ALTANA

Die Erfolgsgeschichte

Spiegel, die sich bedrucken lassen

Gemeinsam mit BYK entwickelte ECKART ein Verfahren, das extrem dünne, hochwertige Metallicpigmente erzeugt

Die Verpackung ist verlockend, das Papier spiegelgold. Das sieht edel aus – doch zieht man den Klebestreifen ab, löst sich die goldene Druckfarbe gleich mit. Kein schöner Anblick. Besonders bei Markenprodukten in hochwertigen Verpackungen schädigt ein solcher Effekt das Image, zum Beispiel bei edlem Parfüm oder teurer Kosmetik.

MIRRORGOLD und PLATINVARIO, zwei neue Typen von Effektpigmenten, blättern nicht ab. Der besondere Vorteil der ECKART Produkte: Die extrem dünnen Metallteilchen (mittlere Dicke ~ 30 nm) erzeugen ein absolut scharfes und brillantes Abbild, einen Spiegeleffekt, da sie sich horizontal zum Substrat im Farb- bzw. Lackfilm einbetten. Deshalb können die gold- oder silberbedruckten Flächen auch ein weiteres Mal bedruckt werden, zum Beispiel mit einem Schriftzug oder mit einer anderen Farbe – eine entscheidende Anforderung für Druckfarben, die in Verpackungen von hochwertigen Markenartikeln verwendet werden.

Die beiden hochbrillanten Pigmenttypen haben noch einen weiteren, wichtigen Vorteil gegenüber anderen Effektpigmenten. Sie sind deutlich länger haltbar: zwölf statt nur sechs Monate.

Erster ALTANA Innovation Award

Beide Eigenschaften beruhen auf einem Herstellungsverfahren, das ECKART gemeinsam mit BYK entwickelt hat. Dafür erhielt das Entwicklerteam aus den beiden Unternehmen den ersten Innovation Award, den ALTANA verliehen hat. Das war 2009.

„Vier Jahre später liegen unsere Umsätze mit diesen hochwertigen Spiegeleffektpigmenten im siebenstelligen Eurobereich”, freut sich Dieter Prölß, Global Head of R&D Technology & Process Development. Nun will das Entwicklerteam nachlegen: Das Herstellungsverfahren soll für weitere Anwendungen ausgeweitet werden. Wieder arbeiten ECKART und BYK dabei eng zusammen. Doch der Reihe nach.

Neues Vermahlungsverfahren

Als ECKART und BYK 2006 mit ihrem Projekt begannen, konnte man mit den etablierten Vermahlungsverfahren, die zur Herstellung metallbasierter Effektpigmente, dienen, zwar den bekannten Metallic-, aber noch keinen Spiegeleffekt hervorrufen. Bei diesem Verfahren wird Aluminium- oder Messingpulver mithilfe unterschiedlicher Mahlkörper in Mühlen zerkleinert und zu Metallplättchen mit einer mittleren Dicke von ca.200 nm verformt. Um zu verhindern, dass diese agglomerieren, gibt man schon beim Vermahlen ein Schmiermittel zu, das auf Fettsäuren basiert.

Doch diese Fette erweisen sich anschließend in der Pigmentpaste als Nachteil. Denn sie oxidieren mit der Zeit; hohe Temperaturen oder hohe Luftfeuchtigkeit beschleunigen zudem diesen Prozess. Die Pigmente werden unbrauchbar. „Für den Export unserer Produkte in die boomenden Märkte Südostasiens oder Lateinamerikas entstand dadurch ein erheblicher Nachteil”, fasst Senior Project Manager Dr. Stephan Roth zusammen. „Sie hatten nach dem Transport zum Endkunden oft schon fast die Hälfte ihrer Lebenszeit verbraucht."

Alternative zu Fettsäuren gesucht

Deshalb suchten die ECKART Entwickler ein alternatives Schmiermittel. Es sollte erstens die Lagerfähigkeit der Produkte deutlich verlängern und zweitens eine verbesserte Schmierwirkung während der Vermahlung besitzen, um die Pigmente noch weiter ausformen zu können. Das Ziel: Extrem dünne Pigmente, die sich perfekt im Farb- oder Lackfilm orientieren. Drittens sollte das Schmiermittel den so genannten „Non-Leafing-Effekt” sicherstellen. Nur dann lassen sich die hauchdünnen Pigmente gut in den Untergrund einbetten und sind somit spaltfest.

Mit diesen Anforderungen im Blick nahmen die ECKART Entwickler Kontakt zu BYK auf, wo Bärbel Gertzen, Leiterin der Produktgruppe Kunststoff- und Prozessadditive, und Dr. Wolfgang Pritschins, Leiter der Syntheseentwicklung Netz- und Dispergiermittel, die Entwicklung übernahmen. Anderes Unternehmen, andere Chemie, neue Perspektive: Unter diesen Begriffen lässt sich die Herangehensweise von BYK zusammenfassen.

Trennen, und doch umhüllen

Der Blick der Additivhersteller, der über eine reichhaltige Erfahrung mit dem Verteilen und Trennen von kleinsten Partikeln in den unterschiedlichsten Systemen verfügt, fokussierte sich schnell auf diese Frage: Wie sorgt man dafür, dass die Metallpartikel zwar gut umhüllt, gleichzeitig aber auch gut voneinander getrennt sind?

Für Bärbel Gertzen war die Antwort schnell klar: „Ein Prozessadditiv muss her. Entscheidend ist die richtige Modifizierung, bei der die Balance zwischen „trennen und stabilisieren“ ausgewogen ist. Dazu müssen wir das Molekulargewicht des Polymers passend einstellen. Die Molekülkette des Additivs, das dann als Abstandshalter wirkt, darf weder zu lang noch zu kurz sein.“

Auf dieser Grundlage haben die beiden Teams dann nach und nach Aufbau und Formulierung des Additivs eingegrenzt, es im Scale-up-Verfahren im BYK-Technikum getestet und letztlich zur Produktionsreife gebracht. Das Ergebnis ist ein hochmolekulares AB-Blockcopolymer auf Basis nachwachsender Rohstoffe mit gezielt angepasstem Molekulargewicht.

„Selten haben wir eine so intensive und vertrauensvolle Zusammenarbeit erlebt wie in diesem Projekt”, berichten übereinstimmend Roth, Prölß und Gertzen. Die offene Diskussion über Formulierungen und deren Wirkungen sei beispielgebend für die Zusammenarbeit verschiedener Divisionen innerhalb der ALTANA. „Es ist uns gelungen, eine gemeinsame Sprache zu entwickeln", betont Gertzen. „Das war für die Zusammenarbeit entscheidend."

Die Ergebnisse dieser Entwicklungsarbeit sind von drei Patenten geschützt. „Damit bleibt ECKART der einzige Hersteller, der Spiegeleffektpigmente auf Basis unterschiedlicher Metalle in einem optimierten Verfahren produziert”, betont Roth.

Industrielle Anwendung

MIRRORGOLD und PLATINVARIO werden in Druckfarben für die grafische Industrie einsetzt, zum Beispiel für Etiketten oder Verpackungen von Kosmetika oder Lebensmitteln. Für besonders hochwertige industrielle Lackierungen ist SILVERSHINE S entwickelt worden. Es ist eine Weiterentwicklung von PLATINVARIO mit etwas gröberen Pigmenten. Es wird beispielsweise genutzt, um ein silbernes Firmenlogo auf die Rückseite von Smart Phones oder Tablet PCs zu applizieren.

Dass die Umsätze mit diesen Pigmenten sich gut entwickeln, beruht nicht zuletzt auf der Vermarktungsstrategie von ECKART. „Wir stehen im engen Kontakt mit den großen Markenartiklern aus der Lebensmittel- und Kosmetikbranche”, berichtet Roth. „So können wir sie, wenn nötig, direkt bei der Umsetzung ihrer Designideen unterstützen.” 

Ziel ist es, den Anteil von Effektpigmenten im Druckfarbenmarkt zu erhöhen. Derzeit liegt er bei zwei Prozent. „Jede neue gold- oder silberfarbene Fläche auf dem Etikett oder der Verpackung eines Markenprodukts erhöht unsere Umsätze beträchtlich”, merkt Prölß an.

Neben den Spiegeleffektpigmenten nutzt ECKART das neu entwickelte Additiv außerdem zur Herstellung aller feineren Pigmente, die in Asien verkauft werden. Dort wird es nach der traditionellen Vermahlung beigegeben, um die Lagerfähigkeit der Produkte zu verbessern. Damit haben ECKART Pigmente dort nun einen deutlichen Wettbewerbsvorteil.

Weiterentwicklung für migrationsfreie Anwendungen

Prölß und Roth wollen das Verfahren für neue Additivrezepturen ausbauen. Erstens planen sie ein Additiv, mit dem sich Spiegeleffektpigmente auch in umweltfreundlichen, wasserbasierten Lacken stabilisieren lassen. Zweitens soll ein Additiv entstehen, das alle ECKART Pigmente, die für den Einsatz in Lebensmittelverpackungen geeignet sind, auch migrationsfrei macht.

Die gesetzlichen Anforderungen der jeweiligen Regionen an Lebensmittelverträglichkeit erfüllen die Pigmente zwar schon jetzt. Nun geht es aber darum sicherzustellen, dass aus der Verpackung keinerlei Stoffe in die Lebensmittel gelangen können, die dessen Qualität oder die Gesundheit der Verbraucher beeinträchtigen. Erste Tests für das neue Additiv laufen bereits, erläutert Roth. 2014 soll es marktreif sein.