專利名稱：：無機顏料顆粒及其生產和使用方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及無機顏料顆粒，使用若干助劑通過壓制而進行的無機顏料顆粒的生產方法及其在許多
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的應用。甚至象無機顏料那樣大批量的產品，由于工業(yè)衛(wèi)生的原因(例如無塵和毒性，以及改進的流動和計量特性)，在過去幾年中對顏料顆粒的使用有著很大的提高。已知的有噴霧顆粒和粘連顆粒。在噴霧成粒作用中，從含水懸浮液產生噴霧，并且在粘連成粒作用中，在混合器中或在轉盤上粘連，例如，緊接著干燥步驟。這些方法需要大量的能量。用于大批量產品的作為廉價造粒的壓制方法仍然需要或是高壓或是使用粘合劑，因此，由此方法獲得的顆粒通常僅僅適用于特殊的應用領域，例如建筑材料或塑料或在乳膠狀漆中。用于生產適合彩色混凝土顆粒的噴霧干燥方法基于顏料懸浮液和使用粘合劑。在各種各樣的工業(yè)生產中對相應的方法已有描述。使用水溶性粘合劑。在DE-A-3619363，EP-A-0268645和EP-A-0365046中使用象木素磺酸鹽，甲醛縮合物，葡糖酸和硫酸處理的聚乙二醇醚類的有機物質，而根據DE-A-3918649和US-A-5215583使用了象硅酸鹽和磷酸鹽類的無機鹽類。在EP-A-0507046中描述了噴霧和粘連成粒作用的結合。DE-A-3619363和EP-A-0268645因為通過使用壓力得到的微粒的粘附性太大甚至特別地排除壓制方法，即使微粒獲得了良好的運輸穩(wěn)定性旦同樣也降低了分散性質。EP-A-0257423和DE-A-3841848描述了以聚硅氧烷添加劑作為疏水親油添加劑的噴霧成粒作用。提到的噴霧干燥器通常產生很小的微粒尺寸，即高細料。因此從干燥器得到的大部分材料不能直接作為顆粒但作為細料必須保留在過濾機中并且返回到流程中。就噴霧成粒產品而論疏水化(hydrophobizing)后處理產生的顆粒具有很好流動但同時產生非常大量的粉塵。在高壓力下，壓制或壓縮方法產生具有穩(wěn)定的但難于分散的顆粒，并且在低壓力下產生太多的粉塵使得產量不高。具有引起顏料微粒相互間改進的粘合和相互排斥，影響加入特殊介質的穩(wěn)定性的粘合劑或分散劑的作用是相反的，穩(wěn)定化作用并入象混凝土，瀝青，塑料和乳膠漆類的特殊的介質。DE-A-4214195公開了用于用無機顏料顆粒使瀝青著色的方法，其中油類用作粘合劑。用一種簡單的造粒方法生產顆粒。在DE-A-4336613和DE-A-4336612中，通過用粘合劑混合，壓制，碾碎并最終形成顆粒的方法由顏料生產無機顏料顆粒。通過疏水粘合劑和/或通過添加分散劑以及含水體系，將這類顆粒優(yōu)選使用在塑料中。通過專門的生產方法和使用具有特殊性質的粘合劑生產優(yōu)選用在上述專門領域的顆粒。本發(fā)明的目的是為此提供可普遍使用的無機顏料顆粒并且能夠批量生產這類顆粒產品，例如，具有簡單的造粒方法，廉價的和容易運輸的顏料，為的是這些新產品能夠成功地用在各種應用
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。用按照本發(fā)明的顆粒能夠達到該目的，用具有幾個助劑的特殊組合及其生產方法來生產。本發(fā)明提供無機壓制顏料顆粒，該顆粒具有平均直徑為50-1000μm，優(yōu)選為100-800μm，特別優(yōu)選為100-700μm，松密度為0.2-1.8g/cm3，優(yōu)選為0.4-1.5g/cm3，并且相對于顏料的最大水含量為3％重量，該顆粒包括相應專門無機顏料粉末和選自下列a)-c)組的助劑a)具有分子量＜2000并且亞烷基＝亞乙基或亞丙基的聚二醇類，b)木素磺酸鹽類和c)20℃時2％重量的水溶液粘度＜1000mPa.s的纖維素醚，相對于顏料各種助劑的量為0.1-4％重量，優(yōu)選為0.1-2％重量，其中助劑的總量應該不超過0.5-5％重量，優(yōu)選為2-4％重量，并且其中至少兩種和不超過三種的助劑選自不同的組。專門無機顏料粉末優(yōu)選使用氧化鐵，二氧化鈦，氧化鉻，釩酸鉍，金紅石混合相顏料和碳黑。如果至少一種助劑以液體形式存在可得到特別好的無機顏料顆粒。特別優(yōu)選20℃時2％重量的水溶液粘度＜500mPa.s的纖維素醚。優(yōu)選一起使用聚乙二醇與木素磺酸鹽優(yōu)選木素磺酸銨，和羧甲基纖維素或其堿金屬鹽。特別優(yōu)選成雙結合的木素磺酸鹽和聚乙二醇和/或羧甲基纖維素和聚乙二醇作為助劑。按照本發(fā)明的無機壓制顏料顆?？梢栽谟糜谥康牡乃袘?br>技術領域：
內使用。提到的應用領域是建筑材料的著色，特別是混凝土和灰漿，漆類，塑料，紙和象在乳膠漆中使用的瀝青。本發(fā)明也提供用于生產按照本發(fā)明的無機壓制顏料顆粒的方法其特征在于a)一種或多種顏料粉末與選自a)-c)組的助劑混合a)具有分子量＜2000并且亞烷基＝亞乙基或亞丙基的聚二醇類，b)木素磺酸鹽類和c)20℃時2％重量的水溶液粘度＜1000mPa.s的纖維素醚，其中其中至少兩種和不超過三種的助劑選自不同的組。相對于顏料各種助劑的量為0.1-4％重量，b)該混合物須經壓制或團固步驟，c)碾碎該壓制或團固產品，d)將碾碎的產品分離為二或多個部分，e)其中至少85％的顆粒大于50μm，優(yōu)選大于100μm，或在50-100μm之間，優(yōu)選在100-1000μm之間的那部分作為產品排出，也可以在后續(xù)步驟中磨圓，其余部分從該方法中逐出或返回。按照本發(fā)明的壓制方法，通過分離和/或形變碾碎和選擇合適顆粒尺寸范圍是廉價的方法，當涉及0.5-5t/h的高生產能力時，該方法特別容易適用于粉狀無機顏料的成粒。用按照本發(fā)明的方法，用低至中度壓力可以獲得具有良好可測量能力和良好可分散性的足夠可穩(wěn)定運輸的顆粒。另外使用特殊的粘合劑混合物對顆粒的性質(粉末的粘合力和粘著)具有積極的影響。此外，用相應的粘合劑混合物可以產生顆粒的再分散是非常好的摻混。在特別優(yōu)選的實驗方案中，使用至少一種液體助劑和/或一種以液體形式的助劑。另外用液體橋(liquidbridge)可以測量粘合力。以中等壓力(例如在具有20cm壓輥直徑的壓輥壓制機上施加0.1kN/cm-15kN/cm)，用按照本發(fā)明的壓制方法實際上可獲得無塵顆粒。例如通過具有相應網孔寬度的篩粒機進行碾碎。還可以通過篩將顆粒分離成不同的組分。由于較好的可加工性的，因此找到了具有最較窄顆粒尺寸分布的最小顆粒。按照本發(fā)明的顏料顆粒顯示良好的相對顏色強度和良好的懸浮粘度，實際上不產生篩渣(當在懸浮液中再分散時)并顯示良好的放置(settling)性(用按照本發(fā)明的顆?？缮a適當穩(wěn)定的懸浮液)。當將顆粒攪拌成液體或懸浮液時，可經常觀察到發(fā)泡，而使用按照本發(fā)明的顆粒時就不會發(fā)生此現象。用下面的實施例進一步詳細描述本發(fā)明。按照DIN53775，第7部分“在塑化的聚氯乙烯(PVC-P)模塑組合物中測試著色劑；用輥軋機測量分散體的硬度”的說明測試在塑料中的分散性。在混料機上，于160±5℃將測試的顏料分散在PVC中。將得到的軋制板材分成兩半，然后在室溫用軋輥對其施加提高的剪切力。就著色顏料來講，分散性的判斷標準是按照CIELAB(DIN5033，6174)熱和冷軋PVC板之間的顏色位移ΔE，就著白色顏料來講，是熱和冷軋PVC板之間的標準顏色坐標Y(DIN5033)差。在低剪切力下，顏料全部分散良好，而在低溫難于分散的顏料需要用軋輥提高剪切力以全部分散。因此顏色位移ΔE和/或標準顏色坐標Y之間的差越小，顏料分散的越好。就微粒來講分散性是非常重要的，是因為必須首先降低(然后分散在塑料中)顆粒的分散性。對于粉末和成粒，為了使參數ΔE和/或Y基本上沒有區(qū)別，成粒目的是與相應的顏料粉末一樣好的可分散性。ΔE＜1.0個單位意味著良好的可分散性，ΔE為1-2個單位意味著滿意的可分散性。通過測量白水泥制成的棱柱體顏色強度，在水泥砂漿中測試對于建筑材料的分散性，用下面的數據:水泥/石英砂比1∶4，水/水泥值0.35，相對于水泥的顏料作用度1.2％，RKToniTechnik，Berlin使用混合器，用5升混合槽，1551型，速度140rpm，批量500g水泥。100秒中后取三種混合樣品(300g)，在一定壓力(300bar)下生產測試樣品塊(5×10±2.5cm)。測試樣品塊放置在30℃放置24小時，相對濕度95％，接著在60℃干燥4小時。用Dataflash2000，DatacolorInternational，Cologne測量顏色數據，對每塊測量4個點，每種顏色混合物測量12個點。將所得到的平均值與參考樣品的值進行比較。評估顏色位移Eab和顏色強度(參考樣品＝100％)(DIN5033，DIN6174)。相對于參考樣品，顏色強度差高達5％，則判斷具有良好的分散性，顏色強度差高達10％，則令人滿意。在瀝青中測試分散性的方法如下在可加熱的實驗室混合器(Rego混合器)中，在180℃將顏料/顏料顆粒與路面瀝青B80(ShellAG公司的商業(yè)產品)一起混合，并凝聚60分鐘。用混合物生產按照Marshall(“TheBitumenHandbook”，ShellBitumenUK，1990，pp.230-232)的測試樣品塊。通過與顏色粉末的參考測試樣塊的紅值a*比較，評估(MinoltaChromameterII，標準光源C，Cielab體系，DIN5033，DIN174)顏色深淺差。a*值差小于0.5個單位不能用肉眼區(qū)別開。類似于ASTMTestD1200-88，通過評估從100ml體積和6mm開口的漏斗的流出來測試流動性。當原料直接流出時，評估為流動性非常好。如果顆粒阻一下后流出，那么評估流動性為好，如果阻幾下才流出，則認為流動性中等。在RhewumLPA200MC型壓縮空氣過篩機上，按照DiN4188在250μm和和800μm網孔寬度的VA篩網上進行過篩分析。使用約20g樣品進行測試。排出細粉1分鐘并稱量在篩上的粗原料的量。按照如下方法測定含水氧化鐵懸浮液的篩渣和粘度用實驗室溶解器以2500rpm-3000rpm(溶解器盤直徑35mm)將600g要測試的顏料加入400g水中。然后，另外以2500rpm-3000rpm對懸浮體(分散)5分鐘。然后按照下面的方法測定篩渣。將200g懸浮液轉移到45μm的篩上。然后用水(注入流速不能太快)對其洗滌，直到流出的水不再混濁為止。將殘渣在105℃干燥1小時并稱重。用Brookfield粘度計測定粘度。為了測定放置性，用實驗室攪拌器(直徑40mm的螺旋槳攪拌器)以800rpm-1000rpm將200g要測試的顏料顆粒加入到200g水中，然后，以800rpm-1000rpm分散10分鐘。然后用懸浮液裝滿100ml的測量圓筒并且每天讀數。記錄上層溶液的體積。實施例將50g氧化鐵顏料(Bayferrox130；可買到的BayerAG的產品)放到混合器中，加入相應的添加劑并混合15分鐘。然后使用Bepex制造的L200/50P軋輥壓制機(Leingarten)，用壓力(1.3和/或4kN/cm)以恒定軋輥圓周速度對混合物進行壓制。為了確保恒定的加料，在壓制器中加入計量螺桿。使用由Frewitt(Fribourg，Switzerland)制造的MGI-314型破碎機碾碎片狀粉末。然后，通過篩(300μm網孔寬度)對碾碎的原料過篩。用振動槽以約40kg/hr將料加到篩上。所得到的顆粒具有顆粒尺寸300-1000μm，平均60-90％顆粒的尺寸在300-800μm之間。顆粒的性能可參見下面的表。表1</tables>壓力1，3kN/cmWaninAM-木質素磺酸銨，Lignotech的商業(yè)產品WalocelCRT30p-縮甲基纖維素，粘度按照Haake(TypRotoviskoRV100)于20℃，在2％含水溶液中為30mPa*s，WolffWalsrodeAG的商業(yè)產品PEG400-聚乙二醇，分子量400，HoechstAG的商業(yè)產品WalocelCRT1000p-縮甲基纖維素，粘度按照Haake(TypRotoviskoRV100)于20℃，在2％含水溶液中為1000mPa*s，WolffWalsrodeAG的商業(yè)產品WalocelVPC32104-縮甲基纖維素，粘度按照Haake(TypRotoviskoRV100)于20℃，在2％含水溶液中為5mPa*s，WolffWalsrodeAG的商業(yè)產品*上層相極不透明，形成沉淀表2壓縮力4kN/cmWaininAM-見表1WalocelCRT30p-見表1PEG400見表權利要求1.一種無機壓制顏料顆粒，該顆粒具有平均直徑為50-1000μm，并且相對顏料的最大水含量為3％重量，松密度為0.2-1.8g/cm3，該顆粒由無機顏料粉末和助劑組成，助劑選自具有分子量＜2000并且亞烷基＝亞乙基或亞丙基的聚二醇，木素磺酸鹽和20℃時2％重量的水溶液粘度＜1000mPa.s的纖維素醚，相對于顏料每種助劑的量為0.1-4％重量，其中助劑的總量應該不超過0.5-5％重量，并且其中至少兩種和不超過三種的助劑選自不同的組。2.按照權利要求1的無機顏料顆粒，其中無機顏料粉末選自氧化鐵，二氧化鈦，氧化鉻，釩酸鉍，金紅石混合相顏料和碳黑。3.按照權利要求1的無機顏料顆粒，其中至少一種助劑以液體形式存在。4.按照權利要求1的無機顏料顆粒，其中聚乙二醇，木素磺酸鹽和羧甲基纖維素一起作為助劑。5.按照權利要求1的無機顏料顆粒，其中聚乙二醇與木素磺酸鹽在一起作為助劑。6.按照權利要求1的無機顏料顆粒，其中羧甲基纖維素和聚乙二醇在一起作為助劑。7.一種生產無機壓制顏料顆粒的方法，該方法包括下列步驟將至少一種顏料粉末與助劑混合，助劑選自具有分子量＜2000并且亞烷基＝亞乙基或亞丙基的聚二醇，木素磺酸鹽和20℃時2％重量的水溶液粘度＜1000mPa.s的纖維素醚，其中至少兩種和不超過三種的助劑選自不同的組，相對于顏料每種助劑的量為0.1-4％重量，壓制或模制混合物，碾碎壓制或模制的產品，將碾碎的產品分離成兩個或更多個部分，排出一部分成為產品，其中至少85％的顆粒大于50μm，或在50-100μm之間，從方法中逐出或再循環(huán)其余部分。全文摘要本發(fā)明涉及無機顏料顆粒,使用若干助劑通過壓制而進行的無機顏料顆粒的生產方法及其在許多
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的應用。文檔編號C08K9/08GK1199758SQ98107018公開日1998年11月25日申請日期1998年2月21日優(yōu)先權日1997年2月21日發(fā)明者G·林德,M·艾特爾,O·施密特－帕爾克,K·布特杰申請人:拜爾公司