專利名稱：彩色增強的氧化鐵和制造彩色混凝土制品的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種作為彩色增強劑的含氧化鐵顏料及水可分散或水溶性含木質素化合物的組合物以及制造彩色強度改進的彩色混凝土制品的方法。
當混凝土要具有彩色面層時，用水泥粘結的建筑材料，例如混凝土、灰漿、磚、混凝土砌塊、路面板和屋面瓦等，一般是用無機顏料著色，優(yōu)選使用氧化鐵。氧化鐵顏料有各種顏色可供采用，例如紅、黑、褐和黃色。使用這些顏料的混合物，有可能得到很多種色調。
顏料，通常以粉末形式用來使混凝土制品著色。粉末形式具有容易分散的優(yōu)點。顏料粉末在最多幾分鐘的短時間內均勻分布在混凝土混合物中。這些彩色混凝土制品的一個缺點是，在建材工業(yè)通常采用的短的混合時間內，顏料的彩色強度不能充分發(fā)展。因此，無須使用大量的顏料使混凝土制品達到指定的彩色強度。
因此，本發(fā)明的目的之一是改進彩色混凝土制品的彩色強度而又不影響這些制品的使用性能。
這一目的可以根據本發(fā)明采用下述的氧化鐵與水溶性木質素磺酸鹽的混合物作為著色劑來實現(xiàn)。
美國專利4，946，505公開了使用各種粘合劑(包括木質素磺酸鹽)作為將氧化鐵粉粘結成較大的氧化鐵顆粒的成粒劑。但是，該文獻未提到木質素磺酸鹽對所形成的混凝土制品有任何顏色的增強作用。
已知木質素磺酸鹽還是制造彩色混凝土的分散劑。但是，在使用粉末狀的氧化鐵顏料時，一般不需要使用這種分解劑。
美國專利3，068，109介紹了使用氧化鐵顏料、火山灰和任意加入的分散劑(例如木質素磺酸鈉)的摻混物來增強彩色混凝土制品的顏色。該文獻中提到，火山灰與無機顏料的比例至少必須為5∶1才能提高彩色強度。若火山灰的數量少于此值，則制品的顏色不均勻，而且需要用更多的顏料才能達到同樣的彩色強度。
本發(fā)明涉及一種組合物，其中含有由平均粒度小于50μm的氧化鐵顏料粉末和占該顏料重量0.5-5%的一種水可分散或水溶性的含木質素化合物構成的物理混合物，該組合物中每1份顏料含有不到2份的火山灰。
本發(fā)明還涉及用以下步驟制造彩色混凝土制品的方法a)制備一個漿體，其中含有平均粒度小于50μm的氧化鐵顏料粉末、占顏料重量0.5-5%的水可分散或水溶性的含木質素化合物，以及至少一部分為制成彩色混凝土制品所需的水，該漿體中每1份顏料含不到2份火山灰，b)將所形成的漿體與集料、水泥和剩余的水(如果有的話)混合，形成彩色混凝土制品。
根據本發(fā)明，“物理混合”一詞意味著顏料粉末是與彩色增強添加劑相摻混，而不是象美國專利4，946，505中所介紹的使用彩色增強添加劑作為造粒劑將顏料粉末粘結成顆粒。
適合用于本發(fā)明的顏料粉末是氧化鐵顏料，它有各種顏色可供采用，例如褐色、黃色、紅色和黑色。本發(fā)明特別優(yōu)選的是紅色氧化鐵顏料，它具有最大的顏色增強作用。這些顏料的平均粒度小于50μm，優(yōu)選小于20μm，最好是小于15μm。
根據本發(fā)明，顏料粉末是與水可分散或水溶性的含木質素化合物組合使用。除了磺化木質素的水溶性鹽以外，水可分散或水溶性的含木質素化合物還包括未磺化的木質素和其中還包含游離酸基(優(yōu)選磺酸鹽)的含木質素化合物。雖然這些化合物不是水可分散的或水溶性的，但是它們可以與已知的乳化劑摻混以增加其親水性，從而使它們能在水中分散或溶解。適用的還有未磺化的木質素的水溶性鹽，其中該鹽由下述的陽離子中和木質素中含有的羧基或酚基形成。
優(yōu)選的含木質素的化合物是磺化木質素的水溶性鹽，更優(yōu)選的是銨鹽或堿金屬鹽，最好是鈉鹽。這些水溶性鹽的實例是眾所周知的，包括Westraco公司以Reax和Polyfon的商品名稱和Ligno Tech(USA)公司以Norlig、Lignosol及Lignosite的商品名稱銷售的那些。
為了根據本發(fā)明獲得顏色強度改進，磺化木質素水溶性鹽的用量應為顏料粉末重量的0.5%至5%，優(yōu)選1%至3%。
與美國專利3，068，109的說法不同，本發(fā)明組合物只要是顏料與本發(fā)明彩色增強劑相摻混，就不需要用火山灰來提高顏料的彩色強度。本發(fā)明的組合物每1份顏料含有不到2份火山灰，優(yōu)選少于1份火山灰。最好是，本發(fā)明的組合物不含火山灰。
顏料和彩色增強添加劑可以通過在加水之前與干的集料或水泥相摻混的方式加到混凝土制品中。但是最好是形成含有顏料粉末和彩色增強劑的漿體，再將所形成的漿體與集料、水泥和任何剩余的水份混合以形成彩色混凝土制品。如果不是將顏料粉末和彩色增強添加劑與集料和混凝土干混而是先形成漿體，則制得的混凝土制品的彩色強度增強。
與顏料粉末和彩色增強添加劑摻混以形成漿體的水量并不嚴格，其數量范圍可以從要用來制備混凝土制品的全部水到足以形成固體含量少于80%重量、優(yōu)選少于65%重量的漿體的水量。足以形成漿體的最低水量取決于顏料的顏色，例如，制備含黃色或黑色氧化鐵顏料的漿體比制備含紅色氧化鐵顏料的漿體需要更多的水。通常使用用來制備混凝土制品的總水量的5-40%就足以形成漿體。
采用成漿法來制造彩色混凝土在使用自動計量裝置加入制備混凝土所需的各組分的混凝土制造設備中尤其有用。因為顏料粉末粒度很細和有形成聚集體及團塊的傾向，所以很難計量顏料粉末，將粉末轉化成漿體對于使用自動計量裝置有利。因此，為了在這些設備中使用本發(fā)明，只需要另外再將彩色增強添加劑加到含顏料的粉末的漿體中。
下列實施例進一步說明了本發(fā)明，但并非是對本發(fā)明的限制，除非另外指明，其中的所有份數和百分數均指重量。
實施例1一般制造步驟用50份氧化鐵、1份彩色增強劑和49份水制備漿體。顏料是紅色氧化鐵顏料(Bayferrox紅110，Miles公司)、黃色氧化鐵顏料(Bayferrox黃420，Miles公司)或黑色氧化鐵顏料(Bayferrox黑330，Miles公司)。顏料和彩色增強劑的類型列在表中。
混凝土由30份白色普通硅酸鹽水泥、90份白色石英砂、1.8克上述漿體和10.52份水制成。將混合物壓制成2英寸×4英寸的試樣，固化并干燥。然后用反射光度計以45°/0°測定角測定混凝土的彩色強度。在實施例和對照實施例中得到的各混凝土表面沿整個橫向作三次測定，然后平均。為計算著色力(彩色強度)，使用以下參數CIE標準光源C，1964 CIE輔助標準觀測儀(10°觀測)，包括鏡面元件。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，計算出的表觀著色力與顏料在混凝土內的實際目測著色力相關。此表觀著色力可以由ColorTec公司銷售的“Colorsoft”軟件計算。結果列在表中。

1.可自Westraco公司購得。
2.可自Lignotech USA公司購得3.一種聚丙烯酸鈉顏料分散液，可自Rhone-Poulenc公司得到4.一種顏料分散體，即，膦?；⊥槿人徕c鹽，Miles公司5.一種陰離子聚電解質顏料分散劑，Pacific Scott Bader公司6.一種陰離子聚電解質顏料分散劑，Uniroyal公司7.一種陰離子聚電解質顏料分散劑，Henkel公司對照實施例得到的結果證實，顏料分散劑一般不適合作為彩色增強添加劑。因此，只有本發(fā)明的含木質素化合物顯著地增強顏色這一事實，一定是令人驚奇和出乎意料的。
實施例2(對照)為證實在使用本發(fā)明的成漿法時獲得的改進，用97.5份紅色氧化鐵顏料和2.5份Reax85A分散劑配制成均勻摻混物。然后用30份白色普通硅酸鹽水泥、90份白色石英砂、0.9克均勻摻混物和11.4份水制成混凝土。將混凝土壓制成2英寸×4英寸的試樣，固化并干燥。按照上述測定出彩色強度為107.85。
實施例3(對照)重復實施例2，不同之處在于在制備混凝土時先加氧化鐵顏料，隨后加入分散劑。按上述測得的彩色強度值為105.68。
實施例2和3中得到的彩色強度值比用本發(fā)明的成漿法加入Reax 85A時得到的彩色強度(即表中列出的124.76)低得多。彩色強度的差別顯示了用成漿法制備彩色混凝土制品時可以得到的改進。
實施例4
用196份水、4份Reax 85A分散劑、106份黃色氧化鐵顏料(Bayferrox黃420Miles公司)、84份紅色氧化鐵顏料(Bayferrox紅110，Miles公司)和10份黑色氧化鐵顏料(Bayferrox黑330，Mile公司)配制成漿體，形成含50%顏料固體的漿體。用700份灰色普通硅酸鹽水泥、2100份砂、31.6份上述漿體(15.8份顏料)和足量的水制備混凝土，以便得到可擠壓的混凝土。用擠壓法制成混凝土屋面瓦，固化并干燥。然后按上述測定混凝土的彩色強度。
實施例5(對照)用700份灰色普通硅酸鹽水泥、2100份砂、26.6份74.3%漿體(19.8份顏料)和足量的水得到可擠壓的混凝土，制成對照的混凝土屋面瓦。用擠壓法制成混凝土屋面瓦，固化并干燥。漿體中含有與制備實施例4中的漿體用的相同比例的顏料，但是不含有彩色增強劑。然后按上述測定混凝土的彩色強度。
實施例4和5中得到的屋面瓦的彩色強度相同，雖然實施例5的混凝土屋面瓦中的顏料多25%。這些實施例表明，實施例4中的彩色增強劑的存在使得有可能使用較少的顏料得到相同的彩色強度。
雖然上面已對本發(fā)明作了示例說明性的詳細敘述，但是應該清楚，這些細節(jié)只供說明用，本領域技術人員在不背離本發(fā)明的精神與范圍的情況下可以作出變動，只是它要受本權利要求的限制。
權利要求
1.一種組合物，其中含有平均粒徑小于50μm的氧化鐵顏料粉末和占顏料重量0.5-5%的水可分散或水溶性的含木質素化合物的物理混合物，該組合物中每1份顏料含不到2份的火山灰。
2.權利要求1的組合物，其中的氧化鐵粉末含一種紅色的氧化鐵粉末。
3.權利要求1的組合物，其中水可分散的或水溶性的含木質素化合物是磺化木質素的水溶性鹽。
4.權利要求2的組合物，其中水可分散的或水溶性的含木質素化合物是磺化木質素的水溶性鹽。
5.權利要求3的組合物，其中磺化木質素的水溶性鹽是鈉鹽。
6.權利要求4的組合物，其中磺化木質素的水溶性鹽是鈉鹽。
7.一種制備彩色混凝土制品的方法，其中包括a)制備一個漿體，其中含有平均粒度小于50μm的氧化鐵顏料粉末和占顏料重量0.5-5%的水可分散或水溶性的含木質素化合物，以及至少一部分為制成彩色混凝土制品所需的水，該漿體中每1份顏料含不到2份火山灰，b)將所形成的漿體與集料、水泥和剩余的水(如果有的話)混合，形成彩色混凝土制品。
8.權利要求7的方法，其中氧化鐵顏料粉末含有一種紅色氧化鐵顏料粉末。
9.權利要求7的方法，其中水可分散或水溶性的含木質素化合物是磺化木質素的水溶性鹽。
10.權利要求8的方法，其中水可分散或水溶性含木質素化合物是磺化木素質的水溶性鹽。
11.權利要求7的方法，其中磺化木質素的水溶性鹽是鈉鹽。
12.權利要求8的方法，其中磺化木質素的水溶性鹽是鈉鹽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一組合物，含平均粒度小于50μm氧化鐵顏料粉末和占顏料重0.5—5％水可分散或水溶性含木質素化合物構成物理混合物，每1份顏料含不到2份火山灰。本發(fā)明涉及一制造彩色混凝土制品方法，a)制備一漿體，含平均粒度小于50μm氧化鐵顏料粉末和占顏料重0.5—5％水可分散或水溶性含木質素化合物，至少一部分為制造彩色混凝土制品所需的水，每1份顏料含不到2份火山灰。b)將漿體與集料、水泥和剩余水(如有)混合，形成彩色混凝土制品。
文檔編號C04B28/22GK1112531SQ9510420
公開日1995年11月29日 申請日期1995年4月13日 優(yōu)先權日1994年4月15日
發(fā)明者H·J·迪韋特 申請人:美國拜爾公司