RU2782020C1 - Способ производства колеровочной пасты - Google Patents

Способ производства колеровочной пасты Download PDF

Info

Publication number
RU2782020C1
RU2782020C1 RU2021130150A RU2021130150A RU2782020C1 RU 2782020 C1 RU2782020 C1 RU 2782020C1 RU 2021130150 A RU2021130150 A RU 2021130150A RU 2021130150 A RU2021130150 A RU 2021130150A RU 2782020 C1 RU2782020 C1 RU 2782020C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composition
control unit
image
paste
color
Prior art date
Application number
RU2021130150A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Владимирович Ситников
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "КМД"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "КМД" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "КМД"
Application granted granted Critical
Publication of RU2782020C1 publication Critical patent/RU2782020C1/ru

Links

Images

Abstract

Изобретение может быть использовано для колеровки водно-дисперсионных красок. Способ производства колеровочной пасты включает загрузку компонентов пасты в химический реактор, снабженный электромеханической мешалкой, смешивание их с полимерной основой и последующее диспергирование. Затем осуществляют гомогенизацию композиции в бисерной мельнице для получения ультрадисперсной пасты. Внутри корпуса 1 бисерной мельницы установлен узел фотовидеофиксации 4, подключенный к информационному входу 5 блока управления мельницей, снабженного модулем индикации 6 и выполненного на основе микроконтроллера 7. Во время гомогенизации композиции с помощью узла фотовидеофиксации 4 контролируют цвет перемешиваемой композиции, выполняя его макросъемку и передачу полученного изображения блоку управления. На основе управляющей программы осуществляют уменьшение размерности полученного изображения и его сравнение с заранее подготовленным эталонным изображением колеровочной пасты. Сравнение проводят путем вычисления среднеквадратической разности для каждой пары изображений, первое из которых является изображением уменьшенной размерности, а второе - эталонным изображением. При достижении порогового значения среднеквадратической разности 5% пасту считают однородной и процесс гомогенизации останавливают. Технический результат заключается в обеспечении автоматического контроля цвета и однородности колеровочной пасты. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к способам производства пигментных паст для смешивания в красках с автоматическим контролем цвета колеровочной композиции с помощью последовательных сравнений изображения пасты, получаемого с помощью устройства фотовидеофиксации, с множеством заранее подготовленных цветовых эталонов. Способ может быть полезен для колеровки водно-дисперсионных красок или получения лакокрасочных материалов с высокой степенью чистоты цветового фона.
Из уровня техники известен способ получения универсальной пигментной колеровочной пасты (RU 2320691 C1, МПК C09D 17/00, C09D 167/08, опубл. 27.03.2008). Основой колеровочной пасты, получаемой по способу, является специально синтезированная алкидная глифталевая смола на основе льняного масла, глицерина, фталевого ангидрида. Для получения определенного цвета и блеска пигментной пасты в ее состав вводится диспергирующий агент, в качестве которого применяется агент фирмы TROY, обеспечивающий хорошее смачивание и стабильность пасты.
Недостатком известного способа получения колеровочной пасты является его низкая технологичность, связанная с относительной сложностью технологического процесса синтеза алкидной глифталевой смолы.
Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признан способ приготовления колеровочной композиции для окрасочных продуктов (RU 2157395 C2, МПК C09D 17/00, опубл. 10.10.2000). По способу составы могут быть приготовлены на основе оксида железа (желтые или красные), на основе хинакридона или углеродной сажи. Для приготовления композиции компоненты дисперсионной среды помещают в химический реактор, снабженный электромеханической мешалкой и смешивают в растворителе со скоростью вращения мешалки 550 об./мин. Далее осуществляют предиспергирование состава при скорости вращения мешалки 1220 об./мин., добавляя при этом в раствор пигмент. На последнем этапе осуществляют диспергирование композиции в бисерной мельнице на скорости 3500 об./мин.
Недостатком технического решения является то, что по способу-прототипу не предусмотрено при диспергировании раствора выполнение дополнительных операций контроля цвета колеровочной композиции. Кроме того, применяемый в композиции компонент-пленкообразующее, а именно кетональдегидная, кетонная и/или альдегидная смола низкой молекулярной массы является не безопасным для здоровья человека компонентом, что ограничивает возможность применения композиции для окраски изделий, контактирующих с пищей.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка способа производства безопасной для здоровья человека колеровочной пасты, позволяющей на стадии диспергирования композиции осуществлять автоматический контроль цвета и однородности получаемого раствора.
Указанная задача решена тем, что способ производства колеровочной пасты включает в себя загрузку компонентов пасты в химический реактор, снабженный электромеханической мешалкой, смешивание их с полимерной основой и осуществление диспергирования полученного состава. После чего осуществляют гомогенизацию композиции в бисерной мельнице для получения ультрадисперсных продуктов, содержащей цилиндрический корпус с перемешивающим ротором, связанным механической передачей с валом электродвигателя, внутри корпуса установлен узел фотовидеофиксации, выход которого подключен к информационному входу блока управления мельницей, снабженного модулем индикации и выполненного на основе микроконтроллера, а его силовой выход подключен к электродвигателю. Во время гомогенизации композиции с помощью узла фотовидеофиксации контролируют цвет перемешиваемого раствора, выполняя его макросъемку и передачу полученного изображения раствора блоку управления, последний на основе управляющей программы осуществляет уменьшение размерности изображения, сравнение изображения уменьшенной размерности с заранее подготовленным эталонным изображением колеровочной пасты требуемого цвета путем вычисления среднеквадратической разности для каждой пары изображений, первое из которых является изображением уменьшенной размерности, а второе - эталонным изображением, по формуле:
Figure 00000001
где s - среднеквадратическая разность; n - количество пикселов сравниваемых изображений (для размерности 32×32 пикселей это значение составит 3072); xi, yi - значения яркости пикселей изображения, полученного от узла фотовидеофиксации, и пикселей эталона.
Далее выполняют сравнение полученной среднеквадратической разности с 5% порогом, в случае если этот порог не превышен, считают изображения идентичными, а композицию однородной, и с помощью блока управления останавливают процесс ее гомогенизации.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой выше совокупностью признаков способа, является возможность контроля цвета и однородности колеровочной пасты при ее изготовлении с возможностью автоматического определения окончания технологического процесса гомогенизации, за счет применения специализированной бисерной мельницы, снабженной узлом фотовидеофиксации, позволяющим осуществлять макросъемку раствора, и блока управления мельницей, обеспечивающего возможность сравнения полученного изображения поверхности раствора с эталонным изображением колеровочной пасты требуемого цвета и определения их идентичности.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена упрощенная схема специализированной бисерной мельницы; на фиг. 2 показана структурная схема блока управления мельницей.
Бисерная мельница для получения ультрадисперсных продуктов, необходимая для осуществления способа, имеет следующую конструкцию.
Основой мельницы является цилиндрический корпус 1 с перемешивающим ротором 2, связанным механической передачей с валом электродвигателя 3, внутри корпуса установлен узел фотовидеофиксации 4, выход которого подключен к информационному входу 5 блока управления мельницей, снабженного модулем индикации 6 и выполненного на основе микроконтроллера 7, а его силовой выход 8 подключен к электродвигателю 3.
Микроконтроллер 7 содержит микропроцессорное ядро 9, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ 10, SRAM-памятью данных 11, USB-контроллером 12, Ethernet-контроллером 13, модулем LCD-интерфейса 14, интерфейсом ввода/вывода общего назначения, сгруппированного, по крайней мере, в два восьмиразрядных GPIO-порта ввода-вывода 15, 16, и модулем подключения SD-карты 17. Ethernet-контроллер 13 выполнен с возможностью подключения к персональному компьютеру с помощью стандартизированного физического сетевого интерфейса RJ-45, к модулю LCD-интерфейса 14 электрически подключен модуль индикации 6, выполненный в виде LCD-дисплея. К USB-контроллеру 13 подключен информационный вход 5 блока управления, к первому восьмиразрядному GPIO-порту ввода-вывода 15 электрически подключена кнопочная клавиатура 18, второй GPIO-порт ввода-вывода 16 подключен к силовому выходу 8 блока управления, а в слот модуля подключения SD-карты 17 вставлена и электрически соединена с модулем 17 SD-карта 19.
Дополнительно корпус мельницы может быть оборудован системой контроля температуры и плотности раствора, включающей в себя резистивный датчик температуры 20, датчик измерения плотности жидкости 21 и систему нагрева-охлаждения раствора, состоящей из рубашки охлаждения 22, в которую включен контур циркулирующей по трубопроводу 23 текучей среды, например воды, при этом на входе и выходе трубопровода могут быть установлены датчики температуры 24 и 25. Трубопровод также может быть снабжен датчиком скорости тока жидкости 26, насосом 27, охлаждающим радиатором 28 и нагревательным элементом 29, выполненным в виде ТЭНа. Упомянутые датчики системы могут быть подключены посредством операционных усилителей к линиям 0÷4 многоканального аналого-цифрового преобразователя 30 микроконтроллера, являющихся измерительными входами, а исполнительные узлы (электродвигатели радиатора, насоса и ТЭН) могут управляться через дополнительные силовые выходы 31, 32 и 33 блока управления с помощью подключенных к ним незадействованных линий 0÷2 третьего 34 порта GPIO-интерфейса микроконтроллера 7.
В качестве силовых выходов блока управления могут применяться транзисторные или триристорные ключи. В качестве микроконтроллера 7 может быть применена микросхема LPC2478, основанная на микропроцессорном ядре ARM7TDMI-S, работающем на частоте 72 МГц. Модуль индикации 6 (LCD-дисплей) может быть выполнен в виде специализированной TFT-панели с диагональю 8,9 см (3,5 дюйма) (3.5'' TFT Touch Screen, 3.5'' TFT LCD Screen 320×240. WINSTAR. URL: https://www.winstar.com.tw/ products/tft-lcd/module/3_5-touch-screen.html (Дата обращения: 16.10.2018)), разрешением 320×240 точек с глубиной цветности 24 бита, снабженную подсветкой и тачскрином (Тачскрин. Энциклопедия «Викисловарь». URL: https://ru.wiktionary.org/wiki/тачскрин (Дата обращения: 16.10.2018)) (устройством ввода информации, представляющим собой экран, реагирующий на прикосновения к нему). LCD-дисплей целесообразно закрепить на внешней поверхности корпуса устройства, а кнопочная клавиатура 18 может быть выполнена мембранной (Модуль клавиатуры мембранной 16-клавишной (4×4). Умная электроника.рф. URL: https://umnaya-elektronika.ru/moduli/klaviatura-i-knopki-ru/modulklaviaturymembrannoy16klavishnoy/ (Дата обращения: 16.10.2018)), содержать шестнадцать клавиш и подключаться к GPIO-порту ввода-вывода 15 посредством восьмипроводного шлейфа с разъемом. В качестве узла фотовидеофиксации 4 для осуществления макросъемки раствора может быть применена видеокамера, выполненная с возможностью получения видеопотока сверхвысокой четкости, в качестве которой может быть использована «экшн камера» модели YI 4К+ (Экшн камера YI 4К+ // YI. URL: http://www.yitechnology.ru/yi-4k-plus-action-camera-specs (дата обращения: 12.12.2019)).
Способ производства колеровочной пасты осуществляют следующим образом.
Первоначально с помощью электронных мобильных весов осуществляют взвешивание и комплектацию компонентов композиции, к которым относится полимерная основа в объеме до 78%, в качестве которой может применяться растворитель, каучук или диоктилфталат, пигмент в объеме до 20% и реологические добавки в объеме до 2% с целью улучшения показателей вязкости и тиксотропности композиции. В качестве реологических добавок могут использоваться, например, полиакрилат натрия или полиуретановые загустители.
Подготовленные компоненты пасты загружают в химический реактор, снабженный электромеханической мешалкой, и смешивают их с полимерной основой при скорости вращения мешалки 500 об./мин. Далее осуществляют диспергирование состава при скорости вращения мешалки 1300 об./мин.
На последнем этапе полученный диспергированный состав заливают в специализированную бисерную мельницу вертикального типа, конструкция которой рассмотрена выше, предварительно заполняя ее бисером на 70÷80% объема, при этом в качестве бисера используют твердые шарики или промытую гальку. Далее над поверхностью раствора на гибком штативе устанавливают узел фотовидеофиксации 4 и ориентируют его объектив, выбирая точку съемки. Выход узла фотовидеофиксации 4 подключают к информационному входу 5 блока управления. После чего устанавливают сетевое подключение между блоком управления посредством Ethernet-контроллера 13 и персональным компьютером. В случае применения в составе блока управления Wi-Fi-адаптера, подключенного к Ethernet-контроллеру 13, соединение может быть беспроводным. Далее в блок управления загружают эталонные изображения колеровочной пасты требуемого цвета, которые сохраняются на SD-карте 19 для их дальнейшего использования при работе мельницы. После выполнения указанных операций с помощью силового выхода 8 через GPIO-порт 15 активируют электродвигатель 3 мельницы, разгоняя ее перемешивающий ротор 2 до скорости в 3600 об./мин., обеспечивая гомогенизацию композиции. При этом может быть реализован частотный способ управления электродвигателем 3, в этом случае GPIO-порт 15 выполняет свою альтернативную функцию и работает в качестве аппаратно-программного ШИМ-модулятора.
Во время работы мельницы узел фотовидеофиксации 4 осуществляет непрерывную съемку поверхности раствора и передает полученные изображения блоку управления, при этом микроконтроллер 7 блока управления на основе управляющей программы, хранящейся во FLASH-памяти программ 10 с использованием для буферизации данных SRAM-память данных, реализует алгоритм сравнения полученных изображений раствора с эталонным изображением колеровочной пасты требуемого цвета.
В общем случае алгоритмы, позволяющие производить быстрое сравнение изображений, известны и включают, как правило, следующие основные этапы (Алгоритм быстрого нахождения похожих изображений // Хабрахабр URL: http://habrahabr.ru/post/122372/ (дата обращения: 16.10.2021)).
1. Приведение изображений к одному размеру.
2. Совмещение цветовых каналов изображения.
3. Нахождение среднеквадратической разности для каждой пары уменьшенных изображений.
4. Сравнение полученной среднеквадратической разности с некоторым порогом, в случае если порог не превышен, изображения считают идентичными.
Анализ цвета композиции включает в себя цифровую фильтрацию растрового изображения, включающую в себя приведение изображения, полученного от узла фотовидеофиксации к размеру 32×32 точки, что позволяет в дальнейшем сократить количество итераций алгоритма сравнения изображений и совмещение цветовых каналов изображения. Далее микроконтроллером 7 выполняется вычисление среднеквадратической разности пикселов сравниваемых изображений на основании приведенной выше формулы (1). Полученное значение среднеквадратической разности сравнивается с 5% порогом, в случае если этот порог не превышен, блоком управления принимается автоматическое решение об идентичности изображений и однородности гомогенизируемой композиции, после чего блок управления останавливает процесс гомогенизации, выключая электродвигатель 3 мельницы.
Во время процесса гомогенизации блок управления может также автоматически поддерживать оптимальную температуру и плотность гомогенизируемого раствора, выполняя для этого итерационный опрос датчиков 20 и 21. В случае превышения измеренных температуры и/или плотности их критических значений, предварительно установленных оператором мельницы с помощью клавиатуры 18 и сохраненных на SD-карте 19, блок управления может автоматически приостановить процесс гомогенизации или, управляя электродвигателями насоса 27, вентилятора 28 или ТЭНом, инициировать алгоритм автоматического регулирования, охлаждая раствор с помощью интенсификации тока по трубопроводу 23 текучей среды или нагревая его с помощью ТЭНа.
Таким образом, рассмотренный в настоящей заявке способ позволяет реализовать технологический процесс производства колеровочной пасты заданного цвета с автоматическим контролем ее гомогенизации. Полученные таким образом пасты могут применяться для колерования полиуретановых, пентафталевых, эпоксидных, меламинных, кремнийорганических и других лакокрасочных и формовочных материалов, а также полиэтиленовых, поливинилхлоридных и других пластмасс при переработке их в литьевых машинах и в виде пластизолей.

Claims (7)

1. Способ производства колеровочной пасты, включающий загрузку компонентов пасты в химический реактор, снабженный электромеханической мешалкой, смешивание их с полимерной основой и осуществление диспергирования полученного состава, отличающийся тем, что далее осуществляют гомогенизацию композиции в бисерной мельнице для получения ультрадисперсных продуктов, содержащей цилиндрический корпус с перемешивающим ротором, связанным механической передачей с валом электродвигателя, внутри корпуса установлен узел фотовидеофиксации, выход которого подключен к информационному входу блока управления мельницей, снабженного модулем индикации и выполненного на основе микроконтроллера, а его силовой выход подключен к электродвигателю; во время гомогенизации композиции с помощью узла фотовидеофиксации контролируют цвет перемешиваемой композиции, выполняя его макросъемку и передачу полученного изображения композиции блоку управления; последний на основе управляющей программы осуществляет уменьшение размерности изображения, сравнение изображения уменьшенной размерности с заранее подготовленным эталонным изображением колеровочной пасты требуемого цвета путем совмещения цветовых каналов изображений и вычисления среднеквадратической разности для каждой пары изображений, первое из которых является изображением уменьшенной размерности, а второе - эталонным изображением, по формуле
Figure 00000002
где s - среднеквадратическая разность; n - количество пикселей сравниваемых изображений; хi, yi - значения яркости пикселей изображения, полученного от узла фотовидеофиксации, и пикселей эталона;
далее выполняют сравнение полученной среднеквадратической разности с 5% порогом, в случае если этот порог не превышен, считают изображения идентичными, а композицию однородной, и с помощью блока управления останавливают процесс ее гомогенизации.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в блоке управления используют микроконтроллер, содержащий микропроцессорное ядро, соединенное с помощью системной шины с FLASH-памятью программ, SRAM-памятью данных, USB-контроллером, Ethernet-контроллером, модулем LCD-интерфейса, интерфейсом ввода/вывода общего назначения, сгруппированного в два восьмиразрядных GPIO-порта ввода-вывода, и модулем подключения SD-карты; при этом Ethernet-контроллер выполнен с возможностью подключения к персональному компьютеру с помощью стандартизированного физического сетевого интерфейса RJ-45, к модулю LCD-интерфейса электрически подключен модуль индикации, выполненный в виде LCD-дисплея; к USB-контроллеру подключен информационный вход блока управления, к первому восьмиразрядному GPIO-порту ввода-вывода электрически подключена кнопочная клавиатура, второй GPIO-порт ввода-вывода подключен к силовому выходу блока управления, а в слот модуля подключения SD-карты вставлена и электрически соединена с модулем SD-карта.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для осуществления макросъемки композиции в качестве узла фотовидеофиксации применяют видеокамеру, выполненную с возможностью получения видеопотока сверхвысокой четкости.
4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве микроконтроллера применяют микросхему LPC2478, основанную на микропроцессорном ядре ARM7TDMI-S, работающем на частоте 72 МГц.
RU2021130150A 2021-10-16 Способ производства колеровочной пасты RU2782020C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2782020C1 true RU2782020C1 (ru) 2022-10-21

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2152414C1 (ru) * 1999-06-29 2000-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "МК-ЦБ"/ "Международная книга - Ценные бумаги" Способ получения краски для печати по бумаге
RU2157395C2 (ru) * 1995-08-22 2000-10-10 Тиккурила СиПиЭс Ой Колеровочная композиция для окрасочных продуктов
RU2243860C1 (ru) * 2003-05-26 2005-01-10 Костромской государственный технологический университет (КГТУ) Способ управления обработкой резанием
RU2609174C2 (ru) * 2011-09-15 2017-01-30 Клекнер Пентапласт Гмбх Окрашенное полимерное формованное изделие, способ и устройство для получения формованного изделия
WO2020186323A1 (pt) * 2019-03-15 2020-09-24 Baptista Auad Rogerio Sistema de produção de tinta com auto-ajuste automático de propriedades do produto final e respectivo método

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2157395C2 (ru) * 1995-08-22 2000-10-10 Тиккурила СиПиЭс Ой Колеровочная композиция для окрасочных продуктов
RU2152414C1 (ru) * 1999-06-29 2000-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "МК-ЦБ"/ "Международная книга - Ценные бумаги" Способ получения краски для печати по бумаге
RU2243860C1 (ru) * 2003-05-26 2005-01-10 Костромской государственный технологический университет (КГТУ) Способ управления обработкой резанием
RU2609174C2 (ru) * 2011-09-15 2017-01-30 Клекнер Пентапласт Гмбх Окрашенное полимерное формованное изделие, способ и устройство для получения формованного изделия
WO2020186323A1 (pt) * 2019-03-15 2020-09-24 Baptista Auad Rogerio Sistema de produção de tinta com auto-ajuste automático de propriedades do produto final e respectivo método

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kumar et al. Digital image processing for measurement of residence time distribution in a laboratory extruder
RU2782020C1 (ru) Способ производства колеровочной пасты
WO2016178517A1 (ko) 로터-로터 방식 분산유화장치 임펠러 구조 시스템
CN1700125A (zh) 用于过程控制系统的自动配置方法和相应的过程控制系统
JP6831896B1 (ja) 導電性顔料ペースト、塗工材、及び導電性塗工膜
CN107236448A (zh) 一种有机纳米防水涂料
CN105632591B (zh) 一种导电浆料及其制备与应用
CN112862066A (zh) 用于监控油漆的搅拌混合均匀性的神经网络的训练方法
CN113297796A (zh) 一种基于混合工艺的智能控制方法及系统
CN105778431B (zh) 一种导热浆料及其制备与应用
US8154899B2 (en) Portable power supply for laboratory equipment
CN117652902A (zh) 一种食品搅拌机搅拌调匀控制方法及其控制装置
CN108033728A (zh) 一种防静电软瓷装饰材料及其制备方法
CN107556812A (zh) 一种具有遮盖性的手机盖板玻璃用黑色油墨及其制备方法
CN204701132U (zh) 全封闭吹膜温控箱
US9465247B2 (en) Composition for black matrixes, method for preparing the same, display panel and display device
CN107340296B (zh) 变化程度导出设备、变化程度导出系统和已知颜色体
CN109438998A (zh) 一种计算机散热用高效硅脂
Guntzburger et al. Effect of the geometry on the performance of the Maxblend™ impeller with viscous Newtonian fluids
CN110596113B (zh) 电渗混合效率测量装置
JP6850936B1 (ja) 導電性顔料ペースト、塗工材、及び導電性塗工膜
CN209302698U (zh) 一种沥青生产用调配搅拌装置
Yang et al. Synthesis of salt-resistant hyperbranched waterborne polyurethane associative thickener and its application in textile printing
CN104415696B (zh) 一种多联磁力搅拌器
CN106430231B (zh) 4a沸石、其制备方法、制备装置、用途,pvc及其制备方法