Lösung von Problemen mit der Farbstabilität von TPU-Außenteilen während der Prototypenprüfung

Wie wir einem deutschen Designstudio geholfen haben, die Probleme mit der Farbstabilität von TPU-Sicherheitsprodukten für den Außenbereich durch innovative Materiallösungen und strenge Testprotokolle zu lösen.

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Ein Produktdesigner eines professionellen deutschen Designstudios trat an uns heran, um uns bei der Herstellung eines Sicherheitsprodukts für den Außenbereich für seinen Kunden auf dem europäischen Markt zu unterstützen. Dieses Projekt erforderte eine maßgeschneiderte Spritzgusslösung, die Flexibilität, Wasserdichtigkeit und Schlagfestigkeit gewährleistet und gleichzeitig durch leuchtende Farben eine hohe Sichtbarkeit bietet.

Der Konstrukteur hatte bereits die 3D-Modellierung und die Gestaltung des Erscheinungsbildes abgeschlossen. Nach Erhalt der Konstruktionszeichnungen führte unser Ingenieurteam sofort eine strukturelle und verfahrenstechnische Machbarkeitsanalyse durch. Strukturell war das Produkt vollständig für die Spritzgussproduktion geeignet.

Details zum Projekt

Herausforderung Farbe

Um die Funktions- und Nutzungsanforderungen zu erfüllen, entschied sich der Designer nach Rücksprache mit uns für die Verwendung von TPU/TPE-Weichgummimaterial und wünschte sich eine fluoreszierende orange Farbe, um die Sichtbarkeit im Freien zu verbessern.

⚠️ Technischer Hinweis: Nach unserer langjährigen Erfahrung ist fluoreszierendes Orange bei TPU/TPE-Werkstoffen sehr anfällig für UV-bedingten Abbau und Verfärbungen und daher für den langfristigen Einsatz im Freien ungeeignet.

Ein Stapel durchsichtiger Kunststoffkügelchen, die auf einer dunklen Fläche verstreut sind und als Rohmaterial für die Herstellung verwendet werden.

Herausforderung Farbe

Hypothesenüberprüfung (Versuchsproduktion und Freilandversuche):

Lösungen und Umsetzungsschritte:

① Formellen Werkzeugbau pausieren — zuerst das Problem lösen

Wir rieten dem Kunden, die formale Werkzeugentwicklung und Produktion aufzuschieben, während das Pigmentsystem und der Dispergierprozess detailliert analysiert werden. Dieser Schritt entspricht unserer üblichen Vorgehensweise als Hersteller kundenspezifischer Werkzeuge, der vor der Skalierung Wert auf Prozessstabilität legt.

② Technische Lösung: TPU-Masterbatch-Analyse

Vorteile:

Vordispergierte Pigmente verhindern Verklumpung
Verbesserte Gleichmäßigkeit der Dispersion
Verbesserte Witterungsbeständigkeit

Beschränkungen:

Hohe MOQ-Anforderungen
Teuer für kleine Chargen
Nicht wirtschaftlich für Erstaufträge

③ Richtung der Optimierung: Farbsystem-Anpassung

Nach der technischen Bewertung war die Anpassung des Farbsystems praktischer und wirtschaftlicher als der Einsatz von Masterbatch für kostenbewusste Kunden, die dennoch Witterungsbeständigkeit benötigten.

Endlösung

Da fluoreszierendes Orange zu einem leuchtenden, aber instabilen Farbsystem gehört, das unter UV-Einwirkung leicht abbaut, empfahlen wir als Kompromiss den Wechsel zu einem hellen Orangerot. Es behielt die gute Sichtbarkeit bei und bot zugleich eine deutlich bessere Witterungsbeständigkeit.

Überprüfung und Ergebnisse:

Schnelle Lieferung:

Um dieses Risiko zu überprüfen, haben wir beschlossen, einen praktischen Versuch durchzuführen. Mit einer unserer bestehenden TPU-Weichgummiformen haben wir eine kleine Charge fluoreszierender orangefarbener TPU-Muster hergestellt und Tests im Freien durchgeführt.

Test Ergebnisse

Bei der Prüfung bestätigten die Ergebnisse die Vorhersage unserer Ingenieure – die Farbe veränderte sich innerhalb kurzer Zeit sichtbar und zeigte ein Verblassen sowie leichte Farbtonabweichungen.

Zwei orangefarbene Kunststoffteile eines Fliesennivelliersystems auf blauem Hintergrund, das zum Ausrichten und Nivellieren von Fliesen bei Bauprojekten verwendet wird.

Lösungen und Umsetzungsschritte:

Erfolg testen

Wir verwendeten unser eigenes TPU-Weichgummiwerkzeug für eine zweite Runde der Versuchsproduktion und der Außenerprobung. Die verbesserten Muster wurden 14 Tage lang kontinuierlich im Freien exponiert.

Erfolg testen

Orangefarbener Trek-Find GPS-Tracker mit Befestigungslöchern auf einer Holzunterlage.

Erfolg testen

Messestand mit Outdoor-Ausrüstung wie Rucksäcken, Seilen und Bildschirmen, die Wanderer und Radfahrer in der Natur zeigen.

Nachdem die Machbarkeit der neuen Lösung bestätigt war, gingen wir sofort zum Formenbau und zur Produktion über und stellten die Kleinserienmuster in der neuen Farbe zügig fertig. Die Muster wurden termingerecht geliefert, sodass der Kunde das Produkt erfolgreich auf seiner europäischen Fachmesse präsentieren konnte, wo es äußerst positive Resonanz erhielt.

① Verschiedene Färbesysteme:

TPU-Weichgummi verhält sich grundlegend anders als harte Kunststoffe wie ABS oder PC. TPU erfordert zum Einfärben spezielle organische Pigmente, während bei harten Kunststoffen häufig Farbstoffe eingesetzt werden, die stabiler und weniger ausbleichanfällig sind.

① Verschiedene Färbesysteme:

② Fluoreszierende Pigmente sind schwer zu dispergieren

Um den ursprünglichen leuchtend fluoreszierenden Orangeton zu erzielen, ist eine deutlich höhere Pigmentzugabe erforderlich (10–20× so hoch wie bei gewöhnlichen Farben). Solch hohe Konzentrationen lassen sich nur äußerst schwer gleichmäßig in TPU dispergieren.

③ Unverträglichkeit von Pigmenten und TPU

Selbst für Hartkunststoffe entwickelte Fluoreszenzpigmente sind mit TPU schlecht verträglich. Bei der Verwendung im Freien sind bereits nach 10–15 Tagen Verblassen, Oberflächenverfärbungen und Glanzverlust deutlich erkennbar.

① Verschiedene Färbesysteme:

② Fluoreszierende Pigmente sind schwer zu dispergieren

③ Unverträglichkeit von Pigmenten und TPU

Risikoprävention

Durch eine eingehende Analyse während der Prototypenphase halfen wir, potenzielle Risiken frühzeitig zu erkennen – und so umfangreichen Ausschuss und Produktionsverluste in späteren Phasen wirksam zu vermeiden.

Kundeneinblick

Risikoprävention

Optimierung von Kosten und Zeit

Dieser proaktive Prozess straffte den gesamten Projektzeitplan und senkte die Kosten erheblich, da Werkzeugänderungen minimiert und Materialverschwendung vermieden wurden.

Risikoprävention

Optimierung von Kosten und Zeit

Dieser proaktive Prozess straffte den gesamten Projektzeitplan und senkte die Kosten erheblich, da Werkzeugänderungen minimiert und Materialverschwendung vermieden wurden.

Kundeneinblick

ZetarMold ist ein professioneller chinesischer Hersteller von Spritzgussformen und Kunststoffeinspritzungen mit starken Fähigkeiten in der Produktion von kundenspezifischen Kunststoffteilen, Kunststoffteilen und Spritzgussformenbau.

Unser Fachwissen

Über 20 Jahre branchenübergreifende Erfahrung
Unterhaltungselektronik bis hin zu industriellen Komponenten
Flexible Materialien bis hin zu Hochleistungskunststoffen

Unser Ansatz

Materialberatung & Prozessanalyse
Unterstützung bei der strukturellen Optimierung
Frühzeitige Problemerkennung

Wir sind nicht nur Lieferant von Kunststoffprodukten, sondern Partner bei der Umsetzung von Designs. Unser Ziel ist es, Ideen schneller Wirklichkeit werden zu lassen und Produkte effizienter auf den Markt zu bringen.