A fényre keményedő formula olyan termék, amely ultraibolya sugárzásos besugárzással kémiai reakcióval átalakítja az eredeti folyadékot, és az élelmiszercsomagoláshoz használt lakk és tinta sem kivétel. A fotószilárd termékkészítmények általában oligomerekből (gyanták), reaktív monomerekből, fotoiniciátorokból, pigmentekből és segédanyagokból állnak, és ezen alkotóelemek bármelyikét nem lehet kémiai úton kikeményíteni a polimer hálózatba. A folyékony termékek esetében lehetséges migrációs lehetőségek vannak.
A fotoiniciátorok két típusra oszthatók: az egyik egy I. típusú fotoiniciátor, amely spontán módon elbomlik szabad gyökök előállításához, a másik pedig egy II. Típusú fotoiniciátor, amelyhez társiniciátor vagy szinergista használata szükséges.
Az I. típusú iniciátorok általában a benzofenonszármazékok, különösen az α-hidroxi- és a-aminocsoportok ketonjai, valamint az acil-foszfin-oxidok. Ha egy α-hidroxi-benzo-fenon-molekulát UV-fénnyel besugárznak, akkor a σ-kötés a hidroxilcsoport és a zsír-α-szén elõtt megszakad. Például a szokásos 1173 fotoiniciátor-2-hidroxi-2-metil-propiofenon bontás után benzoilcsoportot és 2-hidroxi-2-propil-csoportot hoz létre, amint az a következő ábrán látható. Ezeknek a szabad gyököknek nagy a reakcióképessége és iniciálhatják a polimerizációt. Ezért egy ideális 100% -os átalakulás esetén az összes fotoiniciátor reagáltatható a polimer hálózatba.
A II. Típusú fotoiniciátorok fő képviselői a benzofenonok, valamint a tioxanton-származékok. A benzofenont példaként véve UV-fény esetén a molekulák aktiválódnak és hármas állapotban maradnak. Koiniciátor, például amin jelenlétében az elektronok a koiniciátorból a benzofenonba kerülnek, majd a sav-proton transzfer aminocsoportot és hidroxilcsoportot képez. A kapott alfa-amino-alkil-csoport aktivitása elegendő a szabad gyökök polimerizációjának megindításához. A hidroxilcsoportok viszonylag stabilak és nem indítják el a polimerizációt, de valószínűbb, hogy rekombinációs vagy hidrogén extrakciós reakciókon mennek keresztül.
Még ha teljes átalakulás is megtörténik, a II. Típusú fotoiniciátor megtartja viszonylag kis molekulatömegű molekulákat, amelyek migrálhatnak.
A tényleges UV-kikeményedési reakció a LED EV berendezésekben azonban még mindig nagyon különbözik az ideális állapottól, azaz más reakciókat is figyelembe kell venni. Más szavakkal, a gyakorlati alkalmazás az, hogy a reagálatlan fotoiniciátor maradékanyagának egy részét kell tartalmaznia. Az I. típusú fotoiniciátorokban, akár a közvetlen rekombinációs reakciók, akár a triplett fajok lebomlása miatt a II. Típusú fotoiniciátorokban, az I. típusú fotoiniciátorok másik lehetősége lehet a maradék szabad gyökök rekombinációja. Vagy hidrogén extrakciós reakció.
A migráció csökkentése érdekében rögzíteni kell a fotoiniciátort. Az egyik módszer a fotoiniciátor molekulatömegének növelése. Kimutatták, hogy ha a molekulatömeg kisebb, mint 300, akkor a diffúziós együttható növekszik, és ha a molekulatömeg nagyobb, mint 1000, akkor a migrációt kicsinek kell tekinteni. Ezért az Európai Élelmiszerbiztonsági Hatóság vonatkozó rendeletei szerint csak az alacsony molekulatömegű tudók tekinthetők mérgezőnek. Az I. típusú fotoiniciátorok esetében több oligomer fotoiniciátor is lehet, amelyeknél egynél több fényérzékeny csoport van bevezetve, és ezáltal jelentősen növekszik a reakcióban való részvétel valószínűsége. Az oligomerizált fotoiniciátorok negatív hátránya azonban, hogy nagyobb a viszkozitás és a végső készítmény viszkozitása nagyobb, aminek eredményeként a készítmény beállítási ablaka szűkül. Ha egy monomert használnak a viszkozitás csökkentésére, akkor új migrációs tényezőket vezet be az alkalmazott alacsony viszkozitású monomer alacsonyabb funkcionalitása miatt.
A II. Típusú fotoiniciátorok esetében a viszkozitásra gyakorolt negatív hatás csökkentésének és a migráció valószínűségének csökkentésének egyik módja a molekulatömeg csökkentése és a fotoiniciátor bevezetése közvetlenül a rendszer anyagába. Ez úgy érhető el, hogy egy akrilát funkciós csoportot vezet be a fotoiniciátor molekuláris szerkezetébe, amint azt a 6. ábra szemlélteti, az itt bemutatott példát HBEOAc-ként használva.
Mélynyomású UV-berendezés forgatókönyvre vonatkozó javaslat: Ha adalékanyagok önmagukban nem reagálnak, fennáll a migráció veszélye. Szerencsére a legtöbb adalékanyaggyártó most reaktív adalékokat kínál, hogy hatékonyan elkerülje az adalékanyagok migrációját.
Magán a készítményen kívül más tényezők, ideértve a kikeményedési feltételeket, a felhasználási környezetet, problémákat okozhatnak az élelmiszer-biztonságban. Ezért figyelmet kell fordítani erre a problémára a teljes értéklánc minden láncában, annak érdekében, hogy hatékonyan elkerüljük az élelmiszer-biztonsági problémákat, amelyeket az élelmiszer-csomagolások anyagmozgása okoz.