Dieser Artikel von Rik Mertens wurde zuerst auf QualityMag veröffentlicht | Practical Color Management With Recycled Plastics | Quality Magazine

Farbe spielt eine zentrale Rolle dabei, wie und warum wir Produkte kaufen, und das nicht nur aus kosmetischen Gründen. Laut dem globalen Trendforscher WGSN geben 98% der Kunden an, dass ihre Kaufentscheidungen von der Farbe beeinflusst werden. Das Erscheinungsbild kann buchstäblich darüber entscheiden, wie ein Produkt ankommt.

Dies macht Farbe zu einer geschäftskritischen Priorität für viele Produkte, aber das ist nicht immer einfach, wenn recycelte Materialien im Spiel sind. Technischer und wirtschaftlicher Druck kollidiert oft mit Nachhaltigkeitszielen und gesetzlichen Anforderungen, insbesondere im Hinblick auf das Farbmanagement.

„Wir müssen mehr recycelte Materialien verwenden, um den Anforderungen der Regierung und der Nachhaltigkeit gerecht zu werden, aber wir wollen immer noch die gleiche Farbkonsistenz wie bei neuen Materialien“, sagt Linda Mittelberg, eine Kunststoffexpertin vom SKZ, einem deutschen Kunststoffinstitut. „Wenn die Farbe Ihres Produkts nicht den Erwartungen entspricht, werden die Kunden es nicht kaufen.“

„Die üblichen Farbrezepte, die auf Neuware basieren, sind nicht verwendbar, wenn Sie stattdessen recycelte Kunststoffe verwenden“, sagt Jutta Albertin, Solution Architect bei Datacolor. „Die Rezepturen müssen neu entwickelt werden, und da recyceltes Material oft nicht in der gleichen Farbqualität geliefert werden kann, sind bei jedem Materialwechsel Kontrollen und Korrekturen erforderlich.“

Obwohl die Arbeit mit recycelten Kunststoffen oft Kompromisse erfordert, machen digitale Farbmanagement-Tools diese Entscheidungen einfacher. Moderne Farbabstimmungssysteme können Ihnen dabei helfen, zu beurteilen, ob eine bestimmte Farbe mit einem bestimmten recycelten Kunststoff erzielt werden kann, und gleichzeitig die Schwankungen zwischen den einzelnen Chargen auszugleichen. Darüber hinaus kann der Prozess der Farbabstimmung von Mischungen aus neuen und recycelten Materialien und die Bestimmung des idealen Verhältnisses für kosteneffektive Farbabstimmungen erheblich rationalisiert werden.

Die harte Realität von recycelten Kunststoffen

Post-Consumer-Recyclingmaterialien (PCR) werden beim Einschmelzen häufig gemischt. Das daraus resultierende Polymer hat oft einen Grauton, der von Charge zu Charge stark variieren kann. Das macht es schwierig, brillante Farben wie leuchtende Blau- oder Rottöne zu erzeugen, und es ist eine Herausforderung, die meisten Farben konsistent zu reproduzieren.

„Plastikabfälle aus Ihrem Haushalt gibt es in fast jeder erdenklichen Farbe, einschließlich fluoreszierend und glitzernd. Jeder Sortierschritt ist eine Frage von Zeit und Geld, daher wird das Material normalerweise nicht nach Farben sortiert“, erklärt Mittelberg.

Daher werden Zeit und Mühe in der Regel nur für die Trennung von weißen, transparenten und natürlichen Materialien aufgewendet, die für die Wiederverwendung gefragter sind. Die gräuliche Mischung, die sich aus den verbleibenden unsortierten Artikeln ergibt, eignet sich in der Regel nur zur Anpassung an dunklere Farben.

„Selbst wenn Sie farblich sortiertes Ausgangsmaterial haben, altert jeder zusätzliche Verarbeitungsschritt den recycelten Kunststoff und kann seine Farbe verändern. Zum Beispiel kann weißes und transparentes Material einen gelblichen Farbton annehmen“, so Mittelberg.

Zusätzlich zu den uneinheitlichen Rohstoffen schränken recycelte Materialien oft die Farbmöglichkeiten ein. Abbildung 2 zeigt die verfügbaren Farboptionen, die verschiedene Materialien beim Abgleich mit einem Katalog des Natural Color System (NCS) mit fast 2.000 Farbtönen bieten. Die erste Reihe von Übereinstimmungen wurde für ein transparentes, neues Material berechnet, das durch die grünen Punkte in der Farbskala dargestellt wird. Mit diesem Material konnten 1.857 Farben abgestimmt werden, also etwa 95%.

Als die gleichen Übereinstimmungen mit grauer PCR, dargestellt durch die roten Punkte, versucht wurden, konnten nur 759 der Farben erreicht werden. Diese erhebliche Einschränkung des Farbumfangs verdeutlicht die Herausforderungen bei der Farbabstimmung mit gemischter PCR.

Schließlich wurde die Skala ein drittes Mal mit einer 50/50-Mischung aus diesen beiden Materialien getestet. Die Ergebnisse waren ähnlich wie bei dem neuen Material: 1.857 Farben konnten abgeglichen werden.

Für jede Farbe gibt es andere Überlegungen und eine Reihe von Entscheidungen zu treffen. Der Gamut-Abgleich kann Ihnen bei der Entscheidung helfen, ob eine Farbe mit PCR-Anteil versucht werden kann, welche PCR verwendet werden kann und in welchem Prozentsatz. Leuchtende Farben können beispielsweise nur mit 100 % neuem Material erreicht werden, oder es könnte zu teuer sein, PCR zu verwenden.

„Es kann sein, dass es nicht möglich ist, bestimmte Farben mit gleichbleibender Qualität zu kombinieren. Letztendlich muss ein Mensch die endgültige Entscheidung treffen, auch wenn es digitale Tools gibt, die den Benutzer unterstützen“, so Albertin.

Einige Verpackungsunternehmen gehen dieses Problem mit zweischichtigen Materialien an: eine äußere Schicht aus Neuware, die in jeder beliebigen Farbe formuliert werden kann, und eine innere Schicht aus PCR, bei der die genaue Farbe keine Rolle spielt.

Was funktioniert heute?

Um ein Gleichgewicht zwischen wirtschaftlichen, regulatorischen und technischen Herausforderungen zu finden, ist es wichtig, Versuch und Irrtum zu minimieren. Die Ausbildung von Farbexperten ist so wichtig wie eh und je, wenn nicht sogar noch wichtiger. Aber Experten, die digitale Farbmanagement-Tools verwenden, sind im Vorteil, wenn es darum geht, die Komplexität der PCR zu bewältigen.

„Obwohl es Lösungen zur Verbesserung der Farbabstimmung gibt, verstehen nur sehr wenige Menschen den Prozess und viele misstrauen Lösungen, die ihnen helfen könnten“, sagte Mittelberg.

Digitale Farbabstimmungssysteme sind in Branchen wie der Textilindustrie, dem Druck und der Rezeptur von Farben weit verbreitet und werden dort zuverlässig eingesetzt. Aber die effektive Anwendung der gleichen Technologie auf Kunststoffe im Allgemeinen und auf recycelte Kunststoffe im Besonderen beinhaltet mehr Variablen.

„Die Herausforderung bei der Farbabstimmung mit PCR besteht darin, dass die Software die optischen Eigenschaften jedes Inhaltsstoffs des Produkts kennen muss. Viele Softwareprogramme können mit lichtdurchlässigem Material nicht umgehen. Einige berücksichtigen nicht einmal das Polymer – das immer mehr oder weniger durchscheinend ist – und erschweren so die Handhabung der PCR“, erklärt Albertin.

Trotz der zusätzlichen Herausforderungen sind seit Ende der 2000er Jahre Farbmanagementsysteme verfügbar, die all diese Eigenschaften berücksichtigen können. Da viele Farbrezepte bei der Verwendung von PCR neu entwickelt werden müssen, besteht ein wesentlicher Vorteil dieser Systeme darin, dass sie mit nur einer oder zwei Korrekturen die angestrebte Farbanpassung erreichen können.

Beispiele aus der Praxis für Farbabgleiche

Drei aktuelle Fallstudien zeigen die Möglichkeiten der Farbanpassung mit Systemen, die PCR verarbeiten können. Alle wurden mit einer modularen Softwareplattform durchgeführt, die für ein umfassendes Farbmanagement in Industrie, Design und Produktion eingesetzt wird.

Abbildung 3 zeigt, wie eine durchscheinende, beige-bräunliche PCR verwendet wurde, um einen grünen Shampooflaschenverschluss abzugleichen. Die PCR wurde mit nur drei Proben kalibriert: eine weiße Mischung, eine schwarze Mischung und eine reine PCR-Probe. Mit nur einer Korrektur konnte die Software einen ∆E von 0,54 erreichen, eine hervorragende Übereinstimmung.
Abbildung 3: Dank der Farbabgleich-Software konnte dieser grüne Shampooflaschenverschluss mit Hilfe der PCR mit einem ∆E von 0,54 korrigiert werden.“Die Qualität der Korrektur ist sehr wichtig, denn das Delta E des ersten Schusses ist fast immer etwas schlechter als bei unbearbeitetem Material. Wenn Sie keinen guten Korrekturalgorithmus haben, brauchen Sie mehr Schritte, um die Farbe richtig hinzubekommen“, fügte Albertin hinzu.

Abbildung 4 zeigt, wie die gleiche Technologie auf eine Mischung aus zwei verschiedenen PCRs angewendet werden kann: „Taubenblau“ (RAL 5014) wurde mit einer durchscheinenden mittelbraunen PCR und einer undurchsichtigen dunkelgrauen PCR abgeglichen. Bei beiden war die Software in der Lage, mit nur einer Korrektur ein passendes ∆E zu erreichen.

Brillante Farben wie leuchtendes Rot sind oft schwer zu erreichen. Abbildung 5 zeigt, wie braune, durchscheinende PCR von der Software „virtuell“ mit neuem Material gemischt wurde. Solche virtuellen Mischungen sparen viel Zeit, denn sonst müssten für jede Mischung von neuem Material mit einer PCR zunächst Kalibrierungsproben hergestellt werden.

In diesem Fall genügte eine einzige Korrektur, um mit einer 50/50-Mischung der beiden Materialien ein ∆E innerhalb des erforderlichen Bereichs zu erzielen. Ein ähnliches Ergebnis hätte mit einem Prozentsatz von farblich sortiertem PCR erreicht werden können, allerdings zu höheren Kosten mit den heutigen Sortieroptionen.

Hochwertige Farbkorrekturen sind auch die einfachste und effizienteste Möglichkeit, die Schwankungen zwischen den einzelnen Chargen von recycelten Kunststoffen auszugleichen. Sobald Sie eine bestehende Rezeptur für ein bestimmtes Polymer haben, kann ein gutes Farbabstimmungssystem den Unterschied oft mit nur einer Korrektur ausgleichen.

Technologie wird die Ausbildung nicht ersetzen

Obwohl digitale Tools erhebliche Vorteile bieten können, liefern sie nur dann Ergebnisse, wenn sie von geschulten Farbexperten unterstützt werden.

„Erfahrene Benutzer sollten keine Angst haben, ihren Arbeitsplatz an digitale Werkzeuge zu verlieren. Die Software braucht Daten von sachkundigen Menschen. Wenn Sie sie mit den falschen Informationen füttern, werden die Ergebnisse schlecht sein. Wenn Ihre Prozesse nicht reproduzierbar sind, kann die Software das nicht kompensieren“, so Albertin.

„Sie müssen üben, auch mit digitalen Werkzeugen. Und Sie brauchen zumindest ein Grundverständnis dafür, was vor sich geht, damit Sie die Ergebnisse, die Ihnen die Software liefert, hinterfragen und diskutieren können“, so Mittelberg weiter.

Eine nachhaltigere Zukunft kann trotzdem farbenfroh sein

Zusätzlich zu den Vorschriften in vielen Ländern verstärken große Konsumgüterhersteller wie Procter & Gamble, Unilever, L’Oréal und Adidas ihr Engagement für recycelte Materialien. Dies wird unweigerlich zu Durchsickereffekten führen, die sich auf die gesamte Lieferkette auswirken werden.

Da die Nachfrage nach recycelten Kunststoffen weiter steigt, wird sich die Branche weiterentwickeln, um die Probleme bei der Farbabstimmung zu verringern und noch mehr Material wiederzuverwenden. Es gibt vielversprechende Anzeichen dafür, dass sich die Sortiertechnologien in den nächsten 5 bis 10 Jahren verbessern werden, wodurch Unstimmigkeiten bei den Rohstoffen und wirtschaftliche Hindernisse für die Farbsortierung verringert werden.

Auch in der Kunststoffindustrie wird eine größere Offenheit gegenüber dem digitalen Farbmanagement erwartet, da die zunehmende Verwendung von PCR der Technologie immer mehr Möglichkeiten bietet, ihre wirtschaftlichen, technischen und zeitsparenden Vorteile zu demonstrieren.