CN102719122B

CN102719122B - 一种煤灰制作的涂料

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Publication number: CN102719122B
Application number: CN201210228687.5A
Authority: CN
Inventors: 森川雄介
Original assignee: Ames & Ames KK
Current assignee: Ames & Ames KK
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2032-07-03
Also published as: CN102719122A

Abstract

本发明与涂料的成分构成，特别是与涂料的涂膜形成成分有关，具体的说是一种煤灰制作的涂料，所述的涂料包括涂膜形成成分和颜料成分，颜料成分主体为丙烯酸树脂，其特征在于煤灰重量占涂膜形成成分的40~60%，在于涂膜形成成分中还混入了一种使颜料在乳化处理丙烯树脂乳浊液或醋酸乙烯酯乳浊液时分散的颜料成分，所述的涂膜形成成分中含有羟基纤维素，占涂膜形成成分的5%~7%、氧化钛0~15%，水12~14%、其余为分散剂和抑泡剂，本发明同现有技术相比，因涂膜形成成分的主要原料使用煤灰，价格极低，极易获取，由于煤灰含石英氧化铝、氧化硅（SiO₂）等微粒，因此得到的涂料涂层表面会形成细微的凹凸，从而达到污渍难以附着的效果，并且会使表面产生一种美妙的光泽。

Description

一种煤灰制作的涂料

[技术领域]

本发明与涂料的成分构成，特别是与涂料的涂膜形成成分有关，具体的说是一种煤灰制作的涂料。

[背景技术]

如专利文献特开昭56-131693号公报所示，混合炼煤灰粉与粉浆的涂料需求，以及在此基础上添加各种功能，实现了更多附加价值的涂料需求越来越大。

例如，使用氧化钛进行表面加工后，光（紫外线）照时将产生光触媒反应，附着于表面的有机物氧化分解为水及二氧化碳，下雨时脏污可被清洗掉，使表面保持原先的光泽美感，并同时具备杀菌效果。

另外，也有建议在氧化钛的基础上，还添加铜、银成分，以提升杀菌除菌效果，或添加硅成分，从而维持防水效果。

不过，要实现这些功能，制造成本的上升就会成为一大问题。

另外，关于工业废弃物——煤灰的应用，如专利文献特开昭2000-000769号公报所示，将燃煤发电厂中产生的粉煤灰用作原料，并混入粘结剂，然后在固化后，将其粉碎成微粒，以用作清除铁制墙面等处锈迹或涂料的研扫材料，这种应用技术已为公众所知，然而尚未发现煤灰应用于涂料本身。

[发明内容]

本发明是以相关现状为基础，发明的目的在于，将几乎无利用价值的煤灰这一工业废弃物，作为涂料的原料，以提供生产成本低廉、抗污性强，比以往涂料更易干的涂料。

一种煤灰制作的涂料，所述的涂料包括涂膜形成成分和颜料成分，颜料成分主体为丙烯酸树脂，其特征在于煤灰重量占涂膜形成成分的40~60%。

在于涂膜形成成分中还混入了一种使颜料在乳化处理丙烯树脂乳浊液或醋酸乙烯酯乳浊液时分散的颜料成分。

所述的煤灰重量占涂膜形成成分的40~57%。

所述的煤灰中含有石英氧化铝和氧化硅微粒。

所述的涂膜形成成分中含有羟基纤维素，所述的羟基纤维素重量占涂膜形成成分的5%~7%。

所述的羟基纤维素为3%羟基纤维素。

所述的涂膜形成成分中还包括氧化钛0~15%，水12~14%。

所述的涂膜形成成分还包括分散剂和抑泡剂。

本发明同现有技术相比，因涂膜形成成分的主要原料使用煤灰，且作为工业废弃物的煤灰价格极低，煤灰属于工业废弃物，因此极易获取，用于工业用途时，还可一次性大量购得，因此无需担心原料来源问题，从而可确保涂料成本的稳定、实惠。

由于煤灰含石英氧化铝、氧化硅（SiO₂）等微粒，因此当其与颜料成分相混合时，涂层表面会形成细微的凹凸，从而达到污渍难以附着的效果，并且这些细微的凹凸，会使表面产生一种美妙的光泽。

由于煤灰重量构成比占涂料的40%~60%，涂敷后的干燥时间变短，并且可在适当的流动性及硬度下完成涂敷，从而让涂层表面的最终效果更显美观。

[具体实施方式]

对本发明做进一步说明，这种工艺的制造技术对本专业的人来说是非常清楚的。

一般来说，涂料成分由“涂膜形成成分”展色料（载色剂）与“颜料成分”所构成。

作为“涂膜形成成分”，展色料相当于透明涂料，可以分散颜料等，同时提升涂料的流动性，至于“颜料成分”，则是赋予涂膜色彩的成分。根据溶剂，可分为油性涂料、水性涂料。

本发明的涂料构成：

（a）“涂膜形成成分”：主体采用煤炭燃烧后残余的煤灰（以下简称为“煤灰”）；

（b）“颜料成分”：该颜料成分是具有使颜料在乳化处理过程中的丙烯树脂乳浊液或醋酸乙烯酯乳浊液能够进行分散的颜料成分。

实施例配方如下表所示：

	①	②	③	④	⑤
						涂膜形成成分（重量比/单位：%）
煤灰：	60.00	45.00	57.00	42.30	40.00
						氧化钛：	0.00	0.00	0.00	2.70	14.10
水：	14.20	12.00	12.40	12.40	12.30
						3%羟基纤维素：	5.20	5.20	5.20	5.20	5.20
分　散　剂：	0.70	0.70	0.70	0.70	0.70
						抑　泡　剂：	0.10	0.10	0.10	0.10	0.10
颜料成分：
						丙烯树脂：	19.40	36.60	24.20	36.20	27.20
抑泡剂：	0.40	0.40	0.40	0.40	0.40
						合计：	100.00	100.00	100.00	100.00	100.00

表1涂膜形成成分与颜料成分的构成比

如表1所示，煤灰中加入氧化钛、水、羟基纤维素、分散剂、抑泡剂等后即构成涂膜形成成分。

煤灰与丙烯树脂乳浊液相混合时，混合比例相当重要，如果煤灰比率过大，涂料会随之变硬，导致涂料流动性变差，从而影响涂层质量。

①～⑤显示的是各成分混合比率的不同情形，①是煤灰比率较高的情形，性状略显粘稠，涂料在其他各情形下则相对稀薄。

在以上各情形下，将涂料装入涂料罐，保存约一周后再打开，涂料均不再粘稠，而是高粘性状态。通过煤灰的作用，涂料最终均非粘稠，而是粘性增强，像凝固后的酸奶或豆腐。如再加入约10%~20%的水，并经充分搅拌后，即可恢复到可涂敷的粘性状态。

经推测，粘性恢复的原因在于，煤灰在水或丙烯树脂内浸泡一段时间后，涂料会变至均匀状态。

本发明耐受性从接触角试验、脏污去除试验、强度试验三个方面测试。

接触角试验（参照表2）

关于水接触角，平均值分别为：不锈钢71.2℃、木版73.1℃、瓷砖67.7℃。通常情况下，接触角越小，该物质的表面越易于与液体相粘。经确认，本发明对任何样本均具备防水性。

表2：水接触角测定值

测定日：2011/10/18

测定条件：试验机；DropMaster500图像处理式、固液海绵解析软件（协和界面公司制造）

试验数；n=5

试验液；高速液体色层分离用蒸馏水（和光纯药工业公司制造）

测定温湿度；23℃/50%RH

试验片形状；不锈钢、木版、瓷砖

测定位置：涂层面

本试验在气温40℃~20℃的盛夏至初秋期间，将样本置于户外，暴露在雨水与灰尘等外界环境下，最终确认其表面完全未残留脏污。其原因在于，即使表面有脏污残留，也会在降雨时被清除。根据接触角试验中所提及的接触角试验结果，脏污被洗掉的原理在于水的表面张力。同时确认，所涂覆的涂料中，煤灰所具备的玻璃状性质、即凹凸特性起关键作用。

实施强度耐性测试时，各样本表面打25个点标记后，紧紧黏贴透明胶带，接着在胶带上均匀施力，并放置一段时间，然后迅速撕拉胶带。如强度低，25个点中，应有数个被剥离。将本发明涂于样本上，按上述相同步骤实施操作后，发现所有样本没有一个点被剥离。本发明中，除了羟基纤维素让煤灰具备粘性，煤灰表面的凹凸性质更是确保了本发明的耐受性。

为达成上述目的，将“涂膜形成成分的主要原料使用煤灰”作为了特征。涂料中，煤灰重量构成比为40%~60%。为了进一步有效地凸显该特征，可添加5%~7%的3%羟基纤维素，这样可获得超越丙烯树脂涂料的品质，但同时又可实现成本的降低。

当前已经实现的涂料通过添加5%~7%的含3%羟基纤维素的原料获得了超越丙烯树脂涂料的品质，同时可实现相对更低的成本。

通过添加5%~7%的3%羟基纤维素后，本发明除了在涂膜形成成分的主要原料中使用煤灰之外，涂料还混入了一种使颜色在乳化处理丙烯树脂乳浊液或醋酸乙烯树脂乳浊液时分散的颜料成分。虽然颜料成分的构成比不存在特别限制，但如煤灰比例过大，则涂料会随之变硬，从而导致涂料流动性降低，进而影响涂覆质量。

1）关于本发明下的涂料保温效果，经温度记录器测定，涂层面中心温度如下：

表3：涂层面的中心温度：

胶合板厚1cm，金属板厚1mm～0.5mm。

2）实验方法及其他

实验日：10月18日，晴天，11：00，室外，阳光充足处，木台上放置报纸，将涂层面朝上排列。太阳转阴（转阴后约40分钟后），于14：50，用温度记录器测定涂层面中央，其值为上表所示。与不锈钢、铝、白铁皮等金属板相比，木质的胶合板温度相对高出1度，所有结果都高于户外气温，可见，本发明之涂料也具备保温效果。

如将此涂料分别涂在水泥预制板、木板、不锈钢、瓷砖等，在同一条件下，与一般市面上销售的涂料（混合氟系树脂的高抗污涂料）相比，干燥时间更短，涂层面的光泽度也同样毫不逊色。另外，经确认，抗污性能也足够强。而且，如在煤灰中加入TiO₂或Fe₂O₃（印度红），可产生一定程度的颜色变化，从而制造各种颜色不同的涂料。

煤灰中会保留土成分，且含石英氧化铝、氧化硅（SiO₂）等微粒，因此可使涂层表面形成细微的凹凸面，从而达到污渍难以附着的效果，此外，涂层表面因这些微妙的凹凸，可产生一种美妙的光泽感。

顺带一提，在对挖掘出大量煤炭的福冈县筑丰地区实施土壤分析后，确认其主要由硬质的砂岩所构成，其中氧化硅（SiO₂）约占70%。

除煤灰之外，也可将石英屑粉碎成微粉状，或将玻璃屑粉碎成微粉状，这些都可获得上述同样的效果。不过，一旦粉碎微粉不够充分，则无法生成与煤灰同样的微粒。从这一点来说，作为一种已视作无用途的工业废弃物，且还需花费金钱进行废弃的物质，煤灰价格已是极其低廉，在某些情况下，甚至还可以补贴废弃费用。

但是，值得一提的是，炼煤是由无烟炭、石炭、木炭、焦炭等粉末，按适当比例混合并固化而成的，但其灰中所含微粒状石英氧化铝及氧化硅（SiO₂）等的量较少，因此无法获得本发明初期的效果。炼煤的使用零散且量少，因此，一个地方的废弃量与煤炭相比要少很多，不太适于工业用途。

根据本发明的方法，对①~⑤的涂料进行调整，针对各涂料的性能实施试验，最终确认全部可以获得中所述发明效果。

Claims

1.一种煤灰制作的涂料，所述的涂料包括涂膜形成成分和颜料成分，颜料成分主体为丙烯酸树脂，其特征在于煤灰重量占涂膜形成成分的40～60％，所述的煤灰中含有石英氧化铝和氧化硅微粒。

2.如权利要求1所述的一种煤灰制作的涂料，其特征在于涂膜形成成分中还混入了一种使颜料在乳化处理丙烯树脂乳浊液或醋酸乙烯酯乳浊液时分散的颜料成分。

3.如权利要求1所述的一种煤灰制作的涂料，其特征在于所述的煤灰重量占涂膜形成成分的40～57％。

4.如权利要求1所述的一种煤灰制作的涂料，其特征在于所述的涂膜形成成分中含有羟基纤维素原料，羟基纤维素原料重量占涂膜形成成分的5％～7％。

5.如权利要求4所述的一种煤灰制作的涂料，其特征在于所述的羟基纤维素原料为含3％羟基纤维素的原料。

6.如权利要求1所述的一种煤灰制作涂料，其特征在于所述的涂膜形成成分中还包括氧化钛0～15％，水12～14％。

7.如权利要求1所述的一种煤灰制作涂料，其特征在于所述的涂膜形成成分还包括分散剂和抑泡剂。