Ausgasung Polypropylen

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    • Ausgasung Polypropylen

      Moin Moin,

      folgende Problematik bereitet mir aktuell Kopfzerbrechen:
      Wir etikettieren frisch hergestellte Teile über eine automatische Etikettieranlage.
      Die Teile sind aus einem Standard-Polypropylen (Bormod HF955MO) und durchlaufen nach der Fertigung ca. 5-10 Minuten eine Kühlstrecke.
      Direkt nach dem Etikettieren sehen die Teile fehlerfrei aus, nach ca. 24 Stunden bildet sich ,vermutlich durch die Ausgasung, eine Orangenhaut, welche sich nach weiteren 4 Tagen zwar wieder zurückbildet, jedoch immer noch sichtbar ist. :/
      Versuche bzgl. Etikettenmaterial, Klebstoff und Lackierung (Diffusion) etc. wurden bereits durchgeführt, ebenso wurden bereits blanko gefertigte, alte Teile per Hand auf die Anlage aufgelegt, bei denen die Problematik nicht auftrat.
      Habt ihr Erfahrung mit Ausgasung in dieser Thematik gemacht und habt eine Idee, wie man da heran gehen könnte?
      Und sind euch Messmethoden bekannt, die Ausgasung eines Teils nach der Produktion zu ermitteln?

      Viele Grüße ^^

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von Baer ()

    • Ob es sich um eine Ausgasung aus dem PP handelt, ließe sich sicherlich per Gaschromatographie feststellen. Die Teile müssen allerdings grob zerkleinert in entsprechenden Küvetten gasdicht und ggf, mit einem entsprechenden Lösungsmittel kurz nach der Produktion verpackt werden.
      Ich vermute aber eher eine weitere Nachschwindung. Diese muss nicht nach 24h abgeschlossen sein, sondern kann sich im ungünstigen Fall erst nach längerer Zeit zeigen.
    • Ich tippe auch auf Nachschwindung. Wie warm ist das Kühlwasser?

      Nachtrag:
      Wird PP mit zu kaltem Wasser gekühlt, entsteht an der Randschicht eine stark amorphe Phase. Bedingt durch die sehr starke Neigung von PP und PE ein teilkristallines Gefüge zu bilden, wird diese amorphe Randschicht innerhalb von 48-72h sich in ein teilkristalline Randschicht umwandeln, was zu einer Änderung der Abmessungen des Artikels führt. Dieser Prozess kann mit keinem thermischen Verfahren gestoppt werden. Somit bringt es nichts PP und PE mit kaltem Wasser zu kühlen. Hilfreich ist es die Kühlwassertemperatur auf 40-50°C anzuheben, da dies den amorphen Anteil innerhalb der Randschicht deutlich reduziert und die Nachschwindung deutlich unter 24h abgeschlossen ist. Leider kann die Anhebung nicht einfach so gemacht werden, da die Geometrie des Werkzeugs auf die amorphe Randschicht ausgelegt ist und es mit höherer Kühlwassertemperatur starke Änderungen in der Geometrie gibt. Dies kann, je nach Geometrie des Artikels, zu Schwierigkeiten beim Entformen führen.
      Da Ihr ein angeschlossenes Kühlbad habt, wäre es sinnvoll die Wassertemperatur des Kühlbads anzuheben. Ihr könnt das auch für eine Versuchsreihe machen, um zu sehen, ob es die Nachschwindung ist oder Ausgasung. Ändert sich das Bild der Orangenbild oder verschwindet ganz, so ist es die amorphe Randschicht, die das hervorruft. Sollten es die Ausgasungen sein, dürfte sich das Bild nicht ändern.

      Anhand deiner bisherigen Fehlerbeschreibung und gemachten Versuchen, tippe ich aber sehr stark auf die Nachschwindung.

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von 1u21 ()

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    • Entschuldige bitte die verspätete Antwort

      Die Kühlwassertemperatur beträgt 17°C. Eine höhere Werkzeugtemperatur, auch wenn ich dies bevorzugen würde, ist aus Zykluszeit-technischen Gründen nicht vorgesehen, wäre in Bezug auf die Geometrie allerdings möglich.
      Die Möglichkeit einer Gaschromatographie haben wir leider nicht.

      Vor Kurzem wurde das Material des Artikels von Polystyrol auf Polypropylen umgestellt , die Bildung der Orangenhaut trat dort ebenfalls schon auf (Damals hat es den Kunden allerdings noch nicht gestört :huh: ) - was meiner Meinung nach ein Indiz dafür ist, dass es weniger an der Nachschwindung als an der Ausgasung liegt.
      Nach einer gewissen Standzeit flaut diese Orangenhaut ab, ist aber noch weiterhin in Form von Blasen vorhanden. Dies sehe ich darin begründet, dass die Diffusion der Gase durch das Etikett (PE) langsamer voranschreitet als die Ausgasung selbst und die Dehnung des Etiketts an denjenigen Stellen kompensiert wird, an denen die Klebkraft am geringsten ist. Daher die Veränderung von Orangenhaut zu Bläschen.
      Den Einfluss von Nachschwindung möchte ich allerdings nicht komplett abhaken - danke nochmal für diesen Tipp!

      Meine Überlegungen gehen daher aktuell in die Richtung:
      a) die Oberfläche zu aktivieren, um die Klebkraft zu vergrößern
      b) die Ausgasung während der Zeit in der Pufferstrecke stattfinden zu lassen
      c) die Etiketten durchlässiger zu machen (Perforation leider keine Option)
      d) einen vergleichbaren PP-Typ mit geringerer Ausgasung zu finden
    • Eine kleine Frage zu dem Artikel. Wie dick ist er im Bereich, wo ihr klebt? Und kannst du ein oder ein paar Fotos davon hier reinstellen?

      Ich bezweifle sehr stark, dass es wirklich die Ausgasung ist. Für eine Bläschenbildung ist ein ordentlicher Partialdruck notwendig und der lässt sich mit einfachen Ausgasungen nicht erreichen. Bläschen können auch erzeugt werden, wenn der Artikel schwindet und sich so der Aufkleber verschiebt. Abhilfe würde ein Kleber schaffen, der nicht so extrem gut hält und leichte Dehnungen zulässt.
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    • 1) Die Wandstärke beträgt über die gesamte Klebefläche 1,0 mm.

      2) Ein Foto darf ich gem. der internen Vorgaben leider nicht hochladen.

      3) als "Orangenhaut" bezeichne ich in diesem Falle keinen Formteilfehler, sondern eine (ungleichmäßig) über die gesamte Etikettenfläche verteilte Ausbildung kleiner Bläschen zwischen Formteil uns Etikette.

      Die bisherigen Versuche haben z.T. Verbesserungen bewirkt, jedoch keine gänzliche Vermeidung des Fehlerbildes ermöglicht.
      Im Endeffekt wird sich wohl weder der Einfluss von Ausgasung/ fogging oder Nachschwindung ausschließen können - deshalb werden wir versuchen, beiden Einflüssen entgegen zu wirken und/oder diese in irgendeiner Weise zu kompensieren.
    • Zum Thema Ausgasungen:
      Mal mit den etablierten Instituten (z.B.SKZ)sprechen, bezüglich des möglichen "Auffangen" der Ausgasungen zwecks Analyse bei denen. Oder Dräger fragen.

      Orangenhaut der Klebeetiketten:
      Offensichtlich hilft da nur das Produzieren der Behälter auf "Halde" und dann das Etikettieren erst 1-2 Wochen später laufen zu lassen. Eine durchaus gängige Methode, wenn man mit solchen Problemen konfrontiert ist.
    • Die angehängte Grafik zeigt die Schwindung in Längs- und inQuerrichtung (zur Fließrichtung), spritzfrisch sowie nach 24 Stunden.Zusätzlich wurden hier verschiedene Nachdrücke gefahren. Deutlich ist zu sehen,dass die Schwindung mit steigendem Nachdruck wesentlich geringer ist. Gespritztwurde in diesem Fall ein Standard-PP. Die Schwindungsmessung erfolgte in Anlehnung an die DIN EN ISO 294-4 an Platten 60x60x2mm.
      Damit sollte eigentlich verdeutlicht werden, dass eine Etikettierung der Behälter in den ersten 24 Stunden wenig Sinn macht, Bei enem Etikett mit einer Seitenlänge von 100mm müsste dieses z.B. um 1mm mit dem Behälter schrumpfen. Das wird aber nicht stattfinden. Also gibt es Falten oder "Blasen".
      Eine "Ausgasung" konnten wir bei einem Standard-PP nicht feststellen (GC).
      Dateien
      • Schwindung PP.pdf

        (40,5 kB, 19 mal heruntergeladen, zuletzt: )
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    • Vielen Dank @petersj für diesen Versuchsbericht.
      Mittlerweile konnten wir eine Verbesserung erzielen:

      Eine Werkzeugtemperierung auf 40°C hat mittlerweile doch ein OK bekommen und die Fehlerausprägung deutlich reduziert. Zusätzlich dazu kompensiert ein anderer Kleber die Schwindung deutlich besser - welcher jedoch eine wesentlich geringere Haftung aufweist. Dieses versuchen wird durch eine Plasmaaktivierung der Oberfläche unter Kontrolle zu bringen.