UV-Farben im Bogenoffsetdruck -

Deinkbarkeit und migrierfähige Inhaltsstoffe

Ausgangssituation

79 % des Produktionsvolumens der deutschen Druckindustrie entfielen 2015 auf den Offsetdruck.1 In diesem Druckverfahren vollzieht sich derzeit ein gravierender Wandel, der in der Nutzung neuer Druckfarbensysteme und Trocknungstechnologien liegt. Im Bogenoffsetdruck ist der Anteil an installierten UV-Druckmaschinen von 20% auf 25% in den Jahren 2010 bis 2016 gestiegen und 2021 werden sogar 30% erwartet.2 Grund für diese Entwicklung ist die Transformation der konventionellen UV-Druckfarbentrocknung mit klassischen Quecksilberdampfstrahlern über Niedrigenergie-UV-Strahler zu LED-UV-Strahlern, die mittlerweile im Bogenoffsetdruck angekommen sind. Über erste LED-UV-Anwendungen im Rollenoffsetdruck wird ebenfalls berichtet, so dass in den kommenden Jahren mit einer deutlichen Zunahme von UV-Druckerzeugnissen im Altpapier zu rechnen ist.

Altpapier ist mit 75% (2017) aller Faserrohstoffe das wichtigste Ausgangsmaterial der deutschen Papierindustrie zur Herstellung neuer Papier-, Karton- und Pappesorten.3 Grundsätzlich wird das beim Recycling erfasste Altpapier in Altpapiersortierbetrieben verschiedenen Sortenklassen zugeordnet. Eine wichtige Altpapiersorte ist die Sorte 1.11.00 (Deinkingware), die aus grafischen Druckprodukten besteht und für die Herstellung von neuen grafischen Druckerzeugnissen eingesetzt wird. Eine weitere bedeutende Altpapiersorte ist 1.02.00 (gemischtes Altpapier), die vor allem für die Herstellung von Verpackungspapieren und Karton zum Einsatz kommt. Somit können grundsätzlich in diesen beiden Altpapiersorten UV-Druckerzeugnisse enthalten sein, die mengenmäßig rund 50% des gesamten Verbrauchs unterer Altpapiersorten in Deutschland3 ausmachen und die den Anforderungen an recyclinggerechte Druckerzeugnisse nachkommen müssen.

Problemstellung

Die Recyclingfähigkeit von Druckerzeugnissen ist im Verständnis der Wiederverwertung des Materials zur Herstellung neuer grafischer Papiere mit einer ausreichenden Deinkbarkeit gleichzusetzen. Von UV-Druckprodukten ist bisher bekannt, dass deren Deinkbarkeit i. d. R. selten zufriedenstellend ausfällt. Eine Differenzierung, unter welchen Prozessbedingungen der UV-Druck hergestellt und mit welcher Strahlertechnologie er getrocknet wurde, erfolgte bisher nicht. Dementsprechend liegen keine ausreichenden Erkenntnisse zur Deinkbarkeit von UV-Druckerzeugnissen auf gestrichenen und ungestrichenen Papieren vor, die mit klassischen Quecksilberdampfstrahlern, eisendotierten Niedrigenergie-UV-Strahlern bzw. LED-UV-Strahlern getrocknet worden sind.

Da UV-Druckerzeugnisse aber auch direkt im gemischten Altpapier zur Herstellung von Wellpappenrohpapieren und Karton vorkommen, stellt sich dabei nicht die Frage nach der Deinkbarkeit sondern vielmehr nach migrierfähigen Substanzen aus den UV-Druckfarben. Noch größere Bedeutung erhält diese Fragestellung, wenn man sich vergegenwärtigt, dass über das unzureichende Deinking von UV-Druckerzeugnissen in anderen altpapierhaltigen grafischen Papieren quasi eine Verschleppung von UV-Druckfarbenbestandteilen in den altpapierhaltigen Verpackungskreislauf erfolgen kann.

Neben den Problemen beim Recycling von UV-Druckerzeugnissen besteht allerdings auch noch eine gewisse Unsicherheit bei den Betreibern der Druckmaschinen hinsichtlich der vollständigen Durchhärtung des Druckfarbenfilms. Schließlich trägt der In-Verkehr-Bringer eines Druckerzeugnisses die Verantwortung für sein Produkt. Dabei spielen neben der Kombination aus UV-Farbe und passender Strahlertechnologie auch Parameter wie Farbschichtdicke und Pigmentierung, Strahlerleistung und Druckgeschwindigkeit oder der eingesetzte Bedruckstoff (gestrichen oder ungestrichen) eine entscheidende Rolle. Nicht ausreichend durchgehärtete UV-Druckfarbenbestandteile, wie z. B. Photoinitiatoren oder UV-reaktive Oligomere, könnten über UV-bedruckte grafische Papiererzeugnisse als kritische Inhaltsstoffe in den Altpapier-Recyclingkreislauf gelangen.

Bei umfangreichen Untersuchungen zur Migration von Druckfarbenbestandteilen und anderen unerwünschten Stoffen aus altpapierhaltigen Verpackungsmaterialien wurde bereits auf migrierfähige Abbauprodukte von Photoinitiatoren und Monomere/Oligomere, nicht umgesetzte bifunktionelle Acrylate hingewiesen, obwohl gerade im Lebensmittelverpackungsbereich durchaus migrationsarme und toxikologisch weniger bedenkliche Druckfarben verwendet werden.4 Ein zweiter umfangreicher Bericht („Entscheidungshilfeprojekt“) vom gleichen Auftragnehmerkonsortium kommt bezüglich Photoinitiatoren zum Schluss, dass sie in unbedruckten Recyclingkartons in Mengen enthalten sein können, "die zu Migrationen unbewerteter Substanzen in Lebensmittel oberhalb von 10 ppb führen" und daher Konflikte mit dem Papierrecycling entstehen könnten.5

Projektlaufzeit seit Januar 2019

Einzelnachweise

1 Nicolay, K.-P.: BVDM - Den Schwung der DRUPA nutzen. Druckmarkt, 2016, Juli, S. 6-8
2 Nicolay, K.-P.; Belz, H.; Rohmann, J.: Niedrigenergie- und LED-UV-Druck - Chancen. Herausforderungen. Perspektiven. Bundesverband Druck und Medien e. V. (bvdm), Berlin, 2018
3 N.N.: Papier 2018 - Ein Leistungsbericht. Verband Deutscher Papierfabriken (VDP) , Bonn, 2018
4 N.N.: Ausmaß der Migration von Druckfarbenbestandteilen aus Verpackungsmaterialien in Lebensmittel. Entscheidungshilfeprojekt des Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz. Projektnummer: 09HS007. Quelle: https://www.chm.tu-dresden.de/lc2/dateien/2011_Abschlussbericht_BMEL_Druckfarben.pdf
5 N.N.: Ausmaß der Migration von unerwünschter Stoffe aus Verpackungsmaterialien aus Altpapier in Lebensmittel. Entscheidungshilfeprojekt des Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz. Projektnummer: 2809HS012. Quelle: https://www.chm.tu-dresden.de/lc2/dateien/2012_Abschlussbericht_BMEL_Altpapier.pdf

Forschung

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Dipl.-Ing. Beatrix Genest
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