DE3922902A1 - METHOD FOR PRODUCING A COLORED PLASTIC MOLD - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING A COLORED PLASTIC MOLD

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Detlef Klaus Busch
Horst Grohmann
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Abstract

In the case of the present method, the colour of the material is continuously measured and the measuring signals are used indirectly for controlling the mixing ratio of plastic and pigment. For this purpose, samples are continuously taken from the material flow downstream of the mixing system (1) and this material is taken closely packed through the measuring device (6) past the measuring window. The surface of the material particles is illuminated by the measuring window and the reflected light is captured by sensors, which allow the colours green, blue and red to be measured. The processing of the measuring signals to form control signals for the metering systems in the mixing system takes place by computer. The method is suitable in particular for making coloured plastic granules. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer farbigen Kunststoff-Formmasse, bei welchem die Farbe der Formmasse kontinuierlich gemessen und die Meßsignale indirekt zum Regeln des Mischverhältnisses von Kunststoff und Farbpigment verwendet werden.The invention relates to a method for Production of a colored plastic molding compound, in which the color of the molding compound is measured continuously and the Measurement signals indirectly for regulating the mixing ratio of Plastic and color pigment can be used.

Beim bekannten Verfahren zur Herstellung farbiger Kunststoffgranulate wird ein Gemisch von Polymer und Pigment, letzteres meist als Konzentrat, und gegebenenfalls Hilfsstoffen in die Granulieranlage eingeführt und zu einem Granulat verarbeitet. Von dem Granulat werden Proben genommen und zu Prüfkörpern geformt, an denen der Farbton visuell oder farbmetrisch beurteilt wird. Gegebenenfalls wird danach das Mischungsverhältnis von Polymer zu Pigment geändert. Diese Änderung wird solange vorgenommen, bis der Farbton des Granulats mit dem vorgesehenen Farbton übereinstimmt.In the known process for the production of colored Plastic granules are a mixture of polymer and Pigment, the latter mostly as a concentrate, and optionally Auxiliary materials introduced into the pelletizing system and one Granules processed. Samples are made from the granules taken and shaped into test specimens on which the color tone is assessed visually or colorimetrically. Possibly then the mixing ratio of polymer to pigment changed. This change will continue until the Color of the granulate with the intended color matches.

Wegen des Zeitaufwandes für die Herstellung der Prüfkörper und ihre Untersuchung können Störungen, wie sie beispielsweise durch Unterschiede zwischen den Pigmentchargen verursacht werden, nur nach längerer Zeit erkannt werden. Dies hat zur Folge, daß der Anteil an nicht qualitätsgerechter Ware mehrere Prozent betragen kann. Insbesondere für die Herstellung von Endprodukten, für die farbgleiche Einzelteile aus Granulaten verschiedener Produktionen bzw. Produktionsanlagen benötigt werden, ist eine stetige Nachführung des Farbtons während der Polymereinfärbung erforderlich, damit die Schwankungsbreite der Farbtonabweichung vom Muster gegen Null geht. Um dies zu erreichen, müssen in einem aufwendigen zusätzlichen Verfahrensschritt die Granulatchargen homogenisiert werden.Because of the time required to manufacture the test specimens and their investigation can cause disorders like them for example, by differences between the Pigment batches are caused only after a long period of time be recognized. As a result, the proportion of not quality goods can amount to several percent. In particular for the production of end products for which single-color parts made from different types of granules Productions or production facilities are required a constant adjustment of the color tone during the Polymer coloring required so that the fluctuation range the color deviation from the pattern goes to zero. To do this To achieve this, an additional effort is required Process step the granulate batches are homogenized.

Es bestand daher die Aufgabe, den Farbton von Kunststoff- Formmassen, insbesondere Kunststoffgranulaten kontinuierlich während der Produktion zu bestimmen und die Meßergebnisse möglichst umgehend zur Steuerung der Polymer- und Pigmentdosierung nutzbar zu machen.The task was therefore to determine the color of plastic Molding compounds, especially plastic granules, continuously to determine during production and the measurement results as soon as possible to control the polymer and Make pigment dosing usable.

Es wurde gefunden, daß eine kontinuierliche Messung des Farbtons der Formmasse möglich ist, wenn man die Formmassenteilchen in geeigneter Weise an der Meßeinrichtung vorbeiführt.It was found that a continuous measurement of the Shades of the molding compound is possible if you have the Molding compound particles in a suitable manner on the measuring device passed.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung einer farbigen Kunststoff-Formmasse durch Einmischen mindestens eines Pigmentes in den Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß der trocknen farbigen Formmasse kontinuierlich Proben entnommen und an einer Lichtquelle vorbeigeführt werden, wobei in dem von der Oberfläche der Formmassenteilchen reflektierten Licht die Farben Grün, Blau und Rot gemessen werden und die Meßsignale in Steuersignale zur Steuerung der Dosiereinrichtungen für das Pigment und den Kunststoff umgewandelt werden.The invention thus relates to a method of manufacture a colored plastic molding compound by mixing at least one pigment in the plastic, thereby characterized that the dry colored molding compound continuously taken samples and at a light source be passed by, in which of the surface of the Molding compound particles reflected light in the colors green, blue and red are measured and the measurement signals in control signals to control the dosing devices for the pigment and the plastic can be converted.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum kontinuierlichen Messen des Farbtons einer farbigen Kunststoff-Formmasse durch Beleuchten der Oberfläche der Formmassenteilchen mit einer Lichtquelle und Messen der Farben Grün, Blau und Rot in dem von der Oberfläche der Formmassenteilchen reflektierten Licht, dadurch gekennzeichnet, daß die Formmassenteilchen in dichter Packung durch die Meßvorrichtung am Meßfenster vorbeigeführt werden.The invention further relates to a method for continuous measurement of the hue of a colored Plastic molding compound by illuminating the surface of the Molding compound particles with a light source and measuring the Colors green, blue and red in that of the surface of the Molding compound particles reflected light, thereby characterized in that the molding compound particles in denser Pack led by the measuring device past the measuring window will.

Die Erfindung betrifft schließlich die Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen des Farbtons einer farbigen Kunststoff-Formmasse bestehend aus einem Vorratsbehälter (61), einem daran anschließenden Meßrohr (62), in welches ein Meßfenster (63) aus Glas eingelassen ist, einer außerhalb des Rohres (62) vor dem Meßfenster (63) befindlichen Lichtquelle (64) und einer Sensorgruppe (66). Lichtquelle (64) und Sensorgruppe (66) können nebeneinander angeordnet sein. Vorzugsweise sind sie kombiniert, indem in einem Lichtwellenleiterbündel (67) Licht herangeführt und das reflektierte Licht fortgeführt wird. In diesem Falle befinden sich Lichtquelle (64) und Sensorgruppe (66) in einem separaten Gehäuse.Finally, the invention relates to the device for continuously measuring the color of a colored plastic molding composition comprising a storage container ( 61 ), an adjoining measuring tube ( 62 ) into which a measuring window ( 63 ) made of glass is inserted, and one outside the tube ( 62 ) in front of the measuring window ( 63 ) light source ( 64 ) and a sensor group ( 66 ). Light source ( 64 ) and sensor group ( 66 ) can be arranged side by side. They are preferably combined by introducing light into an optical waveguide bundle ( 67 ) and continuing the reflected light. In this case, the light source ( 64 ) and sensor group ( 66 ) are in a separate housing.

Für das erfindungsgemäße Verfahren werden hinter der Mischanlage dem Strom des trocknen farbigen Materials kontinuierlich Proben entnommen. Die Formmasse kann nach verschiedenen Verfahren gewonnen worden sein, wesentlich ist, daß sie oberflächlich trocken ist und bei der Messung kein Kondenswasser bilden kann. Die Probenentnahme kann vollkontinuierlich erfolgen, indem ein kleiner Teil des Materialstromes abgezweigt wird, sie kann jedoch auch kontinuierlich in Zeitabständen durchgeführt werden. Vorzugsweise werden dem Materialstrom in regelmäßigen Zeitabständen Proben entnommen, beispielsweise durch Absaugen. Vom Probennehmer werden die Materialproben zum Vorratsbehälter der Meßvorrichtung gefördert.For the inventive method are behind the Mixing plant the stream of dry colored material continuously sampled. The molding compound can after various processes have been obtained, essentially is that it is superficially dry and when measuring no condensation can form. Sampling can take place continuously, by a small part of the Material stream is branched off, but it can also be carried out continuously at intervals. Preferably, the flow of material in regular Samples are taken at intervals, for example by Suction. From the sampler, the material samples become Storage container of the measuring device promoted.

Die Meßvorrichtung besteht aus einem Rohr mit rundem oder eckigem Querschnitt, in dessen Wand ein mit einer Glasplatte verschlossenes Fenster angebracht ist. An einem Ende ist das Rohr als Vorratsbehälter ausgebildet, am anderen Ende ist es mit einer Einrichtung verbunden, welche das Rohr gleichmäßig entleert und gleichzeitig eine Sperre gegen eventuell vom Hauptstrom der Formmasse kommende Dämpfe oder Gase bildet. Vorteilhaft wird eine Zellenradschleuse verwendet.The measuring device consists of a tube with a round or square cross-section, in the wall one with a Glass plate closed window is attached. On one End of the tube is designed as a storage container on at the other end it is connected to a device which the pipe emptied evenly and at the same time a lock against any coming from the main stream of the molding compound Vapors or gases are formed. One will be advantageous Cell wheel lock used.

Vor dem Meßfenster ist eine Lichtquelle mit nahezu konstanter Farbtemperatur, beispielsweise eine Halogenlampe, angebracht. Sie beleuchtet die in dem Rohr befindlichen Formmassenteilchen. Das von den Teilchen reflektierte Licht wird von drei Sensoren aufgenommen, die für die Farben Grün, Blau oder Rot empfindlich sind.In front of the measuring window is a light source with almost constant color temperature, for example one  Halogen lamp attached. It illuminates those in the tube existing molding compound particles. That from the particles reflected light is picked up by three sensors that are sensitive to the colors green, blue or red.

Durch das Zusammenwirken von Vorratsbehälter und Entleerungseinrichtung wird das Meßrohr immer gefüllt gehalten und die Formmassenteilchen befinden sich in dichter Packung. Dies ist wesentlich für die Auswertung der Meßsignale aus den Sonden. Durch eine ständige Mittelwertbildung über die einzelnen Meßsignale in einer Rechen- und Steuereinheit werden die Änderungen der bewegten Formmassenoberfläche (Schattenbildung und Zwickelräume) herausgemittelt. Dieser "ständige Mittelwert" wird einem Eichmittelwert, der durch Messung und Speicherung einer Eichprobe der Steuerung als Sollwert vorliegt, gegenübergestellt. Die Differenz aus Soll- und Istwert wird zur Steuerung der Dosiereinrichtungen der Mischanlage eingesetzt.Through the interaction of the storage container and The measuring tube is always filled with the emptying device held and the molding compound particles are in denser Pack. This is essential for the evaluation of the Measurement signals from the probes. Through a constant Averaging over the individual measurement signals in one Computing and control unit are the changes of the moving Molding surface (shadow formation and gusset spaces) averaged out. This "constant mean" becomes one Average calibration value, which is obtained by measuring and storing a The control sample is available as a setpoint, juxtaposed. The difference between the setpoint and actual value is to control the dosing equipment of the mixing plant used.

Die Figuren zeigen das erfindungsgemäße Verfahren im Fließbild und die für das Verfahren verwendete Meßvorrichtung in der bevorzugten Verwendung für Kunststoffgranulate. Diese Granulate haben einen runden oder rechteckigen Querschnitt, einen Durchmesser von 1 bis 5 mm und eine Länge der Teilchen von 0,5 bis 5 mm.The figures show the method according to the invention in Flow chart and the one used for the procedure Measuring device in the preferred use for Plastic granules. These granules have a round or rectangular cross-section, 1 to 5 mm in diameter and a length of the particles of 0.5 to 5 mm.

Gemäß Fig. 1 fließt aus der Granulieranlage (1) ein konstanter Strom (2) trocknen farbigen Granulats. Der Probennehmer (3) entnimmt durch Leitung (4) regelmäßig Proben und fördert sie durch Leitung (5) in die Meßvorrichtung (6), aus der sie durch die Entleerungseinrichtung (S) durch die Leitung (7) abgezogen und durch Leitung (9) dem Granulatstrom (2) wieder zugeführt werden. Die an der Meßvorrichtung (6) gewonnenen Signale werden im Rechner (10) zu Führungswerten verarbeitet und der Dosierregeleinrichtung (11) aufgeschaltet. Die in der Regeleinrichtung (11) ermittelten Stellsignale werden über die Leitungen (12) und (13) zur Granulieranlage (1) übermittelt.Referring to FIG. 1, a constant current flows from the granulating (1) (2) dry colored granules. The sampler ( 3 ) regularly takes samples through line ( 4 ) and conveys them through line ( 5 ) into the measuring device ( 6 ), from which they are drawn off by the emptying device (S) through line ( 7 ) and through line ( 9 ) the granulate stream ( 2 ) are fed again. The signals obtained on the measuring device ( 6 ) are processed into guide values in the computer ( 10 ) and applied to the metering control device ( 11 ). The control signals determined in the control device ( 11 ) are transmitted to the pelletizing system ( 1 ) via the lines ( 12 ) and ( 13 ).

In Fig. 2 wird eine Meßvorrichtung in einer bevorzugten Form gezeigt. Der Probennehmer (3), ein Saugggebläse und die Entleerungseinrichtung (S), eine Zellenradschleuse, sind direkt an die Meßvorrichtung (6) angebaut. Die Leitungen (5) und (7) entfallen somit und Leitung (4) endet direkt im Vorratsbehälter (61) der Meßvorrichtung (6). An den Vorratsbehälter (61) schließt sich das Meßrohr (62) an, in welchem das Meßfenster (63) aus Glas eingelassen ist. Durch dieses Meßfenster (63) beleuchtet eine Lichtquelle (64) durch das Lichtwellenleiterbündel (67) die Oberfläche des vorbeigeführten Granulats (65). Das reflektierte Licht wird von der Sensorgruppe (66) aufgefangen und getrennt nach den Anteilen der Farben Grün, Blau und Rot als elektrische Signale an den (nicht gezeigten) Rechner (10) gegeben.In FIG. 2, a measuring device is shown in a preferred form. The sampler ( 3 ), a suction fan and the emptying device (S), a cellular wheel sluice, are attached directly to the measuring device ( 6 ). Lines ( 5 ) and ( 7 ) are thus omitted and line ( 4 ) ends directly in the storage container ( 61 ) of the measuring device ( 6 ). The measuring tube ( 62 ), in which the measuring window ( 63 ) made of glass is embedded, connects to the storage container ( 61 ). Through this measuring window ( 63 ), a light source ( 64 ) illuminates the surface of the granules ( 65 ) being passed through the optical fiber bundle ( 67 ). The reflected light is collected by the sensor group ( 66 ) and given separately according to the proportions of the colors green, blue and red as electrical signals to the computer ( 10 ) (not shown).

Eine korrekte Farbmessung am Granulat ist stark abhängig von der Geschwindigkeit, mit der das Granulat am Meßfenster vorbeifließt. Als Mindestgeschwindigkeit wurden 1 cm/sec ermittelt. Die Farbtemperaturkonstanz der Halogenlampe wird mit einer entsprechenden Helligkeitsregelung gewährleistet, die die Lampenspannung (im vorliegenden Fall ca. 6 V) nachführt. Der Ausgangsspannungsbereich der drei Farbsensoren beträgt je 0...10 V. In einem A/D-Wandler (12 bit) werden die Signale digitalisiert, über eine Mittelwertbildung geglättet und der Granulathelligkeitsberechnung zugeführt. Damit stehen 4 Werte für die Farbbestimmung zur Verfügung; 3 Meßwerte aus den selektiven Farbfrequenzmessungen und der berechnete Helligkeitswert. Diese werden in einem Rechner mit den gespeicherten Werten der gewünschten Granulatfarbe verglichen und für die Weiterverarbeitung aufbereitet. Correct color measurement on the granulate is strongly dependent on the speed at which the granulate flows past the measurement window. The minimum speed was 1 cm / sec. The color temperature consistency of the halogen lamp is guaranteed with a corresponding brightness control that adjusts the lamp voltage (in this case approx. 6 V). The output voltage range of each of the three color sensors is 0 ... 10 V. The signals are digitized in an A / D converter (12 bit), smoothed by averaging and fed to the granular brightness calculation. This means that 4 values are available for color determination; 3 measured values from the selective color frequency measurements and the calculated brightness value. These are compared in a computer with the stored values of the desired granulate color and processed for further processing.

Eine hohe Auflösung für den Bereich des Sollwertes ist notwendig, um auch kleinste Abweichungen des Istwertes zu erkennen. Dieses wird mit einer Signalspreizung erreicht. Erfahrungsgemäß liegt das Spannungssignal bei ±100 mV. Die so ermittelte Führungsgröße für die Farbeinstellung wird einer entsprechenden Regeleinrichtung zugeführt, die wiederum eine Anpassung für die Stellsignale der eingebauten Dosiereinrichtung vornimmt. Diese entsprechen den in der Meßtechnik üblichen Werten 0/2...10 V oder 0/4...20 mA.There is a high resolution for the range of the setpoint necessary to avoid even the smallest deviations in the actual value detect. This is achieved with signal spreading. Experience has shown that the voltage signal is ± 100 mV. The reference variable for the color setting determined in this way becomes a corresponding control device supplied again an adjustment for the control signals of the built-in Dosing device. These correspond to those in the Measurement technology usual values 0/2 ... 10 V or 0/4 ... 20 mA.

Durch die Regelung des Dosierverhältnisses von Polymer und der/den farbgebenden Polymerpigmentmischung(en) wird eine konstante Produktqualität des Produktstroms erzielt, welche auf den konstanten und reproduzierbaren Meßwerten der Farbtonmessung an dem kontinuierlichen Probestrom basiert.By regulating the dosing ratio of polymer and the coloring polymer pigment mixture (s) becomes a constant product quality of the product stream achieved which on the constant and reproducible measured values of the Color measurement based on the continuous test stream.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung einer farbigen Kunststoff-Formmasse durch Einmischen mindestens eines Pigmentes in den Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß der trocknen farbigen Formmasse kontinuierlich Proben entnommen und an einer Lichtquelle vorbeigeführt werden, wobei in dem von der Oberfläche der Formmassenteilchen reflektierten Licht die Farben Grün, Blau und Rot gemessen werden und die Meßsignale in Steuersignale zur Steuerung der Dosiereinrichtungen für das Pigment und den Kunststoff umgewandelt werden.1. A process for producing a colored plastic molding compound by mixing at least one pigment into the plastic, characterized in that the dry colored molding compound is continuously taken samples and passed a light source, the colors green being reflected in the light reflected from the surface of the molding compound particles , Blue and red are measured and the measurement signals are converted into control signals for controlling the metering devices for the pigment and the plastic. 2. Verfahren zur Herstellung eines farbigen Kunststoffgranulats durch Einmischen mindestens eines Pigmentes in den Kunststoff und Granulieren der Mischung, dadurch gekennzeichnet, daß dem trocknen farbigen Granulat kontinuierlich Proben entnommen und an einer Lichtquelle vorbeigeführt werden, wobei in dem von der Oberfläche des Granulats reflektierten Licht die Farben Grün, Blau und Rot gemessen werden und die Meßsignale in Steuersignale zur Steuerung der Dosiereinrichtungen für das Pigment und den Kunststoff umgewandelt werden.2. Process for making a colored Plastic granules by mixing in at least one Pigment in the plastic and granulating the Mixture, characterized in that the drying colored granules continuously taken samples and on be led past a light source, in which of light reflected from the surface of the granulate Colors green, blue and red can be measured and the Measurement signals in control signals for controlling the Dosing devices for the pigment and the plastic being transformed. 3. Verfahren zum kontinuierlichen Messen des Farbtons einer farbigen Kunststoff-Formmasse durch Beleuchten der Oberfläche der Formmassenteilchen mit einer Lichtquelle und Messen der Farben Grün, Blau und Rot in dem von der Oberfläche der Formmassenteilchen reflektierten Licht, dadurch gekennzeichnet, daß die Formmassenteilchen in dichter Packung durch die Meßvorrichtung am Meßfenster vorbeigeführt werden.3. Method of continuously measuring the hue of one colored plastic molding compound by illuminating the Surface of the molding compound particles with a light source and measuring the colors green, blue and red in that of the Surface of the molding compound reflected light, characterized in that the molding compound particles in tight packing by the measuring device at the measuring window to be led past. 4. Verfahren zum kontinuierlichen Messen des Farbtons eines farbigen Kunststoffgranulats durch Beleuchten der Oberfläche des Granulats mit einer Lichtquelle und Messen der Farben Grün, Blau und Rot in dem von der Oberfläche des Granulats reflektierten Licht, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat in dichter Packung durch die Meßvorrichtung am Meßfenster vorbeigeführt wird.4. Method of continuously measuring the hue of a colored plastic granules by illuminating the  Surface of the granulate with a light source and Measure the colors green, blue and red in that of the Surface of the granules reflected light, thereby characterized in that the granules in dense packing the measuring device is guided past the measuring window. 5. Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen des Farbtons einer farbigen Kunststoffformmasse bestehend aus einem Vorratsbehälter (61), einem daran anschließenden Meßrohr (62), in welches ein Meßfenster (63) aus Glas eingelassen ist, einer außerhalb des Rohres (62) vor dem Meßfenster (63) befindlichen Lichtquelle (64) und einer Sensorgruppe (66).5. Device for the continuous measurement of the color of a colored plastic molding composition consisting of a storage container ( 61 ), an adjoining measuring tube ( 62 ) into which a measuring window ( 63 ) made of glass is embedded, one outside the tube ( 62 ) in front of the measuring window ( 63 ) located light source ( 64 ) and a sensor group ( 66 ).
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