierung der visuellen Eigenschaften
- Erweiterung auf andere Gerätetypen
- Erweiterung auf andere Untergründe (Kunststoffe, Metalle, beschichtete Pappen und Papiere, Glas, Stein, Kautschuk, Gummi)


Ergebnisse und Diskussion

Grundlage aller im Rahmen des Entwicklungsprojektes entstandenen Tinten sind Pigmentpräparationen, die in einem speziellen Mahlprozess in eine stabile Suspension ohne jegliche Sedimentationsneigung überführt werden. Auf dieser Basis ist zunächst eine Tintengrundformulierung für ein industrielles Drucksystem entstanden, die zum einen schon recht universell auf vielen Untergründen eingesetzt werden kann, zum anderen aber auch als Ausgangspunkt für weitere Formulierungen verwendet wird. Je nach Anwendungsfall, d.h. in Abhängigkeit vom verwendeten Drucksystem und der zu bedruckenden Oberfläche werden nach einem Baukastenprinzip die unterschiedlichen Tinten anwendungsspezifisch formuliert. Hier stehen Parameter wie Haftung, Trocknungszeit, Farbstärke und Randschärfe im Vordergrund. Neben den vorgenannten Druckeigenschaften spielt auch die Eignung in einer möglichst großen Zahl verschiedener Druckgeräten eine große Rolle für eine erfolgreiche Vermarktung.

Außer den Formulierungen für viele weitere Continuous Inkjet- und DoD-Systeme sind darüber hinaus auch Produkte für andere Systeme und Anwendungen, wie beispielsweise die Rollcodierung, entstanden. Hier konnten neben den erwarteten Resultaten auf Papier und Karton auch ordentliche Ergebnisse für eine Reihe von nichtsaugenden Untergründen, wie beispielsweise beschichteten Metallen und einigen Kunststoffen, erzielt werden. Besonders zu bemerken ist, dass durch den Einsatz von Farbpigmenten eine deutlich höhere Lichtechtheit (7!) der Tinte sowie eine bessere thermische Beständigkeit gegenüber konventionellen Formulierungen erreicht werden konnte.

Zum Projektende sind verschiedene Tintenformulierungen aus Nachwachsenden Rohstoffen entstanden, die anwendungspezifisch formuliert und unter der Marke GrüneTinte auf dem Markt angeboten werden. Die Verwendung nach LFGB und die Lichtechtheit von 7 wurden von unabhängigen Instituten bestätigt. Mit dem offiziellen Ende des Projektes zum Januar 2010 werden die Schwerpunkte der weiteren Aktivitäten auf einem Upscaling der erforderlichen Prozesse, einer Weiterführung der Langzeituntersuchungen und der Einführung eines Umweltmanagementsystems liegen.

Mit diesem Projekt ist es uns nicht nur gelungen, eine ganze Reihe von Tintenformulierungen aus nachwachsenden Rohstoffen für industrielle Anwendungen hervorzubringen, sondern auch den Markt für die Verfügbarkeit solcher Produkte zu sensibilisieren. Unter der Marke GrüneTinte werden diese Tinten für die unterschiedlichsten Einsatzbereiche angeboten und ggf. auf die Applikation (Gerät/Oberfläche) modifiziert. Schon jetzt stehen für eine Vielzahl von Drucksystemen Tintenformulierungen für bestimmte Oberflächen zur Verfügungen, weitere befinden sich noch im Test, andere werden kundenspezifisch angepasst.

Abschließend sei noch erwähnt, dass durch dieses Projekt ein Arbeitsplatz für das Gebiet Naturstoffchemie geschaffen werden konnte.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Durch eine Pressemitteilung der DBU wurden bereits im Januar 2009 eine Reihe von Berichten in unterschiedlichen Medien ausgelöst und damit verschiedene Interessenten auf das geförderte Entwicklungsprojekt aufmerksam. Bereits seit Ende 2009 werden die Projektergebnisse möglichen Anwendern zielgruppenorientiert vorgestellt. Ein Fachbereich in der Zeitschrift Verpackungsrundschau ist geplant. Für alle Produkte, die aus diesem Projekt hervorgegangen sind und noch hervorgehen werden, wurde die Marke GrüneTinte kreiert und alle Informationen in farbigen Broschüren für den Anwender zusammengestellt. Im Internet sind diese Informationen unter www.grünetinte.de abrufbar.


Fazit

Die im Rahmen des Entwicklungsprojektes entwickelten Tintenformulierungen stellen nicht nur eine umweltfreundliche Alternative zu konventionellen Tintensystemen dar, sondern heben sich darüber hinaus mit hohen Beständigkeiten, insbesondere einer hervorragenden Lichtechtheit (7!) von anderen Tintenprodukten ab. Da bei diesen Entwicklungen ausschließlich regenerative oder mineralische Quellen zum Einsatz kommen, stellen diese neuen Tinten der Marke GrüneTinte einen Meilenstein in der Entwicklung von Tinten, insbesondere Industrietinten dar. Die prometho GmbH verfügt damit als erster Tintenhersteller über ein umfangreiches Sortiment von Tinten, die den Zielen einer nachhaltig zukunftsverträglichen Entwicklung sehr nahe kommen.