專利名稱：：無(wú)機(jī)顏料顆粒及其生產(chǎn)和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)顏料顆粒，使用若干助劑通過(guò)壓制而進(jìn)行的無(wú)機(jī)顏料顆粒的生產(chǎn)方法及其在許多
技術(shù)領(lǐng)域：
的應(yīng)用。甚至象無(wú)機(jī)顏料那樣大批量的產(chǎn)品，由于工業(yè)衛(wèi)生的原因(例如無(wú)塵和毒性，以及改進(jìn)的流動(dòng)和計(jì)量特性)，在過(guò)去幾年中對(duì)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(chǎn)生噴霧，并且在粘連成粒作用中，在混合器中或在轉(zhuǎn)盤(pán)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(chǎn)品的作為廉價(jià)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(yīng)用領(lǐng)域，例如建筑材料或塑料或在乳膠狀漆中。用于生產(chǎn)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(chǎn)中對(duì)相應(yīng)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(jī)物質(zhì)，而根據(jù)DE-A-3918649和US-A-5215583使用了象硅酸鹽和磷酸鹽類的無(wú)機(jī)鹽類。在EP-A-0507046中描述了噴霧和粘連成粒作用的結(jié)合。DE-A-3619363和EP-A-0268645因?yàn)橥ㄟ^(guò)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(yùn)輸穩(wěn)定性旦同樣也降低了分散性質(zhì)。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(chǎn)生很小的微粒尺寸，即高細(xì)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(xì)料必須保留在過(guò)濾機(jī)中并且返回到流程中。就噴霧成粒產(chǎn)品而論疏水化(hydrophobizing)后處理產(chǎn)生的顆粒具有很好流動(dòng)但同時(shí)產(chǎn)生非常大量的粉塵。在高壓力下，壓制或壓縮方法產(chǎn)生具有穩(wěn)定的但難于分散的顆粒，并且在低壓力下產(chǎn)生太多的粉塵使得產(chǎn)量不高。具有引起顏料微粒相互間改進(jìn)的粘合和相互排斥，影響加入特殊介質(zhì)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(zhì)。DE-A-4214195公開(kāi)了用于用無(wú)機(jī)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(jiǎn)單的造粒方法生產(chǎn)顆粒。在DE-A-4336613和DE-A-4336612中，通過(guò)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(chǎn)無(wú)機(jī)顏料顆粒。通過(guò)疏水粘合劑和/或通過(guò)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(guò)專門的生產(chǎn)方法和使用具有特殊性質(zhì)的粘合劑生產(chǎn)優(yōu)選用在上述專門領(lǐng)域的顆粒。本發(fā)明的目的是為此提供可普遍使用的無(wú)機(jī)顏料顆粒并且能夠批量生產(chǎn)這類顆粒產(chǎn)品，例如，具有簡(jiǎn)單的造粒方法，廉價(jià)的和容易運(yùn)輸?shù)念伭?，為的是這些新產(chǎn)品能夠成功地用在各種應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域：
。用按照本發(fā)明的顆粒能夠達(dá)到該目的，用具有幾個(gè)助劑的特殊組合及其生產(chǎn)方法來(lái)生產(chǎn)。本發(fā)明提供無(wú)機(jī)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(duì)于顏料的最大水含量為3％重量，該顆粒包括相應(yīng)專門無(wú)機(jī)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(shí)2％重量的水溶液粘度＜1000mPa.s的纖維素醚，相對(duì)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(yīng)該不超過(guò)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(guò)三種的助劑選自不同的組。專門無(wú)機(jī)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(wú)機(jī)顏料顆粒。特別優(yōu)選20℃時(shí)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(jié)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(wú)機(jī)壓制顏料顆?？梢栽谟糜谥康牡乃袘?yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)使用。提到的應(yīng)用領(lǐng)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(chǎn)按照本發(fā)明的無(wú)機(jī)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(shí)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(guò)三種的助劑選自不同的組。相對(duì)于顏料各種助劑的量為0.1-4％重量，b)該混合物須經(jīng)壓制或團(tuán)固步驟，c)碾碎該壓制或團(tuán)固產(chǎn)品，d)將碾碎的產(chǎn)品分離為二或多個(gè)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(chǎn)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(guò)分離和/或形變碾碎和選擇合適顆粒尺寸范圍是廉價(jià)的方法，當(dāng)涉及0.5-5t/h的高生產(chǎn)能力時(shí)，該方法特別容易適用于粉狀無(wú)機(jī)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(cè)量能力和良好可分散性的足夠可穩(wěn)定運(yùn)輸?shù)念w粒。另外使用特殊的粘合劑混合物對(duì)顆粒的性質(zhì)(粉末的粘合力和粘著)具有積極的影響。此外，用相應(yīng)的粘合劑混合物可以產(chǎn)生顆粒的再分散是非常好的摻混。在特別優(yōu)選的實(shí)驗(yàn)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(cè)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(jī)上施加0.1kN/cm-15kN/cm)，用按照本發(fā)明的壓制方法實(shí)際上可獲得無(wú)塵顆粒。例如通過(guò)具有相應(yīng)網(wǎng)孔寬度的篩粒機(jī)進(jìn)行碾碎。還可以通過(guò)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(duì)顏色強(qiáng)度和良好的懸浮粘度，實(shí)際上不產(chǎn)生篩渣(當(dāng)在懸浮液中再分散時(shí))并顯示良好的放置(settling)性(用按照本發(fā)明的顆?？缮a(chǎn)適當(dāng)穩(wěn)定的懸浮液)。當(dāng)將顆粒攪拌成液體或懸浮液時(shí)，可經(jīng)常觀察到發(fā)泡，而使用按照本發(fā)明的顆粒時(shí)就不會(huì)發(fā)生此現(xiàn)象。用下面的實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)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(cè)試著色劑；用輥軋機(jī)測(cè)量分散體的硬度”的說(shuō)明測(cè)試在塑料中的分散性。在混料機(jī)上，于160±5℃將測(cè)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(duì)其施加提高的剪切力。就著色顏料來(lái)講，分散性的判斷標(biāo)準(zhǔn)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(lái)講，是熱和冷軋PVC板之間的標(biāo)準(zhǔn)顏色坐標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)顏色坐標(biāo)Y之間的差越小，顏料分散的越好。就微粒來(lái)講分散性是非常重要的，是因?yàn)楸仨毷紫冉档?然后分散在塑料中)顆粒的分散性。對(duì)于粉末和成粒，為了使參數(shù)ΔE和/或Y基本上沒(méi)有區(qū)別，成粒目的是與相應(yīng)的顏料粉末一樣好的可分散性。ΔE＜1.0個(gè)單位意味著良好的可分散性，ΔE為1-2個(gè)單位意味著滿意的可分散性。通過(guò)測(cè)量白水泥制成的棱柱體顏色強(qiáng)度，在水泥砂漿中測(cè)試對(duì)于建筑材料的分散性，用下面的數(shù)據(jù):水泥/石英砂比1∶4，水/水泥值0.35，相對(duì)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(chǎn)測(cè)試樣品塊(5×10±2.5cm)。測(cè)試樣品塊放置在30℃放置24小時(shí)，相對(duì)濕度95％，接著在60℃干燥4小時(shí)。用Dataflash2000，DatacolorInternational，Cologne測(cè)量顏色數(shù)據(jù)，對(duì)每塊測(cè)量4個(gè)點(diǎn)，每種顏色混合物測(cè)量12個(gè)點(diǎn)。將所得到的平均值與參考樣品的值進(jìn)行比較。評(píng)估顏色位移Eab和顏色強(qiáng)度(參考樣品＝100％)(DIN5033，DIN6174)。相對(duì)于參考樣品，顏色強(qiáng)度差高達(dá)5％，則判斷具有良好的分散性，顏色強(qiáng)度差高達(dá)10％，則令人滿意。在瀝青中測(cè)試分散性的方法如下在可加熱的實(shí)驗(yàn)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(chǎn)品)一起混合，并凝聚60分鐘。用混合物生產(chǎn)按照Marshall(“TheBitumenHandbook”，ShellBitumenUK，1990，pp.230-232)的測(cè)試樣品塊。通過(guò)與顏色粉末的參考測(cè)試樣塊的紅值a*比較，評(píng)估(MinoltaChromameterII，標(biāo)準(zhǔn)光源C，Cielab體系，DIN5033，DIN174)顏色深淺差。a*值差小于0.5個(gè)單位不能用肉眼區(qū)別開(kāi)。類似于ASTMTestD1200-88，通過(guò)評(píng)估從100ml體積和6mm開(kāi)口的漏斗的流出來(lái)測(cè)試流動(dòng)性。當(dāng)原料直接流出時(shí)，評(píng)估為流動(dòng)性非常好。如果顆粒阻一下后流出，那么評(píng)估流動(dòng)性為好，如果阻幾下才流出，則認(rèn)為流動(dòng)性中等。在RhewumLPA200MC型壓縮空氣過(guò)篩機(jī)上，按照DiN4188在250μm和和800μm網(wǎng)孔寬度的VA篩網(wǎng)上進(jìn)行過(guò)篩分析。使用約20g樣品進(jìn)行測(cè)試。排出細(xì)粉1分鐘并稱量在篩上的粗原料的量。按照如下方法測(cè)定含水氧化鐵懸浮液的篩渣和粘度用實(shí)驗(yàn)室溶解器以2500rpm-3000rpm(溶解器盤(pán)直徑35mm)將600g要測(cè)試的顏料加入400g水中。然后，另外以2500rpm-3000rpm對(duì)懸浮體(分散)5分鐘。然后按照下面的方法測(cè)定篩渣。將200g懸浮液轉(zhuǎn)移到45μm的篩上。然后用水(注入流速不能太快)對(duì)其洗滌，直到流出的水不再混濁為止。將殘?jiān)?05℃干燥1小時(shí)并稱重。用Brookfield粘度計(jì)測(cè)定粘度。為了測(cè)定放置性，用實(shí)驗(yàn)室攪拌器(直徑40mm的螺旋槳攪拌器)以800rpm-1000rpm將200g要測(cè)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(cè)量圓筒并且每天讀數(shù)。記錄上層溶液的體積。實(shí)施例將50g氧化鐵顏料(Bayferrox130；可買到的BayerAG的產(chǎn)品)放到混合器中，加入相應(yīng)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(jī)(Leingarten)，用壓力(1.3和/或4kN/cm)以恒定軋輥圓周速度對(duì)混合物進(jìn)行壓制。為了確保恒定的加料，在壓制器中加入計(jì)量螺桿。使用由Frewitt(Fribourg，Switzerland)制造的MGI-314型破碎機(jī)碾碎片狀粉末。然后，通過(guò)篩(300μm網(wǎng)孔寬度)對(duì)碾碎的原料過(guò)篩。用振動(dòng)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(jiàn)下面的表。表1</tables>壓力1，3kN/cmWaninAM-木質(zhì)素磺酸銨，Lignotech的商業(yè)產(chǎn)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(chǎn)品PEG400-聚乙二醇，分子量400，HoechstAG的商業(yè)產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品*上層相極不透明，形成沉淀表2壓縮力4kN/cmWaininAM-見(jiàn)表1WalocelCRT30p-見(jiàn)表1PEG400見(jiàn)表權(quán)利要求1.一種無(wú)機(jī)壓制顏料顆粒，該顆粒具有平均直徑為50-1000μm，并且相對(duì)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(wú)機(jī)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(shí)2％重量的水溶液粘度＜1000mPa.s的纖維素醚，相對(duì)于顏料每種助劑的量為0.1-4％重量，其中助劑的總量應(yīng)該不超過(guò)0.5-5％重量，并且其中至少兩種和不超過(guò)三種的助劑選自不同的組。2.按照權(quán)利要求1的無(wú)機(jī)顏料顆粒，其中無(wú)機(jī)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(quán)利要求1的無(wú)機(jī)顏料顆粒，其中至少一種助劑以液體形式存在。4.按照權(quán)利要求1的無(wú)機(jī)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(quán)利要求1的無(wú)機(jī)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(quán)利要求1的無(wú)機(jī)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(chǎn)無(wú)機(jī)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(shí)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(guò)三種的助劑選自不同的組，相對(duì)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(chǎn)品，將碾碎的產(chǎn)品分離成兩個(gè)或更多個(gè)部分，排出一部分成為產(chǎn)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(wú)機(jī)顏料顆粒,使用若干助劑通過(guò)壓制而進(jìn)行的無(wú)機(jī)顏料顆粒的生產(chǎn)方法及其在許多
技術(shù)領(lǐng)域：
的應(yīng)用。文檔編號(hào)C08K9/08GK1199758SQ98107018公開(kāi)日1998年11月25日申請(qǐng)日期1998年2月21日優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:拜爾公司