DE2531459C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Farbe einer Flüssigkeit - Google Patents

Description

— daß eine Probe der Flüssigkeit mittels des Gefäßes, das an seiner Oberfläche offen ist, aus in einem Behälter befindlichem Vorrat der Flüssigkeit herausgehoben wird,

— daß das Gefäß in eine Stellung über dem Vorrat gebracht wird, in der in das Gefäß kontinuierlich Flüssigkeit aus der unteren Hälfte des Vorrats nachgefüllt wird und in der die Flüssigkeit über den Rand des Gefäßes überläuft, und

— daß die Flüssigkeit in dieser Stellung vermessen wird.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch I.mit

— einem Gefäß zur Aufnahme einer Probe der zu vermessenden Flüssigkeit,

— einer Lichtquelle zum Beleuchten eines Teils der Oberfläche der Probe mit monochromatischem, sichtbarem Licht und

— einer oberhalb des Gefäßes angeordneten Meßeinrichtung zum Messen des remittierten Lichtes, dadurch gekennzeichnet,

— daß eine Hubvorrichtung (9) vorgesehen ist, mit der das Gefäß (2), das an seiner Oberseite offen ist, aus einer Stellung innerhalb eines in einem Behälter(l) befindlichen Vorrats der Flüssigkeit in eine Meßstellung über dem Vorrat der Flüssigkeit hochhebbar ist, und

— daß eine eine Pumpe (13) enthaltende Leitung (12) vorgesehen ist, deren unteres Ende an den Boden (4) des Behälters (1) angeschlossen ist und deren oberes, den Auslauf bildendes Ende oberhalb des in der Meßstellung befindlichen Gefäßes (2) angeordnet ist oder in das Gefäß (2) mündet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (2) am oberen Ende einer senkrecht verlaufenden, hebbar gelagerten Antriebswelle (3) angeordnet ist, die durch den Boden (4) des Behälters (1) zu einem Motor (6) geführt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (2) gemeinsam mit der Antriebswelle (3) und dem Motor (6) mittels der Hubvorrichtung (9) hebbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (2) mittels einer als Teleskopwelle ausgebildeten Antriebswelle mit einem starr mit dem Behälter (1) verbundenen Motor verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Antriebswelle (3) unterhalb des Gefäßes (2) ein Mischpropeller (18) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (2) mit seinem oberen Rand gegenüber der Horizontalen neigbar ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 7_V dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (2) mit seinem oberen Rand um 5° bis 10° gegenüber der Horizontalen neigbar ist

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Farbe einer Flüssigkeit, insbesondere eines Anstrichmittels, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 2.

Zum Einstellen der Farbe von Anstrichmitteln, beispielsweise Lack, ist es bekannt, einem das Anstrichmittel enthaltenden Mischbehälter eine Probe des An-Strichmittels zu entnehmen, auf ejn Substrat aufzubringen, zu trocknen bzw. aushärten zu lassen und dann die Farbe der so auf dem Substrat entstandenen Überzugschicht mit einem Farbenmuster zu vergleichen. Werden dabei Abweichungen der Farbe festgestellt, setzt man dem im Mischbehälter befindlichen Anstrichmittel nach Bedarf Pigmente, Bindemittel und dergleichen zu. Da zum Erzielen bestimmter Farbtöne dieser Vorgang meistens mehrmals wiederholt werden muß, ist der Zeitaufwand jroß, nicht zuletzt auch wegen der erforderlichen Trocknungszeiten. Ein weiterer Nachteil dieses Meßverfahrens besteht darin, daß die Substrate, auf denen sich die zu untersuchende Farbprobe und das Farbmuster befinden, die Farbe der Anstrichmittel beeinflussen können.

Die langen Trocknungszeiten und die eventuell negativen Einflüsse von Substraten lassen sich vermeiden, wenn die Farbmessung anhand der flüssigen Farbe erfolgt. Zu diesem Zweck ist es bekannt (US-PS 28 52 693), Teilmengen der Flüssigkeit durch ein Gefäß strömen zu lassen, welches an der Oberseite durch eine Glasplatte abgedeckt ist. Die zu untersuchende Flüssigkeit tritt nahe dem unteren Ende in das Gefäß ein und fließt aus diesem nahe dem oberen Ende und unterhalb der Glasplatte aus. Um zuverlässige Messungen durchführen zu können, muß die Flüssigkeit blasenfrei mit der Unterseite der Glasplatte in Kontakt stehen. Daher kann die Strömung an der Unterseite der Glasplatte nicht turbulent sein, weshalb eine fehlenreie optische Messung nicht möglich ist ganz abgesehen von Meßfehlern, die sich durch die Struktur der Glasplatte selbst ergeben können. Es ist aus der US-PS 28 52 693 zwar auch bekannt (Fig. 1), die optische Messung der Farbe einer Flüssigkeit ohne Zwischenschaltung einer Glasplatte vorzunehmen, jedoch wird hierzu ein nach oben offenes Gefäß benutzt, in welchem die Flüssigkeit steht, so daß Absetzerscheinungen der Pigmente, Bindemittel oder dergleichen in der Flüssigkeit das Meßergebnis beeinflussen können. Auch ist es umständlich, die einzelnen zu untersuchenden Proben in die Meßgefäße einzugeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, fortlaufend die Farbe einer Flüssigkeit und insbesondere eines Anstrichmittels im sichtbaren Wellenbereich mit Auflicht messen zu können, ohne daß das Meßergebnis durch die fließende Flüssigkeit abdeckende Zwischenmedien und/oder Luftblasen verfälscht werden könnte.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Au-

ßerdem wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 3 bis 8.

Durch die Erfindung ist es in überraschend einfacher Weise möglich, die Farbe einer Flüssigkeit im Auflichtverfahren exakt zu messen und die dabei gewonnenen Meßwerte mit dem für den gewünschten Farbton bekannten Meßwert zu vergleichen, so daß ggfs. notwendige Korrekturen der Farbe der untersuchten Flüssigkeit schnell und genau vorgenommen werden können, beispielsweise durch Zusatz eines bestimmten Pigmentes oder Bindemittels bzw. einer Bindemittellösung. Durch die Erfindung können Einflüsse von Zwischenmedien wie Glasscheiben, Folien oder Lichtleiter auf das Meßergebnis ausgeschaltet werden. Das laufende Einbringen von frischer Flüssigkeit in das Überlaufgefäß bewirkt, daß Verfärbungen durch Aufschwimmen spezifisch leichterer Farbpigmente und/oder durch Absetzen spezifisch schwererer Farbpigmente vermieden werden und daß eventuell vorhandene Luftblasen von der Oberfläche der im Überlaufgefäß befindlichen Flüssigkeit weggeschwemmt werden. Dieser Effekt kann vorteilhaft noch dadurch verbessert werden, daß der obere Rand des Überlaufgefäßes geneigt zur Horizontalen verläuft, insbesondere unter einem Winkel von 5° bis 10°.

Das Entfernen der Luftblasen von dem als Meßfläche dienenden Teil der Oberfläche der Flüssigkeit ist wichtig, da Luftblasen eine exakte Messung des Farbtones der Flüssigkeit verhindern. Luftblasen entstehen bei der intensiven Durchmischung der Flüssigkeit und lösen sich nur langsam von selbst auf, so daß während dieser Zeit Aufschwimm- und/oder Absetzerscheinungen der Farbpigmente eintreten wurden.

Das Entfernen der Luftblasen von der Oberfläche der im Überlaufgefäß befindlichen Flüssigkeit kann weiter dadurch beschleunigt werden, daß das Überlaufgefäß auf seinem Weg in die Meßposition um seine vorzugsweise annähernd vertikale Achse gedreht wird, wodurch die auf der Oberfläche befindlichen Luftblasen an den Rand des Gefäßes wandern und dort platzen.

Dreht man zwischen zwei Messungen das in die im Behälter befindliche Flüssigkeit eingetauchte Überlaufgefäß um seine Achse, so ergibt sich eine gute Selbstreinigung des Überlaufgefäßes.

Vorzugsweise wird bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens der üls Meßfläche dienende Teil der Oberfläche der im Überlaufgefäß befindlichen Flüssigkeit mittels einer weiteren Meßeinrichtung, die beispielsweise aus Infrarot-Lichtquelle und Fotozelle besteht, auf Luftblasenfreiheit, Niveauhöhe und Ebenheit kontrolliert.

Erfindungsgemäß kann das Überlaufgefäß aus der im Behälter befindlichen Flüssigkeit gemeinsam mit dem Motor ausgehoben werden, beispielsweise mittels eines hydraulischen Hubsystems oder eines von Hand zu betätigenden Bedienungshebels. Es ist aber auch möglich, den Motor starr mit dem Behälter zu verbinden und die Antriebswelle für das Überlaufgefäß als Teleskopwelle auszubilden, deren mit dem Überlaufgefäß verbundener Teil hebbar ist und zu diesem Zweck beispielsweise ein Außengewinde mit einer fest bremsbaren Mutter aufweist.

Der die farbige Flüssigkeit enthaltende Behälter ist vorzugsweise als Mischbehälter ausgebildet und mit einem Rührwerk oder einem Mischpropeller versehen. Zur Prüfung des Inhaltes von großen Mischbehältern ist es vorteilhaft, einen mit der Meßeinrichtung versehenen, ggfs. sehr kleinen gesonderter. Behälter vorzusehen, der mittels Rohrleitungen an den großen Mischbehälter angeschlossen ist, wobei beispielsweise mittels einer Pumpe andauernd frische farbige Flüssigkeit aus dem großen Mischbehälter durch den für die Messung vorgesehenen kleineren Behälter hindurchgefördert wird

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen der Farbe einer Flüssigkeit schematisch dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung, wobei das Überlaufgefäß in die im Behälter befindliche Flüssigkeit abgesenkt ist, und

Fig.2 einen Schnitt wie in Fig. 1, wobei jedoch das Überlaufgefäß aus der im Behälter befindlichen Flüssigkeit ausgehoben ist.

Die in F i g. 1 und 2 gezeigte Einrichtung weist einen Behälter 1 auf, der zur Aufnahme eines flüssigen farbigen Mediums in Form eines Lackes dient. Im Behälter I ist ein Überlaufgefäß 2 vorgesehen, das rr.it einer Antriebswelle 3 verbunden ist, die durch ein im Boden 4 des Behälters angeordnetes flüssigkeitsdichtes Lager 5 bzw. eine Stopfbüchse nach unten geführt und mit einem Motor 6, insbesondere Elektromotor, verbunden ist. Der Behälter 1 ist mit vier Tragsäulen 7 versehen, an welchen der Motor 6 beispielsweise mittels Buchsen 8 höhenverstellbar geführt ist Zur Höhenverstellung des Motors 6 einschließlich Antriebswelle 3 und Überlaufgefäß 2 ist beispielsweise eine hydraulisch betätigte Hubvorrichtung 9 vorgesehen, die an den Tragsäulen 7 gelagert ist. An den unteren Enden der Tragsäulen 7 sind Justierschrauben 10 vorgesehen, die auf einer Abstellfläche 11 ruhen.

Am Boden 4 des Behälters 1 ist eine Leitung 12 angeschlossen, deren oberes Ende oberhalb des Überlaufgefäßes 2 endet und in deren Verlauf eine Pumpe 13 angeordnet ist, die das Medium aus dem unteren Abschnitt des Behälters im Bedarfsfall in das Überlaufgefäß fördert.

Oberhalb des Behälters 1 ist eine Meßeinrichtung in Form eines an sich bekannten Spektralphotometers vorgesehen, die z. B. aus einer Lichtquelle 14, die monochromatisches parallelstrahliges Licht in Form von Strahlen 15 (Fig. 2) abgibt, einer Ulbricht-Kugel 16 und Photozellen 17 (»Photomultiplier«) besteht. Die Ulbrichtkugel 16, die innen geweißt ist, ist lichtdicht z. B. mittels eines Faltenbalges an den oberen Rand des Behälters angeschlossen.

Bei dem in F i g. 1 gezeigten Betriebszustand der Einrichtung ist das Überlaufgefäß 2 in das im Behälter 1 befindliche Medium eingetaucht und rotiert. Die Durchmischung des Farbmediums im Behälter 1 wird vorteilhaft durch einen Mischpropeller 18 verstärkt, der beispielsweise an der Antriebswelle 3 unterhalb des Überlaufgefäßes 2 befestigt ist.

Zur Messung wird das Überlaufgefäß 2 mittels der Hubvorrichtung 9 in seine in F i g. 2 gezeigte Meßstellung gehoben, wonach der Antriebsmotor 6 stillgesetzt wird. Die dauernd in Betrieb befindliche Pumpe 13 bringt auch während des Meßvorganges frisches Farbmedium aus der Bodenzone des Behälters 1 in das Überlaufgefäß 2 ein, wodurch die Oberfläche des im Überlaufgefäß befindlichen Mediums ständig erneuert wird. Hierdurch werden Absetz- oder Aufschwimmerscheinungen der Farbpigmente verhindert. Durch die Zufuhr des frischen Mediums werden auch allfällige Luftblasen über den Rand des Überlaufgefäßes 2 weggeschwemmt.

Diese Wirkung wird noch dadurch verstärkt, daß dem oberen Rand des Überlaufgefäßes 2 mittels der Justierschrauben 10 eine Neigung von 5° bis 10° gegenüber der Horizontalen erteilt wird. Diese Neigung wird so gewählt, daß der höchste Punkt des Überlaufgefäßes 2 auf der Seite liegt, an welcher auch das obere Ende der Leitung 12 liegt.

Das auf die Oberfläche des im Überlaufgefäß 2 befindlichen flüssigen farbigen Mediums in Form von Strahlen 15 einfallende monochromatische parallelstrahlige Licht dringt in das im Überlaufgefäß 2 befindliche flüssige farbige Medium ein, wird in diesem absorbiert und gestreut und verläßt dieses Medium durch dessen Oberfläche als remittierter Anteil 19 in Richtung der geweißten Innenfläche der I Jlbrichtkugel 16. in wel- is eher der Remissionsanteil der betreffenden Wellenlänge mittels der Photozellen 17 in herkömmlicher Weise registriert wird. Die Tiefe des Überlaufgefäßes ist hierbei selbstverständlich so zu wählen, daß die Transmission des einfallenden Lichtstrahles 15 unterdrückt wird. Zweckmäßig werden je nach Art des eingesetzten Mediums Überlaufgefäße 2 mit 2 bis 10 mm Tiefe verwendet, die am oberen Ende der Antriebswelle 3 austauschbar befestigbar sind.

Zur Kontrolle des Zustandes der Oberfläche des im Überlaufgefäß 2 befindlichen farbigen Mediums ist eine weitere Meßeinrichtung vorgesehen, die aus einer Infrarot-Lichtquelle 20 und einer Photozelle 21 besteht. Die Photozelle 21, die beispielsweise durch eine einen horizontal verlaufenden Schlitz aufweisende Blende teilweise abgedeckt sein kann, zeigt an, wenn der für die Remissionsmessung wesentliche Abschnitt der Oberfläche des Mediums Luftblasen oder Unebenheiten aufweist. Der von der Photozelle 21 gelieferte Meßwert kann dazu benützt werden, die Messung mittels der Meßcinrichtung 14,16 und 17 während des Auftretens von Störungen, z. B. Luftblasen, zu unterbrechen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

40

45

50

55 . \

60

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Messen der Farbe einer Flüssigkeit, insbesondere eines Anstrichmittels, im sichtbaren Wellenlängenbereich, bei dem ein Teil der Oberfläche der in ein Gefäß gegebenen Flüssigkeit mit monochromatischem Licht beaufschlagt und das remittierte Licht gemessen wird, dadurch gekennzeichnet,