專利名稱：建筑材料的著色方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用?；療o(wú)機(jī)顏料使諸如混凝土或?yàn)r青之類的建筑材料著色的方法。
為了達(dá)到最佳的顏色效果，加工顏料時(shí)需要將顏料研磨成初級(jí)顆粒。由此形成的粉末由于其細(xì)分散狀態(tài)而放出大量灰塵，并易于粘結(jié)，并在加料系統(tǒng)中粘連。因此，對(duì)于有毒的危險(xiǎn)物質(zhì)的情況，在加工過(guò)程中必須采取措施以避免由于灰塵形成而對(duì)人和環(huán)境產(chǎn)生危害。然而，即使在完全無(wú)害的惰性物質(zhì)例如氧化鐵顏料的情況下，避免灰塵公害也已為市場(chǎng)上日益需要。
因此，處理顏料的目的是在好的流動(dòng)性基礎(chǔ)上避免灰塵，改進(jìn)配料，以使顏料在用于建筑材料時(shí)達(dá)到質(zhì)的均勻的顏色效果。在某種程度上，通過(guò)將?；椒ㄓ糜陬伭隙_(dá)到這一目的。造粒和噴霧?；ǔＳ糜谶@一方面。由于壓制方法得到的?；牧嫌邢薜目煞稚⑿?，迄今為止，這一方法仍不太合適。
在使用?；伭蠒r(shí)，市場(chǎng)對(duì)顏料的基本要求是兩個(gè)相向的性質(zhì)即粒化顏料的機(jī)械穩(wěn)定性和好的分散性。機(jī)械穩(wěn)定性決定著好的運(yùn)送性能，不論是廠商與用戶之間的運(yùn)輸及良好的配料都是如此，而且決定在使用顏料過(guò)程中的流動(dòng)性。這是由高的粘著力造成的，而且取決于例如粘合劑的用量或改變形狀過(guò)程中的壓制壓力等。另一方面，可分散性受到下列因素的影響粒化之前充分的研磨(濕法或干法研磨)、操作過(guò)程中的機(jī)械能(剪切力)和分散助劑，而這同時(shí)又使得在干法?；牧现性诨烊虢橘|(zhì)的過(guò)程中粘著力減小。然而，在顏料中由于添加劑/顏料成本率的原因，相當(dāng)大量地使用分散助劑受到限制。另外，高比例的添加劑相應(yīng)地造成著色力或散射能力的減小。由于著色力的波動(dòng)通常低于±5，添加劑的使用也受到限制，即使在它們同時(shí)用作增粘劑和分散助劑時(shí)也是如此。而添加劑也不能不利地改變欲著色的介質(zhì)的使用性能，例如混凝土的強(qiáng)度或凝固力或?yàn)r青的抗壓強(qiáng)度或耐磨力。
根據(jù)先有技術(shù)，生產(chǎn)粒化建筑材料的可能方法是噴霧?；?通過(guò)盤(pán)或噴嘴噴霧干燥)和造粒(混合器、流化床成粒機(jī)、盤(pán)或鼓)。
通過(guò)噴霧干燥?；褂谜澈蟿┯深伭蠎腋∫洪_(kāi)始。在此使用水溶性粘合劑。因此，在DE-A3619363，EP-A0268645和EP-A0365046中的出發(fā)點(diǎn)是諸如木素磺酸鹽類、甲醛縮合物、葡糖酸和硫酸化聚乙二醇醚之類的有機(jī)物質(zhì)，而根據(jù)DE-A3918694和US-A5215583，出發(fā)點(diǎn)是諸如硅酸鹽和磷酸鹽之類的無(wú)機(jī)鹽。噴霧干燥和造粒的結(jié)合在EP-A0507046中也已有描述。
在DE-A3619363(第3欄，第44-47行)和EP-A0268645(第7欄，第18、19行)中已清楚地預(yù)期了壓制方法的使用。在此方法中，借助于壓力達(dá)到強(qiáng)有力的粘合，從而必定達(dá)到運(yùn)送中的良好穩(wěn)定性，但這也同時(shí)減小分散性。
其它方法在應(yīng)用中也受到限制，噴霧?；捎诔傻蔚脑蛐枰褂镁哂辛己昧鲃?dòng)性并因此具有低粘度的懸浮液。因而，與經(jīng)常使用的由高壓干燥顏料過(guò)濾膏進(jìn)行的流化床干燥相比，所述干燥方法需蒸發(fā)大量的水。這導(dǎo)致更高的能耗。對(duì)于事先由煅燒生產(chǎn)的顏料，噴霧粒化意味著又一個(gè)高能耗的加工步驟。而且，在噴霧?；^(guò)程中，或多或少的大比例的精細(xì)物質(zhì)堆積在噴霧過(guò)濾器中，必須再循環(huán)到生產(chǎn)線中。
造粒方法也常有些缺點(diǎn)。由顏料粉末出發(fā)，造?？稍诟邤_動(dòng)的混合器中進(jìn)行，在流動(dòng)床方法中進(jìn)行，或者也可采用盤(pán)或轉(zhuǎn)鼓?；?。所有這些方法都對(duì)粘合劑，通常是水有著大量的需求，使得必須附加以干燥步驟。
在這種情況下，也會(huì)得到不同尺寸的?；牧希绕涫窃趯?duì)于一定量的粉末使用的粘合劑不充足或者液流分布不是最佳時(shí)更是如此。從而對(duì)于粒化材料來(lái)講，一定比例會(huì)變得太大，而另一方面，出現(xiàn)太小的灰塵狀的成分。因此需要將形成的?；牧戏旨?jí)，將過(guò)大和過(guò)小的物質(zhì)再循環(huán)。
盤(pán)式?；瘜?dǎo)致具有寬范圍的粒徑的?；牧稀Ｈ绻捎谔蟮念w粒分散性差而不受歡迎，?；椒ū仨氹S之以強(qiáng)化的人工監(jiān)測(cè)而且?；牧系纳a(chǎn)需通過(guò)手工控制核(nuclei)的量來(lái)達(dá)到優(yōu)化。通常在這一方法中也進(jìn)行分級(jí)，將過(guò)大和過(guò)小的物質(zhì)再循環(huán)使用。
然而，本發(fā)明的目的是提供一種避免了上述的噴霧?；蛟炝７椒ㄔ谟糜跓o(wú)機(jī)顏料時(shí)的缺點(diǎn)的方法，并提供與前面所用的粉末相比具有同樣好的分散性的，充分穩(wěn)定的，可配料的低塵?；牧?。而且，避免分級(jí)和將過(guò)大及過(guò)小的物質(zhì)再循環(huán)的過(guò)程。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，這一目的可通過(guò)將混合。壓制、篩網(wǎng)?；捅P(pán)式粒化的操作步驟多步結(jié)合而達(dá)到。
相應(yīng)地，本發(fā)明提供用?；療o(wú)機(jī)顏料將諸如混凝土或?yàn)r青之類的建筑材料著色的方法，其特征在于將無(wú)機(jī)顏料與粘合劑混合形成粘合粉末，對(duì)該粘合粉末進(jìn)行壓制處理，線性力(line forces)為0.1至15kN/cm，形成密度為0.5至3.0g/cm3的薄片，在篩網(wǎng)?；魃掀扑槌珊撕头勰?，通過(guò)在轉(zhuǎn)盤(pán)或在轉(zhuǎn)鼓中再軋，將這些物質(zhì)完全?；⑴c建筑材料混合。
按照本發(fā)明的方法，可得到d50為0.2至2mm的?；伭希鲱伭峡扇菀椎鼗烊虢ㄖ牧现?。
用于本發(fā)明目的的優(yōu)選的無(wú)機(jī)顏料是氧化鐵、二氧化鈦、氧化鉻通過(guò);因而穩(wěn)定的?；牧鲜悄茉谒鲈O(shè)備中運(yùn)送兩次或更多次的材料。
流動(dòng)特性是通過(guò)檢測(cè)從一個(gè)300至1000ml體積的8mm開(kāi)口的漏斗中的流出特性來(lái)測(cè)定的。如果所述材料自由流出，則定義流動(dòng)特性為好。如果所述材料不流動(dòng)，或只有在敲擊后才流動(dòng)，則認(rèn)為流動(dòng)特性不夠。
在按照本發(fā)明的方法中，作為單個(gè)的工藝已知的不同的?；O(shè)備按特定的順序經(jīng)彼此特定配合連續(xù)地使用(

圖1)，它們是混合器(1)、壓制機(jī)(2)、粗磨機(jī)(3)和轉(zhuǎn)盤(pán)(4)。這些單個(gè)的工藝單獨(dú)或以其它方式結(jié)合使用不會(huì)得到具有有利性質(zhì)的本發(fā)明的?；牧?，所述有利性質(zhì)是指產(chǎn)率(幾乎不含灰成份)、流動(dòng)特性、可運(yùn)送性、可分散性和生產(chǎn)中無(wú)需費(fèi)力控制。這一點(diǎn)在下表中雖很清楚的，其中應(yīng)考慮有利性質(zhì)的總和。
本發(fā)明借助于隨后的實(shí)施例進(jìn)行解釋，但不應(yīng)誤解為是對(duì)本發(fā)明的限制。
實(shí)施例1將100kg鐵紅Bayferrox 130(Bayer AG的市售產(chǎn)品)與3%(3kg)機(jī)油V100(根據(jù)DIN51506的潤(rùn)滑油，在40℃的動(dòng)力學(xué)粘度(DIN51562)為100mm2/s)一起裝入一混合器中并劇烈混合。將混合物在線性力＜3kN/cm的壓制機(jī)(Pharmapaktor Bepex 200/50)中壓制。將形成的厚2-3mm的薄片在裝有2mm篩目寬度的篩網(wǎng)的篩網(wǎng)?；髦写帜?。在直徑70cm的盤(pán)式粒化器用5至10分鐘的停留時(shí)間將預(yù)制顆粒與粗磨過(guò)程中形成的粉末一起粒化。得到的?；牧系牧６葹?.2到2mm，d50為0.69mm。所述?；牧蠈?shí)際上是無(wú)灰的，可灌入的而且在運(yùn)送過(guò)程中充分穩(wěn)定的。
混入水泥砂漿中得到與粉末狀顏料相比98%的相對(duì)著色力。
在混入瀝青中時(shí)，所得到的顏色效果視覺(jué)上與粉末得到的色相相一致。與粉末標(biāo)準(zhǔn)相比紅色相(red shade)a＊差為0.0單位。
實(shí)施例2將25kg Chromoxid GN(Bayer AG的市售產(chǎn)品)按實(shí)施例1所述用3%機(jī)油V100處理。顏料粉末完全轉(zhuǎn)化為粒狀形式，d50為0.53mm。
混入水泥砂漿中，與起始材料相比，得到99%的相對(duì)著色力。
實(shí)施例3將25kg鐵紅130(Bayer AG的市售產(chǎn)品)與2.5%植物油(癸花油，40℃動(dòng)力學(xué)粘度23mm2/s)一起按實(shí)施例1進(jìn)行?；?br> 所述?；牧显谒嗌皾{中得到與起始粉末相比97%的相對(duì)著色力。
實(shí)施例4按照實(shí)施例1，將25kg鐵紅Bayferrox 230A(Bayer AG的市售產(chǎn)品)?；?，并混入瀝青中。在瀝青中得到的顏色效果在視覺(jué)上與粉末得到的色相相一致。與粉末態(tài)相比，紅色相a＊差為-0.3單位。
比較實(shí)施例1在高速混合器(Lodige PM50，Lodige D-4790 Paderborn切碎機(jī)公司制造)中以130轉(zhuǎn)/分鐘的速度將25kg鐵紅Bayferrox 130與3%機(jī)油V100混合10分鐘。在此過(guò)程中，只有一部分粒化了，大部分為灰塵。
實(shí)施例5將按照實(shí)施例1?；?0kg鐵紅Bayferrox 130再在包衣鼓中用300g(3%)熔融石蠟包衣。在瀝青中得到的顏色效果在視覺(jué)上與用粉末得到的色相相一致。與粉末標(biāo)準(zhǔn)相比，紅色相a＊的差是-0.2單位。
比較實(shí)施例2和/或金紅石混合相顏料。
將增進(jìn)粘著力的物質(zhì)用作粘合劑。水和水溶液可直接使用。令人驚奇的是，為混入諸如水泥砂漿和混凝土之類的水性建筑材料體系，不僅可使用可溶于水中的物質(zhì)，而且也可有利地使用不溶于水的粘合劑，例如油類作粘合劑。同時(shí)，可使用不同來(lái)源的油類。除了工業(yè)用油和合成油例如機(jī)油V100(Machine Oil V 100)之類，可使用的油還有源于植物和動(dòng)物的可生物降解油類，例如菜子油、豆油、玉米胚油、橄欖油、椰子油、癸花油或魚(yú)油。
在下面將給出優(yōu)選的實(shí)施方案。
根據(jù)本發(fā)明，在多步?；椒ㄖ胁豢扇鄙俚氖窃诘谝徊街型ㄟ^(guò)在混合器中加入粘合劑來(lái)生產(chǎn)充分粘合的均勻的材料。在第二步中進(jìn)行壓制。
對(duì)于工藝過(guò)程最重要的特征是每厘米寬的輥的壓力(kN)(線性力)。由于加壓面積不能確定，因而不能夠計(jì)算壓強(qiáng)，假定壓制中壓力為線性傳遞。
壓制應(yīng)優(yōu)選在很低的線性力下進(jìn)行。所使用的線性力在市售裝置的最低范圍內(nèi)，例如在0.1和15kN/cm之間，薄片中的粘著力與隨后的篩網(wǎng)制粒機(jī)(例如Bepex GmbH的薄片軋碎機(jī)、D-74211 Leingarten或Frewitt公司，F(xiàn)ribourg/瑞士)中的條件決定了預(yù)制顆粒(核)的尺寸以及核與粉末的比例。線性力優(yōu)選達(dá)到0.5至10kN/cm。
用于建筑材料的?；牧系淖罴蚜接稍摫壤碗S后的造粒中的停留時(shí)間決定。同時(shí)，作為預(yù)制顆粒和粉末之間正確比例的結(jié)果，實(shí)際上顏料全部被轉(zhuǎn)化成自由流動(dòng)的低塵粒化材料。過(guò)大或過(guò)小物質(zhì)的再循環(huán)可省略。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)先有技術(shù)在普通市售的轉(zhuǎn)盤(pán)、包衣鼓(dragee drums)或轉(zhuǎn)鼓上通過(guò)再軋?jiān)炝！?br> 建筑材料可分散性的測(cè)定按下列方法在水泥砂漿中進(jìn)行在混凝土中按照下列數(shù)據(jù)，通過(guò)測(cè)定用白色水泥制得的棱體的著色力來(lái)進(jìn)行水泥/石英砂之比為1∶4;水灰值0.35;顏料淀積水平(pigmenta-tion level)1.2%(基于水泥計(jì)算);使用柏林RK Toni Technik的裝有5-1混合輥筒(mixing bowl)的1551型，轉(zhuǎn)速140轉(zhuǎn)/分鐘，負(fù)載500g水泥的混合器。100秒后，將混合物(300g)的3個(gè)樣品取出，并在加壓(300巴)下制備試材(5×10×2.5cm)。試材的固化在30℃，95%相對(duì)濕度下放置24小時(shí)后在60℃干燥4小時(shí)。借助于Dataflash 2000(Datacolor International;Koln)測(cè)量顏色數(shù)據(jù)(Colour data)，每塊料(brick)4個(gè)測(cè)量點(diǎn)，每個(gè)顏料混合物12個(gè)測(cè)量點(diǎn)。將所得到的平均值與參照樣品的值相比較。評(píng)佑色差Eab和著色力(參照樣品＝100%)(DIN5033，DIN6174)。與參照樣品相比，著色力之差為5%的其可分散性定義為好，著色力之差至多為10%，其可分散性是滿意的。
按下列方法測(cè)試瀝青中的可分散性將顏料/?；伭显诳杉訜岬膶?shí)驗(yàn)室混合器(Rego-Mischer)中與B80型筑路瀝青(Shell AG的市售產(chǎn)品)混合，在180℃集聚60秒鐘。用該混合物制備Marshall試材(“The Shell Butamen Handbook”Shell Bitumen U.K.，1990第230-232頁(yè))。通過(guò)比較紅色值a＊，比色評(píng)估Marshall試材與前述參照樣品的色差(Minolta Chromameter Ⅱ，Standard Illaminant C，Cietab System，Din5033，DIN6174)。a＊值的差少于0.5單位時(shí)視覺(jué)上不能分辨。
以Wurschum公司的加料設(shè)備(PB650，NW150螺桿)測(cè)試可運(yùn)送性。在此情況下，該過(guò)程是通過(guò)該設(shè)備連續(xù)地重復(fù)投配約100kg粒化材料，直到不能再運(yùn)送該材料。具有良好的可流動(dòng)性和可運(yùn)送性的?；牧显谕ㄟ^(guò)該設(shè)備一次后幾乎無(wú)磨損物質(zhì)以至于可不費(fèi)力地第二次在Eirich公司的混合器-?；鱀-6969 Hardheiw中將3kg鐵紅Bayferrox 130混合3分鐘，同時(shí)加入5%、10%和20%的機(jī)油V100。混合器的轉(zhuǎn)速為84轉(zhuǎn)/分鐘，旋轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分鐘。在加入5%和10%油時(shí)，只有一部分?；?，大部分以灰塵形式存在。只有在加入20%油時(shí)，材料才全部?；?。從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的因素(粘合劑消耗、著色力損失、強(qiáng)度)考慮，加入20%油是無(wú)法讓人接受的。
實(shí)施例6將實(shí)施例3的?；牧匣烊霝r青中。所得到的顏色效果在視覺(jué)上與粉末得到的色相相一致。與粉末標(biāo)準(zhǔn)相比紅色相a＊的差為-0.1單位。
實(shí)施例7按實(shí)施例1所述，通過(guò)加入1%六偏磷酸鈉(Graham鹽)的20%溶液使25kg鐵紅Bayferrox 130粒化。得到的?；牧狭綖?.2-2mm?；烊胨嗌皾{中得到與粉末狀顏料相比95%的相對(duì)著色力。在烘箱中將?；牧虾蟾稍?。將干燥的?；牧匣烊胨嗌皾{中得到與粉末顏料相比94%的著色力。
比較實(shí)施例3在壓制機(jī)中以25kN/cm的線性力將100kg鐵紅Bayferrox 130壓制并粗磨。除去灰塵部分，在水泥砂漿中對(duì)0.2至1mm的碎片狀粒化材料進(jìn)行測(cè)試。
相對(duì)著色力只有70%。

＊)只有強(qiáng)烈敲擊方可運(yùn)送。
＊＊)由于強(qiáng)度太低無(wú)法進(jìn)行篩析、在篩上研磨并造粒。
權(quán)利要求
1.用?；臒o(wú)機(jī)顏料使諸如混凝土或?yàn)r青之類的建筑材料著色的方法，其中無(wú)機(jī)顏料與粘合劑混合形成粘合性粉末，將該粉末在壓制階段以0.1至15kN/cm的線性力壓制形成密度為0.5至3.0g/cm3的薄片，然后通過(guò)隨后在篩網(wǎng)?；魃系拇帜⒈∑鬯槌珊撕头勰谵D(zhuǎn)盤(pán)上或轉(zhuǎn)鼓中再軋制，將上述物質(zhì)全部造粒，以形成?；伭希缓髮⒃擃伭吓c建筑材料混合。
2.權(quán)利要求1的方法，其中線性力達(dá)到0.5至10kN/cm。
3.權(quán)利要求1的方法，其中使用氧化鐵顏料、二氧化鈦顏料、氧化鉻顏料和/或金紅石混合相顏料作為無(wú)機(jī)顏料。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述粘合劑選自水、至少一種選自磷酸鹽、硅酸鹽、鋁酸鹽和硼酸鹽的鹽的水溶液和至少一種選自多糖類、纖維素醚、生物生長(zhǎng)的油、精制石蠟基原油、精制萘基原油和合成油的物質(zhì)的水溶液。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述粘合劑用量為0.1-10%(重量)。
6.權(quán)利要求1的方法，其中使用0.1-10%(重量)的水作粘合劑。
7.權(quán)利要求1的方法，其中使用具有至多50%鹽或多糖或纖維素醚的0.1至10%(重量)水溶液作粘合劑。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述粘合劑主要由0.01-6%(重量)的生物生長(zhǎng)油或工業(yè)油或合成生產(chǎn)油。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述粘合劑主要由根據(jù)DIN51562，在40℃的動(dòng)力學(xué)粘度為1.6-1500mm2/s的油類組成。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述粘合劑主要由至少一種選自氧化鐵顏料、二氧化鈦顏料、氧化鉻顏料、金紅石混合相顏料的物質(zhì)以及至少一種選自磷酸鹽、硅酸鹽、鋁酸鹽、硼酸鹽、多糖、纖維素醚、生物生長(zhǎng)油、精制石蠟基原油、精制萘基原油和合成油水溶液的混合物或乳液組成。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所述?；伭显谠炝２襟E之后被干燥。
12.權(quán)利要求2的方法，其中使用氧化鐵顏料、二氧化鈦顏料、氧鉻顏料和/或金紅石混合相顏料作所述無(wú)機(jī)顏料。
13.權(quán)利要求2的方法，其中所述粘合劑選自水、至少一種選自磷酸鹽、硅酸鹽、鋁酸鹽和硼酸鹽的鹽的水溶液和至少一種選自多糖類、纖維素醚、生物生長(zhǎng)的油、精制石蠟基原油、精制萘基原油和合成油的物質(zhì)的水溶液。
14.權(quán)利要求3的方法，其中所述粘合劑選自水、至少一種選自磷酸鹽、硅酸鹽、鋁酸鹽和硼酸鹽的鹽的水溶液和至少一種選自多糖類、纖維素醚、生物生長(zhǎng)的油、精制石蠟基原油、精制萘基原油和合成油的物質(zhì)的水溶液。
15.權(quán)利要求1的方法，其中所述粘合劑是有機(jī)粘合劑，而且粘合劑的用量為0.1-6%(重量)。
16.權(quán)利要求3的方法，其中所述粘合劑的用量為0.1-10%(重量)。
17.權(quán)利要求3的方法，其中使用0.1-10%(重量)的水作粘合劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及采用?；臒o(wú)機(jī)顏料使諸如混凝土或?yàn)r青之類的建筑材料著色的方法。
文檔編號(hào)C08J3/22GK1104188SQ9411366
公開(kāi)日1995年6月28日 申請(qǐng)日期1994年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月27日
發(fā)明者G·林德, M·艾特爾 申請(qǐng)人:拜爾公司