способ окрашивания зернистого материала

Формула изобретения

Способ окрашивания зернистого материала путем подачи и совместной обработки материала и красящей композиции в цилиндрической камере, отличающийся тем, что обработку осуществляют перемещением камеры с материалом с частотой 300-700 об/мин по окружности, диаметр которой составляет 0,2-0,6 внутреннего диаметра камеры, а красящую композицию подают в камеру в виде суспензии, содержащей 0,3-2,0 мас. % красящего вещества, 0,1-1,0 мас. % клеящего вещества и 2,0-5,0 мас. % воды от окрашиваемого материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к способам окрашивания сыпучих материалов, в частности кварцевого песка, каменной крошки, и может быть использовано в производстве декоративных покрытий, бетонов и растворов, стеклянных облицовочных плиток и др.

Известен способ окрашивания зернистого материала, например песка, путем его термообработки при температуре 500-900^oС в течение 5-40 мин с последующим охлаждением песка, смешиванием его с окрасочной композицией, сушкой полученной смеси и ее обжигом (см., например, авт.св. СССР 1778089, кл. С 04 В 20/10, 1998). Высокая энергоемкость процесса, обусловленная необходимостью ведения его при высоких температурах (до 900^oС), снижает эффективность применения данного способа.

Также известен способ окрашивания зернистого материала, в котором суспензию красителя подвергают активации обработкой во вращающемся электромагнитном поле с ферромагнитными телами в течение 2-3 ч с одновременным нагреванием до 25-30^oС, а окрашивание зернистого материала осуществляют смешиванием полученной активированной суспензии красителя с песком при его мокром помоле (см. , например, авт.св. СССР 482078, кл. С 04 В 20/10, 1974). Активация суспензии красящего вещества позволяет получать краситель, характеризующийся улучшенными красящими свойствами при значительном (на 30-40%) снижении расхода пигмента на его изготовление. Однако известный способ достаточно сложен в реализации.

Наиболее близким по технической сущности к прелагаемому является способ окрашивания зернистого материала путем подачи и совместной обработки материала и красящей композиции в цилиндрической камере (см., например, авт.св. СССР 1244123, кл. С 04 В 20/10, 1984). Однако, отличаясь достаточной простотой, известный способ не предотвращает слипания в комки окрашенных силикатной краской частиц зернистого материала, что существенно повышает процент брака готового продукта.

Цель предлагаемого изобретения - улучшение качества окрашенного зернистого материала.

Поставленная цель достигается тем, что в способе окрашивания зернистого материала путем подачи и совместной обработки материала и красящей композиции в цилиндрической камере обработку осуществляют перемещением камеры с материалом с частотой 300-700 об/мин по окружности, диаметр которой составляет 0,2-0,6 внутреннего диаметра камеры, а красящее вещество подают в камеру в виде суспензии, содержащей 0,3-2,0 мас.% красящего вещества, 0,1-1,0 мас.% клеящего вещества и 2,0-5,0 мас.% воды от окрашиваемого материала.

Способ осуществляют следующим образом. Готовят суспензию красящей композиции, для чего в мешалку сначала подают клеящее вещество и воду в необходимом количестве и производят их смешивание в течение 5-7 мин. В качестве клеящего вещества могут быть использованы: жидкое стекло пл. 1,25-1,3 г/см³, поливинилацетатная эмульсия (ПВА), акриловая эмульсия. В полученный раствор добавляют красящее вещество и продолжают перемешивание еще в течение 3-5 мин. Содержание красящего вещества в суспензии выбирают в пределах 0,3-2,0 мас. %, а клеящего вещества - 0,1-1,0 мас.% от окрашиваемого материала. При этом в суспензии должно быть такое количество воды, чтобы в окрашиваемом материале ее содержание было минимальным (не более 2-5 мас.%), что обеспечивает наиболее рациональную обработку зернистого материала окрашивающей суспензией без ее потерь. Готовую суспензию перекачивают насосом в промежуточную емкость. Окрашивание зернистого материала производят в цилиндрической камере, перемещающейся с частотой 300-700 об/мин, по окружности, диаметр которой составляет 0,2-0,6 внутреннего диаметра камеры, а центр окружности смещен относительно оси камеры на 0,2-0,5 диаметра камеры. В камеру непрерывно подают зернистый материал и одновременно приготовленную окрашивающую суспензию, осуществляя их совместную обработку в течение 1-4 мин. Готовый продукт - окрашенный зернистой материал - после подсушки при необходимости упаковывают в тару.

Сущность предлагаемого способа окрашивания зернистого материала заключается в следующем.

В процессе совместной обработки зернистого материала и красящего вещества в цилиндрической камере на начальном этапе происходит механическое нанесение вещества на поверхность зерна под действием центробежных сил, прижимающих материал и красящее вещество друг к другу и к внутренней поверхности цилиндрической камеры. Использование клеящего вещества для приготовления окрашивающей суспензии повышает силу сцепления красящего вещества с поверхностью зерна на этом этапе совместной обработки. В дальнейшем вследствие перемещения с высокой частотой цилиндрической камеры и смещения центра передвижения камеры относительно ее оси происходит не только интенсивное взаимное столкновение красящего вещества и зернистого материала, но и активация их и химическое взаимодействие, обеспечивающие наиболее прочное сцепление с поверхностью зернистого материала красящего вещества при минимальном расходе последнего. На выходе из камеры частички зернистого материала приобретают плотную окрашенную оболочку, слипание частиц предотвращается интенсивным их перемещением относительно друг друга при выходе из камеры.

Примеры осуществления способа.

Пример 1.

Готовят водную суспензию красящей композиции, для чего в мешалку сначала подают жидкое стекло пл. 1,25-1,30 г/см³ в количестве 0,1 мас.% и воду в количестве 2,0 мас. % от зернистого материала и производят их смешивание в течение 5-7 мин. В полученный раствор добавляют красящее вещество в количестве 0,3 мас.% от окрашиваемого материала и продолжают перемешивание еще в течение 3-5 мин до получения однородной равномерно окрашенной суспензии. Приготовленную суспензию красящего вещества (2,4 мас.%) и окрашиваемый зернистый материал (97,6 мас.%) подают в цилиндрическую камеру, перемещающуюся с частотой 700 об/мин по окружности, диаметр которой составляет 0,2 внутреннего диаметра камеры, и производят совместную обработку зернистого материала и окрашивающей суспензии в течение 1-4 мин. Окрашенный зернистый материал выгружают из камеры, при необходимости, подсушивают и упаковывают в тару.

Пример 2.

Технология окрашивания зернистого материала - согласно примеру 1. При этом в качестве клеящего вещества для приготовления суспензии берут ПВА (поливинилацетатную эмульсию) в количестве 0,5 мас.% и воду в количестве 2,9 мас. % от зернистого материала. В полученный водный раствор добавляют красящее вещество в количестве 1,2 мас.% от окрашиваемого материала, а совместную обработку зернистого материала (95,4 мас.%) и окрашивающей суспензии (4,6 мас. %) осуществляют перемещением цилиндрической камеры с частотой 500 об/мин по окружности, диаметр которой составляет 0,4 внутреннего диаметра камеры.

Пример 3.

Технология - как в примере 1, но в качестве клеящего вещества используют акриловую эмульсию (1,0 мас. %), а воду добавляют в количестве 5 мас.%. В приготовленный водный раствор клеящего вещества добавляют краситель в количестве 2,0 мас.%, а совместную обработку зернистого материала (92,0 мас.%) и водной суспензии красящего вещества (8,0 мас.%) осуществляют в камере, перемещающейся с частотой 300 об/мин, по окружности, диаметр которой составляет 0,6 внутреннего диаметра камеры.

Использование предложенного технического решения за пределами заявленных условий окрашивания зернистого материала не позволяет достичь поставленной цели.

Результаты испытаний окрашенного зернистого материала, полученного предлагаемым способом, приведены в таблице.

Предлагаемый способ окрашивания зернистого материала позволяет существенно повысить качество окраски зернистого материала при минимальном расходе красящего вещества. Образующееся на поверхности зерна цветное покрытие отличается сплошностью и повышенной прочностью на истирание. Способ пригоден для окрашивания зернистых материалов любой фракции: от мелкого песка до крупного заполнителя, а введение красящего вещества в окрашиваемую композицию в виде водной суспензии обеспечивает наиболее экономное расходование красителя при предельно равномерном распределении его на поверхности обрабатываемого материала.