DEEL 2 : TOEPASSINGEN MASTERBATCH

2.1 : Algemeen

Om klantspecifieke producten te ontwikkelen met een goede prijs/kwaliteit verhouding, is het nodig om zo veel mogelijk informatie te verzamelen over het verwerkingsproces van de opdrachtgever en de eindapplicatie van het product. Alleen met alle relevante informatie zal de masterbatch naar tevredenheid aan de eisen en wensen van een opdrachtgever tegemoet kunnen komen (zie figuur).

De meest belangrijk variabelen welke de verwerkingsprocessen beïnvloeden zijn naast de fysiologische aspecten alle eisen verbonden aan de verwerking en het gebruik van een bepaald product.

Een vragenformulier waarin alle belangrijke informatie gevraagd wordt, op een begrijpelijke manier is erg nuttig voor de juiste ontwikkeling van een masterbatch. Vele masterbatch producenten hebben een dergelijk vragenformulier. Een voorbeeld kan gevonden worden op deze site onder contact. De belangrijke variabelen zullen hieropvolgend in meer detail doorgenomen worden.

2.2 : Productie proces

De eerste vraag is altijd, welke grondstof/kunststof wordt er gebruikt???

In veel gevallen, is het een voordeel om de kunststof van de verwerker als masterbatchdrager in te zetten. Dit is vaak nodig in het geval van technische kunststoffen of speciale producten.

Voor een exacte kleurnastelling, heeft de masterbatch producent de exacte kunststof nodig, wat ingezet zal worden voor de productie. De eigen kleur van een kunststof dient namelijk gecompenseerd te worden wanneer men een bepaalde eind- kleur is gewenst. Dit is vooral van belang bij sommige technische kunststoffen zoals PA en ABS, welke vaak een sterke eigen kleur hebben, bv een geelachtige tint.

In elk geval, alle kunststof systemen met een vulmiddel, zoals mineralen, talk of andere vulmiddelen bezitten een of andere eigen kleur, hierop dient men serieus te letten. Dit probleem is minder serieus bij ongevulde polyolefinen. Het is van belang dat de verwerker zijn basismateriaal niet vervangt door een ander materiaal, omdat de gewenste tint alleen behouden kan worden in de originele kunststof, welke in de productie gebruikt wordt. Dit verklaart ook waarom een kleur vaak afwijkingen vertoont wanneer een masterbatch in een "vreemde" kunststof gebruikt wordt.

Een andere belangrijke overweging is, of de eindkleur gebruikt gaat worden in combinatie met andere producten met dezelfde kleur. Indien dit het geval is, dan dienen de andere producten als referentie gebruikt te worden om de kleurtolerantie te bepalen, ten einde een juiste masterbatchrecept samen te kunnen stellen.

Wanneer een product of kleurplaatje in de gewenste kleur bij een opdrachtgever voorhanden is, dan is het een voordeel om dit te gebruiken als referentie, i.p.v. RAL, Pantone, NCS, HKS of andere kleurkaarten of catalogi. Hierbij kan men nog toevoegen, dat een kleurenvergelijk uit een catalogus of kleurenkaarten middels kleurenmetrie of visuele beoordeling erg moeilijk is in de praktijk. Informatie over kleurenmetrie kunt U verkrijgen bij uw masterbatch leverancier.

Een andere belangrijke variabele is de verwerkingstemperatuur, welke voor thermoplasten kan variëren tussen de 160 °C (folie verwerking) tot over de 300 °C voor spuitgiet applicaties. In het laatste geval dient men een duidelijk onderscheid te maken of de matrijs is uitgerust met een hot-runner en of er standaard polyolefinen gebruikt worden of technische kunststoffen. Ook is het nodig om te weten, dat er in veel gevallen een groot verschil is tussen de ingestelde procestemperaturen in de cilinder en de daadwerkelijke smelttemperatuur. Frictie in de cilinder kan temperatuur pieken veroorzaken in de smelt, welke vaak ver boven de ingestelde temperatuur liggen. Nu de bovenliggende zaken behandeld zijn, is het tijd om in meer detail naar het eindproduct te kijken en het proces waarmee het product geproduceerd wordt. De masterbatch leverancier adviseert meestal of een product in vloeibare, poeder- of granulaatvorm wordt aangeboden. De aanbeveling van de masterbatchproducent hangt natuurlijk wel af van de voorhanden zijnde apparatuur in een fabriek, zoals de aanwezig mix of dosering-units.

2.3 : Oorzaken van fouten

Kleurmiddelen of pigmenten, de belangrijkste bestanddelen van een masterbatch, zijn zeer temperatuur afhankelijk. Bij organische pigmenten, vooral in het geel-rood bereik, bestaat er een duidelijk verband tussen temperatuur, stabiliteit en prijs.

In de praktijk bijvoorbeeld, goedkope gele masterbatch om folieapplicaties mee in te kleuren, zal naar alle waarschijnlijkheid niet gebruikt worden om PP kapjes mee in te kleuren op een spuitgietmachine. Deze gele kap vereist een hogere kwaliteit masterbatch (zie figuur).



In het algemeen zijn er twee fouten die gemaakt kunnen worden betreffende procestemperaturen:

• No 1: De opgegeven temperatuur was lager dan de werkelijk temperatuur tijdens de verwerking, omdat met temperatuur pieken geen rekening is gehouden. Dit kan leiden tot degradatie van de kleurmiddelen, uiteindelijk resulterend in een kleurafwijking ten aanzien van de gewenste kleur.
• No 2: De opgegeven temperatuur was hoger dan de werkelijke procestemperatuur, dit uit veiligheidsoverwegingen of door een onjuiste instelling van de temperatuur (te laag). In dat geval worden dure masterbatches gebruikt en worden de inkleurkosten te hoog voor het eindproduct om competitief te blijven De dosering van de masterbatch is een andere interessante variabele. De dosering van de masterbatch is een functie van de wanddikte van het product en de gewenste intensiteit van de inkleuring. De dosering kan variëren tussen 0,2 en 2% wanneer er vloeibare kleurmiddelen gebruikt worden tot tussen de 15 en 20% wanneer er folies ingekleurd dienen te worden met een masterbatch in granulaat vorm. Het is belangrijk dat de masterbatch producent op de hoogte is van het minimum bijvoegpercentage dat de inkleurapparatuur aankan bij de eindverwerker. In het algemeen zal een lagere dosering de inkleurkosten verlagen. In het geval van extreem lage inkleurpercentages, zal middels de procesparameters de optimale kleurverdeling gerealiseerd dienen te worden.

2.4 : Eisen eind-applicatie

Er zijn is een grote reeks van eind applicaties voor kunststof systemen, variërend van binnengebruik tot buitentoepassingen of toepassingen in water. Wanneer de mogelijkheid bestaat dat het product als buitentoepassing wordt ingezet, dan licht en weerechtheid van de pigmenten in ogenschouw genomen worden.

De lichtechtheid van pigmenten, gemeten volgens de zgn. wol- of blauwschaal wordt gemeten op een schaal van 1-8, waarbij 8 de meest optimale conditie aanduidt. Weerechtheid wordt gemeten volgen de grijsschaal met waarden tussen de 1 en de 5, waarbij 5 de hoogste waarde is. Hoge lichtvastheid wil niet per definitie zeggen dat de weervastheid ook goed is. Zoals het geval is bij een hoge temperatuurvastheid, zijn licht en weervastheid een kwestie van prijs en de kosten van pigmenten dienen altijd in overweging genomen te worden.

Hoe dan ook, het gebruik van additieven/stabilisatoren in de kunststof is een belangrijke factor/overweging wanneer een masterbatch ontwikkeld wordt. In sommige gevallen kan een additief de eindkleur van een bepaalde masterbatch. Daarom dient men bij het toevoegen van een additief hiermee rekening te houden bij de receptuurbepaling van een masterbatch.

Ook dient rekening gehouden te worden door de masterbatch producent of de eindapplicatie bedrukt of gelast kan worden. Wassen en bepaalde dispergeermiddelen kunnen hierop een negatieve invloed op uit oefenen. Deze factoren kunnen meegenomen worden tijdens de ontwikkeling van een masterbatch.

Andere belangrijke informatie, vooral in de verpakkingssector is om te weten welk product uiteindelijk verpakt zal gaan worden in de kunststof, zoals olie of vetten of chemicaliën. Hierop dient de keuze van de beschikbare en bruikbare pigmenten op afgestemd te worden.

2.5 : Wettelijke regelgeving

Een zeer kritische factor bij het selecteren van masterbatches zijn bepaalde reguleringen bij de eindapplicatie. Een duidelijk onderscheid dient gemaakt te worden of de artikelen ingezet worden als commodities, voedselverpakkingen, speelgoed of technische producten. Ook dient men te weten in welk land het product geëxporteerd wordt en welke regels aldaar gelden.

BgVV (Bundesinstitut für gesundheitlichen Verbraucherschütz und Veterinärmedizin) goedkeuring is meestal noodzakelijk voor standaardtoepassingen. De verklaring of goedkeuring laat duidelijk de eisen zien betreffende de zuiverheid en migratieweerstand van de gebruikte kleurmiddelen of additieven. Bv voor speelgoed is voorgeschreven de Europese richtlijn EN-71-3.

Voedselverpakking richtlijnen worden verstrekt door elk land in de Europese Unie. Producten welke geëxporteerd worden naar de USA dienen te voldoen aan de FDA voorschriften. Het is in dit geval belangrijk om te weten dat de FDA richtlijnen zeer strikt nageleefd dienen te worden, waardoor het in sommige gevallen onmogelijk is om een bepaalde kleur in te stellen.