专利名称：彩色增强的氧化铁和制造彩色混凝土制品的方法
技术领域：
本发明涉及一种作为彩色增强剂的含氧化铁颜料及水可分散或水溶性含木质素化合物的组合物以及制造彩色强度改进的彩色混凝土制品的方法。
当混凝土要具有彩色面层时，用水泥粘结的建筑材料，例如混凝土、灰浆、砖、混凝土砌块、路面板和屋面瓦等，一般是用无机颜料着色，优选使用氧化铁。氧化铁颜料有各种颜色可供采用，例如红、黑、褐和黄色。使用这些颜料的混合物，有可能得到很多种色调。
颜料，通常以粉末形式用来使混凝土制品着色。粉末形式具有容易分散的优点。颜料粉末在最多几分钟的短时间内均匀分布在混凝土混合物中。这些彩色混凝土制品的一个缺点是，在建材工业通常采用的短的混合时间内，颜料的彩色强度不能充分发展。因此，无须使用大量的颜料使混凝土制品达到指定的彩色强度。
因此，本发明的目的之一是改进彩色混凝土制品的彩色强度而又不影响这些制品的使用性能。
这一目的可以根据本发明采用下述的氧化铁与水溶性木质素磺酸盐的混合物作为着色剂来实现。
美国专利4，946，505公开了使用各种粘合剂(包括木质素磺酸盐)作为将氧化铁粉粘结成较大的氧化铁颗粒的成粒剂。但是，该文献未提到木质素磺酸盐对所形成的混凝土制品有任何颜色的增强作用。
已知木质素磺酸盐还是制造彩色混凝土的分散剂。但是，在使用粉末状的氧化铁颜料时，一般不需要使用这种分解剂。
美国专利3，068，109介绍了使用氧化铁颜料、火山灰和任意加入的分散剂(例如木质素磺酸钠)的掺混物来增强彩色混凝土制品的颜色。该文献中提到，火山灰与无机颜料的比例至少必须为5∶1才能提高彩色强度。若火山灰的数量少于此值，则制品的颜色不均匀，而且需要用更多的颜料才能达到同样的彩色强度。
本发明涉及一种组合物，其中含有由平均粒度小于50μm的氧化铁颜料粉末和占该颜料重量0.5-5%的一种水可分散或水溶性的含木质素化合物构成的物理混合物，该组合物中每1份颜料含有不到2份的火山灰。
本发明还涉及用以下步骤制造彩色混凝土制品的方法a)制备一个浆体，其中含有平均粒度小于50μm的氧化铁颜料粉末、占颜料重量0.5-5%的水可分散或水溶性的含木质素化合物，以及至少一部分为制成彩色混凝土制品所需的水，该浆体中每1份颜料含不到2份火山灰，b)将所形成的浆体与集料、水泥和剩余的水(如果有的话)混合，形成彩色混凝土制品。
根据本发明，“物理混合”一词意味着颜料粉末是与彩色增强添加剂相掺混，而不是象美国专利4，946，505中所介绍的使用彩色增强添加剂作为造粒剂将颜料粉末粘结成颗粒。
适合用于本发明的颜料粉末是氧化铁颜料，它有各种颜色可供采用，例如褐色、黄色、红色和黑色。本发明特别优选的是红色氧化铁颜料，它具有最大的颜色增强作用。这些颜料的平均粒度小于50μm，优选小于20μm，最好是小于15μm。
根据本发明，颜料粉末是与水可分散或水溶性的含木质素化合物组合使用。除了磺化木质素的水溶性盐以外，水可分散或水溶性的含木质素化合物还包括未磺化的木质素和其中还包含游离酸基(优选磺酸盐)的含木质素化合物。虽然这些化合物不是水可分散的或水溶性的，但是它们可以与已知的乳化剂掺混以增加其亲水性，从而使它们能在水中分散或溶解。适用的还有未磺化的木质素的水溶性盐，其中该盐由下述的阳离子中和木质素中含有的羧基或酚基形成。
优选的含木质素的化合物是磺化木质素的水溶性盐，更优选的是铵盐或碱金属盐，最好是钠盐。这些水溶性盐的实例是众所周知的，包括Westraco公司以Reax和Polyfon的商品名称和Ligno Tech(USA)公司以Norlig、Lignosol及Lignosite的商品名称销售的那些。
为了根据本发明获得颜色强度改进，磺化木质素水溶性盐的用量应为颜料粉末重量的0.5%至5%，优选1%至3%。
与美国专利3，068，109的说法不同，本发明组合物只要是颜料与本发明彩色增强剂相掺混，就不需要用火山灰来提高颜料的彩色强度。本发明的组合物每1份颜料含有不到2份火山灰，优选少于1份火山灰。最好是，本发明的组合物不含火山灰。
颜料和彩色增强添加剂可以通过在加水之前与干的集料或水泥相掺混的方式加到混凝土制品中。但是最好是形成含有颜料粉末和彩色增强剂的浆体，再将所形成的浆体与集料、水泥和任何剩余的水份混合以形成彩色混凝土制品。如果不是将颜料粉末和彩色增强添加剂与集料和混凝土干混而是先形成浆体，则制得的混凝土制品的彩色强度增强。
与颜料粉末和彩色增强添加剂掺混以形成浆体的水量并不严格，其数量范围可以从要用来制备混凝土制品的全部水到足以形成固体含量少于80%重量、优选少于65%重量的浆体的水量。足以形成浆体的最低水量取决于颜料的颜色，例如，制备含黄色或黑色氧化铁颜料的浆体比制备含红色氧化铁颜料的浆体需要更多的水。通常使用用来制备混凝土制品的总水量的5-40%就足以形成浆体。
采用成浆法来制造彩色混凝土在使用自动计量装置加入制备混凝土所需的各组分的混凝土制造设备中尤其有用。因为颜料粉末粒度很细和有形成聚集体及团块的倾向，所以很难计量颜料粉末，将粉末转化成浆体对于使用自动计量装置有利。因此，为了在这些设备中使用本发明，只需要另外再将彩色增强添加剂加到含颜料的粉末的浆体中。
下列实施例进一步说明了本发明，但并非是对本发明的限制，除非另外指明，其中的所有份数和百分数均指重量。
实施例1一般制造步骤用50份氧化铁、1份彩色增强剂和49份水制备浆体。颜料是红色氧化铁颜料(Bayferrox红110，Miles公司)、黄色氧化铁颜料(Bayferrox黄420，Miles公司)或黑色氧化铁颜料(Bayferrox黑330，Miles公司)。颜料和彩色增强剂的类型列在表中。
混凝土由30份白色普通硅酸盐水泥、90份白色石英砂、1.8克上述浆体和10.52份水制成。将混合物压制成2英寸×4英寸的试样，固化并干燥。然后用反射光度计以45°/0°测定角测定混凝土的彩色强度。在实施例和对照实施例中得到的各混凝土表面沿整个横向作三次测定，然后平均。为计算着色力(彩色强度)，使用以下参数CIE标准光源C，1964 CIE辅助标准观测仪(10°观测)，包括镜面元件。
业已发现，计算出的表观着色力与颜料在混凝土内的实际目测着色力相关。此表观着色力可以由ColorTec公司销售的“Colorsoft”软件计算。结果列在表中。
1.可自Westraco公司购得。
2.可自Lignotech USA公司购得3.一种聚丙烯酸钠颜料分散液，可自Rhone-Poulenc公司得到4.一种颜料分散体，即，膦酰基丁烷三羧酸钠盐，Miles公司5.一种阴离子聚电解质颜料分散剂，Pacific Scott Bader公司6.一种阴离子聚电解质颜料分散剂，Uniroyal公司7.一种阴离子聚电解质颜料分散剂，Henkel公司对照实施例得到的结果证实，颜料分散剂一般不适合作为彩色增强添加剂。因此，只有本发明的含木质素化合物显著地增强颜色这一事实，一定是令人惊奇和出乎意料的。
实施例2(对照)为证实在使用本发明的成浆法时获得的改进，用97.5份红色氧化铁颜料和2.5份Reax85A分散剂配制成均匀掺混物。然后用30份白色普通硅酸盐水泥、90份白色石英砂、0.9克均匀掺混物和11.4份水制成混凝土。将混凝土压制成2英寸×4英寸的试样，固化并干燥。按照上述测定出彩色强度为107.85。
实施例3(对照)重复实施例2，不同之处在于在制备混凝土时先加氧化铁颜料，随后加入分散剂。按上述测得的彩色强度值为105.68。
实施例2和3中得到的彩色强度值比用本发明的成浆法加入Reax 85A时得到的彩色强度(即表中列出的124.76)低得多。彩色强度的差别显示了用成浆法制备彩色混凝土制品时可以得到的改进。
实施例4
用196份水、4份Reax 85A分散剂、106份黄色氧化铁颜料(Bayferrox黄420Miles公司)、84份红色氧化铁颜料(Bayferrox红110，Miles公司)和10份黑色氧化铁颜料(Bayferrox黑330，Mile公司)配制成浆体，形成含50%颜料固体的浆体。用700份灰色普通硅酸盐水泥、2100份砂、31.6份上述浆体(15.8份颜料)和足量的水制备混凝土，以便得到可挤压的混凝土。用挤压法制成混凝土屋面瓦，固化并干燥。然后按上述测定混凝土的彩色强度。
实施例5(对照)用700份灰色普通硅酸盐水泥、2100份砂、26.6份74.3%浆体(19.8份颜料)和足量的水得到可挤压的混凝土，制成对照的混凝土屋面瓦。用挤压法制成混凝土屋面瓦，固化并干燥。浆体中含有与制备实施例4中的浆体用的相同比例的颜料，但是不含有彩色增强剂。然后按上述测定混凝土的彩色强度。
实施例4和5中得到的屋面瓦的彩色强度相同，虽然实施例5的混凝土屋面瓦中的颜料多25%。这些实施例表明，实施例4中的彩色增强剂的存在使得有可能使用较少的颜料得到相同的彩色强度。
虽然上面已对本发明作了示例说明性的详细叙述，但是应该清楚，这些细节只供说明用，本领域技术人员在不背离本发明的精神与范围的情况下可以作出变动，只是它要受本权利要求的限制。
权利要求
1.一种组合物，其中含有平均粒径小于50μm的氧化铁颜料粉末和占颜料重量0.5-5%的水可分散或水溶性的含木质素化合物的物理混合物，该组合物中每1份颜料含不到2份的火山灰。
2.权利要求1的组合物，其中的氧化铁粉末含一种红色的氧化铁粉末。
3.权利要求1的组合物，其中水可分散的或水溶性的含木质素化合物是磺化木质素的水溶性盐。
4.权利要求2的组合物，其中水可分散的或水溶性的含木质素化合物是磺化木质素的水溶性盐。
5.权利要求3的组合物，其中磺化木质素的水溶性盐是钠盐。
6.权利要求4的组合物，其中磺化木质素的水溶性盐是钠盐。
7.一种制备彩色混凝土制品的方法，其中包括a)制备一个浆体，其中含有平均粒度小于50μm的氧化铁颜料粉末和占颜料重量0.5-5%的水可分散或水溶性的含木质素化合物，以及至少一部分为制成彩色混凝土制品所需的水，该浆体中每1份颜料含不到2份火山灰，b)将所形成的浆体与集料、水泥和剩余的水(如果有的话)混合，形成彩色混凝土制品。
8.权利要求7的方法，其中氧化铁颜料粉末含有一种红色氧化铁颜料粉末。
9.权利要求7的方法，其中水可分散或水溶性的含木质素化合物是磺化木质素的水溶性盐。
10.权利要求8的方法，其中水可分散或水溶性含木质素化合物是磺化木素质的水溶性盐。
11.权利要求7的方法，其中磺化木质素的水溶性盐是钠盐。
12.权利要求8的方法，其中磺化木质素的水溶性盐是钠盐。
全文摘要
本发明涉及一组合物，含平均粒度小于50μm氧化铁颜料粉末和占颜料重0.5—5％水可分散或水溶性含木质素化合物构成物理混合物，每1份颜料含不到2份火山灰。本发明涉及一制造彩色混凝土制品方法，a)制备一浆体，含平均粒度小于50μm氧化铁颜料粉末和占颜料重0.5—5％水可分散或水溶性含木质素化合物，至少一部分为制造彩色混凝土制品所需的水，每1份颜料含不到2份火山灰。b)将浆体与集料、水泥和剩余水(如有)混合，形成彩色混凝土制品。
文档编号C04B28/22GK1112531SQ9510420
公开日1995年11月29日 申请日期1995年4月13日 优先权日1994年4月15日
发明者H·J·迪韦特 申请人:美国拜尔公司