JP2003252669A - 水硬性組成物 - Google Patents
水硬性組成物Info
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Abstract
られている通常の高性能減水剤ないし高性能AE減水剤
を用いても、通常の減水剤の添加量で充分な保水性、粘
性、流動性が得られる水硬性組成物(モルタル、コンク
リート等)を提供することである。 【解決手段】本発明における上記課題の解決手段は、房
状疎水基を有する水溶性高分子(I)、高性能減水剤な
いし高性能AE(II)、水硬性無機粉体(III)および
細骨材(IV)を必須成分とする水硬性組成物を提供する
ことである。
Description
イル接着用モルタル、マソンリーモルタル、スプレー用
モルタル、下地用モルタル、仕上げ用モルタルなどの広
範囲のモルタルに適用できるモルタル組成物、押出成形
セメント板用モルタル組成物、高流動コンクリート、高
靭性コンクリート等に利用できる新規な水硬性組成物お
よびその組成物の流動性を調整する方法に関するもので
ある。
(より具体的にはメチルセルロース、エチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシ
エチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
ス、ヒドロキシエチルエチルセルロースなどがある)は
モルタルに程よい粘性性と保水性を付与する点で優れた
特徴があり、モルタルやコンクリートなどセメント系材
料で広く用いられてきた。例を挙げれば(1)モルタル
のブリージング防止(2)セメント板の押出成形での離
水防止(3)高流動コンクリートでの骨材分離低減
(4)高靭性コンクリートの粘度調整等に用いられてい
る。しかしセルロースエーテル系の水溶性増粘剤のみを
添加した場合にはモルタルやコンクリートの粘度が増加
する一方で流動性が低減する。そこでセルロースエーテ
ル系の水溶性増粘剤と各種高性能減水剤ないし高性能A
E減水剤を組み合わせて流動性を改善することが試みら
れているが、セルロースエーテル系の水溶性増粘剤を添
加したモルタルやコンクリートでは増粘剤を添加してい
ないモルタルやコンクリートと比較して減水剤の効果が
低くなるため、減水剤の添加量を通常の添加量の数倍〜
十倍以上に増やすことが必要であった。減水剤の添加量
を増やすとモルタルやコンクリート中の空気量が不必要
に多くなりすぎる、硬化後のモルタルやコンクリートの
強度が低下する等様々な問題を引き起こすため、実際に
は減水剤をこのような高い添加量で使用することは困難
であった。そのため、セルロースエーテル系増粘剤を添
加したモルタルやコンクリートでは流動性が劣るという
問題があった。
ol.41、p.27)によるとセルロースエーテル系の
増粘剤を添加した高流動コンクリートでは、適正なスラ
ンプフロー値を得るためには、高性能減水剤をセメント
に対して3重量%以上添加することが必要であった。高
性能減水剤の通常の添加量はセメントに対して高々0.
5〜1重量%程度であることから、セルロースエーテル
系の増粘剤を添加したことで減水剤の添加量が増したこ
とが伺える。
ロースエーテル系増粘剤などの既存の水溶性増粘剤を添
加した場合には、公知の高性能AE減水剤では流動性が
不十分であるとして、新規な分子構造の減水剤について
述べられている。
の高性能減水剤を用いても充分な流動性と分離抵抗性を
付与できる新規な水溶性増粘剤が開示されている。しか
しながら分離抵抗性を付与するために必要な増粘剤の添
加量が水に対して1重量%以上と多かった。既存の水溶
性増粘剤の添加量は0.1重量%程度が一般的である。
増粘剤の添加量が多いために空気連行や発泡の問題が生
じるなど改善の余地を残していた。
る課題は、現在広く用いられている通常の高性能減水剤
ないし高性能AE減水剤を用いても、通常の減水剤の添
加量で充分な保水性、粘性、流動性が得られる水硬性組
成物(モルタル、コンクリート等)を提供することであ
る。
エーテル系の増粘剤に替わる新たな添加剤の開発に鋭意
努力し、本発明に到った。
水溶性高分子(I)、高性能減水剤ないし高性能AE(I
I)、水硬性無機粉体(III)および細骨材(IV)を必須
成分とする水硬性組成物である。
分子(I)が化学式1(化7)
(1)のモル比率が0.5以上0.99以下であり、繰
り返し単位(2)のモル比率が0.01以上0.5以下
であり、2%水溶液の20℃での粘度が100mPa・
sから300,000mPa・sの範囲にある水硬性組
成物である。
両末端に水酸基を有しかつ数平均分子量が400〜10
0,000の水溶性ポリアルキレンポリオール(化合物
A)である2価基であり、BはOCN−B−NCOが全
炭素数が3〜18のポリイソシアナート類よりなる群か
ら選ばれたポリイソシアナート化合物(化合物B)であ
る2価基であり、DはHO−D−OHが化学式3(化
9)
水素基である。またR2およびR3は炭素数が4〜21の
炭化水素基である。また該炭化水素基R1、 R2および
R3中の水素の一部ないし全部はフッ素、塩素、臭素な
いし沃素で置換されていてもよく、R2とR3は同じでも
異なっていてもよい。またYおよびY’は水素、メチル
基ないしCH2Cl基であり、 YとY’は同じでも異な
っていてもよい。またZおよびZ’は酸素、硫黄ないし
CH2基であり、ZとZ’は同じでも異なっていてもよ
い。またnはZが酸素の場合は0〜15の整数であり、
Zが硫黄ないし CH2基の場合は0である。またn’は
Z’が酸素の場合は0〜15の整数であり、Z’が硫黄
ないしCH2基の場合は0であり、nとn’は同じでも
異なっていてもよい)ないし化学式4(化10)
水素基である。またR5およびR6は炭素数が4〜21の
炭化水素基である。また該炭化水素基R4、 R5および
R6中の水素の一部ないし全部はフッ素、塩素、臭素な
いし沃素で置換されていてもよく、R5とR6は同じでも
異なっていてもよい。またY、Y’およびY”は水素、
メチル基ないしCH2Cl基であり、 YとY’は同じで
も異なっていてもよい。またZおよびZ’は酸素、硫黄
ないしCH2基であり、ZとZ’は同じでも異なってい
てもよい。またR7は炭素数が2〜4のアルキレン基で
あり、kは0〜15の整数である。またnはZが酸素の
場合は0〜15の整数であり、Zが硫黄ないし CH2基
の場合は0である。またn’はZ’が酸素の場合は0〜
15の整数であり、Z’が硫黄ないし CH2基の場合は
0であり、nとn’は同じでも異なっていてもよい)な
いし化学式5(化11)
数の合計が2〜20の炭化水素基である。またR10およ
びR11は炭素数が4〜21の炭化水素基である。また該
炭化水素基R8、 R9、R10およびR11の水素の一部な
いし全部はフッ素、塩素、臭素ないし沃素で置換されて
いてもよい。R8とR9は同じでも異なっていてもよい。
い。またR12は炭素数が2〜7のアルキレン基である。
またYおよびY’は水素、メチル基ないしCH2Cl基
であり、 YとY’は同じでも異なっていてもよい。ま
たZおよびZ’は酸素、硫黄ないしCH2基であり、Z
とZ’は同じでも異なっていてもよい。またnはZが酸
素の場合は0〜15の整数であり、Zが硫黄ないし C
H2基の場合は0である。またn’はZ’が酸素の場合
は0〜15の整数であり、Z’が硫黄ないし CH2基の
場合は0であり、nとn’は同じでも異なっていてもよ
い)で表わされる櫛形疎水性ジオール(化合物D)であ
る2価基である。
分子(I)の化合物Aが数平均分子量1,000〜2
0,000のポリエチレングリコールである請求項1、
2に記載の水硬性組成物である。
分子(I)の化合物Bが鎖状脂肪族ジイソシアナートな
いし環状脂肪族ジイソシアナートである請求項1〜3に
記載の水硬性組成物である。
分子(I)の化合物Bがヘキサメチレンジイソシアナー
ト、イソホロンジイソシアナート、水素化トリレンジイ
ソシアナート、水素化キシリレンジイソシアナートまた
はノルボルナンジイソシアナートメチルである請求項1
〜4に記載の水硬性組成物である。
分子(I)の化合物Dが化学式6(化12)
状ないし分岐鎖状アルキル基である。またR14およびR
15は炭素数が4〜18の直鎖状ないし分岐鎖状アルキル
基である。また該アルキル基R14とR15は同じでも異な
っていてもよい)で表される櫛形疎水性ジオールである
請求項1〜5に記載の水硬性組成物である。
E減水剤(II)が高性能AE減水剤である請求項1〜6
に記載の水硬性組成物である。
E減水剤(II)がポリカルボン酸系高性能AE減水剤で
ある請求項1〜6に記載の水硬性組成物である。
ルトラントセメントである請求項1〜8に記載の水硬性
組成物である。
徴とする請求項1〜9に記載の水硬性組成物からなるモ
ルタル組成物である。
とを特長とする請求項1〜9に記載の水硬性組成物から
なる押出成形セメント板用モルタル組成物である。
とを特長とする請求項1〜9に記載の水硬性組成物から
なる高流動コンクリート組成物である。
とを特長とする請求項1〜9に記載の水硬性組成物から
なる水中コンクリート組成物である。
含むことを特長とする請求項1〜9に記載の水硬性組成
物からなる高靭性コンクリート組成物である。
る水溶性高分子(I)、高性能減水剤ないし高性能AE
減水剤(II)、水硬性無機粉体(III)および細骨材(I
V)を含むことを特徴とする請求項1〜14に記載の水
硬性組成物の流動性を調整する方法である。
有する水溶性高分子は、親水性の鎖(−HC−)と、疎
水性(親油性)の1価の炭化水素基を2個以上もつ房
(bunch)状の2価疎水基(−LB−)を2価の連
結基(−Q−)でつないだ水溶性高分子である。
ロック状に連結してもよいが、通常はランダムに連結し
ている。HCは高分子中に何個あってもよいが、より好
ましくは3個以上である。LBは高分子中に少なくとも
2個以上あることが必要である。LBは高分子の末端に
ある必要はなく、通常は高分子の鎖の内部に位置してい
る。
いが、水溶性のポリアルキレングリコールの両末端から
水酸基を除いた2価基が代表的である。他にポリ(メ
タ)アクリレート、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリ(メ
タ)アクリルアミド、ポリビニルエーテル等から誘導さ
れる2価基が挙げられる。
えばウレタン(−NHCOO−)、ジウレタン(−OC
ONH−R−NHCOO−、Rは2価炭化水素基)、エ
ーテル(−O−)、エステル(−COO−)、ジエステ
ル(−OCO−R−COO−、Rは2価炭化水素基)、
アミド(−CONH−)、カーボネート(−OCOO
−)などが例として挙げられる。
第4,426,485号、特開平10−298,26
1、特開平11−343,328、特開平12−29
7,132、特開平12−297,133、特開平13
−59,009などに詳しく記載されている。
性ポリアルキレンポリオールと櫛形疎水性ジオールをポ
リイソシアナートで連結して得られる、房状疎水基を有
するポリウレタンである。
リアルキレンポリオール(化合物A)は、少なくとも高
分子鎖の両末端に水酸基を有するアルキレンオキサイド
重合体である。ただし水酸基を3個以上有するポリアル
キレンポリオールを用いると、製品の水への溶解性が低
下しやすい。従って高分子鎖の両末端に水酸基を有する
ポリアルキレングリコールを用いることがより好まし
い。
チレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオ
キサイド、エピクロロヒドリンなどがあるが、水への溶
性を高めるためにはエチレンオキサイドの含有率が40
重量%以上あることがより好ましい。更に好ましくはエ
チレンオキサイドの重合物(ポリエチレングリコール。
以下PEGと略記する)を用いることである。
0〜100,000のものが好ましい。より好ましくは
1,000〜20,000である。分子量が400未満
では増粘性の低い製品が得られ易く、増粘剤に用いるに
は不適当である。また分子量が100,000より大き
くなると溶解性の低い製品が得られ易い。分子量が1,
000〜20,000の範囲で、十分な増粘性と溶解性
を示す製品が最も得られ易い。
シアナート化合物(化合物B)は、鎖状脂肪族ポリイソ
シアナート類、環状脂肪族ポリイソシアナート類および
芳香族ポリイソシアナートよりなる群から選ばれた全炭
素数が(NCO基の炭素を含めて)3〜18のポリイソ
シアナート化合物である。ポリイソシアナート類の全炭
素数が18より大きいと高分子の溶解性が低下し易い。
ただし分子内にNCO基を3個以上有するポリイソシア
ナート類を用いると、製品の水への溶解性が低下しやす
い。従って分子内にNCO基を2個有するジイソシアナ
ート類を用いることがより好ましい。
アナート類、鎖状脂肪族ジイソシアナート類、環状脂肪
族ジイソシアナート類などがあるが、鎖状脂肪族ジイソ
シアナート類および環状脂肪族ジイソシアナート類を用
いた高分子は、芳香族ジイソシアナートを用いたものよ
り耐アルカリ性により優れている。
環状脂肪族ジイソシアナート類を用いることがより好ま
しい。更に好ましくはヘキサメチレンジイソシアナート
(通称HDI)、イソホロンジイソシアナート(通称I
PDI)、水素化トリレンジイソシアナート(通称HT
DI)、水素化キシリレンジイソシアナート(通称HX
DI)またはノルボルナンジイソシアナートメチル(通
称NBDI)を用いることである。特に好ましくはHD
Iを用いることである。
基の間を直鎖もしくは分岐鎖のアルキレン基で繋いだ構
造をもつジイソシアナート化合物であり、具体例として
は、メチレンジイソシアナート、エチレンジイソシアナ
ート、トリメチレンジイソシアナート、1−メチルエチ
レンジイソシアナート、テトラメチレンジイソシアナー
ト、ペンタメチレンジイソシアナート、2−メチルブタ
ン−1,4−ジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソ
シアナート(HDI)、ヘプタメチレンジイソシアナー
ト、2,2’−ジメチルペンタン−1,5−ジイソシア
ナート、リジンジイソシアナートメチルエステル(LD
I)、オクタメチレンジイソシアナート、2,5−ジメ
チルヘキサン−1,6−ジイソシアナート、2,2,4
−トリメチルペンタン−1,5−ジイソシアナート、ノ
ナメチルジイソシアナート、2,4,4−トリメチルヘ
キサン−1,6−ジイソシアナート、デカメチレンジイ
ソシアナート、ウンデカメチレンジイソシアナート、ド
デカメチレンジイソシアナート、トリデカメチレンジイ
ソシアナート、テトラデカメチレンジイソシアナート、
ペンタデカメチレンジイソシアナート、ヘキサデカメチ
レンジイソシアナート、トリメチルヘキサメチレンジイ
ソシアナートなどが挙げられる。
基の間を繋ぐアルキレン基が環状構造をもつジイソシア
ナート化合物であり、具体例としては、シクロヘキサン
−1,2−ジイソシアナート、シクロヘキサン−1,3
−ジイソシアナート、シクロヘキサン−1,4−ジイソ
シアナート、1−メチルシクロヘキサン−2,4−ジイ
ソシアナート、1−メチルシクロヘキサン−2,6−ジ
イソシアナート、1−エチルシクロヘキサン−2,4−
ジイソシアナート、4,5−ジメチルシクロヘキサン−
1,3−ジイソシアナート、1,2−ジメチルシクロヘ
キサン−ω,ω’−ジイソシアナート、1,4−ジメチ
ルシクロヘキサン−ω,ω’−ジイソシアナート、イソ
ホロンジイソシアナート(IPDI)、ジシクロヘキシ
ルメタン−4,4’−ジイソシアナート、ジシクロヘキ
シルメチルメタン−4,4’−ジイソシアナート、ジシ
クロヘキシルジメチルメタン−4,4’−ジイソシアナ
ート、2,2’−ジメチルジシクロヘキシルメタン−
4,4’−ジイソシアナート、3,3’−ジメチルジシ
クロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアナート、
4,4’−メチレン−ビス(イソシアナトシクロヘキサ
ン)、イソプロピリデンビス(4−シクロヘキシルイソ
シアナート)(IPCI)、1,3−ビス(イソシアナ
トメチル)シクロヘキサン、水素化トリレンジイソシア
ナート(HTDI)、水素化4,4’−ジフェニルメタ
ンジイソシアナート(HMDI)、水素化キシリレンジ
イソシアナート(HXDI)、ノルボルナンジイソシア
ナートメチル(NBDI)などが挙げられる。
間をフェニレン基、アルキル置換フェニレン基およびア
ラルキレン基などの芳香族基ないし芳香族基を含有する
炭化水素基で繋いだジイソシアナート化合物であり、具
体例としては、1,3−および1,4−フェニレンジイ
ソシアナート、1−メチル−2,4−フェニレンジイソ
シアナート(2,4−TDI)、1−メチル−2,6−
フェニレンジイソシアナート(2,6−TDI)、1−
メチル−2,5−フェニレンジイソシアナート、1−メ
チル−3,5−フェニレンジイソシアナート、1−エチ
ル−2,4−フェニレンジイソシアナート、1−イソプ
ロピル−2,4−フェニレンジイソシアナート、1,3
−ジメチル−2,4−フェニレンジイソシアナート、
1,3−ジメチル−4,6−フェニレンジイソシアナー
ト、1,4−ジメチル−2,5−フェニレンジイソシア
ナート、m−キシレンジイソシアナート、ジエチルベン
ゼンジイソシアナート、ジイソプロピルベンゼンジイソ
シアナート、1−メチル−3,5−ジエチルベンゼン−
2,4−ジイソシアナート、3−メチル−1,5−ジエ
チルベンゼン−2,4−ジイソシアナート、1,3,5
−トリエチルベンゼン−2,4−ジイソシアナート、ナ
フタリン−1,4−ジイソシアナート、ナフタリン−
1,5−ジイソシアナート、1−メチルナフタリン−
1,5−ジイソシアナート、ナフタリン−2,6−ジイ
ソシアナート、ナフタリン−2,7−ジイソシアナー
ト、1,1−ジナフチル−2,2’−ジイソシアナー
ト、ビフェニル−2,4’−ジイソシアナート、ビフェ
ニル−4,4’−ジイソシアナート、1,3−ビス(1
−イソシアナト−1−メチルエチル)ベンゼン、3,
3’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジイソシアナー
ト、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアナート
(MDI)、ジフェニルメタン−2,2’−ジイソシア
ナート、ジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアナー
ト、キシリレンジイソシアナート(XDI)などが挙げ
られる。その他のポリイソシアナートとしては1,6,
11−ウンデカトリイソシアナート、1,8−ジイソシ
アナート−4−イソシアナートメチルオクタン、1,
3,6−ヘキサメチレントリイソシアナートなどが挙げ
られる。
性ジオール(化合物D)は、該化学式3、該化学式4、
該化学式5ないし該化学式6で表わされる、2級水酸基
を分子内に2個有しかつ疎水鎖を分子内に3本以上有す
る疎水性のジオール類である。この疎水性ジオール類は
1級アミン類に各種オキシラン含有化合物(オキシラン
環を有する化合物)を付加させることにより得ることが
できる。アミン類のアミノ基とオキシラン含有化合物の
付加反応は活性が高く、無触媒でも十分反応が進行する
ほどである。
しては1級の鎖状ないし環状アルキルアミン類、1級の
鎖状ないし環状アルケニルアミン類、1級のアラルキル
アミン類、1級のジアルキルアミノアルキルアミン類、
1級のN−ベンジルアミノピロリジン類、1級のN−ア
ミノアルキルモルホリン類、1級のアリールアミン類、
1級のアミノピリジン類、1級のアミノアルキルピリジ
ン類、1級のアルキルオキシアルキルアミン類、1級ア
ルケニルオキシアルキルアミン類、1級のアリールオキ
シアルキルアミン類、1級のアラルキルオキシアルキル
アミン類のなどを例として挙げることができる。
メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イ
ソプロピルアミン、n−ブチルアミン、ter−ブチル
アミン、sec−ブチルアミン、n−ペンチルアミン、
n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、2−アミノ
ヘプタン、n−オクチルアミン、イソオクチルアミン、
2−アミノオクタン、2−エチルヘキシルアミン、2−
アミノ−6−メチルヘプタン、ノニルアミン、イソノニ
ルアミン、1,4−ジメチルヘプチルアミン、3−アミ
ノノナン、2−アミノ−6−エチルヘプタン、n−デシ
ルアミン、n−ウンデシルアミン、2−アミノウンデカ
ン、6−アミノウンデカン、n−ドデシルアミン、n−
トリデシルアミン、2−アミノトリデカン、n−テトラ
デシルアミン、2−アミノテトラデカン、n−ペンタデ
シルアミン、8−アミノペンタデカン、n−ヘキサデシ
ルアミン、n−ヘプタデシルアミン、n−オクタデシル
アミン、n−ノナデシルアミン、2−アミノノナデカン
などの鎖状アルキルアミン類などが挙げられる。
アリルアミン、オレイルアミンなどが挙げられる。
シクロヘキシルアミン、シクロヘプチルアミン、2−メ
チルシクロヘキシルアミン、3−メチルシクロヘキシル
アミン、4−メチルシクロヘキシルアミン、アミノメチ
ルシクロヘキサン、シクロオクチルアミン、2,3−ジ
メチルシクロヘキシルアミン、3,3,5−トリメチル
シクロヘキシルアミン、4−tert−ブチルシクロヘ
キシルアミン、1−シクロ ペンチル−2−アミノプロ
パン、1−アミノインダン、シクロドデシルアミン、o
−アミノビシクロヘキシル、3−アミノスピロ[5,
5]ウンデカン、ボルニルアミン、1−アダマンタンア
ミン、2−アミノノルボルナン、1−アダマンタンメチ
ルアミンなどが挙げられる。
ジヒドロアビエチルアミン、2−(1−シクロヘキセニ
ル)エチルアミンなどが挙げられる。
ンジルアミン、フェネチルアミン、p−メトキシフェネ
チルアミン、α−フェニルエチルアミン、1−メトキシ
−3−フェニルプロピルアミン、N−アミノプロピルア
ニリンなどが挙げられる。
例としては、 N,N−ジメチルエチレンジアミン、
N,N−ジエチルエチレンジアミン、 N,N−ジイソ
プロピルエチレンジアミン、N,N−ジメチル−1,3
−プロパンジアミン、 N,N−ジエチル−1,3−プ
ロパンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジブ
チルアミノプロピルアミン、1−ジメチルアミノ−2−
プロピルアミン、N2,N2−ジメチル−1,2−プロ
パンジアミン、4−ジメチルアミノブチルアミン、1−
ジメチルアミノエチル−2−アミノプロパン、 N,N
−ジメチルネオペンタンジアミン、1−ジエチルアミノ
−2−プロピルアミン、6−ジメチルアミノヘキシルア
ミン、2−ジ−n−プロピルアミノエチルアミン、N−
エチル−N−ブチルエチレンジアミン、7−ヂエチルア
ミノヘプチルアミン、N1,N1−ジ−n−プロピル−
1,2−プロパンジアミン、N’,N’−ジ−n−プロ
パンジアミン、5−ジエチルアミノペンチルアミン、2
−アミノ−5−ジエチルアミノペンタン、N,N−ジ−
n−ブチルエチレンジアミン、N,N−ジ−tert−
ブチルエチレンジアミン、2−ジイソブチルアミノエチ
ルアミン、4−ジイソプロピルアミノブチルアミン、7
−ジエチルアミノヘプチルアミン、3−(ジ−n−ブチ
ルアミノ)プロピルアミン、N,N−ジイソブチル−
1,6−ヘキサンジアミン、3−ジオクチルアミノプロ
ピルアミン、3−ジデシルアミノプロピルアミン、1−
(2−アミノエチル)ピペリジン、3−ピペリジノプロ
ピルアミン、4−ピロリジノブチルアミン、N−アミノ
エチル−4−ピペコリン、3−アミノトロパン、5−ピ
ロリジノアミルアミン、N−アミノプロピル−4−ピペ
コリン、1−(3−アミノプロピル)−2−ピペコリ
ン、1−アザ−ビシクロ[2.2.2]オクト−3−イ
ルアミン、1−ベンジル−3−アミノピロリジン、N1
−エチル−N1−フェニルプロパン−1,3−ジアミン
などが挙げられる。
例としては、N−ベンジル−3−アミノピロリジン、
N−ベンジル−2−メチル−3−アミノピロリジンなど
が挙げられる。
例としては、N−アミノエチルモルホリン、N−アミノ
プロピルモルホリンなどが挙げられる。
ニリン、2−クロロアニリン、2,3−ジクロロアニリ
ン、2,4−ジブロモアニリン、2,4,6−トリブロ
モアニリン、o−トルイジン、2−クロロ−4−メチル
アニリン、2,3−ジメチルアニリン、2,4−ジメチ
ルアニリン、2,5−ジメチルアニリン、2−エチルア
ニリン、2−イソプロピルアニリン、4−tert−ブ
チルアニリン、p−デシルアニリン、p−ドデシルアニ
リン、p−テトラデシルアニリン、4−シクロヘキシル
アニリン、2−アミノビフェニル、1−ナフチルアミ
ン、5−アミノインダン、1−アミノナフタセン、6−
アミノクリセン、1−アミノピレンなどが挙げられる。
−アミノ−3−メチルピリジン、2−アミノ−4−メチ
ルピリジン、2−アミノ−6−メチルピリジン、2−ア
ミノ−4−エチルピリジン、2−アミノ−4−プロピル
ピリジン、2−アミノ−4,6−ジメチルピリジン、2
−アミノ−3−ニトロピリジンなどが挙げられる。
ては、2−アミノメチルピリジン、3−アミノメチルピ
リジン、4−アミノメチルピリジン、3−アミノメチル
−6−クロロピリジンなどが挙げられる。
類としては、2−アルコキシエチルアミン類、3−アル
コキシプロピルアミン類、4−アルコキシブチルアミン
類、アルケニルオキシアルキルアミン類、アラルキルオ
キシアルキルアミン類、アリールオキシアルキルアミン
類、アルコール−アルキレンオキシド付加物のアミノア
ルキルエーテル類、フェノール/アルキル置換フェノー
ル−アルキレンオキシド付加物のアミノアルキルエーテ
ル類などが挙げられる。
2−メトキシエチルアミン、2−エトキシエチルアミ
ン、2−プロポキシエチルアミン、2−イソプロポキシ
エチルアミン、2−ブトキシエチルアミン、2−(イソ
ブトキシ)エチルアミン、2−(tert−ブトキシ)
エチルアミン、2−ペンチルオキシエチルアミン、2−
ヘキシルオキシエチルアミン、2−ヘプチルオキシエチ
ルアミン、2−オクチルオキシエチルアミン、2−(2
−エチルヘキシルオキシ)エチルアミン、2−(α−ブ
チルオクチルオキシ)エチルアミン、2−デシルオキシ
エチルアミン、2−ドデシルオキシエチルアミン、2−
テトラデシルオキシエチルアミン、2−ペンタデシルオ
キシエチルアミン、2−ヘキサデシルオキシエチルアミ
ン、2−ヘプタデシルオキシエチルアミン、2−オクタ
デシルオキシエチルアミン、2−ノナデシルオキシエチ
ルアミン、2−エイコシルエチルオキシアミンなどが挙
げられる。
ては、3−メトキシプロピルアミン、3−エトキシプロ
ピルアミン、3−プロポキシプロピルアミン、3−イソ
プロポキシプロピルアミン、3−ブトキシプロピルアミ
ン、3−(イソブトキシ)プロピルアミン、3−(te
rt−ブトキシ)プロピルアミン、3−ペンチルオキシ
プロピルアミン、3−ヘキシルオキシプロピルアミン、
3−ヘプチルオキシプロピルアミン、3−オクチルオキ
シプロピルアミン、3−(2−エチルヘキシルオキシ)
プロピルアミン、3−(α−ブチルオクチルオキシ)プ
ロピルアミン、3−デシルオキシプロピルアミン、3−
ドデシルオキシプロピルアミン、3−、3−テトラデシ
ルオキシプロピルアミン、3−ペンタデシルオキシプロ
ピルアミン、3−ヘキサデシルオキシプロピルアミン、
3−ヘプタデシルオキシプロピルアミン、3−オクタデ
シルオキシプロピルアミン、3−ノナデシルプロピルオ
キシアミン、3−エイコシルプロピルオキシアミンなど
が挙げられる。
は、4−メトキシブチルアミン、4−エトキシブチルア
ミン、4−プロポキシブチルアミン、4−イソプロポキ
シブチルアミン、4−ブトキシブチルアミン、4−(イ
ソブトキシ)ブチルアミン、4−(tert−ブトキ
シ)ブチルアミン、4−ペンチルオキシブチルアミン、
4−ヘキシルオキシブチルアミン、4−ヘプチルオキシ
ブチルアミン、4−オクチルオキシブチルアミン、4−
(2−エチルヘキシルオキシ)ブチルアミン、4−(α
−ブチルオクチルオキシ)ブチルアミン、4−デシルオ
キシブチルアミン、4−ドデシルオキシブチルアミン、
4−テトラデシルオキシブチルアミン、4−ペンタデシ
ルオキシブチルアミン、4−ヘキサデシルオキシブチル
アミン、4−ヘプタデシルオキシブチルアミン、4−オ
クタデシルオキシブチルアミン、4−ノナデシルオキシ
ブチルアミン、4−エイコシルオキシブチルアミン、4
−(2,4−ジ−tert−アミルフェノキシ)ブチル
アミンなどが挙げられる。
しては、3−ビニルオキシプロピルアミン、2−アリル
オキシエチルアミン、3−オレイルオキシプロピルアミ
ンなどが例として挙げられる。
しては、2−ベンジルオキシエチルアミン、3−フェネ
チルオキシプロピルアミンなどが例として挙げられる。
は、2−フェニルオキシエチルアミン、3−(p−ノニ
ルフェニルオキシ)プロピルアミンなどが例として挙げ
られる。
フェノール類のアルキレンオキサイド付加物(エチレン
オキサイド付加物、プロピレンオキサイド付加物、エピ
クロロヒドリン付加物など)のアミノアルキルエーテル
類が挙げられる。
アミノアルカノールエーテルの例としては、2−[2−
(ドデシルオキシ)エトキシ]エチルアミン、3,6,
9−トリオキサペンタデシルアミンなどが挙げられる。
ピレンオキサイド付加物、プロピレンオキサイド/エチ
レンオキサイド付加物、エピクロロヒドリン付加物の各
々のアミノアルキルエーテル類を用いることも可能であ
る。付加数kは1〜15程度が適当である。
ノメチルピラジン、2−アミノピラジン、スルファレン
などのピラジン類などが挙げられる。
リシジルエーテル類や1,2−エポキシアルカン類、
1,2−エポキシアルケン類、グリシジルスルフィド類
などを用いることが可能である。
グリシジルエーテル類、アルケニルグリシジルエーテル
類、アラルキルグリシジルエーテル類、アリールグリシ
ジルエーテル類などを例として挙げることができる。
は、n−ブチルグリシジルエーテル、sec−ブチルグ
リシジルエーテル、tert−ブチルグリシジルエーテ
ル、グリシジルペンチルエーテル、グリシジルヘキシル
エーテル、グリシジルオクチルエーテル、2−エチルヘ
キシルグリシジルエーテル、2−メチルオクチルグリシ
ジルエーテル、グリシジルノニルエーテル、デシルグリ
シジルエーテル、ドデシルグリシジルエーテル、グリシ
ジルラウリルエーテル、グリシジルトリデシルエーテ
ル、グリシジルテトラデシルエーテル、グリシジルペン
タデシルエーテル、グリシジルヘキサデシルエーテル、
グリシジルステアリルエーテル、3−(2−(パーフル
オロヘキシル)エトキシ)−1,2−エポキシプロパ
ン、3−(3−パーフルオロオクチル−2−イオドプロ
ポキシ)−1,2−エポキシプロパンなどが挙げられ
る。
ては、アリルグリシジルエーテル、オレイルグリシジル
エーテルなどが挙げられる。
ては、ベンジルグリシジルエーテル、フェネチルグリシ
ジルエーテルなどが挙げられる。
は、フェニルグリシジルエーテル、4−tert−ブチ
ルフェニルグリシジルエーテル、2−エチルフェニルグ
リシジルエーテル、4−エチルフェニルグリシジルエー
テル、2−メチルフェニルグリシジルエーテル、グリシ
ジル−4−ノニルフェニルエーテル、グリシジル−3−
(ペンタデカジエニル)フェニルエーテル、2−ビスフ
ェニルグリシジルエーテル、ベンジルグリシジルエーテ
ル、α−ナフチルグリシジルエーテル、ジブロモフェニ
ルグリシジルエーテルなどが挙げられる。
ルコール類やフェノール類のアルキレンオキサイド付加
物(エチレンオキサイド付加物、プロピレンオキサイド
付加物、エピクロロヒドリン付加物など)のグリシジル
エーテル類が挙げられる。
ーテルの例としては、2−エチルヘキシルアルコール−
エチレンオキサイド付加物のグリシジルエーテル、ラウ
リルアルコール−エチレンオキサイド付加物のグリシジ
ルエーテル、4−tert−ブチルフェノール−エチレ
ンオキサイド付加物のグリシジルエーテルやノニルフェ
ノール−エチレンオキサイド付加物のグリシジルエーテ
ル類などが挙げられる。
ピレンオキサイド付加物、プロピレンオキサイド/エチ
レンオキサイド付加物、エピクロロヒドリン付加物の各
々のグリシジルエーテル類を用いることも可能である。
工業薬品のグリシジルエーテル類には通常はエピクロロ
ヒドリン付加物のグリシジルエーテル類が副生成物とし
て含まれているが、そのような純度の低い原料も用いる
ことができる。付加数nは1〜15程度が適当である。
付加数が15を超えると高分子の水溶液粘度が低下し易
い。
−エポキシアルケン類の例としては、1,2−エポキシ
ヘキサン、1,2−エポキシヘプタン、1,2−エポキ
シオクタン、1,2−エポキシノナン、1,2−エポキ
シデカン、1,2−エポキシドデカン、1,2−エポキ
シテトラデカン、1,2−エポキシヘキサデカン、1,
2−エポキシオクタデカン、1,2−エポキシエイコサ
ン、1,2−エポキシ−7−オクテン、1,2−エポキ
シ−9−デセンなどが挙げられる。
−エチルヘキシルグリシジルスルフィド、デシルグリシ
ジルスルフィドなどのアルキルグリシジルチオエーテル
(アルキルグリシジルスルフィド)類や、p−ノニルフ
ェニルグリシジルスルフィドなどのアリールグリシジル
チオエーテル(アリールグリシジルスルフィド)類が挙
げられる。
を、アミン1分子にオキシラン含有化合物2分子の割合
で反応させることにより化合物Dを得ることができる。
化学式7に反応式を表す(化13)。
の各置換基に対応する。) この反応では原料のアミン類とオキシラン含有化合物類
のモル比を1:2とした場合には目的の化合物Dをほぼ
定量的に得ることができる。化合物D自身もオキシラン
含有化合物と反応しうる水酸基をもっているにも関ら
ず、化合物Dに更に1〜数分子のオキシラン含有化合物
が付加して生じうる副生成は、実際にはごく僅かしか生
成しない。ジオール類のオキシラン含有化合物類との反
応と比較して、アミン類のオキシラン含有化合物類との
反応が極めて早いためと思われる。
はなく、アミン類に対してオキシラン含有化合物類を過
剰に(例えばそのモル比を1:3として)用いて反応さ
せ、反応後に未反応のオキシラン含有化合物を蒸留など
により除去することでも化合物Dを製造することができ
る。この場合も副生成物は僅かである。
−エポキシアルカン類、1,2−エポキシアルケン類、
グリシジルスルフィド類を用いた場合と比較して、グリ
シジルエーテル類を用いた場合により容易である。グリ
シジルエーテル類のアミン類との反応性がより高いため
と思われる。
学式3中のR1、R2およびR3、あるいは化学式4中の
R4、R5およびR6、あるいは化学式5中のR8、R9、
R10およびR11、あるいは化学式6中のR13、R14およ
びR15)を有するが、これらの疎水鎖が互いに近接して
いることにより、高分子に適度な疎水性を付与する効果
がある。モルタルに適度な粘度を与えるのはこの適度な
疎水性であると推察される。各疎水鎖の炭素数は高分子
に適当な疎水性を付与しうる長さが必要である。
下が好ましい。置換基R1、R4ないしR13の炭素数が2
0を超えるアミン類を用いると高分子の水への溶解性が
低下することがある。同様に置換基R8とR9の炭素数の
合計が20を超えるアミン類を用いると高分子の水への
溶解性が低下することがある。より好ましくは疎水鎖の
炭素数が4〜18の直鎖状ないし分岐鎖状アルキル基を
疎水基として有するアルキルアミン類ないしアルキルオ
キシアルキルアミン類を用いることである。
中のR2およびR3、あるいは化学式4中のR5および
R6、あるいは化学式5中のR10およびR11、あるいは
化学式6中のR14およびR15)の炭素数は4以上21以
下が好ましい。炭素数が4未満のグリシジルエーテルを
用いると高分子の疎水性が充分に高くならないことがあ
る。炭素数が21を超えるグリシジルエーテルを用いる
と高分子の溶解性が低下することがある。より好ましく
は炭素数が4〜18の直鎖状ないし分岐鎖状アルキル基
を疎水基として有するアルキルグリシジルエーテル類、
ないし炭素数が6〜18の芳香族基またはアルキル置換
芳香族基を疎水基として有するアリールグリシジルエー
テル類である。
ン、1,2−エポキシアルケン、アルキルグリシジルチ
オエーテル、アリールグリシジルチオエーテルの疎水基
の炭素数は4以上21以下が好ましい。
製造方法を説明するが、本発明に用いる櫛形疎水性ジオ
ールの合成方法はこの例に限定されるものではない。
有する反応容器に、原料のアミン類とオキシラン含有化
合物類を仕込み、所定の反応温度において撹拌しながら
反応させる。
Fなどの一般的な溶媒を用いてもよい。
化合物類を一括して仕込んでもよいし、どちらか一方を
反応容器に仕込み、他方を連続的ないし段階的に導入し
てもよい。
しくは60℃〜120℃程度が適当である。
5〜10時間程度である。
原料は減圧化で低沸点成分を蒸発させるなどの常法で精
製することができる。
めることができる。 (房状疎水基を有する高分子)本発明に用いられる房状
疎水基を有する水溶性高分子(以下増粘剤と略す)の例
としては、化学式8(化14)
および櫛状疎水性ジオール(化合物D)の2個の水酸基
とジイソシアナート化合物(化合物B)の2個のNCO
基の反応により合成された高分子が挙げられる。ここで
繰り返し単位(1)のモル比率が(1−x)でかつ繰り
返し単位(2)のモル比率がxである高分子は、化合物
Aと化合物Dのモル比率が(1−x):xの比率で反応
させることにより得られる。
するが、勿論本発明は以下の製造方法に限定されるもの
ではない。
有する反応容器内を不活性ガスで置換する。ポリアルキ
レングリコールを反応容器へ仕込む。場合によっては溶
媒を仕込む。
つ、容器内を攪拌しながらポリイソシアナート化合物、
櫛形疎水性ジオールを反応容器へ導入する。導入方法は
特に限定するものではない。連続的に導入しても断続的
に導入してもよい。またポリイソシアナート化合物と櫛
形疎水性ジオールは、同時に導入しても、ポリイソシア
ナート化合物の導入後に櫛形疎水性ジオールを導入して
も、櫛形疎水性ジオールの導入後にポリイソシアナート
化合物を導入してもよい。また櫛形疎水性ジオールとポ
リイソシアナート化合物を予め反応させて置き、ポリア
ルキレングリコールに加えてもよい。引き続いて容器内
に触媒を加え重合を開始する。
コールに添加する必要はなく、ポリイソシアナート化合
物や櫛形疎水性ジオールに予め触媒を添加しておき、こ
れらをポリアルキレングリコールに加え反応させること
も可能である。
ではなく、有機金属化合物、金属塩、3級アミン、その
他の塩基触媒や酸触媒などの、一般にポリイソシアナー
ト類とポリオール類の反応に用いられる公知の触媒を用
いることができる。例を挙げれば、ジブチル錫ジラウレ
ート(以下DBTDLと略す)、ジブチル錫ジ(ドデシ
ルチオラート)、第一錫オクタノエート、ビスマスジオ
クタノエート、フェニル水銀アセテート、亜鉛オクトエ
ート、鉛オクトエート、亜鉛ナフテナート、鉛ナフテナ
ート、トリエチルアミン(TEA)、テトラメチルブタ
ンジアミン(TMBDA)、N−エチルモルホリン(N
EM)、1,4−ジアザ[2.2.2]ビシクロオクタ
ン(DABCO)、1,8−ジアザビシクロ[5.4.
0]−7−ウンデセン(DBU)、N,N‘−ジメチル
−1,4−ジアザシクロヘキサン(DMP)などがあ
る。
の種類によっても異なり特に限定するものではないが、
ポリアルキレングリコールの1モル当たり0.0001
〜0.1モル、より好ましくは0.001〜0.1モル
程度で十分である。
物の溶融粘度を下げるために溶媒を用いて反応させるこ
ともできる。溶媒としては、四塩化炭素、ジクロロメタ
ン、クロロホルム、トリクレンなどのハロゲン系溶剤
や、キシレン、トルエン、ベンゼンなどの芳香族系溶剤
や、デカン、オクタン、ヘプタン、ヘキサン、シクロヘ
キサン、ペンタンなどの飽和炭化水素系溶剤や、ジオキ
サン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジメチ
ルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテルなど
のエーテル系溶剤や、ジエチルケトン、メチルエチルケ
トン、ジメチルケトンなどのケトン系溶剤や、酢酸エチ
ル、酢酸メチルなどのエステル系溶剤、ジメチルホルム
アミドなどのアミド系溶剤などの活性水素を持たない溶
剤が有効に用いられる。
量は、ポリアルキレングリコールと櫛形疎水性ジオール
の各々のOH基のモル数の合計に対する、ポリイソシア
ナート化合物のNCO基のモル数の比(NCO/OH)
が0.7〜1.3モル/モル、より好ましくは0.8〜
1.05モル/モル、更に好ましくは0.9〜1.00
モル/モルである。NCO/OHの値が0.7未満の場
合は生成物の平均分子量が小さく、増粘剤としての能力
が十分でない。またNCO/OHの値が1.3を超える
と架橋反応などにより製品の溶解性が低下する。
疎水性ジオールや溶剤に水分が含まれる場合には、上述
のポリイソシアナート化合物の量は、水分によりポリイ
ソシアナートが分解する分だけ余分に用いる必要があ
る。従って、十分に乾燥した原料を用いることがより好
ましい。できれば原料に含まれる水分は5,000pp
m以下が好ましい。より好ましくは1,000ppm以
下、更に好ましくは200ppm以下である。
ポリアルキレングリコールの分子量や櫛形疎水性ジオー
ルの疎水基の炭素数によっても異なるが、櫛形疎水性ジ
オールのモル数がポリアルキレングリコールの1モル当
たり0.01〜1モル(xが0.01〜0.5)が適当
である。0.01モル未満では十分な疎水性の効果が表
われないことがある。また1モルを超えて反応させるこ
とは溶解性を低下させる場合があるので好ましくない。
なお、()内の数値は該化学式8中のxの値を表してい
る。
っても異なるが、50〜180℃が適当である。より好
ましくは60〜150℃、さらに好ましくは80〜12
0℃の範囲である。反応温度が50℃未満では反応速度
が遅く経済的でない。また180℃を超えると生成物が
熱分解することがある。
度などにより異なり特に限定するものではないが、1分
〜10時間程度で十分である。
ないし加圧状態で反応させることができる。より好まし
くは常圧ないし弱加圧状態で反応させる。
およそ1mm以下に粉砕する。粉砕方法は冷凍粉砕機、
衝撃型粉砕機やグラインダー型粉砕機など融点の比較的
低い高分子の粉砕に通常用いられる装置を利用すること
ができる。
あることが好ましい。より好ましくは粒子径が1mm以
下の粒子が95重量%以上であり、かつ粒子径が600
μm以下の粒子が50重量%以上である。さらに好まし
くは粒子径が1mm以下の粒子が99重量%以上であ
り、かつ粒子径が400μm以下の粒子が50重量%以
上である。粒子径が1mmを超える粒子が多いと溶解性
が低下する。
ロッキング防止剤、粉砕助剤などの添加剤が加えられて
いてもよい。
る。本発明に用いられる増粘剤は2%水溶液の20℃で
の粘度が100mPa・sから300,000mPa・
sの範囲にある。2%水溶液粘度が100mPa・s未
満の高分子ではモルタルへの増粘作用が十分でない。ま
た2%水溶液粘度が300,000mPa・sを超える
高分子は増粘作用が強くなりすぎ、モルタルの作業性が
低下する。より好ましくは2%水溶液の20℃での粘度
が1,000〜100,000mPa・sの高分子を用
いることである。
分子2gの割合で溶解することにより得られる。
ている回転円筒式粘度計を用いる。粘度測定には20℃
に温度制御された2%水溶液を用い、粘度計の円筒の回
転数が6rpmの条件で測定する。
古くからモルタルや生コンクリートには、リグニンスル
ホン酸塩、グルコン酸、澱粉分解物、ブドウ糖、ショ糖
などの減水剤やAE減水剤を添加して流動性を向上させ
ることが行われてきたが、近年開発された流動化コンク
リートや高流動コンクリート、更に現在研究中の高靭性
コンクリートにはより流動性の優れた減水剤が必要であ
った。これらの新しい減水剤を高性能減水剤(または流
動化剤)、高性能AE減水剤と称して、減水剤やAE減
水剤と区別することが一般的である。
スルホン酸ホルマリン縮合物塩、メラミンスルホン酸ホ
ルマリン縮合物塩、マレイン酸/オレフィン共重合物
塩、スチレンスルホン酸共重合物塩などがある。高性能
減水剤は減水剤やAE減水剤よりも高い減水作用を持っ
ている。
酸系高性能AE減水剤、ナフタレン系高性能AE減水
剤、メラミン系高性能AE減水剤、アミノスルホン酸系
高性能AE減水剤などの多くのタイプの減水剤が開発さ
れている。高性能AE減水剤は減水剤やAE減水剤より
も高い減水作用に加えて、良好なスランプ保持能力と空
気連行性を合わせ持っている。高流動コンクリートや高
靭性コンクリート用途には高性能AE減水剤がより好適
に用いられる。なかでもポリカルボン酸系高性能AE減
水剤は少ない添加量で高い流動性が得られ、流動性の安
定性にも優れるので特に好適に用いられる。
は書籍「最新・コンクリート混和剤の技術と応用」(シ
ーシーエム、2001年9月出版)の中に詳しく述べら
れている。またポリカルボン酸系高性能AE減水剤の文
献としては特公平2−7901号、特許3093105
号などがある。
る高分子からなる増粘剤と高性能減水剤ないし高性能A
E減水剤の利用方法を説明する。
(以下増粘剤と略す)、(II)高性能減水剤ないし高性
能AE減水剤、(III)ポルトラントセメント、アルミ
ナセメント、珪酸カルシウム、石膏などの水硬性無機粉
末(以下セメントと略す)、(IV)砂、珪砂粉、高炉ス
ラグ、フライアッシュ、シリカフューム、パーライト、
軽石、発泡コンリート破砕物、発泡プラスチック破砕
物、中空ポリスチレン粒子などの細骨材をよく混合し、
ドライモルタルを得ることができる。これに水を加えて
混練するとモルタルとなる。更に砂利などの粗骨材を加
えるとコンクリートとなる。実際の添加の順序は上記の
順序に限るものではない。モルタルやコンクリートの場
合は水を最後に加えるのが一般的である。
常用の成分を加えることができる。他の成分については
特に限定するものではないが、例えば、AE剤、界面活
性剤、再乳化性樹脂粉末、エマルション水溶液、消泡
剤、繊維、吸水性樹脂、粘度鉱物、収縮低減剤、防錆
剤、硬化遅延剤、硬化促進剤などが挙げられる。
005〜10重量/重量%程度が適当である。より好ま
しくは0.01〜5重量/重量%である。
少ない場合は、増粘剤の効果が十分に発現しないことが
ある。また増粘剤の量を10重量/重量%を超えて添加
することは流動性を低下させることがある。
には増粘剤の量は比較的少なくても充分である。具体的
には水の量に対して0.005〜0.5重量/重量%程
度、より好ましくは0.01〜0.1重量/重量%程度
である。
は増粘剤の量は比較的多い方が好ましい。具体的には水
の量に対して0.01〜10重量/重量%程度、より好
ましくは0.5〜5重量/重量%程度である。
はセメントに対して0.05〜2重量/重量%程度が適
当である。より好ましくは0.1〜1重量/重量%であ
る。
いが、なかでもポルトラントセメントが好適に用いられ
る。
が、砂を用いるのが一般的である。押出成形セメント板
では粒子径が100μm以下の粉状の珪砂を用いること
が一般的である。高流動コンクリートでは砂以外に微粉
のシリカ(高炉スラグなど)を加えることが一般的であ
る。細骨材の量は特に限定するものではないが、セメン
トに対して50〜500重量/重量%程度が一般的であ
る。
比(水硬性無機粉末に対する水の重量比率)になるよう
に水を加え、よく混練してモルタルとすることができ
る。
ではないが、0.2〜1程度が好適に用いられる。より
好ましくは0.3〜0.7程度である。
綿、パルプ、ポリエチレン繊維等の繊維類を添加するの
が一般的である。繊維の量はセメントに対して0.1〜
10重量/重量%程度が一般的である。
ード、ポリビニルアルコール繊維、ポリエチレン繊維等
の微細な繊維類を添加することが必須である。繊維の直
径は0.4μm以下、より好ましくは0.1μm以下で
ある。繊維の長さは50mm以下のものが好適に用いら
れる。添加量はセメントに対して0.5〜5重量/重量
%程度が適当である。ここで言う高靭性コンクリートと
は所謂曲がるコンクリートとして知られている高靭性繊
維補強セメント複合材料およびこの複合材料に粗骨材
(砂利)を加えたコンクリートを示す。
利の量は特に限定するものではない。通常はセメントに
対して50〜500重量/重量%程度加える。
エーテル類からなる増粘剤に比較して、少ない高性能減
水剤ないし高性能AE減水剤の添加量で、モルタルやコ
ンクリートに必要な粘性と流動性が得られることが挙げ
られる。
示す理由は、現時点では十分には解っていないが、以下
のように推察することができる。
疎水性ジオールに起因する櫛形疎水基(疎水基集合体の
1種で房状疎水基とも呼ばれる)を高分子鎖内に有して
おり、少量の疎水基で効果的に会合体を形成することが
できる。数個の疎水基が寄り集まってできた疎水基集合
体を有する高分子が、疎水基集合体の会合により、水溶
液中でネットワーク構造を作り、その結果高分子水溶液
の粘度が向上することは日本公開特許公開番号第昭59
−78226号の中にも詳しく述べられている。
強いためにセメント粒子との相互作用は相対的に弱い。
また本発明に用いられる房状疎水基を有する高分子は、
多くとも高分子の末端に高々2個の水酸基を有するのみ
なので、水酸基によるセメント表面への吸着は殆どない
と考えられる。
の相互作用は殆どなく、もっぱらセメント粒子と強く相
互作用し、一部はセメント粒子に吸着してセメントを水
中に分散させる効果がある。
し高性能AE減水剤を添加したモルタルやコンクリート
では、増粘剤と高性能減水剤ないし高性能AE減水剤の
作用が干渉し合わないために、増粘剤が共存していても
高性能減水剤ないし高性能AE減水剤の添加量は通常の
添加量と同程度で充分である。
子に一部が吸着することが知られている。この理由とし
ては(a)セルロース単位の水酸基がセメント粒子上の
カルシウムと結合し、セメント表面に吸着する、(b)
メチル基などの比較的弱い疎水基によりセルロースエー
テル類がセメント粒子に吸着するなどが推定される。
着する結果、高性能減水剤ないし高性能AE減水剤のセ
メント粒子への吸着が妨げられ、充分な減水作用が発現
し難い(干渉作用)と推察される。
ランガムなどの増粘多糖類や、ポリビニルアルコール、
ポリアクリルアミド等の一般的な水溶性高分子でも起こ
りうる。増粘剤の水酸基やアミド基がセメント粒子表面
と強く相互作用するためである。
性高分子のセメント粒子への吸着については例えば特許
第3207047号などに述べられている。
組成物は既存の増粘剤と高性能減水剤ないし高性能AE
減水剤の組み合わせの欠点である干渉作用を少なくし、
少ない高性能減水剤ないし高性能AE減水剤の添加量で
充分な減水効果をもたらすもので、タイル接着用モルタ
ル、マソンリーモルタル、スプレー用モルタル、補修用
モルタル、下地用モルタル、仕上げ用モルタルなどの広
範囲のモルタル、押出成形セメント板用モルタル、高流
動コンクリート、水中コンクリート、高靭性コンクリー
トなどに利用でき、建築や土木の工程の効率化、信頼性
の向上、コスト削減などに大きく貢献できる。
性を調整する方法について実施例を用いて説明するが、
勿論本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
本発明の組成および方法は実施例で示したより広範囲の
用途に適用しうることは当業者には容易に理解できるで
あろう。
温度計および滴下ロートを設置し、2−エチルヘキシル
アミン(関東化学)64.6gを仕込み、フラスコ内を
窒素で置換した。オイルバスでフラスコを60℃に加熱
し、攪拌しながら、滴下ロートから2−エチルヘキシル
グリシジルエーテル(旭電化、アデカグリシロールED
518、エポキシ価220)220.0gを40分かけ
て滴下した。滴下終了後、オイルバスの温度を80℃に
上げて、フラスコを10時間加熱した。続いて、オイル
バスの温度を120℃に上げて、真空ポンプを用いて、
3mmHgの真空度で少量の未反応物を減圧留去した。
2−エチルヘキシルアミン1モルに対して2−エチルヘ
キシルグリシジルエーテルが2モルの比率で付加した櫛
形疎水性ジオール1(OH価からの平均分子量532)
を収率90%で得た。
下に実施例1の疎水性ジオールを用いた高分子の合成例
を示すが、勿論本発明は以下の例に限定されるものでは
ない。また特開平10−298261号、特開平12−
272945号、特開平12−297133号、特開2
001−348256号には他の高分子の合成例が記載
されているが、それらの高分子も本発明に用いることが
できる。
EG#6000(三洋化成、数平均分子量8,700)
を200g仕込み、窒素シール下で150℃にて溶融し
た。これを攪拌しながら減圧下(3mmHg)で3時間
乾燥した。残留する水分は200ppmであった。70
℃まで温度を下げ、フラスコ内を1気圧の窒素で満たし
た。酸化防止剤としてBHT(ジ−ter−ブチルヒド
ロキシトルエン)を300ppm加えた。フラスコ内を
攪拌しながら、実施例1で得た櫛形疎水性ジオール1を
2.00g、ヘキサメチレンジイソシアナート(東京化
成)を4.41g仕込んだ(NCO/OH=0.98m
ol/mol)。触媒としてDBTDLを0.05g添
加すると、10分程で急激に増粘した。攪拌を止めて、
70℃で2時間反応させた。120℃に温度を上げて2
時間一定温度に保ち、その後フラスコから生成物を取り
出した。生成物の融点は約60℃であった。
た。これを液体窒素で冷却し、小型の衝撃型電動ミルで
粉砕した。粉砕物を篩にかけ、粒子径が600μm以下
の粉体を増粘剤として得た。粉体の平均粒子径は400
μmであった。
2%水溶液とした。この水溶液をビーカーに入れ、20
℃に保たれた恒温水槽に漬し、回転円筒型粘度計(TO
KIMEC社製BL型粘度計)を用い、ローターの回転
数が6rpmで粘度を測定した。得られた粘度は40,
000mPa・s(40,000センチポアズ)であっ
た。
合成した。結果を表1に纏める。
からなるモルタルを用いて板状成形体(セメント板)の
成形試験を行った。
粉100重量部、ビニロン繊維5重量部に所定量の増粘
剤、および、粉末の高性能減水剤を用いる場合には所定
量の高性能減水剤を加え、高速ミキサー(宮崎鉄工製M
HS−100)で1分間混合した。この組成物に所定量
の水/セメント比になるように水を加え、更に1分間混
合し、セメント系材料押出成形用組成物を得た。液状の
高性能減水剤を用いる場合には、水に予め所定量を加え
ておいた。このモルタルを内径30mmのスクリュー式
一軸混練機(宮崎鉄工製MP−30−1)で3回混練し
た。この混練物をスクリュー式の一軸真空押出成形機
(宮崎鉄工製FM−30−1)を用い、一定の押出速度
で厚さ10mm、幅20mmの板状に押出成形した。
重量%)、減水剤の種類と添加量(セメントに対する重
量%)、モルタルの水/セメント比(W/C)、保水性
(成形時の水分離の程度)、成形体の保形性、成形体の
表面形状を示した。
からの水の流出を観察し、水分離がまったくない場合は
良(○)、水分離が若干認められるが押出成形可能な場
合は可(△)、水分離が明瞭に認められ押出成形不能な
場合は不良(×)とした。
の表面が滑らかな場合は良(○)、凹凸が若干認められ
る場合は可(△)、凹凸やひびが明瞭に認められる場合
は不良(×)とした。
成形体を長さ20cmに切断し、間隔10cmで配置し
た2個のブロックの間に水平に載せ、25℃湿度100
%のもとで、24時間後に成形体中央部が垂直方向に垂
れ下がった距離を計り、これが15mm未満であれば良
(○)、15mm以上20mm未満であれば可(△)、
20mm以上であれば不良(×)とした。
の減水剤を用いた例、従来の増粘剤であるヒドロキシエ
チルメチルセルロースを用いた例および増粘剤を添加し
ない例を示した。
る水溶性高分子と高性能減水剤ないし高性能AE減水剤
の組み合わせで保水性、保形性、表面状態が全て良好な
押出し成形が実現出来ている。比較例1を実施例6〜1
0と比較すると、房状疎水基を有する水溶性高分子に高
性能減水剤ないし高性能AE減水剤を加えることで吐出
圧力が低下し、モルタルの流動性が改善されたことが分
かる。また流動性が改善されたことで成形体の表面状態
も改善されている。
リグニンスルホン酸ソーダを用いた例を示した。高性能
減水剤より添加量を増したにも拘らず流動性改善の効果
が認められなかった。
は保水性、保形性が劣り、高性能AE減水剤を添加して
も変化は認められなかった。吐出圧力にも変化はなく、
流動性を改善する効果は認められなかった。なお保形性
は増粘剤の添加量を増せば改善されるが、吐出圧力が増
加し、また原料コストが上昇するので好ましくない。
(F)、砂利(G)、増粘剤(T)、減水剤(P)と水
(W)からなるコンクリートの分離抵抗性試験を行っ
た。コンクリートの基本配合を以下に示す(単位は重量
部)。
量の増粘剤を強制二軸型ミキサーで10秒間空練りし、
これに所定量の高性能減水剤ないし高性能AE減水剤を
溶解した水を加えて、更に2分間本練りを行った。練り
上がったコンクリートの流動性をスランプフロー試験で
評価した。スランプフローが50〜70cmであれば流
動性は良好である。より好ましいスランプフローは55
〜65cmである。
後のコンクリートの状態で評価した。広がったコンクリ
ートの中央付近に粗骨材が局在せずにほぼ均等に分布し
た場合は良(○)、やや中央に局在していた場合は可
(△)、明らかに局在していた場合は不可(×)とし
た。結果を表4に纏めた。
水溶性高分子と高性能減水剤ないし高性能AE減水剤の
組み合わせで、良好な流動性と分離抵抗性が得られてい
る。比較例7を見ると、増粘剤にセルロースエーテルを
用いた場合には高性能AE減水剤の添加量を増しても、
充分な流動性が得られないことが分かる。また分離抵抗
性も劣っている。多糖類を増粘剤に用いた場合も同様に
流動性、分離抵抗性に難がある。これは従来の増粘剤が
高性能減水剤や高性能AE減水剤との間に干渉作用があ
るために、流動性の制御が充分にできないためと推察さ
れる。
流動性は向上するが、コンクリート中の空気量が過剰と
なり、効果後のコンクリートの強度低下を招くので好ま
しくない。そこで消泡剤を添加して空気量を低減させる
と、流動性も同時に低下するなど流動性と分離抵抗性の
バランスをとることは極めて困難となる。なお実施例1
1〜15のコンクリート中の空気量は5%以下であり適
正な空気量であった。
うる。水中コンクリートでも流動性、分離抵抗性が要求
されるが、更にモルタルが水と混和し難いように高い粘
性も要求される。従って水中コンクリートでは高流動コ
ンクリートよりも増粘剤の添加量が多くなり、従来の高
性能減水剤や高性能AE減水剤では流動性の制御は更に
難しくなっている。
ルタルに均一に分散させ、コンクリートへ曲げ応力が加
えられても、繊維がコンクリート中に微少なひび割れを
多数誘起させることで、所謂「曲がるコンクリート」を
実現させている(SCIENCE & TECHNONE
WS TSUKUBA,No.59,2001.7,
P.21)。しかし微細な繊維を含むために、高靭性コ
ンクリートは高流動コンクリートよりも更に流動性が低
下する問題があった。この場合も従来の増粘剤を用いた
場合には高性能減水剤や高性能AE減水剤を添加しても
流動性の制御は難しい。高性能減水剤や高性能AE減水
剤の添加量を増して流動性を上げようとすると、空気量
が過剰となり硬化後のコンクリートの強度低下の原因と
なる。
ートの問題も本発明の組成物を用いることで改善できる
ことは明らかである。
着用モルタル、マソンリーモルタル、スプレー用モルタ
ル、下地用モルタル、仕上げ用モルタルなどの広範囲の
モルタルに適用できるモルタル組成物、押出成形セメン
ト板用モルタル組成物、高流動コンクリート、高靭性コ
ンクリート等に利用できる、流動性に優れた新規な水硬
性組成物が利用できるようになり、建築や土木などのモ
ルタルやコンクリートを利用する分野の効率化、信頼性
の向上、コスト削減などに大きく貢献できる。
Claims (15)
- 【請求項1】 房状疎水基を有する水溶性高分子
(I)、高性能減水剤ないし高性能AE減水剤(II)、
水硬性無機粉体(III)および細骨材(IV)を必須成分
とする水硬性組成物。 - 【請求項2】 房状疎水基を有する水溶性高分子(I)
が化学式1(化1) 【化1】 で表される繰り返し単位(1)と、化学式2(化2) 【化2】 で表される繰り返し単位(2)からなり、繰り返し単位
(1)のモル比率が0.5以上0.99以下であり、繰
り返し単位(2)のモル比率が0.01以上0.5以下
であり、2%水溶液の20℃での粘度が100mPa・
sから300,000mPa・sの範囲にある水溶性高
分子である請求項1に記載の水硬性組成物。ただし、A
はHO−A−OHが少なくとも両末端に水酸基を有しか
つ数平均分子量が400〜100,000の水溶性ポリ
アルキレンポリオール(化合物A)である2価基であ
り、BはOCN−B−NCOが全炭素数が3〜18のポ
リイソシアナート類よりなる群から選ばれたポリイソシ
アナート化合物(化合物B)である2価基であり、Dは
HO−D−OHが化学式3(化3) 【化3】 (ただし、R1は炭素数が1〜20の炭化水素基であ
る。またR2およびR3は炭素数が4〜21の炭化水素基
である。また該炭化水素基R1、 R2およびR3中の水素
の一部ないし全部はフッ素、塩素、臭素ないし沃素で置
換されていてもよく、R2とR3は同じでも異なっていて
もよい。またYおよびY’は水素、メチル基ないしCH
2Cl基であり、 YとY’は同じでも異なっていてもよ
い。またZおよびZ’は酸素、硫黄ないしCH2基であ
り、ZとZ’は同じでも異なっていてもよい。またnは
Zが酸素の場合は0〜15の整数であり、Zが硫黄ない
し CH2基の場合は0である。またn’はZ’が酸素の
場合は0〜15の整数であり、Z’が硫黄ないしCH2
基の場合は0であり、nとn’は同じでも異なっていて
もよい)ないし化学式4(化4) 【化4】 (ただし、R4は炭素数が1〜20の炭化水素基であ
る。またR5およびR6は炭素数が4〜21の炭化水素基
である。また該炭化水素基R4、 R5およびR6中の水素
の一部ないし全部はフッ素、塩素、臭素ないし沃素で置
換されていてもよく、R5とR6は同じでも異なっていて
もよい。またY、Y’およびY”は水素、メチル基ない
しCH2Cl基であり、 YとY’は同じでも異なってい
てもよい。またZおよびZ’は酸素、硫黄ないしCH2
基であり、ZとZ’は同じでも異なっていてもよい。ま
たR7は炭素数が2〜4のアルキレン基であり、kは0
〜15の整数である。またnはZが酸素の場合は0〜1
5の整数であり、Zが硫黄ないし CH2基の場合は0で
ある。またn’はZ’が酸素の場合は0〜15の整数で
あり、Z’が硫黄ないし CH2基の場合は0であり、n
とn’は同じでも異なっていてもよい)ないし化学式5
(化5) 【化5】 (ただし、R8およびR9はR8とR9の炭素数の合計が2
〜20の炭化水素基である。またR10およびR11は炭素
数が4〜21の炭化水素基である。また該炭化水素基R
8、 R9、R10およびR11の水素の一部ないし全部はフ
ッ素、塩素、臭素ないし沃素で置換されていてもよい。
R8とR9は同じでも異なっていてもよい。R10とR11は
同じでも異なっていてもよい。またR12は炭素数が2〜
7のアルキレン基である。またYおよびY’は水素、メ
チル基ないしCH2Cl基であり、 YとY’は同じでも
異なっていてもよい。またZおよびZ’は酸素、硫黄な
いしCH2基であり、ZとZ’は同じでも異なっていて
もよい。またnはZが酸素の場合は0〜15の整数であ
り、Zが硫黄ないし CH2基の場合は0である。また
n’はZ’が酸素の場合は0〜15の整数であり、Z’
が硫黄ないし CH2基の場合は0であり、nとn’は同
じでも異なっていてもよい)で表わされる櫛形疎水性ジ
オール(化合物D)である2価基である。 - 【請求項3】 房状疎水基を有する水溶性高分子(I)
の化合物Aが数平均分子量1,000〜20,000の
ポリエチレングリコールである請求項1、2に記載の水
硬性組成物。 - 【請求項4】 房状疎水基を有する水溶性高分子(I)
の化合物Bが鎖状脂肪族ジイソシアナートないし環状脂
肪族ジイソシアナートである請求項1〜3に記載の水硬
性組成物。 - 【請求項5】 房状疎水基を有する水溶性高分子(I)
の化合物Bがヘキサメチレンジイソシアナート、イソホ
ロンジイソシアナート、水素化トリレンジイソシアナー
ト、水素化キシリレンジイソシアナートまたはノルボル
ナンジイソシアナートメチルである請求項1〜4に記載
の水硬性組成物。 - 【請求項6】 房状疎水基を有する水溶性高分子(I)
の化合物Dが化学式6(化6) 【化6】 (ただし、R13は炭素数が4〜18の直鎖状ないし分岐
鎖状アルキル基である。またR14およびR15は炭素数が
4〜18の直鎖状ないし分岐鎖状アルキル基である。ま
た該アルキル基R14とR15は同じでも異なっていてもよ
い)で表される櫛形疎水性ジオールである請求項1〜5
に記載の水硬性組成物。 - 【請求項7】 高性能減水剤ないし高性能AE減水剤
(II)が高性能AE減水剤である請求項1〜6に記載の
水硬性組成物。 - 【請求項8】 高性能減水剤ないし高性能AE減水剤
(II)がポリカルボン酸系高性能AE減水剤である請求
項1〜6に記載の水硬性組成物。 - 【請求項9】 水硬性無機粉体(III)がポルトラント
セメントである請求項1〜8に記載の水硬性組成物。 - 【請求項10】 少なくとも水を含むことを特徴とする
請求項1〜9に記載の水硬性組成物からなるモルタル組
成物。 - 【請求項11】 少なくとも水と繊維を含むことを特長
とする請求項1〜9に記載の水硬性組成物からなる押出
成形セメント板用モルタル組成物。 - 【請求項12】 少なくとも水と砂利を含むことを特長
とする請求項1〜9に記載の水硬性組成物からなる高流
動コンクリート組成物。 - 【請求項13】 少なくとも水と砂利を含むことを特長
とする請求項1〜9に記載の水硬性組成物からなる水中
コンクリート組成物。 - 【請求項14】 少なくとも水と微細な繊維を含むこと
を特長とする請求項1〜9に記載の水硬性組成物からな
る高靭性コンクリート組成物。 - 【請求項15】 少なくとも房状疎水基を有する水溶性
高分子(I)、高性能減水剤ないし高性能AE減水剤(I
I)、水硬性無機粉体(III)および細骨材(IV)を含む
ことを特徴とする請求項1〜14に記載の水硬性組成物
の流動性を調整する方法。
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