DE102004018893A1

DE102004018893A1 - Anlage und Verfahren zum Herstellen von Druckfarben

Info

Publication number: DE102004018893A1
Application number: DE102004018893A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Stalder
Original assignee: Buehler AG
Current assignee: Buehler AG
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2005-11-03

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage und ein Verfahren zur Herstellung von Druckfarben, die eine flüssige Komponente als Bindemittel und darin verteilte Feststoffpartikel als farbgebende Pigmente aufweisen. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf einen bei diesem Verfahren verwendbaren Tauchmischer. DOLLAR A Es wird eine bestimmte Menge der flüssigen Komponente aus einem bestimmten Flüssigkeitsbehälter in einen ersten Transportbehälter (30) eingefüllt, zu einem Mischer (50) transportiert und in den Mischer entleert. Ebenso wird eine bestimmte Menge der Feststoffpartikel aus einem bestimmten Schüttgutbehälter in einen zweiten Transportbehälter (40) eingefüllt, zu dem Mischer (50) transportiert und in den Mischer entleert. In dem Mischer wird die flüssige Komponente mit den Feststoffpartikeln vermischt. Die in der flüssigen Komponente enthaltenen Feststoffpartikel werden dann in einer dem Mischer nachgeschalteten Mahlvorrichtung (60) feinvermahlen und dispergiert. Die aus der Mahlvorrichtung (60) austretende fertige Druckfarbe wird in einem Druckfarbenbehälter (70; 30) aufgefangen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage und ein Verfahren zur Herstellung von Druckfarben, die eine flüssige Komponente als Bindemittel und darin verteilte Feststoffpartikel als farbgebende Pigmente aufweisen. Ausserdem bezieht sich die Erfindung auf einen bei diesem Verfahren verwendbaren Tauchmischer.
Die Herstellung von Druckfarben ist an sich bekannt.
Die dazu benötigten organischen Pigmente werden in der Regel in wässrigem Medium als mehr oder weniger kristalline Pigmentpartikel synthetisiert und werden anschliessend in ein organisches Medium ("Bindemittel") überführt. Dies erfolgt durch Umbenetzen der meist lipophilen Pigmente aus der hydrophilen Phase (Wasser) in eine lipophile Phase (organisches Bindemittel).
Ausser dem Überführen in ein Bindemittel müssen die Pigmente in der Regel auch noch zerkleinert werden. Dies kann in Rührwerksmühlen, Walzwerken oder Extrudern erfolgen.
Bei der Herstellung einer bestimmten Druckfarbe werden flüssige Komponenten (z.B. Bindemittel) und ggf. verschiedene Feststoffpartikel (z.B. Pigmente, Russ, etc.) in ganzbestimmten Verhältnissen miteinander vermischt, wobei der Feststoffanteil zu möglichst kleinen Partikeln mit den genannten Maschinen feinvermahlen und dispergiert wird.
Aus der DE 35 43 190 A1 ist z.B. eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Dispergieren und Feinmahlen von Feststoffen bekannt, bei der das aus Feststoffen in einem pumpbaren Medium vorliegende Mahlgut über einen Extruder einer Rührwerksmühle zugeführt wird. Der dabei verwendete Extruder weist mindestens eine Dispergierzone auf und bewirkt eine Vordispergierung der Feststoffe in dem Mahlgut. Durch diese Vor dispergierung erübrigt sich eine der Rührwerksmühle nachgeschaltete zweite Rührwerksmühle oder ein zusätzliches Walzwerk.
Für kleinere und immer wieder wechselnde Chargen von Druckfarben ist eine derartige kontinuierlich arbeitende Vorrichtung mit einem Extruder und einer Rührwerksmühle zu kostspielig und zu wenig flexibel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Anlage zur möglichst flexiblen Herstellung von Druckfarben bereitzustellen.
Diese Aufgaben wird durch die Anlage gemäss Anspruch 1, durch den Tauchmischer gemäss Anspruch 13 und durch das Verfahren gemäss Anspruch 16 gelöst.
Die erfindungsgemässe Anlage enthält Flüssigkeitsbehälter für flüssige Komponenten; Schüttgutbehälter für Feststoffpartikel; einen Mischer zum Vermischen der flüssigen Komponente mit den Feststoffpartikeln; eine dem Mischer nachgeschaltete Mahlvorrichtung zum Zerkleinern bzw. Feinvermahlen und Dispergieren der Feststoffpartikel in der flüssigen Komponente; einen ersten Transportbehälter zum Transportieren der flüssigen Komponente von einem Flüssigkeitsbehälter zu dem Mischer; einen zweiten Transportbehälter zum Transportieren der flüssigen Komponente von einem Schüttgutbehälter zu dem Mischer; sowie einen Druckfarbenbehälter zum Auffangen der aus der Mahlvorrichtung austretenden fertigen Druckfarbe.
Dies ermöglicht ein sehr flexibles Verfahren zur Druckfarbenherstellung. Je nach Rezeptur können mittels des ersten Transportbehälters die benötigten flüssigen Komponenten bei den Flüssigkeitsbehältern eingesammelt werden und mittels des zweiten Transportbehälters die benötigten Feststoffpartikel eingesammelt werden.
Vorzugsweise besitzen die Flüssigkeitsbehälter und die Schüttgutbehälter jeweils volumetrische Dosiereinheiten. Dies ermöglicht eine kostengünstige Dosierung und trägt insgesamt zur Wirtschaftlichkeit der Anlage bei.
Als Mahlvorrichtung wird vorzugsweise eine Rührwerksmühle oder eine Rührwerkskugelmühle verwendet. Auch die Verwendung eines Walzwerks, insbesondere eines Dreiwalzwerks ist hierfür möglich.
Bei dem Mischer handelt es sich zweckmässigerweise um einen kontinuierlich arbeitenden Mischer, der deutlich günstiger ist als der eingangs erwähnte, lediglich als Dispergiervorrichtung verwendete Extruder der DE 35 43 190 A1 .
Vorzugsweise weisen der erste und/oder der zweite Transportbehälter ein Fahrgestell auf und sind zwischen den Flüssigkeitsbehältern bzw. Schüttgutbehältern und dem Mischer verfahrbar. Es können gewöhnliche Räder auf einem ebenen Boden oder Schienenräder auf Schienen verwendet werden. Die Verfahrbarkeit kann auch durch eine seilbahnartige Anordnung gewährleistet werden.
Zweckmässigerweise besitzen der erste Transportbehälter und der Mischer, der zweite Transportbehälter und der Mischer sowie die Mahlvorrichtung und der Mischer aufeinander abgestimmte Andockbereiche, die vorzugsweise über Schnellverschlüsse miteinander verbunden werden können. Dies ermöglicht ein sauberes, d.h. staub- und spritzfreies, sowie rasches Arbeiten.
Die erfindungsgemässe Anlage kann ausserdem einen tragbaren Aufsatzmischer aufweisen, der wahlweise auf den Rand des ersten Transportbehälters oder des Druckfarbenbehälters aufsetzbar ist, um die darin enthaltenen flüssigen Komponenten bzw. die darin enthaltene Druckfarbe zu vermischen, wobei der erste Transportbehälter und der Druckfarbenbehälter vorzugsweise ein zylindrisches Innenvolumen aufweisen und der Aufsatzmischer ein Rührwerkzeug aufweist, das sich über die gesamte radiale Ausdehnung des jeweiligen Innenvolumens erstreckt. Dadurch lassen sich bei Bedarf die meist strukturviskosen Flüssigkomponenten und die fertige Druckfarbe gut aufrühren und möglichst dünnflüssig halten. Dies ist z.B. bei der Abfüllung der fertigen Druckfarbe aus dem Druckfarbenbehälter in kleine Einzelverpackungen wichtig, um eine einheitliche Produktqualität zu gewährleisten.
Der in den Behälter eintauchbare Aufsatzmischer besitzt einen Motor, der über ein Getriebe eine Welle antreibt, die mit einem Rührwerkzeug ausgestattet ist. Der Motor, das Getriebe und das Rührwerkzeug sind entlang einer im wesentlichen durch die Wellenachse bestimmten geraden Linie aneinandergereiht. Zwischen dem Getriebe und dem Rührwerkzeug ist ein sich rechtwinklig zur Wellenachse erstreckendes, mit den Gehäusen des Motors und des Getriebes starr verbundenes Adapterelement angeordnet, das sich diametral von Behälterrand zu Behälterrand erstreckt und an der Behälteröffnung am Behälterrand befestigbar ist.
Zweckmässigerweise ist das Adapterelement an mindestens drei nicht-kollineraren Punkten des Behälterrandes befestigbar. Dadurch wird einer Verdrehung oder einem Lösen des Tauchmischers vom Behälter aufgrund hoher Drehmomente beim Mischen zäher Substanzen vorgebeugt. Vorzugsweise wird als Adapterelement eine sich senkrecht zur Wellenachse erstreckende Platte mit Befestigungsvorrichtungen zur Befestigung am Behälterrand verwendet.
Das erfindungsgemässe Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

a) Bereitstellen von Flüssigkeitsbehältern, die jeweils eine flüssige Komponente enthalten;
b) Bereitstellen von Schüttgutbehältern, die jeweils als Schüttgut vorliegende Feststoffpartikel enthalten;
c) Einfüllen einer bestimmten Menge der flüssigen Komponente aus einem bestimmten Flüssigkeitsbehälter in einen ersten Transportbehälter, Transportieren der flüssigen Komponente von dem Flüssigkeitsbehälter zu einem Mischer und Entleeren des ersten Transportbehälters in den Mischer;
d) Einfüllen einer bestimmten Menge der Feststoffpartikel aus einem bestimmten Schüttgutbehälter in einen zweiten Transportbehälter, Transportieren der Feststoffpartikel von dem Schüttgutbehälter zu dem Mischer und Entleeren des zweiten Transportbehälters in den Mischer;
e) Vermischen der flüssigen Komponente mit den Feststoffpartikeln in dem Mischer;
f) Zerkleinern bzw. Feinvermahlen und Dispergieren der Feststoffpartikel in der flüssigen Komponente in einer dem Mischer nachgeschalteten Mahlvorrichtung;
g) Auffangen der aus der Mahlvorrichtung austretenden fertigen Druckfarbe in einem Druckfarbenbehälter.

Dabei erfolgt das Einfüllen der flüssigen Komponente während Schritt c) und/oder das Einfüllen der Feststoffpartikel während Schritt d) aus Kostengründen vorzugsweise mittels volumetrischer Dosierung.
Der Tauchmischer kann dabei zunächst zum Aufrühren der flüssigen Komponente während Schritt c) und anschliessend zum Aufrühren der fertigen Druckfarbe in Schritt g) verwendet werden. Dann müssen am Ende des Verfahrens nur der Druckfarbenbehälter und das Rührwerkzeug des Tauchmischers gereinigt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung einer erfindungsgemässen Anlage anhand der Zeichnung, wobei die einzige
1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Anlage ist.
Die in der 1 schematisch dargestellte Anlage umfasst fünf Flüssigkeitsbehälter 11, 12, 13, 14, 15, in denen flüssige Komponenten wie z.B. Bindemittel für die Druckfarbenherstellung enthalten sind. Die Flüssigkeitsbehälter sind zapfsäulenartig ausgebildet und ermöglichen eine volumetrische dosierte Abgabe der Flüssigkeiten. Ausserdem umfasst die Anlage sechs Schüttgutbehälter 21, 22, 23, 24, 25, 26, in denen Feststoffpartikel wie z.B. Pigmente und Russ für die Druckfarbenherstellung enthalten sind. Die Schüttgutbehälter sind als Silos oder als aufgehängte Säcke (Big-Bags) ausgebildet und ermöglichen ebenfalls eine volumetrisch dosierte Abgabe der Feststoffpartikel. Ein Transportbehälter 30 dient zum Transport ggf. mehrerer flüssiger Komponenten, die mittels eines Tauchmischers bzw. Aufsatzmischers 80 vorab vermischt werden können. Der Transportbehälter 30 kann entlang eines Weges 31 zu allen Flüssigkeitsbehältern 11, 12, 13, 14, 15 und dann entlang eines Weges 32 zu einem Mischer 50 bewegt werden. Der Transportbehälter 40 kann entlang eines Weges 41 zu allen Schüttgutbehältern 21, 22, 23, 24, 25, 26 und dann entlang eines Weges 42 ebenfalls zu dem Mischer 50 bewegt werden. Im Mischer 50, bei dem es sich hierum einen kontinuierlich arbei tenden Mischer handelt, werden die flüssigen Komponenten mit den Feststoffpartikeln vermischt. Nach dieser Vordispergierung wird das pumpbare Feststoff-Flüssigkeitsgemisch über eine Leitung 51 mittels einer (nicht dargestellten) Pumpe in eine nachgeschaltete Mahlvorrichtung 60 gepumpt, bei der es sich hier um eine Rührwerksmühle handelt. Das in der Mahlvorrichtung 60 feingemahlene Mahlgut gelangt nach dem Mahlvorgang als fertige Druckfarbe in einen Druckfarbenbehälter 70. Vorteilhafterweise kann auch der Transportbehälter 30 als Druckfarbenbehälter verwendet werden. Dadurch lässt sich der Reinigungsaufwand gering halten. Der weiter oben erwähnte Tauchmischer bzw. Aufsatzmischer 80 kann auch zum Durchmischen der fertigen Druckfarbe im Druckfarbenbehälter 70 bzw. 30 verwendet werden, was ebenfalls zur Geringhaltung des Reinigungsaufwandes beiträgt.

Claims

Anlage zur Herstellung von Druckfarben, die eine flüssige Komponente als Bindemittel und darin verteilte Feststoffpartikel als farbgebende Pigmente aufweisen, wobei die Anlage die folgenden Elemente enthält: – Flüssigkeitsbehälter (11, 12, 13, 14, 15) für flüssige Komponenten; – Schüttgutbehälter (21, 22, 23, 24, 25, 26) für Feststoffpartikel; – einen Mischer (50) zum Vermischen der flüssigen Komponente mit den Feststoffpartikeln; – eine dem Mischer (50) nachgeschaltete Mahlvorrichtung (60) zum Zerkleinern und Dispergieren der Feststoffpartikel in der flüssigen Komponente; – einen ersten Transportbehälter (30) zum Transportieren der flüssigen Komponente von einem Flüssigkeitsbehälter (11, 12, 13, 14, 15) zu dem Mischer (50); – einen zweiten Transportbehälter (40) zum Transportieren der flüssigen Komponente von einem Schüttgutbehälter (21, 22, 23, 24, 25, 26) zu dem Mischer (50); – einen Druckfarbenbehälter (70; 30) zum Auffangen der aus der Mahlvorrichtung (60) austretenden fertigen Druckfarbe.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsbehälter (11, 12, 13, 14, 15) und die Schüttgutbehälter (21, 22, 23, 24, 25, 26) jeweils volumetrische Dosiereinheiten aufweisen.
Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlvorrichtung (60) eine Rührwerksmühle oder eine Rührwerkskugelmühle ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Transportbehälter (30) ein Fahrgestell aufweist und zwischen den Flüssigkeitsbehältern (11, 12, 13, 14, 15) und dem Mischer (50) verfahrbar ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Transportbehälter (40) ein Fahrgestell aufweist und zwischen den Schüttgutbehältern (21, 22, 23, 24, 25, 26) und dem Mischer (50) verfahrbar ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischer (50) ein kontinuierlich arbeitender Mischer ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Transportbehälter (30) und der Mischer (50) aufeinander abgestimmte Andockbereiche aufweisen.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Transportbehälter (40) und der Mischer (50) aufeinander abgestimmte Andockbereiche aufweisen.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mahlvorrichtung (60) und der Mischer (50) aufeinander abgestimmte Andockbereiche aufweisen.
Anlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Andockbereiche mit Schnellverschlüssen ausgestattet sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausserdem einen tragbaren Aufsatzmischer (80) aufweist, der wahlweise auf den Rand des ersten Transportbehälters (30) oder des Druckfarbenbehälters (70; 30) aufsetzbar ist, um die darin enthaltenen flüssigen Komponenten bzw. die darin enthaltene Druckfarbe aufzumischen.
Anlage nach Ansprüche 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Transportbehälter (30) und der Druckfarbenbehälter (70; 30) ein zylindrisches Innenvolumen aufweisen, und dass der Aufsatzmischer (80) ein Rührwerkzeug aufweist, das sich über die gesamte radiale Ausdehnung des jeweiligen Innenvolumens der Behälter erstreckt.
Tauchmischer (80), der in einen Behälter (30, 70) eintauchbar ist, insbesondere zur Verwendung in einer Anlage gemäss einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einem Motor, der über ein Getriebe eine Welle antreibt, die mit einem Rührwerkzeug ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor, das Getriebe und das Rührwerkzeug entlang einer im wesentlichen durch die Wellenachse bestimmten geraden Linie aneinandergereiht sind, und dass zwischen dem Getriebe und dem Rührwerkzeug ein sich rechtwinklig zur Wellenachse erstreckendes, mit den Gehäusen des Motors und des Getriebes starr verbundenes Adapterelement angeordnet ist, das sich diametral von Behälterrand zu Behälterrand über die Behälteröffnung erstreckend am Behälterrand befestigbar ist.
Tauchmischer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterelement an mindestens drei nicht-kollinearen Punkten des Behälterrandes befestigbar ist.
Tauchmischer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterelement eine sich senkrecht zur Wellenachse erstreckende Platte mit Befestigungsvorrichtungen zur Befestigung am Behälterrand aufweist.
Verfahren zur Herstellung von Druckfarben, die eine flüssige Komponente als Bindemittel und darin verteilte Feststoffpartikel als farbgebende Pigmente aufweisen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Bereitstellen von Flüssigkeitsbehältern (11, 12, 13, 14, 15), die jeweils eine flüssige Komponente enthalten; b) Bereitstellen von Schüttgutbehältern (21, 22, 23, 24, 25, 26), die jeweils als Schüttgut vorliegende Feststoffpartikel enthalten; c) Einfüllen einer bestimmten Menge der flüssigen Komponente aus einem bestimmten Flüssigkeitsbehälter in einen ersten Transportbehälter (30), Transportieren der flüssigen Komponente von dem Flüssigkeitsbehälter zu einem Mischer (50) und Entleeren des ersten Transportbehälters in den Mischer; d) Einfüllen einer bestimmten Menge der Feststoffpartikel aus einem bestimmten Schüttgutbehälter in einen zweiten Transportbehälter (40), Transportieren der Feststoffpartikel von dem Schüttgutbehälter zu dem Mischer (50) und Entleeren des zweiten Transportbehälters in den Mischer; e) Vermischen der flüssigen Komponente mit den Feststoffpartikeln in dem Mischer (50); f) Zerkleinern und Dispergieren der Feststoffpartikel in der flüssigen Komponente in einer dem Mischer (50) nachgeschalteten Mahlvorrichtung (60); g) Auffangen der aus der Mahlvorrichtung (60) austretenden fertigen Druckfarbe in einem Druckfarbenbehälter (70; 30).
Verfahren nach Anspruch 16, insbesondere unter Verwendung der Anlage gemäss einem der Ansprüche 1 bis 12 und des Tauchmischers (80) gemäss einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchmischer zunächst zum Aufrühren der flüssigen Komponente während Schritt c) und anschliessend zum Aufrühren der fertigen Druckfarbe in Schritt g) verwendet wird.