JP2015523303A - 水硬性結合剤組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
主に様々な量の砂および場合により石膏と混合したセメントからなる水硬性結合剤組成物は一般的に、タイル接着剤、モルタル、コンクリート、セメントプラスター、仕上げ用プラスター、セルフレベリング床材を調製するために使用され、石膏ベースの水硬性結合剤組成物は一般的に、石膏プラスターおよび接合用化合物を調製するために使用される。
このようにして得られた水硬性結合剤ペースト(以後、「ペースト」)の硬化は、「凝結」ともよくいわれ、組成物が水と混和され次第始まり、その完全な硬化およびその必要な物理的および機械的な特質の発揮をもたらすであろう。
凝結プロセスにおいて、多くの特質が重要であり、凝結が生じる速さのみならず、その最終的な有効性、すなわちその強度にも影響を及ぼす。
これらの特質のうち根本的に重要なのは、含水量および全体の凝結プロセス中組成物が適量の水を保持する能力である。ペーストが、全ての望ましい物理特徴が得られるまで十分な水を保持することが重要である。
全体の凝結プロセス中に、ペーストが適量の水を保持する能力に関連するペーストの適用中、直面し得る別の問題は、敷いた層または成形した物の調節を妨げる急速な硬化である。この問題は、「オープンタイム不足」および/または「アジャスタビリティータイム(adjustability time)不足」と呼ばれる。
砂、セメントおよび水のみの、または石膏および水のみの混合物のレオロジーは、上記特徴の不足により、およびより一般的に加工性の悪さにより、ペーストとしての使用に不適である。
これらの製品、およびこれらの中で特にセルロースエーテルは、調製に多くの精緻および複雑な精製工程を必要とする高純度製品である。それらは、かなり高価な製品である。
特に、US 6,706,112は、モルタルに非常に良好な水分保持およびセルロースエーテルを含むモルタルの接着性と同等に良好な初期接着性を付与することができる約0.7〜約3のモル置換を有する少なくともヒドロキシアルキルグアーガラクトマンナン(約2:1の平均D−マンノシル対D−ガラクトシル単位比を有するガラクトマンナン)を含むセメントモルタル添加剤を開示する。
PCT/EP2011/072939は、セメントまたは石膏などの水硬性結合剤および無置換の直鎖状または分枝状C6〜C8アルキル鎖を含む高度に置換されたヒドロキシプロピルグアーガラクトマンナン誘導体である保水剤を含む乾燥組成物に関する。
2:1とは異なる平均D−マンノシル対D−ガラクトシル単位比を有するC2〜C4ヒドロキシアルキルガラクトマンナンは、現在使用されているグアーガラクトマンナン製品の代用品として望ましい再生可能な原材料基質の誘導体である。
グアーガラクトマンナンは、ガラクトマンナンの仲間に属する多糖であり、熱帯諸国、特にインドおよびパキスタンの半乾燥地帯で生育するマメ科の「Cyamopsis tetragonolobus」から抽出され、約2:1のD−マンノシル対D−ガラクトシル単位比を有する。
2:1とは異なる平均D−マンノシル対D−ガラクトシル単位比を有するガラクトマンナンは、市販されている。
タラ(タラガム)からのガラクトマンナンは、およそ3:1のD−マンノシル対D−ガラクトシル単位の平均比を有し、ローカスロビーンからのもの(ローカスロビーンガム)は、約4:1、カッシアからのもの(カッシアガム)は、約5:1、フェヌグリークからのガラクトマンナン(フェヌグリークガム)は、約1:1の比を有する。
タラガムにおいて、マンナン鎖に沿ったD−ガラクトシル分布性は、そのレオロジー挙動、特にキサンタンガムとのその相乗効果がある程度のガラクトース置換のブロック構造を示唆しているにもかかわらず、完全には解明されていない。
ローカスロビーンガムは、タラガムよりも少ないD−ガラクトシル側基を有し、平均約4:1のD−マンノシル対D−ガラクトシル単位比を有する。
この特異な構造は、グアーガムおよびローカスロビーンガムの間の特性における関連する差異の主要因であると思われる。
例として、グアーとは異なり、ローカスロビーンガムは、冷水にわずかに溶ける。
ジャケツイバラ科のCassia obtusifoliaは、野生作物であり、インドのほとんどの地域において雑草として生育する。
カッシアは、暑い、湿潤した、熱帯気候において、自生し、および栽培されている。カッシアガムは、冷水に溶けず、それは、それが加熱された後に水中で膨張することによってのみ、低粘性の水溶液を形成する。
フェヌグリークガムは、フェヌグリーク植物(Trigonella foenum-graecum)の種子から抽出されたガラクトマンナンである。
フェヌグリークは、西アジアおよび東南ヨーロッパ固有のマメの仲間の直立した一年草である。
本発明の目的のために、単糖単位あたりに結合するC2〜C4ヒドロキシアルキル基の平均モル数であるC2〜C4ヒドロキシアルキルモル置換度は、「MSHA」に省略され、1H−NMR(実際のモル置換)により決定される。
本発明の目的のために、単糖単位あたりに結合する無置換の直鎖状または分枝状C6〜C22アルキル鎖の平均モル数であるC6〜C22アルキル置換度は、「DSAk」に省略され、また、1H−NMR(実際の置換度)により決定される。
石膏は、硫酸カルシウム半水塩または硬石膏であってもよく、最も好ましくは、硫酸カルシウム半水塩である。
セメントベースの乾燥水硬性結合剤組成物はまた、例えば、屋根、配管またはタンクを被覆するための物を作るための材料として使用される繊維セメントの製造のために繊維により強化してもよい。
セメントベースの乾燥水硬性結合剤組成物の典型的な追加成分は、細骨材および粗骨材(砂および/または砂利)である。
セメントおよび/または石膏、保水剤および場合により骨材以外に、水との混合前または混合中に本発明の水硬性結合剤組成物に添加することができるいくつかの他の添加剤がある。
水硬性結合剤ペーストを、上記乾燥組成物から、乾燥組成物を水に徐々に添加し、混合することにより、調製してもよい。
普通、この量は、100重量部の乾燥組成物あたり約10〜約85重量部の水、好ましくは水硬性結合剤がセメントであるとき100重量部の乾燥組成物あたり約10〜約45重量部、水硬性結合剤が石膏であるとき100重量部の乾燥組成物あたり35〜80重量部の範囲である。
保水剤の調製
平均D−マンノシル対D−ガラクトシル単位比約1:1を有する2−ヒドロキシプロピルガラクトマンナンの調製
5リットル攪拌反応器中に、600gのフェヌグリークガムを室温で導入し、反応器を窒素でパージし、激しい攪拌下で、175gの水中21gのNaOHの溶液を添加する。攪拌を15分間室温で継続する。
窒素による新たなパージの後、410gの酸化プロピレンを6時間65〜70℃で攪拌する間に添加する。
このようにして得られた反応混合物を流動床乾燥機上で熱風を使用して含水率が約3重量%になるまで乾燥させ、挽いて、分析する。
得られた生成物(HPFH)はMSHP=1.5を有する。
5リットル攪拌反応器中に、600gのカッシアガムを室温で導入し、反応器を窒素でパージし、激しい攪拌下で、240gの水/イソプロパノール中24gのNaOHの溶液を添加する。攪拌を15分間20℃の温度で継続し、イソプロパノール(40g)に希釈した30gの2−エチル−ヘキシルグリシジルエーテルを添加し、混合物を15分にわたり攪拌する。
窒素による新たなパージの後、400gの酸化プロピレンを6時間65〜70℃で攪拌する間に添加する。
イソプロパノールを真空中で20分間留去する。
このようにして得られた反応混合物を流動床乾燥機上で熱風を使用して含水率が約3重量%になるまで乾燥させ、挽いて、分析する。
得られた生成物(EEHPCH)はDSAk=0.035およびMSHP=1.6を有する。
同様に、表1に報告した他の保水剤(WRA)を調製した。
保水剤のRVT Brookfield(商標登録)粘度(VB)を水溶液中2重量%(WRA No.1、2、4、5、7、8、9、10、11、13)でまたは1重量%(WRA No.3、6、12、14)で、20℃および20rpmで測定し、表1に報告する。
適用試験を、例の保水剤を含む組成物の水分保持特性およびコンシステンシーを決定するために行った。
適用試験において使用された方法は、以下のとおりである。
水分保持(WR)を、標準試験法ASTMC1506-09に従い測定する。コンシステンシー(C)を、標準試験法ASTMC230/230M-08に従い測定する。
試験を、1種のセメントプラスター組成物および2種の石膏プラスター組成物両方について行った。
結果を、表2に報告する。
天然石膏を水硬性結合剤として含むプラスター組成物を、100重量部の乾燥ミックス(45重量%のケイ砂および55重量%の天然石膏)あたり33重量部の水、0.12重量部のWRAおよび0.05重量部の凝結遅延剤を添加することにより、調製した。
結果を、表4に報告する。
Claims (10)
- 水硬性結合剤および0.05〜2.0重量%の2:1とは異なる平均D−マンノシル対D−ガラクトシル単位比を有し、約0.7〜約3のC2〜C4ヒドロキシアルキルモル置換を有するC2〜C4ヒドロキシアルキルガラクトマンナンである少なくとも1種の化合物を含む、乾燥組成物。
- ヒドロキシアルキルガラクトマンナンが、ヒドロキシプロピルガラクトマンナンである、請求項1に記載の乾燥組成物。
- ヒドロキシアルキルガラクトマンナンが、直鎖状または分枝状C6〜C22アルキル鎖を含む、請求項1または2に記載の乾燥組成物。
- ヒドロキシアルキルガラクトマンナンが、0.005〜0.10のアルキル置換度を有する無置換の直鎖状または分枝状C6〜C8アルキル鎖を含む、請求項3に記載の乾燥組成物。
- ヒドロキシアルキルガラクトマンナンが、2−ヒドロキシプロピル−2−ヒドロキシ−3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピルガラクトマンナンである、請求項4に記載の乾燥組成物。
- 水硬性結合剤が、セメントおよび/または石膏である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の乾燥組成物。
- 水硬性結合剤が、ポルトランドセメントまたはポルトランドセメント混和剤である、請求項6に記載の乾燥組成物。
- 水硬性結合剤が、硫酸カルシウム半水塩の形態の石膏である、請求項6に記載の乾燥組成物。
- 2:1とは異なる平均D−マンノシル対D−ガラクトシル単位比を有し、0.7〜3.0のヒドロキシアルキルモル置換および0.005〜0.10のアルキル置換度を有する2−ヒドロキシプロピル−2−ヒドロキシ−3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピルガラクトマンナン。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の乾燥組成物を100重量部の乾燥組成物に対し約10〜約85重量部の量の水と混和することにより調製された水硬性結合剤ペースト。
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