JP2004299956A

JP2004299956A - 粉末状セメント分散剤の製造方法

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Publication number: JP2004299956A
Application number: JP2003093745A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Tsukada; 和久塚田; Yoshihisa Kaneda; 由久金田; Masaki Ishimori; 正樹石森
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】本発明は固結しにくい粉末状セメント分散剤の製造方法の提供を目的とする。
【解決手段】下記のＡ成分のセメント分散剤に無機物質を添加して湿式粉砕した後、乾燥・粉末化する粉末状セメント分散剤の製造方法を提供する。
Ａ成分：下記のＡ１成分を４０〜８５モル％、Ａ２成分を１５〜６０モル％及びＡ３成分０〜５モル％（合計１００モル％）含み、かつ数平均分子量が２０００〜５００００の水溶性ビニル共重合体。
Ａ１成分：オレフィンモノカルボン酸及びその塩から選ばれる１種又は２種以上
Ａ２成分：アルコキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート及び（メタ）アリルスルホン酸塩から選ばれる１種又は２種以上
Ａ３成分：（メタ）アクリル酸アルキル及びヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートから選ばれる１種又は２種以上
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固結し難い粉末状セメント分散剤の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、土木・建築分野では粉末状セメント分散剤がプレミックス製品に添加する分散剤として普及しつつある。当該粉末状セメント分散剤の種類は、メラミンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物、ナフタレンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物又はポリカルボン酸塩等が知られている。この中でも、特に低水セメント比でも良好な流動性が得られるポリカルボン酸塩を主成分とする粉末セメント分散剤が多用されてきている。
【０００３】
しかし、粉末状セメント分散剤は袋詰して保管した場合に、その保管条件、例えば周辺温度、積載荷重の影響により固結する場合がある。特に、粉末度が高く、また保管開始時における粉粒体の温度が高い程、固結の程度が著しくなる。その結果、使用に際して固結物の解砕又は粉砕等の作業が必要となり、作業効率の低下を招くという問題があった。一方、固結防止方法として、粉体の表面コーティング（特開昭４８−９６７３２号公報）やゼオライトを混合する方法（特開昭５１−１６４８号公報）が提案されているが、これらの方法を粉末状セメント分散剤に適用した場合に、表面被覆による分散性能の低下やコスト高等の問題があって実用的ではない。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭４８−９６７３２号公報
【特許文献２】
特開昭５１−１６４８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は固結し難い粉末状セメント分散剤の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究した結果、特定のセメント分散剤に無機物質を添加して後、湿式粉砕して得た粉末状セメント分散剤は固結し難いことを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に用いるセメント分散剤は、以下のモノマー成分からなる共重合体である。
すなわち、Ａ１成分であるオレフィンモノカルボン酸としては、アクリル酸、メタアクリル酸が好ましい。また、オレフィンモノカルボン酸の塩としてはナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の有機アミン塩の１種又は２種以上から選ばれる塩が好ましい。
【０００８】
Ａ２成分であるアルコキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレートとしては、モノメトキシポリエチレングリコール、モノエトキシポリエチレングリコール、モノ（イソ）プロポキシポリエチレングリコール等の炭素数１〜３のアルコキシを有するモノアルコキシポリエチレングリコールと（メタ）アクリル酸とのエステルが挙げられるが、中でもオキシエチレン基の繰り返し数が５〜１００のメトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレートが好ましい。繰り返し単位が５未満では分散性能が不十分となり、１００を超えると高融点の固体となり、取り扱いが困難となる。また、Ａ２成分の（メタ）アリルスルホン酸塩としては、（メタ）アリルスルホン酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、有機アミン等が使用できる。本発明においてＡ２成分として前記のアルコキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート及び前記の（メタ）アリルスルホン酸から選ばれる１種又は２種以上が好適である。
【０００９】
Ａ３成分である（メタ）アクリル酸アルキルとしては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート等が例示できる。また、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートとしては２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、３−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等が例示できる。
【００１０】
Ａ成分中のＡ１成分は４０〜８５モル％、Ａ２成分は１５〜６０モル％、Ａ３成分は０〜５モル％が好ましい。これらの範囲外では分散性能が低下する傾向にある。
【００１１】
特に分散性能及び回収率の観点から、Ａ１成分としてメタクリル酸又はその塩を５５〜７５モル％及びＡ２成分としてメトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレートを２５〜４５モル％（Ａ１成分とＡ２成分の合計１００モル％）含む水溶性ビニル共重合体が好ましく、なかでもＡ１成分としてメタクリル酸又はその塩を５０〜７２モル％、Ａ２成分としてメトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレートを２５〜４０モル％及び（メタ）アリルスルホン酸塩を０．１〜１０モル％（Ａ１成分とＡ２成分の合計１００モル％）含む水溶性ビニル共重合体がより好ましい。
【００１２】
また、水溶性ビニル共重合体の数平均分子量は２０００〜５００００が好ましい。この範囲外では分散性能が低下する傾向がある。なお、本発明において数平均分子量は、ＧＰＣ法によるプルラン換算値である。
【００１３】
本発明で用いる無機物質としては、炭酸カルシウム、石膏、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛又は炭酸マグネシウムから選ばれる１種又は２種以上が挙げられる。なお、無機物質の形態は、塊状、粉状、結晶状等いずれも使用でき、特定の形態に限定されない。
【００１４】
また、無機物質の添加量は、セメント分散剤（固形分換算）１００重量部に対し０．１〜３００重量部であり、１〜１００重量部が好ましい。無機物質の添加量が０．１重量部未満では固結防止効果が十分でなく、３００重量部を超えるとセメント分散剤の含有量が少なくなってセメント分散効果が低下する。また、本発明における湿式粉砕において好適な水量はセメント分散剤の固形分と無機物質の合計１００重量部に対し１０〜４００重量部であり、１００〜２００重量部がより好ましい。当該水量が１０重量部未満でも４００重量部を超えても被粉砕性が低下する。
【００１５】
本発明で使用できる湿式粉砕機は、ボールミル、振動ミル、ビーズミル、アジテータミル等が挙げられるが、特にビーズミルが微粉砕性に優れ好適である。また、粉砕によって得られる無機物質の平均粒子径は１．５μｍ以下が好ましく、１μｍがより好ましい。平均粒子径が１．５μｍを超えると固結防止効果が低下する。
【００１６】
次に、得られた湿式粉砕スラリーの乾燥・粉末化の方法としては、噴霧乾燥器を用いることができる。噴霧乾燥における乾燥条件としては熱風入口温度１５０〜２５０℃及び熱風出口温度８０〜１５０℃の温度範囲が好ましい。熱風入口温度が１５０℃未満では粉末状セメント分散剤の生産効率が低下し、２５０℃を超えるとセメント分散剤が熱変性を受けてセメント分散性能が低下する。熱風出口温度が８０℃未満では粉末の含水率が高くなってブロッキングが発生しやすく、１５０℃を超えるとセメント分散剤が熱変性を受けて分散性能が低下する。
【００１７】
本発明により製造された粉末状分散剤が使用できるセメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、高ビーライトポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュ含有セメント又はシリカフューム含有セメントを例示できる。
【００１８】
【実施例】
合成例１（水溶性ビニル共重合体ａ１の合成）
２００Ｌのガラスライニング製の反応容器に水２００部を仕込み、攪拌しながら加温して、内温を８０℃に保った。メタクリル酸６０部とメトキシポリエチレングリコール（オキシエチレン基の繰り返し数ｎ＝２３）メタクリレート３３４部、３−メルカプトプロピオン酸４．７部及び水３９０部との混合物と２０％過硫酸ナトリウム水溶液２５部を共に２時間かけて反応容器に滴下した。更に、２０％過硫酸ナトリウム水溶液１０部を３０分かけて滴下し、同温度で１時間熟成させた。次に冷却しながら４８％ＮａＯＨ５８部を滴下して反応液を中和した。この反応液は、メタクリル酸を７０モル％、メトキシポリエチレングリコール（ｎ＝２３）メタクリレートを３０モル％（合計１００モル％）の割合で共重合反応した、数平均分子量２３０００の水溶性ビニル共重合体を４０質量％含有する水溶液であった。
【００１９】
合成例２（水溶性ビニル共重合体ａ２〜ａ５の合成）
合成例１と同様にして、水溶性ビニル共重合体ａ２〜ａ５を合成した。モノマーの種類、反応比率、水溶性ビニル共重合体の数平均分子量、水溶性ビニル共重合体の濃度を表１にまとめた。
【００２０】
【表１】

【００２１】
湿式粉砕スラリーの調整例
（１）湿式粉砕スラリーＳ１
重質炭酸カルシウム（平均粒子径Ｄ_５０が２５μｍ、丸尾カルシウム社製）に粉砕助剤として分散剤ａ１（重質炭酸カルシウムに対して、分散剤の固形分換算で０．０８％）と水を添加して固形分濃度７０％のスラリーを調整した後、実容積が２０Ｌのビーズミルに粉砕媒体として直径１ｍｍのガラスビーズを容積比で９０％充填したビーズミル（ビーズミルＬＭＺ、アシザワ社製）に、当該スラリーを５Ｌ／ｍｉｎの流量で導入して、ロータピンの周速度が１０ｍ／ｓｅｃで粉砕した。粉砕後、当該スラリーに水を添加して固形分濃度が４０質量％の湿式粉砕スラリーＳ１を調製した。
【００２２】
（２）湿式粉砕スラリーＳ２〜Ｓ７
前記Ｓ１と同様の方法で、湿式粉砕スラリーＳ２〜Ｓ７を調製した。Ｓ１〜Ｓ７に含まれるセメント分散剤、無機物質及び粉砕前後の無機物質の平均粒子径を表２に示す。なお、以下に示す全ての平均粒子径は、セイシン企業社製ＳＫレーザーマイクロンサイザーＬＭＳ−３００を用いて測定した。
【００２３】
【表２】

【００２４】
乾燥・粉末化
セメント分散剤ａ１〜ａ５と湿式粉砕スラリーＳ１〜Ｓ７を表３に従い重量比１：１で混合した混合スラリーを調整した。次に、噴霧乾燥装置として塔径３．２ｍ、高さ７．９ｍのスプレードライヤを用い、噴霧装置としてディスクアトマイザーを使用して、熱風入口温度を２００℃、熱風出口温度を１００℃に維持しながら、ディスクアトマイザーの回転速度が２４０００ｒｐｍの条件で、当該混合スラリーを、９０ｋｇ／ｈｒの流量で噴霧し乾燥させた。Ｓ１〜Ｓ７を含む混合スラリーから得られた粉末状セメント分散剤をそれぞれＰ１〜Ｐ７として、これらの平均粒径を表３に示す。
【００２５】
【表３】

【００２６】
固結試験
粉末状セメント分散剤Ｐ１〜Ｐ７を恒温・恒湿槽に入れて含水率が２質量％になるよう調湿した。含水率はケット科学社製赤外線水分計ＦＤ−６００を用いて、サンプル量５ｇ、加熱温度１１０℃、加熱時間３０分の条件で測定した。次に、製品の袋詰状態のモデルとして、チャック式のビニール袋（寸法：７ｃｍ×１０ｃｍ）に粉末状セメント分散剤５０ｇを一杯に充填してチャックを閉じて密封した状態で、恒温乾燥機に入れ７０℃で５時間加温した。次に、当該乾燥機から粉末状セメント分散剤を充填させたビニール袋を取り出し、このビニール袋の上に直接金属製のおもり（荷重２５ｇ／ｃｍ^２）を載置して２０℃の恒温室内に２４時間放置した。２４時間経過後、ビニール袋から固結した粉末状セメント分散剤を金属製容器に取り出し、ＪＩＳＡ１１４７−２０１「コンクリートの凝結時間試験方法」で使用される貫入抵抗試験装置を用いて、固結した粉末状セメント分散剤の上面全体に均等に荷重を加えた。そして固結した粉末状セメント分散剤が崩壊した時点の荷重を最大荷重とし、この最大荷重を荷重面積で除した値を固結度とした。この結果を表４に示す。なお、実用上、固結度は２Ｎ／ｃｍ^２以下が好ましく、１Ｎ／ｃｍ^２以下がより好ましい値である。
【００２７】
【表４】

【００２８】
表４から分かるように、本発明の粉末状セメント分散剤（実施例１〜５）は全て、ナフタレンスルホン酸ホルマリン高縮合物塩又はメラミンスルホン酸ホルマリン高縮合物塩を含む粉末状セメント分散剤（比較例１又は２）と比べ固結度が約１／３以下に低下して固結しにくくなっている。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の粉末状セメント分散剤の製造方法に係る粉末状セメント分散剤は、固結しにくい。

Claims

下記のＡ成分に無機物質を添加し湿式粉砕した後、乾燥・粉末化することを特徴とする粉末状セメント分散剤の製造方法。
Ａ成分：下記のＡ１成分を４０〜８５モル％、Ａ２成分を１５〜６０モル％及びＡ３成分０〜５モル％（合計１００モル％）含み、かつ数平均分子量が２０００〜５００００の水溶性ビニル共重合体。
Ａ１成分：オレフィンモノカルボン酸及びその塩から選ばれる１種又は２種以上
Ａ２成分：アルコキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート及び（メタ）アリルスルホン酸塩から選ばれる１種又は２種以上
Ａ３成分：（メタ）アクリル酸アルキル及びヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートから選ばれる１種又は２種以上
前記無機物質が炭酸カルシウム、石膏、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛又は炭酸マグネシウムから選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする請求項１に記載の粉末状セメント分散剤の製造方法。