專利名稱：由未經處理的油漆廢渣制備建筑材料的方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及一種通過油漆廢渣制備建筑材料的方法，特別是一種在制備諸如瀝青、水泥、混凝土、灰漿、和石膏等建筑材料過程中使用來自噴漆工作臺操作的未經處理的油漆廢渣的方法。
背景技術：
大型工廠噴漆操作的油漆廢渣處理起來費時費力。當在噴漆工作臺中對汽車這樣的物件噴漆時，多余的漆會被水幕或操作臺格板下的水流所回收。這種回收物就叫做油漆廢渣。油漆廢渣的處理是噴漆工面臨的一個復雜問題。當今可行的處理技術一般基于焚燒、化學和物理處理及固化的方法。這些處理技術的最終產物一般用于廢渣埋填。然而油漆廢渣用于埋填有也局限性，因為要考慮到今后對環(huán)境的潛在危害及在處理這些廢物時所需要的特別防護措施的代價。
人們嘗試了多種方法以便在處理產物中能得到一些有用的副產品而不是廢棄它，從而降低油漆廢渣的處理成本。這些方法在處理過程中大部分涉及干粉操作，而這往往會導致成本方面的代價，從而嚴重限制了人們對這些方法的商業(yè)化興趣。例如Soroushian等人在1996年2月6日的美國專利5,489,333中提到用干燥后的油漆廢渣填充到波特蘭水泥中的應用。St.Louis在1996年11月12日授權的美國專利5,573,587指出可以將未經處理的油漆廢渣與生石灰(CaO)混合，通過化學法來干燥油漆廢渣，得到的漆料及熟石灰的粉末可應用在灰漿、水泥、混凝土和瀝青中。
處理油漆廢渣既要花錢又費時間，所以人們需求一種能利用噴漆過程中產生的全部油漆廢渣的簡單有效的方法。
目前沒有任何參考文獻提到直接用液態(tài)的油漆廢渣作為混凝土或水泥類建材中的一個組分的應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種直接用噴漆工作臺產生的含有水和固相漆料的液態(tài)廢渣，在水泥和混凝土類建材生產過程中作為整體組分的方法，從而為油漆廢渣的回收利用提供了一種高效率途徑。本發(fā)明縮短了料渣處理時間，僅包括很少的步驟，并且避免了對昂貴的加工和廢渣處理的需求。
本發(fā)明利用油漆廢渣制備建筑材料的方法包括(a)將液態(tài)油漆廢渣與一種或多種用于制備建材的材料如水泥或混凝土或其一部分混合，以及(b)使上述混合物固化，從而制得建筑材料本發(fā)明的優(yōu)點在于油漆廢渣在建筑材料中用作水化材料。優(yōu)選地，油漆廢渣作為水化材料的唯一來源。當然，也可以另外加水以達到建材制備所需要的水的比例。
通過上述方法制備的建筑材料也是本發(fā)明的一部分。


圖1是用液態(tài)廢渣制備的水泥和用城市用水制備的水泥的抗壓強度對比圖。
圖2是用液態(tài)廢渣制備的水泥和用城市用水制備的水泥的最大應變對比圖。
具體實施例方式本文中“液態(tài)油漆廢渣”一詞指噴漆間產生的未經過處理或僅僅適當濃縮或稀釋的油漆廢渣。
本領域技術人員應明白，按照本發(fā)明方法處理的廢渣是成分復雜的材料，并且與大多數其它種類的廢渣不同。典型地，在這些廢渣中含有揮發(fā)性有機化合物(VOC’s)，比如稀釋劑和溶劑、可以交聯(lián)“固化”的未固化聚合物涂料樹脂，其包括交聯(lián)劑，以及無機和有機顏料。本發(fā)明尤其涉及使用由汽車及部件在噴漆操作中產生的未經處理的油漆廢渣。
典型的油漆廢渣是在噴漆櫥中對汽車這樣的物件噴漆時，由于過量噴涂的漆以及其它廢物流產生的。過量噴涂的油漆廢渣特別是由包含循環(huán)水的噴漆柜下面的槽來收集。這些液態(tài)的廢料通常含有來自汽車不同漆層如底漆、著色漆和表面漆等的多種成分；而這些不同的漆可能是水基的，也可能是溶劑為基的。所以液態(tài)油漆廢渣中由水、噴漆柜中回收的廢漆，以及那些可以將這些漆類涂料分散在水流中的化學物質組成。
噴漆柜操作過程產生的未經處理的油漆廢渣中典型地含有大約50重量％的油漆和50重量％的水。然而，本發(fā)明可以包括對含有5重量％到80重量％油漆，優(yōu)選20％至60％油漆的油漆廢渣的處理。對油漆含量明顯少于20重量％的油漆廢渣可以通過去除水分進行濃縮，而廢漆含量過高時，可以加入適當的水分而提供油漆廢渣的流動性，使之可以通過泵或傾倒的方式流動傳送，同時使得它含有足夠的水分與水泥混合物、混凝土混合物完全發(fā)生水化反應。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，從噴漆間將未經處理的液態(tài)油漆廢渣輸送出來并直接用作水泥或混凝土或其他建筑材料的水化劑。本發(fā)明一般包括將未經處理的液態(tài)油漆廢渣與一種或幾種用來生產建材的材料進行混合，所述材料包括瀝青、水泥、混凝土、灰漿、或石膏纖維板等。優(yōu)選地，在操作過程中這種油漆廢渣作為唯一的水化劑。然后，為了達到適當的水與原料的比例任選也可以另外加水。
可以與油漆廢渣混合的公知的基礎建材組分的實例包括波特蘭水泥、土灰、灰漿混合物、混凝土混合物、石膏混合物等。
例如，波特蘭水泥是混凝土的基礎組分。它由鈣、硅、鋁、鐵和少量其它成分形成的受控化合物構成，在其最后粉磨階段還要添加一些石膏以便調控水泥的固化時間。石灰和二氧化硅占其質量的約85％左右。通常在生產中用到的原料是石灰石、貝殼、白堊、或泥灰?guī)r與頁巖、粘土、板巖、高爐爐渣、石英砂和鐵礦石組合。這些原料經過粗碎后加熱到1400℃以上，使碳酸鈣轉變?yōu)檠趸}和硅酸鈣，再經粉碎制得灰色的細顆粒產品。水化或向波特蘭水泥中加入水，波特蘭水泥中含有的氧化鈣轉化為氫氧化鈣，由于它能與二氧化碳反應生成碳酸鈣，從而水合氧化鈣成為混凝土中的活性固化材料。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)液態(tài)油漆廢渣可以作為調和波特蘭水泥的主要水源，優(yōu)選地作為唯一水源。
土灰是生石灰和砂子的干燥混合物，也可以用作建筑材料。生石灰的化學成分是氧化鈣，是由石灰石類原料加熱到1400℃以上而產生的。加水將氧化鈣水化并產生可成型且固化成堅硬耐久表面的材料。在本發(fā)明中液態(tài)油漆廢渣可以用作土灰調和用水的主要來源，優(yōu)選地用作調和用水的唯一來源。
灰漿原料是波特蘭水泥和砂子的干燥混合物。這種混合物加水后變得可以用泥鏟涂抹，用于磚或混凝土砌塊類預成型材料的粘結。干燥后的灰漿起能到防止水汽和空氣滲透的密封作用?；覞{最重要的質量特性是結合強度和耐久性。在本發(fā)明的另一實施方案中，油漆廢渣可以用作灰漿調和用水的主要來源，優(yōu)選地用作調和用水的唯一來源。
混凝土原料指波特蘭水泥、砂子以及砂礫、碎石塊等骨料的干燥混合物。該干燥混合物中加入水后成為可以應用的建筑材料。油漆廢渣可以用作混凝土調和用水的主要來源，也優(yōu)選地用作調和用水的唯一來源?；炷聊苡糜谥圃祛A制建筑材料如混凝土砌塊或預應力混凝土，也可以以流動態(tài)進行注?；驖茶T。
石膏指生石膏炒制后的干燥形式。生石膏的化學組成是二水石膏CaSO4-2H2O，當加熱到高于100℃后失去結晶水轉變?yōu)榘胨?，也就是商業(yè)上稱為的熟石膏，經過后續(xù)加工，熟石膏在商業(yè)中可廣泛應用。在使用中在石膏灰中加水后，它能形成可加工或可用泥鏟涂抹的膏體。油漆廢渣可以用石膏灰調和用水的主要來源，優(yōu)選地用作調和用水的唯一來源。石膏的主要用途是生產石膏板這種預成型建筑材料。
瀝青是原油精煉過程中其它成分(汽油、煤油或其它油類)提取后的剩余物。這種材料與骨料和礦物添加劑混合后產生可應用于鋪路或修頂類的建筑材料。瀝青可以加熱后使用，也可以在不希望加熱的場合通過加入液相形成乳化瀝青的方式使用。油漆廢渣可以用作瀝青乳化用水的主要來源，優(yōu)選地用作乳化用水的唯一來源。油漆廢渣中包含乳化劑成分，從而可以減少或不再需要另外添加乳化劑。
本發(fā)明方法制備了高質量的建筑材料。
本發(fā)明的其它優(yōu)點敘述如下。
通過這種方法制備的建筑材料能減少用于特定用途的建筑材料的化學混合物生產中常用的增塑劑、加氣劑等類似化學物質的添加量。
針對水泥固化形成的制品，尤其那些大型結構，伴隨水泥水化反應放出的熱量必須要加以考慮。本發(fā)明在固化基質中引入了新的組分，從而可以緩和水化反應，進而緩和放熱作用。
施工環(huán)境決定了能否滿足澆筑水泥或混凝土或其它水泥基建筑材料的溫度要求范圍。膠凝材料達到工作強度和最終強度所需的時間是一個重要參數。本發(fā)明特別擴展了材料在水的冰點以下的可施工能力。
雖然油漆廢渣流動性很好，但它的粘度比水高，從而導致它更容易與水泥或混凝土相混合。指定Bookfield儀器的ASTM D-2196是測量粘度的典型代表。雖然針對不同的選定組分所希望的粘度也是不一樣的，一般而言粘度通常在2-500厘泊范圍內，優(yōu)選2-100厘泊，從而達到很好的混合性能。
油漆廢渣本身在顏色上是灰色或黑色，從而使得使用它的最終產品與使用水作水合劑的傳統(tǒng)產品相比顏色可能要稍深一些。在大多應用場合這種差別并不明顯，但它可用作有效的鑒別手段。
總之，本發(fā)明的主要優(yōu)點在于提出了利用油漆廢渣作為建筑材料的水化水源，優(yōu)選地作為唯一的水化水源，從而避免了在生產建材之前對油漆廢渣的預處理及粉末化過程。
下面的實施例對本發(fā)明進行了說明。除特別指出外，所有的份和重量百分比都是重量基準的。
實施例下述建筑材料一種使用油漆廢渣制備，另一種利用城市用水制備，都成型為圓柱體試樣，然后比較兩種不同試樣的性能。
實施例1.比較實施例一整袋SakreteTM混凝土原料加入電動混料機中并干混一分鐘，稱取15.000公斤混合后混凝土原料放入塑料桶中，然后稱取1.369kg溫度為76°F的Troy Michigan市城市用水放入一容器中。將稱量過的塑料桶中的15.000公斤混凝土原料放入一干凈的無水混合器中，開啟攪拌馬達并加入前面稱量過的城市用水的3/4，攪拌2分鐘后加入剩余的水，并再攪拌1分鐘。
用塑料杯舀出混合后的混凝土料注入4″×8″的圓柱狀模型中。當模型充滿1/3時敲擊模具壁以排除空氣，并在模具充滿2/3和全充滿時重復上述操作。用刀片將試樣底部弄平。按照美國材料實驗協(xié)會ASTMC31-84要求依據上述方法制備3個測試用試樣(A、B、C)。
實施例2.油漆廢渣實施例除用取自一家商業(yè)化汽車裝配廠噴漆間油漆廢渣取代城市用水外，用與實施例1相同的方法制備混凝土。
固化及測試所有試樣都在完全相同條件下進行固化測試。起始固化在模具蓋緊密封閉下于68-80°F條件進行，然后打開模具蓋在68-80°F下固化28天。固化后的混凝土圓柱體試樣按ASTM C39-83B進行測試。
實驗數據如下所示。

用城市用水磚塊和油漆廢渣磚塊的應力應變對比分別在圖1和圖2中給出。
上述結果表明，用Troy Michigan城市用水制備的混凝土和油漆廢渣制備的混凝土具有相似的抗壓強度和應變，二者都遠高于美國材料實驗協(xié)會ASTM對混凝土的抗壓強度和應變要求。
權利要求
1.一種用液態(tài)油漆廢渣制備建筑材料的方法，包括a.將液態(tài)油漆廢渣與一種或多種用于制備建筑材料的原料混合，及b.使該混合物固化，從而制成建筑材料，其中液態(tài)油漆廢渣用于該建筑材料的水化劑。
2.按照權利要求1的方法，其中的液相油漆廢渣用作建筑材料的主要水化劑。
3.按照權利要求1的方法，其中的油漆廢渣含有5重量％-60重量％的油漆。
4.按照權利要求1的方法，其中加入到混合物中的材料生石灰和砂子以形成膠結物。
5.按照權利要求1的方法，其中加入到混合物中的材料包括波特蘭水泥和砂子以形成灰漿。
6.按照權利要求1的方法，其中加入到混合物中的材料包括波特蘭水泥、砂子和骨料以形成混凝土。
7.按照權利要求5的方法，其中的混凝土用于制作混凝土塊材和混凝土預澆注料。
8.按照權利要求1的方法，其中加入加入到混合物中的材料包括脫水石膏以制備石膏板。
9.使用液態(tài)油漆廢渣以形成乳化瀝青的含水相而生產的鋪路或屋面材料。
10.按照權利要求1的方法制備的建筑材料。
全文摘要
一種利用商業(yè)化噴漆廠過量噴涂產生的含有水和固相漆料的油漆廢渣制備諸如瀝青、水泥、混凝土、灰泥或石膏板類建筑材料的方法。優(yōu)選的實施方案包括直接向建筑材料混合物中加入未經處理的液相油漆廢渣作為水化劑。
文檔編號C08L95/00GK1564792SQ02819673
公開日2005年1月12日 申請日期2002年10月4日 優(yōu)先權日2001年10月5日
發(fā)明者R·R·馬特森, D·M·迪克松, J·R·穆爾, D·A·菲舍爾 申請人:納幕爾杜邦公司