Masterbatch-Dosierung – LDR & Mischen 2026

Einführung in die Masterbatch-Dosierung

Masterbatch-Dosierungsberechnung ist die kritische Brücke zwischen Farbformulierung und konsistenten Spritzgussteilen. Egal ob Sie Automobilteile, Unterhaltungselektronik oder medizinische Komponenten herstellen, präzise Farbkontrolle kann den Markterfolg Ihres Produkts machen oder brechen. In diesem umfassenden Leitfaden zerlegen wir die genauen Formeln für die LDR-Berechnung, Dosiersystem-Kalibrierung und Schneckendesign-Optimierung für maximale Farbhomogenität.

Die Masterbatch-Technologie hat sich von einfacher volumetrischer Dosierung zu anspruchsvollen gravimetrischen Systemen mit Echtzeit-Anpassungsmöglichkeiten entwickelt. Das Verständnis der LDR-Formel und Mischprinzipien hilft Ihnen, die für Premium-Anwendungen erforderliche Farbkonsistenz zu erreichen und gleichzeitig die Materialkosten zu optimieren.

Grundlagen des Verdünnungsverhältnisses (LDR)

Das Verdünnungsverhältnis (LDR) ist der Prozentsatz an Farbkonzentrat in Ihrem gesamten Schussgewicht. Diese scheinbar einfache Metrik steuert alles von der Farbintensität bis zu Produktionskosten und Teilekonsistenz. LDR wird als Prozentsatz ausgedrückt und liegt typischerweise zwischen 0,5 % und 6 %, abhängig von den Anwendungsanforderungen.

LDR = (Masterbatch-Gewicht ÷ Gesamtschussgewicht) × 100%

LDR beeinflusst direkt die Farbkosten pro Teil. Ein 2% LDR bedeutet, dass Sie für 2% Masterbatch und 98% Basiskunststoff bezahlen, aber die Ziel-Farbintensität erreichen. Das Verständnis dieser Beziehung ist entscheidend für Kostenoptimierung und Qualitätskontrolle.

Warum LDR für Qualitätskontrolle wichtig ist

LDR beeinflusst mehr als nur die Farbintensität:

• Farbkonsistenz: Präzise LDR-Kontrolle gewährleistet einheitliche Farbe in allen Teilen
• Mechanische Eigenschaften: Überschüssiger Masterbatch kann Schlagzähigkeit und Oberflächenfinish beeinflussen
• Produktionskosten: Optimale LDR minimiert den Einsatz teurer Masterbatch
• Regulierungskonformität: Kritisch für lebensmittelechte und medizinische Anwendungen

Grundlegende LDR-Formel

Die grundlegende Formel für Masterbatch-Dosierung ist einfach, erfordert aber präzise Messungen:

W_Masterbatch = W_Schuss × (LDR ÷ 100)

Wobei:

• W_Masterbatch = Gewicht des hinzuzufügenden Masterbatch (Gramm)
• W_Schuss = Gesamtschussgewicht einschließlich Basiskunststoff und Masterbatch (Gramm)
• LDR = Verdünnungsverhältnis (Prozentsatz)

Diese Formel geht davon aus, dass Sie Masterbatch zu reinem Basiskunststoff hinzufügen. Bei der Arbeit mit Regrind oder vorgefärbten Materialien müssen Sie die vorhandene Farbkonzentration berücksichtigen.

Erweiterte LDR-Formel mit Regrind

Bei der Einbeziehung von Regrind wird die Berechnung komplexer:

W_Masterbatch = W_Gesamt × (Ziel-LDR - Vorhandenes LDR_Regrind) ÷ (100 - Ziel-LDR)

Diese Formel stellt sicher, dass Sie die Ziel-Farbintensität erreichen und gleichzeitig die Regrind-Nutzung für Kosteneinsparungen maximieren.

Schritt-für-Schritt Dosierungsberechnung

Lassen Sie uns ein umfassendes Beispiel für eine Polypropylen-Automobilkomponente durchgehen.

Beispiel: Armaturentafel-Panel

Teilespezifikationen:

• Teilegewicht: 250 Gramm
• Angussgewicht: 45 Gramm
• Ziel-LDR: 2,5%
• Masterbatch-Konzentration: 50% Pigment
• Basiskunststoff: PP-Homopolymer

Schritt 1: Gesamtschussgewicht berechnen

W_Schuss = Teilegewicht + Angussgewicht = 250g + 45g = 295g

Schritt 2: Masterbatch-Gewicht berechnen

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

Schritt 3: Masterbatch-Konzentration berücksichtigen

Wenn Ihr Masterbatch 50% Pigment enthält, benötigen Sie 7,375g Masterbatch, um 3,6875g reines Pigment zu liefern. Dies beeinflusst die Berechnung des Gesamtschussgewichts für präzises Spritzgießen.

Schritt 4: Dosiergeschwindigkeit berechnen

Bei einer Zykluszeit von 30 Sekunden muss die Dosiereinheit alle 30 Sekunden 7,375g oder 0,2458 g/Sekunde liefern. Diese Rate bestimmt Ihre Geräteauswahl und Kalibrierungsanforderungen.

Komplexes Beispiel: Mehrfarbige Farbabstimmung

Für eine benutzerdefinierte Farbe, die drei Masterbatches erfordert:

• Schwarzer Masterbatch: LDR = 1,2%
• Weißer Masterbatch: LDR = 0,8%
• Spezialeffekt: LDR = 0,3%
• Gesamtschussgewicht: 180g

Individuelle Gewichte:

• W_Schwarz = 180 × 0,012 = 2,16g
• W_Weiß = 180 × 0,008 = 1,44g
• W_Effekt = 180 × 0,003 = 0,54g

Gesamt-Masterbatch-Gewicht = 4,14g (2,3% kombinierter LDR)

Kalibrierung und Genauigkeit der Dosiereinheit

Dosiergenauigkeit ist kritisch für Farbkonsistenz. Selbst kleine Abweichungen können sichtbare Farbunterschiede verursachen. Kalibrierung beinhaltet die Messung des tatsächlich dispensierten Gewichts gegenüber dem Zielgewicht über mehrere Zyklen.

Kalibrierungsverfahren

1. Waage nullen: Sicherstellen, dass Dosiereinheit und Sammelbehälter bei null stehen
2. Zielgewicht einstellen: Dosiereinheit für Ihr berechnetes Masterbatch-Gewicht programmieren
3. Testzyklen durchführen: 10-20 Schüsse dosieren und das gesammelte Material wiegen
4. Genauigkeit berechnen: Tatsächliches vs. Zielgewicht vergleichen
5. Parameter anpassen: Feinabstimmung von Schneckengeschwindigkeit, Dosierzeit oder Kalibrierungsfaktor

Genauigkeitsstandards nach Anwendung

Anwendung	Erforderliche Genauigkeit	LDR-Bereich	Typische Dosierungsmethode
Automobil-Außenbereich	±0,5%	1,0-3,0%	Gravimetrisch
Unterhaltungselektronik	±0,3%	0,5-2,0%	Gravimetrisch
Medizinische Geräte	±0,1%	0,2-1,0%	Hochpräzisions-gravimetrisch
Verpackung	±1,0%	2,0-6,0%	Volumetrisch

Richtlinien für Kalibrierungshäufigkeit

• Erstinstallation: Täglich in der ersten Woche
• Produktion: Wöchentlich oder nach Materialänderungen
• Kritische Farben: Vor jedem Produktionslauf
• Nach Wartung: Sofort nach Service der Dosiereinheit

Gravimetrische vs. volumetrische Dosiersysteme

Die Wahl zwischen gravimetrischen und volumetrischen Dosiersystemen beeinflusst erheblich die Farbkonsistenz und Betriebskosten.

Vorteile gravimetrischer Dosierung

• Hohe Genauigkeit: Wiegt tatsächlich dispensiertes Material (±0,1%)
• Dichtekompensation: Berücksichtigt Materialvariationen
• Echtzeit-Anpassung: Kontinuierliches Gewicht-Feedback
• Geeignet für niedrigen LDR: Unerlässlich für <1% Formulierungen

Eigenschaften volumetrischer Dosierung

• Kosteneffektiv: Niedrigere Anfangsinvestition
• Einfache Bedienung: Keine Lastzellen erforderlich
• Höhere LDR-Anwendungen: Besser für 2%+ Formulierungen
• Dichteempfindlich: Erfordert konsistente Schüttdichte

Hybridsysteme

Moderne Dosiereinheiten kombinieren beide Technologien: Volumetrische Zufuhr mit gravimetrischer Verifizierung. Diese Systeme bieten das Beste aus beiden Welten mit automatischer Dichtekompensation und hoher Genauigkeit.

Mischschneckendesign für Farbhomogenität

Schneckendesign ist die letzte Grenze für die Erreichung von Farbkonsistenz. Die richtige Schneckengeometrie stellt eine gleichmäßige Masterbatch-Verteilung in der Schmelze sicher.

Grundlagen der Schneckengeometrie

Mischeffizienz = Funktion von:

• Kanaltiefenvariationen
• Flugspiel
• Kompressionsverhältnis
• Mischsektionsdesign

Typische Mischschneckentypen

Schneckentyp	Mischmechanismus	Am besten für LDR	Druckabfall
Dalton-Mischung	Sekundärkanäle	1-4%	Niedrig
Maddock-Mischung	Chaotische Mischung	0,5-3%	Mittel
Barrieren-Mischung	Schmelzefiltration	Alle Bereiche	Hoch
Distributive Mischung	Laminare Strömung	>2%	Niedrig

Überlegungen zur Schmelze-Verweilzeit

Farbhomogenität erfordert ausreichende Schmelze-Verweilzeit für Diffusion:

Verweilzeit = (Schussvolumen × Anzahl Flüge) ÷ (Schneckengeschwindigkeit × Kanalvolumen)

Typische Verweilzeit für gutes Farbmischen: 2-4 Minuten bei Verarbeitungstemperaturen.

Statische Mischer vs. dynamische Mischschnecken

Die Wahl zwischen statischen Mischdüsen und dynamischen Mischschnecken hängt von Ihren Produktionsanforderungen und Budgetbeschränkungen ab.

Statische Mischdüsen

Vorteile:

• Niedrigere Kosten: Retrofit auf vorhandene Schnecken
• Kein Druckverlust im Schneck: Erhält Plastifizierungsleistung
• Einfach zu reinigen: Kein Schneckendemontage erforderlich
• Geeignet für: Häufige Farbwechsel, Standard-LDR-Bereiche

Nachteile:

• Druckabfall: 10-30% Erhöhung des Einspritzdrucks
• Eingeschränktes Mischen: Weniger effektiv als Schneckenmischung
• Nicht für niedrigen LDR: Schlechte Leistung unter 1%

Dynamische Mischschnecken

Vorteile:

• Überlegene Mischung: Bessere Homogenität als statische Mischer
• Kein Druckabfall: Mischung in Schneckendesign integriert
• Besser für niedrigen LDR: Effektiv bis zu 0,1%
• Prozessflexibilität: Bewältigt verschiedene Materialien und Farben

Nachteile:

• Höhere Kosten: Erfordert spezialisiertes Schneckendesign
• Komplexe Wartung: Schneckenwechsel sind anspruchsvoller
• Materialbeschränkungen: Passt möglicherweise nicht zu allen Harzen

Auswahlkriterien

Faktor	Wählen Sie statischen Mischer	Wählen Sie dynamischen Schneck
LDR-Bereich	>1%	<1%
Farbwechsel	Häufig	Selten
Budget	Eingeschränkt	Premium
Teiletoleranz	Standard	Kritisch

Auswirkung von Regrind auf Farbabstimmung

Regrind-Einbeziehung ist wirtschaftlich notwendig, erschwert aber die Farbkontrolle. Die vorhandene Farbe im Regrind beeinflusst Ihre LDR-Berechnungen und Mischungsanforderungen.

Regrind-Farbanalyse

Vor der Verwendung von Regrind seine Farbkonzentration messen:

Regrind-LDR = (Pigment im Regrind ÷ Gesamtregrindgewicht) × 100%

Dieser Wert beträgt typischerweise 80-95% des ursprünglichen Masterbatch-LDR aufgrund von Pigmentverlust während der Verarbeitung.

Formel für Farbkorrektur

W_{Masterbatch-Korrektur} = W_Gesamt × (Ziel-LDR - Regrind-LDR × Regrind-%) ÷ (100 - Ziel-LDR)

Regrind-Richtlinien

Regrind-Prozentsatz	Erforderliche Farbkorrektur	Mischungsüberlegungen
0-20%	Minimal	Standardmischung ausreichend
20-40%	Gemäßigt	Verbesserte Mischung empfohlen
40-60%	Erheblich	Spezielle Mischschnecken erforderlich
>60%	Grundlegend	Farbabstimmung möglicherweise unmöglich

Integration mit Tederic-Steuerung

Tederic-Spritzgießmaschinen bieten fortschrittliche Dosierungsintegration für präzise Farbkontrolle.

Intelligente Dosierungsfunktionen

• Kontinuierliches LDR-Monitoring: Gewichtsverifizierung in Echtzeit
• Automatische Kalibrierung: Selbstjustierende Dosierungsparameter
• Rezeptverwaltung: Gespeicherte Farbformulierungen mit One-Click-Abruf
• Qualitätsintegration: Feedbackschleifen mit Farbmessung

Tederic-Dosierungssynchronisation

Das Tederic-Steuersystem synchronisiert Dosierung mit Schneckenregeneration, stellt konsistente Masterbatch-Zugabe unabhängig von Zykluszeitvariationen sicher. Dies eliminiert Farbvariationen durch Zeitunterschiede.

Fehlerbehebung bei Farbinkonsistenzen

Systematische Fehlerbehebung ist notwendig, um die Farbqualität aufrechtzuerhalten.

Häufige Farbprobleme

Problem	Symptome	Hauptursache	Lösung
Farbstreifen	Sichtbare Farbbänder	Unzureichendes Mischen	Rückdruck erhöhen, Schneckendesign prüfen
Farbvariationen	Inkonsistente Nuance	Dosierungsungenauigkeit	Dosiereinheit rekalibrieren, Masterbatch-Qualität prüfen
Schlechte Abdeckung	Gesprenkelter Aussehen	Niedriger LDR oder schlechte Dispersion	LDR erhöhen, Mischung verbessern
Farbverschiebung	Allmähliche Farbänderung	Materialdegradation	Verarbeitungstemperaturen prüfen, Verweilzeit reduzieren

Farbmessstandards

• Spektrophotometer: Laborgerechte Farbmessung (CIELAB-System)
• Farbmessgerät: Produktionsbodemmessung
• Visuelle Standards: Genehmigte Farbchips zum Vergleich
• Statistische Kontrolle: Cpk > 1,33 für kritische Farben

Zusammenfassung und bewährte Praktiken

Masterbatch-Dosierung ist sowohl Wissenschaft als auch Kunst. Die LDR-Berechnung liefert die Grundlage, aber erfolgreiche Implementierung erfordert Aufmerksamkeit gegenüber Gerätekalibrierung, Schneckendesign und Prozesskontrolle.

Schlüsselerkenntnisse

• Präzise berechnen: Formel W_Masterbatch = W_Schuss × (LDR ÷ 100) verwenden
• Regelmäßig kalibrieren: Dosierungsgenauigkeit vor jedem Produktionslauf verifizieren
• Richtige Ausrüstung wählen: Gravimetrisch für niedrigen LDR, volumetrisch für hohen LDR
• Für Mischung entwerfen: Geeignete Schneckengeometrie für Ihre Anwendung wählen
• Regrind berücksichtigen: Formulierungen für vorhandene Farbkonzentration korrigieren
• Kontinuierlich überwachen: Statistische Prozesskontrolle für Farbkonsistenz verwenden

Durch Befolgung dieser Prinzipien und Nutzung der integrierten Tederic-Steuersysteme können Sie die für Premium-Spritzgussteile erforderliche Farbkonsistenz erreichen und gleichzeitig Ihre Produktionskosten optimieren.

Dieser umfassende Leitfaden deckt die grundlegenden Berechnungen und bewährten Praktiken für Masterbatch-Dosierung ab. Für spezifische Anwendungshilfe wenden Sie sich an Tederic-Technikspezialisten oder Masterbatch-Lieferanten.