DE19916373A1 - Mobile Vorrichtung zur kontinuierlichen und diskontinuierlichen Herstellung von wässrigen Flüssigfarben aus pulverförmigen Bestandteilen und Wasser - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine mobile Vorrichtung zur kontinuierlichen und diskontinuierlichen Herstellung von wässrigen Flüssigfarben aus pulverförmigen Bestandteilen und Wasser, umfassend einen fahrbaren Rahmen 1 mit DOLLAR A a) einer Mischeinheit aus Mischmotor 2, dem Dissolver 3 und dem Mischbehälter 4, und DOLLAR A b) einer Dosiereinheit mit Dosiermotor 5, dem Einfüllbehälter 6 mit einem Förderelement 7, und dem Einfülltrichter 8, und DOLLAR A c) einer Schalteinheit 9 mit Steuerelementen zur Steuerung des Dosiervorgangs und des Mischvorgangs, dadurch gekennzeichnet, daß DOLLAR A das Förderelement 7 eine drehbare, mit einer Zuteilkammer 10 ausgerüstete Zuteilungsscheibe 11 ist, und die Dosiereinheit mit einer Wägezelle 12 ausgerüstet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine mobile Vorrichtung zur kontinuier­ lichen und diskontinuierlichen Herstellung von wässrigen Flüs­ sigfarben aus pulverförmigen Bestandteilen und Wasser, spezi­ ell auf der Grundlage von Dispersionspulvern, und ein Verfah­ ren zur Herstellung von wässrigen Flüssigfarben mittels Dis­ pergierung von Pulverzusammensetzungen in Wasser unter Verwen­ dung dieser Vorrichtung.

Wässrige Flüssigfarben, speziell Dispersionsfarben werden werkseitig bei den Farbenherstellern in groß dimensionierten Dissolvern hergestellt. Dazu werden im Dissolver zunächst Was­ ser, gegebenenfalls im Gemisch mit Nebenbestandteilen wie Netzmittel, Antischaummittel, Konservierungsmittel vorgelegt und bei schnellaufendem Rührwerk Pigmente und Füllstoffe langsam eingetragen. Nach Beendigung des Dispergiervorgangs wird die so erhaltene Pigmentpaste bei langsam laufendem Rühr­ werk mit einer Kunststoffdispersion als Bindemittel vermischt. Die fertige Farbe wird in Gebinden ausgeliefert, welche einen Wasseranteil in der Dispersionsfarbe von 30 bis 50% aufwei­ sen.

Zur Herstellung von Dispersionsfarben können auch in Wasser redispergierbare Kunststoffpulver (Dispersionspulver) einge­ setzt werden. Mit der Entwicklung von in Wasser redispergier­ baren Kunststoffpulvern wie den Vinnapas®-Dispersionspulvern der Wacker-Chemie besteht nun die Möglichkeit den Transport des großen Wasseranteils in der Dispersionsfarbe zu umgehen und die Dispersionsfarbe direkt am Ort der Verarbeitung mit­ tels einer Pulvermischung und Wasser anzurühren. Bisher ist man dabei so vorgegangen, daß das Dispersionspulver bzw. die das Dispersionspulver enthaltende Pulverzusammensetzung mit­ tels eines Rührholzes oder einer mit Rührer ausgestatteten Bohrmaschine vor Ort in das Anmachwasser eingerührt wurde. In der Regel wird aber mit dieser Verfahrensweise nicht die glei­ che Qualität erzielt wie bei einer werksseitig, in fest in­ stallierten Dissolvern hergestellten, flüssigen Dispersions­ farben.

Aus der DE-A 197 14 264 ist eine mobile Vorrichtung zur Herstel­ lung von wässrigen Flüssigfarben aus pulverförmigen Bestand­ teilen und Wasser bekannt mit der sich aufgrund deren Mobili­ tät am Ort der Anwendung (Baustelle) flüssige, wässrige Dis­ persionsfarben aus pulverförmigen Bestandteilen und Wasser in einer Qualität herstellen lassen, wie dies vorher nur in groß­ dimensionierten, industriellen Mischern möglich war. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß damit nur eine diskontinu­ ierliche Herstellung der Dispersionsfarbe möglich ist. Mit dieser Vorrichtung muß nämlich die zugegebene Menge an pulver­ förmigen Bestandteilen genau abgewogen zugegeben werden und es wird dann die je nach Rezeptur programmierte Menge Wasser zu­ gegeben.

Es bestand daher die Aufgabe eine mobile Vorrichtung zu ent­ wickeln, mit welcher aus pulverförmigen Bestandteilen eine Flüssigfarbe auch in kontinuierlicher Fahrweise hergestellt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist eine mobile Vorrichtung zur kon­ tinuierlichen und diskontinuierlichen Herstellung von wässri­ gen Flüssigfarben aus pulverförmigen Bestandteilen und Wasser, umfassend einen fahrbaren Rahmen 1 mit

• a) einer Mischeinheit aus Mischmotor 2, dem Dissolver 3 und dem Mischbehälter 4, und
• b) einer Dosiereinheit mit Dosiermotor 5, dem Einfüllbehälter 6 mit einem Förderelement 7, und dem Einfülltrichter 8, und
• c) einer Schalteinheit 9 mit Steuerelementen zur Steuerung des Dosiervorgangs und des Mischvorgangs, dadurch gekennzeichnet, daß das Förderelement 7 eine drehbare, mit einer Zuteilkammer 10 ausgerüstete Zuteilungsscheibe 11 ist, und die Dosiereinheit mit einer Wägezelle 12 ausgerüstet ist.

Die Vorrichtung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen schematische Darstellungen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Die mobile Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 umfaßt einen fahrba­ ren Rahmen 1, beispielsweise ein mit arretierbaren Rollen ver­ sehenes Metallgestell. Am oberen Ende des Rahmens 1 ist die Dosiereinheit zur Dosierung der pulverförmigen Bestandteile angeordnet, welche einen zylindrischen, oben geöffneten, Ein­ füllbehälter 6 umfaßt. Zur Befüllung des Einfüllbehälters 6 ist dieser mit einem Einfülltrichter 8 ausgerüstet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Einfülltrichter 8 mit ei­ nem Deckel 13 verschließbar. Die Dimensionierung des Einfüll­ trichters 8 ist beliebig, im allgemeinen beträgt das Volumen von 5 bis 50 Liter. Der Durchmesser des Einfüllbehälters 6 be­ trägt vorzugsweise von 150 bis 400 mm.

Für die Zudosierung des pulverförmigen Füllgutes in den Misch­ behälter 4 ist der Einfüllbehälter 6 an dessen unterem Ende, auf dem Boden des Einfüllbehälters aufliegend, mit einem För­ derelement 7 ausgerüstet. Das Förderelement 7 ist in Fig. 3 dargestellt und umfaßt eine Zuteilungsscheibe 11, beispiels­ weise eine Rotorscheibe mit einem dem Durchmesser des Einfüll­ behälters 6 entsprechendem Durchmesser, vorzugsweise 150 bis 400 mm Durchmesser. Die Dicke der Zuteilungsscheibe 11 beträgt vorzugsweise 25 bis 50 mm. Die Zuteilungsscheibe 11 kann aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein, vorzugsweise aus Kunst­ stoff, beispielsweise Teflon. Die Zuteilung des Füllgutes in den Mischbehälter erfolgt über eine Zuteilkammer 10. Die Zu­ teilkammer 10 stellt dabei eine Aussparung beliebiger Formge­ stalt auf der Zuteilungsscheibe 11 dar. Zweckmäßig ist, daß die Aussparung der Zuteilungsscheibe 11 so dimensioniert ist, daß das Pulver über die Öffnung 14 des Bodens des Einfüllbe­ hälters 6 in den Mischbehälter 4 gefördert werden kann; im allgemeinen ist die Grundfläche der Zuteilkammer 10 größer als die der Öffnung 14. Im allgemeinen wird ein stumpfwinkliges Kreissegment ausgeschnitten, wobei stumpfwinklig vorzugsweise einen Winkel von größer 45° bedeutet. Bevorzugt wird die in Drehrichtung weisende Fläche der Zuteilkammer konvex ausgebil­ det. Die Zuteilungsscheibe 11 wird mit dem Dosiermotor 5 ange­ trieben. Zur Förderung bewährt hat sich eine langsam laufende Scheibe mit einer Umlaufgeschwindigkeit von 10 bis 20 U/min.

Der Boden des Einfüllbehälters 6 verfügt in dem Bereich, wel­ cher in den Mischbehälter 4 hineinragt, über eine Öffnung 14, über die das Pulvermaterial von der Zuteilungskammer 10 in den Mischbehälter 4 gefördert wird. Der Einfüllbehälter 6 ist be­ rührungslos an der Oberkante des Mischbehälters 4 so angeord­ net, daß die Öffnung 14 des Einfüllbehälters 6 über dem Misch­ behälter 4 liegt. In Ruhestellung, bei Befüllung des Einfüll­ behälters 6, überdeckt die Zuteilungsscheibe 11 die Öffnung 14.

Bei dem Mischbehälter 4 handelt es sich um einen üblicherweise zylindrischen Behälter, gegebenenfalls mit abgerundetem Boden, der vorzugsweise aus Metall, beispielsweise Edelstahl, gefer­ tigt ist. Der Durchmesser D des Mischbehälters 4 beträgt vor­ zugsweise 200 mm bis 400 mm. Das Verhältnis H/D von der Höhe H des Mischbehälter zum Durchmesser D beträgt vorzugsweise 1 : 1 bis 2 : 1. Zur Entnahme der fertigen Dispersionsfarbe ist der Mischbehälter 4, vorzugsweise am Boden des Behälters mit einem motorgetriebenen Entnahmeventil 15 ausgerüstet. Vorzugsweise ist der Mischbehälter 4 mit einer Parallel-Aufhängung mit zwei parallel stehenden Lenkern am Rahmen 1 befestigt.

Am Rahmen 1 unterhalb des Mischbehälters 4 ist eine elektroni­ sche Wägezelle 12 angeordnet, mit der kontinuierlich die über die Zuteilungskammer 10 in den Mischbehälter 4 zudosierte Pul­ vermenge und die zudosierte Wassermenge gemessen wird. Bei der Wägezelle 12 handelt es sich um eine konventionelle, elektro­ nische Wägeeinrichtung, wie sie auch im Handel erhältlich ist. Diese Wägezelle wird bei Bewegung der mobilen Vorrichtung ar­ retiert und erst bei Inbetriebnahme der Vorrichtung aktiviert. Die Wägezelle 12 erfaßt kontinuierlich die in den Mischbehäl­ ter zugegebenen Mengen an Pulverbestandteilen und Wasser und gibt die Meßwerte weiter an die Schalteinheit 9. Auf diese Weise wird zum einen die Zudosierung der Mischungsbestandteile gesteuert, und zum anderen wird die vollständige Zudosierung registriert, und nach Abschluß der Dosierung der Dispergier­ vorgang durch das Steuerelement eingeleitet.

Die Abmischung der pulverförmigen Bestandteile der Rezeptur mit dem Wasser erfolgt mittels eines Dissolvers 3. Der Dissol­ ver 3 umfaßt eine senkrecht nach unten und zentrisch zum Mischbehälter 4 angeordnete Welle 3a und eine Dissolverscheibe 3b. Bei der Dissolverscheibe 3b handelt es sich üblicherweise um eine Stahlscheibe, welche mit Zähnen ausgerüstet ist.

Der Dissolver 3 kann in einer bevorzugten Ausführungsform mit­ tels eines Stahlarmes 16 der mit dem Mischbehälter 4 fest ver­ bunden ist, seitlich weggeklappt werden, um eine bessere Rei­ nigung des Mischbehälters sowie der Dissolverwelle und -Scheibe zu gewährleisten. Desweiteren ist an der Unterseite des Dissolvers eine Platte 17 angebracht, vorzugsweise aus Edelstahl, welche bei Absenkung des Dissolvers 3 in den Misch­ behälter 4, diesen vollständig nach oben verschließt. Ein Öff­ nen des Mischbehälters 4 bzw. ein seitliches Aufklappen des Dissolvers 3 kann in einer bevorzugten Ausführungsform nur bei abgeschalteter Maschine erfolgen. Dazu kann am Rahmen des Mischbehälters 4 ein Kontakt in Form einer Sicherheitszuhal­ tung angebracht werden, so daß nur ein stromloses Öffnen mög­ lich ist. Wenn die Vorrichtung in Betrieb ist, kann der Misch­ behälter 4 folglich nicht geöffnet werden.

Die Dispergierleistung wird wesentlich durch die Dimensionie­ rung der Welle 3a und der Dissolverscheibe 3b mitbestimmt. Das Verhältnis d/D des Durchmessers d der Dissolverscheibe 3b zum Durchmesser D des Mischbehälters 4 beträgt vorzugsweise 0.3 bis 0.5. Die Welle 3a ist vorzugsweise so dimensioniert, daß die Dissolverscheibe 3b während des Mischvorgangs auf einen Bodenabstand h zum Boden des Mischbehälters 4 von 0.3d bis 0.7d abgesenkt werden kann, wobei d für den Durchmesser der Dissolverscheibe 3a steht.

Zur Steuerung der Fördergeschwindigkeit, der Fördermenge und der Dosierzeit der Pulverbestandteile und des Wasseranteils, zur Steuerung der Rührgeschwindigkeit während des Mischvor­ gangs und der Mischzeit, schließlich zur Steuerung des Abfüll­ vorgangs und der Spülung zur Reinigung, ist die erfindungsge­ mäße Vorrichtung mit einer Schalteinheit 9 ausgerüstet. Bei der Schalteinheit 9 handelt es sich um ein handelsübliches, frei programmierbares, elektronisches Steuerelement mit daran angepaßter Software. Die Schalteinheit ist vorzugsweise mit einem farbigen, zweiteiligen Display ausgestattet, mit welchem die optimalen Mischungsverhältnisse von Pulveranteil und Was­ ser, die Mischzeiten und die Zugaberaten von Wasser und Pulver eingeben werden können und der Programmablauf beobachtet wer­ den kann. Desweiteren ist am Display ständig der Funktionssta­ tus der mobilen Einrichtung abzulesen und es wird angezeigt welche weitere Schritte noch folgen sollen.

Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform bei der die Vorrich­ tung mit einem Anschluß 18 zur Zuleitung von Wasser ausgerü­ stet ist. Vom Wasseranschluß aus führt eine fest installierte Leitung 19 zum Mischbehälter 4. Am Wasseranschluß kann auch eine zusätzliche Wasserentnahmemöglichkeit geschaffen werden, an der zum Beispiel Wasser zur Reinigung des Gerätes entnommen werden kann.

Die fertig gemischte Farbe wird im allgemeinen in Eimer abge­ füllt. Daher ist in einer bevorzugten Ausführungsform am Rah­ men ein Bauelement (Eimerwächter) installiert, welches über­ wacht ob ein Eimer zur Abfüllung bereitsteht, so daß ohne un­ tergestellten Eimer das Steuerelement eine Entnahme der ferti­ gen Farbe nicht zuläßt. In einer weiteren bevorzugten Ausfüh­ rungsform ist die Vorrichtung mit einer Füllstandsanzeige auf Ultraschallbasis ausgerüstet, mit der der Füllstand des Eimers überwacht werden kann.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von wässrigen Flüssigfarben mittels Dispergierung von Pulverzusammensetzungen, vorzugsweise von Dispersionspul­ ver-Zusammensetzungen in Wasser unter Verwendung dieser Vor­ richtung. Aufgrund der eingebauten Wägezelle kann nun kontinu­ ierlich gearbeitet werden, da beliebige Mengen pulverförmigen Materials nachgefüllt werden können, ohne daß diese vorher ex­ akt abgewogen werden müssen, weil über die Wägezelle 12 die zudosierte Pulvermenge kontinuierlich und exakt gemessen wird, und die je nach Rezeptur benötigte Wassermenge von der Schalt­ einheit 9 automatisch zugeteilt wird.

Die pulverförmigen Bestandteile werden, gegebenenfalls als Ge­ misch, in den Einfülltrichter 8 gefüllt und mittels der Zutei­ lungsscheibe 11 kontinuierlich in den Mischbehälter 4 geför­ dert. Die Zugabemenge wird dabei kontinuierlich von der Wäge­ zelle 12 gemessen und die eindosierten Mengen an die Schalt­ einheit 9 gemeldet. Um ein Ankleben der pulverförmigen Parti­ kel an der Wand des Mischbehälters 4 zu verhindern, wird vor­ zugsweise ein Teil des Wassers, im allgemeinen die Hälfte bis zwei Drittel der Gesamtwassermenge der Rezeptur im Mischbehäl­ ter 4, vorgelegt. Nach Abschluß des Befüllvorgangs wird der Dissolver 3 von der Schalteinheit 9 gestartet. Die Rotations­ geschwindigkeit des Dissolvers 3 kann variabel eingestellt werden und dem jeweiligen Produktionsstatus angepaßt werden. Vorzugsweise betragen die Rührgeschwindigkeiten 500 bis 1500 U/min, wobei so vorgegangen wird, daß während der Dispergie­ rung mit höherer Rührgeschwindigkeit gearbeitet wird, und nach der Dispergierphase mit niederer Geschwindigkeit nachgerührt wird.

Die Rezepturen zur Herstellung von wässrigen Flüssigfarben sind dem Fachmann bekannt und bedürfen hier keiner näheren Er­ läuterung. Im allgemeinen enthalten die Zusammensetzungen ne­ ben dem Dispersionspulveranteil noch Pigmente, beispielsweise Titandioxid oder anorganische bzw. organische Buntpigmente, Füllstoffe wie Calzite, Dolomite oder Kreide. Geeignet sind auch Zusammensetzungen, welche neben dem Dispersionspulver noch andere Bindemittel wie Kalk, Wasserglas und/oder Zement enthalten. Ebenso ist es möglich flüssige, wässrige Farben mittels pulverförmigen Bindemitteln wie Siliconharzpulver, al­ lein oder in Kombination mit Dispersionspulver, herzustellen.

Die Wasserzugabe, die Pulverförderung, die Dauer des Mi­ schungsvorgangs, der Dispergiervorgang, und gegebenenfalls die Variation der Fördergeschwindigkeit des Pulvers und der Rota­ tionsgeschwindigkeit des Dissolvers, wird über die Schaltein­ heit 9 automatisch geregelt. Der gesamte Herstellvorgang wird von Beginn der Befüllung bis zur Entnahme der fertigen Disper­ sion programmgesteuert durchgeführt, wobei die optimalen Mi­ schungsverhältnisse, Mischzeiten, Dosierraten und die Dissol­ vergeschwindigkeit vorprogrammiert sind und alle Verfahrens­ schritte automatisch ablaufen. Die Schalteinheit 9 beendet den Mischvorgang selbsttätig. Nach Beendigung der Dispergierung wird die fertige Flüssigfarbe am Entnahmeventil 15 zur Abfül­ lung entnommen.

Ein neuer Mischvorgang wird vorzugsweise nur nach vollständi­ ger Entleerung des Mischbehälters 4 gestartet. Es kann aber auch so vorgegangen werden, daß trotz des Verbleibens einer Restmenge im Mischbehälter 4 ein neuer Mischvorgang eingelei­ tet wird. Durch den Einsatz der Wägezelle ist es möglich Far­ bansätze unterschiedlicher Menge herzustellen, so daß eine noch größere Flexibilität hinsichtlich der tatsächlich benö­ tigten Farbmengen gewährleistet ist.

Um Farbansetzungen bei längeren Standzeiten zu vermeiden, kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auch so vorge­ gangen werden, daß nach der vollständigen Entnahme der so er­ haltenen Flüssigfarbe automatisch Wasser nachdosiert wird, wo­ durch eine sofortige Spülung des Mischbehälters 4 erzielt wird. Die Steuerung kann dabei so eingestellt werden, daß der Bediener entscheiden kann, ob die Nachdosierung von Wasser al­ lein der Reinigung des Mischbehälters 4 dienen soll oder als Ansatz für eine neue Mischung verwendet werden soll.

Die manuelle Betätigung beschränkt sich bei der bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens auf das Einfüllen des pulver­ förmigen Materials und die Entnahme der fertig gemischten flüssigen Farbe. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß man aufgrund des fahrbaren Mischgerätes in der Lage ist, eine flüssige, wässrige Dispersionsfarbe direkt am Ort der Anwendung, beispielsweise an der Baustelle, aus den Pulverbestandteilen und Wasser in der Qualität herzustellen, die bisher nur mit werkseitig installierten Dissolvern zu er­ halten war. Mit der Überwachung der Dosierung mittels der Wä­ gezelle 12 wird nun eine kontinuierliche Betriebsführung er­ möglicht. Es müssen nicht mehr batchweise exakt abgewogene Pulvermengen zugegeben werden, welche dann mit der entspre­ chenden Menge Wasser angerührt werden. Mit der Wägezelle wird die fortlaufende Dosierung überwacht und mit der Schalteinheit 9 kontinuierlich die entsprechende Menge Wasser zugeführt.

Claims (7)

1. Mobile Vorrichtung zur kontinuierlichen und diskontinuier­ lichen Herstellung von wässrigen Flüssigfarben aus pulver­ förmigen Bestandteilen und Wasser, umfassend einen fahrba­ ren Rahmen 1 mit

• a) einer Mischeinheit aus Mischmotor 2, dem Dissolver 3 und dem Mischbehälter 4, und
• b) einer Dosiereinheit mit Dosiermotor 5, dem Einfüllbe­ hälter 6 mit einem Förderelement 7, und dem Einfülltrich­ ter 8, und
• c) einer Schalteinheit 9 mit Steuerelementen zur Steuerung des Dosiervorgangs und des Mischvorgangs, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Förderelement 7 eine drehbare, mit einer Zuteilkammer 10 ausgerüstete Zuteilungsscheibe 11 ist, und die Do­ siereinheit mit einer Wägezelle 12 ausgerüstet ist.

2. Mobile Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zuteilungsscheibe 11 einen dem Durchmesser des Einfüllbehälters 6 entsprechenden Durchmesser von 150 bis 400 mm und eine Dicke von 25 bis 50 mm aufweist.

3. Mobile Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zuteilkammer 10 eine Aussparung auf der Zuteilungsscheibe 11 in Form eines stumpfwinkliges Kreis­ segmentes darstellt, wobei stumpfwinklig einen Winkel von größer 45° bedeutet.

4. Mobile Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die in Drehrichtung weisende Fläche der Zuteil­ kammer 10 konvex ausgebildet ist.

5. Mobile Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wägezelle 12 eine konventionelle, elek­ tronische Wägeeinrichtung darstellt und unterhalb des Mischbehälters 4 angeordnet ist.

6. Verfahren zur kontinuierlichen und diskontinuierlichen Herstellung von wässrigen Flüssigfarben mittels Dispergie­ rung von Pulverzusammensetzungen in Wasser unter Verwen­ dung einer Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wägezelle 12 kontinuierlich die in den Mischbehälter zugegebenen Mengen an Pulverbestandtei­ len und Wasser erfaßt und die Meßwerte an die Schaltein­ heit 9 weitergibt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Verfahren von Beginn der Befüllung bis zur Entnah­ me der fertigen Dispersion programmgesteuert abläuft, wo­ bei die optimalen Mischungsverhältnisse, Mischzeiten, Do­ sierraten und die Dissolvergeschwindigkeit in der Schalt­ einheit 9 vorprogrammiert sind und alle Verfahrensschritte automatisch ablaufen.