PLA/PETG mit Masterbatch färben (Extrusion)

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    • PLA/PETG mit Masterbatch färben (Extrusion)

      Hallo liebe Forum-Mitglieder,

      vielen Dank für die Aufnahme.


      mein Name ist Paul und ich habe mit Kunststoffen nur im Hobbybereich zu tun. (Mache viel mit 3D-Druck) Momentan baue ich schon meinen zweiten"Hobby Heim Extruder" um 3d-Druck Filament zu recyclen und wieder zu verwenden.

      Da ich irgendwann bei Google auf Grenzen bzgl. Material usw. gestoßen bin, wollte ich hier bei den Profis um Rat fragen, hätte da ein paar Anfänge Angelegenheiten :)


      Ich habe PLA Granulat (1A Ware, transparent) welches ich gerne einfärben möchte. Nun habe ich ein PP Masterbatch gekauft, allerdings wird es bei meiner Temperatur, wenn ich PLA extrudiere nicht homogen.
      Meine Anfängerfrage: Wenn ich PLA färben möchte, muss ich Masterbatches auf PLA Basis kaufen ?

      Das bezieht sich auch auf andere Materialien: Wenn ich ABS Färben möchte, benötige ich dann ABS als Träger für Masterbatches ?

      Ich wollte auch mit einen Shredder diverse "PLA Fehldrucke" zermahlen, wenn ich dann ein "buntes Granulat" erhalte, kann ich dieses z.B mit einen Masterbatch wieder komplett schwarz oder Blau einfärben ?

      Kennt evtl. jemand Bezugsquellen für Unternehmen welche Masterbatches auch in kleineren menge z.B 1-5 KG liefern ?

      Ich wollte auch PET Material shreddern, bzw. Rezyklat kaufen (aus Flaschen) kann ich es wieder mit einen entsprechenden Masterbatch einfärben ?


      Viele Fragen auf die hoffentlich jemand eine Antwort hätte :)

      Ich bedanke mich bereits im Voraus.



      Schöne Grüsse :thumbup:
    • Nun weiß ich natürlich nicht, wie intensiv dein Ex das Material homogenisieren kann. Wohl eher "kaum". Dann kann ein "Igel" auf dem letzten Stück der Schnecke gut helfen.
      Ich weiß so spontan auch nicht, ob PLA und PP kompatibel sind. Ideal währe tatsächlich ein MB auf PLA-Basis. Das gilt grundsätzlich für alle Polymere.
      Das Einfärben von Mahlgut bunt gelingt in der Regel ausschließlich in Richtung schwarz.
      Hast du ein PET-Mahlgut / Schreddergut in 1A Qualität hat das Zeug meistens 1 Farbe: Transparent.
    • PLA und PP sind nicht mischbar. PLA ist polar, während PP unpolar ist. Du wirst somit immer ein zweiphasiges Gemisch haben, was von der Qualität her schlecht ist. Ebenso ist die Viskosität anders, was sich negativ auf den Druck auswirkt. Hinzu kommt noch das unterschiedliche Aufschmelzverhalten, was ebenfalls negativ für die Qualität ist.
      In allen Fällen macht es Sinn nur gleiche Kunststoffe zu mischen, damit solche Probleme klein gehalten werden.

      Wie @petersj es schon richtig beschrieben hat, bist du beim Einfärben arg limitiert. Die einzige sichere Farbe ist nicht direkt schwarz, sondern grau in vielen Stufen. Mehr solltest du nicht erwarten.

      Die passenden Masterbatches kannst du in der gewünschten Menge nur bei Fertigfarben kriegen. Das ist einfach Katalogware, die auf Lager liegt. Ob man dir 5kg verkauft, ist davon abhängig, ob das Masterbatch in 5kg-Säcke abgepackt ist. Du musst stets die kleinste Gebindegröße kaufen und zu verhandeln, ob es drunter liegen kann, wird nichts bringen, da der Preis enorm steigt und der 10kg-Sack am Ende günstiger ist als der individuelle 2kg-Sack. Frag mal Finke Farben an, was sie haben.
    • Ich würde in diesem Anwendungsfall - Extruder fast ohne Mischwirkung, da kein Zweischnecken-Extruder mit Knetwirkung, multible Materialien in Kleinstmengen - ganz auf die Anwendung von MB verzichten. Bei enigen Herstellern kann man die Farbmittel (Monopigmente, am besten in Pulverform) auch gelegentlich "lose" kaufen. Das kostet zwar sicherlich Überredungskunst, dürfte aber durchaus möglich sein. Da es sich bei deiner Anwendung um den Temperaturbereich bis max. 280°C handeln dürfte, wird der größte Teil der Farbmittel verwendbar sein. Da diese Pigmente idR. sehr intensiv sind wirst du nur sehr wenig gebrauchen. Also nicht gleich 10 kg kaufen, sondern nur 100g. Am Anfang würde ich auch nur wenige Grundfarben kaufen. Schwarz ist meistens "Ruß". Von "geperlten" (agglomerierten) Einstellungen ist wiederum bei deiner Anwendung abzuraten, da du sie auf deinem Ex nicht dispergiert bekommst. Ansonsten sind die meisten Pigmente mischbar, so dass auch "Zwischenfarben" erzeugt werden können (z.B. blau+gelb = grün). Aber da muss man Erfahrungen sammeln.

      Du solltest dir dann eine art Farbkammer oder Mischerecke einrichten mit einer kleinen Feinwaage (0,01g). Damit könnten Farbziele bei entsprechender Buchführung / Rezeptur-Datensicherung einigermaßen reproduziert werden.
      Bei PET-Mahlgut bzw. Shreddergut wirst du vermutlich Probleme bekommen. Oft wird das nur Bigbag-weise oder in noch größeren Gebinden (Silozug) verkauft. Dazu kommt, dass es sich meistens um Flakes handelt. die Größen der Einzelflakes variiert oft in einem Gebinde zwischen 3x0,5mm bis hin zu 10x10mm bei einer mittleren Dicke von 1-3mm. In der Folge wird ein homogenes Einfärben dann auf deinem Ex sehr schwer. Die Farbmittel lagern sich beim Mischen nur auf der Oberfläche der Flakes an (ggf. Mischöl / Parafinöl erforderlich). 1A Waren sind meistens farblich sortiert, bzw. es ist weiß transparent. Dann gibt es noch die Fraktionen grün, blau und gemischt. Teile von Deckeln und Etiketten (meist aus PP oder PE) sollten nicht vorhanden sein. Das würde bei deiner Maschinenanlage wiederum zu Unverträglichkeiten und Inhomogenitäten führen. Sehr schwierig alles, da die Lot-Größen sehr klein sind.
      Probier es einfach mal aus.
      Wenn du Mahlgut verschiedener Farbe erzeugst wird als erstes Extrudat idR ein Grau-Braun mit einem Touch in Richtung der intensivsten bzw. am meisten vorkommenden Farbe heraus kommen. Das wäre der erste Schritt einer Homogenisierung. Dieser Strang sollte wieder granuliert werden und in einem zweiten Prozess dann in eine bestimmte Richtung überfärbt werden.
      Hier hör ich mal auf, sonst vergeht dir noch die Lust am Experiment. :)
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      Vielen lieben Dank für euer Feedback, dass nenne ich mal eine "geballte Ladung" an Wissen :)

      Das mit dem Pigmenten in Pulverform finde ich eine sehr gute Idee.

      Ich werde demnächst einfach experimentieren.

      @1u21 Gibt es denn evtl. so etwas wie eine Tabelle mit Kunststoffen, welche sich untereinander mischen lassen.

      z.B Kann ich PETG mit PP mischen usw.


      Was hat es denn mit diesen Universal Masterbatches auf sich, die lassen sich ja laut den Herstellern soweit auf viele Materialien anwenden ?




      Mein erster "kleiner" Extruder hat folgende Schnecke, "Igel ist leider keiner drauf"
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      Schmelzfreund schrieb:



      @1u21 Gibt es denn evtl. so etwas wie eine Tabelle mit Kunststoffen, welche sich untereinander mischen lassen.

      z.B Kann ich PETG mit PP mischen usw.


      Was hat es denn mit diesen Universal Masterbatches auf sich, die lassen sich ja laut den Herstellern soweit auf viele Materialien anwenden ?
      Ja, solch eine Tabelle gibt es. Auf die Schnelle habe ich die nicht parat, da dieses Wissen bei den Kunststoffleuten in Fleisch und Blut übergeht.

      Als folgende Faustregeln kannst du dir folgendes merken:

      • PP und PE lassen sich nur untereinander mischen. Mit allen anderen Kunststoffen vertragen die sich nicht, weil PP und PE unpolar sind, während viele andere Kunststoffe polar sind. Aus dem Grund kannst du mit den meisten Klebern keine Teile aus PP und PE irgendwo drankleben
      • PETG ist amorph und nicht teilkristallin. Amorphe Kunststoffe lassen sich generell nicht mit teilkristallinen Kunststoffen mischen, da das Aufschmelz- und Abkühlverhalten ein anderes ist
      • Neben der chemischen Verträglichkeit und Kristallstruktur(amorphe Kunststoffe haben 0% Anteil an Kristallen), muss auch das Verarbeitungsfenster sehr ähnlich sein. So ist es nicht möglich einen Kunststoff mit geringer Verarbeitungstemperatur mit einem Kunststoff zu mischen, der eine hohe Verarbeitungstemperatur hat. Ein POM mit 220°C Verarbeitungstemperatur kann nicht mit einem PA66 gemischt werden, da PA66 erst bei 300°C verarbeitet wird. Bei dem Beispiel sind die oberen Bedingungen erfüllt, aber nicht die Verarbeitungstemperatur.

      Dein Extruder wird keine großartige Mischwirkung haben. Er fördert und schmilzt auf, kann aber nur schlecht mischen, da die Schmelze nur mittels Wandreibung umgewälzt wird, aber nicht durch effektive Durchmischung, wie mit einem "Igel".
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      Ja ok. Die Schnecke ist eine reine Förderschnecke, die zwar einen Kompressionsbereich hat, aber sonst nichts. Der vordere Bereich, in dem keine Fördergänge sind, könnte mit einem "Igel" getunt werden. Das bringt aber nicht all zu viel, da die Schnecke sehr kurz und vermutlich auch nur einen Durchmesser von max 15-30mm hat.
      PET und PP verträgt sich auch nicht. Mit der Schnecke wirst du auch bei verträglichen Materialien keine ausreichende Homogenisierung erreichen, weil keine Misch- oder Dispergieraktiven Bereiche vorhanden sind. So wie im Anhang müsste eine wirkungsvolle Schneckenkonstruktion dann aussehen. Dein Extruder schiebt das Granulat nur langsam durch den Zylinder, heizt es dabei durch Wärme von außen und ein wenig Friktionswärme auf bis es plastisch wird und drückt es in der gleichen Reihenfolge wie es eingezogen wurde an der Düse z.B. als Strang wieder ins Freie. Problem: Keine Mischwirkung.
      Um verschiedene "unverträgliche" Polymere zu einem Blend zu homogenisieren, das sich dann auch nicht wieder trennt (ABS/PC Blend, ABS/PA-Blend, PET/PBT-Blend) braucht es auch außerdem noch ein wenig Chemie und Know-How. Und am besten größere Mengen als 1kg.

      Universal-Masterbatches können universell in entsprechenden Polymergruppen eingesetzt werden. MB auf PE-Basis also speziell in PE. Teilweise auch in PP, PA, TPE und TPV. Begrenzt wird es auch in in nichtkompatiblen Polymeren eingesetzt, wenn der Kunde entsprechende Versuche durchführt und Unverträglichkeitsschlieren evtl ignoriert. Ähnlich verhält es sich mit MBs auf SAN, PP und "wasweißich"-Basis. Für ein Polymer passt es super, alles andere ist eigentlich "Krüppelkram". Auch auf die Gefahr hin, dass ich jetzt exkommuniziert werde. Ein Batch sollte immer auf das spezielle ausfärbepolymer abgestimmt sein. Dabei spielt dann auch die Viskosität eine Rolle.
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      petersj schrieb:

      Auch auf die Gefahr hin, dass ich jetzt exkommuniziert werde. Ein Batch sollte immer auf das spezielle ausfärbepolymer abgestimmt sein. Dabei spielt dann auch die Viskosität eine Rolle.
      Von mir wirst du nicht exkommuniziert. Das ist der einzige sinnvolle und gangbare Weg zuverlässige Farbqualität zu erhalten ohne die anderen Eigenschaften großartig zu verändern. Idealerweise wird das zu verarbeitende Material im Vorfeld schon im Extruder farblich eingestellt, damit ich an der Spritzgussmaschine keinen Hickhack mit Dosierung unc Co. habe. Bei großen Mengen an Kunststoff von einer Farbe rechnet sich das zügig, da ich die ganzen händischen stichprobenartigen Prüfungen bezüglich Farbe nicht mehr brauche.
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      Vielen Dank für die Fürsprache. :)
      Das sagen wir eigenlich auch immer: Die Aussteuerung der Farbe ist bei Compounds einfacher, beständiger und reproduzierbarer. Konter der Kunden: Wenn wir Batch kaufen, können wir die Rohwaren nach den Preisen wechseln und das Batch setzen wir ja auch bei anderen Produkten ein. Dass das aber nicht immer und immer seltener Sinn macht, begreifen immer noch nicht alle. Nach dem Motto: die hohen Transportkosten. In der Folge gibt es dann die bekannten Probleme der Schlieren, Fließlinien, Abschieferungen etc.
      Im Fall von Schmelzfreund ist die Problematik ja der Kleinextruder, der Wunsch, Mahlgut selbst einzufärben und aus den gesammelten Proben dann ein Filament herzustellen. Da die Anforderungen an die Reinheit der Filamente für den 3D-Druck aber sehr hoch sein müssen, um einen einwandfreien Druck zu erreichen, kann er mit Batchen und Gemischen aus Polymeren nicht wirklich guten Erfolg haben.
      Tut mir leid Schmelzfreund. Materialsammlung ist zwar im Sinne der Ressourcenschonung durchaus wünschenswert. Nur solltest du unbedingt SORTENREIN sammeln. Und tu dir einen Gefallen: Verzichte auf PET-Flakes. Für den 3D-Druck solltest du für einwandfreie Filamente grundsätzlich Neuware verwenden. Wir haben auch schon versucht Recykling-Ware zu verwenden. Auf unseren Druckern verstopften damit regelmäßig die Düsen wegen Schmutzpartikeln (die sich bei B, C und D Waren nie ganz ausschließen lassen) und auch die erforderliche Homogenität der Filamente bezüglich der Viskositäten war selbst für Eigenanwendungen bei uns im Hause nicht zu erreichen. Veranlasste Versuche als Gegentests bei einem großen Filamenthersteller, den wir mit eingefärbtem Granulat beliefern, zeigten die gleichen Ergebnisse.