專利名稱：對混凝土進行著色的顆粒狀顏料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顏料顆粒的制備，例如，一種氧化鐵和氧化鉻顏料，其能夠?qū)炷良捌渌a(chǎn)品進行著色。與早期顏料相比，根據(jù)本發(fā)明的方法所制得的顆粒狀顏料通常能夠在混凝土系統(tǒng)中產(chǎn)生優(yōu)于原先的顏料的驚人的著色效果。
背景技術(shù)：
總論早在十九世紀中期直至現(xiàn)在，氧化鐵始終作為一種在種類日益增加的顏料系統(tǒng)中的選擇而被使用。在美國內(nèi)戰(zhàn)以前，天然的氧化鐵被開采出來并用于顏料中。直到二十一世紀，這種顏料仍然在較廣的范圍內(nèi)繼續(xù)使用?；瘖y品、藥物制劑、蠟、涂料、墨水、紙張以及其它大量的不斷出現(xiàn)的新產(chǎn)品仍然靠氧化鐵產(chǎn)生出亮麗的顏色。人們認為這些亮麗的顏色代表了現(xiàn)代社會及當今時代的活力。
氧化鐵(和氧化鉻)的一種主要應(yīng)用是對水泥和混凝土(例如鋪路的平板和石塊)進行著色。上述經(jīng)過著色的混凝土不論是在西方國家還是在東方國家均得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在混凝土行業(yè)中一直使用的是粉末狀金屬氧化物顏料，但最近由于消費者更加青睞于顆粒狀顏料，因此顆粒狀顏料也為大家所知。
粉末狀金屬氧化物顏料為粉塵狀的，因此會對健康造成危害，也不容易進行貯藏和處理。同時，這些粉末不能自由流動，管道會被粉末堵塞，因此不能輕易地通過管道傳送這些粉末。而且，這些粉末流動性較差，因此很難通過鉆孔螺絲對其進行測量，從而不能確保在基料(例如混凝土)中加入適當比例的顏料。
例如，Degussa的美國專利No.4,366,139中公開了一種用于對紙張、水泥、混凝土進行著色的顆粒狀顏料，其中尤其包括炭黑。由于炭黑粉末的顆粒比氧化鐵粉末的顆粒小得多。因此，與氧化鐵相比，碳黑引起的粉塵問題更加嚴重。同時，炭黑懸浮于基料之上，很難將其與基料混合在一起。根據(jù)上述發(fā)明，可以通過以下方法解決粉塵以及混合較難的問題，將炭黑與至少30％的水混合，同時也可以加入含量為0.5％-12％、優(yōu)選為5-10％(基于炭黑的含量)的潤濕劑或分散劑，然后將得到的混合物放入使物質(zhì)顆粒化的儀器中，使其承受一定的擠壓力，從而形成珠狀物質(zhì)或顆粒。根據(jù)上述使物質(zhì)顆粒化的儀器的性質(zhì)和操作，上述擠壓力可能非常大。
Ciba Geigy的美國專利No.4,277,288(1979年公開)公開了一種制備顏料顆粒的方法使顏料粉末形成一流動層，然后在該流動層中加入某種有機液體或蠟，該有機液體或蠟作為一種粘合劑促進顆粒形成。同時還可以加入某種表面活性劑。
Chemische Werke Brockhues A.G的美國專利No.4,946,505公開了在形成對混凝土和水泥進行染色的顏料顆粒的過程中，根本不需要任何擠壓力或成型力就能夠得到令人滿意的產(chǎn)品。通過凝聚技術(shù)可以實現(xiàn)上述目的(例如通過筒狀造粒機)。在水和粘合劑(例如木素磺化鹽)存在的情況下，凝聚使單個顏料粒子之間相互接觸，從而使粒子相互粘附在一起(凝結(jié))形成顆粒。優(yōu)選地，將顏料、水和粘合劑的混合物噴霧干燥，從而得到顏料顆粒。上述所公開的方法需要大量的粘合劑，從而確保顏料粒子粘附在一起，此外還需要使用昂貴的噴霧干燥設(shè)備。
Bayer的美國專利No.5,215,583公開了用顆粒狀顏料進行著色的建筑材料，例如氧化鐵顏料。所述的顏料顆粒是由一種或多種顏料的懸浮液制成。該懸浮液同時含有重量百分比為0.05-5％(相對于顏料的重量)的可溶性鹽。
美國專利No.5,215,584公開了以下內(nèi)容用一種或多種無機染色制劑的懸浮液所制成的有機顆粒以及一種本質(zhì)上可水解或溶解性差的由一個或多個離子構(gòu)成的化合物，對建筑材料例如石膏、火磚、纖維水泥組分、人造石、瓦、石板進行著色。上述化合物本身為一種或多種顏料的基本組成成分。
美國專利No.5,401,313(Elementis Pigments，Inc.為該專利的受讓人)公開了一種噴霧干燥工藝，其中增加了一個步驟，即對顏料顆粒的表面進行處理，從而使顆粒表面帶有電荷。
Bayer的美國專利申請No.5,484,481公開了一種對水泥和混凝土進行著色的顏料顆?；姆椒?。其包括在粘合劑存在的情況下壓縮顏料粉末從而形成薄片；將薄片粉碎；利用現(xiàn)有已知的技術(shù)使被磨碎的薄片圓化(例如使用轉(zhuǎn)盤或滾筒，其中需要在磨碎的薄片中加入水和粘合劑)。
Degussa的美國專利No.5,480,626以及英國專利No.0598318中公開了一種由粉末狀固體制成球形顆粒的方法。將粉末狀固體置于攪拌機中，加入潤濕劑，同時也可加入粘合劑及其它添加劑，使該固體均勻地變濕并進行混合。用一種環(huán)形沖模壓機對該混合物進行沖壓，該沖模壓機的環(huán)形沖模與壓輥之間具有可變的滑程，從而產(chǎn)生圓柱形顏料。上述得到的圓柱形顏料還需要在圓化機中變成圓形從而得到球形顆粒，所述的圓化機具有復(fù)雜而昂貴的肋形板。該專利還提示不需要使用擠壓機，因為其需要高投資的費用，以及當濕度發(fā)生輕微變化時存在一定困難。
Elementis Pigments，Inc.的美國專利No.5,853,476中公開了一種壓縮工藝，其中的實施例為，使用Bepx MS壓實機制備對混凝土進行著色的顆粒。盡管效率非常高，但是該工藝相對較為昂貴。該專利指出，在該工藝中回收過大和過小的原料，可以提高混凝土的著色效果，同時可以節(jié)省廢物處理的費用。
BayerA.G的美國專利No.5,634,970中涉及一種用顆粒狀的無機顏料對有機介質(zhì)進行著色的方法。其中所提及的工藝包括通過噴霧干燥而形成顆粒(通過圓盤或噴嘴進行噴霧干燥)，形成小球狀顆粒(攪拌器，流化床顆粒化，圓盤或滾筒)。該發(fā)明中的一個優(yōu)選實施例為，在壓實機(Bepex 200/50)中進行多階段的壓縮過程。BayerA.G的另一個美國專利No.6,132,505中公開了一個與上述相關(guān)的對建筑材料進行著色的顏料顆粒的制備工藝，其中同時采用壓縮及粉碎步驟，聚乙二醇以及類似的水溶性液體是必需的輔助物質(zhì)。
Bayer的另兩個美國專利No.6,241,167和No.6,079,644中公開了被壓縮或擠壓的顆粒狀材料的生產(chǎn)方法及其對諸如混凝土等建筑材料進行著色的應(yīng)用。上述專利還論述了一系列的回收步驟。
同時參見近期的Bayer的美國專利No.6,270,566和No.6,364,223，以及LafargeBraas GmbH的美國專利No.6,268,410。需要特別考慮的事項顏料的顆?；仨殱M足一定的標準，而其它經(jīng)常包括制粒過程的行業(yè)不需要滿足上述標準。顏料顆粒必須能在基料中輕易地分散開，從而對基料進行均勻的著色。如果顏料顆粒不能輕易地分散開，會出現(xiàn)條紋狀或團狀的著色，從而影響最終產(chǎn)品的外觀。因此，顆粒必須能夠在基材中分散開來。另一方面，還應(yīng)具有足夠的粘附性和強度，從而在儲存或處理過程中不會變成粉末。
另外，混凝土(不論是濕的或是半干的)的生產(chǎn)商們一般還要求顏料中應(yīng)含有盡可能少的、不必要的添加劑。因此比較理想的是，能夠生產(chǎn)出粘合劑含量大大減少了的顏料，如果可能的話，顏料中應(yīng)不含上述添加劑。
在商業(yè)上，人們通常認為在生產(chǎn)顏料顆粒的過程中必須使用一種或多種粘合劑(除了水或其它在顆粒形成后被除去或可以被除去的材料)，從而使顆粒具有一定的強度，使其在處理及儲存的過程中不會變成粉末，并且促進這些顆粒在其最終的用途中分散開來。
發(fā)明目的本發(fā)明的一個目的是生產(chǎn)出結(jié)實的、能夠很容易并且快速地在基質(zhì)中分散開來的顏料顆粒，這些顆粒變成粉塵的可能性很小(也就是說分解成粉末)。本發(fā)明的另一個重要目是，發(fā)明出一種比現(xiàn)有商業(yè)上使用的工藝便宜得多、簡單得多的生產(chǎn)工藝，尤其要比噴霧干燥和球壓工藝便宜。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種易分散顏料顆粒的生產(chǎn)方法，在該方法中不需要使用大量的粘合劑，在某些情況下，甚至不需要使用粘合劑。
本發(fā)明的詳細描述根據(jù)本發(fā)明，提供一種至少選自氧化鐵和氧化鉻的顏料顆粒的生產(chǎn)方法，該顏料顆粒不易分解成粉塵并且能夠自由流動。與現(xiàn)有生產(chǎn)方法(例如噴霧干燥、球磨法及類似方法)相比，該方法使用較為簡單而且便宜的儀器，不需進行圓化的步驟，而且生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量等同于或優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。令人驚奇的是，該生產(chǎn)方法制備出的產(chǎn)品與制備這些產(chǎn)品所用的顏料相比，具有相同或更好的著色性能。
該方法包括將至少一種顏料與水相混合，擠壓該混合物，使其通過至少一個模具形成顆粒，同時壓實該混合物；干燥所得到的顆粒，使得顆粒的最終水量含低于5％(重量百分比)。在該方法中令人驚奇的發(fā)現(xiàn)，通過施加壓力使材料穿過?？椎男袨樵趩蝹€顏料粒子上施加了很大的壓實力，從而增加了顆粒的強度。此外，使用少量的水確保大多數(shù)的顏料粒子沒有變濕，從而與現(xiàn)有技術(shù)中的產(chǎn)品相比，本發(fā)明的顏料粒子在混凝土中能夠快速地分散開來。
可以在上述混合物中加入分散劑和/或粘合劑，在最終產(chǎn)品中需要上述兩種特性，人們發(fā)現(xiàn)，某些粘合劑能夠顯示出某些分散劑的特性，而分散劑可以顯示出某些粘合劑的特性。優(yōu)選地，應(yīng)選擇單個的某種化學品，其既是顆粒狀的粘合劑，當將顆粒加入到需著色的混凝土系統(tǒng)中時又是分散劑。我們稱這類產(chǎn)品為粘合劑/分散劑。
合適的粘合劑/分散劑的例子包括BORRESPERSE NA(木素磺化鈉)、ULTRAZINE NA(木素磺化鈉)、PEXOL2000(皂化松香皂)、DRESINATE214、DISPEX N40(聚丙烯酸鈉)、NARLEX LD31(聚丙烯酸鈉)、SUPAREX CC002(萘磺酸甲醛縮合物)。諸如烷基苯磺酸鈉的分散劑產(chǎn)品(例如抗絮凝劑或潤濕劑)，由于其在擠壓過程中提供額外的潤滑特性，同時在最終用途中能夠改善顆粒的分散特性，因此也可以作為合適的添加劑并包括在上述定義中。
同樣，幾乎不具有或根本不具有分散劑特性的粘合劑通?？梢院鸵环N或多種幾乎不具有或根本不具有粘合特性的分散劑同時使用。
本發(fā)明可以使用粘合劑/分散劑，也可聯(lián)合使用粘合劑和分散劑，其中至少包括一種下列物質(zhì)硬脂酸鹽、醋酸鹽、烷基酚、纖維素制品、木質(zhì)素、丙烯酸樹脂類、環(huán)氧樹脂類、聚氨酯、硫酸鹽、磷酸鹽、甲醛縮合物、硅酸鹽、硅烷、硅氧烷、鈦酸鹽。所使用的粘合劑/分散劑也可以是至少一種下列物質(zhì)木素磺化鹽、聚丙烯酸脂、一種含有聚羧酸酯的萘磺酸甲醛縮合物鹽、一種松香膠的鹽類、一種歧化松香的鹽類、乙炔二醇的非金屬氧化物、烷基苯磺酸鈉、壬酚環(huán)氧乙烷縮合物、基于甘油的環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷共聚體以及雙辛基磺基丁二酸鹽。至少一種粘合劑或分散劑的重量為顏料重量的0.001-10％。
A.混合將顏料、水以及任選的添加劑混合在一起。可以使用任一種攪拌器。特別優(yōu)選的是使用那些對顏料、水和添加劑施加很小或不施加任何剪切力的儀器，從而確保不形成糊狀混合物。在本發(fā)明的一個實施例中，可以向兩個相同單錐鼓式攪拌器中的一個加入氧化鐵粉末，所述單錐鼓式攪拌器包括一個垂直的旋轉(zhuǎn)螺桿，其作用是進行混合，以及一個增強器(包括一個高速旋轉(zhuǎn)的葉片，在葉片的端部具有噴嘴)，用于均勻地加入水及各種添加劑。所加入水的重量為最終膠料重量的1％-30％左右，添加水的主要作用是在隨后的擠壓過程中潤滑氧化物；優(yōu)選使用大約10-20％的水，更優(yōu)選的是使用15％的水。
可以加入添加劑例如萘磺酸甲醛縮合物(混凝土分散劑)、木素磺酸鈉(顆粒粘合劑)、烷基苯磺酸鈉(潤濕劑，作用是使混合均勻)、少量的碳酸鈉(pH調(diào)節(jié)劑)。向攪拌器中加入氧化鐵?？梢栽诩尤霐嚢杵髦?，將添加劑加入水中。每次每桶可以得到2000-3000公斤的水/添加劑的混合物。
在本發(fā)明中，混合物必須為潮濕的粉末而不能變成糊狀。根據(jù)本發(fā)明，為了達到上述要求，加入水的量應(yīng)為總量的1-30％左右，優(yōu)選為10-20％左右。從制作工藝上來說，如果所得到的混合物為潮濕的粉末而不是糊狀物的話，可以得到能夠非常迅速地分散開來的產(chǎn)品。低含水量對于以下是至關(guān)重要的(1)形成穩(wěn)定的顆粒；(2)形成當引入混凝土中能夠迅速分散開的顆粒；以及(3)產(chǎn)生分散的顆粒而不是一個長條。
B.擠壓可以將潮濕的粉末加入任一擠壓裝置中。
目前有許多模擠壓裝置。通過擠壓粉末進行壓實的沖壓機是最古老的壓力凝結(jié)儀器，在多個行業(yè)中具有廣泛的用途。這些機器普遍用于陶瓷、粉末狀金屬、糖果、催化劑行業(yè)中，而且越來越廣泛地用于石油化工行業(yè)中。這些儀器可以分為兩大類往復(fù)式或單沖程機器以及旋轉(zhuǎn)式機器。
往復(fù)式?jīng)_壓機通常是在單個模子上進行一上一下的沖壓。主要適用于需要高壓的復(fù)雜形狀。
往復(fù)式?jīng)_壓機可以進一步分為兩小類噴射沖壓機和退縮沖壓機。
優(yōu)選的適用于本發(fā)明的沖壓機為，混合物在壓力的作用下穿過模上小孔的儀器，其中模子優(yōu)選為帶孔的盤子或篩子?？梢酝ㄟ^螺桿的運動推著混合物穿過模子上的小孔，也可以通過一個活動的葉片或輥子(或類似的推動裝置)劃過模子，然后擠壓混合物并使混合物穿過模子。
達到預(yù)先確定的壓力比較容易，但是在擠壓過程中情況較為復(fù)雜。每個沖程中的壓力峰值不僅僅取決于撞擊中所施加的力，還依賴于被擠壓材料在向前運動過程中所遇到的阻力。后者受多種因素的影響槽、模子或孔的形狀和長度、相對于長度截面積發(fā)生的改變、工具壁的光滑程度、被加工材料的性質(zhì)包括溫度、結(jié)構(gòu)、可塑性等等參數(shù)，如果適用的話，還包括養(yǎng)護管道的類型和長度。
壓力升高速率也非常重要。其取決于沖程的頻率和長度，還取決于葉片運動、擠壓物和模子之間摩擦阻力的大小以及被向前推進而且已經(jīng)被壓縮了的柱狀產(chǎn)品所產(chǎn)生力的大小三者之間相對較為復(fù)雜的關(guān)系。這些力隨著壓縮狀態(tài)和運動速率而改變。
盡管較為復(fù)雜，但是我們認為，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的大多數(shù)技術(shù)人員能夠重復(fù)本文所述的發(fā)明。
推動本發(fā)明的材料穿過模上小孔的壓力作用于兩個方向。最小的力實際上是推著混合物穿過模上小孔。同時，所施加的力產(chǎn)生非常大的側(cè)壓力，當材料穿過模子時，該側(cè)壓力將材料壓緊。使用相對較為簡單和易得的模具可以得到20-28000psi的壓實力。
典型地，模上小孔的直徑應(yīng)在0.3mm到4mm之間，但是也可以更小或更大。所得到顆粒的直徑優(yōu)選在0.5mm至4mm之間，但是也可以更大或更小。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，將潮濕的粉末通過振動加料器從單錐鼓式攪拌機的底部送至擠壓機中，該擠壓機包括一個旋轉(zhuǎn)的模子，該模子里面為一個具有2個輥子的靜止桿，一端一個。模子的轉(zhuǎn)動推動潮濕粉末轉(zhuǎn)向輥子，從而使輥子轉(zhuǎn)動，并形成一接合點(nip point)。模子上有許多直徑為2mm至10mm、優(yōu)選為4mm的鉆孔。這些鉆孔末端都有開口，允許形成小球，這些小球的長度是由切割刀控制的。盡管由于切割刀的作用形成了某些碎屑，所形成的小球長度典型地為6-10mm，其濕度含量低于混合階段所加水量的1-2％，其原因是，當材料穿過模子時，施加的力產(chǎn)生熱量，從而導致水分喪失。
所施加的大的橫向剪切力和形成顆粒所輸入的機械能(以及由此得到的施加在潮濕粉末上的壓實力)可以通過以下方法進行調(diào)整(1)改變擠壓孔的大小(直徑越大，剪切力越小)；和/或(2)改變擠壓速度(例如刮板/輥子的速度)；和/或(3)改變進料速率。
在顆粒形成過程中，由于剪切力和在擠壓過程中所輸入的機械能量，在顏料上所施加的壓實力決定了顆粒的再分散以及強度性質(zhì)。在生產(chǎn)擠壓出來的顆粒時，通過適當?shù)卦O(shè)置這些參數(shù)，所得到的顆粒性質(zhì)可以被調(diào)節(jié)至與其預(yù)期的最終用途相匹配。例如，在生產(chǎn)過程中，如果不需要重新分散，則必須使用高壓實力時，所得到的顆粒將具有高沖擊強度，以及在儲存和處理過程中，具有低的形成粉塵的傾向。然而，當要求具有比較容易進行重新分散的性質(zhì)時，應(yīng)使用較小的壓實力，但是這將使顆粒強度減弱并且不是優(yōu)選的。
C.干燥對擠壓出來的顆粒進行干燥(例如，在盤式干燥器帶式干燥器、流化床干燥器等中進行干燥)。在實施例中，將小球(以及碎屑)加入流化床干燥器中，將濕度含量降至總重量的1％以下。在該階段，較理想的是保持小球的完整性。因為碎屑將被移至旋流器中(進行回收)或送至袋濾器上(進行廢物處理)。
D.篩選和粉碎可以對干燥后的顆粒進行篩選，除去碎屑和/或過大的顆粒。碎屑和過大的顆粒均可以回收。過大的顆粒可以通過機械方法使其尺寸變小，并且重新進行篩選。
此外，作為本發(fā)明的一個重要部分，使過大的顆粒通過破碎機(薄片壓碎機)。我們發(fā)現(xiàn)，將顆粒壓碎能夠給混凝土基料提供出色的著色效果，使得粉碎顆粒的粒子大小分布范圍較寬(例如，150-1500微米)。尤其重要的是，顆粒的形狀是不規(guī)則的。因為我們發(fā)現(xiàn)，這種形狀使混凝土的性質(zhì)更加優(yōu)良，并且更容易分散至混凝土中。
通過破碎機后，可以使材料通過一振動的篩板，在該篩板上只能產(chǎn)生成品和細粒。我們建議，在150微米的網(wǎng)眼上安裝超聲環(huán)以防止出現(xiàn)堵塞。
在實施例中，干燥后的顆粒小球以及碎屑可以通過振動篩板上的大網(wǎng)眼和小網(wǎng)眼分別篩選出來，其中大網(wǎng)眼為1500微米，小網(wǎng)眼的尺寸為150微米。細粒(小于150微米)被重新回收。任何大于1500微米的材料(離開干燥器的大部分材料)將進入下一階段。大小在150-1500微米之間的材料被認為是最終產(chǎn)品，因此被送走。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地在制造顆粒的過程中不進行圓化的過程。由于圓化過程會導致產(chǎn)品在著色以及分散性方面不夠理想，因此應(yīng)避免圓化的過程。
在本方法中，顆粒的產(chǎn)量很高(例如，高于95％)，而且可以非常容易地進行連續(xù)操作。在適當情況下，還可以將制作過程自動化。最終得到的顆粒不論在形狀上還是尺寸上，均不同于被擠壓出來的小球。
相對來說，篩選出來的干燥后的顆粒不含有粉塵和細粉粒。而經(jīng)壓制和噴霧干燥得到的顆粒卻不是這種情況。擠壓出的顆粒中粉塵的含量較低，而且顆粒比較結(jié)實，其顯示出良好的可控制的流動性和可處理特性。
與壓制的顆粒相比，根據(jù)本發(fā)明的擠壓出來的顆粒具有更好的抗沖擊強度，同時在其最終用途中具有類似或更好的快速分散的特性(例如，在混凝土中)。與噴霧干燥的顆粒相比，在最終用途中，擠壓出的顆粒通常具有分散更快的特性。與壓制顆粒以及傳統(tǒng)的被壓實的顆粒相比，擠壓出的顆粒具有等同的或更好的抗沖擊強度。因此，總體來說，與壓制顆粒、被壓實的顆粒以及噴霧干燥的顆粒相比，擠壓出的顆粒具有更好的抗沖擊強度及重分散特性。
作為本發(fā)明的一個重要部分，我們發(fā)現(xiàn)，對擠壓之后的產(chǎn)品進行粉碎可以使顏料本身具有更好的著色效果。
與噴霧干燥顆粒相比，本發(fā)明中所使用的粘合劑/分散劑的量可以非常少。實際上，完全可以不使用上述添加劑而進行分散。該特點對于在某些行業(yè)中使用的顏料非常有利，因為上述添加劑在這些行業(yè)中是非常不利的。由于噴霧干燥及壓制顆粒中需要使用大量的粘合劑，因此本發(fā)明具有顯著的優(yōu)勢。
E.實施例實施例1在該實施例中，所注明的百分比均是基于所用顏料重量的重量百分比。以下為一具有代表性的生產(chǎn)方法中的生產(chǎn)步驟，通過這些步驟對本發(fā)明進行闡述。
步驟1-混合成分1.重量百分比為0-100％(優(yōu)選為63％)的金屬氧化物(紅色、黃色、黑色的鐵氧化物或它們的混合物；以及鉻氧化物)。
2.下述步驟中所得到的重量百分比為0-100％的細粉粒。
3.重量百分比為0-2％(優(yōu)選為0.65％)的分散劑(萘磺酸甲醛縮合物-SUPEREX CCOO2)。
4.重量百分比為0-2％(優(yōu)選為0.32％)的pH緩沖液(碳酸鈉-NOVA CARB)。
5.重量百分比為0-0.5％(優(yōu)選為0.02％)的潤濕劑(烷基苯磺酸鈉-ARYLANSY30)。
6.重量百分比為0-2％(優(yōu)選為0.65％)的粘合劑(木素磺化鈉-BORRESPERSENA)。
7.重量百分比為5-30％(優(yōu)選為15％)的水。
將氧化物和/或細粉粒放入分批混合器中，在該混合器中加入分散劑、pH緩沖液、潤濕劑、粘合劑以及水的液體混合物。通過單錐鼓式攪拌器中的垂直螺桿進行混合0.2-24小時，該攪拌器具有高速的增強器?；旌虾螅纬沙睗穹勰?。
步驟2-擠壓將攪拌器中得到的潮濕粉末加入壓片器中(OSL ORBIT 225/375)。模上小孔的直徑為1-6mm；加料速率為250-2500kg/hr(550-5500lb/hr)。
從壓片機中擠壓出的材料為圓柱形的小粒。
步驟3-干燥從壓片機中得到的小球在流化床干燥器中進行干燥，除去幾乎所有的水分。干燥器的操作溫度為50-170℃。將干燥器氣流中的細粉粒收集至旋流器中，并用篩子對其進行處理。
步驟4-破碎將經(jīng)過干燥器的小球加入破碎機中(BEPEX薄片破碎機)。篩孔為0.5-3mm。
步驟5-篩選對經(jīng)過破碎機的產(chǎn)品進行篩選(ALLGAIER)以除去細粉粒。使用孔徑在105-2000微米(140-10網(wǎng)眼)的篩子?？梢赃x擇在篩板上安裝超聲環(huán)和/或能夠自潔式球系統(tǒng)。
步驟6-產(chǎn)品/回收對過小的產(chǎn)品(細粉粒)重新進行加工。其它所有的材料均為最終產(chǎn)品，將它們包裝進大的袋子中。典型的顆粒直徑范圍為105-2000微米，其d50為850微米。
實施例2以下實施例將顯示本發(fā)明在兩個不同方面的改進。(1)半干混凝土的著色，以及(2)氣動傳輸。
著色-本發(fā)明所屬領(lǐng)域的最終目的是制造出在混凝土中具有著色特性的產(chǎn)品；其著色效果接近于并且在少數(shù)情況下，等同于分散在混凝土中顏料粉末的著色效果。下面將證明本發(fā)明的顆粒與其所來自的粉末一樣，在混凝土中顯示出相同程度的顏色。令人驚奇的是，本發(fā)明所得到的顆粒還能夠在混凝土中產(chǎn)生比粉末更好的著色效果。
給出有關(guān)黃色氧化鐵的例子樣品Delta E Delta L*Delta a*Delta b*黃色粉末 55.75 2.63 28.27擠壓物 2.28 1.12 -1.47 -1.35未經(jīng)篩選的碎2.49 0.99 -0.68 2.19屑經(jīng)篩選的碎屑2.16 1.47 -0.57 1.48在本發(fā)明中，引入破碎步驟所得到的碎屑比使用擠壓物本身能得到更好的顏色效果。Delta b*的數(shù)值代表了黃色增加(δ為正值)或者黃色變淺(δ為負值)。篩選出的碎屑所顯示的黃色在28.27(標準粉末黃色的絕對值)的基礎(chǔ)上增加了1.48個單位，而擠壓出小球所顯示的黃色在標準粉末黃色值28.27的基礎(chǔ)上減少了1.35個單位。
氣動傳輸-在建有傳輸系統(tǒng)的公司中進行了一系列的試驗，其中所述的傳輸系統(tǒng)是將顆粒從容器傳輸至混凝土攪拌車中。試驗的目的是檢測本發(fā)明所生產(chǎn)的顆粒在氣動傳輸器中的完整性。本行業(yè)的技術(shù)人員都知道，顆粒狀氧化鐵顏料在氣動傳輸?shù)倪^程中可以發(fā)生降解，從而導致管道和過濾器堵塞。
由標準氣動傳輸組件構(gòu)成的設(shè)備包括直接位于稱量漏斗上的小加料斗。
直接位于稱量漏斗下的壓力傳輸容器。
約30米長的傳輸管，其中8m垂直向上，6m向下，16m為水平方向。
包括反向氣流(reverse jet)空氣過濾器的分離器為了檢測水平方向的進料，設(shè)置一長約1.5m的振動進料槽，作為設(shè)備的一個獨立部分。只對黃色顆粒進行檢測，約180kg的顆粒分放在六個料罐中。應(yīng)注意的是，在打開料罐時，其中應(yīng)幾乎沒用粉塵，料罐壁以及蓋子上應(yīng)沒有褪色，而且當將顆粒倒入加料斗時，只產(chǎn)生極少量的空氣粉塵。
使用新鮮材料進行多次傳輸，每次傳輸量從5公斤增加至35公斤。在最后一次傳輸后，回收35公斤的材料，其中一部分再傳輸3次，以檢測該產(chǎn)品降解成粉塵的難易程度。
可以傳輸致密相重量達20公斤的材料。此時，傳送壓力升至1.8bar。在該重量以上，所有的傳輸均是在疏相狀態(tài)下完成的，其中傳送壓力不高于0.6bar。所有的傳輸都進行得非常順利，只有當致密相為20公斤時，出現(xiàn)將要堵塞的情況。所有傳輸均在適當?shù)臅r間內(nèi)完成，甚至傳輸35公斤材料的時間少于60秒。典型的工業(yè)上的重量在20公斤左右，需要20秒。
每次傳輸中以粉塵的方式而損失的材料量非常少。典型地，損失變成粉塵的量平均為所有傳輸材料的0.26％左右。在實際情況下，損失量將更少，因為在將集料斗倒空時所產(chǎn)生的空氣粉塵位于混凝土攪拌車里。
將最后一批35公斤材料重新倒入進料斗中，分兩批通過該系統(tǒng)，一批10公斤，另一批25公斤。兩批在傳送時間或粉塵損失量上無明顯差別。在該過程中，將25kg的那批材料再進行兩次傳輸，也就意味著，該批材料實際上一共進行了4次傳送。4次傳送結(jié)束后，材料的降解變得非常明顯。此時，將材料從進料斗中移出非常困難，傳送過程也進行得比較慢，倒空分離器時所產(chǎn)生的空氣粉塵非常多。然而，將其放入桶中進行觀察，發(fā)現(xiàn)其仍然具有某些流動特性，有可能通過至少一次而不導致堵塞。
在振動槽中所進行的試驗同樣令人印象深刻。不論是粗進給還是精細進給，均能完全控制材料的流動。在該試驗中，沒有產(chǎn)生明顯的粉塵，除了在將材料倒入集料斗時，產(chǎn)生了一層薄霧。實際上，應(yīng)該將料罐封上，但是出于試驗的目的，我們使用開口的料罐。
以上所述僅僅對本發(fā)明進行了闡述，并不是對本發(fā)明的限制。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以結(jié)合本發(fā)明的精神和內(nèi)容對所公開的實施例進行修改和變動。只要在隨后權(quán)利要求所請求的保護范圍及其等效范圍內(nèi)，均屬于本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于制備氧化鐵或氧化鉻顆粒的方法，包括將氧化鐵或氧化鉻與重量百分比為1-30％的水混合，形成潮濕的粉末；施加壓力擠壓所得到的潮濕粉末，使其通過至少一個含有多個小孔的模子，從而形成圓柱形的擠壓物；干燥所得到的擠壓物，使擠壓物中的最終含水量小于1％左右；以及將擠壓物的一部分或全部進行粉碎，從而形成顆粒。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所加入的水的重量百分比約15％。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中擠壓物為圓柱形。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述混合物中加入一種選自下列物質(zhì)的化學組合物一種或多種粘合劑/分散劑，以及一種或多種粘合劑和一種或多種分散劑的混合物。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中化學組合物的重量為氧化鐵或氧化鉻重量的0.001-10％。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中化學組合物包括至少一種下列物質(zhì)硬脂酸鹽、醋酸鹽、烷基酚、纖維素制品、木質(zhì)素、丙烯酸樹脂類、環(huán)氧樹脂類、聚氨酯、硫酸鹽、磷酸鹽、甲醛縮合物、硅酸鹽、硅烷、硅氧烷、鈦酸鹽，以及它們的混合物。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中化學組合物包括至少一種下列物質(zhì)木素磺化鹽、聚丙烯酸脂、含有聚羧酸酯的萘磺酸甲醛縮合物、松香膠的鹽類、歧化松香的鹽類、乙炔二醇的非金屬氧化物、烷基苯磺酸鈉、壬酚環(huán)氧乙烷冷凝物、基于甘油的環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷共聚體，以及雙辛基磺基丁二酸鹽。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中擠壓物的直徑范圍在0.1-20mm。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括對擠壓物進行篩選，除去過大和過小的擠壓物。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，進一步包括將篩選出的尺寸過小的擠壓物加入混合物中，重新進行擠壓。
11.含有如權(quán)利要求1所述顆粒的混凝土。
12.一種對水泥或混凝土進行著色的方法，包括將氧化鐵或氧化鉻與一種粘合劑/分散劑以及重量百分比為5-20％的水進行混合，形成混合物；施加壓力擠壓混合物，使其通過至少一個含有多個小孔的模子，從而壓實混合物形成顆粒；干燥所得到的顆粒，使擠出顆粒的最終含水量小于1％左右；以及將顆粒分散至水泥或混凝土的基料中。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括對部分或全部干燥后的顆粒進行粉碎，形成非球形顆粒。
14.一種低粉塵性、能夠自由流動的、對水泥或混凝土進行著色的氧化鐵或氧化鉻顆粒的生產(chǎn)方法，包括將氧化鐵或氧化鉻與重量百分比為1-30％的水混合，形成混合物；施加壓力擠壓混合物，使其通過至少一個含有多個小孔的模子，從而壓實混合物形成顆粒；干燥所得到的顆粒，使顆粒中的最終含水量小于1％左右；對干燥后的顆粒進行篩選，除去過大或過小的顆粒；以及將過大的顆粒進行粉碎，形成非球形的顆粒；以及回收過大或過小的顆粒，或同時回收兩者，并加入混合物中，重新進行擠壓。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中在所述混合物中加入一種選自下列物質(zhì)的化學組合物一種或多種粘合劑/分散劑，以及一種或多種粘合劑和一種或多種分散劑的混合物。
16.一種對水泥或混凝土進行著色的氧化鐵顆粒的生產(chǎn)方法，包括將氧化鐵、一種化學組合物以及一定量的水進行混合，其中所述化學組合物選自下列物質(zhì)一種或多種粘合劑/分散劑，以及一種或多種粘合劑和一種或多種分散劑的混合物，水的量足夠形成潮濕的粉末；擠壓潮濕粉末，使其通過擠壓裝置，形成擠壓物；干燥所得到的擠壓物，使擠壓物中的最終含水量小于1％左右；以及對部分或全部的擠壓物進行粉碎，形成顆粒；其中所得到的顆粒在混凝土中的著色性能等同于或優(yōu)于所使用的氧化鐵的著色性能。
17.含有權(quán)利要求16所述的氧化鐵顆粒的混凝土。
全文摘要
一種制備顏料顆粒的方法，包括將至少一種選自包括氧化鐵和氧化鉻組合物的顏料與重量百分比為1－25％的水進行混合，形成潮濕的粉末。然后，擠壓混合物，使其通過至少一個含有多個小孔的模子。此后對所得到的顆粒進行干燥，使顆粒的最終含水量小于1％左右，將顆粒粉碎并進行篩選，從而得到最終產(chǎn)品。
文檔編號C04B18/02GK1467251SQ0313712
公開日2004年1月14日 申請日期2003年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月20日
發(fā)明者休·約瑟夫·麥考利, 喬治·波多爾斯基, 安德魯·莫里斯, 羅伊·勞恩頓, 莫里斯, 休 約瑟夫 麥考利, 勞恩頓, 波多爾斯基 申請人:伊萊門蒂斯顏料公司