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Anlage zum Patentgesuch der
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Pfister GmbH, Augsburg Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen
Kontrolle der Farbwerte eines farbigen Anstrichmittels Die Erfindung betrifft ein
Verfahren sowie eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Kontrolle der Farbwerte eines
farbigen Anstrichmittels.
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Die Erfindung dient dazu, die Erzielung und Einhaltung richtiger Farbwerte
während der laufenden Herstellung de5 AnstrichmitteX zu kontrollieren. Dabei werden
zum Beispiel Reflektionsgrad, Farbstärke, Weißgrad, Deckkraft und dergleichen für
die Farbmessung üblicherweise zu ermittelnden Werte durch optische Meßverfahren-
und Einrichtungen erfaßt, Abweichungen von entsprechenden Sollwerten ermittelt und
zur Rezeptierung und Errechnung von Korrektur-Farbzusätzen verwendet. Denn bei der
Herstellung von farbigen Anstrichmitteln ist es nahezu unmöglich, beim ersten Ansatz
der Grundfarbe mit verschiedenen, meist pastösen Pigmentzusammensetzungen, die exakte,
reproduzierbare Ubereinstimmung mit einer sogenannten Norm-oder Standard-Farbe zu
erreichen.
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Die infolgedessen notwendige Korrektur, in Fachkreisen auch
Abtönung
genannt, wurde in früherer Zeit von ausgesprochen geübten und erfahrenen Spezialisten
vorgenommen, wobei Farbproben auf Probetäfelchen aufgetragen, trocknen gelassen
und dann mit einer Vergleichsfarbe visuell verglichen wurden.
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Mit der Entwicklung hochsensibler optisch-elektronischer Meßeinrichtungen
zur Feststellung von Farbwerten sowie mit Hilfe entsprechender Recheneinheiten und
Rechenprogramme gelingt es seit einiger Zeit, die menschliche
feinster Farbunterschiede und Helligkeitswerte durch noch emprindlichere Meßinstrumente
und Meßverfahren zu ersetzen.
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Ein voll mechanisiertes Verfahren zum Abtönen von Anstrichmitteln
während deren Herstellung macht jedoch eine äußerst genaue Technik bei Entnahme
und Auswertung von Proben als Grundlage der Errechnung von Abtönungs-Pigmentierungen
erforderlich. Insbesondere bei der Kontrolle nasser
spielt das Vorhandensein einer exakt gleichbleibenden Unterlage und insbesondere
Ebene, beispielsweise in Form von Prüftafeln oder sonstigen Probeträgern, sowie
die Einhaltung eines oder mehrerer Beobachtungswinkel dieser Ebene eine ebenso wichtige
Rolle wie die Einhaltung definierter Schichtdicken, und darüber hinaus die Einhaltung
einer immer gleichbleibenden Auftragungs-Technik. Die Art der Gewinnung und
ADwertung
solcher Proben ist für die Qualität des gewnschten Endproduktes von ausschlaggebender
Bedeutung.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Proben für die optische Farbkontrolle
der Anstrichmittel herzustellen und diese kontinuierlich in der geeigneten Weise
einer optischen Farbmeß-Einrichtung zuzuführen, und dies unter streng gleichgehaltenen,
reproduzierbaren Bedingungen.
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Solche Bedingungen sind im Sinne der Aufgabenstellung die Einhaltung
einer exakten Filmdicke auf der stets exakt gleichartigen Unterlage eines Probenträgers,
die Einhaltung einer oder mehrerer Betrachtungs-Ebenen der Probe-Fläche für die
Optik des Meßsystems, die Erzielung einer fehlerfreien, von Einschlüssen oder Luftbläschen
ungestörten Oberfläche der Anstrichmittelprobe sowie bei kontinuierlicher Messung
die exakte Einhaltung der Geschwindigkeit eines an der Optik vorbeiziehenden Probe-Filmes.
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Die Ldsung der Aufgabe gelingt dadurch, daß eine Probe des zu kontrollierenden
Anstrichmittels auf einen in Richtung zur Farbmeß-Einrichtung mit gleichbleibender
Geschwindigkeit bewegten Proben-Träger kontinuierlich durch einen mechanischen Auftragsvorgang
mit definierter Schichtdicke aufgetragen und
im ungetrockneten Zustand
im Abstand an der Optik vorbeigeführt, und daß der Probenträger nach Passieren der
Optik von der Probe gesäubert und zur Auftragsvorrichtung zurückgeführt wird.
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Mit der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß die Erfassung der Farbwerte
der Probe infolge absolut gleicher Einhaltung der Schichtdicke und bei exakt gleichgehaltenen
mechanischen Auftragungs-Bedingungen Fehler ausschließt und damit optimale Ergebnisse
bei der Farbmessung ermöglicht.
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Der kontinuierliche Auftrag einer nassen Anstrichmittelschicht ermöglicht
die unmittelbare Kontrolle der Farbwerte im online-Verfahren"> das heißt während
der Herstellung der Anstrichmittel ohne zeitliche Verzögerung. Dies war bisher nicht
möglich.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Geschwindigkeit
des Probenträgers zwischen 0,1 und 1 m pro Sekunde, vorzugsweise zwischen 0,3 und
0,5 m pro Sekunde beträgt.
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Die Einhaltung dieser Geschwindigkeit ist insofern optimal, als sie
sowohl günstige Bedingungen für den Auftragungsvorgang
als auch
ebensolche für den Meßvorgang ermöglicht. Bei zu langsamer Geschwindigkeit würde
nämlich die Gefahr bestehen, daß der Film des Anstrichmittels durch Ausdampfen von
Lösungsmitteln, bevorzugt im Bereich der Oberfläche, je nach dem Lösungsmittelgehalt
erhebliche Ungenauigkeiten bei der Ermittlung beispielsweise des Reflektionsgrades
ergäbe, bei zu schneller Führung des Proben-Trägers jedoch eine beispielsweise von
Luftbläschen nicht beruhigte Oberfläche aufweisen würde.
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In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Schichtdicke nach
Maßgabe des Anstrichmittels zwischen 150 und 600 Micron, vorzugsweise zwischen 200
und 500 Micron beträgt und bei unveränderter Rezeptur des Anstrichmittels gleichgehalten
wird. Diese mit der Erfindung eingaltenen Werte für eine qualifizierte Meßmethode
sichern in vorteilhafter Weise die notwendige Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse.
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In der gleichen Richtung wirkt dabei eine weitere, in Ausgestaltung
der Erfindung vorgesehene Maßnahme, daß nämlich der Auftragungsvorgang unter Einhaltung
streng gleicher Auftragsbedingungen vorzugsweise im Abwälzverfahren, daß heißt durch
Abwälzen einer Farbwalze auf dem Proben-Träger, durchgeführt wird.
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In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die unter der Optik
entlanggeführte Anstrichmittel-Schicht eine ebene Fläche bildet.
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Diese MaBnahme ist vorteilhaft und wichtig, da die Fehlerfreiheit
einer fotometrischen Meßmethode, insbesondere beim Reflektionsgrad einer Probe,
von der exakten Einhaltung einer oder mehrerer Betrachungsebenen zur optischen Farbmeß-Einrichtung
abhängt.
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Weiter ist vorgesehen, daß die Säuberung des Proben-Trägers vom Anstrichmittel
durch mechanisches Abstreifern der Anstrichmittelschicht und nachfolgendes Abwaschen
des Proben-Trägers in einem Lösungsmittelbad sowie Entfernen der Lösungsmittelreste
durch einen vorzugsweisen warmen Luftstrahl erfolgt.
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Hierdurch wird in vorteilhafter Weise die Darbietung eines stets gleichbleibenden
Proben-Hintergrundes sichergestellt.
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Und schließlich ist das Verfahren gekennzeichnet durch dessen Anwendung
bei einer Anlage zur Herstellung farbiger Anstrichmittel, insbesondere zwischen
einer ersten Station zur Herstellung einer Basismischung und einer zweiten Korrektur-Station
zur exakten Abtönung. Die Anwendung des Verfahrens zwischen diesen Stationen ist
deshalb von besonderem Vorteil,
weil hierdurch auf kürzestem Wege
notwendige Korrekturen erkannt und deren Ausführung schnellstens veranlaßt werden
können.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung ist gekennzeichnet
durch einen Proben-Träger in Form eines endlosen, mit gleichmäßiger Geschwindigkeit
antreibbaren, unter der Optik der Farb-Meßeinrichtung in einer definierten Ebene
entlanggeführten Bandes, welches - in Bewegungsrichtung gesehen vor der Optik eine
Einrichtung zur Auftragung des Anstrichmittels und hinter der Optik eine Abstreifvorrichtung
für Anstrichmittel aufweist, sowie durch einen unterhalb des Bandes angeordneten
Lösungsmittelbehälter mit einer Einrichtung, durch welche das Band durch das Lösungsmittel
geführt wird.
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Der Vorteil dieser Vorrichtung liegt darin, daß diese ausgesprochen
unkompliziert, übersichtlich und in ihrer Funktion störungsunempfindlich ist. Weiterhin
ist der konstruktive und finanzielle Aufwand dieser Vorrichtung in Anbetracht der
ausgezeichneten Funktion relativ gering Die Vorrichtung arbeitet darüber hinaus
nahezu bedienungs-und wartungsfrei, sie ist zuverlässig und kann an vielen Orten
eingesetzt werden.
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In Ausgestaltung der Vorrichtung ist weiter vorgesehen, daß in Bewegungsrichtung
des Bandes vor der Auftragseinrichtung ein Gebläse, vorzugsweise ein Warmluftgebläse,
zum Abtrocknen von Lösungsmittel angeordnet ist.
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Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß das Band vor Auftrag
der Farbprobe stets gleichmäßig sauber und frei von Lösungsmittelresten ist.
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Das Band kann im übrigen zweckmäßigerweise als Metallband, gegebenenfalls
auch als Kunststoffband mit entsprechender Dicke ausgeführt sein. Es genügt schätzungsweise
eine Breite von 50 mm.
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Weiter ist in Ausgestaltung der Vorrichtung vorgesehen, daß als Auftragungs-Einrichtung
ein mit mindestens einer Auftragswalze und mindestens zwei Verteilerwalzen ausgestatteter
Walzenstuhl mit einer Zuführungseinrichtung für Anstrichmittel angeordnet ist.
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Diese Anordnung ist bewährt, unkompliziert und zuverlässig, denn es
ist von Druckautomaten seit Jahren bekannt, daß ein mit Auftragswalzen und Verteilerwalzen
ausgestatteter Walzenstuhl exakt gleichmäßige Farbschichten herzustellen in der
Lage ist, weswegen die Anwendung eines derartigen Walzenstuhles in Anpassung an
die besondere Zweckbestimmung bei der Probe-Auftragseinrichtung eine sehr zweckmäßige,
bewährte Lösung darstellt.
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Weiter ist vorgesehen, daß unter der Abstreif-Vorrichtung eine Einrichtung
zum Auffangen von Anstrichmittel und Abführen des aufgefangenen Anstrichmittels
angeordnet ist.
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Durch diese Anordnung werden Farbverluste sowie Verunreinigungen des
Probe-Trägers in einfacher Weise vermieden.
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Und schließlich ist vorgesehen, daß die gesamte Vorrichtung zu einer
kompakten Baueinheit als Kontrollstation ausgestaltet und vorzugsweise fahrbar oder
transportierbar ausgebildet ist. Mit dieser Ausgestaltung wird der Wert der Vorrichtung
dadurch noch gesteigert, daß diese infolge ihrer Mobilität und Geschlossenheit je
nach Bedarf an den verschiedensten Stellen einer ausgedehnten Anlage für die kontinuierliche
Herstellung farbiger Anstrichmittel zum Einsatz kommen kann.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines AusfUhrungsbeispieles
in der Zeichnung dargestellt und ihre Funktion näher erläutert.
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Die Figur stellt das Blockschaltbild einer Anlage zum Herstellen von
farbigen Anstrichmitteln dar.
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Die Anlage besteht aus einer Dosierstation 1 mit einem schematisch
angedeuteten Farbpastenlager 2 und einer Ventilgruppe 3, sowie einem Mischgefäß
4, worin beispielsweise eine Grundfarbe durch Zugabe von pigmentierten Farbpasten
zu einem flüssigen Anstrichmittel-Ansatz von bestimmtem Farb-Sollwert vorgemischt
wird.
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Dieser Anstrichmittel-Ansatz wird in dem gewichtskontrollierten Mischgefäß
4 vorgenommen, in welchem die einzelnen Mengenanteilen von Farbpasten und Grundfarbe
mit Hilfe des Rührwerkes 5 zum Anstrichmittel homogen vermischt werden. Der Behälter
4 ist auf einer Wägevorrichtung 6 angeordnet, welche eine gravimetrische Kontrolle
der Pigment- und Farb-Komponenten gestattet. Der fertige Anstrichmittel-Ansatz wird
aus dem Mischgefäß 4 nach offenen des Ventils 7 abgezogen und durch eine Pumpe 8
durch die Leitung 9 in die Korrekturstation 10 gefördert. An der Stelle 11 ist aus
der Leitung 9 eine Proben-Entnahmeleitung 12 abgezweigt, welche eine mit Hilfe des
Kontrollorganes 13 mengenregelbare geringe Menge des Anstrichmittel-Ansatzes als
Probemenge entnimmt und einem Walzenstuhl 14 zuführt, wie mit Pfeil 16 rein schematisch
angedeutet.
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Dieser Walzenstuhl 14 ist mit drei Verteilerwalzen 17, 18, 19 und
einer Auftragswalze 20 ausgestattet. Diese trägt einen Film 21 der Anstrichmittel-Probe
kontinuierlich auf ein mit gleichmäßiger Geschwindigkeit bewegtes endloses Band
22 auf. Dieses ist um die Antriebs- und Umlenkrollen 25, 23' herumgeführt, und außerdem
um eine Umlenkrolle 24, welche sich in einem mit Lösungsmittel 25 gefüllten Lösungsmittelbehälter
26 befindet. Das endlose Band 22, beispielsweise ein Stahlband von 50 mm Breite
und 2 mm Dicke bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von ca. 0,2 m/sec im Abstand
unterhalb einer optischen Farbmeß-Einrichtung 27, beispielsweise einem sogenannten
Spektralfotometer vorbei, wobei das Spektralfotometer 27 die Farbwerte des nassen
Probefilmes 21 eines zu kontrollierenden Anstrichmittels erfaßt.
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Hierbei kommt es zur Vermeidung von Meßfehlern sehr wesentlich auf
exakte Einhaltung einer definierten Schichtdicke der Anstrichmittel-Probe an, ebenso
auf die Einhaltung einer definierten Winkelstellung zwischen der Ebene des Probenträger-Bandes
22 und der optischen Achse des Spektralfotometers 27. Aus diesem Grunde ist das
endlose Band 22 durch eine nicht dargestellte Spanneinrichtung mit Hilfe der Rollen
23, 23' und 24 stark gespannt und bezüglich seiner Abmessungen und der Qualität
seiner Oberfläche so beschaffen,
daß die Einhaltung der für eine
fehlerfreie Messung notwendigen Bedingungen und Parameter stets gewährleistet ist.
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Nach dem Passieren der Umlenkrolle 23' wird das endlose Band 22 an
einer Abstreifvorrichtung 28 entlang geführt, welche den noch flüssigen Film der
Anstrichmittel-Probe abstreift und einer Auffangvorrichtung 29 zuleitet, von wo
aufgefangenes Anstrichmittel von der Pumpe 30 und der Zweigleitung 31 in die Leitung
9 zur Korrekturstation 10 zurückgeleitet wird.
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Das Kernstück der vorliegenden Erfindung wird durch die zur Farbkontrollstation
32 zusammengefaßten Aggregate 12 bis 31 gebildet. Die Aufgabe dieser Farbkontrollstation
ist es wie gesagt, exakt reproduzierbare und mit höchster Genauigkeit aufgetragene
Proben für die optische Farbkontrolle des Anstrichmittel-Ansatzes zu liefern und
diese kontinuierlich in einer für spezielle Belange der Farbwert-Messung richtigen
Weise der optischen Farbmeß-Einrichtung 27 so darzubieten, daß hierdurch mögliche
Fehler unterhalb zulässiger Toleranzgrenzen gehalten werden. Dabei dient die mit
der Kontrolleinrichtung 13 absolut vergleichmäßigt zugeführte Probemenge 16 und
deren weitere Vergleichmäßigung dz einer Auftragsschicht durch die Verteilerwalzen
17, 18, 19 und die
Auftragswalze 20 der Aufbringung eines absolut
gleichmäßigen Farbfilmes auf das Band 22.
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Die Sauberkeit der Oberfläche des endlosen Bandes 22 wird dadurch
gewährleistet, daß dieses nach Abstreifen der Anstrichmittel-Probe durch die Abstreifvorrichtung
28 mit Hilfe der Umlenkrolle 24 durch das Lösungsmittelbad 25 hindurchgeführt wird,
wobei nach Verlassen des Lösungsmittel-Bades 25 zunächst ein Abstreifer 33 Farb-
und Lösungsmittelreste entfernt, worauf eine Luftdüse 34 vorzugsweise mit warmer
Luft das Band 22 vollends von Resten jeglicher Verschmutzung reinigt. Das so gereinigte
Band wird dann erneut von der Auftragswalze 20 mit der Anstrichmittel-Probe beschichtet
und mit nassem Probe-Farbfilm unter der Farbmeßeinrichtung 27 entlanggeführt. Diese
steht ihrerseits durch die Steuerleitung 35 mit der Recheneinheit 36 in Verbindung,
welche die von der Eingabe-Einheit 37 vorgegebenen Soll-Werte mit dem gemessenen
Ist-Wert vergleicht und gegebenenfalls die benötigten Korrekturwerte für die Korrekturstation
10 errechnet.
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Zum Ausgleich geringfügiger Meßtoleranzen bei Ermittlung der Proben-Farbwerte
ist die Recheneinheit mit einer Speichereinheit 38 ausgestattet, welche beispielsweise
in zeitlich wählbaren Abständen die Farbwerte ermittelt und die gewonnenen Werte
speichert, daraus einen Mittelwert errechnet
und diesen mit Hilfe
der Steuerleitung 39 der Recheneinheit 36 auSschaltet.
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In der Korrekturstation 10 wird das in den Behälter 40 übergepumpte
Anstrichmittel nach Maßgabe der errechneten Korrektur-Werte durch Korrektur-Pigmentierung
entsprechend korrigiert, sofern die Recheneinheit 36 eine Differenz zwischen dem
mit der Eingabe-Einheit 37 aufgeschalteten Soll-Wert und dem von dem Spektralfotometer
27 ermittelten Ist-Wert der Farbwerte ermittelt hat.
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Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel ist lediglich
als schematische Ausführungsmöglichkeit anzusehen.
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Konstruktive Ausgestaltungen, welche beispielsweise im handwerklichen
Ermessen des Fachmannes liegen, fallen unter die Erfindung, sofern sie einem der
geltenden Patentansprüche genügen.