JPH06157090A - 建築材料の彩色方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 顔料懸濁液を建築材料に添加して建築材料の
色付けを行う方法を開示する。 【構成】 顔料顆粒を基とする該顔料懸濁液は、酸化鉄
の如き少なくとも１種の顔料と可溶ホスフェート塩を含
んでいる。この可溶ホスフェート塩に関する単官能金属
イオンと燐の数の比は２：１から１：１であり、そして
これは、ピロ燐酸ナトリウム、ポリ燐酸ナトリウムおよ
びヘキサメタ燐酸ナトリウムで例示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、顆粒形態の無機顔料を用いて建
築材料の色付けを行う方法に関する。

【０００２】セメントおよび石灰で接着させた建築材
料、例えばプラスター、石灰−砂煉瓦、ファイバーセメ
ント部品または鋳石、より詳細には屋根葺き用タイルお
よび舗装用敷石および板石などを色付きで製造する必要
がある場合、これらは一般に、無機顔料で彩色されてい
る。従って、赤色、黒色、褐色もしくは黄色顔料として
酸化鉄もしくは水酸化酸化鉄を用い、褐色−黒色顔料と
して酸化マンガンを用い、緑色顔料として酸化クロムを
用い、そして白色顔料として二酸化チタンを用いること
は、建築産業における標準的な実施である。更に一層の
例には、黒色顔料としてのカーボンブラック、黄色顔料
としてのニッケルもしくはクロムのルチル、または青色
および緑色顔料としてのコバルト含有スピネル、黒色顔
料としての銅含有スピネル、そしてまた青色顔料として
の混合結晶または硫酸バリウムおよびマンガン酸バリウ
ムが含まれる。

【０００３】コンクリート製品を彩色するための顔料
は、通常粉末形態で用いられている。この形態の時、こ
れらは容易に分散する利点を有している。コンクリート
混合物の中に顔料粉末を完全に均一混合する時間は短く
てよく、数分間以内である。しかしながら、細かい粉末
が示す欠点は、それらが示す流動挙動が劣っていること
と、貯蔵中にしばしば凝集して塊を生じることである。
このことによって、正確に計量することが複雑になる。
ある種の粉末が示す別の欠点は、それらが粉じんを発す
る傾向を示すことである。

【０００４】コンクリート部品を彩色することに関する
このような欠点は、乾燥した顔料粉末の代わりに顔料水
懸濁液を用いることで回避され得ることは公知である。
顔料を３０から７０重量％含んでいるこのようなペース
トもしくはスラリーの使用は、追加的水含有量を鑑み、
製造地点から使用地点までの距離に応じて、それに伴う
輸送コストがかなり高くなることから、あまり進行しな
かった。更に、ペーストを用いた時供給される多量の水
を全てのコンクリート製造で処理することは不可能であ
る。有機化学品が入っていることもまた問題になり得
る。

【０００５】従って、主に、建築材料産業では引き続い
て乾燥顔料粉末が用いられてきた。今まで顔料が微細顆
粒形態で用いられなかった理由は、コンクリート製造物
中に顆粒が容易に分散しない可能性があることの考慮で
あった。あまり分散性がよくない顔料凝集体は、かなり
長期の混合時間を必要としている。建築材料産業で典型
的に用いられている短い混合時間では、顔料の分布が劣
っていることが原因となるコンクリート表面上の条こ
ん、しみまたは色斑点が現れる。この顔料は、それが有
する彩色力を発展させることができず、その結果とし
て、このコンクリート部品に同じ強度の色を与えるには
比較的多量の顔料を用いる必要が生じてくる。

【０００６】DE-C 3 619 363には、顔料とこの顔料がコ
ンクリートの中に分散する補助を行う１種以上の結合剤
（類）とから本質的に成る、コンクリート製品を彩色す
るための顔料顆粒が記述されている。該コンクリートに
おける分散助剤として働く結合剤として下記のものが挙
げられている：アルキルベンゼンスルホネート、アルキ
ルナフタレンスルホネート、リグニンスルホネート、硫
酸化ポリグリコールエーテル類、メラミン／ホルムアル
デヒド縮合物、ナフタレン／ホルムアルデヒド縮合物、
グルコン酸、低分子量の部分エステル化スチレン／無水
マレイン酸共重合体の塩類、並びに酢酸ビニルとクロト
ン酸の共重合体。この顔料中のパーセント含有量は好適
には２から６重量％であると述べられている。

【０００７】挙げられている分散助剤は、コンクリート
混合物中の可塑剤として働く。これらは、水対セメント
の比率に影響を与え、そしてこのコンクリートが示す軟
度に作用する。

【０００８】無機顔料それ自身の中に添加されている結
合剤は、有機物質として、不純物を代表している。

【０００９】DE-A 2 940 156に従う無機開始顔料は、少
なくとも２０％の樹脂含有量を有している。疎水化され
た凝集体が有する樹脂成分のため、相当する顆粒をコン
クリートの中に組み込むのは困難である。

【００１０】DE-C 3 918 694には、無機化合物が顔料に
添加されている微細顆粒形態の無機顔料を用いて建築材
料を彩色する方法が開示されている。このようにして製
造された顆粒は、計量を容易にする良好な流れ挙動、お
よび取り扱いに適切な安定性を示すことによって特徴づ
けられている。しかしながら、製造された顆粒を分散さ
せることに関する努力は、多少共、用いられている結合
剤の種類に応じてかなり変化する。一方、ケイ酸塩が用
いられている場合、コンクリート中への分散に伴う努力
は、一般に時間と共に増大し、結合剤としてオルト燐酸
塩を含んでいる顆粒は、それらを製造した後直ちに比較
的激しい分散を行うことを必要としている。

【００１１】しかしながら、顔料顆粒の処理では、流れ
挙動および安定性に関する公知の必要条件を満足させる
ことに加えて、容易に分散し得る顆粒が必要とされてい
る。ここで、本発明が目的とする課題は、従来技術に比
較して改良された分散挙動を示す微細顆粒を与える、建
築材料の彩色方法を提供することであった。

【００１２】この課題は、顔料顆粒が１種以上の顔料と
可溶ホスフェート塩の懸濁液を含んでおり、単官能金属
イオンと燐の変数比が２：１から１：１である、顆粒形
態の無機顔料で建築材料を彩色する方法を用いることに
よって解決された。ホスフェートとして表しそして顔料
を基準にした、使用ホスフェート塩の好適量は、０．１
から５重量％である。

【００１３】驚くべきことに、縮合ホスフェート類の塩
類を添加したところ、これらの顆粒が示す分散特性が従
来技術に比較して明らかに改良されることを見い出し
た。同時に、顆粒に必要とされる特性（安定な取り扱
い、粉じん発生がないこと）は、影響を受けないままで
ある。これらの顆粒は、例えばスプレードライヤーもし
くは流動床ドライヤーを用いるか、顆粒装置などを用い
てビード状顆粒の形態で有利に製造され得るか、或は鍋
顆粒装置、コーティングドラム、または技術者に公知の
匹敵する装置を用いてペレットの形状で有利に製造され
得る。

【００１４】遷移金属の多価カチオン類を含んでいる顔
料が好適である。二酸化チタン、酸化鉄、酸化クロム、
酸化マンガンおよび／または酸化亜鉛を含んでいる顔料
が特に好適であり、酸化鉄顔料が最も特に好適である。
しかしながら、混合相顔料を用いても良好な結果が得ら
れる。

【００１５】特に好適な具体例において、本発明に従っ
て添加される可溶ホスフェート塩は、顔料を基準にして
０．１から２重量％の量で用いられる。これらのカチオ
ン類は、元素の周期律表の第一主要族のイオン類から生
じ、好適にはナトリウム、カリウム、或はアルカリ金属
様アンモニウムイオンである。用いられるホスフェート
類は、鎖縮合ホスフェート塩類または環縮合ホスフェー
ト塩類であり、一価カチオンの数に対する燐の数の比率
は２：１から１：１である。

【００１６】この種類の化合物の典型的な代表例は、ピ
ロ燐酸ナトリウム（Ｎａ₄Ｐ₂Ｏ₇）、トリポリ燐酸ナト
リウム（Ｎａ₅Ｐ₃Ｏ₁₀）、Calgon 188 N（架橋鎖を有す
るポリ燐酸ナトリウム、BK Ladenburgの製品）、そして
またヘキサメタ燐酸ナトリウム（［ＮａＰＯ₃］₆ｘＨ₂
Ｏ）である。

【００１７】本発明に従う顆粒は、この顔料に依存して
いる粒子サイズを越えるべきでないことが見いだされ
た。これは、主に、これらの顆粒が有する気孔率の尺度
である粒子の見掛け密度によって決定される。スプレー
顆粒の場合、気孔率は、乾燥前のポンプ輸送可能開始懸
濁液が有する固体含有量に依存しており、これは、この
顔料が有する粒子サイズと形状に応じてかなり変化し得
る。1957年8月のDIN 53194に定義されている如き圧縮か
さ体積または圧縮かさ重量が、見掛け密度の尺度であ
る。

【００１８】本発明に従う方法で用いる顔料顆粒は、そ
れらの圧縮かさ重量を測定している間にそれらが崩壊し
ないことによって区別される。本発明に従う顆粒は、好
適には０．５から２．５ｇ／ｃｍ³の圧縮かさ重量を有
しており、より好適には０．８から１．５ｇ／ｃｍ³の
範囲である。これは、この粒子サイズに相当している。
スプレー乾燥の場合、５００μｍの平均粒子サイズを越
えさせるべきではない。ペレット化で得られる顆粒は、
１ｃｍの平均粒子サイズを越えるべきではない。

【００１９】この粒子サイズはまた、大きさが約５０μ
ｍ未満の細かさの場合、乾燥粉末が示す粉じん発生の原
因となることから（顔料特性に応じて）、あまり小さす
ぎるべきではない。更に、細かい成分が上昇するにつれ
て自由流れが悪化する。

【００２０】本発明に従いスプレー乾燥で得られる顆粒
の平均粒子サイズは、３０から５００μｍ、好適には１
００から３００μｍである。ペレット化で得られる顆粒
は、好適には１００μｍから１ｃｍの平均粒子サイズを
有している。

【００２１】このような粒子サイズを有する顔料顆粒
は、取り扱い安定性を示す自由流れの粉末であり、粉じ
ん発生もなく、これらは際だって建築材料の彩色に適切
である。DE-C 36 19 363の開示とは対照的に、コンクリ
ート製造物中の本顆粒に関するせん断力は、この混合サ
イクル中に完全な顔料分散を行うに充分である。酸化鉄
顔料を用いた時特に良好な結果が得られる。これらの顆
粒が示す圧縮かさ重量は、顔料の種類および形態、並び
にそれの添加量および懸濁液が有する水含有量に従って
変化し得る。圧縮かさ重量が低いと、安定性の低い顆粒
がもたらされ、一方圧縮かさ重量が高いと、低い分散性
がもたらされる。本発明に従う酸化鉄ブラック顆粒は、
好適には、１．２から１．６ｇ／ｃｍ³の圧縮かさ重量
を有している。

【００２２】本発明に従って用いる顆粒は、典型的に、
０．１から４重量％の水を含んでいる。これらの顔料粒
子が有する細かさおよび形状に応じて、この水含有量
は、自由流れに如何なる悪影響も与えない限り、より高
くてもよい。

【００２３】以下に示すパラメーターを用いて白色セメ
ントで作成した角柱に関して、彩色強度を測定すること
によって、コンクリート中の分散性を試験した。セメン
ト対石英砂の比率を１：４にし、水対セメントの比を
０．３５にし、セメントを基準にした染色レベルを１．
２％にし、５リットルの混合ボールが備わっているRK T
oni Technik、 Berlinのタイプ1551ミキサーを用い、そ
して回転速度を１４０r.p.m.（バッチサイズ：５００ｇ
のセメント）にした。８０、１００、１５０および２０
０秒後、４つの混合サンプル（３００ｇ）を採取し、そ
してこれを用いて試験片（５ｘ１０ｘ２．５ｃｍ）を圧
力下（３２．５Ｎ／ｍｍ²）で製造した。この試験片の
硬化を下記の如く行った：３０℃／９５％相対空気湿度
で２４時間置いた後、５０℃で２４時間乾燥させた。Hu
nterlab装置を用いて下記の如く色データを測定した：
上表面および下表面当たり３つの測定点、および顔料混
合物毎に２４個の測定点。８０秒の混合時間で得られる
平均値を、試験した粉末に対して関係付ける（最終的彩
色強度＝１００％）。

【００２４】以下に示す実施例は、如何なる様式でも範
囲を限定することなく本発明に従う方法を説明すること
を意図したものである。

【００２５】

【実施例】実施例１ ６０重量％の固体含有量を有しておりそして固体を基準
にして１．３％の添加トリポリ燐酸ナトリウム（Ｎａ₅
Ｐ₃Ｏ₁₀）が入っている、酸化鉄レッド（Bayferrox^R 13
0、Bayer AGの製品）の水懸濁液を、２３バールの圧力
下、ノズルを通してスプレードライヤーの中に導入し
た。このノズルが有するオリフィスの直径は１．２ｍｍ
であり、そしてうず室の厚さは２．７ｍｍであった。入
り口ゾーンの温度は２８０℃であり、そして出口ゾーン
の温度は１４０℃であった。

【００２６】平均粒子サイズが１５０μｍでありそして
０．３％の残存水分含有量を有する顆粒形態の酸化鉄レ
ッド顔料が、６５ｋｇ／時で得られる。これらの顆粒の
圧縮かさ重量は１．２０ｇ／ｃｍ³であった。コンクリ
ート中の分散性に関する試験において、８０秒後に最終
彩色強度に到達した。

【００２７】実施例２ ６０重量％の固体含有量を有しておりそして固体を基準
にして２．２％の添加ヘキサメタ燐酸ナトリウム（［Ｎ
ａＰＯ₃］₆ｘＨ₂Ｏ）が入っている、酸化鉄レッド（Bay
ferrox^R 110、Bayer AGの製品）の水懸濁液を、３バー
ルの圧力下、中空円錐形ノズル（噴霧角３０度、穴直径
１．１ｍｍ）を通して噴霧してスプレードライヤーの中
に入れた。天然ガス表面バーナーからの燃焼ガスを、４
５０℃の温度で該スプレードライヤーに入れた。このガ
スの出口温度は１４５℃であった。

【００２８】平均粒子サイズが１５０μｍでありそして
０．８％の残存水分含有量を有する顆粒形態の酸化鉄レ
ッド顔料が、約２１ｋｇ／時で得られる。これらの顆粒
の圧縮かさ重量は１．２５ｇ／ｃｍ³であった。コンク
リート中の分散性に関する試験において、８０秒後に最
終彩色強度に到達した。

【００２９】実施例３ 約５０重量％のＦｅ₃Ｏ₄（Bayferrox^R 318、Bayer AGの
製品）と固体を基準にして１．４％のトリポリ燐酸ナト
リウム（Ｎａ₄Ｐ₂Ｏ₇）が入っている水懸濁液を、０．
５バールの圧力下、円盤型スプレードライヤーの分配盤
に供給した。この盤の周囲速度は８８ｍ／秒であった。
天然ガス表面バーナーからの燃焼ガスを、３８０℃の温
度で該スプレードライヤーに入れた。このガスの出口温
度は１０５℃であった。

【００３０】平均粒子サイズが１００μｍでありそして
０．５重量％の残存水分含有量を有する機械的に安定な
顆粒形態の酸化鉄ブラック顔料が、９５ｋｇ／時で得ら
れた。これらの顆粒の圧縮かさ重量は１．１４ｇ／ｃｍ
³であった。彩色強度を測定することによるコンクリー
ト中の分散性に関する試験において、８０秒の混合時間
で最終彩色強度に到達した。

【００３１】実施例４ ３５重量％の固体含有量を有しておりそして固体を基準
にして１．１％の添加Calgon 188N（BK Ladenburgの製
品）が入っている、酸化鉄イエロー（Bayferrox^R 420、
Bayer AGの製品）の水懸濁液を、３バールの圧力下、中
空円錐形ノズル（噴霧角３０度、穴直径１．１ｍｍ）を
通して噴霧してスプレードライヤーの中に入れた。天然
ガス表面バーナーからの燃焼ガスを、４５０℃の温度で
該スプレードライヤーに入れた。このガスの出口温度は
１４５℃であった。

【００３２】平均粒子サイズが１５０μｍでありそして
０．８％の残存水分含有量を有する顆粒形態の酸化鉄イ
エロー顔料が、約２１ｋｇ／時で得られる。これらの顆
粒の圧縮かさ重量は０．５４ｇ／ｃｍ³であった。コン
クリート中の分散性に関する試験において、８０秒後に
最終彩色強度に到達した。

【００３３】比較実施例１ 実施例１と同様にして酸化鉄レッド水懸濁液を処理す
る。添加剤として、トリポリ燐酸ナトリウムの代わりに
市販のオルト燐酸ナトリウム（Ｎａ₃ＰＯ₄）を１．７％
用いる。１００秒の分散時間後でさえも、この粉末が到
達した彩色強度は３８％のみであった。２００秒の分散
時間後、この粉末の彩色強度を若干上昇させることがで
きたが５６％のみであった。

【００３４】比較実施例２ 実施例２と同様にして酸化鉄レッド水懸濁液を処理す
る。添加剤として、ヘキサメタ燐酸ナトリウムの代わり
にオルト燐酸ナトリウム（Ｎａ₃ＰＯ₄）を３．５％用い
た。１００秒の分散時間後、コンクリート中で到達した
彩色強度は３０％のみであった。

【００３５】比較実施例３ 実施例３と同様な方法で酸化鉄ブラック懸濁液を処理す
る。ピロ燐酸ナトリウムの代わりにオルト燐酸ナトリウ
ム（Ｎａ₃ＰＯ₄）をこの懸濁液に加える。コンクリート
の中に組み込んだ時生じる彩色強度は１００秒の分散時
間後、８８％であった。

【００３６】比較実施例４ 実施例４と同様な方法で酸化鉄ブラック懸濁液を処理す
る。しかしながら、添加剤として、Calgon 188 Nの代わ
りにオルト燐酸ナトリウム（Ｎａ₃ＰＯ₄）を用いる。コ
ンクリート中でこれらの顆粒が示す彩色強度は、１００
秒の分散時間後、最終彩色強度の９０％であった。

【００３７】本発明の特徴および態様は以下のとうりで
ある。

【００３８】１． 顔料顆粒が１種以上の顔料と可溶ホ
スフェート塩の懸濁液を含んでおり、単官能金属イオン
と燐の数の比が２：１から１：１である、顆粒形態の無
機顔料を添加することによる、建築材料を彩色する方
法。

【００３９】２． 該懸濁液中の可溶ホスフェート塩含
有量が、ホスフェートとして表しそして顔料の重量を基
準にして、０．１から５重量％である、第１項記載の方
法。

【００４０】３． 該顔料が二酸化チタン、酸化鉄、酸
化クロム、酸化マンガンまたは酸化亜鉛から成る群から
選択される第１項記載の方法。

【００４１】４． 該顔料が酸化鉄顔料である第３項記
載の方法。

【００４２】５． 該酸化鉄顔料が、１．２から１．６
ｇ／ｃｍ³の圧縮かさ重量を有する酸化鉄レッド顆粒で
ある、第４項記載の方法。

【００４３】６． 該顆粒がスプレー乾燥で得られたも
のである第１項記載の方法。

【００４４】７． 該顔料が無機の混合相顔料である第
１項記載の方法。

【００４５】８． 該可溶ホスフェート塩が鎖縮合ホス
フェート類（ポリホスフェート類）もしくは環縮合ホス
フェート類（メタホスフェート類）である第１項記載の
方法。 ９． 該ホスフェート塩が元素の周期律表の第一主要族
のカチオン類を対イオンとして含んでいる第１項記載の
方法。

【００４６】１０． 該カチオンがナトリウム、カリウ
ムまたはアンモニウムである第１項記載の方法。

【００４７】１１． 該可溶ホスフェート塩がピロ燐酸
ナトリウム、ポリ燐酸ナトリウムまたはヘキサメタ燐酸
ナトリウムである第８項記載の方法。

【００４８】１２． ａ）少なくとも１種の顔料が入っ
ている水懸濁液を準備し、ｂ）上記懸濁液に、単官能金
属イオンと燐の数の比が２：１から１：１である可溶ホ
スフェート塩を、ホスフェートとして表しそして顔料の
重量を基準にして、０．１から５重量％の量で加え、そ
してｃ）この懸濁液をスプレー乾燥するか或はペレット
化することで顆粒を得る、ことを含む、建築材料の中に
組み込むための顔料顆粒を製造する方法。

【００４９】１３． 該顔料が酸化鉄である第１２項の
方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギユンター・リンデ ドイツ連邦共和国デー4150クレーフエル ト・デスバテイネスシユトラーセ95

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 顔料顆粒が１種以上の顔料と可溶ホスフ
   ェート塩の懸濁液を含んでおり、単官能金属イオンと燐
   の数の比が２：１から１：１である、顆粒形態の無機顔
   料を添加することによる、建築材料を彩色する方法。