由未经处理的油漆废渣制备建筑材料的方法 【技术领域】
本发明一般涉及一种通过油漆废渣制备建筑材料的方法，特别是一种在制备诸如沥青、水泥、混凝土、灰浆、和石膏等建筑材料过程中使用来自喷漆工作台操作的未经处理的油漆废渣的方法。
背景技术
大型工厂喷漆操作的油漆废渣处理起来费时费力。当在喷漆工作台中对汽车这样的物件喷漆时，多余的漆会被水幕或操作台格板下的水流所回收。这种回收物就叫做油漆废渣。油漆废渣的处理是喷漆工面临的一个复杂问题。当今可行的处理技术一般基于焚烧、化学和物理处理及固化的方法。这些处理技术的最终产物一般用于废渣埋填。然而油漆废渣用于埋填有也局限性，因为要考虑到今后对环境的潜在危害及在处理这些废物时所需要的特别防护措施地代价。
人们尝试了多种方法以便在处理产物中能得到一些有用的副产品而不是废弃它，从而降低油漆废渣的处理成本。这些方法在处理过程中大部分涉及干粉操作，而这往往会导致成本方面的代价，从而严重限制了人们对这些方法的商业化兴趣。例如Soroushian等人在1996年2月6日的美国专利5,489,333中提到用干燥后的油漆废渣填充到波特兰水泥中的应用。St.Louis在1996年11月12日授权的美国专利5,573,587指出可以将未经处理的油漆废渣与生石灰(CaO)混合，通过化学法来干燥油漆废渣，得到的漆料及熟石灰的粉末可应用在灰浆、水泥、混凝土和沥青中。
处理油漆废渣既要花钱又费时间，所以人们需求一种能利用喷漆过程中产生的全部油漆废渣的简单有效的方法。
目前没有任何参考文献提到直接用液态的油漆废渣作为混凝土或水泥类建材中的一个组分的应用。
【发明内容】
本发明提供一种直接用喷漆工作台产生的含有水和固相漆料的液态废渣，在水泥和混凝土类建材生产过程中作为整体组分的方法，从而为油漆废渣的回收利用提供了一种高效率途径。本发明缩短了料渣处理时间，仅包括很少的步骤，并且避免了对昂贵的加工和废渣处理的需求。
本发明利用油漆废渣制备建筑材料的方法包括：
(a)将液态油漆废渣与一种或多种用于制备建材的材料如水泥或混凝土或其一部分混合，以及
(b)使上述混合物固化，从而制得建筑材料
本发明的优点在于油漆废渣在建筑材料中用作水化材料。优选地，油漆废渣作为水化材料的唯一来源。当然，也可以另外加水以达到建材制备所需要的水的比例。
通过上述方法制备的建筑材料也是本发明的一部分。
【附图说明】
图1是用液态废渣制备的水泥和用城市用水制备的水泥的抗压强度对比图。
图2是用液态废渣制备的水泥和用城市用水制备的水泥的最大应变对比图。
具体实施例方式
本文中“液态油漆废渣”一词指喷漆间产生的未经过处理或仅仅适当浓缩或稀释的油漆废渣。
本领域技术人员应明白，按照本发明方法处理的废渣是成分复杂的材料，并且与大多数其它种类的废渣不同。典型地，在这些废渣中含有挥发性有机化合物(VOC’s)，比如稀释剂和溶剂、可以交联“固化”的未固化聚合物涂料树脂，其包括交联剂，以及无机和有机颜料。本发明尤其涉及使用由汽车及部件在喷漆操作中产生的未经处理的油漆废渣。
典型的油漆废渣是在喷漆橱中对汽车这样的物件喷漆时，由于过量喷涂的漆以及其它废物流产生的。过量喷涂的油漆废渣特别是由包含循环水的喷漆柜下面的槽来收集。这些液态的废料通常含有来自汽车不同漆层如底漆、着色漆和表面漆等的多种成分；而这些不同的漆可能是水基的，也可能是溶剂为基的。所以液态油漆废渣中由水、喷漆柜中回收的废漆，以及那些可以将这些漆类涂料分散在水流中的化学物质组成。
喷漆柜操作过程产生的未经处理的油漆废渣中典型地含有大约50重量％的油漆和50重量％的水。然而，本发明可以包括对含有5重量％到80重量％油漆，优选20％至60％油漆的油漆废渣的处理。对油漆含量明显少于20重量％的油漆废渣可以通过去除水分进行浓缩，而废漆含量过高时，可以加入适当的水分而提供油漆废渣的流动性，使之可以通过泵或倾倒的方式流动传送，同时使得它含有足够的水分与水泥混合物、混凝土混合物完全发生水化反应。
在本发明的优选实施方案中，从喷漆间将未经处理的液态油漆废渣输送出来并直接用作水泥或混凝土或其他建筑材料的水化剂。本发明一般包括将未经处理的液态油漆废渣与一种或几种用来生产建材的材料进行混合，所述材料包括沥青、水泥、混凝土、灰浆、或石膏纤维板等。优选地，在操作过程中这种油漆废渣作为唯一的水化剂。然后，为了达到适当的水与原料的比例任选也可以另外加水。
可以与油漆废渣混合的公知的基础建材组分的实例包括波特兰水泥、土灰、灰浆混合物、混凝土混合物、石膏混合物等。
例如，波特兰水泥是混凝土的基础组分。它由钙、硅、铝、铁和少量其它成分形成的受控化合物构成，在其最后粉磨阶段还要添加一些石膏以便调控水泥的固化时间。石灰和二氧化硅占其质量的约85％左右。通常在生产中用到的原料是石灰石、贝壳、白垩、或泥灰岩与页岩、粘土、板岩、高炉炉渣、石英砂和铁矿石组合。这些原料经过粗碎后加热到1400℃以上，使碳酸钙转变为氧化钙和硅酸钙，再经粉碎制得灰色的细颗粒产品。水化或向波特兰水泥中加入水，波特兰水泥中含有的氧化钙转化为氢氧化钙，由于它能与二氧化碳反应生成碳酸钙，从而水合氧化钙成为混凝土中的活性固化材料。本发明发现液态油漆废渣可以作为调和波特兰水泥的主要水源，优选地作为唯一水源。
土灰是生石灰和砂子的干燥混合物，也可以用作建筑材料。生石灰的化学成分是氧化钙，是由石灰石类原料加热到1400℃以上而产生的。加水将氧化钙水化并产生可成型且固化成坚硬耐久表面的材料。在本发明中液态油漆废渣可以用作土灰调和用水的主要来源，优选地用作调和用水的唯一来源。
灰浆原料是波特兰水泥和砂子的干燥混合物。这种混合物加水后变得可以用泥铲涂抹，用于砖或混凝土砌块类预成型材料的粘结。干燥后的灰浆起能到防止水汽和空气渗透的密封作用。灰浆最重要的质量特性是结合强度和耐久性。在本发明的另一实施方案中，油漆废渣可以用作灰浆调和用水的主要来源，优选地用作调和用水的唯一来源。
混凝土原料指波特兰水泥、砂子以及砂砾、碎石块等骨料的干燥混合物。该干燥混合物中加入水后成为可以应用的建筑材料。油漆废渣可以用作混凝土调和用水的主要来源，也优选地用作调和用水的唯一来源。混凝土能用于制造预制建筑材料如混凝土砌块或预应力混凝土，也可以以流动态进行注模或浇铸。
石膏指生石膏炒制后的干燥形式。生石膏的化学组成是二水石膏CaSO4-2H2O，当加热到高于100℃后失去结晶水转变为半水石膏，也就是商业上称为的熟石膏，经过后续加工，熟石膏在商业中可广泛应用。在使用中在石膏灰中加水后，它能形成可加工或可用泥铲涂抹的膏体。油漆废渣可以用石膏灰调和用水的主要来源，优选地用作调和用水的唯一来源。石膏的主要用途是生产石膏板这种预成型建筑材料。
沥青是原油精炼过程中其它成分(汽油、煤油或其它油类)提取后的剩余物。这种材料与骨料和矿物添加剂混合后产生可应用于铺路或修顶类的建筑材料。沥青可以加热后使用，也可以在不希望加热的场合通过加入液相形成乳化沥青的方式使用。油漆废渣可以用作沥青乳化用水的主要来源，优选地用作乳化用水的唯一来源。油漆废渣中包含乳化剂成分，从而可以减少或不再需要另外添加乳化剂。
本发明方法制备了高质量的建筑材料。
本发明的其它优点叙述如下。
通过这种方法制备的建筑材料能减少用于特定用途的建筑材料的化学混合物生产中常用的增塑剂、加气剂等类似化学物质的添加量。
针对水泥固化形成的制品，尤其那些大型结构，伴随水泥水化反应放出的热量必须要加以考虑。本发明在固化基质中引入了新的组分，从而可以缓和水化反应，进而缓和放热作用。
施工环境决定了能否满足浇筑水泥或混凝土或其它水泥基建筑材料的温度要求范围。胶凝材料达到工作强度和最终强度所需的时间是一个重要参数。本发明特别扩展了材料在水的冰点以下的可施工能力。
虽然油漆废渣流动性很好，但它的粘度比水高，从而导致它更容易与水泥或混凝土相混合。指定Bookfield仪器的ASTM D-2196是测量粘度的典型代表。虽然针对不同的选定组分所希望的粘度也是不一样的，一般而言粘度通常在2-500厘泊范围内，优选2-100厘泊，从而达到很好的混合性能。
油漆废渣本身在颜色上是灰色或黑色，从而使得使用它的最终产品与使用水作水合剂的传统产品相比颜色可能要稍深一些。在大多应用场合这种差别并不明显，但它可用作有效的鉴别手段。
总之，本发明的主要优点在于提出了利用油漆废渣作为建筑材料的水化水源，优选地作为唯一的水化水源，从而避免了在生产建材之前对油漆废渣的预处理及粉末化过程。
下面的实施例对本发明进行了说明。除特别指出外，所有的份和重量百分比都是重量基准的。
实施例
下述建筑材料一种使用油漆废渣制备，另一种利用城市用水制备，都成型为圆柱体试样，然后比较两种不同试样的性能。
实施例1.比较实施例
一整袋SakreteTM混凝土原料加入电动混料机中并干混一分钟，称取15.000公斤混合后混凝土原料放入塑料桶中，然后称取1.369kg温度为76°F的Troy Michigan市城市用水放入一容器中。将称量过的塑料桶中的15.000公斤混凝土原料放入一干净的无水混合器中，开启搅拌马达并加入前面称量过的城市用水的3/4，搅拌2分钟后加入剩余的水，并再搅拌1分钟。
用塑料杯舀出混合后的混凝土料注入4″×8″的圆柱状模型中。当模型充满1/3时敲击模具壁以排除空气，并在模具充满2/3和全充满时重复上述操作。用刀片将试样底部弄平。按照美国材料实验协会ASTMC31-84要求依据上述方法制备3个测试用试样(A、B、C)。
实施例2.油漆废渣实施例
除用取自一家商业化汽车装配厂喷漆间油漆废渣取代城市用水外，用与实施例1相同的方法制备混凝土。
固化及测试
所有试样都在完全相同条件下进行固化测试。起始固化在模具盖紧密封闭下于68-80°F条件进行，然后打开模具盖在68-80°F下固化28天。固化后的混凝土圆柱体试样按ASTM C39-83B进行测试。
实验数据如下所示。 不同试样最大应力及相对应变试样名称施加的最大力相应的位移 最大应力相应的应变1A-571540.0954 4,5480.06261B-61860-0.380 4,9230.05311C-591710.0644 4,7090.0566城市用水平均值 4,7270.0574试样名称施加的最大力相应的位移 最大应力相应的应变2A-552930.0857 4,4000.05652B-55517-0.387 4,4180.05372C-567230.0743 4,5140.0532油漆废渣水化剂的平均值 4,4440.0545
用城市用水砖块和油漆废渣砖块的应力应变对比分别在图1和图2中给出。
上述结果表明，用Troy Michigan城市用水制备的混凝土和油漆废渣制备的混凝土具有相似的抗压强度和应变，二者都远高于美国材料实验协会ASTM对混凝土的抗压强度和应变要求。