Dávkování masterbatch – LDR a míchání 2026

Úvod do dávkování masterbatch

Výpočet dávkování masterbatch je kritickým mostem mezi formulací barvy a konzistentními lisovanými díly. Ať už vyrábíte automobilové prvky, spotřební elektroniku nebo lékařské komponenty, přesná kontrola barvy může udělat nebo zkazit úspěch vašeho produktu na trhu. V tomto komplexním průvodci rozložíme přesné formule pro výpočet poměru ředění, kalibraci dávkovacích systémů a optimalizaci návrhu šneku pro maximální barevnou homogenitu.

Technologie masterbatch se vyvinula od jednoduchého volumetrického dávkování po sofistikované gravimetrické systémy s možnostmi nastavení v reálném čase. Pochopení formule LDR a principů míchání vám pomůže dosáhnout barevné konzistence požadované pro prémiové aplikace při optimalizaci nákladů na materiál.

Základy poměru ředění (LDR)

Poměr ředění (LDR) je procento barevného koncentrátu ve vaší celkové hmotnosti dávky. Tato zdánlivě jednoduchá metrika ovládá vše od intenzity barvy po výrobní náklady a konzistenci dílů. LDR se vyjadřuje jako procento a obvykle se pohybuje od 0,5 % do 6 %, v závislosti na požadavcích aplikace.

LDR = (Hmotnost masterbatch ÷ Celková hmotnost dávky) × 100%

LDR přímo ovlivňuje náklady na barvu na díl. 2% LDR znamená, že platíte za 2% masterbatch a 98% základní pryskyřice, ale dosahujete cílové intenzity barvy. Pochopení tohoto vztahu je rozhodující pro optimalizaci nákladů a kontrolu kvality.

Proč je LDR důležitý pro kontrolu kvality

LDR ovlivňuje více než jen intenzitu barvy:

• Barevní konzistence: Přesná kontrola LDR zajišťuje jednotnou barvu ve všech dílech
• Mechanické vlastnosti: Nadbytečný masterbatch může ovlivnit pevnost v rázu a povrchovou úpravu
• Výrobní náklady: Optimální LDR minimalizuje používání drahého masterbatch
• Dodržování předpisů: Kritické pro aplikace s kontaktem s potravinami a lékařské aplikace

Základní formule LDR

Základní formule pro dávkování masterbatch je jednoduchá, ale vyžaduje přesná měření:

W_masterbatch = W_dávka × (LDR ÷ 100)

Kde:

• W_masterbatch = Hmotnost masterbatch k přidání (gramy)
• W_dávka = Celková hmotnost dávky včetně základní pryskyřice a masterbatch (gramy)
• LDR = Poměr ředění (procento)

Tato formule předpokládá, že přidáváte masterbatch k čisté základní pryskyřici. Při práci s regrindem nebo předem obarvenými materiály musíte zohlednit existující barevnou koncentraci.

Rozšířená formule LDR s regrindem

Při začleňování regrindu se výpočet stává složitějším:

W_masterbatch = W_celkem × (Cílový LDR - Existující LDR_regrind) ÷ (100 - Cílový LDR)

Tato formule zajišťuje dosažení cílové intenzity barvy při maximalizaci využití regrindu pro úspory nákladů.

Krok za krokem výpočet dávkování

Projděme si komplexní příklad pro automobilní komponent z polypropylenu.

Příklad: Panel přístrojové desky

Specifikace dílu:

• Hmotnost dílu: 250 gramů
• Hmotnost výstřiku: 45 gramů
• Cílový LDR: 2,5%
• Koncentrace masterbatch: 50% pigment
• Základní pryskyřice: PP homopolymer

Krok 1: Vypočtěte celkovou hmotnost dávky

W_dávka = Hmotnost dílu + Hmotnost výstřiku = 250g + 45g = 295g

Krok 2: Vypočtěte hmotnost masterbatch

W_masterbatch = 295g × (2,5 ÷ 100) = 7,375g

Krok 3: Zohledněte koncentraci masterbatch

Pokud váš masterbatch obsahuje 50% pigment, potřebujete 7,375g masterbatch k dodání 3,6875g čistého pigmentu. To ovlivňuje výpočet celkové hmotnosti dávky pro přesné lisování.

Krok 4: Vypočtěte rychlost dávkování

Při době cyklu 30 sekund musí dávkovací jednotka dodat 7,375g každých 30 sekund nebo 0,2458 g/sekundu. Tato rychlost určuje výběr vašeho vybavení a požadavky na kalibraci.

Složitý příklad: Sladění vícebarevné barvy

Pro vlastní barvu vyžadující tři masterbatch:

• Černý masterbatch: LDR = 1,2%
• Bílý masterbatch: LDR = 0,8%
• Zvláštní efekt: LDR = 0,3%
• Celková hmotnost dávky: 180g

Individuální hmotnosti:

• W_černý = 180 × 0,012 = 2,16g
• W_bílý = 180 × 0,008 = 1,44g
• W_efekt = 180 × 0,003 = 0,54g

Celková hmotnost masterbatch = 4,14g (2,3% kombinovaný LDR)

Kalibrace a přesnost dávkovací jednotky

Přesnost dávkování je kritická pro barevnou konzistenci. I malé variace mohou způsobit viditelné barevné rozdíly. Kalibrace zahrnuje měření skutečně dodané hmotnosti proti cílové hmotnosti přes více cyklů.

Postup kalibrace

1. Vynulujte váhu: Ujistěte se, že dávkovací jednotka a sběrná nádoba jsou na nule
2. Nastavte cílovou hmotnost: Naprogramujte dávkovací jednotku pro vypočtenou hmotnost masterbatch
3. Proveďte testovací cykly: Dávkujte 10-20 dávek a zvažte shromážděný materiál
4. Vypočtěte přesnost: Porovnejte skutečnou vs. cílovou hmotnost
5. Upravte parametry: Jemné ladění rychlosti šneku, času dávkování nebo kalibračního faktoru

Standardy přesnosti podle aplikace

Aplikace	Požadovaná přesnost	Rozsah LDR	Typický způsob dávkování
Automobilový exteriér	±0,5%	1,0-3,0%	Gravimetrický
Spotřební elektronika	±0,3%	0,5-2,0%	Gravimetrický
Lékařská zařízení	±0,1%	0,2-1,0%	Vysokopřesný gravimetrický
Balení	±1,0%	2,0-6,0%	Volumetrický

Pokyny pro frekvenci kalibrace

• Počáteční nastavení: Denně po dobu prvního týdne
• Výroba: Týdně nebo po změnách materiálu
• Kritické barvy: Před každým výrobním během
• Po údržbě: Okamžitě po servis dávkovací jednotky

Gravimetrické vs. volumetrické systémy dávkování

Výběr mezi gravimetrickými a volumetrickými systémy dávkování výrazně ovlivňuje barevnou konzistenci a provozní náklady.

Výhody gravimetrického dávkování

• Vysoká přesnost: Vážení skutečně dodaného materiálu (±0,1%)
• Kompenzace hustoty: Zohledňuje variace materiálu
• Nastavení v reálném čase: Nepřetržitá zpětná vazba hmotnosti
• Vhodné pro nízký LDR: Nezbytné pro formulace <1%

Vlastnosti volumetrického dávkování

• Nákladově efektivní: Nižší počáteční investice
• Jednoduchá obsluha: Nevyžaduje zátěžové buňky
• Aplikace s vyšším LDR: Lepší pro formulace 2%+
• Citlivé na hustotu: Vyžaduje konzistentní objemovou hustotu

Hybridní systémy

Moderní dávkovací jednotky kombinují obě technologie: volumetrické podávání s gravimetrickou verifikací. Tyto systémy nabízejí to nejlepší z obou světů s automatickou kompenzací hustoty a vysokou přesností.

Návrh míchacího šneku pro barevnou homogenitu

Návrh šneku je poslední hranicí pro dosažení barevné konzistence. Správná geometrie šneku zajišťuje jednotnou distribuci masterbatch v tavenině.

Základy geometrie šneku

Efektivita míchání = Funkce:

• Variace hloubky kanálu
• Vůle křídel
• Kompresní poměr
• Návrh míchací sekce

Typické typy míchacích šneků

Typ šneku	Míchací mechanismus	Nejlepší pro LDR	Spád tlaku
Dalton míchání	Sekundární kanály	1-4%	Nízký
Maddock míchání	Chaotické míchání	0,5-3%	Střední
Bariérové míchání	Filtrování taveniny	Všechny rozsahy	Vysoký
Distribuční míchání	Laminární proudění	>2%	Nízký

Úvahy o době přebývání taveniny

Barevná homogenita vyžaduje dostatečnou dobu přebývání taveniny pro difuzi:

Doba přebývání = (Objem dávky × Počet křídel) ÷ (Rychlost šneku × Objem kanálu)

Typická doba přebývání pro dobré barevné míchání: 2-4 minuty při teplotách zpracování.

Statická míchadla vs. dynamické míchací šneky

Výběr mezi statickými míchacími tryskami a dynamickými míchacími šneky závisí na vašich výrobních požadavcích a rozpočtových omezeních.

Statická míchací tryska

Výhody:

• Nižší cena: Retrofit na existující šneky
• Žádná ztráta tlaku ve šneku: Udržuje plastifikační výkon
• Lépe čistit: Není vyžadováno demontování šneku
• Vhodné pro: Časté změny barvy, standardní rozsahy LDR

Nevýhody:

• Spád tlaku: 10-30% zvýšení vstřikovacího tlaku
• Omezené míchání: Méně efektivní než míchání šnekem
• Ne pro nízký LDR: Špatný výkon pod 1%

Dynamické míchací šneky

Výhody:

• Vynikající míchání: Lepší homogenita než statická míchadla
• Žádný spád tlaku: Míchání integrované do návrhu šneku
• Lepší pro nízký LDR: Efektivní až do 0,1%
• Flexibilita procesu: Zvládne různé materiály a barvy

Nevýhody:

• vyšší cena: Vyžaduje specializovaný návrh šneku
• Složitá údržba: Změny šneku jsou více náročné
• Omezení materiálu: Nemusí vyhovovat všem pryskyřicím

Kritéria výběru

Faktor	Vyberte statické míchadlo	Vyberte dynamický šnek
Rozsah LDR	>1%	<1%
Změny barvy	Časté	Vzácné
Rozpočet	Omezený	Prémiový
Tolerance dílu	Standardní	Kritická

Dopad regrindu na barevné sladění

Začlenění regrindu je ekonomicky nezbytné, ale komplikuje barevnou kontrolu. Existující barva v regrindu ovlivňuje vaše výpočty LDR a požadavky na míchání.

Analýza barvy regrindu

Před použitím regrindu změřte jeho barevnou koncentraci:

LDR regrindu = (Pigment v regrindu ÷ Celková hmotnost regrindu) × 100%

Tato hodnota je typicky 80-95% původního LDR masterbatch kvůli ztrátě pigmentu během zpracování.

Formule pro barevnou korekci

W_{korekce masterbatch} = W_celkem × (Cílový LDR - LDR regrindu × % regrindu) ÷ (100 - Cílový LDR)

Pokyny pro regrind

Procento regrindu	Požadovaná barevná korekce	Úvahy o míchání
0-20%	Minimální	Dostačující standardní míchání
20-40%	Umírněná	Doporučeno vylepšené míchání
40-60%	Významná	Vyžadovány speciální míchací šneky
>60%	Základní	Barevné sladění může být nemožné

Integrace s řízením Tederic

Vstřikovací stroje Tederic nabízejí pokročilou integraci dávkování pro přesnou barevnou kontrolu.

Inteligentní funkce dávkování

• Nepřetržitý monitoring LDR: Verifikace hmotnosti v reálném čase
• Automatická kalibrace: Samonastavující se parametry dávkování
• Správa receptur: Uložené barevné formulace s vyvoláním jedním kliknutím
• Integrace kvality: Smyčky zpětné vazby s měřením barvy

Synchronizace dávkování Tederic

Řídicí systém Tederic synchronizuje dávkování s obnovou šneku, zajišťuje konzistentní přidání masterbatch bez ohledu na variace času cyklu. To eliminuje barevné variace způsobené časovými rozdíly.

Odstraňování problémů s barevnou nekonzistencí

Systematické odstraňování problémů je nezbytné pro udržení barevní kvality.

Běžné barevní problémy

Problém	Příznaky	Hlavní příčina	Řešení
Barevné pruhy	Viditelné barevné pásy	Nedostatečné míchání	Zvyšte zpětný tlak, zkontrolujte návrh šneku
Barevní variace	Nekonzistentní odstín	nepřesnost dávkování	Rekalibrujte dávkovací jednotku, zkontrolujte kvalitu masterbatch
Špatné krytí	Skvrnitý vzhled	Nízký LDR nebo špatná disperze	Zvyšte LDR, zlepšete míchání
Posun barvy	Postupná změna barvy	Degradace materiálu	Zkontrolujte teploty zpracování, snižte dobu přebývání

Standardy měření barvy

• Spektrofotometr: Laboratorní měření barvy (systém CIELAB)
• Kolometr: Měření výrobního podlažní
• Vizuální standardy: Schválené barevné čipy pro srovnání
• Statistická kontrola: Cpk > 1,33 pro kritické barvy

Shrnutí a osvědčené postupy

Dávkování masterbatch je zároveň věda a umění. Výpočet LDR poskytuje základ, ale úspěšná implementace vyžaduje pozornost vůči kalibraci vybavení, návrhu šneku a kontrole procesu.

Klíčové závěry

• Vypočítávejte přesně: Použijte formuli W_masterbatch = W_dávka × (LDR ÷ 100)
• Kalibrujte pravidelně: Ověřujte přesnost dávkování před každým výrobním během
• Vybírejte správné vybavení: Gravimetrické pro nízký LDR, volumetrické pro vysoký LDR
• Navrhujte pro míchání: Vyberte vhodnou geometrii šneku pro vaši aplikaci
• Zohledněte regrind: Korigujte formulace pro existující barevnou koncentraci
• Monitorujte nepřetržitě: Používejte statistickou kontrolu procesu pro barevnou konzistenci

Dodržováním těchto principů a využíváním integrovaných řídicích systémů Tederic můžete dosáhnout barevní konzistence požadované pro prémiové lisované produkty při optimalizaci výrobních nákladů.

Tento komplexní průvodce pokrývá základní výpočty a osvědčené postupy pro dávkování masterbatch. Pro specifickou pomoc s aplikací se obraťte na technické specialisty Tederic nebo dodavatele masterbatch.