DE3922902A1 - Verfahren zur herstellung einer farbigen kunststoff-formmasse - Google Patents

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.

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.

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.

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.

Es wurde gefunden, daß eine kontinuierliche Messung des Farbtons der Formmasse möglich ist, wenn man die Formmassenteilchen in geeigneter Weise an der Meßeinrichtung vorbeiführt.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).