Leitfaden zur Überwindung von Herausforderungen im Zusammenhang mit Farben in der Kunststoffherstellung

Die Kunststoffherstellung hat seit den 1950er Jahren erheblich zugenommen und übertrifft damit die Herstellung aller anderen Materialien. Heute werden Kunststoffe in Märkten eingesetzt, die von der Automobilindustrie über die Warenverpackung bis hin zur Lebensmittel- und Getränkeherstellung reichen. Die Farbe von Kunststoffen ist und bleibt ein entscheidender Faktor, anhand dessen Verbraucher die Qualität und Attraktivität von Produkten beurteilen. Ihre genaue Quantifizierung ist jedoch mit besonderen Herausforderungen verbunden.

Häufige Herausforderungen bei der Farbmessung von Kunststoffen

Zu den typischen Herausforderungen bei der Farbmessung von Kunststoffen gehören die folgenden.

Natürliche Gelbfärbung

Virgin-Kunststoffgranulate vergilben während der Verarbeitung aufgrund von Oxidation auf natürliche Weise. Mit zunehmendem Alter oder durch UV-Strahlung kann es zu einer zusätzlichen Vergilbung kommen. Um klare oder nahezu klare Endprodukte zu erzielen, müssen Hersteller optische Aufheller hinzufügen, die im blauen Bereich des sichtbaren Spektrums fluoreszieren, um die Gelbfärbung zu neutralisieren. Das bedeutet, dass fast alle Kunststoffprodukte zumindest einen gewissen Anteil an optischen Aufhellern enthalten. Infolgedessen fluoreszieren diese Materialien von Natur aus und erschweren es, die gewünschte Klarheit und optische Farbqualität zu erzielen.

Regulatorischer Druck

Behörden weltweit erlassen immer strengere Vorschriften hinsichtlich des Anteils an recyceltem Kunststoff, der bei der Herstellung von neuem Kunststoff verwendet werden muss, um eine stärker kreislauforientierte Wirtschaft zu fördern. Eine Erhöhung der Menge an recyceltem Kunststoff führt zu einem entsprechenden Anstieg der Menge an optischen Aufhellern und anderen Additiven im Ausgangsmaterial, auf den sich die Hersteller einstellen müssen.

Diese Herausforderungen machen genaue Farbmessungen noch wichtiger, da eine Abweichung bei der Eingabe die Ergebnisse erheblich beeinflussen kann.

ESG-Initiativen

Neben staatlichen Maßnahmen spüren auch moderne Kunststoffhersteller einen ähnlichen Druck seitens ihrer Stakeholder. Verbraucher, Mitarbeiter und Investoren fordern zunehmend nachhaltigere Praktiken und Transparenz hinsichtlich der Umweltauswirkungen.

Um diesen Belastungen Rechnung zu tragen, führen viele Unternehmen Initiativen in den Bereichen Umwelt, Soziales und Unternehmensführung (ESG) durch, die zur Umsetzung der sechs Grundsätze einer stärker kreislauforientierten Wirtschaft beitragen. Zu diesen Grundsätzen gehören die Minimierung von Abfall, die Maximierung von Ressourcen, die Einsparung von Energie und die Verringerung des CO2-Fußabdrucks.

Lösungsansätze für Herausforderungen bei der Farbmessung in Kunststoffen

Glücklicherweise gibt es mehrere Maßnahmen, mit denen Sie Probleme bei der Farbmessung in der Kunststoffproduktion lösen können.

1. Einhaltung von Standards

Um festzustellen, ob Ihre Farb- und Spektraldaten innerhalb akzeptabler Toleranzen liegen, müssen Sie zunächst die gewünschten Ergebnisse quantifizieren. Zu den bewährten Verfahren für die Festlegung wünschenswerter Farb- und Spektraldaten gehören die Definition Ihrer Farbstandards und die Einhaltung weltweit anerkannter Testmethoden.

Farbskalen, Bewertungen und Indizes sind ein objektives, wissenschaftliches Instrument zur Kommunikation von Farben durch numerische Ausdrücke. Diese Werte dienen als gemeinsame Sprache zur Bestimmung der genauen Farbe eines Rohmaterials oder Endprodukts. Zu den gängigen Farbskalen, Bewertungen und Indizes in der Kunststoffindustrie gehören:

• Gelbindex (YI)
• Komm schon, du
• Hunter L, a, b
• CIE L*, a*, b*
• ASTM E313 Weißgrad/Gelbstich
• ISO 11475 Weißgradindex
• ISO 17223 Gelbindex

Die Einhaltung globaler Standards ist ebenfalls unerlässlich, um einheitliche Messverfahren und die Integrität der Ergebnisse zu gewährleisten. Beispielsweise erfordert die Messung der Farbe von Kunststoffgranulat die Einhaltung der ASTM D6290-19-Standards für Testmethoden. Ein Teil dieses Rahmens sieht die Messung großer Probenflächen vor, um eine höhere Genauigkeit und Wiederholbarkeit zu erzielen. Beides hilft den Herstellern dabei, die gewünschten Farbergebnisse zu erzielen und gleichzeitig Abfall zu reduzieren und Vorschriften einzuhalten.

2. Regelmäßig messen

Eine wichtige Methode zur Überwindung der Herausforderungen bei der Farbmessung von Kunststoffen ist die Durchführung häufiger Messungen. Die Erfassung von Daten in jeder Produktionsphase liefert umsetzbare Erkenntnisse darüber, welche Verfahren und Prozesse die Farben verändern können. 

Beispielsweise ist Klarheit für Hersteller transparenter Kunststoffe von entscheidender Bedeutung. Durch die Messung von Kunststoffgranulat können Hersteller den Gelbstich ihres Rohmaterials bestimmen und so auf wissenschaftlicher Basis die erforderliche Menge an optischen Aufhellern für die gewünschte Transparenz berechnen. Durch die richtige Mischung im ersten Prozessschritt lassen sich Nacharbeiten und Ausschuss vermeiden, was den ESG-Zielen der Abfallreduzierung und Ressourcenoptimierung zugutekommt.

Ebenso werden bei der Kunststoffherstellung häufig andere Chemikalien wie Kunststofffarbstoffe, Fließadditive und Wärmeadditive verwendet. Die präzise Dosierung dieser teuren Additive ist von entscheidender Bedeutung, da zu wenig davon die Leistung beeinträchtigen kann, zu viel die Kosten erhöht und beides die Farbe beeinflussen kann. Hersteller können während des Produktionsprozesses chromatische Daten quantifizieren, um festzustellen, wo Abweichungen auftreten. Dies ermöglicht eine schnellere Lösung, um den Umfang etwaiger Probleme zu begrenzen und fehlerhafte Produkte sowie einen übermäßigen Energieverbrauch zu reduzieren, der zu einem höheren CO2-Fußabdruck führt.

Konsistente Farbmessung erfüllt vier der sechs Eckpfeiler einer Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe und stärkt das Vertrauen der Unternehmen in ihre ESG-Programme. Außerdem trägt sie zur Einhaltung gesetzlicher Vorschriften bei, indem sie Herstellern wiederholbare Ergebnisse mit recycelten Kunststoffen und Mischungen ermöglicht.

3. Verwenden Sie die genaueste Farbmesslösung

Spektralphotometer sind die Lösung für Genauigkeit, Wiederholbarkeit und Konsistenz bei der Quantifizierung von Kunststofffarben und Spektraldaten. Diese Lösungen messen die Lichtdurchlässigkeit und das reflektierte Licht, um einen Vergleich mit Ihren Toleranzen und branchenweit anerkannten Skalen und Indizes zu ermöglichen. Dieser Vergleich ermöglicht es Herstellern, die Farbqualität über Produktionslinien, Fertigungsstätten, Masterbatches und Lieferanten hinweg zu kontrollieren, um die Compliance zu verbessern, Abfall zu reduzieren und die Berichterstattung und Rechenschaftspflicht gegenüber den Stakeholdern zu verbessern.

Es sind viele Modelle erhältlich, die unterschiedliche Anforderungen erfüllen und die Effizienz steigern, darunter Hand- und Tischspektralphotometer.

Mit einem tragbaren Gerät können Sie Farben vor Ort messen. Diese leichten Geräte eignen sich ideal für die Erfassung von Daten direkt in der Produktion oder im Werk eines Lieferanten, um die Einhaltung der Toleranzen sicherzustellen. Beispielsweise bietet der MiniScan EZ 4500L von HunterLab außergewöhnlichen Komfort, großzügigen Speicherplatz und eine unübertroffene Geräteübereinstimmung für Konsistenz.

Tischmodelle ermöglichen genaue Messungen für die Qualitätssicherung in jedem Farb-Workflow. Erfassen Sie Daten in nur wenigen Sekunden auf undurchsichtigen, unebenen Oberflächen wie Sicherheitskegeln mit einem Spektralphotometer wie ColorFlex L2. Diese Option liefert objektive Spektral- und Farbinformationen, um die Einhaltung von Toleranzen zu dokumentieren oder Unterschiede zu quantifizieren, damit Sie deren Ursache besser untersuchen können.

Der kompakte Agera ist ideal für diejenigen, die recycelte Kunststoffgranulate als Rohmaterial verwenden, da er über eine UV-steuerbare LED-Beleuchtung verfügt. Messen Sie die Farbe der Granulate auf Konsistenz, wenn Sie Masterbatches entwickeln, um das Risiko von Farbabweichungen zu minimieren und gleichzeitig die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften, Qualität, Wiederholbarkeit und ESG-Ziele zu unterstützen.

UltraScan PRO bietet sowohl Transmissions- als auch Reflexionsmessungen und deckt einen Spektralbereich von 350 Nanometern bis 1.050 Nanometern ab – den gesamten sichtbaren CIE-Bereich plus Nahinfrarot (NIR). Dieses Gerät kann gleichzeitig die Trübung messen, um die Effizienz und den Nutzwert in Anwendungen wie der Herstellung von Brillengläsern zu verbessern, wo Klarheit und Farbe für die Sichtbarkeit von entscheidender Bedeutung sind.

Vertrauen Sie HunterLab für Lösungen zur Farbmessung von Kunststoffen

HunterLab ist seit mehr als sieben Jahrzehnten ein Synonym für die zuverlässigsten und genauesten Farbmesslösungen der Kunststoffindustrie. In den letzten mehr als 70 Jahren haben wir Herstellern Farbspektralphotometer geliefert, auf die sie sich bei der Qualitätssicherung und der Gewährleistung einer gleichbleibenden Farbqualität verlassen können. Unsere Geräte bieten eine außergewöhnliche Übereinstimmung zwischen den Geräten und mehr integrierte Funktionen und Mehrwert als alle anderen auf dem Markt erhältlichen Geräte. Damit sind sie die erste Wahl für Qualitätslabore der besten Marken von heute.

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