Přejít na hlavní obsah Přejít na patičku stránky
professional
photonics.

Fotoiniciátory a UV absorbéry/blokátory: spektra, aplikace a schválení

Ultrafialové záření (přibližně 200–400 nm) je dvousečným nástrojem v moderní chemii materiálů a spotřebního zboží: je záměrně používáno k vytvrzování kapalných nátěrových systémů, tiskových barev, lepidel a dentálních výplní během zlomků sekundy – a zároveň je nutné jej udržet mimo dosah plastů, nátěrů, obalů a lidské pokožky, aby se zabránilo fotooxidaci, žloutnutí, zkřehnutí nebo poškození pokožky. První úkol zajišťují fotoiniciátory, které absorbují UV záření a generují z něj reaktivní radikály (nebo kationty), jež zahájí polymerizaci. Druhý úkol zajišťují UV absorbéry (chromoforní molekuly, které přeměňují UV záření na tepelnou energii), anorganické UV blokátory (polovodičové částice, jako je oxid titaničitý a oxid zinečnatý, které odrážejí a rozptylují UV záření a absorbují je prostřednictvím svého zakázaného pásu) a HALS (stabilizátory světla na bázi stericky bráněných aminů), které samy o sobě neabsorbují UV záření, ale zachytávají radikály vznikající při fotooxidaci.

Obě skupiny látek se vyskytují prakticky ve všech oblastech života: v nátěrech na nábytek, transparentních automobilových lacích, pryskyřicích pro 3D tisk, dentálních výplních, etiketových a obalových barvách, opalovacích přípravcích, plastových fóliích a krytech a v kosmetických přípravcích.

Tento článek shrnuje nejdůležitější průmyslově používané fotoiniciátory (typ I a typ II) a také UV absorbéry a blokátory (organické, anorganické, HALS) – s hodnotami λmax a rozsahy absorpce, typickými aplikacemi, stavem schválení (kosmetika, kontakt s potravinami, zdravotnické prostředky) a obchodními názvy. Všechny hodnoty jsou převzaty z technických listů výrobců, databází PubChem, ECHA/REACH, CosIng a EU Annex VI, dokumentů FDA a odborné literatury; odpovídající zdroje jsou odkazovány přímo v textu a znovu uvedeny na konci.

Část 1: fotoiniciátory

Fotoiniciátory se podle svého reakčního mechanismu dělí do dvou tříd:

Typ I (Norrishův typ I, α-cleavage): molekula absorbuje foton a přímo se rozpadá na dva radikálové fragmenty. Typickými zástupci jsou hydroxyacetofenony, benzil dimethyl ketal, benzoinové ethery a (bis)acylfosfinoxidy.

Typ II (abstrakce vodíku): excitovaná molekula fotoiniciátoru odebírá atom vodíku od donoru vodíku (obvykle terciárního aminu působícího jako koiniciátor nebo synergický činidlo); tím vzniká iniciující radikál na donoru a neaktivní ketylový radikál. Typickými zástupci jsou benzofenon, thioxanthony (například ITX) a chinony (například kamforchinon).

Fotoiniciátory typu I (α-štěpení)

LátkaCAS č.λmax / rozsah absorpce (nm)Typické vytvrzovací zářeníPoužitíSchválení / regulační statusVýrobce / obchodní názvy
1-Hydroxycyclohexyl phenyl ketone (HCPK)947-19-3 (PubChem)243 nm, 331 nm (IGM Resins)Hg výbojka; UV LED (365–385 nm)Grafický průmysl, dřevo, plastové a kovové povlaky, elektronika, lepidla, inkoustový tisk, 3D tisk (IGM Resins)Není známo žádné látkově specifické omezení EU/FDAIrgacure 184 (BASF); Omnirad 184 (IGM Resins) (ChemicalBook)
2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one (HMPP)7473-98-5 (IGM Resins)244 nm, 330 nm; rozsah přibl. 300–365 nm (IGM Resins; Ataman Chemical)Hg výbojka a UV LED 365/385/395 nmLED vytvrzované barvy a nátěry, přetiskové laky (Ataman Chemical)Není známa žádná klasifikace SVHC nebo CMRDarocur/Irgacure 1173 (BASF); Omnirad 1173 (IGM Resins)
Irgacure/Omnirad 2959106797-53-9 (J-GLOBAL)274 nm, 330 nm (IGM Resins)UV-A přibl. 365 nm (černé světlo/LED)Standardní fotoiniciátor pro vodou ředitelné systémy, jakož i pro síťování hydrogelů, zapouzdření buněk a 3D biotisk, díky své nízké cytotoxicitě (ScienceDirect)V literatuře o buněčných kulturách popsán jako „minimálně toxický"; není známa žádná klasifikace SVHC nebo CMRIrgacure 2959 (BASF); Omnirad 2959 (IGM Resins)
Irgacure/Omnirad 369119313-12-1 (PubChem)232 nm, 323 nm (IGM Resins)Hg výbojka / UV LEDPigmentované UV vytvrzovací systémy (Ciba TDS)Není známa žádná klasifikace SVHC nebo CMRIrgacure 369 (BASF); Omnirad 369 (IGM Resins)
Irgacure/Omnirad 90771868-10-5 (PubChem)230 nm, 303 nm (IGM Resins)UV LED / Hg výbojkaUV ofsetové barvy, pájecí masky, pigmentované systémy (IGM Resins)Repr. 1B, H360FD (může poškodit reprodukční schopnost nebo nenarozené dítě); Acute Tox. 4, H302 (REACH Baden-Württemberg)Irgacure/Omnirad 907; Speedcure 97 (Lambson); Genocure PMP
Benzil dimethyl ketal (BDK)24650-42-8 (PubChem)n/aHg výbojkaUniverzální iniciátor typu I pro čiré i pigmentované systémyNení známa žádná klasifikace SVHC nebo CMRIrgacure/Omnirad 651 (BASF/IGM); Lucirin BDK; Esacure KB1
Benzoin methyl ether3524-62-7 (Sigma-Aldrich)n/a (kvalitativně přibl. 300–350 nm) (OSTI)Hg výbojka (zastaralá technologie)Historicky: UV tiskové barvy, nátěry na dřevo a papír, povlaky optických vlákenZ velké části nahrazen hydroxyacetofenony a acylfosfinoxidyDostupný jako generická látka
Benzoin ethyl ether574-09-4 (PubChem)n/aHg výbojka (zastaralá technologie)Historicky: UV tiskové barvy, nátěry na dřevo a papír (Chemicalland21)Z velké části vyřazen z používáníDostupný jako generická látka
TPO – diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide75980-60-8 (PubChem)275 nm, 379 nm (IGM Resins)UV LED 385/395/405 nmInkoustový tisk, 3D tisk, dentální kompozity, UV gelové nehty (IGM Resins)SVHC od 14. června 2023; CMR kat. 1B od Nařízení Komise v přenesené pravomoci (EU) 2024/197; zakázáno v příloze II nařízení EU o kosmetických přípravcích od 1. září 2025 (týká se především UV gelových nehtů) (HPRA); na seznamu vhodnosti EuPIA pro nepřímý styk s potravinami od dubna 2023 (Printcolor)Lucirin TPO (BASF); Omnirad TPO (IGM Resins)
TPO-L – ethyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phenylphosphinate84434-11-7 (PubChem)n/aUV LEDČiré laky, málo žloutnoucí bíle pigmentované systémy (ChemicalBook)Není známa žádná látkově specifická klasifikace SVHC nebo CMR (CAS č. se liší od TPO)Lucirin/Omnirad TPO-L
BAPO – phenylbis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide162881-26-7 (ChemicalBook)237 nm, 275 nm, 380 nm (IGM Resins)UV LED 365/385/405 nmBíle pigmentované systémy, prostupné vytvrzení tlustých vrstev, dentální kompozity, vytvrzování GRP (IGM Resins)Není známa žádná klasifikace SVHC nebo CMR (strukturně příbuzný TPO, ale klasifikován samostatně)Irgacure 819 (BASF); Omnirad 819/380 (IGM Resins)

Fotoiniciátory typu II (abstrakce vodíku, vyžadují koiniciátor)

LátkaCAS č.λmax / rozsah absorpce (nm)Typické vytvrzovací světloAplikaceSchválení / regulační statusVýrobce / obchodní názvy
Kamforchinon (CQ)10373-78-1 (Fisher Scientific)λmax ≈ 468 nm; absorpce přibl. 360–510 nm (Sinocure; PMC)Modré LED světlo přibl. 450–470 nmDentální kompozity a výplně, dentální adheziva, akrylátové čočky (Sinocure)Zdravotnický prostředek třídy II (FDA 21 CFR 872.3690); biokompatibilita testována dle řady norem ISO 10993 (včetně ISO 10993-17 pro extrahovatelné a vyluhovatelné látky) (ACS Omega; Royal-Dent)Generický (dl-kamforchinon); Sinocure CQ
Benzofenon119-61-9 (PubChem)251–252 nm, 333 nm (IGM Resins; Sartomer)Hg lampa (širokopásmová) + aminový synergistaČiré a pigmentované nátěry, tiskové barvy, elektronika, dentální materiály (Sartomer)Předmět hodnocení látky u ECHA (ECHA); je nutné odlišit od kosmetických UV filtrů „benzofenon-1/-3", které mají vlastní posouzení SCCSOmnirad BP (IGM Resins); Speedcure BP (Lambson/Arkema)
Michlerův keton90-94-8 (PubChem)n/aHg lampa (jako senzibilizátor)Aminový koiniciátor/synergista v systémech typu IISVHC; Carc. Cat. 1B (H350), Muta. 2 (H341), Eye Dam. 1 (H318) (ECHA) – v moderních formulacích se prakticky nevyskytujeŽádný aktuální obchodní název není znám
Isopropylthioxanton (ITX)5495-84-1 (PubChem)259 nm, 383 nm (Arkema/Sartomer)UV/UV LED, prosáklé vytvrzení 0,1–5 hm. %Tiskové barvy (flexotisk, ofset, sítotisk), průmyslové nátěry, inkoustový tisk, tisk obalů (Arkema)Látka, která byla v centru případu ITX/Tetra Pak z roku 2005 (viz oddíl „Regulační kontext") — nikdy nebyla zakázána, ale byla podnětem k reformulacím „s nízkou migrací" (BBC News)Speedcure (2-)ITX (Lambson); Omnirad ITX (IGM Resins)
2-Chlorthioxanton (CTX)86-39-5 (PubChem)široký rozsah 350–420 nm, vyšší koeficienty při 400–420 nm (BenchChem; PMC)UV/UV LEDUV vytvrzování (dnes většinou nahrazeno analogem Speedcure CPTX)Žádná klasifikace SVHC ani CMR není známaSinocure CTX; historicky Kayacure/Nisso/Quantacure CTX
Anthrachinon84-65-1 (PubChem)251, 279, 321, 377 nm (PubChem)UV/blízké UV LED (jako senzibilizátor)Výchozí sloučenina: barvivo a chemický meziprodukt; substituované derivátky slouží jako fotoiniciátory typu II (přehled HAL)Žádná klasifikace SVHC ani CMR výchozí sloučeniny není známaŽádný vlastní obchodní název (viz 2-ethylanthrachinon)
2-Ethylanthrachinon84-51-5 (PubChem)256 nm, 327 nm (Sartomer)UV LED, 0,1–5 hm. %Pigmentované systémy, LED vytvrzování, elektronika (Sartomer)Žádná klasifikace SVHC ani CMR není známaSpeedcure EAQ (Lambson/Arkema)

Regulatorní kontext pro fotoiniciátory

Nařízení (EU) č. 10/2011. Toto nařízení stanovuje „unijní seznam" schválených monomerů a přídatných látek pro plasty určené pro styk s potravinami (obecný specifický migrační limit, SML, 60 mg/kg; celkový migrační limit 10 mg/dm²) – přímo se však nevztahuje na tiskové barvy, které tak podléhají národním předpisům (například příloze 10 části A švýcarského nařízení o spotřebním zboží 817.023.217) a zásadě NIAS („non-intentionally added substances", neúmyslně přidané látky) (legislation.gov.uk; Printcolor).

Seznam vhodnosti EuPIA. Evropské sdružení výrobců tiskových barev EuPIA každoročně zveřejňuje seznam fotoiniciátorů a fotosynergistů, které jsou považovány za vhodné pro nepřímý styk s potravinami; TPO byl na tento seznam zařazen v dubnu 2023 (EuPIA 2025).

TPO – příklad proměnlivé klasifikace. TPO byl v roce 2012 klasifikován jako CMR kategorie 2; v roce 2021 Výbor pro posuzování rizik agentury ECHA doporučil přeřazení do CMR 1B (provedeno delegovaným nařízením (EU) 2024/197); dne 14. června 2023 následovalo zařazení na seznam SVHC a od 1. září 2025 je TPO uveden jako zakázaná látka v příloze II nařízení EU o kosmetických přípravcích – zákaz se přitom týká především UV gelových a hybridních produktů na nehty, nikoli tiskových barev nebo průmyslových nátěrových hmot (HPRA).

Dentální kompozitní materiály a ISO 10993. Dentální výplňové materiály obsahující kafrchinon jsou ve Spojených státech klasifikovány jako zdravotnické prostředky třídy II (21 CFR 872.3690); jejich biokompatibilita se testuje podle řady norem ISO 10993, na kterou se odvolává i pokyn FDA k biokompatibilitě zdravotnických prostředků (pokyn FDA; ACS Omega).

Předpisy USA pro styk s potravinami. Ve Spojených státech obdržely v roce 2008 UV a EB vytvrzované nátěrové hmoty pro styk s potravinami širší schválení FDA prostřednictvím oznámení Food Contact Notification (FCN) 772; jednotlivé fotoiniciátory v lepidlech a nátěrových hmotách navíc podléhají 21 CFR Part 175 (RadTech).

Proč silná lampa nepobudí nesprávný iniciátor

Tabulky výše uvádějí pro každý iniciátor jedno nebo více absorpčních maxim. Tyto hodnoty nejsou poznámkou pod čarou, ale skutečným kritériem výběru – protože excitace se řídí překryvem dvou křivek, nikoli výkonem lampy: spektrální ozářeností zdroje a absorpcí iniciátoru.

Rychlost, jakou se spouští polymerace, je úměrná počtu fotonů pohlcených iniciátorem, nikoli počtu dopadajících fotonů. Tam, kde iniciátor nepohlcuje, záření prochází formulací nebo končí jako teplo, a ani jedno k vytvrzení nepřispívá. Z toho vyplývá věta, která v diskusích o nákupu pravidelně chybí:

LED s vlnovou délkou 395 nm a dvacetinásobnou ozářeností nevytvrdí formulaci s HCPK dvacetkrát rychleji – nevytvrdí ji vůbec. HCPK absorbuje při 243 a 331 nm; do 395 nm už tento pás dávno odezněl. Naopak několik miliwattů na centimetr čtvereční při 385 nm postačuje k spolehlivému štěpení TPO, jehož maximum leží při 379 nm.

To se stává prakticky důležitým při přechodu ze rtuťové výbojky se středním tlakem na UV LED. Rtuťová výbojka vyzařuje široce a zasáhne každý běžný iniciátor někde; toleruje tak i nevhodnou formulaci. UV LED vyzařuje v pásmu širokém deset až dvacet nanometrů a neodpustí nic. Formulace, které spolehlivě fungovaly třicet let, po výměně přestanou vytvrzovat – nikoli proto, že by nový zdroj byl slabší, ale proto, že vyzařuje mimo pásmo iniciátoru.

Druhý důsledek se týká hloubky. Krátkovlnné záření je silně absorbujícím iniciátorem spotřebováno již v prvních mikrometrech – povrch vytvrdne, ale pod ním zůstává měkký. Dlouhovlnné pásy (TPO 379 nm, BAPO 380 nm, ITX 383 nm) pronikají hlouběji. Acylfosfinoxidy s sebou přinášejí vlastnost, díky níž jsou nepostradatelné pro silné vrstvy a bíle pigmentované systémy: při reakci fotobělí – reakční produkt už neabsorbuje a již vytvrzená vrstva propouští světlo k molekulám ležícím pod ní.

U bíle pigmentovaných systémů k tomu přistupuje ještě oxid titaničitý. Ten pod přibližně 400 nm rozptyluje a absorbuje tak silně, že ze zdroje s 365 nm po několika mikrometrech nezůstane nic. Zde vytvrzuje pouze to, co funguje na dlouhovlnném okraji spektra.

Který zdroj excituje který iniciátor

Iniciátor Dlouhovlnné λmax Rtuťová výbojka se středním tlakem UV LED 365 nm UV LED 385 nm UV LED 395/405 nm modrá LED 450–470 nm
Omnirad 907 303 nm silná velmi slabá žádná žádná žádná
Omnirad 369 323 nm silná slabá žádná žádná žádná
Omnirad 2959 330 nm silná slabá žádná žádná žádná
HMPP (1173) 330 nm, rozsah až přibližně do 365 nm silná střední slabá žádná žádná
HCPK (184) 331 nm silná slabá žádná žádná žádná
Benzofenon + aminový synergista 333 nm silná slabá žádná žádná žádná
TPO 379 nm silná střední silná slabá žádná
BAPO 380 nm silná střední silná střední žádná
ITX 383 nm silná střední silná slabá žádná
CTX široký rozsah 350–420 nm silná střední silná silná žádná
Kafrchinon 468 nm (360–510 nm) slabá slabá slabá střední silná

Posouzení vychází z polohy absorpčního pásu vzhledem k čarám nebo špičkovým vlnovým délkám zdroje; hodnoty λmax jsou převzaty z tabulek výše. Nenahrazuje ani datový list, ani zkoušku vytvrzení – molární absorpční koeficient na svahu křivky, koncentrace, tloušťka vrstvy a pigmentace mohou výsledek značně ovlivnit. Odpovídá ale na otázku, která přichází jako první: zda se zdroj a iniciátor vůbec shodují.

Spodní řádek je výjimkou, která potvrzuje pravidlo. Kafrchinon absorbuje ve viditelné oblasti – proto zubní jednotky pracují s modrým světlem, a ne s UV zářením. UV lampa, bez ohledu na její výkon, je pro systém s CQ nesprávným zdrojem.

Porovnání spektra lampy s absorpčním pásem

Překryv lze skutečně posoudit, nikoliv jen odhadovat. Prohlížeč spektrální databáze zobrazuje naměřená spektra rtuťových nízkotlakých a středotlakých lamp, dopovaných lamp a UV LED; když k nim přiložíte hodnoty λmax z výše uvedených tabulek, je hned vidět, zda pás iniciátoru leží uvnitř emitovaného rozsahu, nebo vedle něj. Podkladová spektrální databáze UV lamp uvádí jednotlivá měření.

Pro návrh z toho plyne pořadí, které stojí za to obrátit: nejprve stanovte iniciátor, který umožňuje formulace i regulatorní pozice, a teprve poté zvolte odpovídající zdroj – ne naopak. Zdroj je zaměnitelný, formulace jen zřídka.

  • Zdroj. Opsytec dodává UV LED zdroje záření na 365, 385, 395, 405 a 450 nm – jedna špičková vlnová délka pro každý sloupec výše uvedené tabulky. Tam, kde musí být spektrum širší, protože spolu funguje více iniciátorů, zůstává rtuťová lampa jednodušší odpovědí.
  • Kontrolovaný pokus. UV LED komory řady BSL ozařují plochu vzorku známou ozářeností s řízenou dávkou expozice. Tím se z „vytvrzuje" nebo „nevytvrzuje" stane dávka v mJ/cm², kterou lze porovnávat mezi formulacemi.
  • Křížová kontrola. Zda zdroj skutečně vyzařuje tam, kde slibuje datový list, ukáže spektrální měření v rovině vzorku – s UVpad E, nebo s SR900, je-li potřeba celý rozsah. Špičkové vlnové délky LED se liší už z výroby a posouvají se s teplotou přechodu; na strmé hraně absorpce není pět nanometrů žádná drobnost.

Část 2: UV absorbéry a UV blokátory

UV absorbéry a blokátory zabraňují fotodegradaci třemi různými mechanismy:

Organické UV absorbéry (benzotriazoly, triaziny, benzofenony, estery kyseliny skořicové, salicyláty a další) obsahují chromoforní kruhové systémy, které absorbují UV fotony a energii neradiačně uvolňují ve formě tepla.

Anorganické UV blokátory (oxid titanu, oxid zinku) jsou polovodičové částice, které absorbují UV záření prostřednictvím svého zakázaného pásu a navíc jej odrážejí a rozptylují („fyzikální" filtr).

HALS (stabilizátory na bázi sterických aminů) samy o sobě neabsorbují znatelné množství UV záření; místo toho zachycují radikály vznikající při fotooxidaci prostřednictvím cyklu nitroxidových radikálů – proto se prakticky vždy používají společně se skutečným UV absorbérem.

Organické UV absorbéry

LátkaCAS č.Třídaλmax / rozsah absorpce (nm)PoužitíSchválení / regulační statusVýrobce / obchodní názvy
Tinuvin 32825973-55-1 (PubChem)BenzotriazolSilná absorpce 300–400 nm (technický list BASF)Ochrana proti povětrnostním vlivům pro plasty a polymery, nátěry, pěny, lepidla a tmely (PubChem)Není kosmetickým UV filtrem EU (není uveden v příloze VI, CosIng); registrováno podle REACH; v několika hodnoceních EU klasifikováno jako perzistentní a bioakumulativní (REACH Baden-Württemberg)BASF Tinuvin 328; také Eversorb 74
Tinuvin 23470321-86-7 (Wikidata)BenzotriazolVysoká absorpce 300–400 nm, téměř žádné viditelné světlo (Additivesforpolymer)Polymery zpracovávané při vysoké teplotě (polykarbonát, polyester, polyolefiny, folie a vlákna) (Additivesforpolymer)Není kosmetickým UV filtrem EU; průmyslová aditiva do polymerů podle REACHBASF Tinuvin 234
Tinuvin 326 (bumetrizol)3896-11-5 (PubChem)BenzotriazolSilná absorpce 300–400 nm (technický list BASF)Plasty, nátěry, syntetický kaučuk a vlákna; podle informací dodavatele vhodné pro plasty určené pro styk s potravinami (Longchangchemical)Průmyslová aditiva do polymerů; podle výrobce použitelné v rámci nařízení (EU) 10/2011; registrováno podle REACHBASF Tinuvin 326
Tinuvin 3273864-99-1 (PubChem)BenzotriazolSilná absorpce 300–400 nm, téměř žádné viditelné světlo (Linchemical)Polyolefiny (PE, PP), PVC, ABS, polyuretan (Linchemical)Není kosmetickým UV filtrem EU; registrováno podle REACH; uváděno společně s UV-328 a UV-320 v hodnoceních PBTBASF Tinuvin 327
Drometrizol (Tinuvin P)2440-22-4 (PubChem)BenzotriazolSilná absorpce 300–400 nm, přičemž jako hlavní pík je někdy uváděno rozmezí 270–340 nm (Santplas; IPGChem)Plasty, nátěry, fotostabilizace organických substrátůNení uveden v aktuálním seznamu 33 schválených kosmetických UV filtrů v příloze VI EU; průmyslové aditivo do plastů podle REACHBASF Tinuvin P; také Benazol P
Oxybenzon (benzophenone-3)131-57-7 (PubChem)BenzofenonUV-B (280–315) a UV-A (315–400), píky přibližně při 288–350 nmOpalovací přípravky a kosmetika; také fotoprotekce plastů a obalůPoložka 4 přílohy VI EU, s koncentračními limity zpřísněnými od roku 2022 (nařízení (EU) 2022/1176); FDA: „nedostatečné údaje" (bez statusu GRASE) (přehled FDA); zakázáno na Havaji a v Palau (Safe to Swim Hawaii; Palau)Eusolex 4360, Uvinul M40
Benzophenone-4 (sulisobenzon)4065-45-6 (stanovisko SCCS)BenzofenonUV-A/UV-B; konkrétní λmax není k dispoziciOpalovací přípravky a kosmetikaPoložka 22 přílohy VI EU (max. 5 % jako kyselina); SCCS posoudil jako bezpečnou i přesto, že existují obavy z endokrinních účinkůObecné (INCI benzophenone-4)
Bemotrizinol (Tinosorb S)187393-00-6 (PubChem)TriazinŠirokopásmové UV-B/UV-A, píky při ≈310 nm a ≈340 nm (BASF)Širokospektrální opalovací přípravek, fotostabilní, olejově rozpustný (technický list BASF)Položka 25 přílohy VI EU, povoleno do 10 % (CosIng); dlouho čekající v postupu schvalování FDA (TEA) v USABASF Tinosorb S
Oktyltriazon (Uvinul T150)88122-99-0 (PubChem)TriazinUV-B absorbér, λmax není k dispoziciOlejově rozpustný, fotostabilní filtr pro opalovací přípravky (technický list BASF)Položka 15 přílohy VI EU, do 5 %; žádost TEA čeká na schválení v USA, není součástí monografie FDABASF Uvinul T150
Tinuvin 400 / 405 / 460 / 479 (hydroxyfenyltriaziny, HPT)včetně 153519-44-9, 137658-79-8, 153053-27-9, 204848-45-3Triazin (HPT)Velmi vysoké extinkční koeficienty v oblasti UV-B a UV-A (BASF)OEM a opravné automobilové nátěry, letecký průmysl, coil coating, nábytek a podlahy, prášková barviva, digitální tisk (BASF)Průmyslová aditiva do nátěrových hmot, žádné kosmetické schválení EUBASF Tinuvin 400/405/460/479
Avobenzon (Parsol 1789)70356-09-1 (PubChem)DibenzoylmethanUV-A absorbér, λmax ≈357–360 nm, rozsah 320–400 nm (Wikipedia)Nejdůležitější širokopásmový UV-A filtr v opalovacích přípravcích, obvykle kombinovaný s oktokrylenem pro zajištění fotostability (Wikipedia)Položka 8 přílohy VI EU, do 5 %; FDA: „nedostatečné údaje"; zakázáno v PalauDSM Parsol 1789; Eusolex 9020; Escalol 517
Oktylmethoxycinnamát / oktinoxát5466-77-3 (CosIng)Ester skořicové kyselinyUV-B absorbér, přibližně 280–320 nmOpalovací přípravky a kosmetika, UV-B filtrPoložka 12 přílohy VI EU, do 10 %; FDA: „nedostatečné údaje"; zakázáno na Havaji (od 1. ledna 2021) a v PalauParsol MCX/MOX; Eusolex 2292; Uvinul MC80
Homosalát118-56-9 (PubChem)SalicylátUV-B absorbér, salicylátový chromofor přibližně 295–315 nmOpalovací přípravky a kosmetika, zvyšovač SPFPoložka 3 přílohy VI EU, od roku 2021 snížena na max. 7,34 % (pouze pro přípravky na obličej) z důvodu obav z endokrinních účinků (stanovisko SCCS); FDA: „nedostatečné údaje"Obecné (INCI homosalate)
Ethylhexylsalicylát (oktisalát)118-60-5 (PubChem)SalicylátUV-B absorbér, λmax není k dispoziciOpalovací přípravky a kosmetikaPoložka 20 přílohy VI EU, do 5 %; SCCS v roce 2024 posoudil jako bezpečné; FDA: „nedostatečné údaje"Neo Heliopan OS
Ensulizol27503-81-7 (PubChem)Kyselina benzimidazolsulfonováUV-B absorbér, rozpustný ve voděOpalovací přípravky a kosmetika (cosmeticsinfo.org)Položka 6 přílohy VI EU, do 8 % (jako kyselina); FDA: „nedostatečné údaje"; zakázáno v PalauEusolex 232 (sodná sůl)
Bisoktrizol (Tinosorb M)103597-45-1 (CosIng)Benzotriazol (částicový)Široká absorpce 280–400 nm zasahující až do viditelné oblasti; píky ≈305 nm a ≈360 nm (BASF)Širokospektrální opalovací přípravek, částicový bílý UV filtr (technický list BASF)Položky 23/23a přílohy VI EU (včetně nanoformy), do 10 %; žádost TEA u FDA čeká na schválení v USABASF Tinosorb M
Oktokrylen6197-30-4 (PubChem)Derivát skořicové kyseliny/akrylátuUV-B a krátkovlnné UV-A (UV-A II), pík ≈303 nm, efektivní spektrum 290–360 nm (ScienceDirect)Fotostabilizátor pro avobenzon v opalovacích přípravcích (dermapproved.com)Položka 10 přílohy VI EU („viz podmínky"), zpřísněná od roku 2022 (tvorba benzofenonu jako degradačního produktu) (nařízení (EU) 2022/1176); FDA: „nedostatečné údaje"Eusolex OCR; Uvinul N539T

Anorganické UV blokátory

LátkaČíslo CASMechanismus absorpce / rozsahPoužitíSchválení / regulační statusVýrobce / obchodní názvy
Oxid titaničitý (TiO₂)13463-67-7 (PubChem)Zakázaný pás polovodiče: hrana anatasu ≈380–400 nm (šířka zakázaného pásu ≈3,2 eV), hrana rutilu ≈400–420 nm (≈3,0 eV) (InstaNano; PMC)Fyzikální blokátor UV-A/UV-B v opalovacích přípravcích; bílý pigment a UV stabilizátor v plastech a fóliích na potravinové obaly (Plastemart)Položky 27/27a přílohy VI EU (konvenční/nano), až 25 %; FDA: GRASE (jedna ze dvou schválených látek pro UV filtry v opalovacích přípravcích) (FDA); v roce 2020 klasifikován jako karcinogen kategorie 2 při inhalaci (v prášku), klasifikace byla v listopadu 2022 zrušena Tribunálem EU (Ecomundo); od roku 2022 zakázán v EU jako potravinářská přídatná látka E171 (odděleně od použití v kosmetice a obalech); povolen jako pigment v plastech pro styk s potravinami podle nařízení (EU) č. 10/2011Řada dodavatelů (pigmentová a kosmetická jakost)
Oxid zinečnatý (ZnO)1314-13-2 (CosIng)Zakázaný pás polovodiče ≈3,3–3,37 eV, hrana ≈380 nm; širokopásmová absorpce UV-A (320–400 nm) a UV-B (MDPI; Wikipedia)Nejširší jednosložkový minerální filtr v opalovacích přípravcích; UV stabilizující a antimikrobiální pigment v plastech a obalechPoložky 30/30a přílohy VI EU (konvenční „viz podmínky"/nano až 25 %); FDA: GRASE; považován za „bezpečný pro korálové útesy" a explicitně doporučován jako alternativa na Hawaji a v Palau (Safe to Swim Hawaii)Řada dodavatelů (kosmetická jakost a jakost pro opalovací přípravky)

HALS – zhášeče radikálů bez absorpce UV záření

Sloučeniny HALS (hindered amine light stabilisers, stericky stíněné aminy) mají zanedbatelnou absorpci UV záření – chrání polymery tím, že zachytávají radikály vznikající při fotooxidaci prostřednictvím katalytického cyklu nitroxidových radikálů. Proto se prakticky vždy formulují společně se skutečným UV absorbérem (benzotriazolem nebo triazinem).

LátkaČíslo CASPoužitíSchválení / regulační statusVýrobce / obchodní názvy
Tinuvin 77052829-07-9 (PubChem)Ochrana proti povětrnostním vlivům pro PP, PE, PA, TPO; nátěry, lepidla a tmely (kunststoff-profi.de)Kvalita „DF" pro styk s potravinami, uvedena v databázi látek pro styk s potravinami FDA (21 CFR) (FDA FCS); není UV filtr schválený pro kosmetiku v EUBASF Tinuvin 770 (také 770 DF)
Tinuvin 29241556-26-7 (ChemicalBook)Univerzální kapalný HALS pro nátěry, tisk a balicí aplikace, lepidla a tmely (datový list BASF)Průmyslová přídavná látka do polymerů a nátěrů, registrovaná podle REACHBASF Tinuvin 292
Tinuvin 62265447-77-0 (ChemicalBook)Dlouhodobá ochrana proti povětrnostním vlivům pro polyolefiny, tenké fólie a vlákna (oligomerní, nízká migrace) (datový list BASF)Klasifikováno jako nebezpečné pro vodní prostředí, chronická kategorie 4; není UV filtr schválený pro kosmetiku v EUBASF Tinuvin 622

Regulační kontext: UV absorbéry a UV blokátory

Nařízení EU o kosmetických výrobcích (ES) č. 1223/2009, příloha VI. Příloha VI je uzavřený pozitivní seznam: v EU lze v kosmetice jako UV filtry používat pouze 33 v ní jmenovaných látek (plus samostatné položky pro nanoformy), a to vždy s vlastní maximální koncentrací (CosIng; ECHA). Oxybenzon a oktokrylen dostaly nařízením (EU) 2022/1176 přísnější koncentrační limity poté, co Vědecký výbor pro bezpečnost spotřebitelů (SCCS) vyjádřil obavy ohledně jejich endokrinních účinků (nařízení (EU) 2022/1176). Průmyslová benzotriazolová aditiva jako Tinuvin 328, 234, 326, 327 a P nejsou součástí tohoto seznamu, protože slouží čistě jako aditiva pro polymery a nátěry, nikoli jako kosmetické UV filtry.

Monografie FDA pro opalovací přípravky (status GRASE). Ze 16 účinných látek pro opalovací přípravky, na které se vztahuje americká monografie, jsou podle stávajícího návrhu FDA za GRASE („obecně uznávané jako bezpečné a účinné") považovány pouze oxid zinečnatý a oxid titaničitý (informační přehled FDA). PABA a trolamin salicylát jsou považovány za nevyhovující statusu GRASE; zbývajících dvanáct účinných látek (včetně avobenzonu, oxybenzonu, oktokrylenu, homosalátu, oktinoxátu, oktisalátu a ensulizolu) zůstává ve stavu „nedostatečné údaje". Novější filtry jako bemotrizinol (Tinosorb S) a oktyl triazon (Uvinul T150) ještě nejsou součástí konečné monografie FDA, protože procházejí samostatným schvalovacím řízením TEA, které je již řadu let v jednání.

Nařízení EU o materiálech určených pro styk s potravinami (EU) č. 10/2011. Toto nařízení upravuje aditiva pro plastové obaly se specifickými migračními limity; řada benzotriazolových UV stabilizátorů a HALS (například Tinuvin 326 a Tinuvin 770 DF) je výrobci uváděna na trh jako vhodná pro styk s potravinami; oxid titaničitý je jako pigment a barvivo pro plasty schválen samostatně (EU 10/2011).

Oxid titaničitý: klasifikace karcinogenity a její zrušení. V roce 2020 EU zařadila oxid titaničitý v prášková formě jako karcinogen kategorie 2 při vdechnutí (úprava CLP); dne 23. listopadu 2022 Tribunál Evropské unie tuto klasifikaci zrušil pro nedostatek spolehlivého vědeckého podkladu (Ecomundo; tisková zpráva soudu). Jeho použití jako UV filtru v opalovacích přípravcích a jako pigmentu pro obaly na potraviny je regulováno nezávisle na tomto rozhodnutí.

Diskuse o endokrinních účincích. Od roku 2019 SCCS znovu posuzuje několik UV filtrů (oxybenzon, oktokrylen, homosalát, ethylhexyl salicylát) z hlediska možných endokrinních účinků; v každém případě bylo další používání hodnoceno jako bezpečné, avšak při snížených maximálních koncentracích nebo pro omezené kategorie produktů (SCCS o oktokrylenu; SCCS o homosalátu).

Zákazy typu „bezpečné pro korálové útesy". Od 1. ledna 2021 Hawaii zakázala prodej opalovacích přípravků obsahujících oxybenzon a oktinoxát (Act 104) z důvodu jejich dopadu na korálové útesy (Safe to Swim Hawaii). Palau jde ve svých Sunscreen Regulations, platných od 1. ledna 2020, ještě dále a zakazuje prakticky všechny syntetické organické UV filtry jako „toxické pro útesy", přičemž minerální filtry (oxid zinečnatý a oxid titaničitý ve formě non-nano) zůstávají povoleny jako alternativa (nařízení Palau).

Shrnutí

Fotoiniciátory a UV absorbéry/blokátory řeší zdánlivě protichůdné cíle – cílenou UV aktivaci versus UV ochranu – přesto se řídí stejnými fotofyzikálními principy: absorpcí UV fotonu a jeho přeměnou na chemický (vznik radikálů) nebo fyzikální (teplo, rozptyl) důsledek. Volba správné látky rozhodujícím způsobem závisí na požadovaném spektrálním rozsahu – od krátkovlnného α-štěpení při 240–280 nm (HCPK, HMPP), přes dlouhovlnné vytvrzování LED při 380–405 nm (TPO, BAPO), až po vytvrzování viditelným modrým světlem u dentálních kompozit (kafrchinon, 468 nm) a rozsah UV-B/UV-A ochrany 280–400 nm v opalovacích přípravcích. Regulace ukazuje jasný trend: látky s prokázaným nebo podezřelým CMR nebo endokrinním účinkem (TPO, Michlerův keton, oxybenzon, oktokrylen, homosalát) jsou stále více omezovány v povolené koncentraci nebo zcela zakazovány, zatímco na významu získávají alternativy s nízkou migrací a minerální alternativy (oxid zinečnatý, oxid titanu) a fotoiniciátory s nízkou migrací, jako je BAPO.

Často kladené otázky k fotoiniciátorům a UV absorbérům

Čím se liší fotoiniciátory typu I od typu II?

Fotoiniciátor typu I se po absorpci fotonu přímo rozpadá na dva radikály (Norrishovo štěpení typu I), a proto funguje bez jakéhokoli dalšího aditiva. Fotoiniciátor typu II ve svém excitovaném stavu odebírá atom vodíku od donoru vodíku – obvykle terciárního aminu působícího jako koiniciátor – a teprve poté vzniká iniciující radikál. Systémy typu II proto vždy potřebují synergent, ale často je lze excitovat při delších vlnových délkách.

Jakou vlnovou délku fotoiniciátor potřebuje?

Vlnovou délku svého vlastního absorpčního maxima. Hydroxyacetofenony jako HCPK a HMPP absorbují okolo 240 a 330 nm a lze je stále excitovat při 365 až 385 nm; acylfosfinoxidy jako TPO a BAPO mají dlouhovlnný pás při 379 až 380 nm a odpovídají tak UV LED při 385, 395 a 405 nm; kamforchinon absorbuje ve viditelné modré oblasti s maximem okolo 468 nm. Kdo nahrazuje rtuťovou výbojku LED diodou, musí proto ověřit, zda úzký pás LED vůbec ještě dosahuje absorpčního pásu iniciátoru.

Proč je UV dávka regulatorně relevantním parametrem pro fotoiniciátory?

Protože nekompletní polymerace zvyšuje podíl nezreagovaných fotoiniciátorů a zbytkových monomerů, a právě tyto látky mohou migrovat z vytvrzené vrstvy. U materiálů určených pro styk s potravinami je proto reprodukovatelné a úplné vytvrzení klíčem k dodržení migračních limitů – prokazatelné pomocí spektra, ozářenosti a z nich vytvořené dávky na substrátu.

Co se stalo s TPO?

Difenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)fosfinoxid byl v roce 2012 klasifikován jako CMR kategorie 2; v roce 2021 Výbor pro posuzování rizik agentury ECHA doporučil reklasifikaci na CMR 1B (provedeno nařízením v přenesené pravomoci (EU) 2024/197); zařazení na seznam SVHC následovalo 14. 6. 2023 a od 1. 9. 2025 je TPO uvedeno v příloze II nařízení EU o kosmetických prostředcích. Zákaz se týká především UV gelových a hybridních produktů na nehty, nikoli tiskových barev nebo průmyslových nátěrů; pro nepřímý styk s potravinami je TPO na seznamu vhodnosti EuPIA od dubna 2023.

Jak se liší UV absorbéry, UV blokátory a HALS?

Organické UV absorbéry mají chromoforní kruhové systémy, absorbují UV fotony a energii uvolňují neradiačně jako tepelnou energii. Anorganické UV blokátory – oxid titanu a oxid zinku – jsou polovodičové částice, které absorbují UV záření prostřednictvím svého zakázaného pásu a navíc jej odrážejí a rozptylují. HALS samy prakticky neabsorbují UV záření, ale zachytávají radikály vznikající při fotooxidaci prostřednictvím katalytického cyklu nitroxidových radikálů; proto jsou vždy formulovány společně se skutečným absorbérem.

Může se v kosmetice používat jakýkoli UV absorbér?

Ne. Příloha VI nařízení EU o kosmetických prostředcích (ES) č. 1223/2009 je uzavřeným pozitivním seznamem: v EU lze jako kosmetické UV filtry používat pouze látky v ní uvedené – aktuálně 33 položek plus samostatné položky pro nanoformy – každou s vlastní maximální koncentrací. Průmyslové benzotriazolové stabilizátory jako Tinuvin 328, 234, 326, 327 nebo P na tomto seznamu nejsou; jsou to aditiva pro polymery a nátěry, nikoli kosmetické UV filtry.

Proč v USA platí jiné filtry pro opalovací přípravky než v EU?

Protože FDA reguluje opalovací přípravky jako léčiva prostřednictvím monografie. Podle aktuálního návrhu FDA jsou za GRASE považovány pouze oxid zinku a oxid titanu ze 16 zahrnutých účinných látek; PABA a trolamin salicylát jsou považovány za nikoli GRASE a zbývajících dvanáct – včetně avobenzonu, oxybenzonu, oktokrylenu, homosalátu a oktinoxátu – zůstává ve stavu „nedostatečné údaje". Novější širokopásmové filtry jako bemotrizinol a oktyltriazon ještě nejsou součástí konečné monografie, protože procházejí samostatným řízením TEA, které je po léta nevyřízené.

Jak lze vytvrzování monitorovat měřením?

Prostřednictvím veličin, které fotoiniciátor skutečně vnímá: spektrem zdroje, ozářeností v místě vrstvy a z ní vytvořenou dávkou v průběhu expozice, vždy v rozsahu vlnových délek absorpčního pásu. Počáteční charakterizace a každá změna zdroje vyžadují spektrálně rozlišené měření; pro průběžné monitorování postačuje senzor s omezeným pásmem, pokud byl porovnán s návazným spektrálním referenčním zdrojem u daného zdroje.

Zdroje a odkazy

Fotoiniciátory – primární data

UV absorbéry a UV blokátory – primární data

Poznámka: hodnoty λmax a rozsahy absorpce uvedené v tomto článku vycházejí z datových listů výrobců a publikovaných zdrojů; nenahrazují spektrofotometricky naměřená surová data pro konkrétní formulaci. Koncentrační limity podle přílohy VI nařízení EU o kosmetických přípravcích a regulační klasifikace jsou pravidelně upravovány – před jakýmkoli regulačním použitím je nutné ověřit aktuální stav na EUR-Lex nebo CosIng.

Související oblasti použití

Kompletní přehled najdete v části UV aplikace.

Poradenství v oblasti fotoiniciátorů a UV absorbérů

Přecházíte z rtuťové výbojky na UV LED a potřebujete zjistit, zda úzké pásmo LED stále dosahuje absorpčního pásma Vašeho fotoiniciátoru – nebo musíte prokázat úplné vytvrzení nízkomigrační formulace? Změříme spektrum Vašeho zdroje v naší kalibrační laboratoři, stanovíme ozářenost v místě vrstvy pomocí spektroradiometru a nastavíme sledování dávky pomocí vhodného UV senzoru. Kontaktujte nás.

Dr. Mark Paravia
jednatel a vedoucí kalibrační laboratoře
Opsytec Dr. Gröbel GmbH, Ettlingen, Německo
Tel. +49 (0)7243 / 94 783-50 · mark.paravia@opsytec.de