專利名稱：基于硅石和氧化鐵的顏料及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顏料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。具體地說，本發(fā)明涉及如何得到用于各種工業(yè)尤其是陶瓷工業(yè)的硅石和氧化鐵顏料。本發(fā)明的最典型特征是這些顏料的硅石組分是從微硅石(microsilica)或從煅制硅石得到的。
為了仿制這種天然著色劑的特性，人們已經(jīng)進行了一些努力，但是，始終未能獲得不僅成本具有競爭力(相對于天然產(chǎn)品的市場價格)，而且質(zhì)量較高的產(chǎn)品。
在先前的開發(fā)中，有各種以濕反應(yīng)方法為基礎(chǔ)仿制這種著色劑的嘗試，得到Fe2O3含量為5-15wt％的凝膠、Fe2O3、xSiO2，為了得到具備足夠質(zhì)量的產(chǎn)品，這些方法必須進行干燥、煅燒和研磨工序。
在美國專利3,005,724(1961)中，起始產(chǎn)品是作為硅源的膠態(tài)硅石，和氧化鐵源(優(yōu)選硫酸鐵)，通過加入堿溶液膠凝化得到懸浮液。干燥凝膠并在900-1400℃煅燒，隨后將其研磨以得到顏料。
另一方面，還有這樣一些專利，其中煅制硅石用于改進氧化鐵合成顏料的性能。在這些情況下，采用0.25-10wt％SiO2的低硅石比，這用于改善與合成氧化鐵相比的顏料的流動性和著色性能。
美國專利4,221,607和4,229,635公開了獲得這種氧化鐵的方法，該方法從作為氧化鐵源的綠礬溶液開始，經(jīng)干燥和煅燒工序之后，向其中加入一小部分硅石(0.25-10wt％)以得到具有改進性能的氧化鐵顏料。在美國專利4,221,607中，在干燥和煅燒之前加入硅石，得到在煅燒工序中表現(xiàn)較好的鐵顏料，但在美國專利4,229,635中，鐵的加入是在煅燒工序之后和著色劑洗滌工序中、最終干燥和研磨步驟之前進行的，由此得到了流動性改善的顏料。
尚未發(fā)現(xiàn)將微硅石用于硅石-鐵氧化物顏料生產(chǎn)的參考文獻。
發(fā)明簡述本發(fā)明的目的是用微硅石或煅制硅石作為硅源和工業(yè)上制備所述顏料的方法得到硅石-鐵氧化物、XFe2O3和SiO2體系的無機顏料。所得顏料可能呈紅-橙色，尤其是用于低孔隙度陶瓷產(chǎn)品如瓷缸的生產(chǎn)時。就質(zhì)量和成本而言，它們是目前通常使用的天然材料如Thiviers瓷的有競爭力的替代產(chǎn)品。產(chǎn)品外觀為微粉化粉末形式。可以無需研磨通過直接分散裝置將產(chǎn)品加入基礎(chǔ)組合物中。發(fā)明詳述本發(fā)明的著色劑主要由氧化硅(硅石)和氧化鐵的混合物組成，其中氧化硅占SiO2和Fe2O3混合物總重量的70-98wt％，氧化鐵的含量隨之變化。
本發(fā)明采用微硅石或煅制硅石作為氧化硅源。它基本上是將生產(chǎn)硅金屬(電弧熔融)和硅與其他金屬的合金的過程中產(chǎn)生的氣體進行凝聚得到的副產(chǎn)物。所述產(chǎn)物的特征在于其硅含量較高(按SiO2計算，大于90％)和其極細的顆粒尺寸(約100nm)。
紅色和/或黃色氧化鐵(天然和/或合成的)，或者能夠在生產(chǎn)氧化鐵的煅燒工藝中氧化和/或分解的鐵的鹽和/或配合物，可以用作氧化鐵源。
為了提高著色劑的性能和/或改進其著色效果可以向這些基礎(chǔ)混合物中加入少量的添加劑。
所得著色劑是紅-橙色顏料，其能夠用于所有種類材料的著色，所述材料優(yōu)選陶瓷材料，特別優(yōu)選提供瓷缸型低孔隙度陶瓷材料的陶瓷物質(zhì)的著色。
可以得到在紅-橙色調(diào)范圍內(nèi)的很多種顏色，這取決于組成、氧化鐵源、隨后著色劑所經(jīng)歷的煅燒和處理條件。
實質(zhì)上，硅石為氧化物顆粒提供了保護性涂層，防止外部侵犯如溫度、環(huán)境和/或其他化合物的攻擊。在用于其生產(chǎn)過程中需承受高溫的陶瓷組合物中時，所述保護層確保了以這種方式加工的氧化鐵保持更為穩(wěn)定。
這些硅石-鐵著色劑是由在高溫下對原材料混合物進行煅燒得到的，通過煅燒形成帶有鱗石英和/或白硅石結(jié)構(gòu)(其中氧化鐵與赤鐵礦結(jié)構(gòu)混合)的顏料。通過煅燒無定型硅石，得到一種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)或另外一種結(jié)構(gòu)(取決于煅燒條件和存在的添加劑和雜質(zhì))，從而形成鱗石英或白硅石結(jié)構(gòu)。
可以通過干法或濕法制備原材料的不同組合物。在干法中，在研磨機或混合機中進行原材料的混合。為了方便操作(運輸、計量等)可以任選地將所得混合物造粒。在濕法中，通過研磨和分散制備原材料的水懸浮液、在原子化方法中干燥混合物，得到適于后續(xù)加工的燒結(jié)材料。
這些原材料(較高或較低燒結(jié)程度)的混合物，可以任選地通過前干燥階段，然后進行煅燒(高溫?zé)崽幚頃r發(fā)生不同的物理化學(xué)變化，從而將材料轉(zhuǎn)變到其最終狀態(tài))。可以在800-1300℃溫度下的各種爐型中進行所述煅燒，煅燒溫度取決于硅石的性質(zhì)、氧化鐵源和所用的添加劑。
在某些情況下，可以在更低溫度下進行前煅燒以適當?shù)刂苽溆糜谄浜罄m(xù)反應(yīng)的原材料。在該階段，如果必要，使有機材料和氧化鐵氧化和/或使作為氧化鐵源的原材料分解。
煅燒后，將產(chǎn)物送入顆粒尺寸減小步驟以得到更均勻的顏色。所述操作優(yōu)選在干磨裝置中進行，并進行動力分粒以確保超過99％的顆粒小于40微米。
用5wt％的著色劑制備煅燒片，得到的色度協(xié)調(diào)為L＝43.0，a＝16.6，b＝10.5。
1、微硅石2、氧化鐵源3、研磨4、成團(agglomeration)5、預(yù)煅燒6、煅燒7、冷卻8、混合9、干磨10、混合11、裝袋
權(quán)利要求
1.硅石-氧化鐵顏料，其特征在于硅石組分(SiO2)系由微硅石或煅制硅石得到，所述硅石-氧化鐵含有70wt％-98wt％的硅石，同時含有2wt％-30wt％的氧化鐵。
2.一種制備權(quán)利要求1的顏料的方法，特征在于它包含如下步驟a)將這種較多量的和這種較少量的原材料混合，b)將前述步驟得到的的原材料的混合物成團，c)在800-1300℃的溫度下進行熱循環(huán)，在爐中煅燒前述步驟中得到的成團的混合物，停留時間為1-24小時，d)混合前述煅燒步驟中得到的顏料，e)降低所得的顏料混合物的粒子大小，f)將顏料最終混合同時控制所得顏料的色度協(xié)調(diào)，g)計量、裝袋。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中步驟a)和/或b)可以在干態(tài)下進行。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中步驟a)和/或b)可以在濕態(tài)下進行。
5.根據(jù)權(quán)利要求2和3的方法，其中步驟a)的混合是通過研磨進行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求2和4的方法，其中步驟a)的混合是通過分散進行的，優(yōu)選在水中進行。
7.根據(jù)權(quán)利要求2、3和5的方法，其中步驟b)的成團包括造粒。
8.根據(jù)權(quán)利要求2、4和6的方法，其中步驟b)的成團包括原子化干燥。
9.根據(jù)權(quán)利要求2-8的方法，其中任選地，在步驟c)之前有一個前預(yù)煅燒步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求2-9的方法，其中任選地，在步驟c)之后、混合所得顏料之前有一個冷卻步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求2-10的方法，其中步驟e)優(yōu)選地由研磨或制粉組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求2-11的方法得到的顏料。
13.微硅石在無機顏料和/或著色劑生產(chǎn)中作為SiO2源的用途。
14.煅制硅膠在無機顏料和/或著色劑生產(chǎn)中作為SiO2源的用途。
15.根據(jù)權(quán)利要求13和14的用途，特征在于硅石源是從生產(chǎn)硅金屬和/或其合金的過程中產(chǎn)生的氣體凝聚而得到的。
16.權(quán)利要求1或12的顏料的用途，所述顏料單獨或與其他材料一起用作搪瓷、玻璃、陶瓷、水泥、塑料、層壓板、繪圖墨水和橡皮組合物中的成分。
17.權(quán)利要求1或12的顏料的用途，所述顏料單獨或與其他材料一起用在搪瓷、玻璃、陶瓷、水泥、塑料、層壓板、繪圖墨水和橡皮的表面裝飾中。
18.一種陶瓷產(chǎn)品，特征在于其組成中包括權(quán)利要求1或12的顏料。
19.一種根據(jù)權(quán)利要求17的陶瓷產(chǎn)品，特征在于其由瓷缸組成。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的磁缸，其特征在于它表現(xiàn)出下述范圍的色度協(xié)調(diào)(亨特-LAB)對于得到紅-橙色調(diào)的2％的顏料百分比，L＝36-46，a＝10-18，b＝7-11。
全文摘要
基于硅石和氧化鐵的顏料及其生產(chǎn)方法。為了得到硅石－氧化鐵顏料,將微硅石與氧化鐵的比例為2－30wt%的氧化鐵源混合和/或研磨?；旌显牧?得到干燥團狀物,在800－1300℃溫度下煅燒,將所得產(chǎn)物研磨以得到紅色粉末。該著色劑用途廣泛,例如,可以加入到標準瓷缸組合物中,從而得到紅色和橙色片。
文檔編號C09C1/00GK1352670SQ99816438
公開日2002年6月5日 申請日期1999年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月10日
發(fā)明者維森特·巴加·瓦爾加斯, 安東尼奧·布拉斯科·富恩特斯, 弗朗西斯科·內(nèi)格雷·梅達爾, 維森特·貝爾特倫·波爾卡, 貝尼托·塞萬提斯·羅德里格斯 申請人:伊塔卡陶瓷制造技術(shù)股份有限公司