EP3461760B1 - Behälter und vorrichtung zum dosieren flüssiger medien - Google Patents

Behälter und vorrichtung zum dosieren flüssiger medien Download PDF

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EP3461760B1
EP3461760B1 EP18192982.9A EP18192982A EP3461760B1 EP 3461760 B1 EP3461760 B1 EP 3461760B1 EP 18192982 A EP18192982 A EP 18192982A EP 3461760 B1 EP3461760 B1 EP 3461760B1
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EP
European Patent Office
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stand
pouch
connection
dosing
container
Prior art date
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EP3461760A2 (de
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Uwe Michael Schlitt
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Individual
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Publication of EP3461760A3 publication Critical patent/EP3461760A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D75/00—Packages comprising articles or materials partially or wholly enclosed in strips, sheets, blanks, tubes or webs of flexible sheet material, e.g. in folded wrappers
    • B65D75/008—Standing pouches, i.e. "Standbeutel"
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/02—Maintaining the aggregation state of the mixed materials
    • B01F23/023—Preventing sedimentation, conglomeration or agglomeration of solid ingredients during or after mixing by maintaining mixed ingredients in movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/50—Mixing liquids with solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/50—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D75/00—Packages comprising articles or materials partially or wholly enclosed in strips, sheets, blanks, tubes or webs of flexible sheet material, e.g. in folded wrappers
    • B65D75/52—Details
    • B65D75/58—Opening or contents-removing devices added or incorporated during package manufacture
    • B65D75/5861—Spouts
    • B65D75/5872—Non-integral spouts
    • B65D75/5877—Non-integral spouts connected to a planar surface of the package wall
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65D2231/001—Means for facilitating the complete expelling of the contents the container being a bag
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
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    • B65D75/52—Details
    • B65D75/54—Cards, coupons or other inserts or accessories
    • B65D75/56—Handles or other suspension means
    • B65D75/566—Hand holes or suspension apertures

Definitions

  • the present invention relates to a stand-up pouch for holding a flowable composition with two connections and a container system for a flowable composition with such a stand-up pouch.
  • the present invention further relates to a device for volumetric metering of a flowable composition with a container system according to the invention integrated into a circuit and to a method for producing a color formulation.
  • Conventional metering devices for liquid media generally have at least one storage container, which is controlled via mechanical or electrical pumps to remove the medium. These are usually open systems in which the storage containers are filled from the outside. For example, the containers have removable lids. Special requirements are placed on dosing systems for liquid media that contain solid particles or where there is the potential for solid particles to form in them. These include, for example: B. suspensions, d. H. Dispersions of insoluble solid particles in liquids, but also partially solidified melts or liquid media with solid particles, which result from crystallization of a solid originally dissolved in the liquid. The dosing systems for such media have e.g. B. Containers that contain a mechanical agitator in order to reduce or, at best, avoid settling of the solid.
  • the media is conveyed in the desired quantity (i.e. to be dosed) into a storage container (dosing template) and, if necessary, assembled together with other media to form the desired product.
  • a specific product mixture is produced sequentially from individual doses, i.e. each of the individual components required to produce a specific product mixture is dosed one after the other from the respective container.
  • the storage container and the dosing device form a structural unit.
  • Previous metering devices have a variety of disadvantages. Many conventional dosing devices usually do not allow simultaneous dosing of the individual components. Other devices capable of simultaneous dosing are open systems in which the storage containers have to be filled from the outside. In open systems There is a risk that the media in the containers will thicken as liquid can evaporate. The fluid loss, which cannot be clearly quantified, is not taken into account when dosing. Due to the increasing solids content of the medium over time, this leads to the products having different compositions with the same dosage. In the worst case scenario, the media becomes so thick that pump delivery is no longer possible and/or the agitator mechanism is blocked or destroyed. This can result in the entire affected dosing unit (container with stirring device, lines, pump) having to be replaced.
  • the EP 2067716 describes a container system according to the preamble of claim 1, which has a dimensionally stable container and a flexible bag with two connections arranged in the container.
  • the container system described is suitable for use in a closed circuit in which a liquid medium, in particular a medium that tends to settle, can be homogenized by circulation without the use of an agitator.
  • a container system which has a stand-up pouch with two connections arranged one above the other is particularly advantageous for use in a metering device for liquid media that are at risk of settling.
  • a floor-standing bag according to the preamble of claim 4, is for example US 2005/061831 known.
  • the container system is designed in such a way that the circulation of the liquid media virtually eliminates enrichment, phase separation, sedimentation, crystallization and drying of media that tends to settle. There is no need to use an agitator.
  • the residual emptying of the stand-up bags used can take place up to the almost complete emptying of the bags, so that no unused residues remain in the bags.
  • the materials for the bags can be chosen so that sterilization of the bag contents, for example by radiation, is possible.
  • the stand-up pouch according to the invention or the container system according to the invention advantageously enable the homogenization of fluids at risk of settling while at the same time maximum residual emptying, even under sterile conditions.
  • a first object of the present invention is a stand-up pouch for holding a flowable composition with a first connection in its lower region and a second connection which is arranged above the first connection at least when the stand-up pouch is completely filled.
  • connections of the stand-up pouch are preferably selected from rotary, plug-in, clamping, screw connections and combinations thereof.
  • a further subject of the present invention is a device for volumetric metering of a flowable composition, comprising a circuit for the flowable composition with a container system mentioned above integrated into the circuit, and a metering section extending from the circuit.
  • the invention is particularly suitable for flowable compositions that are prone to settling.
  • the stand-up pouch according to the invention for holding a flowable composition has a first connection in its lower region and a second connection, which is at least when the stand-up pouch is completely filled is arranged above the first connection.
  • the connections independently selected from rotary, plug-in, clamping, screw connections and any combinations thereof.
  • stand-up pouches are understood to mean pouches commercially available under this name.
  • the term stand-up pouch also known as a “stand-up pouch” or SUP for short
  • SUP stand-up pouch
  • the term stand-up pouch refers to a self-standing pouch for the transport and/or storage of liquid and free-flowing substances. Since these bags can stand without any aids, for example on store shelves, they have now established themselves as an alternative to bag-in-box packaging systems.
  • Commercially available stand-up pouches often have additional user-friendly features such as zipper closures, valves, tear notches, etc.
  • Common stand-up pouches can have a block bottom (“plow bottom”) or an inserted bottom. The block base is made from a folded piece and sealed into the bag profile.
  • Stand-up bags with an inserted bottom have a bottom brim that forms the body's center of gravity and allows the bag to stand securely. According to the invention, stand-up pouches with an inserted bottom are preferably used.
  • the bag according to the invention can be designed in one or more layers.
  • the individual layers can be made from the same or different materials.
  • the bag according to the invention is preferably made of film. Plastics and composite materials, such as metal composites, are preferably used as the material for the films. Materials suitable for the respective intended use are well known to those skilled in the art.
  • a flowable composition is generally understood to mean a flowable medium which has at least one liquid phase or at least one particulate phase or a combination of at least one liquid and at least one particulate phase.
  • the flowable composition preferably has at least one liquid phase.
  • the flowable composition is a single- or multi-phase liquid.
  • Examples of flowable compositions are solutions, emulsions (two- and multi-phase liquids), suspensions, dispersions and other liquid media.
  • a flowable composition may contain particulate matter or may potentially have the potential for particulate matter to form therein. These include, for example: B.
  • Suspensions ie dispersions of insoluble solid particles in liquids, but also partially solidified melts or liquid media with solid particles that result from the crystallization of a substance in the liquid originally dissolved solid result.
  • the flowable composition can also be a mixture of finely divided solids, such as powder or granules.
  • the flowable composition may be at risk of settling, ie may tend to form a solid sediment.
  • the flowable composition can be a dye composition.
  • the viscosities of flowable compositions can vary over a wide range, ranging from light fluid to viscous/pasty.
  • connections can be common connections known to those skilled in the art and commercially available. These include, for example: B. taps, such as taps, lids, such as IBC closures, hoses, couplings or other connections.
  • connections are preferably selected independently of one another from taps, covers, in particular IBC closures, hoses, couplings that lock on one or both sides and combinations thereof.
  • connections can be permanently and sealingly connected to the material of the stand-up pouch using technical methods known to those skilled in the art, such as welding, gluing, vulcanization, etc.
  • the first connection is provided for removal and the second connection is provided for supplying a flowable composition.
  • the first and second connections are arranged essentially vertically one above the other when the bag is completely filled.
  • essentially vertically arranged one above the other should mean that the projection of the straight connecting line of the center points is orthogonal with a small deviation, for example of less than 10°, preferably of less than 5°, in particular of not more than 2° the level surfaces of the earth's gravity field are in the direction of the resultant of the earth's gravity.
  • Arranged essentially vertically one above the other should therefore mean - based on the flat-folded stand-up bag - that the straight line through the center points of the connections has a slight deviation, for example of less than 10°, preferably of less than 5°, in particular of not more than 2 °, is a normal of the standing surface of the stand-up pouch.
  • the distance between the first and the second connection is in the range from 10% to 99%, preferably in the range from 30% to 97%, particularly preferably in the range from 50% to 95% of the maximum possible filling height of the bag.
  • the distance between the connections is determined as the length of the straight line connecting the two centers.
  • the maximum possible filling height of the bag is understood to mean the filling height of the upright bag when filled to the maximum possible extent with water or a solution with rheologically similar behavior.
  • the connections are specifically arranged so that in every filling state of the bag, the contents of the bag are mixed by circulating the medium, e.g. B. in the circuit of a metering device is achieved.
  • At least the first connection has a valve function.
  • the first connection for removal advantageously has a valve function.
  • the first connection is designed as a so-called coupling that locks on one or both sides.
  • both the first (removal) and the second (feed) connection are designed as a so-called coupling that locks on one or both sides.
  • the flowable composition has thixotropic behavior and/or a viscosity at room temperature in the range from 10 mPa s to 10 3 mPa s.
  • a common method for determining the viscosity of a fluid at risk of settling is e.g. B. determination using a rotational viscometer according to DIN 53 019.
  • the stand-up pouch according to the invention, it is collapsible.
  • a collapsible bag is understood to mean a bag that can be compressed, pressed, collapsed, folded, collapsed or otherwise compacted without ventilation or ventilation.
  • the inner walls should preferably not stick together and/or the wall should not be damaged.
  • the seal on the inside of the bag is designed in such a way that dead volumes, in particular due to the folds of the bag, are reduced to the lowest possible level.
  • the bottom area in particular is designed in such a way that the smallest possible sediment space is formed.
  • Stand-up pouches according to the invention can, for. B. can be used for chemicals, feed, food, cosmetics, pharmaceuticals and color mixtures.
  • the stand-up pouch according to the invention contains a flowable composition that is at risk of settling.
  • flowable compositions that are susceptible to settling are understood to mean flowable mixtures and liquids, such as solutions, emulsions (two- and multi-phase liquids) and liquid media that contain solid particles or in which there is the potential for solid particles to form in them. These include, in particular, suspensions or dispersions of insoluble solid particles in liquids, but also partially solidified melts or liquid media with solid particles that result from the crystallization of a solid originally dissolved in the liquid.
  • the flowable composition that is susceptible to settling is a dye composition.
  • the viscosity of the products at risk of settling Flowable compositions can vary within a wide range, ranging from slightly liquid to viscous/pasty.
  • the receiving device has a recess that corresponds to the first connection of the stand-up pouch.
  • the flowable composition is preferably at risk of settling.
  • the flowable composition is a dye composition.
  • a corresponding opening is understood to mean the opening whose function corresponds to the corresponding connection of the bag, for example for feeding into the container system or for removal from the container system, in particular for removal from the container system.
  • At least the first (lower) connection of the bag is connected to the corresponding opening of the container.
  • “connected” means that there is a connection that allows the passage of a medium located in the container system. This is usually a line.
  • the second connection of the stand-up pouch is arranged above the first connection, regardless of the filling of the stand-up pouch.
  • the (first) removal connection and the (second) supply connection are designed as so-called couplings that lock on one or both sides in order to avoid leakage of the liquid media on the container system or system side during the separation or changing process.
  • the stand-up pouch should be fixed using the holding device.
  • the stand-up bag is fixed in the receiving device in such a way that the second connection of the bag is positioned above the removal opening of the container, regardless of the degree of filling of the bag.
  • the receiving device has a substantially cuboid external basic shape.
  • the removal opening is arranged in particular on an end face of the receiving device.
  • the bottom of the receiving device can be inclined towards the front side of the removal opening.
  • the receiving device has a substantially rectangular base plate and a front end wall with the removal opening.
  • the receiving device can also have a rear wall and/or one or two side walls arranged opposite the front end wall.
  • the receiving device can also have a ceiling plate.
  • the receiving device is a surrounding, dimensionally stable container, such as that in EP 2067716 is described.
  • the stand-up pouch is not completely surrounded by the receiving device.
  • the receiving device has a removal opening in its lower region, which is coupled to the first connection of the bag.
  • the removal opening and the feed opening are arranged on the same end face of the receiving device. This configuration proves to be particularly advantageous when several containers are stacked, especially with a modular design.
  • the receiving device has a removal opening arranged in the lower region of the container, a connection from the removal opening to a first connection in the bag, optionally a feed opening and optionally a connection from the feed opening to the second connection of the bag.
  • the first connection of the bag can also be guided through the removal opening of the receiving device.
  • the second connection can be guided through the feed opening.
  • the container system according to the invention has a connecting line from the feed opening of the container to the second connection of the bag, which is designed to be completely or partially flexible.
  • the flexible part of the connecting line is preferably made of a suitable plastic, such as polyethylene, polypropylene, polyurethane, poly(ethylene) terephthalate, soft PVC or silicone.
  • the flexible part of the connecting line can also be formed by a fabric tube.
  • the flexible connecting line is fixed by a suitable holding device in the rear part of the receiving device and thus behind the bag.
  • the connecting line inside the receiving device is rigid up to its upper part and is designed to be flexible from there to the second connection of the bag.
  • a suitable embodiment of the container system according to the invention comprises at least one negative pressure sensor and/or a buffer container.
  • the bag For example, if there is only a smaller amount available in the bag than the amount required to produce a selected color, the bag must be changed before the selected color is completed. According to usual procedures, the remaining amount remaining in the bag is lost or it has to be pumped into the replaced container. In order to avoid this complex procedure, a Vacuum switch or a buffer container, possibly in combination, integrated into the circuit of the dosing device.
  • the container system according to the invention additionally includes a vacuum sensor in the supply and/or removal line.
  • a vacuum sensor registers when the pressure drops below a specific value below normal pressure. A drop in the pressure in the line to this value or below indicates that no more liquid is being pumped into or out of the bag.
  • the conveyor device can be switched off manually or automatically in response to this signal. The stand-up pouch can then be disconnected and, if necessary, filled or replaced.
  • the vacuum sensor is arranged in the extraction line.
  • the container system according to the invention additionally comprises a buffer container in the supply and/or removal line.
  • the remaining amount remaining in a stand-up pouch can be easily transferred into the buffer container or, if necessary, temporarily stored for further use. Alternatively, the remaining amount can also be disposed of professionally.
  • the material for the buffer container can be, for example: B. plastics such as polyethylene, polypropylene, polyurethane, poly(ethylene) terephthalate, soft PVC or silicone, metal, ceramic, glass, paper, composite materials or suitable combinations thereof can be used. When using rigid materials, a pressure compensation system can preferably be installed.
  • the buffer container is arranged in the feed line.
  • the supply line and the removal line can be connected to form a circuit for the flowable composition.
  • the container system described advantageously works without an additional mechanical stirring device if the mixing takes place via a circuit that is formed by connecting the supply line and the removal line is closed.
  • the flowable composition can be circulated at intervals or continuously so that segregation or settling of solids is avoided or at least greatly reduced.
  • the container system can be designed as a one-way or reusable exchange system.
  • the receiving device has a further recess which corresponds to the second connection of the stand-up pouch.
  • the conveying device is a metering pump, preferably a piston pump, in particular a oscillating piston pump.
  • the device according to the invention for volumetric metering of a flowable composition comprises a circuit for the flowable composition with a container system according to the invention integrated into a circuit and a metering section extending from the circuit.
  • the container system used according to the invention is a substantially closed unit that can be inserted into the circuit when it is already filled.
  • the container system advantageously works without an additional mechanical stirring device, since mixing takes place via the circuit. Since the container system is integrated into a substantially closed system, the flowable composition can be circulated at intervals or continuously. In this way, segregation or settling of solids can be avoided or at least greatly reduced.
  • the container system can be designed as a one-way or reusable exchange system. It can be connected to the circuit in a modular manner. This means that filling the device with the liquid medium to be dosed is comparatively easy and clean.
  • the stand-up pouch used is almost completely emptied.
  • the term “almost completely emptied” means that the emptied bag still contains at most 5% by weight, preferably at most 3% by weight, particularly preferably at most 1% by weight, based on the weight of the maximum filling quantity.
  • the inner pipe or hose parts, if any, fold or fold together with the stand-up bag to the smallest possible size.
  • the container system can be removed from the circuit. containers and Bags can be disposed of separately, together, or reused.
  • the lines of the circuit and the dosing section are made of a material that is suitable for the corresponding medium, i.e. H. made of inert material. They are preferably flexible and easy to replace. Suitable materials are e.g. B. commercially available plastic hoses, e.g. B. made of polyethylene (PE), polypropylene (PP) or polyurethane (PU), poly(ethylene) terephthalate, soft PVC or silicone.
  • the metering section includes at least one valve.
  • This valve is preferably a controllable metering valve.
  • the metering section comprises at least one conveyor device.
  • the metering section is used as a high-pressure metering system, for example with the one in the EP 2067716 split dosing described.
  • the amount of flowable composition to be metered can be controlled over the time that a valve is opened and/or a conveyor device is switched on.
  • the amount of flowable composition is metered using a piston pump, preferably a vibrating piston pump.
  • the metering section comprises a removal device.
  • Such a removal device can be a tap, a valve, a dispenser, a reducer, a transition piece, such as a nozzle, an olive, etc., an adapter, a coupling, a reusable fitting, such as a Y or a T-piece, a distributor, other fittings, such as an elbow, or any other removal device suitable for the application.
  • a reusable fitting in particular a Y or a T-piece, or a metering valve described below is used as a removal device in order to be able to meter a second liquid medium as an alternative or in addition to the liquid medium to be metered.
  • the removal device contains a self-closing valve (metering valve).
  • a self-closing valve is, for example, in EP 2067716 described.
  • the valve is opened by the liquid medium to be metered when the pressure of the medium to be metered is high enough to overcome the spring force of the spring piston.
  • the liquid medium to be dosed also serves as a type of hydraulic fluid.
  • the dosing medium simultaneously takes on the function of the hydraulic fluid and the sealant. In addition, it can be flushed via a second access, especially a second fitting.
  • Another advantage is that the dosing medium is sealed against air contact directly at the nozzle opening. This very effectively prevents the nozzle from drying out. Even if particles clog the nozzle opening, the closing needle pushes through the nozzle opening due to the force of the spring piston when closing. This means that the nozzle opening is always kept clear mechanically. Through repeated rinsing processes with suitable solvents or cleaning agents, clogging of the valve can be virtually eliminated, even after long periods of downtime. This provides a reliable and maintenance-free valve, particularly when dispensing dye compositions, adhesives and other critical liquid formulations.
  • the self-closing valve is controlled electronically, mechanically or pneumatically for opening and closing.
  • the valve can additionally or optionally be equipped with a drive means, for example a motor or auxiliary motor, a pneumatic drive or a magnet, in order to be able to control the valve.
  • a drive means for example a motor or auxiliary motor, a pneumatic drive or a magnet, in order to be able to control the valve.
  • the pull rod can be raised or lowered by controlling the corresponding drive means.
  • split dosing is a modified form of the split injection known from gas chromatography, which is used here for liquids for quotient dosing.
  • adjustable amounts of solvent are added to a secondary dosing channel via another access, preferably via a T, Y, X piece or an (automatic) valve.
  • the secondary dosing channel delivers a quantity of 1000 ⁇ l with a certain dosing pulse and the split ratio is set to 1:100, then with a dosing quantity of 1000 ⁇ !
  • Now 990 ⁇ l of solvent and 10 ⁇ l from the secondary dosing section are dosed. The excess quantity is drained off via the split valve.
  • split dosing unit makes it possible to dose the smallest amounts of liquid to be dosed with a very high level of accuracy and precision, since only a quotient of the liquid/solvent mixture to be dosed is specified and dosed via the dosing valve.
  • the desired split ratio setting can be controlled and calibrated by adjusting the valve and changing the pump pressure.
  • the device according to the invention contains a flushing unit.
  • This flushing unit includes a valve and/or a delivery unit for a solvent or cleaning agent and a container for a solvent or cleaning agent.
  • the solvent or cleaning agent passes from the container through the delivery unit and/or the valve into the removal device via a second access.
  • a piston pump preferably a oscillating piston pump, is arranged in the supply line.
  • Two or more devices according to the invention and optionally a flushing unit described above can be used particularly advantageously together in one system.
  • the individual conveying devices, conveying units and/or valves of the devices as well as the conveying unit and/or the valve of the flushing unit can be controlled by a central control unit.
  • Such a system can be used in particular for filling and/or metering liquid media, preferably dye compositions, particularly preferably pigment-containing dye compositions.
  • a vacuum sensor is arranged in the extraction line.
  • Assembling in the sense of the present invention is understood to mean the completion of a product. This includes all work that is necessary after filling the components to produce the product ready for sale, such as refining, mixing, packaging and/or the formation of sellable units.
  • the respective amount of the dye composition is metered over the time that a valve is opened and/or a conveyor device is switched on.
  • the respective amount of the dye composition is metered using a piston pump, preferably using a oscillating piston pump.
  • a control signal to the dosing device is preferred a piston pump, in particular a oscillating piston pump, and this switches off.
  • the vacuum sensor takes on the function of a switch.
  • a buffer container can be integrated into a paint mixing/dosing system with a closed paste pigment system in order to support the emptying of residues and the empty notification of the individual colorant containers within a dosing device.
  • a buffer container essentially consists of a flexible container with at least one supply line corresponding to a further opening.
  • the buffer container is integrated into the line circuit of the dosing device in such a way that the container can be filled without air bubbles.
  • the flowable composition conveyed from the bag flows through the buffer container and is conveyed back into the bag via the conveyor device.
  • the buffer container is designed in such a way that the rigidity of the container wall is higher than the resistance of the wall material of the collapsible stand-up bag.
  • the pump delivers from the buffer container. Because of the negative pressure that is now building up, it begins to collapse.
  • the side walls of the buffer container are in turn connected to a microswitch via dimensionally stable surrounding side walls.
  • the control unit of the dosing device receives an impulse by closing the circuit as a signal for the message "bag empty".
  • the buffer container is preferably dimensioned so that sufficient colorant is still available to complete the currently processed recipe.
  • a particularly advantageous variant of residual emptying involves the use of a vacuum sensor.
  • a buffer container can advantageously be dispensed with.
  • an adjustable vacuum sensor is integrated into the line system in the feed of the dosing pump. The switching point can be set so that the negative pressure does not trigger during the dosing process when the dosing medium is continuously running, but provides a switching signal when the bag has completely collapsed and is therefore empty due to the suddenly increasing negative pressure to the maximum of the pump power.
  • This switching signal is recorded on the control side as a “bag empty” message. Since the dosing pump only reaches this negative pressure in the suction phase, the dosing process can be interrupted at this point.
  • the operator receives the message “Bag empty” of the relevant bag, for example on the monitor of the control computer. Alternatively or additionally, a warning light on the bag's receiving device or on a control panel can indicate that the bag is empty. The operator can now disconnect the empty bag from the system and connect a new, filled bag. After connecting the new, filled bag, the pressure equalizes and the sensor releases the device again. Dosing continues at the point where it was interrupted without any residue remaining in the empty container.
  • a vacuum sensor is particularly advantageous because when a new bag is connected, the emptying of the current bag and the connection of a new, filled bag into the dosing device can be recorded electronically.
  • This data can be transmitted to the manufacturer or supplier and/or recorded as part of inventory management or statistics. This data can be used to automate ordering processes, inventory records, product sales quantities, etc. Filling or loading with foreign material can also be detected in this way.
  • the vacuum sensor provides useful information about the condition of the dosing device. If the negative pressure is maintained in the phase between the separation of the empty bag from the system and the connection of the new bag, this is an indication that the dosing device is functioning mechanically correctly.
  • the operator also receives information, e.g. B. on the monitor of the control unit that a malfunction in the dosing device is to be expected in the near future. With this information, preventive maintenance or repairs can be performed if necessary without actually causing the system to fail.
  • information e.g. B. on the monitor of the control unit that a malfunction in the dosing device is to be expected in the near future.
  • a simplified variant of the dosing device with a vacuum sensor is also suitable for completely emptying a bag with only one access without loss of dosing medium from the bag. All the advantages described above can also be used here.
  • the stand-up bag (1) according to the invention shown has two connections arranged vertically one above the other.
  • the connections are provided with fittings (2, 3) which allow the flow of flowable compositions, also referred to here and below as liquid media or fluids.
  • the dimensions of the connections and fittings (2, 3) are selected accordingly for the respective application.
  • the upper connection is used for feeding and the lower connection for removal.
  • the connections can also be reversed or both used for feeding or both for removal.
  • the removal and feeding can take place simultaneously or one after the other.
  • the upper connection for supply and the lower connection for removal are preferably used at the same time, in particular to implement a circuit.
  • a stand-up pouch (1) In the container system according to the invention shown, a stand-up pouch (1) according to the invention is used.
  • the stand-up bag (1) stands essentially independently in a housing (9) or can be fixed in the container system according to the invention by means of a receiving device - not shown in this figure.
  • the stand-up bag (1) can be designed as a disposable or reusable system and can also serve as transport packaging.
  • a further variant provides that the bag (1) is removed from a transport container and inserted into the receiving device (9).
  • the bag (1) is connected to the extraction line (5) using the removal fitting (3) and to the return line using the feed fitting (2).
  • the supply connection (2) is located above the removal connection (3), regardless of the filling status of the bag (1).
  • the extraction line (5) and the return line (4) can be connected to form a circuit via a suitable connection, for example a coupling (24).
  • a feed line (14) leads to a removal and/or filling device at the coupling (24) of the removal line (5) and return line (4).
  • the clutch (24) is usually designed as a three-way clutch.
  • the two connections of the stand-up bag (1) ie the removal fitting (3) and the feed fitting (2), are specifically arranged so that in every filling state of the bag (1) the contents of the bag are mixed by circulating the liquid medium in the circulation is achieved.
  • the connections (2, 3) are preferably designed or chosen in such a way that they simplify connection to the circulatory system, in particular via quick couplings.
  • the flow through the container system ensures mixing as soon as the circuit is activated via the conveyor device (13).
  • the design of the bottom of the receiving device must be taken into account. It is preferably constructed in such a way that settling particles or phases collect near the removal area of the bag (1) (settling funnel principle). The particles that settle are first captured by activating the circuit and fed back in at the highest point of the bag.
  • Other elements that promote or generate turbulence can also be installed and support a stirring or mixing effect, such as agitators, or elements that generate a movement of the medium when stimulated from outside.
  • the receiving device (16) can also be closed with a lid, for example for hygienic and/or safety reasons.
  • the supply lines can be installed inside the receiving device.
  • the conveyor device (13) In the return line (4) there is a conveyor device (13) with which the flowable composition can be circulated in the container system and/or conveyed from the coupling (24) into the feed line (14).
  • the conveyor device (13) is supplied with energy via a supply line (12).
  • the conveying device (13) is usually a pump, preferably a piston pump and in particular a oscillating piston pump.
  • a buffer container (6) is integrated into the extraction line (5).
  • the flowable composition in the bag (1) is removed from the bag (1) via the lower connection using the removal fitting (3) and reaches the buffer container (6) via the removal line (5) through an inlet connection (7). ).
  • the liquid medium is removed again via the drain connection (8).
  • the buffer container (6) is partially or completely surrounded by a housing (9).
  • the sensor (10) is attached to the inner wall of the housing (9) in such a way that it is permanently in contact with the outer wall of the buffer container (6) during operation. If the bag (1) empties, the buffer container (6) is no longer filled with the liquid medium.
  • the container system according to the invention for a liquid medium shown is equipped with a negative pressure sensor (17).
  • the structure of this container system essentially corresponds to that in Figure 2 shown.
  • the receiving device (16) is shown here schematically in dashed lines.
  • the stand-up bag (1) stands essentially independently in the receiving device (16). It is fixed in the receiving device (16) in such a way that the feed connection (2) is located above the removal connection (3), regardless of the filling status of the bag (1). Fixing the bag is usually advantageous due to the pull that the flow or the conveyor device induces.
  • the flowable composition in the bag (1) is removed from the bag (1) via the lower connection using the removal fitting (3) and through the removal line directly via the vacuum sensor to the connection (24) and further into the return line ( 4) promoted.
  • a preferably adjustable vacuum sensor (17) is integrated into the circulatory system.
  • the switching point of the pressure sensor (17) is usually selected so that the negative pressure does not trigger during the dosing process when the dosing medium is continuously running, but when the bag (1) has completely collapsed and is therefore empty, a switching signal is triggered by the suddenly increasing negative pressure to the maximum of the pump power delivers.
  • This switching signal is passed on to a control unit via the sensor cable (15).
  • the control unit will interrupt the dosing process until the pressure is equalized by inserting a full bag.
  • the vacuum sensor (17) delivers a corresponding signal to the control unit, the device is released again and dosing continues.
  • FIG. 4 A device according to the invention for metering a liquid medium is shown with a vacuum sensor (17) and a metering section.
  • the device shown here is particularly suitable for metering dye compositions.
  • the device essentially consists of two assemblies: a container system connected to a circuit and a dosing section extending from this circuit.
  • the container system integrated into the device essentially corresponds to that in Figure 3 container system shown.
  • the stand-up pouch is arranged in the receiving device (16). In the present illustration, only the feed fitting (2) connected to the return line (4) and the removal fitting (3) connected to the removal line (5) can be seen from the stand-up pouch.
  • connections (2, 3) are designed or selected in such a way that they simplify connection to the circulatory system, preferably via quick couplings.
  • the flow through the container system ensures mixing as soon as the circuit is activated via the conveyor device (13). Since dye compositions are generally media that tend to settle, attention must be paid to the construction of the bottom of the receiving device. Particles or phases that settle should be able to collect near the removal area of the bag (1) (settling funnel principle) in order to be captured first by activating the circuit and fed back in at the highest point of the bag.
  • Other elements that promote or generate turbulence can also be installed and support a stirring or mixing effect, such as agitators, or elements that generate a movement of the medium when stimulated from outside.
  • a circulation system can be dispensed with. In this case, there only needs to be a removal section (14, 18, 19, 21) from the container system for dosing.
  • the container system is connected to the feed line (14) to the dosing section by means of a coupling (24).
  • the clutch (24) is preferably a multi-way clutch.
  • container systems with the same dye compositions can be connected in series using a multi-way coupling or the container system can be completely emptied.
  • a service clutch can optionally be inserted between the clutch (24) and the conveyor device (13).
  • a service coupling allows, for example Feeding in additional liquid media from outside, such as residues of the same dye composition.
  • the circulatory system can also be completely drained using a service coupling.
  • the clutch (24) and the service clutch are preferably identical in construction.
  • the conveyor device (13) can be operated either continuously or at intervals depending on the required mixing due to the properties of the medium.
  • the feed line (14) is connected to the coupling (24) to a metering section.
  • the dosing section is essentially made up of a dosing valve (18), a dosing pump (19), a stepper motor (20) and a dosing line (21).
  • the medium to be dosed can be removed from the circuit of the container system via the dosing section.
  • the medium is pumped into the metering line (21) via the metering pump (19), for example a pressure pump.
  • the metering line (21) is released or blocked using the metering valve (18).
  • the valve (18) is, for example, a solenoid valve.
  • a removal device (22) is connected to the end of the dosing line.
  • the metered liquid medium reaches a product container (23) via the removal device. From there, further assembly can take place.
  • the removal device (22) can be rinsed with a suitable solvent or cleaning agent via a rinsing unit (not shown here).
  • the flushing unit is also connected to the removal device (22).
  • the solvent or cleaning agent is preferably dosed under pressure.
  • the solvent or cleaning agent is pumped from a container for solvents or cleaning agents into the rinsing section via a separate delivery unit, for example a pump.
  • the flushing section is opened or closed using another valve.
  • the valve can be, for example, a solenoid valve. If the removal device (22) is the one in the EP 2067716 Dosing valve described, the entire valve chamber and the closure mechanism of the dosing valve are advantageously flushed during the rinsing process.
  • the container for solvents or cleaning agents can be designed in a suitable manner. In a special version it is designed as a stand-up pouch according to the invention. It is therefore possible to design the device in a modular design.
  • the individual removal devices (22) can be assembled into an assembly, a so-called dosing head.
  • the EP 2067716 describes a possible embodiment of such a dosing head.
  • a modular liquid dosing system is manufactured with a closed pump/container system.
  • the arrangement of several of these systems forms multi-channel systems that allow the simultaneous dosing of any number of individual components or preparations, but also finished media from them.
  • Such a system essentially consists of the device described above with one or more circuits, dosing section(s), process control unit(s), a static or modular body and housing.
  • the conveying devices and units, pumps and valves are preferably combined in a receiving unit.
  • they can be arranged in a drawer system.
  • the compact or modular arrangement enables quick access to individual components for service or repair purposes.
  • the pumps and/or the valve assembly can also be accommodated modularly as a panel in the drawer or in the dosing module.
  • the holding devices for the media bags and quick coupling units to create the circuit are housed in a container module. Both modules have their own line systems, such as internal piping and/or hose systems, which are compatible and can be coupled.
  • the dosing module and container module also have their own power supply and internal cabling.
  • the dosing circuits with a closed system can be used wherever conventional systems are already in operation.
  • the systems with a closed system can be used with all types of liquid, paste and/or pigment systems such as adhesives, food raw materials, oils, solvents, alkyd, synthetic resin, polymer, acrylic, latex, nano-varnishes, as well as dispersion and Natural color compositions are loaded. However, they are also suitable for foods or animal feed that are at risk of settling, pasty and/or sensitive foods.
  • solvent-containing media can be processed without any problems, as no harmful or explosive vapors can escape.
  • the media in the stand-up pouches can be sterilized, for example by irradiation or heating, before or, if necessary, during use.
  • the new container system enables inline mixing, homogenization and dispersion of liquid, paste and/or pigment systems such as adhesives, food raw materials, oils, solvents, alkyd, synthetic resin, polymer, acrylic, latex, nano-varnishes and dispersions - and natural coloring compositions, but also pasty and/or sensitive foods or feedstuffs that are at risk of settling.
  • liquid, paste and/or pigment systems such as adhesives, food raw materials, oils, solvents, alkyd, synthetic resin, polymer, acrylic, latex, nano-varnishes and dispersions - and natural coloring compositions, but also pasty and/or sensitive foods or feedstuffs that are at risk of settling.
  • the stand-up pouch used according to the invention opens up new possibilities for use, preferably when used for color mixing.
  • the mixing systems are not tied to specified container sizes. Depending on the quality of the bags, a reusable solution is possible if refilling is desired or preferred.
  • the design as a stand-up pouch helps reduce waste as no separate transport packaging is necessary. Transport costs are reduced because the entire usable space is available.

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Standbodenbeutel zur Aufnahme einer fließfähigen Zusammensetzung mit zwei Anschlüssen sowie ein Behältersystem für eine fließfähige Zusammensetzung mit einem solchen Standbodenbeutel. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum volumetrischen Dosieren einer fließfähigen Zusammensetzung mit einem in einen Kreislauf integrierten erfindungsgemäßen Behältersystem sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Farbformulierung.
    • STAND DER TECHNIK
  • Herkömmliche Dosiervorrichtungen für flüssige Medien weisen in der Regel wenigstens einen Vorratsbehälter auf, der zur Entnahme des Mediums über mechanische oder elektrische Pumpen angesteuert wird. Dabei handelt es sich in der Regel um offene Systeme, in denen die Vorratsbehälter von außen befüllt werden. Die Behälter verfügen dazu beispielsweise über abnehmbare Deckel. Besondere Anforderungen werden an Dosieranlagen für flüssige Medien gestellt, die Feststoffteilchen enthalten oder bei denen potentiell die Möglichkeit besteht, dass sich in ihnen Feststoffteilchen ausbilden. Dazu zählen z. B. Suspensionen, d. h. Dispersionen von unlöslichen Feststoffteilchen in Flüssigkeiten, aber auch teilerstarrte Schmelzen oder flüssige Medien mit Feststoffteilchen, die durch Auskristallisation eines in der Flüssigkeit ursprünglich gelösten Feststoffs resultieren. Die Dosieranlagen für solche Medien weisen z. B. Behälter auf, die ein mechanisches Rührwerk enthalten, um ein Absetzen des Feststoffs zu mindern oder günstigstenfalls zu vermeiden. Mit den an die Behälter angeschlossenen Pumpen werden die Medien in der gewünschten (d. h. zu dosierenden) Menge in einen Vorlagebehälter (Dosiervorlage) gefördert und gegebenenfalls gemeinsam mit anderen Medien zum gewünschten Produkt konfektioniert. Bei den meisten herkömmlichen Anlagen erfolgt die Herstellung einer bestimmten Produktmischung sequenziell aus Einzeldosen, das heißt jede der zur Erzeugung einer bestimmten Produktmischung benötigten Einzelkomponenten wird nacheinander aus dem jeweiligen Behälter zudosiert. Bei diesen Anlagen bilden der Vorratsbehälter und die Dosiervorrichtung baulich eine Einheit.
  • Bisherige Dosiervorrichtungen weisen vielfältige Nachteile auf. So erlauben viele konventionelle Dosiervorrichtungen meist keine simultane Dosierung der Einzelkomponenten. Andere, simultandosierfähige Vorrichtungen sind offene Systeme, bei denen die Vorratsbehälter von außen befüllt werden müssen. Bei offenen Systemen besteht die Gefahr, dass die Medien in den Behältern eindicken, da Flüssigkeit verdunsten kann. Der nicht eindeutig zu quantifizierende Flüssigkeitsverlust wird bei der Dosierung nicht berücksichtigt. Dies führt aufgrund des mit der Zeit zunehmenden Feststoffgehaltes des Mediums dazu, dass die Produkte bei gleicher Dosierung unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Im ungünstigsten Fall werden die Medien so eingedickt, dass eine Pumpenförderung nicht mehr möglich ist und/oder die Rührwerksmechanik blockiert oder zerstört wird. Dies kann dazu führen, dass die gesamte betroffene Dosiereinheit (Behälter mit Rühreinrichtung, Leitungen, Pumpe) ausgetauscht werden muss.
  • Der Einsatz von Vorratsbehältern, die direkt mit dem flüssigen Medium befüllt werden, weist weitere Nachteile auf. So kommt es häufig vor, dass bei der Befüllung das Dosiergut neben die Behälter geschüttet wird, die Komponenten in die falschen Behälter gefüllt werden oder die Behälter beim Befüllen überlaufen. Auch in solchen Fällen muss das Behälter-System aufwändig gereinigt oder sogar ersetzt werden.
  • Weitere Nachteile herkömmlicher Dosiervorrichtungen ergeben sich daraus, dass die Medien in den Dosierventilen häufig eintrocknen und/oder diese verstopfen. Die Dosierventile funktionieren dann nicht zuverlässig, müssen aufwändig gereinigt und zudem häufig ersetzt werden.
  • Die EP 2067716 beschreibt ein Behältersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, das einen formstabilen Behälter und einen in dem Behälter angeordneten flexiblen Beutel mit zwei Anschlüssen aufweist. Das beschriebene Behältersystem eignet sich zur Verwendung in einem geschlossenen Kreislauf, in dem ein flüssiges Medium insbesondere ein zum Absetzen neigendes Medium durch Zirkulation ohne Einsatz eines Rührwerks homogenisiert werden kann.
  • Insbesondere das rechtzeitige Auswechseln der Farbbeutel hat sich in den bekannten Vorrichtungen und Verfahren als aufwändig erwiesen. Im Beutel verbliebene Restmengen gehen üblicherweise verloren oder müssen umgepumpt werden.
  • Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass sich ein Behältersystem, das einen Standbodenbeutel mit zwei übereinander angeordneten Anschlüssen aufweist, besonders vorteilhaft für einen Einsatz in einer Dosiervorrichtung für absetzgefährdete flüssige Medien eignet. Ein solcher Bodenstandbeutel, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4, ist z.B. aus US 2005/061831 bekannt.
  • Das Behältersystem ist so konstruiert, dass durch Zirkulation der flüssigen Medien die Anreicherung, Phasentrennung, Sedimentation, Kristallisation und das Eintrocknen der zum Absetzen neigenden Medien nahezu ausgeschlossen ist. Auf den Einsatz eines Rührwerks kann dabei verzichtet werden.
  • Außerdem wurde gefunden, dass durch die Verwendung eines Standbodenbeutels sowie gegebenenfalls durch die Integration eines Pufferbehälters und/oder eines Unterdruckschalters in den Dosierkreislauf die Restentleerung der Beutel bei gleichzeitiger korrekter Fertigstellung von Farbtonzubereitungen verbessert werden kann.
  • Die Restentleerung der verwendeten Standbodenbeutel kann bis hin zur fast vollständigen Entleerung der Beutel erfolgen, so dass in den Beuteln keine ungenutzten Restmengen verbleiben.
  • Bei der Verwendung von Systemen, bei denen die Vorratsbehälter von außen befüllt werden, besteht außerdem die Gefahr, die flüssigen Medien durch unerwünschte Stoffanteile zu verunreinigen oder durch Mikroorganismen und/oder andere schädliche Substanzen zu kontaminieren.
  • Überraschenderweise wurde gefunden, dass sich die Materialien für die Beutel so wählen lassen, dass eine Sterilisation des Beutelinhalts, beispielsweise durch Bestrahlung, möglich ist.
  • Der erfindungsgemäße Standbodenbeutel bzw. das erfindungsgemäße Behältersystem ermöglichen in vorteilhafter Weise die Homogenisierung absetzgefährdeter Fluide bei gleichzeitiger maximaler Restentleerung auch unter sterilen Bedingungen.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Standbodenbeutel zur Aufnahme einer fließfähigen Zusammensetzung mit einem ersten Anschluss in seinem unteren Bereich und einem zweiten Anschluss, der zumindest bei vollständiger Befüllung des Standbodenbeutels oberhalb des ersten Anschlusses angeordnet ist.
  • Die Anschlüsse des Standbodenbeutels sind vorzugsweise ausgewählt unter Dreh-, Steck-, Klemm-, Schraub-Verbindungen und Kombinationen davon.
  • Die fließfähige Zusammensetzung weist wenigstens eines der folgenden Merkmale auf:
    • die fließfähige Zusammensetzung zeigt thixotropes Verhalten,
    • bei der fließfähigen Zusammensetzung handelt es sich um eine Dispersion oder Suspension mit einem Äquivalentdurchmesser der Feststoffpartikel im Bereich von 1 nm bis 100 µm,
    • bei der fließfähigen Zusammensetzung handelt es sich um eine Farbdispersion,
    • die fließfähige Zusammensetzung weist eine Viskosität bei Raumtemperatur im Bereich 10 mPa. s bis 105 mPa.s auf.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Behältersystem für eine fließfähige Zusammensetzung, umfassend
    • eine Aufnahmevorrichtung,
    • einen in der Aufnahmevorrichtung angeordneten Standbodenbeutel zur Aufnahme einer fließfähigen Zusammensetzung mit einem ersten Anschluss in seinem unteren Bereich und einem zweiten Anschluss, der zumindest bei vollständiger Befüllung des Standbodenbeutels oberhalb des ersten Anschlusses angeordnet ist, wobei die Anschlüsse unabhängig voneinander ausgewählt sind unter Dreh-, Steck-, Klemm-, Schraubverbindungen und beliebigen Kombinationen daraus,
    • eine Fördereinrichtung,
    • eine Entnahmeleitung vom ersten Anschluss des Standbodenbeutels,
    • eine Zuführleitung zum zweiten Anschluss des Standbodenbeutels, und- einen Unterdrucksensor in der Zuführ- und/oder Entnahmeleitung, wobei die Aufnahmevorrichtung eine Aussparung aufweist, die mit dem ersten Anschluss des Standbodenbeutels korrespondiert.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum volumetrischen Dosieren einer fließfähigen Zusammensetzung umfassend einen Kreislauf für die fließfähige Zusammensetzung mit einem in den Kreislauf integrierten obengenannten Behältersystem, und einer von dem Kreislauf abgehenden Dosierstrecke.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Farbformulierung, umfassend die folgenden Schritte:
    • Wählen eines Farbmusters,
    • Dosieren von Farbstoffzusammensetzungen aus einem oder mehreren obenerwähnten Standbodenbeuteln, über zwei oder mehr obengenannten Vorrichtungen in einen geeigneten Behälter entsprechend dem gewählten Farbmuster und
    • anschließendes Konfektionieren der dosierten Farbstoffzusammensetzungen in dem Behälter zu der gewünschten Farbformulierung.
  • Die Erfindung ist speziell geeignet für absetzgefährdete fließfähige Zusammensetzungen.
    • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Der erfindungsgemäße Standbodenbeutel zur Aufnahme einer fließfähigen Zusammensetzung weist einen ersten Anschluss in seinem unteren Bereich und einen zweiten Anschluss, der zumindest bei vollständiger Befüllung des Standbodenbeutels oberhalb des ersten Anschlusses angeordnet ist, auf. Dabei sind die Anschlüsse unabhängig voneinander ausgewählt unter Dreh-, Steck-, Klemm-, Schraub-Verbindungen und beliebigen Kombinationen daraus.
  • Unter Standbodenbeuteln im Sinne der vorliegenden Erfindung werden kommerziell unter dieser Bezeichnung erhältliche Beutel verstanden. Der Begriff Standbodenbeutel (auch als "Stand-Up Pouch" oder kurz SUP bekannt) bezeichnet einen selbstständig stehenden Beutel für den Transport und/oder die Lagerung flüssiger und rieselfähiger Stoffe. Da diese Beutel ohne Hilfsmittel, beispielsweise in Verkaufsregalen, stehen können, haben sie sich inzwischen als Alternative zu Bag-in-Box-Verpackungssystemen etabliert. Kommerziell erhältliche Standbodenbeutel weisen oft zusätzliche anwendungsfreundliche Merkmale wie Verschlüsse ("zipper reclosure"), Ventile, Aufreißlaschen ("tear notches") etc. auf. Übliche Standbodenbeutel können einen Blockboden ("plough bottom") oder einen eingesetzten Boden aufweisen. Der Blockboden wird aus einem gefalteten Stück gefertigt und in das Beutelprofil eingesiegelt. Standbodenbeutel mit einem eingesetzten Boden verfügen über eine Bodenkrempe, die den Körperschwerpunkt bildet und einen sicheren Stand des Beutels ermöglicht. Erfindungsgemäß werden bevorzugt Standbodenbeutel mit eingesetztem Boden verwendet.
  • Der erfindungsgemäße Beutel kann ein- oder mehrlagig ausgeführt sein. Die einzelnen Lagen können aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien gefertigt sein. Der erfindungsgemäße Beutel ist bevorzugt aus Folie gefertigt. Als Material für die Folien werden bevorzugt Kunststoffe, Verbundstoffe, wie beispielsweise Metallverbundstoffe, eingesetzt. Für den jeweiligen Verwendungszweck geeignete Materialien sind dem Fachmann hinreichend bekannt.
  • Unter einer fließfähigen Zusammensetzung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ganz allgemein ein fließfähiges Medium verstanden, das wenigstens eine flüssige Phase oder wenigstens eine teilchenförmige Phase oder eine Kombination aus wenigstens einer flüssigen und wenigstens einer teilchenförmigen Phase aufweist. Bevorzugt weist die fließfähige Zusammensetzung wenigstens eine flüssige Phase auf. Speziell handelt es sich bei der fließfähigen Zusammensetzung um eine ein- oder mehrphasige Flüssigkeit. Beispiele für fließfähige Zusammensetzungen sind Lösungen, Emulsionen (zwei- und mehrphasige Flüssigkeiten), Suspensionen, Dispersionen und andere flüssige Medien. Eine fließfähige Zusammensetzung kann Feststoffteilchen enthalten oder es kann potentiell die Möglichkeit bestehen, dass sich in ihr Feststoffteilchen ausbilden. Dazu zählen z. B. Suspensionen, d. h. Dispersionen von unlöslichen Feststoffteilchen in Flüssigkeiten, aber auch teilerstarrte Schmelzen oder flüssige Medien mit Feststoffteilchen, die aus dem Auskristallisieren eines in der Flüssigkeit ursprünglich gelösten Feststoffs resultieren. Bei der fließfähigen Zusammensetzung kann es sich auch um ein Gemisch aus feinteiligen Feststoffen, wie beispielsweise Pulver oder Granulat, handeln. Die fließfähige Zusammensetzung kann absetzgefährdet sein, d. h. zur Ausbildung eines festen Bodensatzes neigen. Insbesondere kann es sich bei der fließfähigen Zusammensetzung um eine Farbstoffzusammensetzung handeln. Die Viskositäten fließfähiger Zusammensetzungen können in einem weiten Bereich variieren, der von leichtflüssig bis zähflüssig/pastös reicht.
  • Bei den Anschlüssen kann es sich um übliche, dem Fachmann bekannte und kommerziell erhältliche Anschlüsse handeln. Dazu zählen z. B. Hähne, wie beispielsweise Zapfhähne, Deckel, wie beispielsweise IBC-Verschlüsse, Schläuche, Kupplungen oder sonstige Konnektierungen.
  • Bevorzugt sind die Anschlüsse unabhängig voneinander ausgewählt unter Hähnen, Deckeln, insbesondere IBC-Verschlüssen, Schläuchen, ein- oder beidseitig sperrenden Kupplungen und Kombinationen daraus.
  • Die Anschlüsse können durch dem Fachmann bekannte technische Methoden wie beispielsweise Schweißen, Verkleben, Vulkanisieren, etc. dauerhaft dichtend mit dem Material des Standbodenbeutels verbunden werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Standbodenbeutels sind der erste Anschluss zur Entnahme und der zweite Anschluss zur Zuführung einer fließfähigen Zusammensetzung vorgesehen.
  • In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Standbodenbeutels sind der erste und der zweite Anschluss bei vollständiger Befüllung des Beutels im Wesentlichen senkrecht übereinander angeordnet.
  • Im Wesentlichen senkrecht übereinander angeordnet soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeuten, dass die Projektion der geraden Verbindungslinie der Mittelpunkte mit einer geringen Abweichung, beispielsweise von weniger als 10°, bevorzugt von weniger als 5°, insbesondere von nicht mehr als 2°, orthogonal auf den Niveauflächen des Erdschwerefeldes in Richtung der Resultierenden aus der Gravitation der Erde steht. Im Wesentlichen senkrecht übereinander angeordnet soll daher - bezogen auf den flach zusammengelegten Standbodenbeutel - bedeuten, dass die Gerade durch die Mittelpunkte der Anschlüsse mit einer geringen Abweichung, beispielsweise von weniger als 10°, bevorzugt von weniger als 5°, insbesondere von nicht mehr als 2°, eine Normale der Standfläche des Standbodenbeutels ist.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Standbodenbeutels liegt der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss im Bereich von 10 % bis 99 %, bevorzugt im Bereich von 30 % bis 97 %, besonders bevorzugt im Bereich von 50 % bis 95 % der maximal möglichen Füllhöhe des Beutels. Der Abstand der Anschlüsse wird hierbei als Länge der gradlinigen Verbindungslinie der beiden Mittelpunkte bestimmt. Unter der maximal möglichen Füllhöhe des Beutels wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Füllhöhe des aufrecht stehenden Beutels bei maximal möglicher Befüllung mit Wasser oder einer Lösung mit rheologisch ähnlichem Verhalten verstanden. Die Anschlüsse sind speziell so angeordnet, dass in jedem Füllzustand des Beutels eine Durchmischung des Beutelinhalts durch ein Umwälzen des Mediums, z. B. im Kreislauf einer Dosiervorrichtung, erreicht wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Standbodenbeutels weist mindestens der erste Anschluss eine Ventilfunktion auf.
  • Um ein kontrolliertes Entnehmen der fließfähigen Zusammensetzung aus dem Standbodenbeutel zu ermöglichen, verfügt der erste Anschluss zur Entnahme vorteilhafterweise über eine Ventilfunktion. Insbesondere wird der erste Anschluss als so genannte ein- oder beidseitig sperrende Kupplung ausgestaltet.
  • In einer speziellen Ausgestaltung sind sowohl der erste (Entnahme-) als auch der zweite (Zuführ-) Anschluss als so genannte ein- oder beidseitig sperrende Kupplung ausgestaltet.
  • Gemäß dem erfindungsgemäßen Standbodenbeutel weist die fließfähige Zusammensetzung wenigstens eines der folgenden Merkmale auf:
    • die fließfähige Zusammensetzung zeigt thixotropes Verhalten,
    • bei der fließfähigen Zusammensetzung handelt es sich um eine Dispersion oder Suspension mit einem Äquivalentdurchmesser der Feststoffpartikeln im Bereich von 1 nm bis 100 µm,
    • bei der fließfähigen Zusammensetzung handelt es sich um eine Farbdispersion,
    • die fließfähige Zusammensetzung weist eine Viskosität bei Raumtemperatur im Bereich von 0,1 mPa-s bis 107 mPa-s, bevorzugt im Bereich von 1 mPa-s bis 105 mPa-s, besonders bevorzugt im Bereich von 10 mPa-s bis 103 mPa-s auf.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Standbodenbeutels weist die fließfähige Zusammensetzung thixotropes Verhalten und/oder eine Viskosität bei Raumtemperatur im Bereich von 10 mPa·s bis 103 mPa·s auf.
  • Eine gebräuchliche Methode zur Bestimmung der Viskosität für ein absetzgefährdetes Fluid ist z. B. die Bestimmung mittels Rotationsviskosimeter entsprechend DIN 53 019.
  • In einer ebenfalls besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Standbodenbeutels ist dieser kollabierbar.
  • Unter einem kollabierbaren Beutel wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Beutel verstanden, der auch ohne Be- oder Entlüftung zusammengedrückt, gepresst, zusammengelegt, gefaltet, zusammengeklappt oder auf andere Weise kompaktiert werden kann. Dabei sollen die Innenwände vorzugsweise nicht verkleben und/oder die Wandung soll nicht beschädigt werden.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Siegelung auf der Innenseite des Beutels so ausgeführt, dass Totvolumina, insbesondere durch den Faltenwurf des Beutels, auf ein möglichst geringes Maß reduziert sind. Dabei ist insbesondere der Bodenbereich so ausgestaltet, dass sich ein möglichst geringer Sedimentraum bildet.
  • Erfindungsgemäße Standbodenbeutel können z. B. für Chemikalien, Futtermittel, Lebensmittel, Kosmetika, Pharmazeutika und Farbmischungen eingesetzt werden.
  • Insbesondere enthält der erfindungsgemäße Standbodenbeutel eine absetzgefährdete fließfähige Zusammensetzung.
  • Unter absetzgefährdeten fließfähigen Zusammensetzungen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung fließfähige Gemische und Flüssigkeiten verstanden, wie beispielsweise Lösungen, Emulsionen (zwei- und mehrphasige Flüssigkeiten) und flüssige Medien, die Feststoffteilchen enthalten oder bei denen potentiell die Möglichkeit besteht, dass sich in ihnen Feststoffteilchen ausbilden. Dazu zählen insbesondere Suspensionen bzw. Dispersionen von unlöslichen Feststoffteilchen in Flüssigkeiten, aber auch teilerstarrte Schmelzen oder flüssige Medien mit Feststoffteilchen, die aus dem Auskristallisieren eines in der Flüssigkeit ursprünglich gelösten Feststoffs resultieren. Insbesondere handelt es sich bei der absetzgefährdeten fließfähigen Zusammensetzung um eine Farbstoffzusammensetzung. Die Viskosität der absetzgefährdeten fließfähigen Zusammensetzungen kann dabei in einem weiten Bereich variieren, der von leichtflüssig bis zähflüssig/pastös reicht.
  • Das erfindungsgemäße Behältersystem für eine fließfähige Zusammensetzung umfasst:
    • eine Aufnahmevorrichtung,
    • einen in der Aufnahmevorrichtung angeordneten erfindungsgemäßen Standbodenbeutel,
    • eine Fördereinrichtung,
    • eine Entnahmeleitung vom ersten Anschluss des Standbodenbeutels, und
    • eine Zuführleitung zum zweiten Anschluss des Standbodenbeutels.
  • Dabei weist die Aufnahmevorrichtung eine Aussparung auf, die mit dem ersten Anschluss des Standbodenbeutels korrespondiert.
  • Bevorzugt ist die fließfähige Zusammensetzung absetzgefährdet. Insbesondere handelt es sich bei der fließfähigen Zusammensetzung um eine Farbstoffzusammensetzung.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Behältersystems ist wenigstens der erste (untere) Anschluss des Beutels durch die korrespondierende Öffnung des Behälters geführt. In diesem Zusammenhang wird unter einer korrespondierenden Öffnung die Öffnung verstanden, die in ihrer Funktion dem entsprechenden Anschluss des Beutels entspricht, beispielsweise für die Zuführung in das Behältersystem oder für die Entnahme aus dem Behältersystem, insbesondere für die Entnahme aus dem Behältersystem.
  • In einer geeigneten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behältersystems ist wenigstens der erste (untere) Anschluss des Beutels mit der korrespondierenden Öffnung des Behälters verbunden. Unter verbunden im Sinne der vorliegenden Erfindung wird verstanden, dass eine Verbindung besteht, die den Durchgang eines in dem Behältersystem befindlichen Mediums erlaubt. In der Regel handelt es sich hierbei um eine Leitung.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behältersystems ist der zweite Anschluss des Standbodenbeutels unabhängig von der Befüllung des Standbodenbeutels oberhalb des ersten Anschlusses angeordnet.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung sind der (erste) Entnahme- und der (zweite) Zuführanschluss als so genannte ein- oder beidseitig sperrende Kupplungen ausgestaltet, um ein behältersystem- oder anlagenseitiges Austreten der Flüssigmedien beim Trennungs- oder Wechselvorgang zu vermeiden.
  • Durch die Aufnahmevorrichtung soll der Standbodenbeutel fixiert werden. Insbesondere wird der Standbodenbeutel so in der Aufnahmevorrichtung fixiert, dass der zweite Anschluss des Beutels unabhängig vom Grad der Befüllung des Beutels oberhalb der Entnahmeöffnung des Behälters positioniert ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behältersystems weist die Aufnahmevorrichtung eine im Wesentlichen quaderförmige äußere Grundform auf. Die Entnahmeöffnung ist insbesondere an einer Stirnseite der Aufnahmevorrichtung angeordnet. Der Boden der Aufnahmevorrichtung kann in Richtung der Stirnseite der Entnahmeöffnung hin geneigt sein.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Aufnahmevorrichtung eine im Wesentlichen rechteckige Grundplatte und eine vordere Stirnwand mit der Entnahmeöffnung. Die Aufnahmevorrichtung kann außerdem eine gegenüber der vorderen Stirnwand angeordnete Rückwand und/oder eine oder zwei Seitenwände aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann die Aufnahmevorrichtung auch eine Deckenplatte aufweisen.
  • In einer geeigneten Ausgestaltung handelt es sich bei der Aufnahmevorrichtung um einen umgebenden formstabilen Behälter, wie er beispielsweise in der EP 2067716 beschrieben wird.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Standbodenbeutel nicht vollständig von der Aufnahmevorrichtung umgeben.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behältersystems weist die Aufnahmevorrichtung in ihrem unteren Bereich eine Entnahmeöffnung auf, die mit dem ersten Anschluss des Beutels gekoppelt ist.
  • Insbesondere sind die Entnahmeöffnung und die Zuführöffnung an derselben Stirnseite der Aufnahmevorrichtung angeordnet. Diese Ausgestaltung erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn mehrere Behälter gestapelt werden, insbesondere bei einer modularen Bauweise.
  • In einer geeigneten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behältersystems weist die Aufnahmevorrichtung eine im unteren Bereich des Behälters angeordnete Entnahmeöffnung, eine Verbindung von der Entnahmeöffnung zu einem ersten Anschluss im Beutel, gegebenenfalls eine Zuführöffnung sowie gegebenenfalls eine Verbindung von der Zuführöffnung zu dem zweiten Anschluss des Beutels auf.
  • Alternativ zu einer Verbindung von der Entnahmeöffnung zum ersten Anschluss kann der erste Anschluss des Beutels auch durch die Entnahmeöffnung der Aufnahmevorrichtung geführt sein. Ebenfalls alternativ zu einer Verbindung von der Zuführöffnung zum zweiten Anschluss kann der zweite Anschluss durch die Zuführöffnung geführt sein.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Behältersystem eine Verbindungsleitung von der Zuführöffnung des Behälters zum zweiten Anschluss des Beutels auf, die ganz oder teilweise flexibel ausgeführt ist. Der flexible Teil der Verbindungsleitung ist vorzugsweise aus einem geeigneten Kunststoff, wie beispielsweise aus Polyethylen, Polypropylen, Polyurethan, Poly(ethylen)terephthalat, Weich-PVC oder Silikon, gefertigt. Der flexible Teil der Verbindungsleitung kann auch durch einen Gewebeschlauch gebildet werden.
  • Gemäß einer speziellen Ausgestaltung wird die flexible Verbindungsleitung von einer geeigneten Haltevorrichtung im rückwärtigen Teil der Aufnahmevorrichtung und damit hinter dem Beutel fixiert.
  • Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist die Verbindungsleitung im Inneren der Aufnahmevorrichtung bis in ihren oberen Teil starr und von dort bis zum zweiten Anschluss des Beutels flexibel ausgestaltet.
  • Eine geeignete Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behältersystems umfasst wenigstens einen Unterdrucksensor und/oder einen Pufferbehälter. Durch die zusätzliche Verwendung eines Unterdrucksensors und/oder Pufferbehälters lässt sich die Restentleerung des erfindungsgemäß verwendeten Beutels optimieren.
  • Ist im Beutel beispielsweise nur noch eine geringere Menge als die zur Herstellung eines gewählten Farbtons benötigte Menge verfügbar, muss der Beutel vor Fertigstellung des gewählten Farbtons gewechselt werden. Nach üblichen Verfahren geht die noch im Beutel verbliebene Restmenge verloren oder sie muss in den ausgetauschten Behälter umgepumpt werden. Um diese aufwändige Prozedur zu vermeiden, wird ein Unterdruckschalter oder ein Pufferbehälter, gegebenenfalls in Kombination, in den Kreislauf der Dosiervorrichtung integriert.
  • Das erfindungsgemäße Behältersysterr umfasst zusätzlich einen Unterdrucksensor in der Zuführ- und/oder Entnahmeleitung.
  • Ein Unterdrucksensor registriert, wenn der Druck unter einen spezifischen Wert unterhalb des Normaldruckes abfällt. Ein Abfallen des Druckes in der Leitung auf diesen Wert oder darunter zeigt an, dass in den bzw. aus dem Beutel keine Flüssigkeit mehr gefördert wird. Die Fördereinrichtung kann auf dieses Signal hin von Hand oder automatisch abgeschaltet werden. Anschließend kann der Standbodenbeutel diskonnektiert und gegebenenfalls aufgefüllt oder ersetzt werden.
  • Insbesondere ist der Unterdrucksensor in der Entnahmeleitung angeordnet.
  • In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Behältersystem zusätzlich einen Pufferbehälter in der Zuführ- und/oder Entnahmeleitung.
  • In den Pufferbehälter kann die in einem Standbodenbeutel verbliebene Restmenge in einfacher Weise umgefüllt werden oder gegebenenfalls für eine weitere Verwendung zwischengelagert werden. Die Restmenge kann alternativ auch fachgerecht entsorgt werden.
  • Als Material für den Pufferbehälter können z. B. Kunststoffe, wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polyurethan, Poly(ethylen)terephthalat, Weich-PVC oder Silikon, Metall, Keramik, Glas, Papier, Verbundmaterialien oder geeignete Kombinationen davon eingesetzt werden. Bei der Verwendung von starren Materialien kann vorzugsweise ein Druckausgleichssystem installiert werden.
  • Insbesondere ist der Pufferbehälter in der Zuführleitung angeordnet.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behältersystems können die Zuführleitung und die Entnahmeleitung zu einem Kreislauf für die fließfähige Zusammensetzung verbunden werden.
  • Das beschriebene Behältersystem kommt vorteilhafterweise ohne zusätzliche mechanische Rührvorrichtung aus, wenn die Durchmischung über einen Kreislauf erfolgt, der durch das Verbinden der Zuführleitung und der Entnahmeleitung geschlossen wird. Die fließfähige Zusammensetzung kann so in Intervallen oder kontinuierlich umgewälzt werden, so dass eine Entmischung oder ein Absetzen von Feststoffen vermieden oder zumindest stark vermindert werden. Das Behältersystem kann als Ein- oder Mehrweg-Wechselsystem ausgeführt werden.
  • In einer geeigneten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behältersystems weist die Aufnahmevorrichtung eine weitere Aussparung auf, die mit dem zweiten Anschluss des Standbodenbeutels korrespondiert.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behältersystems handelt es sich bei der Fördereinrichtung um eine Dosierpumpe, bevorzugt um eine Kolbenpumpe, insbesondere um eine Schwingkolbenpumpe.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum volumetrischen Dosieren einer fließfähigen Zusammensetzung umfasst einen Kreislauf für die fließfähige Zusammensetzung mit einem in einen Kreislauf integrierten erfindungsgemäßen Behältersystem und eine von dem Kreislauf abgehende Dosierstrecke.
  • Bei dem erfindungsgemäß verwendeten Behältersystem handelt es sich um eine im Wesentlichen geschlossene Einheit, die bereits befüllt in den Kreislauf eingesetzt werden kann. Das Behältersystem kommt vorteilhafterweise ohne zusätzliche mechanische Rührvorrichtung aus, da die Durchmischung über den Kreislauf erfolgt. Da das Behältersystem in ein im Wesentlichen geschlossenes System integriert ist, kann die fließfähige Zusammensetzung in Intervallen oder kontinuierlich umgewälzt werden. So kann eine Entmischung oder ein Absetzen von Feststoffen vermieden oder zumindest stark vermindert werden. Das Behältersystem kann als Ein- oder Mehrweg-Wechselsystem konstruiert sein. Es kann modular an den Kreislauf angeschlossen werden. So ist die Befüllung der Vorrichtung mit dem zu dosierenden flüssigen Medium vergleichbar einfach und sauber möglich.
  • Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Behältersystems in der Vorrichtung wird der verwendete Standbodenbeutel nahezu restentleert. Unter nahezu restentleert wird dabei verstanden, dass der entleerte Beutel höchstens noch 5 Gew.-%, bevorzugt höchstens 3 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der maximalen Füllmenge, enthält. Dabei falten oder legen sich die innen liegenden Rohr- oder Schlauchteile, sofern vorhanden, zusammen mit dem Standbodenbeutel auf ein geringstmögliches Maß zusammen. Nach der Entleerung des Beutelinhaltes, optional über eine außerhalb des Behältersystems befindliche Kupplung, kann das Behältersystem aus dem Kreislauf entfernt werden. Behälter und Beutel können entweder getrennt oder gemeinsam entsorgt oder einer Wiederverwendung zugeführt werden.
  • Die Leitungen des Kreislaufs und der Dosierstrecke werden aus einem für das entsprechende Medium geeigneten, d. h. inerten Material gefertigt. Sie sind vorzugsweise flexibel und leicht auszutauschen. Geeignete Materialien sind z. B. kommerziell erhältliche Kunststoffschläuche, z. B. aus Polyethylen (PE), Polypropylen(PP) oder Polyurethan (PU), Poly(ethylen)terephthalat, Weich-PVC oder Silikon.
  • Insbesondere umfasst die Dosierstrecke wenigstens ein Ventil. Bei diesem Ventil handelt es sich bevorzugt um ein steuerbares Dosierventil.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Dosierstrecke wenigstens eine Fördereinrichtung. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird die Dosierstrecke als Hochdruckdosierung, beispielsweise mit der in der EP 2067716 beschriebenen Split-Dosierung, betrieben.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die zu dosierende Menge der fließfähigen Zusammensetzung über die Zeit, die ein Ventil geöffnet und/oder eine Fördereinrichtung eingeschaltet ist, steuerbar.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Menge der fließfähigen Zusammensetzung mittels einer Kolbenpumpe, vorzugsweise einer Schwingkolbenpumpe, dosiert.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Dosierstrecke eine Entnahmevorrichtung.
  • Bei einer solchen Entnahmevorrichtung kann es sich um einen Hahn, ein Ventil, einen Dispenser, ein Reduzierstück, ein Übergangsstück, wie beispielsweise eine Tülle, eine Olive etc., einen Adapter, eine Kupplung, ein Mehrweg-Fitting, wie beispielsweise ein Y- oder ein T-Stück, einen Verteiler, sonstige Fittings, wie beispielsweise ein Winkelstück, oder um eine beliebige andere, für den Anwendungsfall geeignete Entnahmevorrichtung handeln. Im Speziellen wird ein Mehrweg-Fitting, insbesondere ein Y- oder ein T-Stück, oder ein im Folgenden beschriebenes Dosierventil als Entnahmevorrichtung verwendet, um alternativ oder zusätzlich zu dem zu dosierenden flüssigen Medium ein zweites flüssiges Medium dosieren zu können.
  • In einer geeigneten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält die Entnahmevorrichtung ein selbstschließendes Ventil (Dosierventil). Ein besonders geeignetes selbstschließendes Ventil ist beispielsweise in der EP 2067716 beschrieben.
  • Das Ventil wird durch das zu dosierende flüssige Medium geöffnet, wenn der Druck des anstehenden, zu dosierenden Mediums hoch genug ist, um die Federkraft des Federkolbens zu überwinden. Damit dient das zu dosierende flüssige Medium gleichzeitig als eine Art von Hydraulikflüssigkeit.
  • Bei dem in der EP 2067716 beschriebenen Dosierventil übernimmt das Dosiermedium gleichzeitig die Funktion der Hydraulikflüssigkeit und des Dichtmittels. Darüber hinaus kann man es über einen zweiten Zugang, insbesondere ein zweites Fitting, spülen. Ein weiterer Vorzug ist, dass das Dosiermedium gegen Luftkontakt direkt an der Düsenöffnung abgedichtet ist. Ein Eintrocknen der Düse wird damit sehr wirksam vermieden. Selbst wenn Partikel die Düsenöffnung verstopfen sollten, stößt die Verschlussnadel durch die Kraft des Federkolbens beim Verschließen durch die Düsenöffnung. Dadurch wird die Düsenöffnung stets auf mechanischem Wege frei gehalten. Durch wiederholte Spülvorgänge mit geeigneten Lösungs- oder Reinigungsmitteln kann ein Verstopfen des Ventils auch bei langen Standzeiten nahezu ausgeschlossen werden. Besonders beim Dosieren von Farbstoffzusammensetzungen, Klebstoffen und anderen kritischen flüssigen Formulierungen steht so ein zuverlässiges und wartungsfreies Ventil zur Verfügung.
  • Insbesondere wird das selbstschließende Ventil zum Öffnen und Schließen elektronisch, mechanisch oder pneumatisch angesteuert.
  • Das Ventil kann zusätzlich oder optional mit einem Antriebsmittel, beispielsweise einem Motor oder Hilfsmotor, einem pneumatischen Antrieb oder einem Magnet ausgestattet werden, um das Ventil ansteuern zu können. Über die Steuerung des entsprechenden Antriebmittels kann die Zugstange angehoben oder gesenkt werden.
  • Es ist auch möglich, mehrere Medien über eine einzelne Entnahmevorrichtung zu dosieren oder Lösungsmittel und Dosiermedium gleichzeitig zu dosieren (Beimischung). Dazu muss die Entnahmevorrichtung über einen zweiten Zugang verfügen. Dabei bestimmen die Druckverhältnisse das Mischungsverhältnis der Komponenten. Speziell die Verwendung bei Zwei-Komponenten-Systemen ist möglich.
  • Ebenfalls möglich ist die Verwendung einer so genannten Split-Dosierung, wie sie in der EP 2067716 beschrieben ist. Bei der Split-Dosierung handelt es sich um eine abgewandelte Form der aus der Gaschromatographie bekannten Splitinjektion, die hier für Flüssigkeiten zur Quotient-Dosierung angewandt wird. Bei der Split-Dosierung werden einem sekundären Dosierkanal über einen weiteren Zugang, vorzugsweise über ein T-, Y-, X-Stück oder ein (Automatik-)Ventil definierte, einstellbare Mengen an Lösungsmittel beigemischt. Liefert beispielsweise der sekundäre Dosierkanal eine Menge von 1000 µl bei einem bestimmten Dosierimpuls und ist das Splitverhältnis auf 1:100 eingestellt, so werden bei einer Dosiermenge von 1000 µ! nun 990 µl Lösungsmittel und 10 µl aus der sekundären Dosierstrecke dosiert. Die überschüssige Menge wird über das Splitventil abgeleitet.
  • Der Einsatz einer solchen Split-Dosiereinheit ermöglicht es, geringste Mengen an zu dosierender Flüssigkeit mit einer sehr hohen Genauigkeit und Präzision zu dosieren, da nur ein Quotient der zu dosierenden Flüssigkeits-/Lösungsmittelmischung vorgegeben und über das Dosierventil dosiert wird. Die gewünschte Einstellung des Splitverhältnisses kann mittels der Ventileinstellung und der Veränderung des Pumpendrucks gesteuert und kalibriert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Spüleinheit. Diese Spüleinheit umfasst ein Ventil und/oder eine Fördereinheit für ein Lösungs- bzw. Reinigungsmittel sowie einen Behälter für ein Lösungs- bzw. Reinigungsmittel. Das Lösungs- bzw. Reinigungsmittel gelangt aus dem Behälter durch die Fördereinheit und/oder das Ventil über einen zweiten Zugang in die Entnahmevorrichtung.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Kolbenpumpe, vorzugsweise eine Schwingkolbenpumpe, in der Zuführleitung angeordnet.
  • Besonders vorteilhaft lassen sich zwei oder mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen und optional eine oben beschriebene Spüleinheit gemeinsam in einer Anlage verwenden. In einer solchen Anlage können die einzelnen Fördereinrichtungen, Fördereinheiten und/oder Ventile der Vorrichtungen sowie die Fördereinheit und/oder das Ventil der Spüleinheit von einer zentralen Steuereinheit gesteuert werden.
  • Innerhalb einer Anlage können mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen und/oder eine Spüleinheit parallel oder alternierend betrieben werden. Eine entsprechende Steuerelektronik und Betriebssoftware erlaubt die Ansteuerung von Fördereinrichtungen, Fördereinheiten und/oder Ventilen, so dass auch eine simultane Dosierung verschiedener flüssiger Medien möglich ist.
  • Eine solche Anlage kann insbesondere zum Abfüllen und/oder Dosieren von flüssigen Medien, bevorzugt von Farbstoffzusammensetzungen, besonders bevorzugt von pigmenthaltigen Farbstoffzusammensetzungen, verwendet werden.
  • In einer ebenfalls besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Unterdrucksensor in der Entnahmeleitung angeordnet.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Farbformulierung umfasst die folgenden Schritte:
    • Wählen eines Farbmusters,
    • Dosieren von Farbstoffzusammensetzungen aus einem oder mehreren erfindungsgemäßen Standbodenbeuteln über zwei oder mehr erfindungsgemäße Vorrichtungen in einen geeigneten Behälter entsprechend dem gewählten Farbmuster, und
    • anschließendes Konfektionieren der dosierten Farbstoffzusammensetzungen in dem Behälter zu der gewünschten Farbformulierung.
  • Unter Konfektionieren im Sinne der vorliegenden Erfindung wird das Fertigstellen eines Produktes verstanden. Damit umfasst sind alle Arbeiten, die nach dem Abfüllen der Komponenten zur Herstellung des verkaufsfertigen Produktes notwendig sind, wie beispielsweise das Veredeln, Mischen, Verpacken und/oder die Bildung von verkaufsfähigen Einheiten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die jeweilige Menge der Farbstoffzusammensetzung über die Zeit, die ein Ventil geöffnet und/oder eine Fördereinrichtung eingeschaltet ist, dosiert.
  • In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die jeweilige Menge der Farbstoffzusammensetzung mittels einer Kolbenpumpe, bevorzugt mittels einer Schwingkolbenpumpe, dosiert.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahrens gibt ein Unterdrucksensor bei Erreichen eines absoluten Druckes im Bereich von 0,1 bar bis 1 bar, bevorzugt im Bereich von 0,3 bar bis 0,95 bar, insbesondere im Bereich von 0,5 bar bis 0,9 bar, ein Stellsignal an die Dosierungsvorrichtung, bevorzugt eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Schwingkolbenpumpe, und diese schaltet ab. Der Unterdrucksensor übernimmt in diesem Fall die Funktion eines Schalters.
  • Es kann ein Pufferbehälter in eine Farbenmisch-/Dosieranlage mit einen geschlossenen Pasten-Pigmentsystem integriert werden, um die Restentleerung und die Leermeldung der einzelnen Farbmittelcontainer innerhalb einer Dosiervorrichtung zu unterstützen.
  • Ein Pufferbehälter besteht im Wesentlichen aus einem flexiblen Behälter mit mindestens einer mit einer weiteren Öffnung korrespondierenden Zuleitung. Dabei wird der Pufferbehälter so in den Leitungskreislauf der Dosiervorrichtung integriert, dass der Behälter luftblasenfrei befüllbar ist. Die aus dem Beutel geförderte fließfähige Zusammensetzung durchströmt den Pufferbehälter und wird über die Fördereinrichtung wieder in den Beutel zurückgefördert. Der Pufferbehälter ist so ausgeführt, dass die Steifigkeit der Behälterwandung höher ist als der Widerstand des Wandmaterials des kollabierbaren Standbodenbeutels.
  • Sobald der Beutel entleert ist, fördert die Pumpe aus dem Pufferbehälter. Wegen des sich nun aufbauenden Unterdrucks beginnt dieser zu kollabieren. Die Seitenwände des Pufferbehälters wiederum sind über formstabile umgebende Seitenwände mit einem Mikroschalter verbunden. Sobald die die Gefäßwand des Pufferbehälters durch Schrumpfung den Kontakt zum Mikroschalter verliert, erhält die Steuereinheit der Dosiervorrichtung einen Impuls durch das Schließen des Stromkreislaufs als Signal für die Meldung "Beutel leer". Der Pufferbehälter ist vorzugsweise so dimensioniert, dass noch ausreichend Farbmittel verfügbar sind, um die aktuell bearbeitete Rezeptur fertigzustellen.
  • Eine besonders vorteilhafte Variante der Restentleerung sieht die Verwendung eines Unterdrucksensors vor. Bei Verwendung eines Unterdrucksensors kann vorteilhafterweise auf einen Pufferbehälter verzichtet werden. Dazu wird in der Zuführung der Dosierpumpe ein einstellbarer Unterdrucksensor in das Leitungssystem integriert. Der Schaltpunkt kann so eingestellt werden, dass der Unterdruck während des Dosiervorgangs bei kontinuierlich nachlaufendem Dosiermedium nicht auslöst, jedoch beim vollständig kollabierten und damit leeren Beutel durch den plötzlich ansteigenden Unterdruck auf das Maximum der Pumpleistung ein Schaltsignal liefert.
  • Dieses Schaltsignal wird steuerungsseitig als Meldung "Beutel leer" erfasst. Da die Dosierpumpe nur in der Ansaugphase diesen Unterdruck erreicht, kann an dieser Stelle der Dosiervorgang unterbrochen werden. Der Bediener erhält die Meldung "Beutel leer" des betreffenden Beutels, beispielsweise auf dem Monitor des Steuerungsrechners. Alternativ oder zusätzlich kann eine Warnleuchte an der Aufnahmevorrichtung des Beutels oder auf einem Bedienungs-Panel den leeren Beutel anzeigen. Der Bediener kann nun den leeren Beutel vom System trennen und einen neuen, gefüllten Beutel anschließen. Nach dem Anschließen des neuen, gefüllten Beutels erfolgt ein Druckausgleich, der Sensor gibt die Vorrichtung wieder frei. Die Dosierung wird an der Stelle, an der sie unterbrochen wurde, ohne einen im Leergebinde verbliebenen Rest fortgesetzt.
  • Die Verwendung eines Unterdrucksensors ist in besonderer Weise vorteilhaft, da mit dem Anschluss eines neuen Beutels zugleich die die Entleerung des aktuellen, und die Anbindung eines neuen, befüllten Beutels in die Dosiervorrichtung elektronisch erfasst werden kann. Diese Daten können dem Hersteller bzw. Lieferanten übermittelt und/ oder im Rahmen einer Bestandsverwaltung bzw. Statistik erfasst werden. Anhand dieser Daten können Bestellvorgänge, Bestandserfassungen, Produktverkaufsmengen, etc. automatisiert werden. Auch ein Befüllen oder Bestücken mit Fremdmaterial kann so erfasst werden.
  • Darüber hinaus liefert der Unterdrucksensor nützliche Hinweise über den Zustand der Dosiervorrichtung. Wird etwa der Unterdruck in der Phase zwischen der Trennung des leeren Beutels vom System bis zum Anschluss des neuen Beutel gehalten, ist das ein Hinweis auf eine mechanisch einwandfreie Funktion der Dosiervorrichtung.
  • Erfolgt ein Druckausgleich ohne dass ein neuer, befüllter Beutel eingesetzt wurde, kann daraus geschlossen werden, dass das flüssigkeitsführende System an einer oder mehreren Stellen Undichtigkeiten aufweist. Daraus kann möglicherweise auf einen zunehmenden Verschleiß der Dosierpumpe, des Dosierventils oder der Anschlüsse geschlossen werden. Auch diese Daten können elektronisch erfasst, dokumentiert und/oder ausgewertet werden.
  • Der Bediener erhält so beispielsweise auch die Information, z. B. auf dem Monitor der Steuerungseinheit, dass in naher Zukunft mit einer Störung der Dosiervorrichtung zu rechnen ist. Mit dieser Information kann gegebenenfalls eine vorbeugende Wartung oder Reparatur durchgeführt werden, ohne dass das System tatsächlich ausfällt.
  • Eine vereinfachte Variante der Dosiervorrichtung mit Unterdrucksensor ist ebenfalls geeignet, einen Beutel mit nur einem Zugang ohne Verluste von Dosiermedium aus dem Beutel vollständig zu entleeren. Auch hier können alle zuvor beschriebenen Vorteile genutzt werden.
    • FIGURENBESCHREIBUNG
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Figuren 1 bis 4 erläutert. Die ausgeführten Möglichkeiten sind nur als Beispiele und nicht als Einschränkung auf diese Möglichkeiten zu verstehen.
    • Figur 1
    zeigt einen erfindungsgemäßen Standbodenbeutel.
    Figur 2
    zeigt ein erfindungsgemäßes Behältersystem für ein flüssiges Medium mit einem Pufferbehälter.
    Figur 3
    zeigt ein erfindungsgemäßes Behältersystem für ein flüssiges Medium mit einem Unterdrucksensor.
    Figur 4
    zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Dosieren eines flüssigen Mediums mit einem Unterdrucksensor und einer Dosierstrecke.
  • In den Figuren 1 bis 4 werden die folgenden Bezugszeichen verwendet:
    • 1
    Standbodenbeutel
    2
    Fitting für Zuführung
    3
    Fitting für Entnahme
    4
    Rückführleitung
    5
    Entnahmeleitung
    6
    Pufferbehälter
    7
    Zulauf zum Pufferbehälter
    8
    Ablauf vom Pufferbehälter
    9
    Gehäuse
    10
    Sensor
    11
    Ablaufleitung
    12
    Stromversorgung für Fördereinrichtung
    13
    Fördereinrichtung für Umwälzung
    14
    Zuführleitung zur Dosierstrecke bzw. -pumpe
    15
    Sensorkabel
    16
    Aufnahmevorrichtung
    17
    Unterdrucksensor
    18
    Dosierventil
    19
    Dosierpumpe
    20
    Schrittmotor
    21
    Dosierleitung
    22
    Entnahmevorrichtung
    23
    Produktbehälter
    24
    Kupplung
  • Der in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Standbodenbeutel (1) weist zwei senkrecht übereinander angeordnete Anschlüsse auf. Die Anschlüsse sind mit Fittings (2, 3) versehen, die den Durchfluss fließfähiger Zusammensetzungen, hier und im Folgenden auch als flüssige Medien oder Flüssigkeiten bezeichnet, erlauben. Die Abmessungen der Anschlüsse und Fittings (2, 3) werden für den jeweiligen Anwendungsfall entsprechend ausgewählt. Üblicherweise werden der obere Anschluss zur Zuführung und der untere Anschluss zur Entnahme genutzt. Insbesondere bei der Verwendung des Beutels für absetzgefährdete flüssige Medien lassen sich auf diese Weise eine optimale Durchmischung des Beutelinhaltes und/oder eine vollständige Entleerung des Beutels verwirklichen. Selbstverständlich können die Anschlüsse auch umgekehrt oder beide zur Zuführung oder beide zur Entnahme genutzt werden. Die Entnahme und die Zuführung können simultan oder nacheinander erfolgen. Bevorzugt werden der obere Anschluss zur Zuführung und der untere Anschluss zur Entnahme zeitgleich, insbesondere zur Realisierung eines Kreislaufs, genutzt.
  • In das in Figur 2 dargestellte erfindungsgemäße Behältersystem ist ein erfindungsgemäßer Standbodenbeutel (1) eingesetzt. Der Standbodenbeutel (1) steht im Wesentlichen selbständig in einem Gehäuse (9) bzw. kann mittels einer - in dieser Abbildung nicht dargestellten - Aufnahmevorrichtung in dem erfindungsgemäßen Behältersystem fixiert sein. Der Standbodenbeutel (1) kann als Ein- oder Mehrwegsystem ausgelegt sein und gleichzeitig als Transportverpackung dienen. Eine weitere Variante sieht vor, dass der Beutel (1) aus einem Transportbehälter entnommen und in die Aufnahmevorrichtung (9)eingesetzt wird. Der Beutel (1) wird mittels des Entnahme-Fittings (3) an die Entnahmeleitung (5) und mittels des Zuführ-Fittings (2) an die Rückführleitung angeschlossen. Dabei befindet sich der Zuführanschluss (2) unabhängig vom Befüllungszustand des Beutels (1) oberhalb des Entnahmeanschlusses (3).
  • Die Entnahmeleitung (5) und die Rückführleitung (4) können über eine geeignete Verbindung, beispielsweise eine Kupplung (24), zu einem Kreislauf verbunden werden. An der Kupplung (24) von Entnahmeleitung (5) und Rückführleitung (4) geht eine Zuführleitung (14) zu einer Entnahme- und/oder Befüllungseinrichtung ab. Die Kupplung (24) ist in der Regel als Dreiwegekupplung ausgeführt.
  • Die beiden Anschlüsse des Standbodenbeutels (1), d. h. das Entnahme-Fitting (3) und das Zuführ-Fitting (2) sind speziell so angeordnet, dass in jedem Füllzustand des Beutels (1) eine Durchmischung des Beutelinhalts durch ein Umwälzen des flüssigen Mediums im Kreislauf erreicht wird.
  • Die Anschlüsse (2, 3) sind vorzugsweise so konstruiert oder gewählt, dass sie das Anschließen an das Kreislaufsystem, insbesondere über Schnellkupplungen, vereinfachen. Die Durchströmung des Behältersystems sorgt für eine Durchmischung sobald der Kreislauf über die Fördereinrichtung (13) aktiviert ist. Bei zum Absetzen neigenden Medien ist die Konstruktion des Bodens der Aufnahmevorrichtung zu beachten. Er ist bevorzugt so konstruiert, dass sich absetzende Partikel oder Phasen nahe dem Entnahmebereich des Beutels (1) sammeln (Absetztrichterprinzip). Die sich absetzenden Partikel werden durch ein Aktivieren des Kreislaufes als erstes erfasst und am höchsten Punkt des Beutels wieder eingespeist. Es können auch weitere, Verwirbelung fördernde oder erzeugende Elemente eingebaut werden, die einen Rühr- oder Durchmischungseffekt unterstützen, wie etwa Rührwerke, oder auch Elemente, die auf Anregung von außen eine Bewegung des Mediums erzeugen.
  • Die Aufnahmevorrichtung (16) kann, beispielsweise aus hygienischen und/oder sicherheitstechnischen Erwägungen, zusätzlich mit einem Deckel verschlossen werden. Dazu können die Zuführleitungen im Inneren der Aufnahmevorrichtung verbaut werden.
  • In der Rückführleitung (4) befindet sich eine Fördereinrichtung (13), mit der die fließfähige Zusammensetzung im Behältersystem umgewälzt und/oder von der Kupplung (24) in die Zuführleitung (14) gefördert werden kann. Die Fördereinrichtung (13) wird über eine Versorgungsleitung (12) mit Energie versorgt. Bei der Fördereinrichtung (13) handelt es sich in der Regel um eine Pumpe, bevorzugt um eine Kolbenpumpe und insbesondere um eine Schwingkolbenpumpe.
  • In die Entnahmeleitung (5) ist ein Pufferbehälter (6) integriert. Die im Beutel (1) befindliche fließfähige Zusammensetzung wird über den unteren Anschluss mittels des Entnahme-Fittings (3) aus dem Beutel (1) entnommen und gelangt über die Entnahmeleitung (5) durch einen Zulauf-Anschluss (7) in den Pufferbehälter (6). Am Kopf des Pufferbehälters (6) wird das flüssige Medium über den Ablauf-Anschluss (8) wieder entnommen. Der Pufferbehälter (6) ist teilweise oder vollständig von einem Gehäuse (9) umgeben. Zwischen der Innenwand des Gehäuses (9) und der Außenwand des Pufferbehälters (6) befindet sich ein Sensor (10). Der Sensor (10) ist so an der Innenwand des Gehäuses (9) angebracht, dass er im laufenden Betrieb dauerhaft mit der Außenwand des Pufferbehälters (6) in Kontakt ist. Leert sich der Beutel (1), wird der Pufferbehälter (6) nicht mehr mit dem flüssigen Medium aufgefüllt. Dadurch wird ein Unterdruck im Pufferbehälter (6) erzeugt, so dass sich der Pufferbehälter (6) zusammenzieht. In der Folge verliert seine Außenwand den Kontakt zum Sensor (10). Über das Sensorkabel (15) wird ein Signal weitergegeben, dass dann zu einer Abschaltung der Fördereinrichtung (13) führt, beispielsweise indem deren Stromversorgung (12) unterbrochen wird.
  • Das in Figur 3 dargestellte erfindungsgemäße Behältersystem für ein flüssiges Medium ist mit einem Unterdrucksensor (17) ausgestattet. Der Aufbau dieses Behältersystems entspricht im Wesentlichen dem in Figur 2 dargestellten. Die Aufnahmevorrichtung (16) ist hier schematisch gestrichelt dargestellt. Der Standbodenbeutel (1) steht im Wesentlichen selbständig in der Aufnahmevorrichtung (16). Er ist in der Aufnahmevorrichtung (16) so fixiert, dass sich der Zuführanschluss (2) unabhängig vom Befüllungszustand des Beutels (1) oberhalb des Entnahmeanschlusses (3) befindet. Eine Fixierung des Beutels ist in der Regel aufgrund des Zuges, den der Durchfluss bzw. die Fördereinrichtung induziert, vorteilhaft.
  • Im Unterschied zu dem in Figur 2 gezeigten Behältersystem befindet sich in der Entnahmeleitung (5) ein Unterdruckschalter (17). Auf den in Figur 2 dargestellten Pufferbehälter (6) mit dem zugehörigen Equipment (7, 8, 9, 10) kann in dieser Ausführungsform verzichtet werden. Dennoch ist es möglich, den Pufferbehälter (6) mit oder ohne zugehöriges Equipment (7, 8, 9, 10) ebenfalls in den in Figur 3 dargestellten Kreislauf zu integrieren.
  • Wie in Figur 3 dargestellt, wird die im Beutel (1) befindliche fließfähige Zusammensetzung über den unteren Anschluss mittels des Entnahme-Fittings (3) aus dem Beutel (1) entnommen und durch die Entnahmeleitung unmittelbar über den Unterdrucksensor zur Verbindung (24) und weiter in die Rückführleitung (4) gefördert.
  • Auf der Saugseite der Dosierpumpe (19) ist ein, bevorzugt einstellbarer, Unterdrucksensor (17) in das Kreislaufsystem integriert. Der Schaltpunkt des Drucksensors (17) wird in der Regel so gewählt, dass der Unterdruck während des Dosiervorgangs bei kontinuierlich nachlaufendem Dosiermedium nicht auslöst, jedoch bei vollständig kollabiertem und damit leerem Beutel (1) durch den plötzlich ansteigenden Unterdruck auf das Maximum der Pumpleistung ein Schaltsignal liefert. Dieses Schaltsignal wird über das Sensorkabel (15) an eine Steuerungseinheit weitergegeben. Die Steuerungseinheit wird den Dosiervorgang unterbrechen, bis ein Druckausgleich durch das Einsetzen eines vollen Beutels erfolgt. Sobald der Unterdrucksensor (17) ein entsprechendes Signal an die Steuerungseinheit liefert, wird die Vorrichtung wieder freigegeben und die Dosierung fortgesetzt.
  • In Figur 4 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Dosieren eines flüssigen Mediums mit einem Unterdrucksensor (17) und einer Dosierstrecke dargestellt. Die hier dargestellte Vorrichtung eignet sich speziell zum Dosieren von Farbstoffzusammensetzungen. Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus zwei Baugruppen: einem zu einem Kreislauf verbundenen Behältersystem und einer von diesem Kreislauf abgehenden Dosierstrecke.
  • Das gemäß Figur 4 in die Vorrichtung integrierte Behältersystem entspricht im Wesentlichen dem in Figur 3 dargestellten Behältersystem. Der Standbodenbeutel ist in der Aufnahmevorrichtung (16) angeordnet. In der vorliegenden Darstellung sind vom Standbodenbeutel lediglich das an die Rückführleitung (4) angeschlossene Zuführ-Fitting (2) und das an die Entnahmeleitung (5) angeschlossene Entnahme-Fitting (3) zu erkennen.
  • Die Anschlüsse (2, 3) sind so konstruiert oder gewählt, dass sie das Anschließen an das Kreislaufsystem, vorzugsweise über Schnellkupplungen, vereinfachen. Die Durchströmung des Behältersystems sorgt für eine Durchmischung sobald der Kreislauf über die Fördereinrichtung (13) aktiviert ist. Da es sich bei Farbstoffzusammensetzungen in der Regel um zum Absetzen neigende Medien handelt, ist die Konstruktion des Bodens der Aufnahmevorrichtung zu beachten. Sich absetzende Partikel oder Phasen sollten sich nahe dem Entnahmebereich des Beutels (1) sammeln können (Absetztrichterprinzip), um durch ein Aktivieren des Kreislaufes als erstes erfasst und am höchsten Punkt des Beutels wieder eingespeist zu werden. Es können auch weitere, Verwirbelung fördernde oder erzeugende Elemente eingebaut werden, die einen Rühr- oder Durchmischungseffekt unterstützen, wie etwa Rührwerke, oder auch Elemente, die auf Anregung von außen eine Bewegung des Mediums erzeugen.
  • Werden Medien eingesetzt, die nicht zu einer Entmischung neigen, kann auf ein Kreislaufsystem verzichtet werden. In diesem Fall muss lediglich eine Entnahmestrecke (14, 18, 19, 21) aus dem Behältersystem zur Dosierung vorhanden sein.
  • Das Behältersystem ist mittels einer Kupplung (24) an die Zuführleitung (14) zur Dosierstrecke angeschlossen. Bei der Kupplung (24) handelt es sich vorzugsweise um eine Mehrweg-Kupplung. Über eine Mehrweg-Kupplung können beispielsweise Behältersysteme mit gleichen Farbstoffzusammensetzungen in Reihe geschaltet oder eine Restentleerung des Behältersystems vorgenommen werden.
  • Zwischen der Kupplung (24) und der Fördereinrichtung (13) kann optional eine Service-Kupplung eingesetzt sein. Eine solche Service-Kupplung erlaubt z.B. die Einspeisung zusätzlicher flüssiger Medien von außen, wie beispielsweise Reste der gleichen Farbstoffzusammensetzung. Über eine Service-Kupplung kann auch eine Restentleerung des Kreislaufsystems vorgenommen werden. Vorzugsweise sind die Kupplung (24) und die Service-Kupplung baugleich.
  • Die Fördereinrichtung (13) kann in Abhängigkeit von der erforderlichen Durchmischung aufgrund der Eigenschaften des Mediums, wahlweise kontinuierlich oder in Intervallen betrieben werden.
  • An der Kupplung (24) ist die Zuführleitung (14) zu einer Dosierstrecke angeschlossen. Die Dosierstrecke wird im Wesentlichen aus Dosierventil (18), Dosierpumpe (19), Schrittmotor (20) und Dosierleitung (21) gebildet. Über die Dosierstrecke kann das zu dosierende Medium aus dem Kreislauf des Behältersystems entnommen werden. Dazu wird das Medium über die Dosierpumpe (19), beispielsweise eine Druckpumpe, in die Dosierleitung (21) gepumpt. Mittels des Dosierventils (18) wird die Dosierleitung (21) freigegeben oder gesperrt. Bei dem Ventil (18) handelt es sich z.B. um ein Magnetventil. Am Ende der Dosierleitung ist eine Entnahmevorrichtung (22) angeschlossen. Über die Entnahmevorrichtung gelangt das dosierte flüssige Medium in einen Produktbehälter (23). Von dort kann eine weitere Konfektionierung erfolgen.
  • Nach Abschluss eines oder mehrerer Dosiervorgänge kann die Entnahmevorrichtung (22) über eine - hier nicht dargestellte - Spüleinheit mit geeignetem Lösungs- oder Reinigungsmittel gespült werden. Die Spüleinheit ist ebenfalls an die Entnahmevorrichtung (22) angeschlossen. Wie bei dem Dosiervorgang wird auch das Lösungs- bzw. Reinigungsmittel bevorzugt unter Druck dosiert. Dazu wird das Lösungs- bzw. Reinigungsmittel über eine gesonderte Fördereinheit, beispielsweise eine Pumpe, aus einem Behälter für Lösungs- bzw. Reinigungsmittel in die Spülstrecke gepumpt. Mittels eines weiteren Ventils wird die Spülstrecke freigegeben oder gesperrt. Bei dem Ventil kann es sich beispielsweise um ein Magnetventil handeln. Handelt es sich bei der Entnahmevorrichtung (22) um das in der EP 2067716 beschriebene Dosierventil, werden bei dem Spülvorgang in vorteilhafter Weise der komplette Ventilraum und der Verschlussmechanismus des Dosierventils gespült.
  • Der Behälter für Lösungs- bzw. Reinigungsmittel kann in geeigneter Weise ausgeführt werden. In einer speziellen Ausführung wird er als erfindungsgemäßer Standbodenbeutel ausgeführt. So ist es möglich, die Vorrichtung in modularer Bauweise auszugestalten.
  • Werden mehrere Vorrichtungen innerhalb einer Anlage zusammengefasst, so können die einzelnen Entnahmevorrichtungen (22) zu einer Baugruppe, einem sogenannten Dosierkopf zusammengefügt werden. Die EP 2067716 beschreibt eine mögliche Ausführungsform eines solchen Dosierkopfes.
  • Erfindungsgemäß wird ein modulares Flüssigkeitsdosiersystem mit einen geschlossenen Pumpen-/Behältersystem gefertigt. Die Anordnung mehrerer dieser Systeme bilden Mehrkanalanlagen, die die simultane Dosierung von beliebig vielen Einzelkomponenten oder Zubereitungen, aber auch fertigen Medien daraus erlauben. Eine solche Anlage besteht im Wesentlichen aus der oben beschriebenen Vorrichtung mit einem oder mehreren Kreislauf/-läufen, Dosierstrecke(n), Prozesssteuereinheit(en), einem statischen oder modularen Korpus und Gehäuse.
  • Die Fördereinrichtungen und -einheiten, Pumpen und Ventile sind vorzugsweise in einer Aufnahmeeinheit zusammengefasst. Sie können beispielsweise in einem Schubkastensystem angeordnet sein. Die kompakte bzw. modulare Anordnung ermöglicht den schnellen Zugang zu einzelnen Bauteilen zu Service- oder Reparaturzwecken. Auch die Pumpen und/oder die Ventilbestückung können modular als Panel im Schubkasten oder im Dosiermodul untergebracht werden. In einem Containermodul sind die Aufnahmevorrichtungen für die Beutel der Medien und Schnellkupplungseinheiten zur Herstellung des Kreislaufs untergebracht. Beide Module verfügen über eigene Leitungssysteme, wie beispielsweise interne Verrohrungen und/oder Schlauchsysteme, die kompatibel und kopplungsfähig sind. Dosiermodul und Containermodul verfügen zusätzlich über eine eigene Stromversorgung und interne Verkabelung.
  • Die Dosierkreisläufe mit geschlossenem System können überall dort eingesetzt werden, wo bereits herkömmliche Anlagen in Betrieb sind. Die Anlagen mit einem geschlossenem System können mit allen Arten von Flüssigkeits-, Pasten- und/oder Pigmentsystemen wie Klebstoffen, Lebensmittelgrundstoffen, Ölen, Lösungsmitteln, Alkyd-, Kunstharz-, Polymer-, Acryl-, Latex-, Nanolacken, sowie Dispersions- und Naturfarbzusammensetzungen beschickt werden. Sie eignen sich aber auch für absetzgefährdete, pastöse und/oder sensible Nahrungs- oder Futtermittel.
  • Mit dem oben beschriebenen geschlossenen System können problemfrei lösemittelhaltige Medien verarbeitet werden, da keine gesundheitsschädlichen oder explosionsgefährlichen Dämpfe entweichen können. Zudem lassen sich die Medien in den Standbodenbeuteln, beispielsweise durch Bestrahlen oder durch Erhitzen, vor dem oder gegebenenfalls auch während des Einsatzes sterilisieren.
  • Das neue Behältersystem ermöglicht das Inline-Mischen, Homogenisieren und Dispergieren von Flüssigkeits-, Pasten- und/oder Pigmentsystemen wie Klebstoffen, Lebensmittelgrundstoffen, Ölen, Lösungsmitteln, Alkyd-, Kunstharz-, Polymer-, Acryl-, Latex-, Nanolacken, sowie Dispersions- und Naturfarbzusammensetzungen, aber auch absetzgefährdeten, pastösen und/oder sensiblen Nahrungs- oder Futtermitteln.
  • Der erfindungsgemäß verwendete Standbodenbeutel eröffnet neuartige Einsatzmöglichkeiten, vorzugsweise in der Verwendung zum Farbmischen. Die Mischanlagen sind nicht an vorgegebene Behältergrößen gebunden. Je nach Qualität der Beutel ist eine Mehrweglösung möglich, sofern eine Wiederbefüllung gewünscht oder bevorzugt wird. Die Ausführung als Standbodenbeutel trägt zur Abfallreduzierung bei, da keine gesonderten Transportverpackungen notwendig sind. Die Transportkosten werden reduziert, da der komplette Nutzraum zur Verfügung steht.

Claims (14)

  1. Behältersystem für eine fließfähige Zusammensetzung, umfassend
    - eine Aufnahmevorrichtung (16),
    - einen in der Aufnahmevorrichtung angeordneten Standbodenbeutel (1) zur Aufnahme einer fließfähigen Zusammensetzung mit einem ersten Anschluss (3) in seinem unteren Bereich und einem zweiten Anschluss (2), der zumindest bei vollständiger Befüllung des Standbodenbeutels oberhalb des ersten Anschlusses angeordnet ist, wobei die Anschlüsse unabhängig voneinander ausgewählt sind unter Dreh-, Steck-, Klemm-, Schraub-Verbindungen und beliebigen Kombinationen daraus,
    - eine Fördereinrichtung (13),
    - eine Entnahmeleitung (5) vom ersten Anschluss des Standbodenbeutels,
    - eine Zuführleitung (14) zum zweiten Anschluss des Standbodenbeutels, und
    - einen Unterdrucksensor (17) in der Zuführ- und/oder Entnahmeleitung,
    wobei die Aufnahmevorrichtung eine Aussparung aufweist, die mit dem ersten Anschluss des Standbodenbeutels korrespondiert.
  2. Behältersystem nach Anspruch 1, bei dem der zweite Anschluss (2) des Standbodenbeutels unabhängig von der Befüllung des Standbodenbeutels oberhalb des ersten Anschlusses (3) angeordnet ist.
  3. Behältersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, das zusätzlich einen Pufferbehälter (6) in der Zuführ- und/oder Entnahmeleitung umfasst
  4. Standbodenbeutel (1) zur Aufnahme einer fließfähigen Zusammensetzung mit einem ersten Anschluss (3) in seinem unteren Bereich und einem zweiten Anschluss (2), der zumindest bei vollständiger Befüllung des Standbodenbeutels oberhalb des ersten Anschlusses angeordnet ist, wobei die Anschlüsse unabhängig voneinander ausgewählt sind unter Dreh-, Steck-, Klemm-, Schraub-Verbindungen und beliebigen Kombinationen daraus, der teilweise oder vollständig mit einer fließfähigen Zusammensetzung befüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass dle Zusmmensetzung wenigstens eines der folgenden Merkmale aufweist:
    - die fließfähige Zusammensetzung zeigt thixotropes Verhalten,
    - bei der fließfähigen Zusammensetzung handelt es sich um eine Dispersion oder Suspension mit einem Äquivalentdurchmesser der Feststoffpartikel im Bereich von 1 nm bis 100 µm,
    - bei der fließfähigen Zusammensetzung handelt es sich um eine Farbdispersion,
    - die fließfähige Zusammensetzung weist eine Viskosität bei Raumtemperatur im Bereich 10 mPa·s bis 105 mPa·s auf.
  5. Standbodenbeutel nach Anspruch 4, bei dem der erste Anschluss (3) zur Entnahme und der zweite Anschluss (2) zur Zuführung der fließfähigen Zusammensetzung vorgesehen sind.
  6. Standbodenbeutel nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei dem der erste (3) und der zweite (2) Anschluss bei vollständiger Befüllung des Beutels im Wesentlichen senkrecht übereinander angeordnet sind und/oder der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss im Bereich von 50 % bis 95 % der maximal möglichen Füllhöhe des Beutels liegt.
  7. Standbodenbeutel nach einem der Ansprüche 4 bis 6. bei dem mindestens der erste Anschluss (3) eine Ventilfunktion aufweist.
  8. Standbodenbeutel nach einem der Ansprüche 4 bis 7, der kollabierbar ist.
  9. Behältersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das zusätzlich einen Standbodenbeutel nach einem der Ansprüche 4 bis 8 umfasst.
  10. Vorrichtung zum volumetrischen Dosieren einer fließfähigen Zusammensetzung, umfassend einen Kreislauf für die fließfähige Zusammensetzung mit einem in den Kreislauf integrierten Behältersystem, wie in Anspruch 9 definiert, und eine von dem Kreislauf abgehende Dosierstrecke.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei in der Dosierstrecke wenigstens ein steuerbares Dosierventil (18) und/oder in der Zuführleitung eine Kolbenpumpe (19), vorzugsweise eine Schwingkolbenpumpe angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei der der Unterdrucksensor (17) in der Entnahmeleitung (5) angeordnet ist.
  13. Verfahren zum Herstellen einer Farbformulierung, umfassend die folgenden Schritte:
    - Wählen eines Farbmusters,
    - Dosieren von Farbstoffzusammensetzungen aus einem oder mehreren Standbodenbeuteln gemäß einem der Ansprüche 4bis 7 über zwei oder mehr Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 10 bis 12 in einen geeigneten Behälter entsprechend dem gewählten Farbmuster, und
    - anschließendes Konfektionieren der dosierten Farbstoffzusammensetzungen in dem Behälter zu der gewünschten Farbformulierung.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Unterdrucksensor bei Erreichen eines absoluten Druckes im Bereich von 0,1 bar bis 1 bar, bevorzugt im Bereich von 0,3 bar bis 0,95 bar, insbesondere im Bereich von 0,5 bar bis 0,9 bar ein Stellsignal an die Dosierungsvorrichtung, bevorzugt eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Schwingkolbenpumpe, gibt und diese abschaltet.
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