Projekt 22678/01

Entwicklung eines Farbigkeitssensors zur Produktionsoptimierung in der Textilveredlungsindustrie sowie zur Bestimmung der Farbigkeit des Auslaufes von Kläranlagen

Projektträger

Thies GmbH & Co. KG
Borkener Str. 155
48653 Coesfeld
Telefon: 02541/733-362

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Bei der Herstellung und Veredlung von Textilien fallen in großem Umfang Prozessabwässer an, die bei der Abwasserreinigung Probleme bereiten können. In besonderem Maße gilt das für Färbereiabwässer, die vielfach einen hohen Gehalt an nicht fixierten Farbstoffen aufweisen. Die kontinuierliche Überwachung der Betriebskläranlagen sowie die Regelung und Steuerung der abwassertechnisch relevanten Textilveredlungsprozesse erfordern Meßsysteme, die einen schnellen und sicheren Überblick der jeweili-gen Verhältnisse ermöglichen.
Vorhabensziel war die Weiterentwicklung und Modifizierung eines Durchsichtsfarbzahl-(DFZ-)Sensors zur Online-Steuerung von Veredlungsprozessen sowie zum Einsatz als Überwachungseinheit zur Kontrolle der Farbigkeit des Auslaufes der Textilbetriebskläranlagen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Rahmen des Vorhabens sollten folgende Arbeitsschritte untersucht werden:
Phase 1:
Entwicklung des DFZ-Sensors
Modifizierung des Sensors für DFZ-Messung
Phase 2:
Implementierung in Maschinentechnologie und Steuerung, Praxisversuche
Softwareentwicklung und Implementierung von Steuerungsalgorithmen
Überprüfung des Sensors und der Software im Labor und Technikum
Optimierung und Praxisversuche
Wirtschaftlichkeitsberechnung


Ergebnisse und Diskussion

Der am ITCF entwickelte Tauchsensor, der bislang nur an einer Wellenlänge misst, konnte so modifiziert werden, dass eine Absorptionsmessung an drei relevanten Wellenlängen (625 nm, 565 nm, 430 nm) möglich wurde. Es konnte gezeigt werden, dass für alle Farbstoffe zwischen Farbstoffkonzentration und der mit dem DFZ-Sensor gemessenen Extinktionen an allen gemessenen Wellenlängen ein linearer Zusammenhang besteht. Mit Hilfe der Test-Software konnten durch Multikomponentenanalyse Farbstoffmischungen hinreichend genau hinsichtlich der zugrundeliegenden Reinfarbstoffe charakterisiert und diese quantitativ analysiert werden.
Es konnte aufgezeigt werden, dass die RGB-Sensorik zur Durchsichtsfarbzahl-Bestimmung funktioniert und auch für reelle Färbe- und Spülprozesse im Diskontinuebereich eingesetzt werden kann. Dies wurde mit erfolgreichen Färbe- und Spülversuchen im Technikum und in der Praxis belegt. Weiterhin wurde die Software in die Maschinensteuerung der Thies-Färbemaschinen integriert. Es hat sich gezeigt, dass die Bestimmung der Einzelfarbstoffen in Farbstoffmischungen durch die Multikomponentenanalyse möglich ist, sofern integrale RGB-Farbmatrixdaten verwendet werden und die Sensorik mit einem geeigneten Farbstoff kalibriert wird. Als brauchbare Sensorik für den Praxiseinsatz wurde ein Durchflusssensor mit einer Spaltbreite von ca. 1 mm erfolgreich erprobt.
Diese Sensorik wurde hinsichtlich ihrer Eigenschaften eingehend geprüft und mit einem leistungsstärkeren Sender mit verbessertem Signal/Rauschverhältnis ausgestattet, der sowohl die Charakterisierung dunkler Färbeflotten mit kleinem Messspalt als die Untersuchung von schwach gefärbtem Abwasser bei großer Messspalt ermöglicht. Die Fa. Thies hat die Herstellung und Vermarktung eines geeigneten Farb-sensors übernommen. Entsprechende Tests in Labor und Praxis verliefen erfolgreich.
Die entwickelte Sensorik eignet sich weiterhin zur Bestimmung von Abwasserkennzahlen (3cm Messspalt) und wurde bei der Steuerung und Regelung von Abwasserbehandlungsverfahren im Labormaßstab erfolgreich geprüft. Die durchgeführten Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen belegen, dass bei Verwendung der Sensorik einzelne Arbeitsschritte in der Färberei erheblich verkürzt werden können (>15-70%). Die berechneten Einsparungen gegenüber konventionellen nicht optimierten Verfahren liegen je Färbemaschine bei ca. 50 EUR am Tag. Durch Optimierung ergeben sich je Färbemaschine jährliche Einsparungen von mindestens 11.000 EUR.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Vortrag Dr. R. Schneider (ITCF) am 9.2.2007, VDTF-Regionalgruppe Bayern-Nord Fortbildungsseminar, FH Hof, Abteilung Münchberg. Präsentation des Sensors auf der ITMA 2007 in München geplant.


Fazit

Der modifizierte ITCF-Sensor ermöglicht die Bestimmung von Einzelfarbstoffen in komplexen Farbstoffmischungen. Die Sensorik kann zur Prozesskontrolle von Färbe- und Spülprozessen sowie zur Regelung von Abwasserbehandlungsverfahren eingesetzt werden und eignet sich auch zur Bestimmung von Ab-wasserkennzahlen (DFZ-Werte).
Die Projektziele wurden erreicht.