JP2014237567A - Cement additive - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cement additive that includes woody plants as raw material, does not use lignin sulfonic acid, and can be obtained by a smaller number of steps compared with conventional additives formed of lignin as raw material.SOLUTION: The cement additive comprising a lignin is provided. The lignin is mainly formed of an alkaline lignin which is obtained from woody plants as raw material. The alkaline lignin is obtained by a method for digesting the woody plants using an alkali metal hydroxide.

Description

本発明は、リグニンを含有するセメント添加剤に関する。より詳しくは、セメントや石膏などのセメント組成物やその他の水硬性材料に有用なセメント添加剤に関する。 The present invention relates to a cement additive containing lignin. More specifically, the present invention relates to a cement additive useful for cement compositions such as cement and gypsum and other hydraulic materials.

リグニンは、木材等の植物系バイオマスの3大主成分のうちの一つ(3大主成分:セルロース、ヘミセルロース、リグニン)であり、天然の芳香族ポリマーとして地球上に最も豊富に存在している。リグニンの構造については、光合成(一次代謝)により同化された炭素化合物が更なる代謝(二次代謝)を受けることで合成されるフェニルプロパノイドのうち、p−クマリルアルコール・コニフェニルアルコール・シナピルアルコールという3種類の基本骨格であるリグニンモノマーが、ラッカーゼ・ペルオキシダーゼ等の酸化酵素により一電子酸化され、フェノキシラジカルとなり、これが不定形にラジカルカップリングすることにより、複雑な三次元網目構造をとっている。 Lignin is one of the three major components of plant biomass such as wood (three major components: cellulose, hemicellulose, lignin), and is the most abundant on the earth as a natural aromatic polymer. . Regarding the structure of lignin, among the phenylpropanoids synthesized by the carbon compound assimilated by photosynthesis (primary metabolism) undergoing further metabolism (secondary metabolism), p-coumaryl alcohol, coniphenyl alcohol, Lignin monomer, the three basic skeletons of pill alcohol, is one-electron-oxidized by oxidase such as laccase and peroxidase to form phenoxy radical, which forms a complex three-dimensional network structure by radical coupling in an amorphous form. ing.

リグニンは、木本植物を原料にして得られる木質系リグニン及び草本植物を原料にして得られる草本系リグニンに分類され、これらはリグニンを構成する基本骨格の種類、その比率や結合形態が異なることにより、構造が異なる。
また、リグニンは、原料を化学処理することにより単離されるが、植物体に存在する元の構造のままで単離することはできず、その単離方法の違いによっても、得られるリグニン構造は変化する。
Lignins are classified into woody lignins obtained from woody plants and herbaceous lignins obtained from herbaceous plants, and these differ in the types of basic skeletons that comprise lignin, their proportions and bonding forms. Depending on the structure.
In addition, lignin is isolated by chemical treatment of the raw material, but it cannot be isolated as it is in the original structure present in the plant, and the resulting lignin structure is also different depending on the isolation method. Change.

上述のように、リグニンの分子構造は複雑であり、また、植物体から単離する際の単離方法によりリグニンの化学的特性が大きく変化することから、リグニンの工業材料としての利用は限られている。さらに、リグニンは、基本的には疎水性物質であり、難水溶性であることも、その利用が限られる1つの原因となっている。 As described above, the molecular structure of lignin is complex, and the chemical properties of lignin vary greatly depending on the isolation method used for isolation from plant bodies, so the use of lignin as an industrial material is limited. ing. Furthermore, lignin is basically a hydrophobic substance and is poorly water-soluble, which is one reason that its use is limited.

リグニンの単離方法の一つとして、従来から、サルファイト蒸解法と呼ばれる化学パルプ化法が知られている。この方法では、蒸解液として亜硫酸と亜硫酸塩が用いられ、蒸解黒液中のリグニンはリグニンスルホン酸に変換される。このようなリグニンスルホン酸塩について、セメント添加剤として利用することが開示されており、水溶性単量体由来の構成単位を有する亜硫酸パルプ廃液変性物を含有する分散剤(例えば、特許文献1参照)、及びリグニンスルホン酸系化合物と水溶性単量体との反応物であるリグニン誘導体を含有する分散剤(例えば、特許文献2参照)が開示されている。 As one of lignin isolation methods, a chemical pulping method called a sulfite cooking method is conventionally known. In this method, sulfite and sulfite are used as cooking liquor, and lignin in the cooking black liquor is converted to lignin sulfonic acid. It is disclosed that such lignin sulfonate is used as a cement additive, and a dispersant containing a sulfite pulp waste liquid modified product having a structural unit derived from a water-soluble monomer (see, for example, Patent Document 1) And a dispersant containing a lignin derivative that is a reaction product of a lignin sulfonic acid compound and a water-soluble monomer (see, for example, Patent Document 2).

しかし、サルファイト蒸解法は、原料の植物種の制約を受ける点、蒸解液の薬剤回収性に劣る点等で問題があるため、現在はサルファイト蒸解法を行っている工場数自体が少なく、その結果、副産するリグニンスルホン酸の供給も充分とはいえない。 However, the sulfite cooking method is problematic in that it is restricted by the plant species of the raw material and the chemical recovery of the cooking solution is inferior, so there are currently only a few plants that are conducting the sulfite cooking method. As a result, the supply of lignin sulfonic acid as a by-product is not sufficient.

一方、クラフト蒸解法と呼ばれる方法では、蒸解液として水酸化ナトリウムと硫化ナトリウムとが用いられ、これらの無機薬剤の大部分は回収され、繰り返し再生利用される。この方法により得られるクラフトリグニンはチオエーテル結合等を有する。クラフトリグニンについても分散剤としての利用が開示されており、クラフトリグニンおよび/またはその塩由来の構成単位と水溶性単量体由来の構成単位とを有するリグニン誘導体を含有することを特徴とする分散剤(例えば、特許文献3参照)が開示されている。 On the other hand, in a method called kraft cooking method, sodium hydroxide and sodium sulfide are used as cooking solutions, and most of these inorganic chemicals are recovered and reused repeatedly. Kraft lignin obtained by this method has a thioether bond or the like. Kraft lignin is also disclosed as a dispersant, and is characterized by containing a lignin derivative having a structural unit derived from kraft lignin and / or a salt thereof and a structural unit derived from a water-soluble monomer. An agent (see, for example, Patent Document 3) is disclosed.

さらに、アルカリ蒸解法と呼ばれる方法では、蒸解液として水酸化ナトリウムのみが用いられる。この方法により得られるリグニンはアルカリリグニンと呼ばれ、リグニン構造中に硫黄を含有しない。このようなアルカリリグニンに関しても、分散剤としての利用が開示されており、リグニンと親水性化合物との反応により生成されるリグニン誘導体を主成分とするコンクリート用混和剤(例えば、特許文献4参照)及び草本植物を原料として単離されたアルカリリグニンを用いたモルタル添加剤(例えば、非特許文献1参照)が開示されている。 Furthermore, in a method called an alkali cooking method, only sodium hydroxide is used as the cooking solution. The lignin obtained by this method is called alkaline lignin and does not contain sulfur in the lignin structure. The use of such alkaline lignin as a dispersant is also disclosed, and a concrete admixture mainly composed of a lignin derivative produced by a reaction between lignin and a hydrophilic compound (see, for example, Patent Document 4). And a mortar additive using alkaline lignin isolated from a herbaceous plant as a raw material (for example, see Non-Patent Document 1).

特開2011−240223号公報JP 2011-240223 A 特開2011−240224号公報JP 2011-240224 A 特表2008−514402号公報Special table 2008-514402 gazette 特開2011−184230号公報JP 2011-184230 A

Bioresource Technology 84(2002) 49−55Bioresource Technology 84 (2002) 49-55

上記のとおり、サルファイト蒸解法は、種々の制約により現在は行っている工場数自体が少なく、その結果、副産するリグニンスルホン酸の供給も充分とはいえない。リグニンを原料とする従来の分散剤及び混和剤のうち、リグニンスルホン酸以外のリグニンを用いたものは、いずれも親水性とするためにリグニンを誘導体化した後にセメント分散剤として使用しているため、より少ない工程でリグニンを原料としたセメント分散剤等のセメント添加剤を得ることができれば好ましい。また、草本系リグニンの場合には、取得したリグニンに水溶性の糖成分が多く混入する問題や、草本からのパルプ製造を行う工場数が少ない等の課題があった。 As described above, the sulfite cooking method currently has a small number of factories due to various limitations, and as a result, the supply of lignin sulfonic acid as a by-product is not sufficient. Among conventional dispersants and admixtures that use lignin as a raw material, those using lignin other than lignin sulfonic acid are used as cement dispersants after derivatizing lignin to make them hydrophilic. It is preferable that a cement additive such as a cement dispersant using lignin as a raw material can be obtained with fewer steps. Further, in the case of herbaceous lignin, there are problems such as a problem that a lot of water-soluble sugar components are mixed in the obtained lignin, and there are a small number of factories for producing pulp from herbs.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、木本植物を原料とし、リグニンスルホン酸を用いず、更に、従来のリグニンを原料とする添加剤よりも少ない工程で得ることができるセメント添加剤を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned present situation, and uses a woody plant as a raw material, does not use lignin sulfonic acid, and can be obtained in fewer steps than conventional additives using lignin as a raw material. An object is to provide an additive.

本発明者は、上記課題を解決する手段について種々検討したところ、木本植物を原料として用い、アルカリ蒸解によりリグニンを単離すると、得られるリグニンが親水性化合物と反応させて誘導体化しなくても、そのままでセメント添加剤として使用できることを見出した。更に本発明者は、誘導体化せずにセメント添加剤として使用できるリグニンについて更に検討し、硫黄元素の含有率が、リグニン100質量%に対して、0.1〜4質量%の範囲であり、かつ、pH=2.0の水溶液に不溶であるリグニンが、そのままでセメント添加剤として使用できることも見出し、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
木材からパルプを得る過程で蒸解により除かれ、有効な利用方法が充分に見出されていないリグニンを誘導体化することなく、そのまま用いる本発明のセメント添加剤は、林業資源の有効かつ簡便な利用方法を提案するものであり、林業の活性化にも寄与する点で技術的意義の大きいものである。
The present inventor has made various studies on means for solving the above problems. As a result, when a lignin is isolated by alkali digestion using a woody plant as a raw material, the resulting lignin does not have to be derivatized by reacting with a hydrophilic compound. It was found that it can be used as a cement additive as it is. Furthermore, the present inventor further examined lignin that can be used as a cement additive without derivatization, and the content of elemental sulfur is in the range of 0.1 to 4% by mass with respect to 100% by mass of lignin, In addition, the inventors have found that lignin that is insoluble in an aqueous solution having a pH of 2.0 can be used as a cement additive as it is, and conceived that the above-mentioned problems can be solved brilliantly, and the present invention has been achieved.
The cement additive of the present invention used as it is without derivatizing lignin, which is removed by digestion in the process of obtaining pulp from wood and has not been found to have enough effective use, is an effective and simple use of forestry resources. The method is proposed and has great technical significance in that it contributes to the activation of forestry.

すなわち本発明は、リグニンを含有するセメント添加剤であって、上記リグニンは、木本植物を原料として得られるアルカリリグニンを主成分とするセメント添加剤である。
本発明はまた、リグニンを含有するセメント添加剤であって、上記リグニンは、硫黄元素の含有率が、リグニン100質量%に対して、0.1〜4質量%の範囲であり、かつ、pH=2.0の水溶液に不溶であることを特徴とするセメント添加剤でもある。
以下に本発明を詳述する。
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。
That is, the present invention is a cement additive containing lignin, and the lignin is a cement additive mainly composed of alkaline lignin obtained from woody plants.
The present invention is also a cement additive containing lignin, wherein the lignin has a sulfur element content in the range of 0.1 to 4% by mass with respect to 100% by mass of lignin, and pH. = Cement additive characterized by being insoluble in 2.0 aqueous solution.
The present invention is described in detail below.
A combination of two or more preferred embodiments of the present invention described below is also a preferred embodiment of the present invention.

本発明のセメント添加剤には、リグニンを含有するセメント添加剤であって、該リグニンは、木本植物を原料として得られるアルカリリグニンを主成分とするセメント添加剤(以下、本発明の第1のセメント添加剤とも記載する)と、リグニンを含有するセメント添加剤であって、該リグニンは、硫黄元素の含有率が、リグニン100質量%に対して、0.1〜4質量%の範囲であり、かつ、pH=2.0の水溶液に不溶であることを特徴とするセメント添加剤(以下、本発明の第2のセメント添加剤とも記載する)とがある。
本発明の第1のセメント添加剤、第2のセメント添加剤の両方に該当するセメント添加剤も当然に本発明のセメント添加剤に該当する。
以下においては、まず、本発明の第1のセメント添加剤について記載し、次に本発明の第2のセメント添加剤について記載する。以下において、「本発明のセメント添加剤」についての記載は、本発明の第1のセメント添加剤、第2のセメント添加剤の両方に該当する内容である。
The cement additive of the present invention is a cement additive containing lignin, the lignin being a cement additive mainly composed of alkali lignin obtained from woody plants (hereinafter referred to as the first of the present invention). And a lignin-containing cement additive, wherein the lignin has a sulfur element content of 0.1 to 4% by mass relative to 100% by mass of lignin. And a cement additive (hereinafter also referred to as a second cement additive of the present invention) characterized by being insoluble in an aqueous solution having a pH of 2.0.
The cement additive corresponding to both the first cement additive and the second cement additive of the present invention naturally corresponds to the cement additive of the present invention.
In the following, first, the first cement additive of the present invention will be described, and then the second cement additive of the present invention will be described. Hereinafter, the description of “the cement additive of the present invention” corresponds to both the first cement additive and the second cement additive of the present invention.

[本発明の第1のセメント添加剤]
本発明の第1のセメント添加剤は、木本植物を原料として得られるアルカリリグニンを主成分とするリグニンを含有するものである。本発明の第1のセメント添加剤が含む木本植物を原料として得られるアルカリリグニンは、木本植物からアルカリ蒸解によって得られるリグニンそのもの(未変性のリグニン)を意味し、アルカリ蒸解によってリグニンを得た後に、他の化合物と反応させて得られるリグニン誘導体は、ここでいう「木本植物を原料として得られるアルカリリグニン」には含まれない。このアルカリリグニンは、pH=2.0の水溶液に不溶であり、従来、セメント添加剤として利用されてきたリグニン由来の構造単位と親水性又は水溶性の化合物由来の構造単位を有するリグニン誘導体とはこの点において明確に区別される。
[First cement additive of the present invention]
The 1st cement additive of this invention contains the lignin which has as a main component the alkaline lignin obtained from a woody plant as a raw material. The alkali lignin obtained from the woody plant contained in the first cement additive of the present invention as a raw material means the lignin itself (unmodified lignin) obtained from the woody plant by alkali digestion, and the lignin is obtained by alkali digestion. After that, the lignin derivative obtained by reacting with another compound is not included in the “alkaline lignin obtained using woody plants as a raw material” herein. This alkaline lignin is insoluble in an aqueous solution having a pH of 2.0, and lignin derivatives having structural units derived from lignin and hydrophilic or water-soluble compounds that have been conventionally used as cement additives A distinction is made in this respect.

本発明の第1のセメント添加剤が含むリグニンは、木本植物を原料として得られるアルカリリグニンを主成分とするものである。木本植物を原料として得られるアルカリリグニンを主成分とするものである限り、木本植物以外を原料として得られるアルカリリグニンや、クラフトリグニン、酢酸リグニン、オルガノソルブルリグニン、爆砕リグニン、硫酸リグニン等のその他のリグニン、及び、リグニンと他の化合物を反応させて得られるリグニン誘導体を1種又は2種以上含むものであってもよい。
ここで、木本植物を原料として得られるアルカリリグニンを主成分とするとは、リグニン100質量%のうち50質量%以上が木本植物を原料として得られるアルカリリグニンであることを意味するが、セメント添加剤が含むリグニン100質量%のうち、木本植物を原料として得られるアルカリリグニンが80質量%以上であることが好ましい。より好ましくは、90質量%以上であることであり、特に好ましくは、100質量%、すなわち、セメント添加剤がリグニンとして木本植物を原料として得られるアルカリリグニンのみを含むことである。
The lignin contained in the first cement additive of the present invention is mainly composed of alkaline lignin obtained from woody plants as a raw material. As long as the main component is alkali lignin obtained from woody plants, alkali lignin obtained from materials other than woody plants, kraft lignin, acetate lignin, organosolv lignin, explosive lignin, sulfate lignin, etc. The other lignin and the lignin derivative obtained by reacting lignin with another compound may contain one or more kinds.
Here, the main component is alkali lignin obtained from a woody plant as a raw material, but 50% by mass or more of 100% by mass of lignin is an alkaline lignin obtained from a woody plant as a raw material. Of 100% by mass of the lignin contained in the additive, the alkali lignin obtained using woody plants as a raw material is preferably 80% by mass or more. More preferably, it is 90% by mass or more, and particularly preferably 100% by mass, that is, the cement additive contains only alkali lignin obtained from woody plants as lignin.

上記アルカリリグニンの原料となる木本植物は、リグニンを抽出可能な木材のうち、木質系に分類される植物であり、スギ、モミ、ヒノキ、マツ等の針葉樹やユーカリ、アカシア、シラカバ、ブナ、ナラ等の広葉樹が該当する。このように、上記木本植物は針葉樹又は広葉樹であることが分散性能の点で好ましい。上記アルカリリグニンは、針葉樹を原料として得られるものであってもよく、広葉樹を原料として得られるものであってもよく、また、これらを混合したものであってもよい。好ましくは、針葉樹を原料として得られるものである。 The woody plant that is the raw material of the above alkaline lignin is a plant classified into the woody system among the wood from which lignin can be extracted, and conifers such as cedar, fir, cypress and pine, eucalyptus, acacia, birch, beech, This applies to broadleaf trees such as oak. Thus, it is preferable in terms of dispersion performance that the woody plant is a conifer or a hardwood. The alkali lignin may be obtained from a softwood as a raw material, may be obtained from a hardwood as a raw material, or may be a mixture thereof. Preferably, it is obtained using conifer as a raw material.

上記アルカリリグニンは、アルカリ蒸解によって得られるものである限り、アルカリ蒸解は、通常行われる方法により行うことができ、アルカリ蒸解の条件は特に制限されないが、アルカリ金属水酸化物を使用して木本植物を蒸解させる方法が好ましい。このような方法により木本植物を蒸解させることで、効率よくリグニンを取り出すことができる。 As long as the alkali lignin is obtained by alkali cooking, the alkali cooking can be performed by a commonly performed method, and the conditions of the alkali cooking are not particularly limited. A method of cooking the plant is preferred. By digesting the woody plant by such a method, lignin can be efficiently extracted.

上記アルカリ金属水酸化物としては、いずれのアルカリ金属の水酸化物であっても使用できるが、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムのいずれかが好ましい。より好ましくは、水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)である。
苛性ソーダによりパルプ化する手法は、ソーダ蒸解法といわれ、木材を高温の苛性ソーダで蒸解した後、洗浄、漂白してパルプを得る。蒸解液としては苛性ソーダのみを用いるシンプルな手法であり、リグニンは苛性ソーダの作用を受けてフェニルエーテルの開裂により低分子化して溶出される。ソーダ蒸解から得られるリグニンは、蒸解液に由来する硫黄成分が含まれない点、硫黄由来の臭気の問題がない点で優れている。一方、硫化ソーダと苛性ソーダを用いるクラフト蒸解は、脱リグニン性が高い利点から汎用されているが、リグニン利用においては、リグニンの分子中へ取り込まれる硫黄原子の問題や、硫黄から発する臭気が問題となる。
上記アルカリ金属水酸化物は、蒸解において通常使用される割合で用いることができる。
As the alkali metal hydroxide, any alkali metal hydroxide can be used, but lithium hydroxide, sodium hydroxide, or potassium hydroxide is preferable. More preferably, it is sodium hydroxide (caustic soda).
The method of pulping with caustic soda is called soda cooking, and wood is digested with hot caustic soda and then washed and bleached to obtain pulp. It is a simple method using only caustic soda as the cooking solution, and lignin is eluted by lowering the molecular weight by cleavage of phenyl ether under the action of caustic soda. Lignin obtained from soda cooking is superior in that it does not contain sulfur components derived from cooking liquor and has no problems with sulfur-derived odors. On the other hand, kraft cooking using sodium sulfide and caustic soda is widely used due to its advantage of high delignification. However, when using lignin, there are problems of sulfur atoms incorporated into the lignin molecule and the odor generated from sulfur. Become.
The said alkali metal hydroxide can be used in the ratio normally used in cooking.

上記蒸解方法は、アルカリ金属水酸化物と、更に蒸解助剤とを使用する方法であることが好ましい。
蒸解助剤は、脱リグニンを促進させ、炭水化物の溶出を防ぐために蒸解液に添加される薬剤であり、アントラキノン、ジヒドロアントラキノン、テトラヒドロアントラキノン、メチルアントラキノン、メチルジヒドロアントラキノン、メチルテトラヒドロアントラキノン、ベンゾキノン、ナフトキノン、フェナントロキノン等のキノン化合物;アントラヒドロキノン、メチルアントラヒドロキノン、ジヒドロアントラヒドロアントラキノン又はそのアルカリ金属塩等のヒドロキノン化合物;アントロン、アントラノール、メチルアントロン、メチルアントラノール等の前駆体、ポリサルファイドの1種又は2種以上を用いることができる。
中でも、アントラキノンは、脱リグニンの促進と炭水化物の安定化に寄与する優れた蒸解助剤であり、チップに対して約0.1%程度用いられる。アントラキノンは、木材中のセルロースやヘミセルロースの末端のアルデヒド基を酸化して安定化させ、自らはアントラヒドロキノンとなる。次にアントラヒドロキノンは還元剤として働いて、チップ中のリグニンを低分子化する一方、自らはアントラキノンに戻る。そのため、同一カッパー価(パルプ中のリグニン量の指標)のパルプを得るために必要なアルカリの量も削減できる利点がある。
このようにアントラキノンは優れた蒸解助剤として汎用されている。
ポリサルファイドは、白液(水酸化ナトリウムおよび硫化ナトリウム)に硫黄を添加することにより生成し、炭水化物の溶出を防ぎ、パルプ収率を向上させるが、薬品回収系に硫黄分が増加し、硫化度が上昇するなどの問題がある。
上記蒸解助剤は、原料木材の絶乾質量に対して0.001〜1.0質量%の割合で用いることが好ましい。
The cooking method is preferably a method using an alkali metal hydroxide and further a cooking aid.
A cooking aid is an agent added to cooking liquor to promote delignification and prevent carbohydrate elution, anthraquinone, dihydroanthraquinone, tetrahydroanthraquinone, methylanthraquinone, methyldihydroanthraquinone, methyltetrahydroanthraquinone, benzoquinone, naphthoquinone, A quinone compound such as phenanthroquinone; a hydroquinone compound such as anthrahydroquinone, methylanthrahydroquinone, dihydroanthrahydroanthraquinone or an alkali metal salt thereof; a precursor of anthrone, anthranol, methylanthrone, methylanthranol, etc. Two or more kinds can be used.
Among them, anthraquinone is an excellent cooking aid that contributes to promoting delignification and stabilizing carbohydrates, and is used in an amount of about 0.1% with respect to the chip. Anthraquinone oxidizes and stabilizes the terminal aldehyde groups of cellulose and hemicellulose in wood, and itself becomes an anthrahydroquinone. The anthrahydroquinone then acts as a reducing agent to reduce the molecular weight of the lignin in the chip while returning to anthraquinone. Therefore, there is an advantage that the amount of alkali necessary for obtaining a pulp having the same kappa number (an index of the amount of lignin in the pulp) can be reduced.
Thus, anthraquinone is widely used as an excellent cooking aid.
Polysulfide is produced by adding sulfur to white liquor (sodium hydroxide and sodium sulfide) to prevent carbohydrate elution and improve pulp yield, but it increases sulfur content in the chemical recovery system and increases the degree of sulfidation. There are problems such as rising.
The cooking aid is preferably used at a ratio of 0.001 to 1.0 mass% with respect to the absolutely dry mass of the raw material wood.

上記アルカリリグニンは、pHが8.5以下の条件下で精製して得られるものであることが好ましい。このような条件で精製することで、得られるアルカリリグニンがセメント添加剤としての機能を発揮するための好適な分子量を有するものとなる。原料木材からのアルカリリグニンの回収率を高くする点から、より好ましくは、pHが6.5以下の条件下で精製して得られるものであり、更に好ましくは、pHが2.0以下の条件下で精製して得られるものである。また、精製は、pHが0.1以上の条件下で行われることが好ましい。
アルカリリグニン精製時のpHは、pH計により測定することができる。
蒸解液の精製は、蒸解により得られた液に酸を添加する等して所定のpHの溶液とし、リグニンを沈殿させる方法等の精製に用いられる通常の方法で行うことができる。
The alkaline lignin is preferably obtained by purification under a condition where the pH is 8.5 or less. By refine | purifying on such conditions, the obtained alkali lignin has a suitable molecular weight for exhibiting the function as a cement additive. From the viewpoint of increasing the recovery rate of alkali lignin from raw wood, it is more preferably obtained by refining under conditions of pH 6.5 or less, more preferably conditions of pH 2.0 or less. It is obtained by purifying below. Further, the purification is preferably performed under conditions where the pH is 0.1 or more.
The pH at the time of alkali lignin purification can be measured with a pH meter.
The cooking solution can be purified by a conventional method used for purification, such as a method of precipitating lignin by adding an acid to the solution obtained by cooking to obtain a solution having a predetermined pH.

上記アルカリリグニンは、重量平均分子量が1000〜30000であることが好ましい。アルカリリグニンがこのような重量平均分子量を有すると、セメント添加剤としての機能をより充分に発揮することができる。アルカリリグニンの重量平均分子量は、より好ましくは、1000〜15000であり、更に好ましくは、1000〜7000である。アルカリリグニンの重量平均分子量は、GPCを用い、後述する実施例に記載の条件により測定することができる。 The alkali lignin preferably has a weight average molecular weight of 1000 to 30000. When alkali lignin has such a weight average molecular weight, the function as a cement additive can be more fully exhibited. More preferably, the weight average molecular weight of alkali lignin is 1000-15000, More preferably, it is 1000-7000. The weight average molecular weight of alkali lignin can be measured using GPC under the conditions described in the examples described later.

[本発明の第2のセメント添加剤]
本発明の第2のセメント添加剤は、リグニンを含有するセメント添加剤であって、該リグニンは、硫黄元素の含有率が、リグニン100質量%に対して、0.1〜4質量%の範囲であり、かつ、pH=2.0の水溶液に不溶であるセメント添加剤である。
本発明の第2のセメント添加剤が含有するリグニンもまた、植物から抽出して得られるリグニンそのもの(未変性のリグニン)を意味し、植物から抽出してリグニンを得た後に、他の化合物と反応させるための工程を経て得られるリグニン誘導体を意味するものではない。硫黄元素の含有率がこのような範囲にあり、かつ、pH=2.0の水溶液に不溶であるリグニンはセメント添加剤として好適に用いることができる。
本発明の第2のセメント添加剤が含むリグニンは、リグニン全体として硫黄元素の含有率が、リグニン100質量%に対して、0.1〜4質量%の範囲であり、かつ、pH=2.0の水溶液に不溶であれば、リグニンを1種含むものであってもよく、2種以上含むものであってもよい。
ここで、pH=2.0の水溶液に不溶とは、pH=2.0の酸の水溶液に対して全く溶解しないか、又は、溶解したとしても溶解量が微量であることを意味する。具体的には、pH=2.0の水溶液100mlに対する溶解量が100mg以下であることを意味する。
[Second Cement Additive of the Present Invention]
The second cement additive of the present invention is a cement additive containing lignin, and the lignin has a sulfur element content of 0.1 to 4% by mass with respect to 100% by mass of lignin. And a cement additive that is insoluble in an aqueous solution of pH = 2.0.
The lignin contained in the second cement additive of the present invention also means lignin itself (unmodified lignin) obtained by extraction from a plant. After obtaining lignin by extraction from a plant, other compounds and It does not mean a lignin derivative obtained through a process for reacting. Lignin having a sulfur element content in such a range and insoluble in an aqueous solution having a pH of 2.0 can be suitably used as a cement additive.
The lignin contained in the second cement additive of the present invention has a sulfur element content of 0.1 to 4% by mass with respect to 100% by mass of lignin as a whole, and pH = 2. As long as it is insoluble in an aqueous solution of 0, it may contain one type of lignin or may contain two or more types of lignin.
Here, “insoluble in an aqueous solution having a pH = 2.0” means that it does not dissolve at all in an aqueous solution of an acid having a pH = 2.0, or the dissolved amount is very small even if dissolved. Specifically, it means that the amount dissolved in 100 ml of an aqueous solution with pH = 2.0 is 100 mg or less.

本発明の第2のセメント添加剤は、硫黄元素の含有率が、リグニン100質量%に対して、0.1〜4質量%の範囲であり、かつ、pH=2.0の水溶液に不溶であるリグニンを含むものであれば、リグニンと他の化合物とを反応させて得られるリグニン誘導体を含むものであってもよいが、リグニン誘導体の含有量は、第2のセメント添加剤が含むリグニンとリグニン誘導体との合計100質量%に対して、20質量%以下であることが好ましい。より好ましくは、10質量%以下であり、特に好ましくは、リグニン誘導体を含まないことである。 The second cement additive of the present invention has a sulfur element content of 0.1 to 4% by mass with respect to 100% by mass of lignin, and is insoluble in an aqueous solution having a pH of 2.0. As long as it contains a certain lignin, it may contain a lignin derivative obtained by reacting lignin with another compound, but the content of the lignin derivative is the same as the lignin contained in the second cement additive. It is preferably 20% by mass or less with respect to 100% by mass in total with the lignin derivative. More preferably, it is 10 mass% or less, and it is especially preferable not to contain a lignin derivative.

上記硫黄元素の含有率が、リグニン100質量%に対して、0.1〜4質量%の範囲であり、かつ、pH=2.0の水溶液に不溶であるリグニンの原料となる木材の種類は特に制限されず、木質系のもの、草本系のもののいずれも用いることができる。木質系のものとしては、上述した針葉樹や広葉樹を用いることができる。草本系のものとしては、稲藁、穀物、バガス、竹、ケナフ、葦等を用いることができる。これらの中でも、木質系のものが分散性能の点で好ましく、針葉樹や広葉樹のものがさらに好ましく、特に、針葉樹のものが好ましい。 The content of the sulfur element is in the range of 0.1 to 4% by mass with respect to 100% by mass of lignin, and the type of wood used as a raw material for lignin that is insoluble in an aqueous solution with pH = 2.0 It does not restrict | limit in particular, Any of a wood type thing and a herbaceous type can be used. As the woody material, the above-mentioned conifers and hardwoods can be used. As herbaceous materials, rice straw, cereal, bagasse, bamboo, kenaf, straw and the like can be used. Among these, woody materials are preferable in terms of dispersion performance, softwoods and hardwoods are more preferable, and coniferous materials are particularly preferable.

本発明の第2のセメント添加剤が含む上記リグニンは、硫黄元素の含有率が、リグニン100質量%に対して、0.1〜4質量%の範囲であり、かつ、pH=2.0の水溶液に不溶であれば特に制限されず、アルカリリグニン、クラフトリグニン、酢酸リグニン、オルガノソルブルリグニン、爆砕リグニン等のいずれのものであってもよい。これらの中でも、アルカリリグニン、酢酸リグニン、オルガノソルブルリグニン、爆砕リグニンは、蒸解に硫黄含有化合物を用いないことから、硫黄臭の発生がない点で有利である。 The lignin contained in the second cement additive of the present invention has a sulfur element content of 0.1 to 4% by mass with respect to 100% by mass of lignin, and pH = 2.0. There is no particular limitation as long as it is insoluble in an aqueous solution, and any of alkali lignin, kraft lignin, acetic acid lignin, organosolv lignin, explosive lignin and the like may be used. Among these, alkali lignin, acetic acid lignin, organosolv lignin, and explosive lignin are advantageous in that no sulfur odor is generated because no sulfur-containing compound is used for cooking.

本発明の第2のセメント添加剤が含むリグニンは、硫黄元素の含有率が、リグニン100質量%に対して、0.1〜4質量%の範囲であるが、硫黄元素の含有率は、0.1〜3質量%の範囲であることが好ましい。より好ましくは、0.1〜2質量%の範囲であり、更に好ましくは、0.1〜1質量%の範囲である。
リグニン中の硫黄元素の含有率は、後述する実施例に記載の測定機器、測定条件で元素分析によって測定することができる。
The lignin contained in the second cement additive of the present invention has a sulfur element content of 0.1 to 4% by mass with respect to 100% by mass of lignin, but the sulfur element content is 0. 0.1 to 3% by mass is preferable. More preferably, it is the range of 0.1-2 mass%, More preferably, it is the range of 0.1-1 mass%.
The content of sulfur element in lignin can be measured by elemental analysis with the measuring equipment and measurement conditions described in the examples described later.

本発明の第2のセメント添加剤が含むリグニンは、重量平均分子量が1000〜30000であることが好ましい。リグニンがこのような重量平均分子量を有すると、セメント添加剤としての機能をより充分に発揮することができる。リグニンの重量平均分子量は、より好ましくは、1000〜15000であり、更に好ましくは、1000〜7000である。リグニンの重量平均分子量は、上述したアルカリリグニンの重量平均分子量と同様の方法により測定することができる。 The lignin contained in the second cement additive of the present invention preferably has a weight average molecular weight of 1000 to 30000. When lignin has such a weight average molecular weight, the function as a cement additive can be more fully exhibited. More preferably, the weight average molecular weight of lignin is 1000-15000, More preferably, it is 1000-7000. The weight average molecular weight of lignin can be measured by the same method as the weight average molecular weight of alkali lignin described above.

[本発明のセメント添加剤]
以下においては、本発明の第1のセメント添加剤、第2のセメント添加剤の両方に該当する内容について記載する。
[Cement additive of the present invention]
Hereinafter, contents corresponding to both the first cement additive and the second cement additive of the present invention will be described.

本発明のセメント添加剤はまた、他のセメント添加剤と組み合わせて用いることもでき、オキシカルボン酸系化合物を併用することができる。オキシカルボン酸系化合物を併用することにより、高温の環境下においても、より高い分散保持性能を発揮することができる。オキシカルボン酸系化合物としては、炭素原子数4〜10のオキシカルボン酸またはその塩が好ましく、具体的には、例えば、グルコン酸、グルコヘプトン酸、アラボン酸、リンゴ酸、クエン酸や、これらのナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アンモニウム、トリエタノールアミンなどの無機塩または有機塩などが挙げられる。これらのオキシカルボン酸系化合物は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらのオキシカルボン酸系化合物のうち、グルコン酸またはその塩が特に好適である。特に、貧配合コンクリートの場合には、分子中にスルホン酸基を有するスルホン酸系分散剤としてリグニンスルホン酸塩系の分散剤を使用し、オキシカルボン酸系化合物としてグルコン酸もしくはその塩を使用することが好ましい。 The cement additive of the present invention can also be used in combination with other cement additives, and an oxycarboxylic acid compound can be used in combination. By using the oxycarboxylic acid compound in combination, higher dispersion retention performance can be exhibited even in a high temperature environment. As the oxycarboxylic acid compound, an oxycarboxylic acid having 4 to 10 carbon atoms or a salt thereof is preferable, and specifically, for example, gluconic acid, glucoheptonic acid, alabonic acid, malic acid, citric acid, and sodium thereof. Inorganic salts or organic salts such as potassium, calcium, magnesium, ammonium, triethanolamine, and the like. These oxycarboxylic acid compounds may be used alone or in combination of two or more. Of these oxycarboxylic acid compounds, gluconic acid or a salt thereof is particularly suitable. In particular, in the case of poor blended concrete, a lignin sulfonate-based dispersant is used as a sulfonic acid-based dispersant having a sulfonic acid group in the molecule, and gluconic acid or a salt thereof is used as an oxycarboxylic acid-based compound. It is preferable.

本発明のセメント添加剤はまた、その他のセメント添加剤として、以下のものを併用することができる。
リグニンスルホン酸塩;ポリオール誘導体;ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物;メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物;ポリスチレンスルホン酸塩;特開平1−113419号公報に記載のような、アミノアリールスルホン酸−フェノール−ホルムアルデヒド縮合物などのアミノスルホン酸系;特開平7−267705号公報に記載のような、(a)成分として、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリル酸エステル系化合物と(メタ)アクリル酸系化合物との共重合体および/またはその塩と、(b)成分として、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アリルエーテル系化合物と無水マレイン酸との共重合体および/またはその加水分解物、ならびに/あるいは、その塩と、(c)成分として、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アリルエーテル系化合物とポリアルキレングリコール系化合物のマレイン酸エステルとの共重合体および/またはその塩とを含むセメント分散剤;特許第2508113号明細書に記載のような、A成分として、(メタ)アクリル酸のポリアルキレングリコールエステルと(メタ)アクリル酸(塩)との共重合体、B成分として、特定のポリエチレングリコールポリプロピレングリコール系化合物、C成分として、特定の界面活性剤からなるコンクリート混和剤;特開昭62−216950号公報に記載のような、(メタ)アクリル酸のポリエチレン(プロピレン)グリコールエステルもしくはポリエチレン(プロピレン)グリコールモノ(メタ)アリルエーテル、(メタ)アリルスルホン酸(塩)、ならびに、(メタ)アクリル酸(塩)からなる共重合体;特開平1−226757号公報に記載のような、(メタ)アクリル酸のポリエチレン(プロピレン)グリコールエステル、(メタ)アリルスルホン酸(塩)、および、(メタ)アクリル酸(塩)からなる共重合体;特公平5−36377号公報に記載のような、(メタ)アクリル酸のポリエチレン(プロピレン)グリコールエステル、(メタ)アリルスルホン酸(塩)もしくはp−(メタ)アリルオキシベンゼンスルホン酸(塩)、ならびに、(メタ)アクリル酸(塩)からなる共重合体;特開平4−149056号公報に記載のような、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アリルエーテルとマレイン酸(塩)との共重合体;特開平5−170501号公報に記載のような、(メタ)アクリル酸のポリエチレングリコールエステル、(メタ)アリルスルホン酸(塩)、(メタ)アクリル酸(塩)、アルカンジオールモノ(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、および、分子中にアミド基を有するα,β−不飽和単量体からなる共重合体;特開平6−191918号公報に記載のような、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アリルエーテル、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリル酸(塩)、ならびに、(メタ)アリルスルホン酸(塩)もしくはp−(メタ)アリルオキシベンゼンスルホン酸(塩)からなる共重合体;特開平5−43288号公報に記載のような、アルコキシポリアルキレングリコールモノアリルエーテルと無水マレイン酸との共重合体、もしくは、その加水分解物、または、その塩;特公昭58−38380号公報に記載のような、ポリエチレングリコールモノアリルエーテル、マレイン酸、および、これらの単量体と共重合可能な単量体からなる共重合体、もしくは、その塩、または、そのエステル;特公昭59−18338号公報に記載のような、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリル酸エステル系単量体、(メタ)アクリル酸系単量体、および、これらの単量体と共重合可能な単量体からなる共重合体;特開昭62−119147号公報に記載のような、スルホン酸基を有する(メタ)アクリル酸エステルおよび必要によりこれと共重合可能な単量体からなる共重合体、または、その塩;特開平6−271347号公報に記載のようなアルコキシポリアルキレングリコールモノアリルエーテルと無水マレイン酸との共重合体と、末端にアルケニル基を有するポリオキシアルキレン誘導体とのエステル化反応物;特開平6−298555号公報に記載のような、アルコキシポリアルキレングリコールモノアリルエーテルと無水マレイン酸との共重合体と、末端にヒドロキシ基を有するポリオキシアルキレン誘導体とのエステル化反応物;特開昭62−68806号公報に記載のような、3−メチル−3−ブテン−1−オールなどの特定の不飽和アルコールにエチレンオキシドなどを付加したアルケニルエーテル系単量体、不飽和カルボン酸系単量体、および、これらの単量体と共重合可能な単量体からなる共重合体、または、その塩などのポリカルボン酸(塩)。これらの従来公知のセメント分散剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
The cement additive of the present invention can also be used in combination with the following as other cement additives.
Lignin sulfonate; polyol derivative; naphthalene sulfonic acid formalin condensate; melamine sulfonic acid formalin condensate; polystyrene sulfonate; aminoaryl sulfonic acid-phenol-formaldehyde condensate as described in JP-A-1-113419 As a component (a) as described in JP-A-7-267705, co-polymerization of a polyalkylene glycol mono (meth) acrylic acid ester compound and a (meth) acrylic acid compound A copolymer and / or a salt thereof, and as a component (b), a copolymer of a polyalkylene glycol mono (meth) allyl ether compound and maleic anhydride and / or a hydrolyzate thereof, and / or a salt thereof, (C) As a component, polyalkylene glycol A cement dispersant containing a copolymer of a (meth) allyl ether compound and a maleic ester of a polyalkylene glycol compound and / or a salt thereof; as component A as described in Japanese Patent No. 2508113, Copolymer of (meth) acrylic acid polyalkylene glycol ester and (meth) acrylic acid (salt), B component as a specific polyethylene glycol polypropylene glycol compound, C component as a specific surfactant Admixture; polyethylene (propylene) glycol ester of (meth) acrylic acid or polyethylene (propylene) glycol mono (meth) allyl ether, (meth) allylsulfonic acid (salt) as described in JP-A-62-216950 ), And (meth) acrylic A copolymer comprising (salt); polyethylene (propylene) glycol ester of (meth) acrylic acid, (meth) allylsulfonic acid (salt), and (meth) as described in JP-A-1-226757 Copolymer comprising acrylic acid (salt); polyethylene (propylene) glycol ester of (meth) acrylic acid, (meth) allylsulfonic acid (salt) or p- (as described in JP-B-5-36377 A copolymer comprising (meth) allyloxybenzenesulfonic acid (salt) and (meth) acrylic acid (salt); polyethylene glycol mono (meth) allyl ether and malein as described in JP-A-4-149056 Copolymer with acid (salt); polyethylene glycol of (meth) acrylic acid as described in JP-A-5-170501 Recall ester, (meth) allylsulfonic acid (salt), (meth) acrylic acid (salt), alkanediol mono (meth) acrylate, polyalkylene glycol mono (meth) acrylate, and α having an amide group in the molecule Copolymers comprising β-unsaturated monomers; polyethylene glycol mono (meth) allyl ether, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, (meth) acrylic acid alkyl ester as described in JP-A-6-191918 , (Meth) acrylic acid (salt), and a copolymer comprising (meth) allylsulfonic acid (salt) or p- (meth) allyloxybenzenesulfonic acid (salt); described in JP-A-5-43288 Such as alkoxypolyalkylene glycol monoallyl ether and maleic anhydride Copolymer, or a hydrolyzate thereof, or a salt thereof; as described in JP-B-58-38380, can be copolymerized with polyethylene glycol monoallyl ether, maleic acid, and monomers thereof. Copolymer consisting of various monomers, salts thereof, or esters thereof; polyalkylene glycol mono (meth) acrylate ester monomers as described in JP-B-59-18338; ) A copolymer comprising acrylic acid monomers and monomers copolymerizable with these monomers; having a sulfonic acid group as described in JP-A-62-1119147 (meta) ) A copolymer comprising an acrylate ester and, if necessary, a monomer copolymerizable therewith, or a salt thereof; alkoxy as described in JP-A-6-271347 Esterification reaction product of copolymer of realkylene glycol monoallyl ether and maleic anhydride and polyoxyalkylene derivative having an alkenyl group at the terminal; alkoxy polyalkylene as described in JP-A-6-298555 Esterification reaction product of a copolymer of glycol monoallyl ether and maleic anhydride and a polyoxyalkylene derivative having a hydroxy group at the terminal; 3-methyl-, as described in JP-A-62-68806 An alkenyl ether monomer obtained by adding ethylene oxide or the like to a specific unsaturated alcohol such as 3-buten-1-ol, an unsaturated carboxylic acid monomer, and a monomer copolymerizable with these monomers Or a polycarboxylic acid (salt) such as a salt thereof. These conventionally known cement dispersants may be used alone or in combination of two or more.

本発明のセメント添加剤と組み合わせて用いることができる他のセメント添加剤としては、更に以下のものが挙げられる。
(1)水溶性高分子物質:ポリアクリル酸(ナトリウム)、ポリメタクリル酸(ナトリウム)、ポリマレイン酸(ナトリウム)、アクリル酸・マレイン酸共重合物のナトリウム塩等の不飽和カルボン酸重合物;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリオキシエチレンあるいはポリオキシプロピレンの重合体又はそれらの共重合体;メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等の非イオン性セルロースエーテル類;酵母グルカンやキサンタンガム、β−1,3グルカン類(直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよく、一例を挙げれば、カードラン、パラミロン、パキマン、スクレログルカン、ラミナラン等)等の微生物醗酵によって製造される多糖類;ポリアクリルアミド;ポリビニルアルコール;デンプン;デンプンリン酸エステル;アルギン酸ナトリウム;ゼラチン;分子内にアミノ基を有するアクリル酸の共重合体及びその四級化合物等。
Other cement additives that can be used in combination with the cement additive of the present invention further include the following.
(1) Water-soluble polymer substances: polyacrylic acid (sodium), polymethacrylic acid (sodium), polymaleic acid (sodium), unsaturated carboxylic acid polymer such as sodium salt of acrylic acid / maleic acid copolymer; polyethylene Polymers of polyoxyethylene or polyoxypropylene such as glycol and polypropylene glycol or copolymers thereof; Nonionic cellulose ethers such as methylcellulose, ethylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, carboxymethylcellulose, carboxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, etc. Yeast glucan, xanthan gum, β-1,3 glucans (both linear and branched), for example, curdlan, paramylon, pachyman, Polyacrylamide; polyvinyl alcohol; starch; starch phosphate ester; sodium alginate; gelatin; copolymer of acrylic acid having an amino group in the molecule and its four Grade compounds and the like.

(2)高分子エマルジョン:(メタ)アクリル酸アルキル等の各種ビニル単量体の共重合物等。
(3)遅延剤:グルコン酸、リンゴ酸又はクエン酸、及び、これらの、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アンモニウム、トリエタノールアミン等の無機塩又は有機塩等のオキシカルボン酸並びにその塩;グルコース、フラクトース、ガラクトース、サッカロース;ソルビトール等の糖アルコール;珪弗化マグネシウム;リン酸並びにその塩又はホウ酸エステル類;アミノカルボン酸とその塩;アルカリ可溶タンパク質;フミン酸;タンニン酸;フェノール;グリセリン等の多価アルコール;アミノトリ(メチレンホスホン酸)、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)及びこれらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等のホスホン酸及びその誘導体等。
(2) Polymer emulsion: Copolymers of various vinyl monomers such as alkyl (meth) acrylate.
(3) Retardant: Gluconic acid, malic acid or citric acid, and oxycarboxylic acids such as inorganic salts or organic salts such as sodium, potassium, calcium, magnesium, ammonium, triethanolamine, and salts thereof; glucose , Fructose, galactose, saccharose; sugar alcohols such as sorbitol; magnesium silicate; phosphoric acid and its salts or borate esters; aminocarboxylic acid and its salts; alkali-soluble protein; humic acid; tannic acid; Polyhydric alcohols such as aminotri (methylenephosphonic acid), 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, ethylenediaminetetra (methylenephosphonic acid), diethylenetriaminepenta (methylenephosphonic acid) and alkali metal salts thereof, al Phosphonic acids and derivatives thereof such as Li earth metal salts.

(4)早強剤・促進剤:塩化カルシウム、亜硝酸カルシウム、硝酸カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム等の可溶性カルシウム塩;塩化鉄、塩化マグネシウム等の塩化物;チオ硫酸塩;ギ酸、ギ酸カルシウム等のギ酸塩類;アルカノールアミン;アルミナセメント;カルシウムアルミネートシリケート等。
(5)鉱油系消泡剤:燈油、流動パラフィン等。
(6)油脂系消泡剤:動植物油、ごま油、ひまし油、これらのアルキレンオキシド付加物等。
(7)脂肪酸系消泡剤:オレイン酸、ステアリン酸、これらのアルキレンオキシド付加物等。
(8)脂肪酸エステル系消泡剤:グリセリンモノリシノレート、アルケニルコハク酸誘導体、ソルビトールモノラウレート、ソルビトールトリオレエート、天然ワックス等。
(4) Early strengthening agent / accelerator: soluble calcium salts such as calcium chloride, calcium nitrite, calcium nitrate, calcium bromide and calcium iodide; chlorides such as iron chloride and magnesium chloride; thiosulfate; formic acid and formic acid Formates such as calcium; alkanolamine; alumina cement; calcium aluminate silicate.
(5) Mineral oil-based antifoaming agent: cocoon oil, liquid paraffin, etc.
(6) Fat and oil-based antifoaming agents: animal and vegetable oils, sesame oil, castor oil, alkylene oxide adducts thereof and the like.
(7) Fatty acid-based antifoaming agent: oleic acid, stearic acid, and these alkylene oxide adducts.
(8) Fatty acid ester antifoaming agent: glycerin monoricinoleate, alkenyl succinic acid derivative, sorbitol monolaurate, sorbitol trioleate, natural wax and the like.

(9)オキシアルキレン系消泡剤:(ポリ)オキシエチレン(ポリ)オキシプロピレン付加物等のポリオキシアルキレン類;ジエチレングリコールヘプチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシプロピレンブチルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン−2−エチルヘキシルエーテル、炭素数12〜14の高級アルコールへのオキシエチレンオキシプロピレン付加物等の(ポリ)オキシアルキルエーテル類;ポリオキシプロピレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等の(ポリ)オキシアルキレン(アルキル)アリールエーテル類;2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール、2,5−ジメチル−3−ヘキシン−2,5−ジオール、3−メチル−1−ブチン−3−オール等のアセチレンアルコールにアルキレンオキシドを付加重合させたアセチレンエーテル類;ジエチレングリコールオレイン酸エステル、ジエチレングリコールラウリル酸エステル、エチレングリコールジステアリン酸エステル等の(ポリ)オキシアルキレン脂肪酸エステル類;ポリオキシエチレンソルビタンモノラウリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタントリオレイン酸エステル等の(ポリ)オキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステル類;ポリオキシプロピレンメチルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンドデシルフェノールエーテル硫酸ナトリウム等の(ポリ)オキシアルキレンアルキル(アリール)エーテル硫酸エステル塩類;(ポリ)オキシエチレンステアリルリン酸エステル等の(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル類;ポリオキシエチレンラウリルアミン等の(ポリ)オキシアルキレンアルキルアミン類;ポリオキシアルキレンアミド等。 (9) Oxyalkylene antifoaming agents: polyoxyalkylenes such as (poly) oxyethylene (poly) oxypropylene adducts; diethylene glycol heptyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxypropylene butyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene (Poly) oxyalkyl ethers such as 2-ethylhexyl ether and higher alcohols having 12 to 14 carbon atoms such as oxyethyleneoxypropylene adducts; (poly) oxy such as polyoxypropylene phenyl ether and polyoxyethylene nonylphenyl ether Alkylene (alkyl) aryl ethers; 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol, 2,5-dimethyl-3-hexyne-2,5-diol, 3-methyl-1 -Bu Acetylene ethers obtained by addition polymerization of alkylene oxide to acetylene alcohol such as n-3-ol; (poly) oxyalkylene fatty acid esters such as diethylene glycol oleate, diethylene glycol laurate, ethylene glycol distearate; polyoxyethylene (Poly) oxyalkylene sorbitan fatty acid esters such as sorbitan monolaurate and polyoxyethylene sorbitan trioleate; (poly) oxyalkylene alkyl such as sodium polyoxypropylene methyl ether sulfate and sodium polyoxyethylene dodecylphenol ether sulfate ( Aryl) ether sulfate esters; (poly) oxyethylene stearyl phosphates, etc. Polyoxyalkylene alkyl phosphoric acid esters; polyoxyethylene such as polyoxyethylene lauryl amine (poly) oxyalkylene alkyl amines; polyoxyalkylene amide.

(10)アルコール系消泡剤:オクチルアルコール、ヘキサデシルアルコール、アセチレンアルコール、グリコール類等。
(11)アミド系消泡剤:アクリレートポリアミン等。
(12)リン酸エステル系消泡剤:リン酸トリブチル、ナトリウムオクチルホスフェート等。
(13)金属石鹸系消泡剤:アルミニウムステアレート、カルシウムオレエート等。
(14)シリコーン系消泡剤:ジメチルシリコーン油、シリコーンペースト、シリコーンエマルジョン、有機変性ポリシロキサン(ジメチルポリシロキサン等のポリオルガノシロキサン)、フルオロシリコーン油等。
(15)AE剤:樹脂石鹸、飽和又は不飽和脂肪酸、ヒドロキシステアリン酸ナトリウム、ラウリルサルフェート、ABS(アルキルベンゼンスルホン酸)、LAS(直鎖アルキルベンゼンスルホン酸)、アルカンスルホネート、ポリオキシエチレンアルキル(フェニル)エーテル、ポリオキシエチレンアルキル(フェニル)エーテル硫酸エステル又はその塩、ポリオキシエチレンアルキル(フェニル)エーテルリン酸エステル又はその塩、蛋白質材料、アルケニルスルホコハク酸、α−オレフィンスルホネート等。
(10) Alcohol-based antifoaming agent: octyl alcohol, hexadecyl alcohol, acetylene alcohol, glycols and the like.
(11) Amide antifoaming agent: acrylate polyamine and the like.
(12) Phosphate ester antifoaming agent: tributyl phosphate, sodium octyl phosphate, etc.
(13) Metal soap type antifoaming agent: aluminum stearate, calcium oleate, etc.
(14) Silicone antifoaming agent: dimethyl silicone oil, silicone paste, silicone emulsion, organically modified polysiloxane (polyorganosiloxane such as dimethylpolysiloxane), fluorosilicone oil and the like.
(15) AE agent: resin soap, saturated or unsaturated fatty acid, sodium hydroxystearate, lauryl sulfate, ABS (alkyl benzene sulfonic acid), LAS (linear alkyl benzene sulfonic acid), alkane sulfonate, polyoxyethylene alkyl (phenyl) ether , Polyoxyethylene alkyl (phenyl) ether sulfate or a salt thereof, polyoxyethylene alkyl (phenyl) ether phosphate or a salt thereof, protein material, alkenyl sulfosuccinic acid, α-olefin sulfonate, and the like.

(16)その他界面活性剤:オクタデシルアルコールやステアリルアルコール等の分子内に6〜30個の炭素原子を有する脂肪族1価アルコール、アビエチルアルコール等の分子内に6〜30個の炭素原子を有する脂環式1価アルコール、ドデシルメルカプタン等の分子内に6〜30個の炭素原子を有する1価メルカプタン、ノニルフェノール等の分子内に6〜30個の炭素原子を有するアルキルフェノール、ドデシルアミン等の分子内に6〜30個の炭素原子を有するアミン、ラウリン酸やステアリン酸等の分子内に6〜30個の炭素原子を有するカルボン酸に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等のアルキレンオキシドを10モル以上付加させたポリアルキレンオキシド誘導体類;アルキル基又はアルコキシル基を置換基として有しても良い、スルホン基を有する2個のフェニル基がエーテル結合した、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸塩類;各種アニオン性界面活性剤;アルキルアミンアセテート、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド等の各種カチオン性界面活性剤;各種ノニオン性界面活性剤;各種両性界面活性剤等。
(17)防水剤:脂肪酸(塩)、脂肪酸エステル、油脂、シリコン、パラフィン、アスファルト、ワックス等。
(18)防錆剤:亜硝酸塩、リン酸塩、酸化亜鉛等。
(19)ひび割れ低減剤:ポリオキシアルキルエーテル類;2−メチル−2,4−ペンタンジオール等のアルカンジオール類等。
(20)膨張材:エトリンガイト系、石炭系等。
(16) Other surfactants: aliphatic monohydric alcohols having 6 to 30 carbon atoms in the molecule such as octadecyl alcohol and stearyl alcohol, and those having 6 to 30 carbon atoms in the molecule such as abiethyl alcohol Intramolecular such as alicyclic monohydric alcohol, dodecyl mercaptan, etc. Intramolecular such as monovalent mercaptan having 6-30 carbon atoms in the molecule, such as nonylphenol, alkylphenol having 6-30 carbon atoms in the molecule, dodecylamine, etc. 10 mol or more of an alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide was added to a carboxylic acid having 6 to 30 carbon atoms in the molecule such as an amine having 6 to 30 carbon atoms, lauric acid or stearic acid. Polyalkylene oxide derivatives; having an alkyl group or alkoxyl group as a substituent Alkyl diphenyl ether sulfonates in which two phenyl groups having a sulfone group are ether-bonded; various anionic surfactants; various cationic surfactants such as alkylamine acetate and alkyltrimethylammonium chloride; various nonions Surfactants; various amphoteric surfactants.
(17) Waterproofing agent: fatty acid (salt), fatty acid ester, oil and fat, silicon, paraffin, asphalt, wax and the like.
(18) Rust preventive: nitrite, phosphate, zinc oxide and the like.
(19) Crack reducing agent: polyoxyalkyl ethers; alkanediols such as 2-methyl-2,4-pentanediol.
(20) Expansion material: Ettlingite, coal, etc.

その他のセメント添加剤(材)として、例えば、セメント湿潤剤、増粘剤、分離低減剤、凝集剤、乾燥収縮低減剤、強度増進剤、セルフレベリング剤、防錆剤、着色剤、防カビ剤、高炉スラグ、フライアッシュ、シンダーアッシュ、クリンカーアッシュ、ハスクアッシュ、シリカヒューム、シリカ粉末、石膏等が挙げられる。 Other cement additives (materials) include, for example, cement wetting agents, thickeners, separation reducing agents, flocculants, drying shrinkage reducing agents, strength enhancing agents, self-leveling agents, rust preventives, colorants, antifungal agents , Blast furnace slag, fly ash, cinder ash, clinker ash, husk ash, silica fume, silica powder, gypsum and the like.

本発明のセメント添加剤と他のセメント添加剤と組み合わせて用いる場合の配合割合は、本発明のセメント添加剤の必須成分であるリグニン(本発明の第1のセメント添加剤の場合、木本植物を原料として得られるアルカリリグニンを意味し、第2のセメント添加剤の場合、硫黄元素の含有率が、リグニン100質量%に対して、0.1〜4質量%の範囲であり、かつ、難水溶性であるリグニンを意味する。)の固形分と他のセメント添加剤の固形分との質量割合が1〜99/99〜1であることが好ましい。より好ましくは、5〜95/95〜5であり、更に好ましくは、10〜90/90〜10であり、特に好ましくは、20〜80/80〜20である。
また、本発明のセメント添加剤と他のセメント添加剤とオキシカルボン酸系化合物とを用いる場合、本発明のセメント添加剤の必須成分であるリグニンと他のセメント添加剤とオキシカルボン酸系化合物との質量割合は、1〜98/1〜98/1〜98であることが好ましい。より好ましくは、5〜90/5〜90/5〜90であり、更に好ましくは、10〜90/5〜85/5〜85であり、特に好ましくは、20〜80/10〜70/10〜70である。
When the cement additive of the present invention is used in combination with another cement additive, the blending ratio is lignin which is an essential component of the cement additive of the present invention (in the case of the first cement additive of the present invention, woody plant In the case of the second cement additive, the content of sulfur element is in the range of 0.1 to 4% by mass with respect to 100% by mass of lignin, and difficult. It is preferred that the mass ratio of the solid content of water-soluble lignin) and the solid content of other cement additives is 1 to 99 / 99-1. More preferably, it is 5-95 / 95-5, More preferably, it is 10-90 / 90-10, Most preferably, it is 20-80 / 80-20.
In addition, when using the cement additive of the present invention, another cement additive, and an oxycarboxylic acid compound, lignin that is an essential component of the cement additive of the present invention, another cement additive, and an oxycarboxylic acid compound Is preferably 1 to 98/1 to 98/1 to 98. More preferably, it is 5-90 / 5-90 / 5-90, More preferably, it is 10-90 / 5-85 / 5-85, Most preferably, it is 20-80 / 10-70 / 10-10 70.

上述した種々の他のセメント添加剤の中でも、本発明のセメント添加剤と併用するセメント添加剤としては、オキシアルキレン系消泡剤、促進剤、分離低減剤、AE剤が好ましく、AE剤を用いる場合、本発明のセメント添加剤とオキシアルキレン系消泡剤とAE剤との3成分を併用することが好ましい。 Among the various other cement additives described above, as the cement additive used in combination with the cement additive of the present invention, an oxyalkylene antifoaming agent, an accelerator, a separation reducing agent, and an AE agent are preferable, and an AE agent is used. In this case, it is preferable to use three components of the cement additive of the present invention, an oxyalkylene antifoaming agent and an AE agent in combination.

本発明のセメント添加剤と併用するオキシアルキレン系消泡剤としては、上記のものの中でも、(ポリ)オキシアルキレンアルキルアミン類が好ましい。
本発明のセメント添加剤とオキシアルキレン系消泡剤とを併用する場合、オキシアルキレン系消泡剤の配合割合は、本発明のセメント添加剤の必須成分であるリグニン(本発明の第1のセメント添加剤の場合、木本植物を原料として得られるアルカリリグニンを意味し、第2のセメント添加剤の場合、硫黄元素の含有率が、リグニン100質量%に対して、0.1〜4質量%の範囲であり、かつ、pH=2.0の水溶液に不溶であるリグニンを意味する。)の固形分の質量に対して0.01〜20質量%であることが好ましい。
また、本発明のセメント添加剤とオキシアルキレン系消泡剤とAE剤との3成分を併用する場合、オキシアルキレン系消泡剤の割合は、上記と同様であり、AE剤の割合は、本発明のセメント添加剤の必須成分であるリグニンの固形分の質量に対して0.001〜2質量%であることが好ましい。
As the oxyalkylene antifoaming agent used in combination with the cement additive of the present invention, among the above, (poly) oxyalkylene alkylamines are preferable.
When the cement additive of the present invention and the oxyalkylene antifoaming agent are used in combination, the blending ratio of the oxyalkylene antifoaming agent is lignin (the first cement of the present invention) which is an essential component of the cement additive of the present invention. In the case of an additive, it means an alkaline lignin obtained from a woody plant as a raw material. In the case of the second cement additive, the content of sulfur element is 0.1 to 4% by mass with respect to 100% by mass of lignin. And lignin that is insoluble in an aqueous solution having a pH of 2.0) is preferably 0.01 to 20% by mass relative to the mass of the solid content.
In addition, when the three components of the cement additive of the present invention, the oxyalkylene antifoaming agent and the AE agent are used in combination, the proportion of the oxyalkylene antifoaming agent is the same as described above, and the proportion of the AE agent is It is preferable that it is 0.001-2 mass% with respect to the mass of the solid content of the lignin which is an essential component of the cement additive of invention.

本発明のセメント添加剤と促進剤とを併用する場合、本発明のセメント添加剤の必須成分であるリグニンと促進剤との質量割合は、10/90〜99.9/0.1であることが好ましい。より好ましくは、20/80〜99/1である。 When the cement additive of the present invention and the accelerator are used in combination, the mass ratio of lignin, which is an essential component of the cement additive of the present invention, and the accelerator is 10/90 to 99.9 / 0.1. Is preferred. More preferably, it is 20/80 to 99/1.

本発明のセメント添加剤と分離低減剤とを併用する場合、分離低減剤としては、非イオン性セルロースエーテル類等の各種増粘剤、部分構造として炭素原子数4〜30の炭化水素鎖からなる疎水性置換基と炭素原子数2〜18のアルキレンオキシドを平均付加モル数で2〜300付加したポリオキシアルキレン鎖とを有する化合物等の1種又は2種以上を用いることができる。
本発明のセメント添加剤と分離低減剤とを併用する場合、本発明のセメント添加剤の必須成分であるリグニンと分離低減剤との質量割合は、10/90〜99.99/0.01であることが好ましい。より好ましくは50/50〜99.9/0.1である。本発明のセメント添加剤と分離低減剤とを含むセメント組成物は、高流動コンクリート、自己充填性コンクリート、セルフレベリング材として好適に用いることができる。
When the cement additive of the present invention and the separation reducing agent are used in combination, the separation reducing agent includes various thickening agents such as nonionic cellulose ethers, and a hydrocarbon chain having 4 to 30 carbon atoms as a partial structure. 1 type (s) or 2 or more types, such as a compound which has a hydrophobic substituent and the polyoxyalkylene chain | strand which added the C2-C18 alkylene oxide by 2-300 average addition mole number, can be used.
When the cement additive of the present invention and the separation reducing agent are used in combination, the mass ratio of lignin, which is an essential component of the cement additive of the present invention, and the separation reducing agent is 10/90 to 99.99 / 0.01. Preferably there is. More preferably, it is 50 / 50-99.9 / 0.1. The cement composition containing the cement additive of the present invention and the separation reducing agent can be suitably used as high-fluidity concrete, self-filling concrete, and self-leveling material.

本発明のセメント添加剤は、セメントペースト、モルタル、コンクリート等のセメント組成物に加えて用いることができ、このような本発明のセメント添加剤を含んでなるセメント組成物もまた、本発明の1つである。 The cement additive of the present invention can be used in addition to a cement composition such as cement paste, mortar, concrete, etc., and such a cement composition comprising the cement additive of the present invention is also one of the present inventions. One.

上記セメント組成物としては、セメント、水、細骨材、粗骨材等を含むものが好適であり、セメントとしては、ポルトランドセメント(普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩、及びそれぞれの低アルカリ形);各種混合セメント(高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント);白色ポルトランドセメント;アルミナセメント;超速硬セメント(1クリンカー速硬性セメント、2クリンカー速硬性セメント、リン酸マグネシウムセメント);グラウト用セメント;油井セメント;低発熱セメント(低発熱型高炉セメント、フライアッシュ混合低発熱型高炉セメント、ビーライト高含有セメント);超高強度セメント;セメント系固化材;エコセメント(都市ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰の1種以上を原料として製造されたセメント)等の他、これらに高炉スラグ、フライアッシュ、シンダーアッシュ、クリンカーアッシュ、ハスクアッシュ、シリカヒューム、シリカ粉末、石灰石粉末等の微粉体や石膏を添加したもの等が挙げられる。
上記骨材としては、砂利、砕石、水砕スラグ、再生骨材等以外に、珪石質、粘土質、ジルコン質、ハイアルミナ質、炭化珪素質、黒鉛質、クロム質、クロマグ質、マグネシア質等の耐火骨材等が挙げられる。
As the above-mentioned cement composition, those containing cement, water, fine aggregate, coarse aggregate and the like are suitable. As the cement, Portland cement (ordinary, early strength, very early strength, moderate heat, sulfate resistance, Various mixed cements (blast furnace cement, silica cement, fly ash cement); white Portland cement; alumina cement; super fast cement (1 clinker fast cement, 2 clinker fast cement, magnesium phosphate cement) ); Grout cement; oil well cement; low exothermic cement (low exothermic blast furnace cement, fly ash mixed low exothermic blast furnace cement, high content of belite); ultra high strength cement; cement-based solidified material; Cement produced from one or more of incineration ash and sewage sludge incineration ash G) other such, these blast furnace slag, fly ash, cinder ash, clinker ash, husk ash, silica fume, silica powder, and a film obtained by adding a fine powder and gypsum limestone powder.
As the above aggregate, in addition to gravel, crushed stone, granulated slag, recycled aggregate, etc., siliceous, clay, zircon, high alumina, silicon carbide, graphite, chrome, chromic, magnesia, etc. Refractory aggregate and the like.

上記セメント組成物の1mあたりの単位水量、セメント使用量及び水/セメント比(質量比)としては、例えば、単位水量100〜185kg/m、使用セメント量200〜800kg/m、水/セメント比(質量比)=0.1〜0.7とすることが好適であり、より好ましくは、単位水量120〜175kg/m、使用セメント量250〜800kg/m、水/セメント比(質量比)=0.2〜0.65とすることである。このように、本発明のセメント添加剤は、貧配合から富配合に至るまでの幅広い範囲で使用可能であり、高減水率領域、すなわち、水/セメント比(質量比)=0.15〜0.5(好ましくは0.15〜0.4)といった水/セメント比の低い領域でも使用可能であり、更に、単位セメント量が多く水/セメント比が小さい高強度コンクリート、単位セメント量が300kg/m以下の貧配合コンクリートのいずれにも有効である。 Examples of the unit water amount per 1 m 3 of the cement composition, the cement use amount, and the water / cement ratio (mass ratio) include, for example, a unit water amount of 100 to 185 kg / m 3 , a use cement amount of 200 to 800 kg / m 3 , and a water / cement ratio. The cement ratio (mass ratio) is preferably 0.1 to 0.7, and more preferably, the unit water amount is 120 to 175 kg / m 3 , the cement amount used is 250 to 800 kg / m 3 , and the water / cement ratio ( (Mass ratio) = 0.2 to 0.65. Thus, the cement additive of the present invention can be used in a wide range from poor blending to rich blending, and has a high water reduction rate region, that is, water / cement ratio (mass ratio) = 0.15-0. .5 (preferably 0.15 to 0.4) can be used even in a region where the water / cement ratio is low, and furthermore, high-strength concrete with a large unit cement amount and a small water / cement ratio, the unit cement amount is 300 kg / It is effective for any poor blended concrete of m 3 or less.

本発明のセメント添加剤は、高減水率領域においても流動性、保持性及び作業性をバランスよく高性能で発揮でき、優れた作業性を有することから、レディーミクストコンクリート、コンクリート2次製品(プレキャストコンクリート)用のコンクリート、遠心成形用コンクリート、振動締め固め用コンクリート、蒸気養生コンクリート、吹付けコンクリート等にも有効に使用することが可能であり、更に、中流動コンクリート(スランプ値が22〜25cmの範囲のコンクリート)、高流動コンクリート(スランプ値が25cm以上で、スランプフロー値が50〜70cmの範囲のコンクリート)、自己充填性コンクリート、セルフレベリング材等の高い流動性を要求されるモルタルやコンクリートにも有効である。 Since the cement additive of the present invention can exhibit fluidity, retention and workability in a well-balanced and high performance even in a high water reduction rate region and has excellent workability, ready-mixed concrete, concrete secondary products (precast) Concrete), concrete for centrifugal molding, concrete for vibration compaction, steam-cured concrete, sprayed concrete, etc. Further, medium-fluidity concrete (slump value of 22-25 cm) Range of concrete), high fluidity concrete (concrete with a slump value of 25 cm or more and a slump flow value of 50 to 70 cm), self-filling concrete, self-leveling material, etc. Is also effective.

本発明のセメント添加剤をセメント組成物に使用する場合、その配合割合としては、本発明のセメント添加剤の必須成分であるリグニンが、固形分換算で、セメント質量の全量100質量%に対して、0.01〜10質量%となるように設定することが好ましい。0.01質量%未満では性能的に充分とはならないおそれがあり、逆に10質量%を超えると、その効果は実質上頭打ちとなり経済性の面からも不利となるおそれがある。より好ましくは0.02〜8質量%であり、更に好ましくは0.05〜6質量%である。 When the cement additive of the present invention is used in a cement composition, the blending ratio is such that lignin, which is an essential component of the cement additive of the present invention, is 100% by mass of the total mass of cement in terms of solid content. , 0.01 to 10% by mass is preferably set. If it is less than 0.01% by mass, the performance may not be sufficient. On the other hand, if it exceeds 10% by mass, the effect will substantially reach its peak, which may be disadvantageous in terms of economy. More preferably, it is 0.02-8 mass%, More preferably, it is 0.05-6 mass%.

本発明のセメント添加剤は、上述の構成よりなり、植物から抽出される特定のリグニンを誘導体化することなく含み、セメント組成物を流動性に優れるものとすることができるセメント添加剤である。 The cement additive of the present invention is a cement additive that has the above-described configuration, can contain a specific lignin extracted from a plant without derivatization, and can make the cement composition excellent in fluidity.

製造例1〜3の蒸解液の精製時のpHとリグニンの回収率との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the pH at the time of refinement | purification of the cooking liquid of manufacture examples 1-3, and the recovery rate of lignin. 実施例1−1〜3−3、比較例1−1〜2のリグニン(セメント添加剤)添加量と0打フロー値との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the amount of lignin (cement additive) addition of Example 1-1 to 3-3 and Comparative Examples 1-1 and 2 and a 0 hit flow value. 実施例4−1〜5−2、比較例3−1〜5のリグニン(セメント添加剤)添加量と15打フロー値との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the amount of lignin (cement additive) addition of Examples 4-1 to 5-2 and Comparative Examples 3-1 to 5, and the 15-stroke flow value.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “part” means “part by weight” and “%” means “mass%”.

<重量平均分子量、数平均分子量>
リグニンの重量平均分子量、数平均分子量は、以下の測定方法により測定した。
使用カラム:Shodex KD−802,KD−806M
カラム温度:40℃
溶媒:0.1mM LiBr in DMF
流速:1ml/min
試料導入量:20μl
検出器:UV
較正曲線:標準物質としてPEG/PEOを使用
解析ソフト:島津 LCsolution(島津製作所社製)
重合体(水溶液)を上記溶離液で重合体濃度が0.5質量%となるように溶解させたものをサンプルとした。
<硫黄元素含有率>
リグニンの硫黄元素含有率は、以下の測定方法により測定した。
測定機器:vario EL cube(エレメンタール社製、CHNSO全自動元素分析計)
測定条件:
測定モード CHNS
燃焼管設定温度1150℃、還元管設定温度850℃
燃焼管充填剤:酸化タングステン
還元管充填剤:還元銅
測定ガスフローメーター:MFC−TCD 約230ml/min
ヘリウムガスフローメーター:Fiow He 230ml/min
試料量:約2mg、スズボート包み込み
検出器:TCD
<Weight average molecular weight, number average molecular weight>
The weight average molecular weight and number average molecular weight of lignin were measured by the following measuring methods.
Column used: Shodex KD-802, KD-806M
Column temperature: 40 ° C
Solvent: 0.1 mM LiBr in DMF
Flow rate: 1 ml / min
Sample introduction amount: 20 μl
Detector: UV
Calibration curve: Use PEG / PEO as standard substance Analysis software: Shimadzu LCsolution (manufactured by Shimadzu Corporation)
A sample prepared by dissolving a polymer (aqueous solution) with the eluent so that the polymer concentration was 0.5% by mass was used.
<Sulfur element content>
The sulfur element content of lignin was measured by the following measurement method.
Measuring instrument: vario EL cube (manufactured by Elemental, CHNSO fully automatic elemental analyzer)
Measurement condition:
Measurement mode CHNS
Combustion tube set temperature 1150 ° C, reduction tube set temperature 850 ° C
Combustion tube filler: Tungsten oxide reducing tube filler: Reduced copper measurement gas flow meter: MFC-TCD about 230 ml / min
Helium gas flow meter: Fiow He 230ml / min
Sample amount: about 2 mg, tin boat enveloping detector: TCD

<蒸解条件>
以下の条件により蒸解を行い、リグニンを含む黒液を得た。
木材:スギ(Cryptomeria japonica)材
蒸解温度:170℃、蒸解時間:2h
活性アルカリ(水酸化ナトリウム)添加率(活性アルカリ(酸化ナトリウム)換算):19.5%(木材に対する割合)
AQ(アントラキノン)添加率:0.1%(木材に対する割合)
液比:5L/kg
パルプ収率:44%
パルプ中の残留リグニン含有率:2.8%
<Cooking conditions>
Cooking was performed under the following conditions to obtain a black liquor containing lignin.
Wood: Cryptomeria japonica cooking temperature: 170 ° C, cooking time: 2h
Active alkali (sodium hydroxide) addition rate (converted to active alkali (sodium oxide)): 19.5% (ratio to wood)
AQ (anthraquinone) addition rate: 0.1% (ratio to wood)
Liquid ratio: 5L / kg
Pulp yield: 44%
Residual lignin content in the pulp: 2.8%

製造例1
上記蒸解により得られた強アルカリ性水溶液である黒液に対して、約30%の硫酸水溶液を添加し、撹拌しながらpHを2.0に調製し、沈殿を生じせしめた。遠心分離により
沈殿物を回収し、蒸留水を用いて洗浄した。沈殿は、濾過、もしくは遠心分離で回収し、風乾後、減圧乾燥した。乾燥物を乳鉢で軽く粉砕し、実施例1の精製リグニン粉末(森林総研製単離リグニン)を得た。
Production Example 1
About 30% sulfuric acid aqueous solution was added to the black liquor which is a strong alkaline aqueous solution obtained by the above cooking, and the pH was adjusted to 2.0 while stirring to cause precipitation. The precipitate was collected by centrifugation and washed with distilled water. The precipitate was collected by filtration or centrifugation, dried in air, and then dried under reduced pressure. The dried product was pulverized lightly in a mortar to obtain the purified lignin powder of Example 1 (isolated lignin manufactured by Forest Research Institute).

製造例2、3
蒸解液の精製時のpHを4.5、8.5に変更した以外は製造例1と同様にして実施例2、3の精製リグニン粉末(森林総研製単離リグニン)を得た。製造例1〜3で得られたリグニンの回収率を表1に示す。また、表1の結果をグラフ化したものを図1に示す。
なお、リグニンの回収率は以下のようにして算出した。
<リグニン回収率>
蒸解により得られた強アルカリ性水溶液である黒液中のリグニン量A、及び、黒液を約30%の硫酸水溶液により精製して得られた精製リグニンのリグニン量Bを、それぞれ以下の定量方法によって定量し、
回収率(%)=(精製リグニンのリグニン量B)/(黒液中のリグニン量A)×100
により算出した。
<リグニン定量方法>
リグニン試料を1,4−ジオキサン:0.2N NaOH(1:1 v/v)に溶解し、酢酸を用いてpH5に調整し、280nmにおけるUV吸収を測定した。吸光係数は30.3L/g・cmを用いた。
Production Examples 2 and 3
Purified lignin powders (isolated lignin manufactured by Forestry Research Institute) of Examples 2 and 3 were obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the pH during purification of the cooking liquor was changed to 4.5 and 8.5. Table 1 shows the recovery rates of lignin obtained in Production Examples 1 to 3. A graph of the results in Table 1 is shown in FIG.
The lignin recovery rate was calculated as follows.
<Lignin recovery rate>
The lignin amount A in black liquor, which is a strong alkaline aqueous solution obtained by cooking, and the lignin amount B of purified lignin obtained by purifying the black liquor with about 30% sulfuric acid aqueous solution by the following quantitative methods, respectively. Quantitate,
Recovery rate (%) = (Lignin amount B of purified lignin) / (Lignin amount A in black liquor) × 100
Calculated by
<Lignin quantification method>
The lignin sample was dissolved in 1,4-dioxane: 0.2N NaOH (1: 1 v / v), adjusted to pH 5 with acetic acid, and UV absorption at 280 nm was measured. The extinction coefficient was 30.3 L / g · cm.

Figure 2014237567
Figure 2014237567

実施例1−1〜3−3、比較例1−1〜2
製造例1〜3で得られた単離リグニンを用い、以下のようにしてモルタルを調製し、初期の空気量及び0打フロー値を測定した(実施例1−1〜3−3)。また、比較のため、リグニンスルホン酸(BASFポゾリス社製、ポゾリスNo.8)を用いた例(比較例1−1〜1−3)、及び、プレーン(水のみ。添加剤なし。)(比較例2)についても、初期の空気量及び0打フロー値を測定した。結果を表2に示す。また、表2の結果をグラフ化したものを図2に示す。
なお、モルタル試験ではプレーン(比較例2)を除き、消泡剤としてMA−404(BASFポゾリス社製)を有姿で40質量%対各成分固形分となる量を、各成分に添加した。
Examples 1-1 to 3-3, Comparative Examples 1-1 and 2
Using the isolated lignin obtained in Production Examples 1 to 3, mortar was prepared as follows, and the initial air amount and zero stroke flow value were measured (Examples 1-1 to 3-3). For comparison, examples using lignin sulfonic acid (BASF Pozzolith Co., Pozzolith No. 8) (Comparative Examples 1-1 to 1-3) and plain (water only, no additive) (comparison) For Example 2), the initial air amount and zero stroke flow value were also measured. The results are shown in Table 2. FIG. 2 shows a graph of the results in Table 2.
In the mortar test, except for plain (Comparative Example 2), MA-404 (manufactured by BASF Pozzolith Co., Ltd.) was used as an antifoaming agent and an amount of 40% by mass to each component solid content was added to each component.

<モルタル調製1>
モルタル試験は、温度が20℃±1℃、相対湿度が60%±10%の環境下で行った。
モルタル配合は、C/S/W=500/1350/250(g)とした。
ただし、
C:普通ポルトランドセメント(太平洋セメント社製)
S:セメント強さ試験用標準砂(セメント協会製)
W:単離リグニン(実施例1〜3)、ポゾリスNo.8(リグニンスルホン酸)(比較例1)のいずれかと消泡剤のイオン交換水溶液
として、表2に示した添加量の各成分を量り採り、消泡剤MA−404を有姿で各成分の固形分に対して40質量%加え、更にイオン交換水を加えて所定量とし、充分に均一溶解させた。表2において、各成分の添加量は、セメント質量に対する各成分の固形分の質量%で表されている。
ホバート型モルタルミキサー(型番N−50;ホバート社製)にステンレス製ビーター(撹拌羽根)を取り付け、C、Wを投入し、1速で30秒間混練した。更に1速で混練しながら、Sを30秒かけて投入した。S投入終了後、2速で30秒間混練した後、ミキサーを停止し、15秒間モルタルの掻き落としを行い、その後、75秒間静置した。75秒間静置後、更に60秒間2速で混練を行い、モルタルを調製した。
<Mortar preparation 1>
The mortar test was performed in an environment where the temperature was 20 ° C. ± 1 ° C. and the relative humidity was 60% ± 10%.
The mortar formulation was C / S / W = 500/1350/250 (g).
However,
C: Ordinary Portland cement (manufactured by Taiheiyo Cement)
S: Standard sand for cement strength test (Cement Association)
W: Isolated lignin (Examples 1 to 3), Pozzolith no. As an ion exchange aqueous solution of any one of 8 (lignin sulfonic acid) (Comparative Example 1) and an antifoaming agent, the addition amount of each component shown in Table 2 was weighed, and the antifoaming agent MA-404 was used as a solid. 40 mass% was added with respect to solid content, and also ion-exchange water was added to make predetermined amount, and it was made to melt | dissolve uniformly enough. In Table 2, the addition amount of each component is represented by mass% of the solid content of each component with respect to the cement mass.
A stainless beater (stirring blade) was attached to a Hobart mortar mixer (model number N-50; manufactured by Hobart), C and W were added, and kneaded at a first speed for 30 seconds. Further, S was added over 30 seconds while kneading at a first speed. After the completion of S addition, after kneading for 30 seconds at the second speed, the mixer was stopped, the mortar was scraped off for 15 seconds, and then allowed to stand for 75 seconds. The mixture was allowed to stand for 75 seconds and then kneaded at a second speed for 60 seconds to prepare a mortar.

<0打フロー値測定>
モルタルを混練容器からポリエチレン製1L容器に移し、スパチュラで20回撹拌した後、直ちにフロー測定板(30cm×30cm)に置かれたミニスランプコーン(JISマイクロコンクリートスランプコーン、A−1173に記載) (上端内径50mm、下端内径100mm、高さ150mm)フローコーン(JIS R5201−1997に記載)に半量詰めて15回つき棒で突き、更にモルタルをフローコーンのすりきりいっぱいまで詰めて15回つき棒で突き、最後に不足分を補い、ミニスランプコーンの表面をならした。その後、直ちにフローコーンを垂直に引き上げ、広がったモルタルの直径(最も長い部分の直径(長径)及び前記長径に対して90度をなす部分の直径)を2箇所測定し、その平均値を0打フロー値とした。
なお、0打フロー値は、数値が大きいほど、分散性能が優れている。
<0-stroke flow value measurement>
The mortar was transferred from a kneading container to a 1 L polyethylene container, stirred 20 times with a spatula, and immediately placed on a flow measuring plate (30 cm × 30 cm) (see JIS micro concrete slump cone, A-1173). 50mm upper end inner diameter 100mm lower end inner diameter 150mm) Flow cone (described in JIS R5201-1997) half amount packed with 15 sticks, and mortar filled with flow cone until full, with 15 sticks Finally, the shortage was compensated and the surface of the mini slump cone was smoothed. Immediately after that, the flow cone is pulled up vertically, and the diameter of the expanded mortar (the diameter of the longest part (major axis) and the diameter of the part forming 90 degrees with respect to the major axis) is measured at two locations, and the average value is 0 times. The flow value was used.
In addition, the zero stroke flow value has a better dispersion performance as the numerical value is larger.

Figure 2014237567
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実施例4−1〜5−2、比較例3−1〜5
試薬リグニン、及び、上記<リグニンの抽出>に記載した方法により調製した黒液(未精製)を用い、以下のようにしてモルタルを調製し、初期の空気量及び15打フロー値を測定した(実施例4−1〜5−2)。また、比較のため、リグニンスルホン酸(日本製紙社製、サンエキスP321)、リグニンスルホン酸(BASFポゾリス社製、ポゾリスNo.8)を用いた例(比較例3−1〜4−2)、及び、プレーン(水のみ。添加剤なし。)(比較例5)についても、初期の空気量及び15打フロー値を測定した。結果を表3に示す。また、表3の結果をグラフ化したものを図3に示す。
なお、モルタル試験ではプレーン(比較例5)を除き、消泡剤としてMA−404(BASFポゾリス社製)を有姿で10質量%対各成分固形分となる量を、各成分に添加した。
Examples 4-1 to 5-2, Comparative examples 3-1 to 5
Using the reagent lignin and the black liquor (unpurified) prepared by the method described above in <Extraction of lignin>, a mortar was prepared as follows, and the initial air amount and the 15-stroke flow value were measured ( Examples 4-1 to 5-2). For comparison, examples using lignin sulfonic acid (manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd., Sun Extract P321) and lignin sulfonic acid (manufactured by BASF Pozzolith, Pozzolith No. 8) (Comparative Examples 3-1 to 4-2), Also, plain air (only water, no additive) (Comparative Example 5) was also measured for the initial air amount and 15 stroke flow values. The results are shown in Table 3. Further, FIG. 3 shows a graph of the results of Table 3.
In the mortar test, except for plain (Comparative Example 5), MA-404 (manufactured by BASF Pozzolith Co., Ltd.) as an antifoaming agent was added to each component in an amount of 10% by mass to each component solid content.

<モルタル調製2>
モルタル試験は、温度が20℃±1℃、相対湿度が60%±10%の環境下で行った。
モルタル配合は、C/S/W=450/1350/225(g)とした。
ただし、
C:普通ポルトランドセメント(太平洋セメント社製)
S:セメント強さ試験用標準砂(セメント協会製)
W:試薬リグニン(実施例4)、黒液(実施例5)、サンエキスP321(リグニンスルホン酸)、ポゾリスNo.8(リグニンスルホン酸)のいずれかと消泡剤のイオン交換水溶液
として、表3に示した添加量の各成分を量り採り、消泡剤MA−404を有姿で各成分の固形分に対して10質量%加え、更にイオン交換水を加えて所定量とし、充分に均一溶解させた。表3において、各成分の添加量は、セメント質量に対する各成分の固形分の質量%で表されている。
ホバート型モルタルミキサー(型番N−50;ホバート社製)にステンレス製ビーター(撹拌羽根)を取り付け、C、Wを投入し、1速で30秒間混練した。更に1速で混練しながら、Sを30秒かけて投入した。S投入終了後、2速で30秒間混練した後、ミキサーを停止し、15秒間モルタルの掻き落としを行い、その後、75秒間静置した。75秒間静置後、更に60秒間2速で混練を行い、モルタルを調製した。
<Mortar preparation 2>
The mortar test was performed in an environment where the temperature was 20 ° C. ± 1 ° C. and the relative humidity was 60% ± 10%.
The mortar formulation was C / S / W = 450/1350/225 (g).
However,
C: Ordinary Portland cement (manufactured by Taiheiyo Cement)
S: Standard sand for cement strength test (Cement Association)
W: Reagent lignin (Example 4), black liquor (Example 5), sun extract P321 (lignin sulfonic acid), Pozzolith no. As an ion exchange aqueous solution of any one of 8 (lignin sulfonic acid) and an antifoaming agent, each of the addition amounts shown in Table 3 is weighed, and the antifoaming agent MA-404 is in solid form with respect to the solid content of each component. 10% by mass was added, and ion exchange water was further added to obtain a predetermined amount, which was sufficiently uniformly dissolved. In Table 3, the addition amount of each component is represented by mass% of the solid content of each component with respect to the cement mass.
A stainless beater (stirring blade) was attached to a Hobart mortar mixer (model number N-50; manufactured by Hobart), C and W were added, and kneaded at a first speed for 30 seconds. Further, S was added over 30 seconds while kneading at a first speed. After the completion of S addition, after kneading for 30 seconds at the second speed, the mixer was stopped, the mortar was scraped off for 15 seconds, and then allowed to stand for 75 seconds. The mixture was allowed to stand for 75 seconds and then kneaded at a second speed for 60 seconds to prepare a mortar.

<モルタル空気量(初期空気量)測定>
モルタルを500mLのガラス製メスシリンダーに約200mL詰め、径8mmの丸棒で突き、手で軽く振動させて粗い気泡を抜いた。更にモルタルを約200mL加えて同様に気泡を抜いた後、モルタルの体積と質量を測り、各材料の密度から空気量を計算した。
<Measurement of mortar air volume (initial air volume)>
About 200 mL of mortar was packed in a 500 mL glass graduated cylinder, struck with a round bar having a diameter of 8 mm, and gently bubbled by hand to remove coarse bubbles. Further, about 200 mL of mortar was added and air bubbles were similarly removed. Then, the volume and mass of the mortar were measured, and the amount of air was calculated from the density of each material.

<15打フロー値測定>
モルタルを混練容器からポリエチレン製1L容器に移し、スパチュラで20回撹拌した後、直ちにフローテーブル(JIS R5201−1997に記載)に置かれたフローコーン(JIS R5201−1997に記載)に半量詰めて15回つき棒で突き、更にモルタルをフローコーンのすりきりいっぱいまで詰めて15回つき棒で突き、最後に不足分を補い、フローコーンの表面をならした。その後、直ちにフローコーンを垂直に引き上げ、広がったモルタルの直径(最も長い部分の直径(長径)及び前記長径に対して90度をなす部分の直径)を2箇所測定し、その平均値を0打フロー値とした。0打フロー値を測定後、直ちに15秒間に15回の落下運動を与え、広がったモルタルの直径(最も長い部分の直径(長径)及び前記長径に対して90度をなす部分の直径)を2箇所測定し、その平均値を15打フロー値とした。
なお、15打フロー値は、数値が大きいほど、分散性能が優れている。
<15 stroke flow value measurement>
The mortar was transferred from the kneading container to a 1 L polyethylene container, stirred with a spatula 20 times, and then immediately packed in a half of the flow cone (described in JIS R5201-1997) placed on a flow table (described in JIS R5201-1997). I struck with a stick with a turn, and stuffed the mortar until the flow cone was filled, and struck with a stick with a turn 15 times. Finally, I made up the shortage and smoothed the surface of the flow cone. Immediately after that, the flow cone is pulled up vertically, and the diameter of the expanded mortar (the diameter of the longest part (major axis) and the diameter of the part forming 90 degrees with respect to the major axis) is measured at two locations, and the average value is 0 times. The flow value was used. Immediately after measuring the zero stroke flow value, 15 falling motions were given in 15 seconds, and the diameter of the expanded mortar (the diameter of the longest part (major axis) and the diameter of the part forming 90 degrees with respect to the major axis) was 2 The points were measured and the average value was taken as the 15-stroke flow value.
The 15-stroke flow value is superior in dispersion performance as the numerical value is larger.

Figure 2014237567
Figure 2014237567

実施例1〜3で用いた森林総研製単離リグニン、及び、実施例4、5で用いたアルカリリグニン1、2の重量平均分子量、及び、分子量分布を表4に示す。 Table 4 shows the weight average molecular weights and molecular weight distributions of Forestry Research Institute isolated lignin used in Examples 1 to 3 and alkali lignin 1 and 2 used in Examples 4 and 5.

Figure 2014237567
Figure 2014237567

実施例、比較例の結果から、本発明のセメント添加剤は、未変性リグニンであるリグニンスルホン酸やその塩を用いたセメント添加剤に比べて、より少量の使用で高いセメント分散効果を発揮することが確認された。 From the results of Examples and Comparative Examples, the cement additive of the present invention exhibits a high cement dispersion effect with a smaller amount of use than cement additive using unmodified lignin lignin sulfonic acid or its salt. It was confirmed.

Claims (8)

リグニンを含有するセメント添加剤であって、
該リグニンは、木本植物を原料として得られるアルカリリグニンを主成分とすることを特徴とするセメント添加剤。
A cement additive containing lignin,
The lignin is mainly composed of alkali lignin obtained from woody plants as a raw material.
前記アルカリリグニンは、アルカリ金属水酸化物を使用して木本植物を蒸解させる方法により得られることを特徴とする請求項1に記載のセメント添加剤。 The cement additive according to claim 1, wherein the alkali lignin is obtained by a method of cooking a woody plant using an alkali metal hydroxide. 前記蒸解方法は、アルカリ金属水酸化物と、更に蒸解助剤とを使用することを特徴とする請求項2に記載のセメント添加剤。 The cement additive according to claim 2, wherein the cooking method uses an alkali metal hydroxide and further a cooking aid. 前記アルカリリグニンは、pHが8.5以下の条件下で精製して得られることを特徴とする請求項1〜3に記載のセメント添加剤。 The cement additive according to any one of claims 1 to 3, wherein the alkali lignin is obtained by purification under a condition of pH 8.5 or less. 前記アルカリリグニンは、重量平均分子量が1000〜30000であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のセメント添加剤。 The cement additive according to any one of claims 1 to 4, wherein the alkali lignin has a weight average molecular weight of 1000 to 30000. 前記木本植物は、針葉樹又は広葉樹であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のセメント添加剤。 The cement additive according to any one of claims 1 to 5, wherein the woody plant is a conifer or a hardwood. リグニンを含有するセメント添加剤であって、
該リグニンは、硫黄元素の含有率が、リグニン100質量%に対して、0.1〜4質量%の範囲であり、かつ、pH=2.0の水溶液に不溶であることを特徴とするセメント添加剤。
A cement additive containing lignin,
The lignin has a sulfur element content of 0.1 to 4% by mass with respect to 100% by mass of lignin, and is insoluble in an aqueous solution having a pH of 2.0. Additive.
前記リグニンは、重量平均分子量が1000〜30000であることを特徴とする請求項7に記載のセメント添加剤。 The cement additive according to claim 7, wherein the lignin has a weight average molecular weight of 1000 to 30000.
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