Vermeidung von Biofouling im Offsetdruck Bedarfsgerechte Feuchtmittelkonservierung

Das wfk – Cleaning Technology Institute entwickelte zusammen mit dem Fogra Forschungsinstitut für Medientechnologien antimikrobiell wirksame Systeme zur Vermeidung von Biofouling im Feuchtmittel beim Offsetdruck.Die Reinigung und Pflege von Druckmaschinen fällt in den Bereich der Industriereinigung, welcher für Reinigungsdienstleister einen wirtschaftlich bedeutsamen und ausbaufähigen Markt darstellt. Um eine hohe Druckqualität beim Offsetdruck zu gewährleisten, ist nicht nur die Sauberkeit der Druckmaschinen, sondern auch der Zustand des Feuchtmittels von Bedeutung. Im Verlauf des Druckprozesses wird eine Vielzahl von Fremdstoffen (zum Beispiel Farbe, Papierfasern, -staub) in das Feuchtmittel eingetragen. Diese können Mikroorganismen als Nahrung dienen. Eine mögliche Folge ist Biofouling. Beim Biofouling im Feuchtmittelkreislauf führt die Belastung mit flottierenden Mikroorganismen zu Problemen im Druckprozess. Dies kann erhebliche Folgekosten für die Druckereibetriebe verursachen. Aufgrund potenziell korrosiver Wirkung erfolgt in Anlehnung an die Vorgaben der Druckmaschinenhersteller keine Dosierung von Bioziden ins Feuchtmittel. Daher bestand der dringende Bedarf nach einem effizienten Verfahren zur Vermeidung von Biofouling. Gleichzeitig mussten die Vorgaben der Druckmaschinenhersteller zum Korrosionsschutz von Druckmaschinen beachtet werden. antimikrobiell wirksame SystemeIm Forschungsprojekt wurden antimikrobiell wirksame Systeme zur Vermeidung von Biofouling im Feuchtmittel beim Offsetdruck entwickelt. Ziel war, die Menge an Mikroorganismen im Feuchtmittelkreislauf durch bedarfsgerechte Dosiersysteme möglichst lange so gering zu halten, dass es zu keiner Beeinträchtigung des Druckprozesses kommt. Die entwickelten Systeme bestanden entweder aus Hydrogelen (Wasser enthaltende dreidimensionale Netzwerke) oder aus Polymerträgermaterialien mit jeweils gebundenen zelllysierenden Substanzen. Im Gegensatz zu einer dauerhaften Freisetzung oder zyklischen, das heißt regelmäßigen Dosierung richtet sich die Freisetzung antimikrobieller Substanzen bei bedarfsgerechten Systemen nach der tatsächlichen Konzentration an Mikroorganismen in ihrer Umgebung. Die antimikrobielle Wirkung der Hydrogele beruhte auf der Zerstörung der Mikroorganismen bei Kontakt mit gebundenen antimikrobiell wirksamen Substanzen. Die bei der Zerstörung der Mikroorganismen aus diesen freigesetzten Enzyme bauten das Hydrogel ab und legten dabei weitere im Hydrogel gebundene antimikrobielle Substanzen frei. Da die am Biofouling im Feuchtmittel beteiligten Mikro-organismen bislang nur unzureichend charakterisiert waren, wurden zunächst Feuchtmittelproben in verschiedenen Druckereien genommen und die darin enthaltenen Mikroorganismen identifiziert. Die beprobten Feuchtmittelkreisläufe zeigten sowohl hinsichtlich der Art und Zusammensetzung der Mikroorganismen als auch hinsichtlich der Höhe der mikrobiellen Belastung große Unterschiede. Die bakterielle Belastung variierte von 0 bis > 10.000 koloniebildenden Einheiten je Milliliter. Zur Entwicklung der bedarfsgerechten Dosierung wurden Versuchsreihen durchgeführt, um die Enzyme der im Feuchtmittel vorliegenden Mikroorganismen zu bestimmen. Die Bausteine der Hydrogele wurden dann so ausgewählt, dass die Hydrogele bei Kontakt mit den jeweils vorliegenden Enzymen abgebaut (hydrolysiert) wurden. Basierend auf den Ergebnissen wurden Hydrogele aus Sebacinsäure und Glycerin hergestellt. Um eine antimikrobielle Wirkung der Systeme zu erzielen, wurden Substanzen benötigt, die durch eine Bindungsstelle fest an die Hydrogele gebunden werden konnten. Verschiedene Substanzen aus der Gruppe der quartären Ammoniumverbindungen mit entsprechender Bindungsstelle wurden entwickelt und ihre Wirkung auf praxisrelevante Mikroorgansimen untersucht. Drei Substanzen zeigten eine gute antimikrobielle Wirkung und konnten über ihre Bindungsstellen fest an den Hydrogelen verankert werden. Für Druckereibetreiber stellte neben den aus Hydrogelen bestehenden Systemen ebenso die Einbringung beschichteter Polymerträgermaterialien eine geeignete Möglichkeit zur alternativen Bereitstellung der antimikrobiell wirksamen Substanzen dar. Auch diese Systeme mit großer Oberfläche ermöglichten eine Zurverfügungstellung antimikrobieller Substanzen und eine Unterdrückung von mikrobiellem Wachstum. Die Kompatibilität der entwickelten Systeme (Hydrogele als auch beschichtete Polymerträgermaterialien) mit Druckprozessen wurde im Labor untersucht. Dazu wurden die einzelnen Bestandteile für Korrosionsuntersuchungen eingesetzt und maximal tolerierbare Konzentrationen bestimmt. Durch zusätzliche Korrosionsinhibierung wurde die Voraussetzung für den Einsatz in der Praxis geschaffen. Mit dem charakterisierten und ausgewählten Inhibitorsystem wurde die Korrosion aller zu berücksichtigenden Werkstoffe so stark reduziert, dass die von den Druckmaschinenherstellern geforderten Korrosionsgrenzwerte eingehalten werden konnten. Dieses System kann sowohl für Bogen- als auch Rollenfeuchtmittel eingesetzt werden. Durchgeführte Druckversuche zeigten keinen nachteiligen Einfluss der Inhibitoren auf das drucktechnische Verhalten. Die Ergebnisse der Korrosionsuntersuchungen machten noch einmal deutlich, dass Korrosionsprüfungen eine unabdingbare Voraussetzung für die Einführung neuer antimikrobieller Wirkstoffe in Feuchtmitteln sind. Konzept zur Integration Abschließend wurde ein Konzept zur Integration der neuen Systeme in Druckmaschinen erarbeitet. Die Systeme können ins Feuchtmittelreservoir eingebracht werden. Dort sind sie leicht zugänglich und können daher auch mit geringem Personal- und Zeitaufwand installiert und ausgetauscht werden. Da das gesamte Feuchtmittel durch das Feuchtmittelreservoir zirkuliert wird, ist ein intensiver Kontakt der antimikrobiellen Systeme zum gesamten Feuchtmittel sichergestellt. Auf Basis der Projektergebnisse lassen sich durch weiterführende Untersuchungen im Rahmen der Produktentwicklung neue antimikrobielle Systeme entwickeln. Die Verfügbarkeit von antimikrobiellen Systemen und passenden Korrosionsinhibitoren zur Feuchtmittelkonservierung trägt zu einer besseren Erschließung des wirtschaftlich interessanten Druckereimarkts für Reinigungsdienstleister bei. Dr. Amelie Achten markus.targiel@holzmann-medien.de

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