DE19729110A1 - Anlage und Verfahren zum kontinuierlichen Einfärben von flüssigen Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage und ein Verfahren zum kontinuierlichen Einfärben von flüssigen Medien, wie pasteusen Farben und insbesondere von Wasser, nur in der benötigten Menge, im gewünschten und jederzeit wiederholbaren Farbton, wobei im nachfolgenden ein Teilbereich der Einsatzmöglichkeiten von eingefärbtem Wasser mit flüssigem Farbkonzentrat, sogenannter Farb-Slurri, insbesondere zur Herstellung von färbigen Mischungen, Farben, Mörteln, oder dergleichen zur Erstellung farbiger, durchgefärbte Mischungen beschrieben wird, wobei die Einfärbung der Mischung mit dem, entsprechend dem Farbwunsch, eingefärbten Wasser erst beim Anmischen vorzugsweise am Ort des entstehenden Bedarfs, zum Beispiel auf der Baustelle, auch in kotinuierlichen Mischern zum verarbeitungsfertigen und in seiner Farbe jederzeit wiederholbaren, farbigen Mischgut erfolgt, wobei der vollautomatische Einsatz eines kontinuierlichen Misch- und Fördersystemes auch in Verbindung mit Silo oder Containereinsatz ermöglicht wird.

Aufgrund der vielseitigen Einsatzmöglichkeiten der Erfindung kontinuierlich, nur in der für den Einsatz benötigten Menge, in einem vorbestimmten Farton, flüssige Medien einzufärben, wurde als Fall -und Erklärungsbeispiel die kontinuierliche Einfärbung von Wasser beschrieben, das im beschriebenen Einsatzbeispiel für die Herstellung eingefärbter Mörtel zur Erstellung durchgefärbter Putze zur Verfügung gestellt wird.

Für die Einfärbung von Materialien und Mischungen sind entsprechende Färbpigmente erforderlich, wobei für das einzufärbende Material eine entsprechende Qualität und ein geeigneter Aggregatzustand der Farbpigmente gewählt wird. Die Färbpigmente werden als Pulver, Granulat oder als Farbkonzentrat (Slurri) geliefert. Das für den beschriebenen Einsatz verwendete Farbkonzentrat ist wasserlöslich. Für die Einfärbung von Materialien und Mischungen von bestimmter Alkalität werden vorzugsweise Oxyd­ farben eingesetzt. Die Farben haben verschiedene Wichten und lassen sich unterschiedlich schwer mit Wasser vernetzen bzw. in trockenen Materialien und Mischungen verteilen.

Um farbige Putzflächen herzustellen, sind sowohl das Streichen der fertigen Putzoberfläche als auch das Einfärben des Naßmörtels zur Erstellung des durchgefärbten Oberputzes ein seit Jahrhunderten bekanntes Verfahren. Die Einfärbung der Mörtel ist sowohl mit trockenen als auch mit in Wasser aufgelösten Farbpigmenten möglich.

Die Herstellung farbiger Mörtel, mit in Wasser aufgelöster Farbe, war ein früher gebräuchliches aber schwieriges Verfahren. Ohne die erforderlichen Scherkräfte bereitete das Anzeigen der Pigmente Schwierigkeiten. Das Auflösen in der benötigten Gesamt­ wassermenge erforderte entsprechende Behälter, wobei die Farbpigmente sich wegen der höheren Wichte im Wasser absetzten. Um eine gleichmäßige Mörteleinfärbung zu erreichen, mußte die gesamte Mörtelmenge in einer entspreched großen Charge angemörtelt werden, so daß dieses Verfahren nicht mehr wirtschaftlich anwendbar ist.

Zur Herstellung farbiger Naßmörtel, zum Erstellen farbiger Putze, werden heute im großen Umfang sackfertige, mit trockenen Farbpigmenten eingefärbte, werksmäßig hergestellte Trockenmischungen, sogenannte Edelputze, eingesetzt. Soll der Edelputz einen bestimmten Farbton haben, wird der Rezepturmischung entsprechende, trockene Farbe zugesetzt. Durch intensives Mischen in Spezialmischern wird die Farbe in der gesamten Trockenmischung (Charge) gleichmäßig im Edelputz verteilt. Entsprechend der Bestellung und Mischergröße besteht eine Lieferung aus einer oder mehreren Chargen.

Aufgrund der Spezizierung der Rezepturen in Putzart, -qualität, -körnung und -farbe wird farbiger Edelputz, in der Regel objektbezogen, nur in der bestellten Menge hergestellt. Die Verpackung und Lieferung der Edelputze erfolgt, besonders bei farbigen Edelputzen, üblicherweise in Einwegkleingebinden (Papiersäcke mit 20-40 kg Inhalt). Somit ergeben sich viele Nachteile des industriemäßig eingefärbten Edelputzes, wie längere Lieferzeiten, höhere Produktionskosten, geringere Mischerauslastung, Standzeiten bei Färbwechsel durch Anlagenreinigung, kleine Einwegverpackungen, großer Lagerflächenbedarf durch viele Einzelkommisionen, bedingter Silo- und Cotainereinsatz, Entsorgung farbiger Edelputzreste aus der Betriebs-Anlagen-Reinigung, sowie die bis 20% Farbputzreste auf der Baustelle.

Es wurde deshalb nach Möglichkeiten gesucht, die Einfärbung der Edelputze zu vereinfachen. Eine diskontinuierliche Wassereinfärbung scheidet in der Regel aus, da die benötigte Wassermmenge zu groß ist und die Farbpigmente sich im Behälter absetzen. Eine Wassereinfärbung in mehr als einem Behälter birgt das Risiko der Verwechselung sowie der ungleichen Chargen und ist für den Großeinsatz nicht geeignet. Die Offenlegungsschrift DE 27 04 391 beschreibt ein Verfahren, bei der neutrales Wasser in bestimmter Menge mit einer vor Ort in Chargen eingefärbten Teilwassermenge, das mittels Pumpe und steuerbarem Dosierventil in einer bestimmten Menge mit dem neutralen Wasser vermischt, der Mörtelmischkammer zugeführt wird. Durch unvollkommene Verteilung der Farbpigmente im eingefärbten Wasser, Differenzen der wechselnden Chargen sowie den hohen Aufwand der färbigen Wasseraufbereitung, ungenauen Ventildosierung, Druckschwankungen der laufenden Pumpe bei öffnendem und schließendem Dosierventil ist absolute gleichgesteuerte Färbzugabe nicht gewährleistet. Der angestrebte vollautomatische Einsatz der Wasserein­ färbung in Kombination mit dem Mischsystem ist durch erforderliches Fachpersonal nicht möglich. Auf die Priorität der Patentanmeldung vom 01.07.1996 Aktenzeich. 196 26 312.3 "Anlage und Verfahren zur Baustellenedelputzeinfärbung" wird hingewiesen.

Legt man die vorgenannten Merkinale zugrunde, so ergeben sich eine Menge von Nachteilen der aufgeführten Verfahren zur Herstellung von eingefärbtem Wasser für die Anmischung farbiger Mörtel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage und ein Verfahren bereitzustellen, um eine wirtschaftliche, einfache, kontinuierliche, vorzugsweise vollauto­ matische Wassereinfärbung nur in der benötigten Menge zu ermöglichen und damit die Einfärbung von Mischungen und Mörteln zu gewährleisten, damit die Herstellungskosten gesenkt, die Verpackung und Lagerhaltung verringert, Silo und Containerbelieferung ermöglicht, Verarbeitung erleichtert und jegliche farbige Edelputzreste vermieden werden.

In überraschend einfacher Weise wird diese Aufgabe bereits durch eine Anlage gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 10 und den weiteren Unteran­ sprüchen gelöst.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß die Verteilung der Farbpigmente als Farbkonzentrat im Wasser am gleichmäßigsten und wirkungsvollsten ist und nach dem heutigen Stand der Maschinen-, Mörtel- und Silotechnik die Anmörtelung der fertigen Trockenmischung in großem Umfang mit entsprechend geeigneten Maschinen erfolgt, bei denen Wasser und Trockenmischung entsprechend gesteuert sind und eine einwandfreie, homogene Anmörtelung der Trockeninischung zu Naßmörtel gewährleisten. Andererseits ist durch die gleichbleibende Qualität der Trockenmischung ein berechenbarer, gleichmäßiger Wasserbedarf vorgegeben.

Einige der wesentlichen Vorteile der Erfindung sind nachfolgend aufgeführt:
Durch die Erfindung wird die kontinuierliche Einfärbung von farbigen, flüssigen Medien, vorzugsweise Wasser nur in der Menge durchgeführt, wie eingefärbtes Wasser zur Herstellung der farbigen Mischung benötigt wird.

Durch die Erfindung entfallen die bei farbigen Mischungen üblichen Lieferzeiten sowie Stand- und Reinigungszeiten der Anlage. Der Nutzungsgrad der Mischanlage kann somit 100% betragen, da die Teilchargen für die objektbezogenen, farbigen Kleinmengen entfallen. Somit verringern sich farbige Kommissions- und Lagerbestände sowie die Lagerflächen.

Ein besonderer Vorteil ist, daß durch die Erfindung die Lagerung und Anlieferung des einzufärbendenden Mischgutes oder der Trockenmischung auch für farbige Mischungen oder Putzfassaden in Silos und Containern ermöglicht wird und problemlos erfolgen kann, da die sonst erforderlichen, aufwendigen Reinigungen der durch farbige Mischungen oder farbige Edelputzreste verschmutzten Behälter entfallen.

Weitere Vorteile sind, daß sowohl die Senkung des Material- und Ernergiebedarfs erreicht, als auch die Umweltbelastung wesentlich gemindert wird, da die anfallenden Verluste des restlichen, farbigen Mischgutes aus den Chargenmischern und Behältern entfallen.

Desweiteren entfallen die bei der Verarbeitung von farbigen Mischungen besonders bei Edelputzen bis zu 20% anfallenden Restmengen sowie deren hohe Beschaffungs- und Entsorgungskosten vollkommen. Aufgrund der durch die Erfindung problemlos möglichen Anlieferung des Mischgutes oder der Trockenmischung in wiederverwendbaren Behältern werden Einwegkleinverpackungen, Paletten, Beschaffungs und Entsorgungskosten sowie Umweltbelastung entscheidend reduziert.

Vorteilhaft ist auch, daß Mehrinengen in Einwegkleingebinden, Silos oder Containern bei der nächsten Mischguteinfärbung oder Putzausführung verwendbar sind, weil das naturfarbige Mischgut oder die Trockenmischung nur in der benötigten Menge mit dem eingefärten Medium oder dem farbigen Wasser angemörtelt wird. Zusätzlich werden die körperlichen Belastungen der Beschäftigten durch Containeranlieferung verringert.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, daß die Kosten und der apparative Aufwand für die Durchführung des Verfahrens sehr gering sind. Bedingt durch das einfache System ist das Verfahren vorzüglich geeignet, die Einfärbung an jedem Ort, vorzugsweise am Ort des entstehenden Bedarfs, auch an der Baustelle einzusetzen. Die kontinuierliche Einfärbung des Wassers ist sowohl für den direkten und indirekten Anschluß an entsprechende Mischer, Mischpumpen, Durchlaufmischer, Mörtel- oder Putzmaschinen, als auch zur einfachen Entnahme für manuelles Anmischen, Anmörteln von Mischungen oder Trockenmischungen geeignet.

Bereits diese kurze, unvollständige Aufzählung zeigt, daß durch die Erfindung weitreichende und wesentliche Verbesserungen erreicht werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von drei bevorzugten Ausführungsformen sowie einem Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Auf die Priorität der Patentanmeldung vom 01.07.1996 Aktenzeichen 19626 312.3 "Anlage und Verfahren zur Baustellenedelputzeinfärbung" wird hingewiesen.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Verfahren, bei dem eine Dosiervorrichtung kontinuierlich Wasser einfärbt, wobei sich die manuell veränderbare Farbmenge automatisch jeder veränderten Wasserdurchflußmenge anpaßt.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Verfahren, bei dem eine Dosiervorrichtung kontinuierlich Wasser einfärbt, wobei die manuell veränderbare Farbmenge auf die veränderbare Wassermenge abgestimmt wird.

Fig. 3 zeigt schematisch ein Verfahren bei dem eine Dosiervorrichtung kontinuierlich Wasser einfärbt, bei dem die manuell veränderbare Farbmenge sich automatisch jeder Veränderung des Wasserdurchflusses anpaßt, wobei die Dosier­ vorrichtung ohne Fremdenergie nur vom Wasser betrieben und gesteuert wird.

Fig. 4 zeigt schematisch das Detail der Farbinjizierung mit der plastischen Düse.

Bei der in Fig. 1 dargestellten kontinuierlichen Wassereinfärbung mit auto­ matischer Farbmengenanpassung ist -1- die vom Wassernetz kommende Wasserzuführung zur Mischmaschine, -2- der vom Wasserdurchfluß gesteuerte Impulsgeber, möglichst nahe vor der Injektionsstelle eingebaut, mit der Dosierpumpe -8- verbunden ist und die Anzahl der Dosierpumpenhübe im Verhältnis zur Wassermenge steuert, -3- die Mischmaschine mit den unveränderten, entsprechenden Einbauten, -4- die in der Mischmaschine vorhandene veränderbare Wasserdosierung zur Anpassung an den flüssigkeitsbedarf des Mischgutes, -5- die Injektionsstelle für das Farbkonzentrat mit der entsprechenden Düse, -6- die Mischkammer der Mischmaschine, -7- der Vorratsbehälter für das flüssige Farbkonzentrat mit der Ansaugleitung, die mit -8- der Dosierpumpe verbunden ist und mittels einem als Hubausgleich ausgerichteten Druckschlauch -10- das Farbkonzentrat zur Injektionsstelle -5- fördert, wobei die Funktionsüberwachung -9- die mit der Dosierpumpe -8- und der Mischmaschine -3- durch das kombinierte Kabel -12- verbunden ist, für die Ansteuerung der Dosierpumpe durch die Mischmaschine, sowie für die Mischmaschinen Abschaltung durch die Dosierpumpe bei deren Förderausfall sorgt. Das von der Mischmaschine kommende Kabel -12- versorgt die Dosierpumpe mit Elektroenergie von der Mischmaschine.

Bei der in Fig. 2 dargestellten kontinuierlichen Wassereinfärbung ist -1- die vom Wassernetz kommende Wasserzuführung zur Mischmaschine -3- mit den unveränderten, entsprechenden Einbauten, -4- die in der Mischmaschine vorhandene veränderbare Wasser­ dosierung zur Anpassung an den Flüssigkeitsbedarf des Mischgutes, -5- die Injektionsstelle für das Farbkonzentrat mit der entsprechenden Düse, -6- die Mischkammer der Misch­ maschine, -7- der Vorratsbehälter für das flüssige Farbkonzentrat mit der Ansaugleitung, die mit -8- der Dosierpumpe verbunden, mittels einem als Hubausgleich ausgerichteten Druckschlauch -10- das Farbkonzentrat zur Injektionsstelle -5- fördert, wobei die Funktionsüberwachung -9- die mit der Dosierpumpe -8- und der Mischmaschine -3- durch das kombinierte Kabel -12- verbunden ist und für die Ansteuerung der Dosierpumpe durch die Mischmaschine sowie für die Mischmaschinen Abschaltung durch die Dosierpumpe bei deren Förderausfall sorgt. Das von der Mischmaschine kommende Kabel -12- versorgt die Dosierpumpe mit Elektroenergie.

Bei der in Fig. 3 dargestellten kontinuierlichen Wassereinfärbung mit auto­ matischer Mengenanpassung des Farbkonzentrates sowie Antrieb und Steuerung durch den Wasserdurchfüß ist -1- die Wasserzuführung aus dem Wasserleitungsnetz zur Misch­ maschine -3- mit den entsprechenden Einbauten, -4- die in der Maschine vorhandene veränderbare Wasserdosierung zur Anpassung an den vom Mischgut benötigten Wasser­ bedarf sowie -8- die vom Wasser angetriebene und gesteuerte Dosierpumpe, nach der sich mit -5- die Injektionsstelledes Farbkonzentates mit der entsprechenden Düse befindet, von wo das eingefärbte Wasser nach -6- der Mischkammer der Mischmaschine gelangt. Der Vorratsbehälter -7- für das flüssige Farbkonzentrat ist mittels der Ansaugleitung mit der Dosierpumpe -8- verbunden, von der der als Hubausgleich ausgelegte Druckschlauch -10- zur Injektionsstelle -5- führt, in den die Funktionsüberwachung -9- eingebaut ist und bei Dosierstörungen mittels Steuerkabel -12- die Mischmaschine abschaltet.

Die Fig. 4 zeigt schematisch die Injektionsstelle des Farbkonzentrates, dabei ist -1- die Wasserzuleitung aus dem Wasserleitungsnetz, -2- der Förderschlauch für das Färbkonzentrat, -3- das Verbindungsrohr mit Ankopplungsmöglichkeit, -4- das Gegenstück zur Ankopplung, -5- die zusätzlich als Dichtring ausgebildete Düse, die vorzugsweise aus plastischem Material besteht und durch die spezielle Form, entsprechende Öffnung und besonderen Einbau sich den unterschiedlichsten Fördermengen von Farbkonzentrat durch die Dosierpumpe weitestgehendst anpaßt.

Claims (13)

1. Anlage zum Einfärben von flüssigen Medien, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Dosierpumpe, deren Hubmenge vorzugsweise verstellbar und einstellbar ist und auf den verstellbaren Wasserdurchfluß der Mischmaschine sowie deren Wassermenge abstimmbar ist und von der mit Strom betriebenen Mischmaschine gesteuert wird und die erforderliche Energie erhält, die das flüssige Farbkonzentrat aus einem entsprechenden Vorratsbehälter mittels Saug- und Druckleitung durch eine Injektionsstelle, die mit einer entsprechenden Düse versehen ist in das einzufärbende Medium durch höheren Druck als im Zuleitungssystem eingebracht wird.

2 Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Injektionsstelle im Wasserzufluß zur Mischkammer der Mischmaschine befindet, vorzugsweise nach den verschiedenen Meß-, Dosier-, und Schaltvorrichtungen die sich in der Wasserzuleitung der Mischmaschine befinden.

3 Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Injektionsstelle das Färbkonzentrat mittels einer Düse die vorzugsweise aus weichplastischem Material besteht, deren Öffnung rund, vorzugsweise geschlitzt ist, um sich der unterschiedlichen Hubmenge der Dosierpumpe anzupassen.

4. Anlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse in die Zuleitung für das flüssige Medium ragt, damit im Bereich der Düsenöffnung durch leichtere Öffnungsmöglichkeit ein geringerer Staudruck entsteht und im Bereich der Wandungen der Förderschlauchquerschnitt nicht oder nur geringfügig verringert wird, wobei die Düse vorzugsweise so ausgebildet ist, daß sie gleichzeitig als Dichtung zum Förderschlauch fungiert.

5. Anlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Druckschlauch eine Vorrichtung zum Ausgleich der Einzelhübe der Dosierpumpe befindet, wozu vorzugsweise eine abgestimmte Kombination von wenig dehnbarem und dehnbarem Förderschlauch eingesetzt ist, durch die der gleichmäßige Zufluß des Färbkonzentrates erreicht wird.

6. Anlage nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierpumpe eine geeignete Vorrichtung zur Funktionsüberwachung besitzt, die sich vorzugsweise im Drucksystem befindet und bei Störungen im Dosiersystem die Mischmaschine ausschaltet.

7. Anlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Pumpenteil der Dosierpumpe vorzugsweise keine sich drehenden Teile oder Hubkolben befinden.

8. Anlage nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß von einer geeigneten Vorrichtung, vorzugsweise einem Kontaktwassermesser, der sich in der Zuleitung des einzufärbenden Mediums befindet, die Anzahl der Hübe/Hubimpulse der Dosierpumpe gesteuert wird, wodurch die Menge des Farbkonzentrates automatisch der Durchflußmenge des Mediums angepaßt wird.

9. Anlage nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierpumpe eine Verstell- und Einstellmöglichkeit für Hubmenge und Anzahl der Hübe/Hubimpulse aufweist, mit denen die Menge des Farbkonzentrates der Durchflußmenge des Mediums angepaßt wird.

10. Anlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierpumpe durch das einzufärbende Medium angetrieben und die Anzahl der Hübe gesteuert wird, womit die Menge des Färbkonzentrates der Durchflußmenge des Mediums angepaßt wird.

11. Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß flüssiges Farbkonzentrat mittels der Dosieranlage zur Einfärbung des flüssigen Mediums, nur in der benötigten Menge, in wiederholbarem, vorbestimmtem Farbton, in das Medium eingebracht und entsprechend verteilt wird, um das eingefärte Medium zur Herstellung von eingefärbten Mischungen, Farben, Mörteln oder dergleichen zur Verfügung zu stellen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Farbkonzentrat auch aus mehr als einer Farbe und weiteren Zusätzen bestehen kann.

13. Verfahren nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß das eingefärbte flüssige Medium für Mischer zur Verfügung gestellt werden kann die in Chargen mischen oder kontinuierlich mischen oder auch für kontinuierlich arbeitende Mischer, die in Verbindung mit Behältern/Containern vollautomatisch mischen, desweiteren kann das eingefäbte Medium auch für die manuelle Verarbeitung entnommen werden.