DE102006052040A1 - Verfahren zur Einfärbung von Kunststoff Spritzgießartikeln - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung umfasst ein Mischsystem zum gezielten Mischen von mindestens zwei unterschiedlichen Farbmitteln (1, 2) mit mindestens einem thermoplastischen Polymerrohstoff (29) zur Einfärbung von Kunststoff-Spritzgussteilen mit einem definierten Farbwert zum Einsatz an einer Spritzgießmaschine während des Produktionsablaufs, wobei die Farbmittel (1, 2) vor, während oder nach dem Aufschmelzvorgang direkt dem Polymerrohstoff (29) zugegeben werden, wobei das Mischsystem die Zusammensetzung der zu mischenden Komponenten auf Basis der relativen spektralen Remissionsverteilung der zur Verfügung stehenden Komponenten berechnet, um einen definierten Farbwert der herzustellenden Kunststoffteile zu erzielen, und die benötigten Komponenten entsprechend der Berechnung dem Spritzgießprozess zuführt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Mischsystem zur Direkt-Einfärbung von Kunststoff-Spritzgussartikeln mit mehr als einem Farbmittel unter Berücksichtigung der Eigenfarbe des eingesetzten Farbwerts des verwendeten Polymerrohstoffs.
  • Stand der Technik
  • Es ist bekannt Kunststoffteile während der Produktion mit einer Spritzgießmaschine mit Farbmitteln einzufärben. Hierbei verwendet man üblicherweise mit definierten Farbwerten vorkonfigurierte Farbmittel.
  • Aus DE 35 05 036 ist zudem bekannt, dass der zu färbende Polymerrohstoff mittels Extruder und einer Anzahl von Einzelfarbmitteln vor dem eigentlichen Spritzgießvorgang gefärbt wird. Hierbei ist das Problem noch nicht gelöst, dass der Spritzgießvorgang wegen des wiederholten Aufschmelzvorgangs und der damit einhergehenden Temperaturbelastung einen wesentlichen Einfluss auf den endgültigen Farbwert hat. Ein weiteres Problem ist, dass die Zusammensetzung der Komponenten für die zu erzielenden Farbwerte mindestens näherungsweise bekannt sein muss.
  • Aus DE 694 221 990 ist zusätzlich bekannt, dass die Farbmittelzusammensetzung nach der Theorie von Kubelka und Munk ermittelt wird. Dabei wird aber das reale Verhalten der Pigmente, nämlich dessen Streuverhaltens, in keiner Weise berücksichtigt, weshalb diese Vorgehensweise zur Herstellung von transparenten Bauteilen mit definierten Farbwerten nicht einsetzbar ist (Farbenphysik für industrielle Anwendungen, G. Klein; Springer Verlag 2004).
  • Aufgabe der Erfindung
  • Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, dass ein erneuter Aufschmelzvorgang mit nachfolgendem Einfluss auf die Farbwerte vermieden wird. Außerdem soll die Zusammensetzung der Farbmittel ohne Vorkenntnisse ermittelt werden unter Berücksichtigung der jeweiligen Eigenfarbe des verwendeten Polymerrohstoffes. Bei einem Materialwechsel während der Produktion von Kunststoffteilen soll der Farbwert der Erzeugnisse unabhängig vom Farbwert des eingesetzten Polymermaterials und dessen Transparenz sein.
  • Das Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst, indem die Zusammensetzung zu mischenden Komponenten auf der Basis der relativen spektralen Remissionsverteilung der Einzelkomponenten ermittelt und die Einzelkomponenten entsprechend direkt dem Spritzgießprozess zugegeben werden. Die speziellen Probleme eines zyklisch arbeitenden Spritzgießvorgangs mit unterschiedlichen Polymerwerkstoffen und damit auch unterschiedlichen Farbwerten des zu färbenden Polymerwerkstoffs werden mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 gelöst, indem das Mischsystem mit einem Farbmessgerät ausgerüstet ist, der einen Vergleich der erzielten Farbe mit dem definierten Farbwert und nachfolgend einer Korrektur der Zusammensetzung ermöglicht.
  • Beispiel
  • Die Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Die Zeichnung gibt eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wieder.
  • Dabei zeigen
  • 1 eine Gesamtdarstellung der Mischanlage als Zusatz zu einer Spritzgießmaschine
  • 2 eine schematische Vorgehensweise der Ermittelung der Zusammensetzung von Farbmitteln auf Basis der gemessenen relativen spektralen Remissionsverteilung der einzusetzenden Komponenten.
  • Die einzelnen Farbmittel (1 und 2) werden mit je einer Dosierpumpe (3 und 4) der volumetrischen oder gravimetrischen Dosiereinheit (5) aus den Farbvorratsbehältern (6 und 7) über die Schläuche (8 und 9) in den Granulateinzug (10) der Spritzgießeinheit (11) bestehend aus Plastifizierschnecke (15) und Zylinder (17) dem Kunststoffgranulat (12), welches aus dem Vorratsbehälter (13) entnommen wird, in einem errechneten Mischungsverhältnis zugegeben. Zur Verbesserung der Farbhomogenität kann unterhalb oder in unmittelbarer Nähe der Farbmittelzuführung ein optionales Mischelement (14) montiert werden. Das Kunststoffgranulat (12) wird mit den zudosierten Farbmitteln (1 und 2) von der Plastifizierschnecke (15) durch Rotation dieser eingezogen und zwischen Schneckengängen (16) und dem beheizten Zylinder (17) aufgeschmolzen und homogenisiert und an das vordere Ende der Plastifizierschnecke gefördert. Die Kunststoffschmelze (18) wird dann durch eine Hubbewegung der Plastifizierschnecke (15) in die Negativform (19) eingespritzt, während die beiden Werkzeughälften (20 und 21), zwischen den beiden Aufspannplatten (20a und 21a), geschlossen sind. Nachdem die Kunststoffschmelze (18) in der Negativform (19) durch Kühlung ausreichend erstarrt ist, kann das Formteil (22) nach dem Öffnen der beiden Werkzeughälften (20 und 21) entnommen werden. Durch eine geeignete Farbmesseinheit (23) kann der Farbwert des entnommenen Formteils (22) gemessen werden. Der Istwert der Farbe kann mit dem angestrebten Sollwert verglichen werden. Durch geeignete Algorhythmen, die in der Regelung (24) integriert sind, kann ein korrigiertes Mischungsverhältnis errechnet werden, falls der Ist-Wert vom Soll-Wert abweicht. Die Menge der von den Dosierpumpen (3 und 4) zu dosierenden Farbmittel (1 und 2) werden dem Sollwert entsprechend angepasst.
  • Zur Ermittelung der Zusammensetzung der Farbmittel werden die Remissionskurven der Einzelkomponenten zusammengeführt. Hierfür wird jeweils die Intensität (25) der Farbe über der Wellenlänge (26) aufgetragen. In 2 sind beispielhaft die Farben weiß (27) und schwarz (31) sowie die des ungefärbten Polymerrohstoffs (29) und der eingesetzten Farben gelb (28) und blau (30) im oberen Diagramm eingetragen. Im unteren Diagramm ist die gewünschte Ziel-Farbe grün (33) dargestellt. Die Zielfarbe ergibt sich aus einer Aufsummierung der Einzelfarben an einer Auswahl von Wellenlängen, dargestellt jeweils als Schnittpunkt der Remissionskurven mit den Schnittpunkten der jeweiligen Wellenlängen (34). Damit ergibt sich die Zielfarbe (32)
  • Die Korrektur des Mischungsverhältnis wird solange durchgeführt bis der Sollwert erreicht ist. Nach Erreichen des Sollwertes kann die Produktion der Formteile (22) mit den gewünschten Farbwerten unverzüglich aufgenommen werden.

Claims (3)

  1. Mischsystem zum gezielten Mischen von mindestens zwei unterschiedlichen Farbmitteln mit mindestens einem thermoplastischen Polymerrohstoff zur Einfärbung von Kunststoff-Spritzgußteilen mit einem definierten Farbwert, zum Einsatz an einer Spritzgießmaschine während des Produktionsablaufs, wobei die Farbmittel vor, während oder nach dem Aufschmelzvorgang direkt dem Polymerrohstoff zugegeben werden dadurch gekennzeichnet, dass das Mischsystem die Zusammensetzung der zu mischenden Komponenten auf Basis der relativen spektralen Remissionsverteilung der zur Verfügung stehenden Komponenten berechnet werden, um einen definierten Farbwert der herzustellenden Kunststoffteile zu erzielen und die benötigten Komponenten entsprechend der Berechnung dem Spritzgießprozess zuführt.
  2. Mischsystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischsystem über ein Farbmessgerät, bzw. Farberkennungssystem, verfügt das die Farbwerte der hergestellten Formteile erfasst und anhand von Abweichungen der Ist-Farbwerte von dem Soll-Farbwert, z.B. aufgrund thermischer Belastung, unterschiedlicher Polymerrohstoffe oder unterschiedlicher Materialchargen der verwendeten Komponenten, die Farbmittelzufuhr automatisch korrigiert.
  3. Mischsystem nach Patenanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischsystem aus einer Parallelanordnung von mindestens zwei gleichen oder unterschiedlichen Dosierpumpen, z.B. Schlauch-, Exzenterschnecken-, Kolben- oder Zahnradpumpen, besteht, die unabhängig voneinander angesteuert werden können.
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