Farbschlieren trotz Mischdüse

  • Hallo liebe Community,

    ich wollte mich erstmal bei Euch für umfangreiche Hilfe bedanken. Ich habe eigentlich fast alle Forum-Ecken durchgeguckt und viele Anfragen und Antworten haben neues Licht auf meine bisherige Wissen verbreitet. Freut mich, dass hier die besten Profis für Spritzgießen aktiv sind und so gerne weiterhelfen.

    Ich würde ganz kurz mein Problem beschreiben, vielleicht hätte jemand schon damit gekämpft bzw. hat mehr Erfahrung als ich.

    Seit längerer Zeit haben wir Probleme mit dem Farbschlieren auf vielen verschiedenen Produkten. Die Schlieren sind natürlich schon optisch auf die Musterplatten sichtbar und zusätzlich wurde durch Spektrophotometer die inhomogenität bestätigt. Das betrifft bestimmte Produkten und deren Musterplatten von allen SGM's, aber ich wollte mich erstmal auf eine Maschine konzentrieren. Zu Testzwecke habe ich mir Arburg 221 K 250 - 75 ausgewählt mit d20. Die SGM hat Zurzeit Mischkopf (Statischer Mischer) vom Sulzer (gittermaßig) in Einsatz. Leider es gibt keine Unterlagen zu diesem Teil.


    Mein Test-Vorgang:

    1. Ich habe mir 6 Produkte ausgesucht, wo die Inhomogenität durch QS bestätigt war.

    - Das sind meistens Alle POMs sorten (grau) egal ob POM-C oder POM-H mit 1-3% Masterbatchkonzentration (Masterbatch aus dem gleichen Träger)

    - PBT Ultradur B2550 kommt selten zum Einsatz, aber zu 80% werden auch Farbschlieren sichtbar. Meistens Blau/ Lila 3% (Masterbatch aus dem gleichen Träger)

    - PC Makrolon 2405 mit 1% Masterbatch (Masterbatch aus dem gleichen Träger)

    2. Die Musterplatten mit dem Konstanten Parameter verspritzt. Erste 10 Schüsse entsorgt, dann die nächsten 10 behalten. Der Programm gespeichert.

    3. Neue Mischdüse von Groche Technik bestellt (GSM 33 008 045 162 11), eingebaut und Musterplatten, mit dem gleichen Parameter verspritzt.

    4. Die Ergebnisse mittels Spektrophotometer und optisch beurteilt.


    Die Ergebnisse sehen nach wie vor schlecht. Die Platten weisen die Schwankung in dE über 2. Vergleich Messprotokolle in Anhang. Man kann natürlich was in Spritzgießparameter ändern um es um 5% zu verbessern ist aber nicht Sinn der Sache.


    Fragen:

    1. Nutzt Ihr bei SGM's statischer Mischer, wenn ja, dann welcher hat den positiven Eindrück gemacht?

    2. Mein nächster Schritt wäre die Rückstromsperre mit BASF-Ring ersetzen. Ich habe auch über die Schneckenänderung gedacht. D.h, dass man na anstatt Förder-Elemente auch was zu Mischen einbaut. Habt Ihr schon Erfahrung im Thema?


    Falls da Infos fehlen oder ist meine Gedankenweise nicht klar, gerne meckern!

    Ich würde mich freuen von Ihnen zu hören!

    Viele Grüße

  • Zuerst: Herzlich willkommen im Forum!

    Um die Übersichtlichkeit der beiden Programme zu verbessern, würde ich erstens die zweite Einspritzgeschwindigkeit komplett entfernen, inklusive der Umschaltpunkte und Drücke, da die Geschwindigkeiten sowieso identisch sind. Das gleiche gilt für die Stützpunkte 3 und 4 beim Nachdruck, da hier gar keine Zeiten hinterlegt sind. Diese Parameter werden also auch nicht aktiv. Das wird aber sicherlich nichts an den Farbschlieren ändern.

    Wir benutzen Mischdüsen mit Kopf SMK 10 von ARBURG (158.760 Mischkopf L=50), Schnecke 25mm und haben in den meisten Fällen keine Probleme mit der Verteilung bei allen Polymeren und einem Einsatz von 2% Masterbatch.

    Nun muss man aber auch sagen: Gerade die Polymere POM und PBT können dieses "Verteilungsproblem" auf Grund ihrer Kristallisation verursachen (besonders POM). Es ist eigentlich so, dass die Verteilung OK ist. Jedoch bilden die Kristallisationen Bereiche und Streifen, in den Spritzteilen, in und an denen das Licht anders gebrochen wird. Das zeigt sich dann als Schlieren. So haben wir bei Entwicklungen von MBs festgestellt, dass der Farbmittelgehalt bei diesen Produkten deutlich höher sein muss, um diese Schlierenbildung zu überfärben. Es kommt also bei diesen Produkten auf den Farbmittelgehalt in den MBs an. Der Einsatz der MBs bleibt dann trotzdem bei z.B. 2% und es hilft in der Regel auch nicht den prozentualen Einsatz zu erhöhen. Da müsste dann also mit dem Lieferanten bzw. den Herstellern gesprochen werden.

    Eine Erhöhung des Staudruckes (wie bei dir auf 250bar) bringt keine bessere Verteilung. Die 150bar in unseren Parametersätzen sind schon sehr hoch, jedoch benötigen wir sie (standardisiert) um "Missbrauch" durch hohe Scherung z.B. bei Kunden zu simulieren.

    Diese Mischschneckenspitzen, wie du sie von BASF z.B. angesprochen hast, haben bei uns, gegenüber den statischen Mischern grundsätzlich versagt - bei allen Polymeren. Mit den statischen Mischer (früher noch von SULZER, später dann direkt von ARBURG inklusive entsprechender Düse) haben wir grundsätzlich die besten Ergebnisse erreicht. Auch sogenannte "IGEL", Barriereschnecken und Schnecken mit einem sogenannte "Mad dog" (ähnlich einem kurzen Barriereschneckenbereich auf der Schnecke) waren für unser Eindrücke nicht optimal bzw. sogar schlecht. Nur mit den MKs erreichten wir nach maximal schon 10 Schuss eine homogene Farbverteilung. Optisch als auch messtechnisch.

    Das ist Das, was wir als Erfahrungen als Compoundeur und auch Hersteller von Masterbatches in den vielen Jahren unserer Entwicklungen gemacht haben. Fertigteile (Musterplatten und Prüfkörper) stellen wir praktisch nur für unsere hauseigenen Prüfungen und externe Bemusterungen her.

    Eine hohe Scherung und damit ggf. eine Schädigung der Schmelze konnte wir bisher nicht feststellen.

    [Blocked Image: https://www.stamixco.com/images/produkte/allgemeine-mischtechnik/GXM_500x250__w_500__h_0.png]
  • Fällt mir da noch ein:

    Ich denke (und hoffe), dass ihr die Materialien nach allen Regeln der Kunst gut vorgetrocknet habt. Ggf. Sogar die MBs. Bitte auch das POM für 2 Stunden bei 80° vortrocknen.

    Aufgefallen ist mir: 1% Batch in Makrolon. Damit werdet ihr evtl. grundsätzlich Probleme in der Farbverteilung bekommen. Sind die anderen beiden genau so niedrig dosiert? Dann solltet ihr euch Batches holen die mit mindestens 2% dosiert werden. Unsere Erfahrung läft dahin, dass alles unter 2% bei der Verteilung oft reine Glücksache ist.

    Wir hatten lange Jahre mal einen Kunden, der von uns forderte ein PC-Batch mit 0,5% Einsatz zu liefern. Das schaften wir im Spritzguss nur mit einer kleinen Pulvermühle. Er hat es extrudiert.

  • Vielen Dank petersj für deine Antwort.

    Nun muss man aber auch sagen: Gerade die Polymere POM und PBT können dieses "Verteilungsproblem" auf Grund ihrer Kristallisation verursachen (besonders POM). Es ist eigentlich so, dass die Verteilung OK ist. Jedoch bilden die Kristallisationen Bereiche und Streifen, in den Spritzteilen, in und an denen das Licht anders gebrochen wird. Das zeigt sich dann als Schlieren. So haben wir bei Entwicklungen von MBs festgestellt, dass der Farbmittelgehalt bei diesen Produkten deutlich höher sein muss, um diese Schlierenbildung zu überfärben. Es kommt also bei diesen Produkten auf den Farbmittelgehalt in den MBs an. Der Einsatz der MBs bleibt dann trotzdem bei z.B. 2% und es hilft in der Regel auch nicht den prozentualen Einsatz zu erhöhen. Da müsste dann also mit dem Lieferanten bzw. den Herstellern gesprochen werden.

    Das POM ist für mich schon eine Herausforderung, weil es oft Schlieren-Probleme macht. Die Kristallisation habe ich nicht wirklich ernst genommen, da die Farbe Prio 1 und die Eigenschaften bzw. mechanischen Werten Prio 2 sind.

    Die PBT's Schlieren sehen genau so wie du es vorgestellt hast, ich würde es genauer in Betracht nehmen.

    Was ich interessant fand ist der Einfluss der Einspritzgeschwindigkeit auf die Farbe bei POM. Allgemein es ist so, dass POM bevorzugt langsam Verspritzt zu werden (nach Hersteller). Ich sehe, bei dir ist genauso, d.h 10,8 ccm/s. Ich habe festgestellt, dass je schneller man verspritzt, desto "homogener" werden die Musterplatten. Bei 70 ccm/s waren die Platten Tiptop, obwohl meine Gedanke war, dass das Material vielleicht am Anguss termisch beschädigt war oder nicht. Ich bin mir nicht sicher ob das Homogenität von gleichmaßige Verteilung kam, oder vom thermische Degradation. Die Helligkeitunterschiede zwischen 15 ccm/s und 70 ccm/s waren ca. dL von 3. Homogene Musterplatten oder passende Werte, würde gerne beides haben :winking_face:

  • Bei langsam gespritztem POM hast du in der Oberfläche meistens viel kleine Krater. Das hat natürlich visuell als auch farbmetrisch Einfluss auf die Farbe. Grundsätzlich kann es natürlich auch auf Grund der verwendeten Farbmittel durch Scherung zu Änderung der Farbe kommen. Empfindliche Farbmittel können praktisch zerfallen und erzeugen dann deutliche Farbumschläge (z.b. von gelb zu grün in Schlieren oder von rosa zu blauen Schlieren). Auch die Werkzeugoberflächentemperatur kann entscheidend sein.

    Du müsstest dich also praktisch entscheiden, wie du einen reproduzierbaren Zyklus schaffst, mit dem du die Farben reproduzierbar erreichst. Ebenso müssen Farbmittel eingesetzt werden die sich nicht beim Spritzguss und den verwendeten Parametern in dem betreffenden Polymer ändern. Man kann auch nicht jedes Farbmittel in jedem Polymer und in jeder Kombination miteinander verwenden. Einige Kombinationen vertragen sich z.B. chemisch nicht. Kommen dann noch erhöhte Temperaturen oder starke Scherung hinzu wird die Farbabweichung schnell gravierend.

  • Fällt mir da noch ein:

    Ich denke (und hoffe), dass ihr die Materialien nach allen Regeln der Kunst gut vorgetrocknet habt. Ggf. Sogar die MBs. Bitte auch das POM für 2 Stunden bei 80° vortrocknen.

    Aufgefallen ist mir: 1% Batch in Makrolon. Damit werdet ihr evtl. grundsätzlich Probleme in der Farbverteilung bekommen. Sind die anderen beiden genau so niedrig dosiert? Dann solltet ihr euch Batches holen die mit mindestens 2% dosiert werden. Unsere Erfahrung läft dahin, dass alles unter 2% bei der Verteilung oft reine Glücksache ist.

    Wir hatten lange Jahre mal einen Kunden, der von uns forderte ein PC-Batch mit 0,5% Einsatz zu liefern. Das schaften wir im Spritzguss nur mit einer kleinen Pulvermühle. Er hat es extrudiert.

    Vortrocknen war natürlich vorgesehen, hat leider kein Unterschied zwischen nicht vorgetrockneten Material gehabt. Als ich mich orientiere absorbiert POM kein Wasser oder? Allgemein alles außer Polyolefine trocknen wir vor.

    Zu 1% Batch, machen wir es genauso, meistens Labormühle, Ausfärben und Verspritzen, funktioniert sogar mir 0,33%.

    petersj ich habe deine Parameter ausprobiert, leider nicht zielführend, große Änderungen habe nicht beobachtet. Vielleicht liegt es tatsächlich an chemische Zusammensetzung :thinking_face:

  • Dzodzo35

    du hast da zwar die schönen ARBURG-Datenblätter reingestellt ... naja, sagt mir alles zu wenig - gib doch mal ganz einfach folgende Infos:

    Art der Schnecke (Barriere- oder 3-Zonen-Schnecke?)
    Temperaturempfehlung laut Datenblatt von ....°C bis ....°C und die zZt. eingestellte Temperaturen (beginnend) bei Einzug bis Düse
    Max. möglicher Dosierweg (mm) der Maschine?
    Ist-Dosierweg (mm)?
    Dekompression (mm)?
    Massepolster (mm)?
    Umschaltpunkt (mm)?
    Zykluszeit?
    Umschaltung bei wieviel % Füllung lt. Füllstudie?
    Einspritzzeit?
    Anzahl Geschwindigkeitsprofilstufen beim Einspritzen?
    Welches Einspritzprofil?

    Mache dir dann mal einen Vorschlag ....

  • Hallo Behrens ich hoffe, dass ich alles richtig notiert habe :winking_face:

    Art der Schnecke (3-Zonen-Schnecke)
    Temperaturempfehlung laut Datenblatt: Schmelze: 205°C und die zZt. eingestellte Temperaturen (beginnend) bei Einzug bis Düse: 200-200-200-200-210°C
    Max. möglicher Dosierweg (mm) der Maschine?: 96,82 mm
    Ist-Dosierweg (mm)?: 54,11 mm
    Dekompression (mm)? 3,18 mm
    Massepolster (mm)? 1,73 mm
    Umschaltpunkt (mm)? 7,96 mm
    Zykluszeit? 43,08 s
    Umschaltung bei wieviel % Füllung lt. Füllstudie: Ca. 98%
    Einspritzzeit? : 1,67s
    Anzahl Geschwindigkeitsprofilstufen beim Einspritzen: 1 Stufe: 12 ccm/s | 38,2 mm/s

  • Empfehlung meinerseits

    Temperaturen (beginnend) bei Einzug bis Düse: 200-200-200-200-210°C

    181°-189°-197°-205° 205°

    Dekompression (mm)? 3,18 mm

    5 mm und Staudruck auf 60 bar (spezifisch)

    Umschaltpunkt (mm)? 7,96 mm

    3mm bei geometrisch voll (Dosierung anpassen)

    Anzahl Geschwindigkeitsprofilstufen beim Einspritzen: 1 Stufe: 12 ccm/s | 38,2 mm/s

    40 mms bis 50% Füllung -> 20 mms bis 80% Füllung -> 10 mms bis 100% Füllung -> Umschalten

    Nachdruck so wenig wie möglich, so viel wie nötig


  • Hallo DZ,

    wie mischt ihr das MB unter ? händisch, volumetrisch, gravimetrisch ... ?

    Habt ihr auch schon mal hochkonzentriertes Micro-Batch ausprobiert?

    (= sehr farbintensiv aufbereitet und durch seine geringe Korngröße bei gleichem oder kleinem %-Anteil noch besser in der Verteilung)

  • Hallo DZ,

    wie mischt ihr das MB unter ? händisch, volumetrisch, gravimetrisch ... ?

    Habt ihr auch schon mal hochkonzentriertes Micro-Batch ausprobiert?

    (= sehr farbintensiv aufbereitet und durch seine geringe Korngröße bei gleichem oder kleinem %-Anteil noch besser in der Verteilung)

    Hey KuFo,

    ich habe leichte Behauptung, dass es nicht daran liegt. Die Behauptung entstand, als ich das Batch und Trägematerial Compoundiert habe und dann verspritzt. Die Farbschlieren sind nach wie vor sichtbar, messtechnisch haben sich die Werte leicht verbessert. Homogener als Compound herzustellen und 100% Dosieren schafft man nicht.

    Behrens ich teste es und würde mich melden, danke für deinen Vorschlag!

  • Die Schlieren sind natürlich schon optisch auf die Musterplatten sichtbar und zusätzlich wurde durch Spektrophotometer die inhomogenität bestätigt.

    Da wir aktuell mit PC mit Universalmasterbatch (lebensmittelkonform, daher nicht veränderbar) auf einer OFS X-Mischdüse ähnliche eklatante Probleme bzgl. Homogenisierung haben, wurde die Idee eines Spektrophotometers bereits angesprochen. Gibt es welche, die empfohlen werden können?

  • Uni Masterbatche machen sehr oft Schlieren-Probleme

    Woher kommen diese Schlieren Probleme?

    Diese Mischschneckenspitzen, wie du sie von BASF z.B. angesprochen hast, haben bei uns, gegenüber den statischen Mischern grundsätzlich versagt

    Was verstehst du unter Mischschneckenspitzen?

    Ich denke (und hoffe), dass ihr die Materialien nach allen Regeln der Kunst gut vorgetrocknet habt. Ggf. Sogar die MBs.

    Das Masterbatch haben wir auch mal sehr sorgfältig vorgetrocknet, was aber keinerlei positive Effekte nach sich zog.
    Problematisch an der ganzen Sache ist, dass das Universal Masterbatch auf Harz Ester Basis schon bei ca.50°C anfängt aufzuschmelzen (Trocknung bei 40°C ca.4h) und durch meinen Aufsatztrockner auf der Maschine (120°C min. 6h, wenn keine Störung) habe ich 45°C am Einzug, was natürlich prädestiniert ist für Kondensat.

  • Was verstehst du unter Mischschneckenspitzen?

    Rückstromsperre mit BASF-Ring ersetzen.

    Das war deine Idee. image.png   Mixing-Ring System BASF | plasma Kunststofftechnik (plasma-kunststofftechnik.de)


    Oder Twente Mixing Ring [Blocked Image: https://masinternational.nl/mediapool/76/765925/resources/big_8540892_0_500-357.JPG]   Home (masinternational.nl)


    Universal Masterbatch auf Harz Ester Basis

    Das kann auch das Problem sein. Es passt nicht zu 100% zu dem Rohmaterial.

  • Universal Masterbatch auf Harz Ester Basis

    Das kann auch das Problem sein. Es passt nicht zu 100% zu dem Rohmaterial.

    Das wissen wir, aber der Hersteller besteht darauf, dass es Universal ist und zu jedem passt und es bei anderen ja auch funktionieren würde.
    Klassische Verkäufer, die mit der Praxis recht wenig zu tun haben...

    Was verstehst du unter Mischschneckenspitzen?

    Rückstromsperre mit BASF-Ring ersetzen.

    Welche Probleme ergeben sich dadurch?

  • Woher kommen diese Schlieren Probleme?

    Man sieht schon, dass innerhalb von ein Polymer-Gruppe die Materialien gibt, die sich nur bedingt verträgen bzw. gar nicht. z. B. TPU ARES und ARET. Zwar TPU's verträgen sich schlecht.

    Welche Probleme ergeben sich dadurch?

    Bessere durchmischung der Schmelze. Mischung sollte homogener sein.


    Behrens Ich habe die Parameter ausprobiert. Einspritzprofil war relativ langsam, dass da Schallplatteneffekt sichtbar war. Habe es schneller eingestellt, um mindestens glatte Fläche zu erzeugen. Ich füge Bild von der Platte ein, damit wir wissen wie es aussieht.

    image.jpg

  • Ich würde aus vielen Jahren Erfahrung mit Einfärbprozessen nicht den Fokus zu sehr auf die Rückstromsperre richten. Wenn ich dass richtig erkenne, wird bei o. g. Prozess mit einen Staudruck in Höhe von 250 bar bei 20er Schnecke gearbeitet - dieses bedeutet, dass das Material gegen eine Kraft von 0,785 to(!!) in den Schneckenvorraum "gequält" wird.

    Das ist für das Material besonders an den Flanken der Schneckenstege,

    aber besonders extrem im Fließspalt zwischen *Sperrring und Dichtring* schädlich!

    Daher muss immer klar sein, dass der Staudruck ein Parameter ist, der mehr Schaden als Nutzen anrichtet, ein Treiber für hohen Energieverbrauch ist er allemal! Beim Einfärben muss eine homogene Vermischung des Materials mit "Gefühl" erfolgen: a) das Material im Bereich des Zylinders zurückhaltend mit Staudrücken belasten und b) die Temperaturen so einstellen, dass eine einwandfreie Entgasung möglich ist, weil besonders auch der Sauerstoff im Granulat nicht mit in die plastische Masse eingemischt werden darf (chemische Reaktionen).

  • Benutzt ihr nur 1 Batch oder stellt ihr die gewünschte Farbe aus verschiedenen Batchen zusammen?

    So wie sich das im letzten Bild zeigt, würde ich eher auf eine Schädigung durch den Scherspalt am Filmanguss tippen (Farbumschlag zu rot). Denn die Farbschlieren zeigen sich - so wie es aussieht - erst in der eigentlichen Musterplatte. Das würde wiederum darauf hinweisen, dass die oder das Batch nicht für euere Rohware geeignet sind oder das viel zu viel Temperatur gefahren wird.

    Das der Hersteller sagt, dass das Batch für Vieles geeignet sei, mag ja sein. Bei euch würde es aber offensichtlich nicht geeignet sein.

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