Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Kugelschreiberpasten werden heute aus gesundheitssch\u00e4dlichen L\u00f6semitteln wie Phenylglykolen, Benzylalkohol, Butylglykol, Phthalaten, Kunstharzen und Azofarbstoffen durch mehrt\u00e4giges Erhitzen auf Temperaturen bis 120 \u00b0C hergestellt. Dabei werden u. a. krebserregende aromatische Amine wie Anilin und o-Toluidin freigesetzt. Ziel des Projektes war die Formulierung einer l\u00f6semittelfreien Schreibpaste auf der Basis von nachwachsenden Rohstoffen. Ein weiteres Ziel war die Reduzierung der Temperaturf\u00fchrung auf \u00a3 60 \u00b0C bei gleichzeitiger Verk\u00fcrzung der Reaktionszeit auf wenige Stunden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Bereich der Kosmetika, Naturfarben und Druckfarben gibt es eine Vielzahl von Oleochemikalien und Harzen auf der Basis von nachwachsenden Rohstoffen. Im ersten Schritt wurde anhand physikalisch-chemischer Kenndaten sowie Produktinformationen der Hersteller ein Rohstoffprofil erarbeitet und nach Literaturrecherche ein Rohstoffpool mit geeigneten Stoffen erstellt. Anschlie\u00dfend wurde hinsichtlich Temperaturverhalten, rheologischer Eigenschaften, Stabilit\u00e4t, S\u00e4urezahl, Jodzahl, Wassergehalt und Buntmetallvertr\u00e4glichkeit ein Rohstoffscreening an Labormustern durchgef\u00fchrt. Mit ausgew\u00e4hlten Rohstoffen wurden im Laborma\u00dfstab Modellrezepturen ohne Farbstoffzusatz (Klarmischungen) erstellt und auf Temperaturverhalten, rheologische Eigenschaften, Buntmetallvertr\u00e4glichkeit, Wasseraufnahme und Oxidationsbest\u00e4ndigkeit gepr\u00fcft. Die besten Klarmischungen wurden in Schreibminen abgef\u00fcllt und auf Anschreibverhalten, Temperaturverhalten und Lagerstabilit\u00e4t untersucht. Im n\u00e4chsten Schritt wurden die Klarmischungen mittels Ultra-Turrax mit in \u00d6ls\u00e4ure aufgeschlossenen Farbstoffen sowie mikronisierten Pigmenten eingef\u00e4rbt, in g\u00e4ngige Schreibminen abgef\u00fcllt, und die physikalisch-chemischen Kenndaten mit denjenigen der Klarmischung verglichen. Zus\u00e4tzlich wurden Antrocknung, Farbdeckung, Gleichm\u00e4\u00dfigkeit, Lichtechtheit sowie das Anschreibverhalten bis – 5 \u00b0C untersucht. Ein Teil der Minen wurde f\u00fcr eine Langzeitstudie unter den Bedingungen der Klimazonen I + II sowie bei 5 \u00b1 3 \u00b0C eingelagert. Die Farbpasten wurden periodisch durch HPLC\/DAD und GC\/MS auf Zersetzungsprodukte untersucht.
\nDurch die Verlagerung des Firmensitzes der Star Minen GmbH von D-Konstanz nach CH-Kreuzlingen entfielen seitens der DBU die Voraussetzungen f\u00fcr eine Projektfortf\u00fchrung mit den weiteren Arbeitsschritten, insbesondere die Pr\u00fcfung der Langzeitstabilit\u00e4t und die industrielle Umsetzung.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Das Projekt zur Entwicklung einer \u00f6kologischen Schreibpaste f\u00fcr Kugelschreiberminen auf der Basis von nachwachsenden pflanzlichen Rohstoffen und kosmetischen Oleoverbindungen konnte durch die Verla-gerung des Firmensitzes der Star Minen GmbH w\u00e4hrend der Projektlaufzeit von Konstanz in die Schweiz nicht im Rahmen einer DBU-F\u00f6rderung abgeschlossen werden. Die Kooperationspartner entschieden sich aber aufgrund der bis dahin erzielten positiven Ergebnisse f\u00fcr eine Fortsetzung des Projektes. Mit dem Vorliegen einer vermarktungsf\u00e4higen Formulierung wird bis Ende 2003 gerechnet. Um abgeschlossene Entwicklungsabschnitte darstellen zu k\u00f6nnen, werden f\u00fcr den Abschlu\u00dfbericht Ergebnisse bis Ende September 2002 ber\u00fccksichtigt.
\nKugelschreiberpasten m\u00fcssen hinsichtlich Rheologie, Oberfl\u00e4chenspannung, Viskosit\u00e4t, Lagerstabilit\u00e4t, Anschreibverhalten, Lichtechtheit, Vertr\u00e4glichkeit mit Buntmetallen vielf\u00e4ltige Anforderungen erf\u00fcllen. \u00d6kologischen \u00dcberlegungen und toxikologische Bewertungen spielten dabei bislang eine untergeordnete Rolle. Entwicklungsarbeit wurde diesbez\u00fcglich nicht geleistet. Die Literaturrecherche zu potentiell f\u00fcr Schreibtinten geeigneten und toxikologisch unbedenklichen Oleochemikalien, Wachsen und Harzen auf der Basis von nachwachsenden Rohstoffen ergab eine Vielzahl von kommerziell verf\u00fcgbaren Produkten, w\u00e4hrend die Recherche zur Herstellung und Zusammensetzung von Schreibpasten wenig ergiebig war. Sie zeigte, dass das in anderen Bereichen (Kosmetik) vorhandene Potential trotz der Einf\u00fchrung der Schweizer Verordnung \u00fcber Gebrauchsgegenst\u00e4nde (GebrV), Art. 32 und 33 bislang nicht genutzt wur-de. Nach der Verordnung d\u00fcrfen Schreibpasten maximal 50 mg\/kg aromatische Amine enthalten. Bei \u00dcberschreitung der Grenzwerte sind die Produkte in der Schweiz nicht mehr verkehrsf\u00e4hig. Die Eink\u00e4ufer der \u00fcbrigen europ\u00e4ischen L\u00e4nder schlie\u00dfen sich zunehmend den Schweizer Forderungen an. Vor diesem Hintergrund kommt dem Projekt eine hohe Aktualit\u00e4t zu. Hinsichtlich der Anwendung wurde dabei absolutes Neuland beschritten, hinsichtlich der Rohstoffe jedoch auf seit Jahren in der Kosmetik bew\u00e4hrte Stoffe zur\u00fcckgegriffen. Von den ausgew\u00e4hlten Rohstoffen wurden Mustermengen beschafft und auf die f\u00fcr den geplanten Einsatz relevanten physikalisch-chemischen Kenndaten wie rheologische Ei-genschaften, Temperaturabh\u00e4ngigkeit der Viskosit\u00e4t, Stockpunkt, S\u00e4urezahl, Jodzahl, Wasseraufnahmeverm\u00f6gen und Buntmetallvertr\u00e4glichkeit untersucht. Im Laborma\u00dfstab ohne Farbstoffzusatz herge-stellte Modellrezepturen (Klarmischungen) wiesen teilweise Kenndaten im spezifizierten Bereich auf. Sie wurden in Schreibminen abgef\u00fcllt und auf Anschreibverhalten, Temperaturverhalten und Lagerstabilit\u00e4t untersucht. Die Klarmischungen mit den besten Ergebnissen wurden mit in \u00d6ls\u00e4ure aufgeschlossenen Farbstoffen und mit mikronisierten Pigmenten eingef\u00e4rbt und einer erneuten Pr\u00fcfung unterzogen. Dabei zeigte sich, dass Antrocknung, Farbdeckung, Gleichm\u00e4\u00dfigkeit und Anschreibverhalten bis – 5 \u00b0C teilweise \u00fcber demjenigen konventioneller Farbpasten lag. Ein gravierendes Problem ergab sich jedoch bei den mit \u00d6ls\u00e4ure aufgeschlossenen Farbstoffen. Bei den Schreibminen traten im Bereich des Kugelspalts Eintr\u00fcbungen und Ausf\u00e4llungen auf, die die Minen unbrauchbar machten. Untersuchungen zeigten, dass dies auf \u00fcbersch\u00fcssige \u00d6ls\u00e4ure zur\u00fcckzuf\u00fchren war. Bei den mit mikronisierten Pigmenten eingef\u00e4rbten Farbpasten wurde dieser Effekt nicht beobachtet. Da die meisten derzeit verwendeten Farbstoffe aufge-schlossen werden m\u00fcssen und mikronisierte Pigmente aus Kostengr\u00fcnden nicht allgemein einsetzbar sind, wurde versucht diese Farbstoffe auf andere Weise aufzuschlie\u00dfen. Im Rahmen eines anderen Pro-jektes wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem gel\u00f6ste Stoffe in der Gegenwart von Wachsen zu \u00e4u\u00dferst feinteiligen, wachs\u00fcberzogenen Partikeln gef\u00e4llt werden k\u00f6nnen, die sich nicht mehr wie der Stoff selbst, sondern wie das ihn umgebende Wachs verhalten. Mit diesem Verfahren lie\u00dfen sich nach geringer Modifikation alle g\u00e4ngigen Farbstoffe zu feinteiligen Wachsdispersionen verarbeiten. Die so hergestellten Schreibpasten zeigten keine Buntmetallkorrosion mehr. Ein geringer Anteil an aromatenfreien Isoaliphaten ist jedoch zur Herstellung der Wachsdispersionen erforderlich.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Das Verfahren zur Herstellung einer \u00f6kologischen Schreibpaste f\u00fcr Kugelschreiberminen soll nach Abschluss der Entwicklungen patentrechtlich gesch\u00fctzt werden. Die Ver\u00f6ffentlichung von Ergebnissen erfolgt nach der Wartefrist.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Durch die Nutzung von Verfahren und Rohstoffen aus der kosmetischen Technologie ist es gelungen \u00f6kologische Schreibpasten f\u00fcr Kugelschreiberminen auf der Basis von nachwachsenden pflanzlichen Rohstoffen im Pilotma\u00dfstab herzustellen. Mit mikronisierten Pigmenten gelingt dies sogar ohne L\u00f6semittelzusatz, mit in Wachs aufgeschlossenen Azofarbstoffen enth\u00e4lt die Farbpaste nur geringe Mengen von Isoaliphaten (aromatenfrei). Die Verarbeitungstemperaturen liegen bei maximal 50\u00b0 C, die Reaktionszeit unter 3 Stunden. Ergebnisse zur Langzeitstabilit\u00e4t sowie die industrielle Umsetzung stehen noch aus.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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