DE102015118923A1

DE102015118923A1 - Anlage zur Herstellung von Bautenfarben

Info

Publication number: DE102015118923A1
Application number: DE102015118923.2A
Authority: DE
Inventors: Rainer Orben; Alexander Böhler
Original assignee: SCHULZ FARBEN- und LACKFABRIK GmbH
Current assignee: SCHULZ FARBEN- und LACKFABRIK GmbH
Priority date: 2015-11-04
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2017-05-04

Abstract

Anlage zur Herstellung von Bautenfarben, umfassend ein Prozesstanksystem, mit wenigstens einem Prozesstank (1, 10) zur Herstellung eines fluiden Slurries (2) und einer wenigstens diesem einen Prozesstank (1, 10) zugeordneten Dispergiervorrichtung (11). Der wenigstens eine Prozesstank (1, 10) ist so ausgestaltet, dass in ihm die Herstellung und/oder die Weiterverarbeitung und/oder Veredelung des Slurries (2) zu einem Halbfabrikat ermöglicht wird. Rezeptur für Bautenfarben aus standardisierten flüssigen Halbfabrikaten dergestalt, dass die Halbfabrikate sowohl als verkaufsfähiges Endprodukt oder als Basis für die Weiterverarbeitung und/oder Veredelung einsetzbar sind. Standardisierte flüssige Halbfabrikate für die Herstellung von Bautenfarben, wobei die Halbfabrikate sowohl als verkaufsfähiges Endprodukt oder als Basis für die Weiterverarbeitung und/oder Veredelung einsetzbar sind. Vorrichtung zur Durchführung der mikrobiologischen Analyse zur Ermittlung der Menge und des Vermehrungspotentials allfällig vorhandener Mikroben und zur Dosierung von antimikrobiellem Mittel, wobei die Behandlung in Umfang und Ausmaß an das Ergebnis der Analyse (17) angepasst wird.

Description

Stand der Technik
Die Belieferung von gewerbliche Wiederverkäufern, darunter Baumärkten, im Vollsortiment und im insbesondere Bereich von Bautenfarben erfordert eine hohe Variantenvielfalt, die geprägt ist von sehr kurzen Bestell- und Lieferintervallen.
Bautenfarben
Bautenfarben und -lacke verhindern den schnellen Verfall der verwendeten Baustoffe eines Gebäudes und halten die Konstruktionen des Bauwerks funktionsfähig. Die jeweilige Farbgebung kann das Aussehen des Gebäudes verändern.
Ein Gebäude umfasst eine Vielzahl unterschiedlicher Baustoffe, wie z. B. Holz, Sandstein, Ziegel, Putz, Stahl, Beton, Stahlbeton oder Glas. Zur Erfüllung ihrer besonderen Schutzfunktion und sonstiger optischer Funktionen weist die Bautenfarbe eine an den Baustoff angepasste Hafteigenschaft auf.
Vorzugsweise werden die Bautenfarben flüssig aufgetragen. Durch Trocknung und/oder eine chemische Reaktion wandelt sich die zunächst flüssige Schicht um in eine feste oder fest haftende Farbschicht, die ihre jeweilige Schutz- oder optische Funktion erfüllt.
Die Bautenfarben können an der Außenfassade eines Gebäudes aufgebracht werden. Andere Bautenfarben dienen dem Schutz und der optischen Gestaltung der Innenwände.
Weitere Anwendungen von Bautenfarben beziehen sich auf den Korrosions-, den Beton- sowie den Holzschutz.
Die Produktion und die Bereitstellung von je nach Hersteller über zum Teil vielen Hundert verschiedenen Rezepturen verlangt ein hohes Maß an Flexibilität in der Produktionsabfolge. Je nach Abnehmer variieren die Chargen in Größe und in der zeitlichen Befristung.
Bestandteile
Die Bautenfarben enthalten vorzugsweise aber nicht ausschließlich Pigmente, Füllstoffe, Bindemittel, Additive und in Teilbereichen auch Lösungsmittel.
Herkömmlicher Weise werden für die Herstellung der jeweils einzelnen Bautenfarbe eine Vielzahl von Bestandteilen verwendet, die nach einer Art Standardrezeptur in einer Reihenfolge mit den nachfolgenden Bestandteilen nacheinander abgearbeitet werden: Wasser, Dispergiermittel, Entschäumer, Zellulose, Natriumhydroxid, Lösungsmittel, Harz, Titandioxid, Pulver, Verdickungsmittel.
Diese einzelnen Bestandteile werden dabei in abfolgenden Verfahrensschritten zugesetzt und weiterverarbeitet. Da dies für jede einzelne herzustellende Farbe erfolgt, bedeutet dies einen überaus komplexen, kostenintensiven, logistisch anspruchsvollen, raumgreifenden Herstellungsprozess, dessen weitere Vorrichtungen und Verfahrensabfolgen nachfolgend kurz skizziert werden.
Bindemittel bilden nach dem Trocknen vorzugsweise einen harten und beständigen Film. Die Pigmente verleihen der Bautenfarbe den jeweiligen Farbton. Im Gegensatz dazu haben die Lösungsmittel die Funktion, die Viskosität der Bautenfarbe so niedrig zu halten, dass die Bautenfarbe z. B. durch Streichen oder Spritzen z. B. auf eine Wand aufgebracht werden kann. Durch späteres Verdunsten oder Trocknen härten die Bautenfarben aus und haften am jeweiligen Untergrund an. Additive sind Stoffe, die die Eigenschaften der jeweiligen Bautenfarbe verändern. Additive können den Aushärtungsgrad, die Filmvernetzung oder die Hautbildung der Bautenfarbe verändern.
Rezepturen für Bautenfarben werden in kleinen und mittelgroßen Farbansatzgrößen nach unterschiedlichsten Rezepturen produziert. Die Herstellung erfolgt vielfach seit mehr als 50 Jahren unverändert vorzugsweise mit Hilfe von Dissolvern, wobei die Rohstoffe dem Produktionsprozess aus Silos, oder Big-Bags und Säcken unterschiedlicher Größe zugeführt werden.
Ein Dissolver ist ein Aggregat zum dispergierenden Mischen von Rohstoffen, der in der Farben- und Lackindustrie eingesetzt wird. Der Dissolver kann als Scheibenrührer ausgebildet sein. Ein Dissolver ist ein Fachbegriff, der in der deutschen Sprache auf diesem Gebiet verwendet wird.
Jeder Farbqualität und jedem einzelnen Farbton liegt eine bestimmte Rezeptur zugrunde. Die Ausführung der jeweiligen Rezeptur erfordert z. B. eine stufenweise Zugabe, gleichmäßige Verteilung (Dispergierung) und Vermischung verschiedener Rohstoffe mit Wasser.
Die Rezeptur für jeden einzelnen Farbton wird Schritt für Schritt ausgeführt und bis zur Erreichung des Fertigproduktes abgearbeitet. Dies setzt bei Herstellern von Bautenfarben das Vorhandensein zahlreicher Einzelsilos voraus, in denen die für die jeweilige Farbqualität notwendigen Einzelbestandteile gelagert sind. Damit sind erhebliche Anschaffungskosten, Betriebskosten und ein großer Platzbedarf verbunden.
Eine große Sortimentsbreite und kurze Bestellrhythmen im Bautenfarbengeschäft erzwingen eine Produktion in vergleichsweise kleinen Chargen und stehen einem effizienten Herstellungsverfahren oftmals entgegen.
Insbesondere Heimwerker und Handwerksfirmen erwarten eine besondere Artikelvielfalt in Bezug auf Dispersionsfarben, Silikonharzfarben, Silikatfarben, Dispersions-Silikatfarben jeweils für den Innen- und Außenbereich. Darüber hinaus werden Holzbeschichtungen, Lacke und Lasuren angefordert, die auch in kleinen und kleinsten Bestellmengen kurzfristig verfügbar sein müssen.
Ein gut sortierter Wiederverkäufer hält in seinem Farbvollsortiment regelmäßig 500–2500 einzelne Bautenfarbenartikel bereit.
Jedes dieser Produkte setzt sich aus einer Vielzahl von einzelnen Rohstoffen zusammen. Mit Zunahme der Artikelvielfalt steigt daher die Anzahl der zu deren Herstellung erforderlichen Rohstoffe.
Ein weiteres Problem ist die Gefahr der Verkeimung der Rohstoffe, der im Produktionsprozess entstehenden Halbfertigprodukte sowie der Fertigprodukte selbst. Ein zusätzliches Problem besteht in der langen Analysezeiten (24–72 Std.) zur Feststellung der Verkeimungssituation
Insbesondere die große Variantenvielfalt der Produkte sowie die Produktabgabe in kleinen Mengen macht eine kosteneffiziente industrielle Farbherstellung der Dispersionsfarben, Lackfarben, und Lasuren vielfach unmöglich.
Arbeitsabläufe
Tätigkeiten in der Produktion von Dispersionsfarben, Silikonharzfarben, Silikatfarben, Silikatdispersionsfarben, Holzbeschichtungen, Lacke und Lasuren sind mit einer Vielzahl körperlich anstrengender und staubbelastender Arbeiten verbunden. Die in der Produktion von Bautenfarben beschäftigten Arbeiter müssen tagtäglich schwere Säcke mit Rohstoffen tragen, was in den Produktionsbetrieben zu einem hohen Krankheitsgrad führt.
Die Produktionsabläufe sind geprägt von kleinen und kleinsten Rezepturansätzen mit einem hohen Anteil körperlicher Arbeit in feinstaubbelasteter Umgebung.
Die Atemwege der in der Produktion von Bautenfarben beschäftigten Arbeiter werden dadurch pro Jahr im Durchschnitt mit ca. 94 kg mit Rohstoffstaub belastet. Hierdurch können sich Lungenkrankheiten und/oder Krebserkrankungen bilden.
Geltende nationale und europäische Arbeitsschutzrichtlinien schreiben in der Bautenfarbenindustrie insbesondere bei dem Umgang mit pulverförmigen Rohstoffen das Tragen von Atemmasken vor. Dies wird von den Arbeitern im Tagesgeschäft jedoch oftmals als störend empfunden und deshalb häufig umgangen.
Angesichts dieser vorstehenden komplexen Verfahrensabläufe wurde im Stand der Technik zur Vereinfachung vereinzelt auf einen vorbereiteten Mono-Slurry zurückgegriffen. Der Begriff Slurry wird weiter unten noch erläutert. Dieser Mono-Slurry wurde von Zulieferern der Farbenindustrie zur Verfügung gestellt und bestand aus Calziumkarbonat (CaCO₃) als Hauptbestandteil und Füllstoff; weiterhin wies der Mono-Slurry Wasser, Netzmittel, Dispergiermittel, Entschäumungsmittel und Mittel für die Konservierung während der Transportzeit auf. Dieser Mono-Slurry beinhaltete das Calziumkarbonat (CaCO₃) etwa mit einer Körnchengröße von 3 μm in einer 75 (Gew.)-%-Rezeptur. Im Übrigen blieb es aber bei den oben dargestellten einzelnen Bestandteilen, die in der dargestellten Weise zu Bautenfarben weiterverarbeitet wurden. Auf Grund dessen hat sich dieses Konzept des Mono-Slurries in der Farben-Herstellungsindustrie nicht durchgesetzt, zumal er auch keine Verbesserung in Bezug auf die Regulierung des Wasserhaushaltes bot.
Rohstoffe
Zur Herstellung jeder einzelnen Rezeptur für Bautenfarben, Lacke und Lasuren ist eine Vielzahl von einzelnen Rohstoffen erforderlich, die vorzugsweise als Pulver z. B. in Dissolvern miteinander vermengt und vorzugsweise in Wasser dispergiert werden.
Die Herstellung einer Farbqualität oder eines Farbtons ist jeweils mit einem eigenen Produktionsansatz verbunden. Zur Herstellung des jeweiligen Farbtons, muss jede Rezeptur unter Berücksichtigung der Art, der Menge und Güte eines jeden Rohstoffs, Rohstoff für Rohstoff bis zur Herstellung des fertigen Produkts abgearbeitet werden. Dieser Vorgang wird bei jedem Produktionsansatz wiederholt.
Mit der Zunahme der Variantenvielfalt nimmt auch die Anzahl der dazu erforderlichen Produktionsansätze zu, wodurch die Herstellung von Dispersionsfarben, Silikonharzfarben, Silikatfarben, Silikatdispersionsfarben, Holzbeschichtungen, Lacke und Lasuren oftmals unwirtschaftlich wird und für den Endabnehmer zu höheren Produktionskosten und längeren Lieferzeiten führt.
Verkeimung
Die Verkeimung von Endprodukten oder der Produktionsanlagen stellt für den Bautenfarbenhersteller während des Herstellprozesses und der Lagerung ein bedeutendes Risiko dar. Im Verkeimungsfall müssen regelmäßig ganze Chargen vernichtet und im Extremfall sogar die Produktionsanlagen und deren Rohrverbindungen grundsaniert oder gänzlich erneuert werden.
Mikrobiologische Maßnahmen beschränken sich bisher vorwiegend auf den Versuch, die Existenz von Bakterien durch einen Ansatz von Proben auf einem Nährböden nachzuweisen. Eine derartige Analyse dauert jedoch mit bis zu 72 Stunden sehr lange. Die Analyse gibt jedoch lediglich Auskunft über das Vorhandensein von Bakterien, nicht aber deren Aktivität.
Im Falle eines Nachweises von Bakterien, müssen Konservierungsmittel beigegeben werden, um die Bakterien abzutöten. Da zwischen der Probeentnahme und dem Nachweis der Verkeimung bis zu 72 Stunden vergehen, haben sich die Bakterien im Regelfall dann schon so stark vermehrt, dass eine vergleichsweise große Menge an Konservierungsmitteln zugegeben werden muss, um das Endprodukt bzw. die Produktionsanlage noch zu retten.
Eine zeitnahe, mikrobiologische Analyse, die es ermöglichen würde, das bakterielle Wachstum bereits in einem frühen Stadium durch Einsatz von nur geringen Mengen von Konservierungsmitteln unter Kontrolle zu halten, ist auf diesem Wege nicht möglich.
Bekannte Maßnahmen zur Vermeidung von Verkeimung setzen bisher bis zur Verarbeitung der Rohstoffe auf eine möglichst reine Lagerung.
Bindemittel und Additive werden zumeist in geschlossenen Tanks oder Containern gelagert, während die pulverförmigen Rohstoffe so lange möglich in einem trockenen Zustand bevorratet werden.
Im Zuge des Produktionsprozesses werden pulverförmige Rohstoffe bekanntermaßen in eine flüssige Phase überführt. Hierbei entstehen Temperaturen von 25 bis 35 Grad Celsius. Feuchte und warme Milieus stellen jedoch ideale Wachstumsbedingungen für Bakterien dar.
Aus diesem Grund ist es das Ziel eines konventionellen Herstellprozesses, jede Rezeptur möglichst in einem Durchgang fertig zu produzieren und eine Zwischenlagerung flüssiger Rohstoffe so kurz wie möglich zu halten.
Durch diese Einschränkungen war die Verwendung und Lagerung von standardisierten Halbfabrikaten bisher mit hohen Risiken verbunden.
Aufgabe
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein kostengünstiges Herstellungsverfahren bereitzustellen, das dem Endabnehmer eine große Auswahlmöglichkeit an einzelnen Farbprodukten gewährleistet und die erforderlichen Lieferzeiten reduziert.
Die Erfindung stellt sich weiter die Aufgabe, ein Produktionsverfahren vorzugsweise für Dispersionsfarben, Silikonharzfarben, Silikatfarben, Silikatdispersionsfarben, Holzbeschichtungen, Lacke und Lasuren bereitzustellen, das neben allen bekannten Funktionen der herkömmlichen Produktionsweisen zusätzlich ein effizientes, feinstaubreduziertes Rohstoffhandling ermöglicht.
Im Folgenden werden die Dispersionsfarben, Silikonharzfarben, Silikatfarben, Silikatdispersionsfarben, Holzbeschichtungen, Lacke und Lasuren verallgemeinernd aber in keiner Weise ausschließlich als Bautenfarben bezeichnet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die erforderliche Anzahl von Rezepturen zur Herstellung einer großen Variantenvielfalt des Bautenfarbenherstellers verringern zu können, um dadurch den Herstellungsprozess verschlanken und die Herstellungskosten reduzieren zu können.
Die Erfindung hat darüber hinaus das Ziel, über weite Strecken des Herstellprozesses mit einer geringen Anzahl von standardisierten Halbfabrikatrezepturen arbeiten zu können um die Variantenvielfalt durch Beimischen unterschiedlicher Mengen von qualitätsbestimmenden Rohstoffen, wie Bindemitteln oder Titandioxid in flüssiger Form erst im letzten Herstellschritt herzustellen.
Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein mikrobiologisches Analyseverfahren zur Verfügung zu stellen, das eine zeitnahe Kontrolle des Verkeimungszustands ermöglicht und für jeden eingesetzten Rohstoff oder jede Rohstoffmischung eine individuelle Verfahrensanweisung für eine verkeimungsstabile Lagerung bereitstellt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darein, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem Halbfabrikate auch an dezentralen Standorten eingesetzt werden können, ohne vorab aufwendige und investitionskostenintensive Siloanlagen installieren zu müssen.
Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Gefahr der Verkeimung der Produkte vorzugsweise der Halbfertigprodukte bereits während der Produktion, der Lagerung oder dem nachfolgenden Transport z. B. in Tanks weitestgehend zu vermeiden.
Wünschenswert wäre es, im Herstellungsprozess ein Basiszwischenprodukt bereitzustellen, das für alle, oder jedenfalls die meisten Farben die Grundlage des weiteren Herstellungsvorgangs ist und auf dem quasi kaskadenförmig weitere Herstellungsvorgänge aufbauen, die ihrerseits zu weiterverarbeiteten Zwischenprodukten führen, die wiederum Grundlage für weitere Diversifizierungen im Herstellungsprozess sein können, wobei es besonders wünschenswert wäre, wenn bereits die Basiszwischenprodukte für die Vermarktung nutzbar wären, etwa für einfache oder einfachere Farbapplikationen.
Die bisherige Verfahrensweise zur Herstellung von Bautenfarben, die eine durchgängige Abfolge der Herstellungsprozesse unter zugrunde legen von Einzelproduktrezepturen bis zum Endprodukt voraussetzt, lässt eine flexible ortsunabhängige, modular aufbereitete und durchführbare Produktion von Einzelkomponenten nicht zu.
Bisherige Produktionsverfahren erweisen sich vielfach als nachteilig, da ein Bautenfarbenhersteller, der seine Farben ins Ausland exportieren möchte in der Regel sehr hohe Frachtkosten zahlen muss, die bei zunehmender Entfernung prohibitiv teuer werden. Alternativ zum Export kann der Bautenfarbenhersteller im Zielland einen eigenen Produktionsstandort aufbauen, was jedoch mit hohen Investitionskosten verbunden ist.
Damit die Farbe in einem mikrobiologisch einwandfreien Zustand beim Wiederverkäufer oder Endverbraucher ankommt, bedarf es des Einsatzes relativ hoch dosierter anti-mikrobiologisch wirkender Mittel oder des Einsatzes von Konservierungsmitteln.
Es ist deshalb eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Produktion von Bautenfarben flexibler auszugestalten, um zu ermöglichen, dass etwaige Schritte zur Herstellung des Endproduktes auch an einem Standort außerhalb des Farbenherstellungs-Stammwerkes durchgeführt werden können.
Lösung
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 und nebengeordneter Ansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Zusammenfassung der Erfindung
Rezeptarchitektur
Auf der Grundlage der vorliegenden Erfindung wird zunächst eine Rezeptarchitektur eingesetzt. Diese besteht in der Verwendung von zuvor entwickelten Rezepturen für Produktfamilien, statt von Einzelproduktrezepturen. Dadurch wird eine Harmonisierung von Rohstoffen über die gesamte Rezeptarchitektur ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit der erheblichen Reduzierung der Anzahl von Rohstoffen.
Ferner tritt hierdurch eine Synergie in der Formulierungsstruktur ein.
Erfindungsgemäß entstehen weniger, aber multifunktionale Module.
Die Rezeptarchitektur führt zu universell, d. h. in verschiedenen Einzelrezepturen, einsetzbaren Rohstoffhalbfabrikaten anstelle von Einzelrohstoffen. Die Entwicklung der Rohstoffhalbfabrikate als Kombination von Rohstoffen wird als größtes, jedenfalls möglichst größtes gemeinsames Vielfaches verstanden, um diese Kombination für die Weiterverarbeitung zu einer Vielzahl von Endrezepturen einsetzen zu können.
Gleichzeitig können durch dieses modulare Konzept ungleich größere Chargengrößen hergestellt werden, weil jede hergestellte Charge zum einen der unmittelbaren Weiterverarbeitung zu einer höheren Veredelung zugeführt werden kann und zum anderen für sich genommen bereits ein vermarktbares Produkt sein kann, das insbesondere für weniger anspruchsvolle Verwendungsarten geeignet ist.
Weiter reduzieren sich durch dieses modulare System die Prozesszeiten signifikant.
Rohstoffe haben als Primärrohstoffe noch keine weitere Bearbeitung erfahren. Als Sekundärrohstoffe werden solche Rohstoffe bezeichnet, die aus einem Recyclingprozess gewonnen wurden. Diese werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung einheitlich als Rohstoffe bezeichnet.
Hierunter fallen insbesondere pulverförmige oder sonstige gemahlene Rohstoffe.
Die Rohstoffe werden nicht mehr wie bisher üblich in Silos gelagert, bis sie zu einem späteren Zeitpunkt dem Verarbeitungsprozess zugeführt werden. Vorzugsweise werden sie im Wege einer Just-in-Time-Anlieferung seitens des Rohstoffvorlieferanten direkt und ohne Zwischenlagerung weiterverarbeitet.
Modulares Plattform-Herstellungskonzept
Im Vorgriff zu den nachfolgend dargestellten Einzelpunkten soll zunächst das modulare Plattform-Herstellungskonzept in seiner prinzipiellen Funktionsweise dargestellt werden.
Soweit im Nachfolgenden auf den Begriff des Slurries und den Begriff des Halbfabrikats eingegangen wird, erfolgt aus Gründen der Übersichtlichkeit eine detailliertere Erläuterung dieser Begriffe und Abgrenzung zueinander nach Darstellung der prinzipiellen Funktionsweise.
Ein Grundgedanke ist dabei, dass jedes der nachfolgend beschriebenen Module, die prinzipiell Zwischenschritten entsprechen und auch zu Zwischenprodukten führen, die Basis für vermarktbare Farbenprodukte darstellen. Vorzugsweise soll bereits die erste modulare Plattform, die Grundlage für eine Weiter-Herstellung von Farben und weiteren Veredelungsschritten ist, für sich bereits zu einem vermarktbaren Produkt führen.
Soweit nachfolgend der unbestimmte Artikel „ein” bzw. der bestimmte Artikel „der, die, das” oder eine Pluralform hiervon verwendet wird, ist keine Angabe als Zahlwort verbunden, soweit dies nicht ausdrücklich erwähnt wird. Die Anzahl der verwendeten Rohstoffe sowie deren Menge bleibt dem Fachmann vorbehalten, der auch die Auswahl je nach spezieller Bautenfarbe variieren wird.
Diese einzelnen modularen Plattformrezepturen entsprechen in Verfahrensschritten umgesetzt Modulen, wobei diese Module in dem gesamten Herstellungsprozess auch ineinander greifen und etwa auch einzelne Rohstoffe gleichermaßen verwenden können.
Mit der erfindungsgemäßen Plattform-Rezeptur wird also eine Methodik zur Formulierung im Rahmen eines Farbenherstellungsprozesses zur Verfügung gestellt, um Rezepturen für Bautenfarben aus standardisierten, universell einsetzbaren, flüssigen Halbfabrikaten anstatt aus sukzessiv nacheinander verarbeiteten Einzelrohstoffen zu erstellen.
Dabei werden vorzugsweise Halbfabrikate, nachfolgend auch Zwischenprodukte genannt, so formuliert, dass sie sowohl als verkaufsfähiges Endprodukt oder als Basis für die Veredelung eines höherwertigen Endprodukts eingesetzt werden können.
Mit der Erfindung werden bei großer Variantenvielfalt an Endprodukten Skaleneffekte erzielt, indem weitgehend standardisierte Halbfabrikate verwendet werden und die Variantenvielfalt erst im letzten Schritt durch Beimischung qualitätsbestimmender Rohstoffe und Additive hergestellt (sog. Customization).
Hierdurch wird es möglich, die Herstellung von Bautenfarben modular so zu gestalten, dass an Standorten außerhalb des Farbenherstellungs-Hauptwerks flüssige Halbfabrikate, insbesondere flüssige Pulverhalbfabrikate, gelagert werden und dort durch Vermischung mit Bindemitteln und Additiven zu Endprodukten weiter verarbeitet werden. Selbstverständlich ist es möglich, dass die Farben vollständig in dem Farbenherstellungs-Hauptwerk hergestellt werden.
Diese modulare Herstellungsweise wird in besonderer Weise dadurch ermöglicht, dass die Verfahrensschritte, die einen Dispergiervorgang voraussetzen, in dem Farbenherstellungs-Hauptwerk durchgeführt werden. In den Standorten außerhalb des Farbenherstellungs-Hauptwerks reicht es aus, dass die flüssigen Halbfabrikate etwa in Tanks gelagert werden und dort mit den allfällig hinzuzufügenden weiteren Bestandteilen lediglich vermischt werden müssen, ohne dass es eines, technisch wesentlich aufwendigeren, Dispergiervorgangs bedarf.
Diese modulare Plattform-Rezeptur bzw. -Herstellung funktioniert besonders gut, wenn auch die Rohstoffe modular zubereitet und weiter verarbeitet werden. Die Verwendung von Cocktails und Vormischungen eignet sich also gut für dieses Verfahren. Die modulare Rohstoffzusammensetzung wird adaptiert an eine entsprechende modulare Anlagenausrichtung. Es bedarf nur einiger weniger Anlagenvorrichtungen, die auf die jeweilige modulare Rohstoffcharge abgestimmt sind, sodass es keiner jeweils erforderlichen Einstellung der Anlagenteile bedarf, wie dies nach dem herkömmlichen Herstellungskonzept, in dem eine Vielzahl von jeweils unterschiedlichen Rohstoffen je nach angestrebter Farbe nacheinander abgearbeitet werden muss, was zwangsläufig eine fortlaufende Justierung und Neu-Einstellung der Anlagenteile während dieses jeweiligen Herstellungsprozesses voraussetzt. Durch die Verwendung von modularen Rohstoffzusammensetzungen in diesem Verfahren entstehen ideale chemische und physikalische Eigenschaften des Produktes, die mit einer gleichbleibenden, wiederholbaren Qualität einhergehen.
Diese modulare Plattform-Rezeptur bzw. -Herstellung erlaubt neue Architektur-Formula. Eine Harmonisierung und Reduzierung der Rohstoffmaterialien wird ermöglicht. Es entstehen funktionale Zwischenprodukte. Die Standardisierung ist im Vergleich zur herkömmlichen Herstellungsweise ungleich höher. Insbesondere aber ermöglicht sie eine Anpassung an Kundenwünsche und einen Zuschnitt an spezifische Erfordernisse (lediglich) im jeweils letzten Verfahrensschritt, je nach angestrebtem Ziel.
Gerade hierdurch ist auch eine flexible, satellitenartige Herstellung und Distribution möglich, wobei der insbesondere letzte Verfahrensschritt etwa satellitenmäßig in auswärtigen, z. B. ausländischen, Produktions- und/oder Distributionseinheiten erfolgen kann, sodass die wesentlichen Module an einem Ort verwirklicht werden können, aber nicht müssen. Dieser auswärtige Ort kann bildlich gesprochen als Satellitenort bezeichnet werden; er kann sich natürlich auch in der Nähe des Farbenherstellungs-Hauptwerkes befinden.
Hierdurch wird eine nicht bekannte Flexibilität erreicht, indem die Erzeugnisse, die sich auf Grund der Durchführung der modularen Rezepturkonzeption ergeben, zum einen in ausreichendem Maße hergestellt werden können und die Einzelveredelung (sog. Customization) quasi kundenindividuell erfolgen kann. Lieferprobleme, die auf Grund der Notwendigkeit der Abarbeitung der einzelnen Verfahrensschritte nach dem herkömmlichen Herstellungskonzept typischerweise entstehen, sind weitestgehend ausgeschlossen. Eine wie noch erläutert werden wird, hoch effektive, die Entkeimungsproblematik in den Griff bekommende Herstellung und Distribution wird hierdurch ermöglicht, wobei durch Echtzeit-Analytik eine mengenmäßig deutlich begrenzter Einsatz von antimikrobiell wirkenden Substanzen ermöglicht wird. Es versteht sich von selbst, dass dieses beschriebene System auch deutlich kostengünstiger bei gleichbleibender, hoher Qualität, insbesondere was die hygienischen Gesamtumstände anbelangt, ist als bei der herkömmlichen Herstellungsmethode.
Weiterverarbeitung und Veredelung unterscheiden sich im Sinne der vorliegenden Erfindung dadurch, dass mit einer Veredelung im Wesentlichen eine höhere Qualitätsstufe angestrebt wird, während die Weiterverarbeitung die eher grundlegenden Verfahrensschritte meint.
Unter Weiterleitung der Slurries wird vorliegend nicht nur der Transport derselben in einem Leitungssystem innerhalb des Hauptwerkes sondern auch der Weitertransport desselben an einen Satellitenort verstanden.
Der vorstehend zusammenfassend wiedergegebenen modularen Rezepturkonzeption entspricht auch eine hierauf ausgerichtete Konfiguration einer Herstellungsanlage für derartige Bautenfarben.
Die Anlage zur Herstellung von Bautenfarben weist danach wenigstens einen Prozesstank, wenigstens einen Bindemitteltank und wenigstens einen Additivtank auf.
Vorzugsweise weist die Anlage zur Herstellung von Bautenfarben darüber hinaus wenigstens einen Bevorratungstank auf. Dieser Bevorratungstank dient der Aufnahme eines oder mehrerer Slurries und/oder der Aufnahme eines Halbfabrikates. Dieser Slurry- und/oder Halbfabrikat-Vorratstank wird nachfolgend zur Vereinheitlichung als Vorratstank bezeichnet.
Auf die Funktion und Zusammensetzung des Slurries wird nachfolgend noch näher eingegangen werden.
Da auch der Prozesstank im Zusammenhang mit einem Slurry steht, wird zu seiner Unterscheidung zu dem wenigstens einen Vorratstank im Rahmen der vorliegenden Erfindung darauf abgestellt, dass der Prozesstank im Zusammenhang mit einem Dispergiervorgang sowie gegebenenfalls mit einem Mischvorgang steht, während die Bezeichnung Vorratstank für einen Tank steht, der nicht mit einem Dispergiervorgang sondern mit einem Mischvorgang in Zusammenhang steht.
In einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Anlage werden wenigstens zwei Prozesstanks eingesetzt.
Weiterhin weist die Anlage vorzugsweise einen Puffertank und/oder einen Tank für weitere Bestandteile in kleinen Mengen z. B. Cellulose und/oder einen Tank für weitere, insbesondere pulverförmige Bestandteile auf.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Anlage auch eine Eingangsvorrichtung auf, mit der der Rohstoff bzw. die Rohstoffmixtur aus einem Silotankwagen entnommen wird. Vorzugsweise erfolgt die Entnahme durch Anordnung eines Vakuums, wobei das Vakuum vorzugsweise durch die hohe Drehzahl eines Rotors einer, einen Rotor aufweisenden Einrichtung erzeugt wird.
Der Rotor kann in der nachfolgend erläuterten Dispergiervorrichtung angeordnet sein.
Es ist aber auch möglich, dass eine gesonderte Absaugvorrichtung zur Verfügung gestellt wird.
Ferner weist die Anlage Leitungen, vorzugsweise Rohrverbindungen zwischen allen Tanks, zugehörigen Ventilen und Steuerungstechnik auf, um zwischen dem oder den Prozesstank(s) und dem wenigstens einen Vorratstank Halbfabrikate je nach Bedarf auszutauschen und gewünschtenfalls im jeweiligen Zieltank, der wenigstens ein Prozesstank oder Vorratstank sein kann, um diese entweder zu höherwertigen Halbfabrikaten oder zu einem Endprodukt weiterverarbeiten zu können.
Die Anlage umfasst vorzugsweise weiterhin eine in dem Farbherstellungs-Hauptwerk vorhandene Agitationsvorrichtung, worunter eine Mischvorrichtung verstanden wird, die dafür sorgt, dass ein Absetzen von (bereits dispergierten) Stoffen und/oder (bereits dispergierter) Flüssigkeit in einem Tank erfolgt. Diese Agitationsvorrichtung ist vorzugsweise ein Leitstrahlmischer.
Diese Agitationsvorrichtung kann funktionaler und/oder konstruktiver Bestandteil des wenigstens einen Prozesstanks sein und tritt dann in Funktion, wenn der bereits dispergierter Slurry zu einer nächsthöheren Verarbeitungs- oder Veredelungsstufe weiterverarbeitet wird. Diese Weiterverarbeitung erfolgt durch Zugabe und Vermischung des Slurries mit Bindemitteln und Additiven zu gegebenenfalls Endprodukten.
Die Agitationsvorrichtung kann ferner funktionaler und/oder konstruktiver Bestandteil des wenigstens einen Vorratstanks sein. In Verbindung mit dem wenigstens einen Vorratstank wird es hierdurch ermöglicht, dass auch an Standorten außerhalb des Farbenherstellungs-Hauptwerks flüssige Pulverhalbfabrikate gelagert werden können und durch Vermischung mit weiteren Stoffen, insbesondere mit Bindemitteln und Additiven, zu gegebenenfalls Endprodukten weiterverarbeitet werden können.
Vorzugsweise wird in diesem Zusammenhang die Rheologie eingestellt, z. B. mittels Zugabe eines Verdickers in Form von Zellulose. Es kommt etwa eine Zugabe von 0,1–4 Gew.-% solcher Verdickersysteme in Betracht. Andere Verdickerkompositionen, z. B. Polymerverdicker oder dergleichen wie sie etwa in der EP 0 682 094 beschrieben sind, kommen ebenfalls in Betracht
Zusätzlich weist die Anlage eine Analyseerinrichtung zur Durchführung einer Echtzeit-Analyse der Verkeimung vorzugsweise von flüssigen Rohstoffen oder von Kombinationen von diesen sowie von Halbfabrikaten auf.
Die Analyseeinrichtung dient der Prüfung des Hygienestatus der flüssigen Rohstoffe oder der Kombinationen davon, insbesondere des Slurries, sowie der Halbfabrikate mit dem Ziel, diese für eine nachfolgende Weiterverarbeitung keimfrei lagern zu können oder zu einem anderen Standort außerhalb des Farbenherstellungs-Hauptwerks transportieren und dort lagern zu können.
Weiter vorzugsweise wird der Rohstoff oder die Rohstoffmixtur zu Beginn des Prozesses vom Silotankwagen zunächst in einen Puffertank überführt, z. B. abgesaugt oder ausgeblasen. Dieser Puffertank dient dem Ausgleich schwankender Fördermengen während der Entladung.
Der entnommene Rohstoff bzw. die Rohstoffmixtur wird deshalb entweder direkt von dem Silotankwagen oder über den Puffertank einem Tanksystem zugeführt.
Dieses Tanksystem, das nunmehr zusammenhängend und vorgreifend beschrieben wird, umfasst wenigstens einen, vorzugsweise zwei oder mehr Prozesstank(s).
In dem wenigstens einem Prozesstank wird Trockenpulver oder eine Trockenpulvermischung zu einem flüssigen Slurry verarbeitet. Dies erfolgt durch Zugabe einer entsprechenden Menge Flüssigkeit, insbesondere Wasser. Der Slurry wird weiter unten näher beschrieben.
Zu diesem Zweck ist auch eine Dispergiervorrichtung vorgesehen, die in einer räumlich von dem Prozesstank oder den Prozesstanks verschiedenen Dispergierkammer angeordnet sein kann.
Die Dispergiervorrichtung weist zu diesem Zweck eine Rotor-Stator-Vorrichtung auf.
Das Rotor/Stator-Prinzip ist als solches bekannt. Rotor und Stator können jeweils aus mehreren Rotor- bzw. Stator-Ringen (Stufen) aufgebaut sein, die radial genutet, gezahnt und/oder gebohrt sind, in Anzahl, Form, Breite, Tiefe und Ausrichtung variieren, und die sowohl planparallel als auch stufenförmig aufgebaut sein können.
Die Dispergiervorrichtung ist dem Prozesstank funktional zugeordnet. Deshalb wird nachfolgend auch der Vorgang so beschrieben, dass in diesem Prozesstank zur Herstellung des Slurries eine Dispergierung der in diesen Prozesstank, direkt über die Dispergierkammer eingebrachten Rohstoffe erfolgt. Wasser wird zu dem erwähnten Rohstoff bzw. zu der Rohstoffmixtur hinzugegeben. In diesem Prozesstank werden insbesondere Titandioxid, Füllstoff und ein Additiv dispergiert. Hieraus entsteht ein Slurry.
Zu diesem Zweck besteht zwischen der gegebenenfalls räumlich abseits des Prozesstanks angeordneten Dispergiervorrichtung und dem Prozesstank, in dem sich der Slurry befindet, vorzugsweise eine umlaufende Prozessführung über Leitungen, die zwischen der Dispergiervorrichtung und dem Prozesstank angeordnet sind. Es findet insoweit vorzugsweise eine kontinuierliche, einen Kreislauf durchlaufende, wiederkehrende Dispergierung statt.
Es kann aber auch auf eine derartige kreislaufartige Dispergierung verzichtet werden. Erfindungsgemäß ist es aber erforderlich, dass eine Dispergierung zur Herstellung des Slurries erfolgt.
Nachfolgend soll die Situation erläutert werden, bei der nur ein Prozesstank in der Anlage vorhanden ist, wobei die Dispergierung als erfolgt vorausgesetzt wird:
Der Slurry kann den Prozesstank in unterschiedlichen Volumen füllen.
Ist der Prozesstank etwa vollständig mit dem Slurry gefüllt, so kann in diesem Prozesstank eine Weiterverarbeitung des Slurries nicht erfolgen, soweit diese Weiterverarbeitung in der Zugabe und in der Vermischung weiterer Rohstoffe bestehen würde. In diesem Falle würde der Slurry zum einen in seiner Eigenschaft als standardisiertes, universell einsetzbares, flüssiges Halbfabrikat, ein verkaufsfähiges Endprodukt sein und entsprechend in Transport- oder Verkaufsbehältnisse abgefüllt werden. Zum anderen würde in diesem Fall der Slurry vorzugsweise mittels einer Rohrverbindung vollständig oder teilweise zu einem im Hauptwerk befindlichen Vorratstank weitergeleitet werden können.
Bei einer nur teilweisen Weiterleitung des Slurries an den Vorratstank entsteht nunmehr freies Volumen zum Zwecke der Weiterverabeitung des Slurries in dem Prozesstank, wie vorbeschrieben was durch Zugabe von Bindemitteln und Additiven und durch Vermischung des Slurries mit denselben erfolgt.
Wird hingegen der Slurry teilweise oder vollständig aus dem Prozesstank in den Vorratstank weitergeleitet, erfolgt dann eine Weiterverarbeitung des Slurries zu einem nachfolgenden Zeitpunkt. Zu einer späteren Weiterverarbeitung wird der Slurry wieder in den Prozesstank zurückgepumpt. Die für die spätere Weiterverarbeitung des Slurries jeweils erforderlichen Rohstoffe, wie z. B. Bindemittel werden dazu direkt in den Prozesstank eingebracht, in dem die spätere Weiterverarbeitung stattfindet.
Es wäre aber auch möglich, den Slurry aus dem Prozesstank zu seinem Weitertransport abzufüllen und den Slurry dann an einem Standort außerhalb des Hauptwerks (Satellitenort) zu lagern und durch Vermischung mit Bindemitteln und Additiven dort weiter zu verarbeiten. Zu diesem Zweck bedarf es dort keiner Fortsetzung der Dispergierung. Die Mischung kann durch eine vorbeschriebene Agitationsvorrichtung erfolgen.
Das vorstehende Prozedere der Weiterverarbeitung in dem Prozesstank ist natürlich erst recht möglich, wenn dieser von vorneherein nicht vollständig mit dem Slurry befüllt wird, sodass hinreichendes Volumen für das Hinzufügen weiterer Bestandteile besteht.
Nachfolgend wird die Situation der Anlage beschrieben, bei der mehr als ein Prozesstank, z. B. zwei Prozesstanks, vorhanden sind:
Die beiden Prozesstanks können jeweils dieselben Aufgaben funktionsgleich erfüllen. Vorzugsweise ist funktionell, insbesondere aber auch räumlich getrennt, zwischen den beiden Prozesstanks eine Dispergiervorrichtung in einer Dispergierkammer vorgesehen. Auch hier weist die Dispergiervorrichtung die Rotor/Stator-Vorrichtung auf, wie sie vorbeschrieben ist. Eine andere Art der Dispergiervorrichtung ist selbstverständlich ebenfalls möglich. Das Wort „zwischen” ist nicht ausschließlich im Sinne einer räumlichen Anordnung zu verstehen, sondern umschreibt die wirkungsmäßige Verknüpfung der Dispergiervorrichtung mit den beiden Prozesstanks.
Zu diesem Zweck ist die Dispergiervorrichtung mit Leitungen mit den Prozesstanks verbunden. Es kann, wie vorberschrieben, eine kreislaufartige, kontinuierliche Dispergierung stattfinden. Die kreislaufartige Dispergierung kann auf eine oder beide Prozesstanks bezogen sein. Dies bedeutet, dass die Dispergiervorrichtung so geschaltet werden kann, dass sie entweder nur mit einem Prozesstank oder mit beiden Prozesstanks kommuniziert. Hierdurch entsteht, wie ebenfalls vorbeschrieben, der Slurry aus einem Trockenpulver oder aus einer Trockenpulvermischung und einer Flüssigkeit, gegebenenfalls weitere Bestandteile inkludierend.
Zwischen den beiden Prozesstanks ist eine Leitung, insbesondere Rohrverbindung, angeordnet, durch die der Slurry je nach Bedarf von einem Prozesstank zum anderen bzw. umgekehrt geleitet, vorzugsweise gepumpt werden kann.
Die Anordnung von zwei Prozesstanks ermöglicht eine besonders flexible Ausgestaltung des modularen Herstellungsverfahrens.
Werden etwa beide Prozesstanks etwa nur zur Hälfte mit dem Slurry gefüllt, ist es möglich, durch Zugabe weiterer Verfahrensstoffe in beiden Prozesstanks eine entweder gleiche oder unterschiedliche Weiterverarbeitung oder Veredelung vorzunehmen, je nachdem, welche Art von Bautenfarbe hergestellt werden soll. Bei diesen, dem Slurry zugegebenen Stoffen kann es sich beispielsweise um eine Bindemitteldispersion, Additive, Konservierungsmittel, Verdickersysteme zur Einstellung der Rheologie, Entschäumer etc. handeln. Da bereits eine Dispergierung erfolgt ist, bedarf es für diese Weiterverarbeitung ihrer nicht mehr. Ein Mischvorgang mittels einer Agitationsvorrichtung ist hierfür ausreichend.
Nach Herstellung eines dieser Art zusammengesetzten weiteren Zwischenprodukts oder Endprodukts erfolgt eine Entleerung desselben in Transport- oder Verkaufsbehältnisse.
Es ist aber auch möglich, dass nur einer der beiden Prozesstanks mit dem dispergierten Slurry gefüllt wird. In diesem Fall kann ein Teil des Slurries aus diesem Prozesstank dem anderen Prozesstank mittels einer zwischen beiden Prozesstanks angeordneten Leitung, z. B. Rohrverbindung, zugeleitet werden. In diesem Fall kann in dem Prozesstank, dem der Slurry zugeführt wurde, eine Weiterverarbeitung desselben zu einer nächsten Weiterverarbeitungs- oder Veredelungsstufe nach den vorerwähnten Erläuterungen durchgeführt werden.
Ein in dem den Slurry abgebenden Prozesstank verbleibender Rest an Slurry, gleich in welchem Volumen, kann entweder als Halbfabrikat zum Zwecke des Verkaufs entleert werden. In diesem Fall ist das Halbfabrikat praktisch das verkaufsfähige Endprodukt. Es ist aber auch möglich, dass der Rest des Slurries in einen anderen Zieltank überführt wird, z. B. in einen Vorratstank am Hauptort des Farbherstellungs-Hauptwerks, mittels dessen dann zu einem späteren Zeitpunkt eine Weiterverarbeitung erfolgt. Die Weiterleitung an den Vorratstank erfolgt vorzugsweise über eine Leitung, insbesondere Rohrverbindung. Als Zieltank kommt aber auch ein Vorratstank außerhalb des Hauptwerks (Satellitenort) in Betracht; in diesem Fall würde der abgebende Prozesstank entleert werden und der Slurry in ein Transportbehältnis abgefüllt werden.
Soweit vorstehend von der Weiterverarbeitung des Slurries in dem einen Prozesstank oder in beiden Pozesstanks gesprochen wird, ist auch hier zu beachten, dass der Weiterverarbeitung oder Veredelung ein weitestgehend standardisiertes Halbfabrikat in Form des Slurries zugrunde liegt und im letzten Verfahrensschritt durch Beimischung qualitätsbestimmender Rohstoffe und Additive das jeweils angestrebte Endprodukt erzielt wird.
In einer bevorzugten Ausführung kann der wenigstens eine Prozesstank so ausgestaltet sein, dass eine Entnahme des Slurries und/oder des weiterverarbeitenden Produktes zum Zwecke der Analyse auf Vorhandensein einer Verkeimung möglich ist. Nähere Einzelheiten werden insoweit im Zusammenhang mit dem Vorratstank dargestellt, die sinngemäß auch für den Prozesstank gelten.
Beide Prozesstanks können konstruktiv als zwei verschiedene, unabhängige Prozesstanks ausgeführt sein. Sie sind in diesem Fall baulich voneinander getrennt. Sie können aber auch in einem übergeordneten Behältersystem angeordnet sein und dabei etwa durch eine Trennwand voneinander abgetrennt sein. Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit, dass beide Prozesstanks funktional und konstruktiv als Einheit ausgestaltet sind und die Dispergierung zur Herstellung des Slurries mittels einer getrennt hiervon angeordneten Dispergiereinrichtung erfolgt. In diesem letztgenannten Fall wird der Dispergiervorgang vorzugsweise phasenweise zugeschaltet. Beide Prozesstanks können also in allen vorbeschriebenen Situationen voneinander unabhängig eingesetzt werden.
Nachdem das Prozesstanksystem zusammenfassend erläutert wurde, soll nachfolgend auf die weiteren Anlagenteile und ihre Funktion im Rahmen des Herstellungsprozesses für Bautenfarben eingegangen werden.
Wie dargestellt, wird dem Prozesstank entweder unmittelbar oder mittelbar, z. B. über einen Pulverbehälter, Trockenpulver zum Zwecke der Verarbeitung zu einem Slurry zugeführt. Dieses Trockenpulver kann einen Rohstoff enthalten oder eine Rohstoffmixtur umfassen.
Je nach Rezeptur werden dem wenigsten einen Prozesstank neben dem entnommenen, erwähnten Rohstoff bzw. neben der Rohstoffmixtur, der bzw. die von dem Tanksilowagen entnommen wurde, weitere Rezepturbestandteile, wie z. B. Verdicker oder Titandioxid oder Kaolin oder sonstige pulverförmige Bestandteile zugeführt. Dies kann dadurch geschehen, dass etwa die Zellulose oder die sonstigen pulverförmigen Bestandteile aus einem oder mehreren weiteren Behältern ausgetragen, insbesondere abgepumpt oder abgesaugt werden und in den wenigstens einen Prozesstank übergeleitet werden.
Nachfolgend soll nun die Anlage und die Verfahrenssituation beschrieben werden, soweit von einem oder beiden Prozesstanks der betreffende Slurry unmittelbar oder mittelbar an wenigstens einen Vorratstank weitergeleitet wurde.
Unmittelbar oder mittelbar in diesem Zusammenhang bedeutet, dass der Vorratstank entweder in dem Hauptwerk des Farbenherstellungsprozesses und/oder in einem Standort außerhalb des Hauptwerks (Satellitenort) vorhanden ist. Die nachfolgend beschriebene Weiterverarbeitung des Slurries in einem Vorratstank ist dabei prinzipiell die gleiche, unabhängig davon, ob die Weiterverarbeitung im Hauptwerk oder in einem Standort außerhalb des Hauptwerks (Satellitenort) erfolgt.
In diesem einen oder weiteren Vorratstank wird der Slurry zwischengelagert und dient der flexiblen weiteren Verarbeitung auf Grund der dargestellten modularen Plattformrezeptur.
Auch außerhalb des Standortes des Hauptwerkes des Farbenherstellers dient der Vorratstank der Lagerung des Slurries.
Zu einer weitergehenden Veredelung außerhalb des Standortes des Hauptwerkes wird insbesondere ein separater Mischtank eingesetzt, in dem alle erforderlichen Module zusammengeführt werden. Die Durchmischung der Stoffe erfolgt mittels eines Rührorgans. Eine abermalige Dispergierung an einem Standort außerhalb des Hauptwerkes des Farbenherstellers ist somit nicht mehr erforderlich.
Ein Vorratstank kann aber gegebenenfalls auch so ausgestaltet werden, dass in ihm selbst die vorgenannten Prozessschritte ausgeführt werden können. Jedoch setzt dies eine relativ zügige Bearbeitung und Reinigung dort voraus, weil insbesondere die Zugabe von Bindemittel zu einem Anhaften des Halbfabrikats an der Wand des Vorratstanks führt.
Der Vorratstank weist ungeachtet dessen eine Rührvorrichtung auf, mittels derer der Slurry oder das dort gelagerte Halbfabrikat in dem Vorratstank kontinuierlich oder periodisch gerührt werden.
Die Rührvorrichtung kann an der Außenseite des Vorratstanks angeordnet sein und mittels geeigneter Konstruktion mit dem Rührwerk in diesen hineinragen.
Dieser Vorratstank weist weiterhin eine Vorrichtung, z. B. ein Ventil, zur Entnahme auf, damit sein Inhalt einer Echtzeitanalytik auf die mikrobakterielle Konsistenz zugeführt werden kann.
Die Anlage umfasst weiterhin ein Gerät zur Durchführung einer Analyse zur Bestimmung des mikrobiologischen Zustandes des Slurries und/oder des Halbfabrikats, insbesondere desjenigen Slurries, der in dem wenigstens einen Vorratstank lagert. Die Analysevorrichtung führt nach entsprechender Probenvorbereitung eine sog. Hygiene-Analytik durch. Mit der Vorrichtung wird analysiert, ob und wieweit eine Verkeimung des Slurries und/oder des Halbfabrikats gegeben ist; bejahendenfalls wird vorzugsweise die gesamte Keimzahl ermittelt und angezeigt. Die Vorrichtung ist dazu ausgebildet, nicht nur die Verkeimung als solche zu ermitteln und anzuzeigen, sondern auch eine Aktivitätsanalyse von den Keimen durchzuführen.
Auf Grund der ermittelten Ergebnisse und einer Methode zur Interpretation der Messergebnisse ist es möglich, die Rezeptur individuell zu konservieren. Diese bedarfsgerechte Zuführung von Konservierungsstoffen ist unschädlich gegenüber der menschlichen Gesundheit und der Umwelt. Durch die Echtzeitanalyse wird eine schnelle Reaktion ermöglicht und der weiteren Verkeimung durch frühzeitige Zugabe selektiver Biozide vorgebeugt.
Nach dieser vorstehenden Zusammenfassung werden die einzelnen Verfahrensschritte, Bestandteile und Vorrichtungen erörtert.
Slurry
Wie dargelegt, werden die Rohstoffe in der Farbproduktion vorzugsweise mittels Absaugens oder Ausblasens aus einem Container, insbesondere einem Silotankwagen des Rohstoffvorlieferanten mit vorzugsweise besonders ausgewählten, wenigen anderen Rohstoffen zusammengeführt und zu vorzugsweise flüssigen Medien, den sogenannten Slurries verarbeitet.
Die Rohstoffe und gewünschtenfalls weitere Füllstoffe sollen ganz zu Beginn des Prozesses in eine flüssige Phase überführt (dispergiert) werden, damit sie im restlichen Prozess nur noch zusammengemischt und nicht mehr dispergiert werden müssen.
Ein Slurry bezeichnet ein heterogenes Stoffgemisch aus wenigstens einem Fluid, insbesondere einer Flüssigkeit und weiteren Festkörperpartikeln, die in der Flüssigkeit verteilt sind.
Der Slurry bezeichnet eine Suspension oder Dispersion, in der Festkörperpartikel in einer Flüssigkeit verteilt sind. Es handelt sich um einen auch in der deutschen Sprache geläufigen Fachbegriff auf diesem Gebiet. Herkömmliche Begriffe in der deutschen Sprache sind etwa Aufschlämmung oder Dispersionsmischung.
Insbesondere kann ein Slurry als ein verflüssigtes Pulver bezeichnet werden, das beispielsweise als Bestandteil neben der Flüssigkeit Calziumcarbonat (CaCO₃), Kaolin, Talkum aufweisen kann.
Ein Premix-Slurry kann aus verschiedenen Rohstoffen bestehen und etwa weiterhin Calziumcarbonat (CaCO₃), Kaolin, Talkum umfassen.
Der Begriff des Mono-Slurry wurde im Rahmen der Erläuterung des Standes der Technik erläutert.
Die Herstellung des flüssigen Slurries erfolgt in dem Prozesstank vorzugsweise unter Dispergierung und unter Einsatz von Trockenpulver oder eine Trockenpulvermischung sowie einer einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser.
Die Dispergierung erfolgt mittels wenigstens einer Dispergierungsvorrichtung, wobei im Rahmen der Dispergierung Netzmittel und Entschäumer hinzugegeben werden.
Es ist auch denkbar, die erforderliche Menge an Slurry separat in wenigstens zwei vorzugsweise miteinander verbindbaren Prozesstanks herzustellen.
Der erfindungsgemäße Slurry wird ein vollständig lagerfähiges und transportfähiges vorzugsweise Halbfertigprodukt, was auch in großen Chargen wirtschaftlich weiterverarbeitet werden kann, wenn ihm etwa Additiv und ein günstiges Bindemittel für eine preisgünstige Rezeptur beigegeben, insbesondere mittels der Agitationsvorrichtung beigemischt wird. In dieser speziellen Ausführungsform kann der Slurry beispielsweise für einfache Anwendungen, z. B. als Deckenfarbe, verwendet werden, also für Anwendungen, die typischerweise einer geringeren Beanspruchung ausgesetzt sind, als andere Bautenfarben, die etwa für Wände oder Böden geeignet sein müssen.
Von dieser Situation abgesehen wird der Slurry vor allen Dingen als Grundlage für die Weiterverarbeitung oder Veredelung zu höheren Zwischenprodukten oder Endprodukten sein.
Insoweit lässt sich der Slurry negativ zu einem Endprodukt dadurch abgrenzen, dass ihm mit Ausnahme des vorerwähnten Beispiels grundsätzlich Bindemittel fehlt.
In dem geschlossenen System werden die zusammengeführten Rohstoffe umweltfreundlich und kosteneffizient vorzugsweise also zu flüssigen Slurries verarbeitet.
Die Suspension des Slurry tendiert zur Phasentrennung, bei der die Festkörperpartikel keine stoffliche Verbindung mit der Flüssigkeit eingehen, sondern sich in dem den Slurry aufnehmenden Behältnis, vorzugsweise einem Tank oder Silo, absetzen. Die Phasentrennung trennt dabei die Feststoffpartikel von der Flüssigkeit.
Um der Phasentrennung entgegen zu wirken, werden die Festkörperpartikel mit Hilfe von Mischaggregaten, wie z. B. Rührern, Dissolvern, Leitstrahlmischern oder Nassmühlen innerhalb der Flüssigkeit des Slurry verteilt.
Halbfabrikate
Der Begriff Zwischenprodukt wird vorliegend synonym zu den Begriffen Halbfertigfabrikat oder Halbfabrikat verwendet.
Als Halbfabrikate im Sinne der vorliegenden Erfindung werden beispielsweise folgende stoffliche Zusammensetzungen, nach erfolgter Dispergierung, also nach Herstellung des Slurries angesehen.
Es soll nunmehr eine nähere Erläuterung zu dem Begriff der Halbfabrikate erfolgen, insbesondere auch in Abgrenzung zu dem vorerläuterten Begriffs des Slurries.
Ein Halbfabrikat wird angenommen etwa bei einer Zusammensetzung aus einem Mono-Slurry und einem Premix-Slurry, beispielsweise einem Calciumcarbonat-Slurry mit einem Titan-Slurry.
Ein Halbfabrikat wird bei einem Premix-Slurry mit weiteren Rohstoffen, etwa Calciumcarbonat (CaCO3), Kaolin, Talkum angenommen.
Ein Pulver-Premix kann ebenfalls als Halbfabrikat im Sinne der vorliegenden Erfindung angesehen werden, da es über verschiedene Arten von Pulver enthält.
Der im Rahmen der Erörterung des Slurry erwähnte Fall, dass diesem Additiv und etwa ein günstiges Bindemittel zugegeben werden, kann gleichermaßen als Halbfabrikat im Sinne der vorliegenden Erfindung angesehen werden.
Ein Halbfabrikat liegt auch dann vor, wenn aufbauend auf etwa einer dieser vorerwähnten Fallgestaltungen eine nächsthöhere Qualitätsstufe im Rahmen einer Weiterverarbeitung oder Veredelung erreicht wird, etwa durch Zugabe und Vermischung von Kaolin, Titanoxid, Calciumcarbonat, höherwertigerem Bindemittel, Talkum oder Porzellanerde (Clay).
Customization
Werden beispielsweise dieser vorerwähnten Weiterverarbeitungsstufe ein weiterer Stoff oder weitere Stoffe zugegeben, insbesondere zugemischt, so kann dies bereits im Rahmen der sog. Customization erfolgen.
Zu erwähnen ist lediglich beispielhaft die Zugabe ausgewählten Titanoxids zur Beeinflussung der Deckfähigkeit der Farbe oder die Zugabe ausgewählten Bindemittels zur Beeinflussung der Geeignetheit der Farbe für den Aussenbereich oder Innenbereich eines Bauwerkes.
Die Customization wurde bereits in verschiedenem Zusammenhang erwähnt. Zu erwähnen sei noch, dass eine solche auch durch alternative oder ergänzende Zugabe wenigstens eines Additivs erreicht wird. Zu denken ist an die Zugabe eines Additivs, dem eine fungizide oder wasserabweisende Wirkung zukommt.
Stichwortartig können die vorbeschriebenen Schritte noch einmal wie folgt zusammengefasst werden:

– Pulverförmiger Einzelrohstoff oder Pulvervormischung (Premix),
– Überführung des Einzelrohstoffs oder der Pulvervormischung in eine flüssige Phase (Slurry) durch Dispergieren,
– Beimischung von Additiven in die flüssige Phase, um ein mit chemischen oder physikalischen Funktionen veredeltes Halbfabrikat zu erhalten,
– Bevorratung des Zwischenproduktes gemäß den beiden vorerwähnten Unterpunkten,
– Vermischen der Produkte gemäß den Schritten 2 und 3 dieser Zusammenfassung mit Bindemittel und weiteren Additiven zur weiteren Veredelung (höher veredelte Halbfabrikate)
– Endveredelung durch Beimischen qualitäts- und variantenbestimmender flüssiger Rohstoffe zum fertigen Produkt.

Das Endprodukt kann also wahlweise bereits in Schritt 3. durch Endveredelung (Beimischen qualitäts- und variantenbestimmender flüssiger Rohstoffe) hergestellt werden, falls die Absatzmenge eine Herstellung in großen Ansätzen erlaubt. Bei kleineren Absatzmengen werden nur Teilmengen zum Endprodukt verarbeitet und abgefüllt, während die Restmengen als Halbfabrikat für spätere Veredelung in Vorratstanks gelagert werden.
Optimierung des Wasserhaushalts von Füllstoff-Halbfabrikaten
Die Verwendung von Slurries aus Halbfabrikaten vorzugsweise in flüssiger Form führt dazu, dass ein Vielfaches mehr an Wasser in den Fertigungsprozess eingeführt wird, als im jeweiligen Fertigprodukt erforderlich wäre.
Zur Regelung des Wasserhaushaltes werden die Füllstoffe und/oder Plattformrezepturen in Slurries vorzugsweise im Hinblick auf die Morphologie und die Partikelgröße des Endprodukts in dem wenigstens einen Prozesstank so kombiniert, dass eine hohe Packungsdichte erreichbar ist.
Durch die hohe Packungsdichte kann der Wasseranteil im Slurry auf ein optimales Maß reduziert werden.
Verfahrenstechnische Parameter
Für die einzelnen Rohstoffe und Zwischenprodukte werden die Verfahrenstechnischen Parameter ermittelt. Hierzu gehören Viskosität, Temperatur, Drehzahl des Dispergieraggregats, Dispergierzeit und andere Parameter, die dem Fachmann geläufig sind. Zur Erhaltung und Optimierung der Prozessparameter wird vorzugsweise eine allgemeine Verarbeitungsreihenfolge der Rohstoffe und Zwischenprodukte eingehalten.
Dispergierung
Die Füllstoffe bzw. Rohstoffe werden zu Beginn des Prozesses in wenigstens einem Prozesstank dispergiert. Dies geschieht vorzugsweise nur einmal. Die Dispergierung ist ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung für die Herstellung des Slurries.
Es werden dem wenigstens einen Prozesstank vorzugsweise Dispergiermittel zugeführt, die die Festkörperpartikel mit der Flüssigkeit benetzen, aufschlämmen und in der Schwebe halten. Im aufgeschlämmten Zustand sind die Feststoffpartikel in der flüssigen Phase dispergiert.
Dispergiermittel sind Additive, die das Dispergieren, also die optimale Durchmischung von mindestens zwei, eigentlich nicht mischbaren Phasen (Substanzen) ermöglichen oder stabilisieren.
Die Füllstoffe werden in der Folge nur noch in flüssiger Form als Slurries weiterverarbeitet oder bis zur Weiterverwendung in Tanks, vorzugsweise in Vorratstanks im und/oder außerhalb des Farbenherstellungs-Stammwerkes gelagert.
Mit Hilfe der Verbindung von festen und flüssigen Rohstoffen zu einem Slurry reduziert sich bei der Herstellung der Bautenfarben die Anzahl der zu verarbeitenden Komponenten und Verarbeitungsstufen erheblich.
Mit Hilfe von Slurries lassen sich Endprodukte bei der Bautenfarbenherstellung modular aufbauen. Die Farbmodule können in Form von Pattformrezepturen je nach Bedarf zusammengemischt werden.
Die Dispergierung vorzugsweise der Rohstoffe findet während des Prozesses der Herstellung der Bautenfarbe jeweils nur einmal zu Beginn des Herstellungsverfahrens statt.
Bis zur Weiterverarbeitung des Slurries werden die miteinander vermengten Rohstoffe in wenigstens einem Vorratstank gelagert. Die Slurries werden im weiteren Produktionsverfahren nur noch vermischt.
Eine weitere Dispergierung in einem späteren Verfahrensabschnitt ist nicht erforderlich.
Die Dispergierung und die Verarbeitung der Rohstoffe zu einem Slurry erfolgt in wenigstens einem Prozesstank noch während des Zuführungsprozesses (simultan) vorzugsweise aus dem Silotankwagen.
Die Notwendigkeit einer zusätzlichen kostenintensiven Silo- und Pulverfördertechnik entfällt somit.
Mikrobiologie
Die Hersteller von Farben müssen allgemein mikrobiologische Aspekte im Auge behalten. Aus Gestein gemahlene Füllstoffe enthalten etwa von Natur aus Bakterien. Auch kann etwa das von den örtlichen Wasserversorgern zur Verfügung gestellte Prozesswasser Keime enthalten, um nur ein paar Beispiele zu nennen.
Der Einsatz von Konservierungsstoffen oder anti-mikrobakteriell wirkenden Stoffen ist gesetzlich sehr eingeschränkt. Deshalb erfolgt eine engmaschige mikrobiologische Überwachung der Slurries und der Zwischenprodukte.
Die Überwachung und vorzugsweise die Analytik mit Vorlage von Ergebnisse findet in sog. Echtzeit statt, d. h. die Ergebnisse der Überwachung können spätestens in 2 bis 3 Stunden nach der Probeentnahme vorliegen, sodass eine sehr fein dosierte Zuführung von Gegenmitteln (qualitativ und quantitativ) möglich ist.
Die erfindungsgemäß eingesetzte Analyseeinrichtung ist so ausgestaltet, dass sie nicht nur die Menge der allfällig vorhandenen Mikroben feststellt. Sie ist vor allen Dingen so ausgestaltet, dass sie auch die Aktivität der Mikroben, also insbesondere deren Vermehrungspotential erfasst. Gerade durch diese kombinatorische Analysetechnik lässt sich der mikrobiologische Ist-Zustand und die zu erwartende mikrobiologische Entwicklung des flüssigen Slurries und/oder des Halbfabrikats ermitteln. Dies ist eine Grundvoraussetzung dafür, dass eine kurzfristige Reaktion auf diesen Zustand möglich ist und eine schnelle Dosierung eines antimikrobiell wirkenden Mittels mit geringst möglicher aber ausreichender Menge erfolgt.
Diese zeitnahen, nach der Probenahme möglichen Maßnahmen erlauben den Einsatz von Konservierungsstoffen und/oder antimikrobakteriellen Stoffen weit unterhalb der gesetzlich erlaubten Mengen – so viel wie nötig, aber nicht so viel wie möglich.
Gleichzeitig geht damit eine deutliche Verbesserung in Bezug auf die Längerfristigkeit der Lagerungsmöglichkeit und in Bezug auf die universelle Einsatzfähigkeit einher.
Logistik
Da, wie dargelegt eine weitere Dispergierung nicht mehr notwendig ist, vielmehr die Slurries bzw. Zwischenprodukte bei der Endverarbeitung nur noch einem einfachen Mischprozess unterworfen werden, ist eine kontinuierliche Produktion bzw. eine Produktion on-demand möglich.
Lagerfähige Slurries können über längere Strecken in Tankfahrzeugen transportiert werden und ermöglichen die Lagerung und Weiterverarbeitung an dezentralen Orten, ohne, dass dort eine vollwertige Farbenfabrik mit Siloanlagen vorhanden sein muss. Damit können auch an entlegenen Standorten innerhalb von wenigen Wochen kostengünstige Kapazitäten zur Herstellung von Farben aufgebaut werden.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Plattformrezepturen/Rezepturarchitektur
Bei der Erstellung einer Plattformrezeptur sind sinnvollerweise zunächst Nachweise zur Eignung der Rohstoffe für eine Verarbeitung zu funktionellen Produkten, vorzugsweise eines Halbfertigproduktes oder des Fertigproduktes und Nachweisen der wechselseitigen Verträglichkeiten nach physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften zu erbringen. Zu Beginn dieser Überlegungen wird dieser Nachweis wiederum unter Laborbedingungen geführt.
Dazu werden die Rohstoffe in Kombination mit anderen Rohstoffen nach physikalischen und/oder chemischen und/oder anwendungstechnischen Eigenschaften getestet.
Über einen vorgegebenen Zeitraum erfolgt eine Prüfung der Funktionen und der Stabilität der Plattformrezepturen.
Das Testen der hypothetischen Plattformrezepturen erfolgt unter Laborbedingungen auf der Miniaturanlage.
Die Formulierung der Plattformrezepturen und die Festlegung der für die Herstellung der Plattformrezeptur erforderlichen Verfahrensschritte werden vorzugsweise aufgrund von durchgeführten Testreihen und/oder Messreihen ermittelt.
Zudem erfolgt ein Definieren der erforderlichen Funktionen des jeweiligen Produkts, um die Plattformrezeptur für eine große Bandbreite von Produkten, vorzugsweise eines Halbfertigproduktes oder des Fertigproduktes einsetzbar machen zu können.
Plattformrezepturen werden auf Grundlage des jeweils gewünschten Inhalts, der erforderlichen Verarbeitungsschritte und der Prozessparameter erstellt.
Mit Hilfe der Plattformrezepturen werden die Rohstoffe zunächst zu standardisierten funktionalen Halbfertigprodukten verarbeitet. Die Plattformrezeptur umfasst vorzugsweise pulverförmige und flüssige Rohstoffe, die vorzugsweise unter Zugabe von Fluiden, insbesondere Wasser zu einem Slurry zusammengemischt werden.
Der Einsatz von Plattformrezepturen ermöglicht, dass die bisherigen Einzelrezepturen bei der Herstellung der Bautenfarben nicht mehr aus Einzelrohstoffen, sondern aus in vielen Endrezepturen universell einsetzbaren, funktionalen Plattformenrezepturen hergestellt werden können.
Die Anmischung von Einzelrezepturen aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Rohstoffen kann unterbleiben.
Die als Plattformrezepturen ausgebildeten Halbfertigprodukte sind in der Weise rezeptiert, dass sie als Basis für eine Vielzahl unterschiedlicher Endprodukte eingesetzt werden können.
Hierdurch wird weitestgehend eine Standardisierung der Plattformrezepturen erreicht, was zu einer besonders wirtschaftlichen Herstellungsweise führt.
Durch die universellen Einsetzbarkeit für viele Endrezepturen, können Produktionsansätze für Plattformrezepturen und Halbfabrikate in großen und Chargen wirtschaftlich hergestellt werden.
Die Anzahl der für die Herstellung der jeweiligen Einzelrezepturen sonst erforderlichen Handgriffe, und die Anzahl der damit zusammenhängenden Fehlerquellen, kann deutlich reduziert werden, wodurch sich der gesamte Herstellungsprozess vereinfachen lässt.
Die Qualitätseigenschaften beschreiben vorzugsweise den Nassabrieb, das Deckvermögen der Farbe, den Glanzgrad, die Wetterbeständigkeit und die Verarbeitungseigenschaft. Es versteht sich von selbst, dass die vorausgehende Aufzählung nur beispielhaft und in keiner Weise ausschließlich gemeint ist.
Nachfolgend wird festgelegt, welche Rohstoffe erforderlich sind, um vorbestimmte Eigenschaften beeinflussen zu können.
Ein Kombinieren der erforderlichen Produkteigenschaften und ein Verteilen auf eine reduzierte Anzahl von Plattformrezepturen führen zu einer größtmöglichen Bandbreite von Einsatzmöglichkeiten.
Hypothetische Rohstoffkombinationen werden auf der Grundlage der rohstoffindividuellen Eigenschaften formuliert.
Ökonomische und versorgungsrelevante Aspekte wirken in die Formulierung der Rohstoffkombinationen hinein.
Aus einer begrenzten Anzahl von Plattformrezepturen kann somit eine große Vielfalt an Bautenfarben-Endprodukten, vorzugsweise Dispersionsfarben, Silikonharzfarben, Silikatfarben, Silikatdispersionsfarben, Holzbeschichtungen, Lacke und Lasuren hergestellt werden.
Eine gegenüber der Anzahl der Einzelrezepturen vergleichsweise geringe Anzahl von Plattformrezepturen kann für nahezu alle Endprodukte eingesetzt werden. Hierdurch wird eine wirtschaftliche Produktion der Plattformrezepturen auch in großen Chargen möglich.
Eine Zusammenführung von unterschiedlichen Slurries zu einer Plattformrezeptur findet vorzugsweise in geschlossenen Systemen statt.
Die jeweiligen Slurries werden je nach gewünschter Qualitätsausprägung in unterschiedlichen Qualitäten hinzudosiert.
Zur Herstellung eines auf wenigstens einer Plattformrezeptur basierenden Slurries werden vorzugsweise pulverförmige Rohstoffe ohne Umweg über ein Silo oder eine sonstige Pulverförderung direkt aus dem anliefernden Tankwagen abgesaugt und in eine flüssige Phase weiterverarbeitet.
Rohstoffe werden dazu je nach Bedarf in der gewünschten Menge in Tankwagen oder in Containern verschiedener Größe angeliefert und direkt in den Prozesstank eingeleitet. Materialverluste durch schmutzintensives Aufschneiden und Ausleeren aus Bigbags oder Säcken werden vermieden, da die kraftraubende und äußerst schmutzintensive Anmischung einzelner Farbrezepturen aus Säcken oder Bigbags z. B. in Dissolvern entfällt.
Die Plattformrezepturen werden als Halbfabrikate vorzugsweise in Slurrytanks gelagert und in einem Prozesstank zu Fertigprodukten verarbeitet.
Der Einsatz von Plattformrezepturen und die Anmischung von Slurries ermöglicht es, den „Muskelarbeiter” durch einen „Maschinenführer” zu ersetzen, der die Produktion von Bautenfarben bequem mittels eines Touchpad-Computers steuern kann.
Auf diese Weise können eine hohe Variantenvielfalt und kurze Lieferzeiten sichergestellt werden.
Dies gilt umso mehr für Standorte in unterschiedlichen Ländern. Regionale Vorlieben können durch einfaches Zumischen landesüblicher Zusatzstoffe zu den grundlegenden Plattformrezepturen schnell umgesetzt werden, ohne dass es in den einzelnen Ländern gesonderter Produktionslinien bedarf. Beispielsweise bevorzugen deutsche Endverbraucher auf der Suche nach der Bautenfarbe „Weiß” ein fast grelles Polarweiß.
In Frankreich würde derselbe Kunde eher ein weiches cremefarbenes Weiß bevorzugen.
Desgleichen bevorzugt der Endverbraucher in Deutschland eher eine matte Wandfarbe, wogegen der englische Endverbraucher eine glänzende Wandfarbe bevorzugen würde.
Die Verwendung von Plattformrezepturen hat den Vorteil, dass die Produktionslinien erheblich verschlankt werden können, wodurch sich der Platzbedarf der Produktionsanlagen verringern lässt.
Bestehende Räumlichkeiten oder angemietete Standardlagerhallen können in der Regel ohne wesentliche bauliche Veränderungen für die Verwendung von Plattformrezepturen eingesetzt werden.
Wäre dagegen eine Erweiterung der Produktionslinien nach herkömmlichem Muster erforderlich, würde dies zusätzliche Investitionen für den Ausbau des Rohstofflagers, insbesondere für Siloanlagen oder andere Trockenlagermöglichkeiten für Pulverrohstoffe erforderlich machen.
Die Plattformrezepturen sind zumindest europaweit einsatzfähig, da sich sämtliche Euronorm-Qualitätsmerkmale durch eine Dosierung der entsprechenden funktionalen Plattformrezepturen darstellen lassen und die engen Vorgaben zum Einsatz von Konservierungsmitteln erfüllen.
An dieser Stelle könnten die Vorteile der Verwendung der Plattformrezeptur an Hand des folgenden Beispiels gezeigt werden.
Zur Herstellung von 40.000 t Bautenfarbe in gegebener Rezepturvielfalt waren nach herkömmlicher Methode ca. 15.000 Ansätze notwendig. Durch Konzentration auf Rezeptur-Plattformen kann die Verarbeitungskapazität der neuen Anlage voll ausgenutzt und die Anzahl der Ansätze auf etwas mehr als 1.500 reduziert werden.
Die geringere Anzahl an Ansätzen spart gegenüber der herkömmlichen Fertigungsweise erhebliche Prozesszeiten ein, insbesondere bei Rüst- und Transportvorgängen, Reinigungsprozessen, Prüfzeiten.
Die Produktion und Lagerung von Plattform-Rezepturen in großen Ansätzen ist erheblich Ressourcen schonender, als die herkömmliche Fertigungsweise und ist in der Lage Einsparungen in Bezug auf folgende Parameter, nämlich Energie, Rohstoff, Rezepturenschwund, Farbschlammenentsorgung, Verpackungsmaterial, Einsparung von Konservierungsmitteln zu erzielen.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Plattformrezepturen besteht darin, dass eine Vielzahl von Bautenfarben-Endprodukten in Form von Dispersionsfarben, Silikonharzfarben, Silikatfarben, Dispersionssilikatfarben, Holzbeschichtungen, Lacke und Lasuren jeweils aus denselben Slurries zusammengemischt werden kann.
Diese modular zusammengestellten Farben können je nach Einsatzzweck bereits als Endprodukt eingesetzt und an gewerbliche Wiederverkäufer geliefert werden. Sie können aber auch als modulare Basis für eine weitere Verarbeitung zu qualitativ höherwertigen Endprodukten dienen.
Basierend auf den plattformbezogenen Rezepturmodulen ist es möglich, auch kundenspezifische Wünsche zu berücksichtigen. Ein und derselbe Produktzustand kann zum einen als fertiggestelltes Endprodukt in die Lieferung zum Wiederverkäufer gehen und zum anderen als modulare Basis für eine weitere Verarbeitung dienen, indem spezifische Kundenwünsche durch Beimischung (und nicht Dispergierung) von Additiven erfüllt werden können.
Das modulare Produktionsverfahren ermöglicht, dass ein etwaiger letzter, kundenspezifischer Verfahrensschritt nicht in dem Stammwerk des Herstellers der Bautenfarben erfolgt. Vielmehr ist es denkbar, dass die letzte kundenspezifische Individualisierung der Bautenfarbe auf den speziellen Bedarf des Endabnehmers hin z. B. an einem entlegenen ausländischen Standort erfolgt, an dem sich etwa der Hauptsitz eines gewerblichen Wiederverkäufers befindet, für den kundenspezifische Endprodukte zur Verfügung gestellt werden sollen. Dieser letztgenannte Aspekt ist also auch in dem unten genannten Unterpunkt zur Logistik zu berücksichtigen.
Die vom Kunden, dem gewerblichen Wiederverkäufer oder von dem Endverbraucher gewünschte Produktvielfalt wird bei der Herstellung des Farbfertigprodukts erst in einem letzten Verfahrensschritt verwirklicht. Hierzu werden der vorgefertigten Plattformrezeptur aus unterschiedlichen Vorratsbehältern individuelle Additive und andere Zusatzstoffe wie z. B. Lackhilfsmittel, Imitatoren, Katalysatoren oder Emulgatoren in verschiedenen Mischungsverhältnissen zugeführt.
Die Tönung des Slurry kann nach indivduellen oder regionaltypischen Farbwünschen des Kunden erfolgen.
Zusätzlich kann beispielsweise die Beigabe vorzugsweise spezieller Additive für einen besonderen Schimmelschutz oder die Zumischung von Styroporpartikeln für eine besondere Wärmewirkung sorgen.
Individuelle DIN-Qualitätsmerkmale wie z. B. ein besonderes Deckungsvermögen, eine spezielle Nassabriebsbeständigkeit oder ein besonderer Glanzgrad werden je nach Anforderung durch den Endverbraucher durch eine bedarfsgerechte Zudosierung der funktionalen Plattformrezepturen hergestellt.
Bei allem Vorstehenden erfolgt eine Dokumentation des Spezifizierens und des Rezeptierens der standardisierten Plattformrezepturen, insbesondere ein Dokumentieren der ermittelten Kenndaten der Plattformrezepturen sowie der zur Herstellung der Plattformrezepturen erforderlichen
Verwendung von flüssigen Rohstoffen (Slurries) und flüssigen Halbfertigprodukten/Modulare Bautenfarbenherstellung aufgrund von Plattformrezepturen
Anstatt unter Rückgriff auf Einzelrezepturen erfolgt die Entwicklung von Produktfamilien einheitlich auf Grundlage von Plattformrezepturen.
Über die Plattformrezeptur hinweg kann eine Harmonisierung der einzelnen für die Herstellung der Bautenfarben erforderlichen Rohstoffen erfolgen. Auf diese Weise kann die Anzahl der gesamt zu verwendenden Rohstoffe deutlich reduziert werden.
Anstelle von Einzelrezepturen werden vorzugsweise Rohstoffhalbfabrikate in Form von Plattformrezepturen entwickelt.
Die Plattformrezepturen stellen dabei eine Kombination von Rohstoffen im Sinne eines größten gemeinsamen Vielfachen dar, um die jeweilige Plattformrezeptur in einer Vielzahl von Fertigrezepturen und/oder Endrezepturen einsetzen zu können.
Zur Verarbeitung zu einem Slurry werden die jeweils erforderlichen Füllstoffe im Allgemeine und vorzugsweise Halbfabrikate im Speziellen eingangs des Herstellungsverfahrens in eine flüssige Phase überführt, also dispergiert.
Die Dispergierung erfolgt, damit in den verbleibenden Verfahrensschritten nur noch die miteinander zu kombinierenden Plattformrezepturen in Form von Slurries zusammengemischt werden müssen.
Eine zusätzliche weitere Dispergierung kann unterbleiben.
Halbfabrikate in Form von Bindemitteln werden mit Additiven, vorzugsweise Netzmitteln, Entschäumern oder Konservierern vermischt.
Füllstoff-Halbfabrikate sind z. B. Titandioxid, Calciumcarbonat, Talkum. Die Füllstofffabrikate werden mit Additiven in der erforderlichen Qualität und Menge vermengt.
Optimierung des Wasserhaushalts von Füllstoff-Halbfabrikaten
Die Verwendung von Slurries aus Halbfabrikaten vorzugsweise in flüssiger Form führt dazu, dass ein Vielfaches mehr an Wasser in den Fertigungsprozess eingeführt wird, als im jeweiligen Fertigprodukt erforderlich wäre.
Zur Regelung des Wasserhaushaltes werden die Füllstoffe und/oder Plattformrezepturen in Slurries vorzugsweise im Hinblick auf die Morphologie und die Partikelgröße des Endprodukts so kombiniert werden, dass eine hohe Packungsdichte erreichbar ist.
Durch die hohe Packungsdichte kann der Wasseranteil im Slurry auf ein optimales Maß reduziert werden.
Verfahrensparameter
Für die einzelnen Rohstoffe und Zwischenprodukte werden die Verfahrenstechnischen Parameter ermittelt. Hierzu gehören Viskosität, Temperatur, Drehzahl des Dispergieraggregats, Dispergierzeit und andere Parameter, die dem Fachmann geläufig sind. Zur Erhaltung und Optimierung der Prozessparameter wird vorzugsweise eine allgemeine Verarbeitungsreihenfolge der Rohstoffe und Zwischenprodukte eingehalten.
Dispergierung nur zu Beginn des Prozesses
Die Füllstoffe bzw. Rohstoffe werden zu Beginn des Prozesses dispergiert. Dies geschieht vorzugsweise nur einmal. Die Füllstoffe werden in der Folge nur noch in flüssiger Form als Slurries weiterverarbeitet oder bis zur Weiterverwendung in Prozesstanks gelagert.
Es werden vorzugsweise Dispergiermittel zugeführt, die die Festkörperpartikel in der Flüssigkeit aufschlämmen und in der Schwebe halten. Im aufgeschlämmten Zustand sind die Feststoffpartikel in der flüssigen Phase suspergiert.
Dispergiermittel sind Additive, die das Dispergieren, also die optimale Durchmischung von mindestens zwei, eigentlich nicht mischbaren Phasen (Substanzen) ermöglichen oder stabilisieren.
Mit Hilfe der Verbindung von festen und flüssigen Rohstoffen zu einem Slurry reduziert sich bei der Herstellung der Bautenfarben die Anzahl der zu verarbeitenden Komponenten und Verarbeitungsstufen erheblich.
Mit Hilfe von Slurries lassen sich Endprodukte bei der Bautenfarbenherstellung modular aufbauen. Die Farbmodule können in Form von Pattformrezepturen je nach Bedarf zusammengemischt werden.
Die Dispergierung vorzugsweise der Rohstoffe findet während des Prozesses der Herstellung der Bautenfarbe jeweils nur einmal zu Beginn des Herstellungsverfahrens statt.
Bis zur Weiterverarbeitung des Slurrys werden die miteinander vermengten Rohstoffe in Tanks gelagert. Die Slurries werden im weiteren Produktionsverfahren nur noch vermischt.
Eine nochmalige Dispergierung ist jedoch nicht erforderlich.
Die Dispergierung und die Verarbeitung der Rohstoffe zu einem Slurry erfolgt unmittelbar im Anschluss an das Absaugen der jeweiligen Stoffe aus dem Silowagen.
Die Notwendigkeit einer zusätzlichen kostenintensiven Silo- und Pulverfördertechnik entfällt somit.
Mikrobiologie
Im Folgenden werden die Verfahrensschritte näher beschrieben, die bei der Produktion der Bautenfarbe zur Herstellung eines verwendbaren (handelbaren) Slurry erforderlich sind.
Der Slurry ist im Folgenden vorzugsweise als Plattformrezeptur oder als Fertigprodukt oder als Halbfertigprodukt bei der Farbherstellung ausgebildet.
Es erfolgt ein Impfen des Slurry zur Vermeidung der Verkeimung bei der Lagerung vorzugsweise im Prozesstank oder dem Transport in Tanks.
Innerhalb des Slurry wird der Zustand der Bakterienbildung permanent mit Hilfe des bereits bekannten Analyse-Verfahrens gemessen (gescreent).
Hierdurch werden die Quantität und die Qualität der Bakterienaktivität im Slurry innerhalb weniger Minuten kontinuierlich ermittelt. Im Gegensatz zur Probenvorbereitung dauert die Durchführung der Messung nur wenige Minuten.
In Abhängigkeit des Messergebnisses wird dem Slurry vorzugsweise ein Konservierungsmittel und/oder antibakteriell wirkendes Mittel zugeführt, das in Qualität und Menge an die Quantität und die Qualität des Bakterienbefalls des Slurry angepasst ist.
Auf diese Weise ist eine schonende und bedarfsgerechte Zugabe von Konservierungsmittel möglich.
Sämtliche in die Farbherstellung einfließenden und vorzugsweise in Form von Slurries vorliegenden Rohstoffe der Plattformrezeptur, vorzugsweise umfassend Bindemittel, Pigmente, Lösungsmittel und Additive können auf diese Weise wirksam gegen eine Verkeimung geschützt werden.
Zusätzlich ist es möglich, Konservierungsmittel einzusparen.
Eine Überdosierung von Konservierungsmitteln kann wirksam vermieden werden.
Resistenzen des Slurry gegen eine Bakterienbildung können wirksam eingeschränkt werden.
Der restriktive Einsatz von Konservierungsmitteln erfordert eine engmaschige mikrobiologische Überwachung der Slurries und der vollzugsweise Halbfabrikate aufweisenden Plattformrezepturen.
Die bisher verwendeten Messververfahren, insbesondere Dip-Slides und Agar-Nährböden erfordern lange Testzeiten von insbesondere 48 bis 72 Stunden.
Zur Definition der für eine jdedenfalls großenteils verkeimungsbefreite Fertigung erforderlichen Plattformrezeptur werden Versuchs- und Testreihen durchgeführt.
Die zu Grunde liegenden Produktionsverfahren werden vorzugsweise auf einer Miniaturanlage simuliert und die erforderliche Konservierungsmittelbeigabe mittels des bereits bekannten Analyse-Verfahrens ermittelt.
Logistik
Da, wie dargelegt eine weitere Dispergierung nicht mehr notwendig ist, vielmehr die Slurries bzw. Zwischenprodukte nur noch einem einfachen Mischprozess unterworfen werden, ist eine kontinuierliche Produktion bzw. eine Produktion on demand, auch an dezentralen Standorten möglich.
Lagerfähige Slurries können über längere Strecken in Tankfahrzeugen transportiert werden und ermöglichen die Lagerung und Weiterverarbeitung an dezentralen Orten, ohne, dass dort eine vollwertige Farbenfabrik vorhanden sein muss. Damit können auch an entlegenen Standorten innerhalb von wenigen Wochen kostengünstige Kapazitäten zur Herstellung von Farben aufgebaut werden.
Das vorstehende gilt nicht nur für Slurries sondern auch für die weiterverarbeiteten Module der Plattformrezeptur zu dem Zweck, dass die Customization an einem anderen Ort als dem Ort der Vorstufen zu der Customization erfolgen kann.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der modularen Plattformrezeptur sowie der Anlage ergibt sich aus der Beschreibung der nachfolgenden Figuren. Hierbei zeigen:
1 eine Situation, bei der nur ein Prozesstank in der Anlage vorhanden ist und
2 eine Situation, bei der zwei Prozesstanks vorgesehen sind und
1 zeigt eine Anlage mit nur einem Prozesstank 1, 10, wobei die Dispergierung als bereits erfolgt vorausgesetzt wird:
Der Slurry 2 kann den Prozesstank 1, 10 in unterschiedlichen Volumen füllen.
Ist der Prozesstank 1, 10 etwa vollständig mit dem Slurry 2 gefüllt, so kann in diesem Prozesstank 1, 10 eine Weiterverarbeitung des Slurries 2 nicht erfolgen, soweit diese Weiterverarbeitung in der Zugabe und in der Vermischung weiterer Rohstoffe bestehen würde. In diesem Falle würde der Slurry 2 zum einen in seiner Eigenschaft als standardisiertes, universell einsetzbares, flüssiges Halbfabrikat, ein verkaufsfähiges Endprodukt sein und entsprechend in Transport- oder Verkaufsbehältnisse 4 abgefüllt werden. Zum anderen würde in diesem Fall der Slurry 2 vorzugsweise mittels einer Rohrverbindung 5 vollständig oder teilweise zu einem im Hauptwerk befindlichen Vorratstank 6 weitergeleitet werden können.
Bei einer nur teilweisen Weiterleitung des Slurries 2 an den Vorratstank 6 entsteht nunmehr freies Volumen zum Zwecke der Weiterverarbeitung des Slurries 2 in dem Prozesstank 1, wie vorbeschrieben was durch Zugabe von Bindemitteln 7 und Additiven und durch Vermischung des Slurries 2 mit denselben erfolgt.
Wird hingegen der Slurry 2 teilweise oder vollständig aus dem Prozesstank 1 in den Vorratstank 6 weitergeleitet, erfolgt dann eine Weiterverarbeitung des Slurries 2 zu einem nachfolgenden Zeitpunkt. Zu einer späteren Weiterverarbeitung wird der Slurry 2 wieder in den Prozesstank 1, 10 zurückgepumpt. Die für die spätere Weiterverarbeitung des Slurries 2 jeweils erforderlichen Rohstoffe 3, wie z. B. Bindemittel 7 werden dazu direkt in den Prozesstank 1, 10 eingebracht, in dem die spätere Weiterverarbeitung stattfindet.
In 1 ist eine Agitationsvorrichtung 20 dargestellt, die ein funktionaler und/oder konstruktiver Bestandteil des Vorratstanks 6 ist.
Es ist möglich, den Slurry 2 aus dem Prozesstank 1, 10 zu seinem Weitertransport abzufüllen und den Slurry 2 dann an einem Standort 8 außerhalb des Hauptwerks zu lagern und durch Vermischung mit Bindemitteln 7 und Additiven dort weiter zu verarbeiten. Zu diesem Zweck bedarf es keiner Fortsetzung der Dispergierung. Die Mischung kann durch eine vorbeschriebene Agitationsvorrichtung 9 erfolgen.
Das Vorstehende Prozedere der Weiterverarbeitung in dem Prozesstank 1, 10 ist natürlich erst recht möglich, wenn dieser von vorneherein nicht vollständig mit dem Slurry 2 befüllt wird, sodass hinreichendes Volumen weiterer Bestandteile besteht.
Die Anlage weist darüber hinaus einen Puffertank (18) auf für weitere Rohstoffe in kleinen Mengen z. B. Cellulose und/oder für weitere, insbesondere pulverförmige Bestandteile. Diese Rohstoffe und Bestandteile werden von einem Silotankwagen (nicht gezeigt) zunächst in den Puffertank (18) überführt. Der Puffertank (18) dient dem Ausgleich schwankender Fördermengen während der Entladung. Die Rohstoffe werden dem Prozesstank (1, 10) entweder direkt von dem Silotankwagen oder über den Puffertank (18) zugeführt.
Je nach Rezeptur werden dem wenigsten einen Prozesstank (1, 10) aus einem Behälter (19) weitere Rezepturbestandteile, wie z. B. Verdicker, Titandioxid, Kaolin oder sonstige pulverförmige Bestandteile zugeführt.
2 zeigt eine Situation, bei der zwei Prozesstanks 1, 10, vorhanden sind:
Die beiden Prozesstanks 1, 10 können jeweils dieselben Aufgaben funktionsgleich erfüllen. Vorzugsweise ist funktionell, insbesondere aber auch räumlich getrennt, zwischen den beiden Prozesstanks 1, 10 eine Dispergiervorrichtung 11 in einer Dispergierkammer vorgesehen. Auch hier weist die Dispergiervorrichtung 11 die Rotor/Stator-Vorrichtung auf, wie sie vorbeschrieben ist. Eine andere Art der Dispergiervorrichtung 11 ist selbstverständlich ebenfalls möglich. Das Wort „zwischen” ist nicht im Sinne einer räumlichen Anordnung zu verstehen, sondern umschreibt die wirkungsmäßige Verknüpfung der Dispergiervorrichtung 11 mit den beiden Prozesstanks 1, 10.
Zu diesem Zweck ist die Dispergiervorrichtung 11 mit Leitungen 12 mit den Prozesstanks 1, 10 verbunden. Es kann, wie vorbeschrieben, eine kreislaufartige, kontinuierliche Dispergierung stattfinden. Die kreislaufartige Dispergierung kann auf eine (nicht gezeigt) oder beide Prozesstanks 1, 10 bezogen sein. Dies bedeutet, dass die Dispergiervorrichtung 11 so geschaltet werden kann, dass sie entweder nur mit einem Prozesstank (nicht gezeigt) 1, 10 oder mit beiden Prozesstanks 1, 10 kommuniziert. Hierdurch entsteht, wie ebenfalls vorbeschrieben, der Slurry 2 aus einem Trockenpulver oder aus einer Trockenpulvermischung und einer Flüssigkeit 13, gegebenenfalls weitere Bestandteile (nicht gezeigt) inkludierend.
Zwischen den beiden Prozesstanks 1, 10 ist eine Leitung 14, insbesondere Rohrverbindung angeordnet, durch die der Slurry 2 je nach Bedarf von einem Prozesstank 1, 10 zum anderen Prozesstank 10, 1 bzw. umgekehrt geleitet, vorzugsweise gepumpt werden kann.
Die Anordnung von zwei Prozesstanks 1, 10 ermöglicht eine besonders flexible Ausgestaltung des modularen Herstellungsverfahrens.
Werden etwa beide Prozesstanks 1, 10 etwa nur zur Hälfte mit dem Slurry 2 gefüllt, ist es möglich, durch Zugabe weiterer Verfahrensstoffe 7 in beiden Prozesstanks 1, 10 eine entweder gleiche oder unterschiedliche Weiterverarbeitung oder Veredelung vorzunehmen, je nachdem, welche Art von Bautenfarbe hergestellt werden soll. Bei diesen, dem Slurry 2 zugegebenen Stoffen 7 kann es sich beispielsweise um eine Bindemitteldispersion, Additive, Konservierungsmittel, Verdickersysteme zur Einstellung der Rheologie, Entschäumer etc. handeln. Da bereits eine Dispergierung erfolgt ist, bedarf es für diese Weiterverarbeitung ihrer nicht mehr. Ein Mischvorgang mittels einer Agitationsvorrichtung 9 ist hierfür ausreichend. Nach Herstellung eines dieser Art zusammengesetzten weiteren Zwischenprodukts oder Endprodukts erfolgt eine Entleerung desselben in Transport- oder Verkaufsbehältnisse 4.
Es ist aber auch möglich, dass nur einer der beiden Prozesstanks 1, 10 mit dem dispergierten Slurry 2 gefüllt wird. In diesem Fall kann ein Teil des Slurries 2 aus diesem Prozesstank 1, 10 dem anderen Prozesstank 10, 1 mittels einer zwischen beiden Prozesstanks 1, 10 angeordneten Leitung 14, z. B. Rohrverbindung, zugeleitet werden. In diesem Fall kann in dem Prozesstank 1, 10, dem der Slurry 2 zugeführt wurde, eine Weiterverarbeitung desselben zu einer nächsten Weiterverarbeitungs- oder Veredelungsstufe nach den vorerwähnten Erläuterungen durchgeführt werden.
Ein in dem den Slurry 2 abgebenden Prozesstank 1, 10 verbleibender Rest an Slurry 2, gleich in welchem Volumen, kann entweder als Halbfabrikat zum Zwecke des Verkaufs entleert werden. In diesem Fall ist das Halbfabrikat praktisch das verkaufsfähige Endprodukt 16. Es ist aber auch möglich, dass der Rest des Slurries 2 in einen anderen Zieltank überführt wird, z. B. in einen Vorratstank 6 am Hauptort des Farbherstellungs-Hauptwerks (nicht gezeigt), mittels dessen dann zu einem späteren Zeitpunkt eine Weiterverarbeitung erfolgt. Die Weiterleitung an den Vorratstank 6 erfolgt vorzugsweise über eine Leitung, insbesondere Rohrverbindung (nicht gezeigt). Als Zieltank kommt aber auch ein Vorratstank 6 außerhalb des Hauptwerks 8 in Betracht; in diesem Fall würde der abgebende Prozesstank 1 entleert werden und der Slurry 2 in ein Transportbehältnis 4 abgefüllt werden.
Soweit vorstehend von der Weiterverarbeitung des Slurries 2 in dem einen Prozesstank 1, 10 oder in beiden Prozesstanks 10, 1 gesprochen wird, ist auch hier zu beachten, dass der Weiterverarbeitung oder Veredelung ein weitestgehend standardisiertes Halbfabrikat in Form des Slurries 2 zugrunde liegt und im letzten Verfahrensschritt durch Beimischung qualitätsbestimmender Rohstoffe 3 und Additive das jeweils angestrebte Endprodukt erzielt wird.
Der wenigstens ein Prozesstank 1, 10 kann so ausgestaltet sein, dass eine Entnahme des Slurries 2 und/oder des weiterverarbeitenden Produktes zum Zwecke der Analyse auf Vorhandensein einer Verkeimung möglich ist. Nähere Einzelheiten werden insoweit im Zusammenhang mit dem Vorratstank 6 dargestellt, die sinngemäß auch für den Prozesstank 1, 10 gelten.
Beide Prozesstanks 1, 10 können konstruktiv als zwei verschiedene, unabhängige Prozesstanks 1, 10 ausgeführt sein. Sie sind in diesem Fall baulich voneinander getrennt. Sie können aber auch in einem übergeordneten Behältersystem angeordnet sein (nicht gezeigt) und dabei etwa durch eine Trennwand voneinander abgetrennt sein. Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit, dass beide Prozesstanks 1, 10 funktional und konstruktiv als Einheit ausgestaltet (nicht gezeigt) sind und die Dispergierung zur Herstellung des Slurries 2 mittels einer getrennt hiervon angeordneten Dispergiereinrichtung 11 erfolgt. In diesem letztgenannten Fall wird der Dispergiervorgang vorzugsweise phasenweise zugeschaltet. Beide Prozesstanks 1, 10 können also in allen vorbeschriebenen Situationen voneinander unabhängig eingesetzt werden.
Nachdem das Prozesstanksystem zusammenfassend erläutert wurde, soll nachfolgend auf die weiteren Anlagenteile und ihre Funktion im Rahmen des Herstellungsprozesses für Bautenfarben eingegangen werden.
Wie dargestellt, wird dem Prozesstank 1, 10 entweder unmittelbar oder mittelbar, z. B. über einen Pulverbehälter 15, Trockenpulver zum Zwecke der Verarbeitung zu einem Slurry 2 zugeführt. Dieses Trockenpulver 13 kann einen Rohstoff enthalten oder eine Rohstoffmixtur umfassen.
Je nach Rezeptur werden dem wenigsten einen Prozesstank 1, 10 neben dem entnommenen, erwähnten Rohstoff bzw. neben der Rohstoffmixtur, der bzw. die von dem Tanksilowagen entnommen wurde, weitere Rezepturbestandteile 7, wie z. B. Verdicker oder Titandioxid oder Kaolin oder sonstige pulverförmige Bestandteile zugeführt. Dies kann dadurch geschehen, dass etwa die Zellulose oder die sonstigen pulverförmigen Bestandteile aus einem oder mehreren weiteren Behältern ausgetragen, insbesondere abgepumpt oder abgesaugt werden und in den wenigstens einen Prozesstank 1, 10 übergeleitet werden.
2 zeigt weiter eine Anlage und eine Verfahrenssituation, bei der bei einem oder bei beiden Prozesstanks 1, 10 der betreffende Slurry 2 unmittelbar oder mittelbar an wenigstens einen Vorratstank 6 weitergeleitet wurde.
Unmittelbar oder mittelbar in diesem Zusammenhang bedeutet, dass der Vorratstank 6 entweder in dem Hauptwerks des Farbenherstellungsprozesses (nicht gezeigt) und/oder in einem Standort außerhalb des Hauptwerks 8 vorhanden ist. Die nachfolgend beschriebene Weiterverarbeitung des Slurries 2 in einem Vorratstank 6 ist dabei prinzipiell die gleiche, unabhängig davon, ob die Weiterverarbeitung im Hauptwerk oder in einem Standort 8 außerhalb des Hauptwerks erfolgt.
In diesem einen oder weiteren Vorratstank 6 wird der Slurry 2 zwischengelagert und dient der flexiblen weiteren Verarbeitung auf Grund der dargestellten modularen Plattformrezeptur.
Auch außerhalb des Standortes des Hauptwerkes 8 des Farbenherstellers dient der Vorratstank 6 der Lagerung des Slurries 2. Zu einer weitergehenden Veredelung außerhalb des Standortes des Hauptwerkes 8 wird insbesondere ein separater Mischtank eingesetzt, in dem alle erforderlichen Module zusammengeführt werden. Die Durchmischung der Stoffe 3, 7 erfolgt mittels eines Rührorgans. Eine abermalige Dispergierung an einem Standort außerhalb des Hauptwerkes 8 des Farbenherstellers ist nicht mehr erforderlich.
Dieser Vorratstank 6 weist eine Rührvorrichtung auf, mittels derer der Slurry 2 in dem Vorratstank 6 kontinuierlich oder periodisch gerührt werden.
Die Rührvorrichtung kann an der Außenseite des Vorratstanks 6 angeordnet sein und mittels geeigneter Konstruktion mit dem Rührwerk in diesen hineinragen.
Dieser Vorratstank 6 weist weiterhin eine Vorrichtung, z. B. ein Ventil, zur Entnahme auf, damit sein Inhalt einer Echtzeitanalytik auf die mikrobakterielle Konsistenz zugeführt werden kann.
Die Anlage umfasst weiterhin eine Einrichtung zur Durchführung einer Analyse 17 zur Bestimmung des mikrobiologischen Zustandes des Slurries 2, insbesondere desjenigen Slurries 2, der in dem wenigstens einen Vorratstank 6 lagert. Die Analyseeinrichtung 17 führt nach entsprechender Probenvorbereitung eine sog. Hygiene-Analytik durch. Mit der Analyseeinrichtung 17 wird analysiert, ob und wieweit eine Verkeimung des Slurries 2 gegeben ist; bejahendenfalls wird vorzugsweise die gesamte Keimzahl ermittelt und angezeigt. Die Analyseeinrichtung 17 ist dazu ausgebildet, nicht nur die Verkeimung als solche zu ermitteln und anzuzeigen, sondern auch eine Aktivitätsanalyse von den Keimen durchzuführen.
Auf Grund der ermittelten Ergebnisse und einer Methode zur Interpretation der Messergebnisse ist es möglich, die Rezeptur individuell zu konservieren. Diese bedarfsgerechte Zuführung von Konservierungsstoffen ist unschädlich gegenüber der menschlichen Gesundheit und der Umwelt. Durch die Echtzeitanalyse wird eine schnelle Reaktion ermöglicht und der weiteren Verkeimung durch frühzeitige Zugabe selektiver Biozide vorgebeugt.
Nach dieser vorstehenden Zusammenfassung werden die einzelnen Verfahrensschritte, Bestandteile und Vorrichtungen erörtert.
Bezugszeichenliste

1: Prozesstank
2: Slurry
3: Rohstoffe (Bindemittel, Additive etc.)
4: Transport- und Verkaufsbehältnis
5: Rohrverbindung
6: Vorratstank
7: Weitere Rohstoffe (Bindemittel, Additive etc.)
8: Standort außerhalb des Hauptwerkes
9: Agitationsvorrichtung
10: Prozesstank
11: Dispergiervorrichtung
12: Leitung
13: Trockenpulver und Flüssigkeit
14: Leitung
15: Pulverbehälter
16: Endprodukt
17: Analyseeinrichtung
18: Puffertank
19: Behälter für Verdicker
20: Agitationsvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0682094 [0092]

Claims

Anlage zur Herstellung von Bautenfarben, umfassend ein Prozesstanksystem, mit wenigstens einem Prozesstank (1, 10) zur Herstellung eines fluiden Slurries (2), einer wenigstens diesem einen Prozesstank (1, 10) zugeordneten Dispergiervorrichtung (11) und wobei dieser wenigstens eine Prozesstank (1, 10) so ausgestaltet ist, dass in ihm die Herstellung und/oder die Weiterverarbeitung und/oder Veredelung des Slurries (2) zu einem Halbfabrikat ermöglicht wird.
Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Prozesstank (1, 10) zur Herstellung eines fluiden Slurries (2) angeordnet ist, welcher so ausgestaltet ist, dass in ihm die Herstellung und/oder die Weiterverarbeitung und/oder Veredelung des Slurries (2) zu einem Halbfabrikat ermöglicht wird.
Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Prozesstanks (1, 10) mit einer Leitung (12, 14) zum Transport des Slurries (2) oder Halbfabrikats verbunden sind.
Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispergiervorrichtung (11) zwischen den Prozesstanks (1, 10) angeordnet ist.
Anlage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Vorratstank (6) und ein Prozesstank (10) mit einer Agitationsvorichtung (9, 20) in dem Farbenherstellungs-Hauptwerk und/oder in einem auswärtigen Standort (8) angeordnet ist.
Anlage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Prozesstank (1) und dem Prozesstank (10) eine Umschalteinrichtung angeordnet ist, dergestalt dass der fluide Slurry (2) oder das Halbfabrikat von dem Prozesstank (1) zu dem Prozesstank (10) oder umgekehrt überleitbar ist und/oder von einem oder den Prozesstank(s) (1, 10) zu dem wenigstens einen Vorratstank (6) überleitbar ist.
Anlage nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Vorratstank (6) mit einer Entnahmevorrichtung zum Zwecke der Durchführung einer mikrobiologischen Analyse versehen ist.
Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage einen Puffertank (18) und/oder einen Behälter für Verdicker (19) und/oder einen Behälter für weitere pulverförmige Bestandteile (15) aufweist, der/die dem Prozesstank (1, 10) prozesstechnisch vorgelagert ist/sind.
Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Prozesstank (1, 10) eine Agitationsvorichtung (9) zur Vermischung des Slurries mit anderen Rohstoffen aufweist.
Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Vorratstank (6) eine Agitationsvorrichtung (20) zum kontinuierlichen oder periodischen Rühren aufweist.
Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispergiervorrichtung (11) zur Durchführung der Dispergierung eine Rotor/Stator-Vorrichtung aufweist.
Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine Absaugvorrichtung zur Absaugung angelieferten Rohstoffes oder eines Premixes von Rohstoffen aufweist.
Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage wenigstens eine Vorrichtung zur Durchführung einer mikrobiologischen Analyse (17) und zur Eindosierung von mikrobiologisch wirkenden Stoffen in den Slurry (2) und/oder ein Halbfabrikat aufweist.
Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispergiervorrichtung (11) so ausgestaltet ist, dass sie Bestandteil des wenigstens einen Prozesstanks (1, 10) ist oder diesem zugeschaltet werden kann.
Anlage nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage mit Leitungen zwischen allen Tanks, zugehörigen Ventilen und Steuerungstechnik ausgerüstet ist, um zwischen dem wenigstens einen Prozesstank (1, 10), dem wenigstens einen Vorratstank (6) Halbfabrikate je nach Bedarf auszutauschen.
Rezeptur für Bautenfarben aus standardisierten flüssigen Halbfabrikaten dergestalt, dass die Halbfabrikate sowohl als verkaufsfähiges Endprodukt oder als Basis für die Weiterverarbeitung und/oder Veredelung einsetzbar sind.
Standardisierte flüssige Halbfabrikate für die Herstellung von Bautenfarben dadurch gekennzeichnet, dass die Halbfabrikate sowohl als verkaufsfähiges Endprodukt oder als Basis für die Weiterverarbeitung und/oder Veredelung einsetzbar sind.
Vorrichtung zur Durchführung der mikrobiologischen Analyse zur Ermittlung der Menge und des Vermehrungspotentials allfällig vorhandener Mikroben und zur Dosierung von antimikrobiellem Mittel, wobei die Behandlung in Umfang und Ausmaß an das Ergebnis der Analyse (17) angepasst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse in Echtzeit ermöglicht wird.