Die Chemie der Tinte, die keine Spuren hinterlässt

Beim Drucken arbeitet man grösstenteils mit Tinten, die bleibende Spuren hinterlassen. Während einige Druckerzeugnisse Jahrzehnte oder länger halten sollen – wofür wir sicherlich einige unglaubliche Technologien entwickelt haben – gibt es zahlreiche andere Druckerzeugnisse, die eine viel kürzere Lebensdauer haben. Die Entwicklung biologisch abbaubarer Druckfarben ist dabei von entscheidender Bedeutung. Sie spielt sowohl für unsere Nachhaltigkeitsziele als auch für die wissenschaftliche Innovation in unserem Forschungs- und Entwicklungszentrum bei Canon Production Printing (CPP) eine grosse Rolle.

„Es geht um die Entwicklung einer neuen Klasse von Chemikalien“, erklärt Tom van Dijkman, Programme Lead for Technology Development bei CPP. Mit seinen Kollegen Ernst Ullersma und Peter Wetjens vertritt er Canon Production Printing in einem Konsortium von Unternehmen und Hochschulen, die sich der Herausforderung nachhaltiger Druckfarben und Beschichtungen angenommen haben. „In Zusammenarbeit mit Unternehmen wie AkzoNobel und Evonik sowie einer Reihe von Universitäten haben wir das Projekt ‚SusInkCoat‘ ins Leben gerufen, um neue Chemikalien, Materialien und Produktionsverfahren zu erforschen.“ Bei dem gemeinsamen Ziel aller Mitglieder:innen sind drei besonders wichtige Bereiche, die den Druck in eine nachhaltige Zukunft führen könnten, hervorzuheben.

Bindemittel

Das sind die Stoffe, die die Pigmente zusammenhalten und sie auf einer Oberfläche haften lassen. „Wir haben hier zwei gegensätzliche Seiten zu betrachten“, erklärt Tom van Dijkman. „Einerseits wollen wir, dass unsere Tinte auf dem Druck beständig ist – bis wir das Papier recyceln. Beim Recycling soll die Tinte dann aber möglichst umweltfreundlich entfernt werden. Dafür müssen wir eine chemische Formel entwickeln, die eine Art ‚Schalter‘ hat, der die Entbindung von Tinte und Papier ermöglicht.“ Das wäre praktisch das chemische Äquivalent einer Sandburg: Sie hält ihre Struktur eine Zeit lang bei, wird später aber sauber weggespült.

„Im optimalen Fall“, fügt Tom van Dijkman hinzu, „würde die Tinte ein Teil des natürlichen Kreislaufs sein. Wir wissen, dass Druckerzeugnisse nicht immer dort landen, wo sie hingehören – auch wenn wir uns alle bemühen, so viel wie möglich zu recyceln.“ Mit einer biobasierten Lösung wäre das aber möglicherweise machbar: Die zirkuläre Formulierung stammt aus der Natur und kehrt zu ihr zurück, wenn man sie entsorgt.

Pigmente

„Die derzeitige Chemie der Pigmente basiert ausschliesslich auf fossilen Rohstoffen. Das führt in der Regel zu Materialien, die entweder überhaupt nicht oder nur sehr begrenzt biologisch abbaubar sind“, erklärt Tom van Dijkman. Der grosse Vorteil von Pigmentfarben ist ihre Langlebigkeit. Das kann jedoch sowohl bei der Herstellung als auch bei der Entsorgung zu einem grossen ökologischen Fussabdruck führen. „Wir würden gerne chemische Verfahren finden, mit denen wir zum Beispiel die Farbe Weiss ohne Titandioxid herstellen können. Wir würden auch gern einen metallischen Glanz erzeugen, ohne dafür Metalle zu verwenden, die dann als Nanopartikel enden.“

Und die Antwort findet sich vielleicht in der Natur selbst. „Die Farben der Flügel von Schmetterlingen oder Vögeln werden nicht von Pigmenten erzeugt“, erklärt Tom van Dijkman. „Sie entstehen allein durch die Struktur der Materialien, die das Licht unterschiedlich brechen. Genau dieses Prinzip wollen wir nutzen, um weisse und metallische Effekte mit Materialien zu erzielen, die vollkommen harmlos sind.“

Tenside

Tenside sind die Chemikalien, die Tinten und Farben zugesetzt werden, damit sie glatt über eine Oberfläche fliessen können. Ohne diese Zusätze neigen sie nämlich zur Tropfenbildung. Mit dem richtige Tensid wird ein gleichmässiger, dünner Film erzeugt, der dort, wo er aufgetragen wird, wunderbar flüssig ist. Heutzutage werden fast überall auf der Welt Tenside verwendet, die aus fossilen Rohstoffen stammen. „Sie sind zwar hochwirksam“, erklärt Tom van Dijkman, „aber aufgrund ihres Aufbaus auch sehr langlebig.“ Wenn sie also in der Natur landen, werden sie nicht so leicht von Mikroben oder UV-Licht abgebaut.

Aber das ist noch nicht alles: Die Freigabe dieser extrem langlebigen Tenside in die Umwelt kann lebende Zellen in der Natur ernsthaft beeinträchtigen. „Jede Zelle hat ihre eigene natürliche ‚Schutzhülle‘“, fügt Tom van Dijkman hinzu. „Diese umgibt den wasserbasierten Kern, der alle Strukturen enthält, die das Leben schaffen. Und diese Schutzhüllen können durch Tenside beschädigt werden.“ Dieses Problem betrifft alle Mitglieder:innen des SusInkCoat-Konsortiums. Der Wettlauf um eine völlig neue Art von Chemikalie, die zwar die benötigten Tensid-Eigenschaften bietet, aber auch bei Bedarf aktiv entfernt werden kann, hat begonnen. „Wir suchen also auch hier nach einer Art von ‚Schalter‘“, sagt Tom van Dijkman. „Wir wollen Tenside, mit denen die Tinte eine optimale Fliessfähigkeit erhält, bis sie an Ort und Stelle fixiert ist. Danach wollen wir aber in der Lage sein, diese Tenside umweltfreundlich aufzulösen.“

Neue Materialien für die Zukunft aller

Egal, ob es um Materialwissenschaften oder die Entwicklung fortschrittlicher Optik- und Drucktechnologien geht: Unsere Forschungs- und Entwicklungsteams haben stets unsere Unternehmensphilosophie Kyosei - Zusammenleben und -arbeiten für das Gemeinwohl im Blick. Das SusInkCoat-Konsortium ist ein grossartiges Beispiel für die Art des langfristigen Denkens und der Zusammenarbeit, die wir sowohl in die Produktentwicklung als auch in unsere Nachhaltigkeitsziele als Unternehmen einbringen. „Dies ist eine Reise, die wir gemeinsam mit unseren Kund:innen unternehmen“, fügt Tom van Dijkman hinzu. „Und durch den Einsatz der von uns entwickelten Technologien können wir innovative Produkte entwickeln – nicht nur für ein paar Jahre, sondern für die kommenden Jahrzehnte.“

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