JP2018100197A

JP2018100197A - 気泡モルタル用起泡剤

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Publication number: JP2018100197A
Application number: JP2016246813A
Authority: JP
Inventors: とう子足立; Toko Adachi; 野田　泰史; Yasushi Noda; 泰史野田
Original assignee: Lion Specialty Chemicals Co Ltd
Current assignee: Lion Specialty Chemicals Co Ltd
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2018-06-28

Abstract

【課題】低温の環境においても固化せず、施工現場での作業効率がよい気泡モルタル用起泡剤。【解決手段】式（Ｉ）で表される化合物（Ａ）と、炭素数８〜２０の脂肪族アルコール（Ｂ）と、式（ＩＩ）で表される化合物（Ｃ）と、水（Ｄ）とを含有する気泡モルタル用起泡剤であって、前記（Ｃ）成分の質量含有率が前記（Ａ）〜（Ｄ）成分の総質量に対して２０〜３９質量％である気泡モルタル用起泡剤。Ｒ１Ｏ（ＡＯ）ｍＳＯ３Ｍ・・・（Ｉ）［Ｒ１はＣ８〜２０の脂肪族炭化水素基；ＡＯはＣ２〜３のオキシアルキレン基の１種又は２種以上の混合物；ｍは０〜１０の整数；Ｘはアルカリ金属、アンモニウム基又はアミン］Ｒ２Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｐＨ・・・（ＩＩ）［Ｒ２はＣ４の脂肪族炭化水素基；ｐはオキシエチレン基の平均付加モル数であって１〜３の数］【選択図】なし

Description

本発明は気泡モルタル用起泡剤に関する。

気泡モルタル用起泡剤としては、炭素数８〜２０の高級アルコールのアルキレンオキサイド付加物の硫酸エステル塩または炭素数８〜２０の高級アルコールの硫酸エステル塩と、炭素数８〜２０の脂肪族アルコールを併用した起泡剤が知られている（特許文献１、２）。

特開平３−５０１６８号公報特開２００６−４５０１３号公報

通常、上記の起泡剤は使用性を考慮し、水溶液の形態をとり、施工現場において必要に応じて所定の濃度に希釈して用いられる。しかしながら、良好な起泡性や気泡安定性を維持するのに必要な成分の一部は、必ずしも良好な水溶性を示すものではなく、常温では均一な水溶液の様相を呈していても、５℃程度以下になると固化することが多々あった。したがって、冬季の施工現場では固化した起泡剤を一旦ヒーターなどの熱源で加温して溶解させてから使用することとなる。そのため、施工現場における作業効率が悪くなる、またあるいは、部分的にしか溶解させないまま使用することにより、発泡性能が十分に発揮されない、などの不具合があった。

すなわち、本発明の目的は、起泡剤の流動点を低下させることにより、冬季の低温環境下でも使用性のよい気泡モルタル用起泡剤を提供することにある。

本発明者らは、上記問題点を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明の気泡モルタル用気泡剤は、一般式（Ｉ）で表される化合物（Ａ）と、炭素数８〜２０の脂肪族アルコール（Ｂ）と、一般式（ＩＩ）で表される化合物（Ｃ）と、水（Ｄ）とを含有し、前記（Ｃ）成分の質量含有率が、前記（Ａ）〜（Ｄ）成分の総質量に対して２０〜３９質量％であることを特徴とするものである。

Ｒ^１Ｏ（ＡＯ）_ｍＳＯ_３Ｍ・・・（Ｉ）

［式中、Ｒ^１は炭素数８〜２０の脂肪族炭化水素基、ＡＯは炭素数２〜３のオキシアルキレン基の１種または２種以上の混合物、ｍは０〜１０の整数、Ｘはアルカリ金属、アンモニウム基又はアミンを表す。］

Ｒ^２Ｏ（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｐＨ・・・（ＩＩ）

［式中、Ｒ^２は炭素数４の脂肪族炭化水素基、ｐはオキシエチレン基の平均付加モル数であって１〜３の数を表す。］

本発明の気泡モルタル用起泡剤は優れた気泡力、気泡安定性を維持しつつ、低温でも固化し難く、冬季の現場使用性が良好である。

（Ａ）成分（以下、化合物（Ａ）ともいう）は、一般式（Ｉ）で表される化合物である。

Ｒ^１Ｏ（ＡＯ）_ｍＳＯ_３Ｍ・・・（Ｉ）

［式中、Ｒ^１は炭素数８〜２０の脂肪族炭化水素基、ＡＯは炭素数２〜３のオキシアルキレン基の１種または２種以上の混合物、ｍは０〜１０の整数、Ｍはアルカリ金属、アンモニウム基又はアミンを表す。］
炭素数８〜２０の脂肪族炭化水素基としては、アルキル及びアルケニルが含まれ、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、エイコシル、オレイル、リノレイル及びリノレニル等が挙げられる。これらのアルキル及びアルケニルは直鎖状でも、分岐状でも、環状でもよいが、直鎖状が好ましい。
これらのうち、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、エイコシル、オレイル、リノレイル及びリノレニルが好ましく、さらに好ましくはウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル及びヘキサデシル、特に好ましくはドデシル、トリデシル及びテトラデシルである。また、これらのうち異なる２種以上を併用してもよい。

化合物（Ａ）の繰り返し単位「ＡＯ」は、オキシエチレン（ＥＯ）又はオキシプロピレン（ＰＯ）を表す。ｍが２〜１０の場合、（ＡＯ）_ｍは、ＥＯ又はＰＯのいずれか１種でもよく、これらの混合でもよい。ＥＯ及びＰＯの混合の場合、ブロック状、ランダム状及びこれらの混合のいずれでもよいが、ブロック状及びブロック状とランダム状との混合が好ましく、さらに好ましくはブロック状である。

ｍは０〜１０の整数であり、２種以上のものを併用してもよい。好ましくは０のものと、１〜１０までのものを併用するのがよく、特に好ましくは０のものと１〜５のものを併用するのがよい。この範囲であると、起泡力および気泡安定性がさらに良好となる。
具体的には、アルコールの硫酸エステル塩（ｍ＝０、ＡＳ）と、平均ＥＯ付加モル数が１〜５である高級アルコールのエチレンオキサイド付加物の硫酸エステル塩（ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩ともいう、ＡＥＳ）を併用することが好ましく、ＡＳとＡＥＳの質量比率は、ＡＳ／ＡＥＳ（質量比率）＝１〜１０が好ましく、２〜５がより好ましい。

Ｘは、例えば、アルカリ金属（リチウム、ナトリウム及びカリウム等）、アンモニウム基、及びアミン［アルキル（炭素数１〜１８）アミン（メチルアミン、ジメチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ヘキシルアミン、ノニルアミン、ドデシルアミン、ペンチルアミン及びステアリルアミン等）、アルカノールアミン（モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、プロパノールアミン、イソプロパノールアミン及びシクロヘキシルエタノールアミン等）］が挙げられる。これらのうち、ナトリウムおよびアミンが好ましく、さらに好ましくはナトリウム及びアルカノールアミンである。

一般式（Ｉ）で示される化合物（Ａ）としては、ラウリル硫酸ナトリウム、テトラデシル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、テトラデシル硫酸アンモニウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸ジエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、テトラデシル硫酸モノエタノールアミン、テトラデシル硫酸ジエタノールアミン、テトラデシル硫酸トリエタノールアミン、ポリオキシエチレンラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンテトラデシル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンテトラデシル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンラウリル硫酸モノエタノールアミン、ポリオキシエチレンラウリル硫酸ジエタノールアミン、ポリオキシエチレンラウリル硫酸トリエタノールアミン、ポリオキシエチレンテトラデシル硫酸モノエタノールアミン、ポリオキシエチレンテトラデシル硫酸ジエタノールアミン、ポリオキシエチレンテトラデシル硫酸トリエタノールアミン、等が挙げられる。また、これらのうち異なる２種以上の化合物を併用してもよい。

（Ｂ）成分である炭素数８〜２０の脂肪族アルコール（以下、化合物（Ｂ）ともいう）としては、オクチルアルコール、ノニルアルコール、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコール、トリデシルアルコール、ミリスチルアルコール、ペンタデシルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ノナデシルアルコール、オクテニルアルコール、デセニルアルコール、ドデセニルアルコール、トリデセニルアルコール、ペンタデセニルアルコール、オレイルアルコール、ガドレイルアルコール、リノレイルアルコール、エチルシクロヘキシルアルコール、プロピルシクロヘキシルアルコール、オクチルシクロヘキシルアルコール及びノニルシクロヘキシルアルコール等が挙げられる。
これらの脂肪族アルコール（Ｂ）は直鎖状でも、分岐状でも、環状でもよいが、直鎖状が好ましい。
これらのうち、特に炭素数１２〜１４の脂肪族アルコールである、ラウリルアルコール、トリデシルアルコール、ミリスチルアルコール、およびこれらの混合物が十分な起泡性と気泡安定性が得られる点で好ましい。

（Ｃ）成分（以下、化合物（Ｃ）ともいう）は、一般式（ＩＩ）で表される化合物である。

Ｒ^２Ｏ（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｐＨ・・・（ＩＩ）

［式中、Ｒ^２は炭素数４の脂肪族炭化水素基、ｐはオキシエチレン基の平均付加モル数であって１〜３の数を表す。］
一般式（ＩＩ）で示される化合物（Ｃ）としては、Ｒ^２が炭素数４の炭化水素基であり、ｎ（ノルマル）−ブチル基、ｉ（イソ）−ブチル基、ｔ（ターシャリー）−ブチル基である。なかでも、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基が好ましい。ＥＯは、炭素数２のオキシアルキレン基である。ｐはＥＯの平均付加モル数であって１〜３であり、１〜２が好ましく、１がさらに好ましい。

一般式（ＩＩ）の化合物の具体的な例としては、ｎ−ブチルグリコール（ｎ−Ｃ４Ｅ１）、ｉ−ブチルグリコール（ｉ−Ｃ４Ｅ１）、ｔ−ブチルグリコール（ｔ−Ｃ４Ｅ１）、ｎ−ブチルジグリコール（ｎ−Ｃ４Ｅ２）、ｉ−ブチルジグリコール（ｉ−Ｃ４Ｅ２）、ｔ−ブチルジグリコール（ｔ−Ｃ４Ｅ２）、ｎ−ブチルトリグリコール（ｎ−Ｃ４Ｅ３）、ｉ−ブチルトリグリコール（ｉ−Ｃ４Ｅ３）、ｔ−ブチルトリグリコール（ｔ−Ｃ４Ｅ３）などが挙げられ、これらの中でもｎ−ブチルグリコール（ｎ−Ｃ４Ｅ１）、ｉ−ブチルグリコール（ｉ−Ｃ４Ｅ１）がさらに好ましい。

（Ｄ）成分は水である。

本発明の気泡モルタル用起泡剤は、（Ａ）〜（Ｄ）成分の総質量（合計質量）に対し、（Ｃ）の質量含有率が２０〜３９％であり、２０〜３５質量％が好ましい。この範囲であると十分な起泡性と液安定性が得られるので好ましい。
化合物（Ａ）は、（Ａ）〜（Ｄ）成分の総質量（合計質量）に対し、１０〜５０％、さらに好ましくは２０〜４０％が好ましい。この範囲であると十分な起泡性と気泡安定性が得られるので好ましい。
化合物（Ｂ）は、（Ａ）〜（Ｄ）成分の総質量（合計質量）に対し、１〜１０％、さらに好ましくは４〜５％が好ましい。この範囲であると十分な起泡性と気泡安定性が得られるので好ましい。

本発明の気泡モルタル用起泡剤は、適宜水で希釈して使用するのが好ましい。希釈水は、（Ａ）〜（Ｄ）成分の総質量（合計質量）に対し、１〜２００倍量が好ましく、５０〜１００倍がさらに好ましい。この範囲であると十分な起泡性と気泡安定性が得られるので好ましい。

本発明の気泡モルタル用起泡剤は、この起泡剤、セメント、水を必須成分として含有してなる気泡モルタルスラリーに調製され、このスラリーを所定の型枠内に打設したり、所定の空間部に充填した後、硬化させて、気泡モルタルを形成できる。この気泡モルタルスラリーの気泡安定性は極めて高いため、気泡モルタルの比重を目的の範囲とすることが極めて容易である。また、低温でも固化しにくいため、従来の起泡剤に比べて溶解の手間が省け、部分溶解による気泡の性能不足も回避できるものである。

セメントとしては、通常の水硬性セメントが用いられ、普通ポルトランドセメント、特殊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）及び／又は混合セメント（高炉セメント、フライアッシュセメント）等が使用できる。水としては、海水、河川水、湖沼水、水道水、工業用水及び脱イオン水等が挙げられる。

気泡モルタルスラリーには、以上の他に、骨材、混和材｛フライアッシュ、高炉スラグ及びシリカフューム等｝及びセメント組成物用混和剤｛減水剤（ＡＥ減水剤、高性能減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動化剤）、空気連行剤（ＡＥ剤）、膨張材、消泡剤（抑泡剤、破泡剤）、硬化促進剤（急結剤）、硬化遅延剤、防錆剤、増粘剤、収縮低減剤、ポリマーセメントコンクリート又はポリマーモルタル用のポリマーディスパージョン及びその他の混和剤等｝等を含んでもよい。

骨材としては、細骨材と粗骨材とがある。細骨材としては、ＪＩＳＡ５３０８：２０１４の付属書Ａ（規定）レディーミクストコンクリート用骨材に準拠される骨材等が使用でき、川砂、陸砂、山砂、海砂及び砕砂等が挙げられる。粗骨材としては、ＪＩＳＡ５３０８：２０１４の付属書Ａ（規定）レディーミクストコンクリート用骨材に準拠される骨材等が使用でき、川砂利、陸砂利、山砂利及び砕石等が挙げられる。

フライアッシュとしてはＪＩＳＡ６２０１：２０１５コンクリート用フライアッシュに準拠するもの等が使用でき、高炉スラグとしてはＪＩＳＡ６２０６：２０１３コンクリート用高炉スラグ微粉末に準拠するもの等が使用でき、シリカフュームとしてはＪＩＳＡ６２０７：２０１１コンクリート用シリカフュームに準拠するもの等が使用できる。

本発明の気泡モルタル用起泡剤の含有量（質量％）は、セメントの質量１００質量％に対して、０．００１〜１０質量％が好ましく、さらに好ましくは０．００５〜５質量％、特に好ましくは０．０１〜３質量％である。
セメント及び水の含有量は、通常の含有量でよい。また、骨材、混和材｛フライアッシュ、高炉スラグ及びシリカフューム等｝及びセメント組成物用混和剤等を含む場合、これらの含有量は、通常の含有量でよい。

本発明の気泡モルタル用起泡剤を用いて気泡モルタルスラリーを製造する場合、本発明の起泡剤を水で希釈し、その希釈液を発泡機等を用いて泡立たせて泡を調製しておき、この泡をセメント、水、並びに必要により骨材、混和材及び／又はセメント組成物用混和剤からなるセメントスラリー中に導入させる方法（プレフォーム法）、及び本発明の起泡剤をその他の材料とともにミキサー中で、撹はんしながら徐々に泡立たせていく方法（ミックスフォーム法）等の方法を採用できる。これらの方法のうち、プレフォーム法が好ましい。
プレフォーム法で気泡コンクリートスラリーを製造する場合、泡の比重は０．３〜０．０１が好ましい。また、混合する空気の量（容積％）は、目標とする気泡モルタルの比重により適宜決定されるが、気泡モルタルの容積１００容積％に対して、２０〜８０容積％が好ましく、さらに好ましくは４０〜７０容積％である。
一方、ミックスフォーム法で気泡モルタルを製造する場合、本発明の起泡剤は、その他の材料とモルタルミキサー等で一度に混練してもよいし、予めセメントスラリーの配合水に溶解させておいたものをその他の材料と合わせモルタルミキサー等で混練してもよい。また、この場合、本発明の起泡剤の添加量（質量％）は、目的とする気泡モルタルの比重により適宜決定されるが、セメントの質量１００質量％に対して、０．１〜１０質量％が好ましく、さらに好ましくは０．５〜５質量％である。この範囲であると、添加量に応じて比重を容易にコントロールすることができる。

このようにして調製された気泡モルタルスラリーは、従来の施工方法と同様にして施工され、硬化ないし養生方法も従来の気乾養生、湿空養生、水中養生及び／又は加熱促進養生（蒸気養生、オートクレーブ養生）でよい。

以下、実施例により本発明をさらに説明するが本発明はこれに限定されるものではない。なお、特記しない限り部は質量部、％は質量％である。
＜評価項目＞
（１）起泡剤の液性
表１に示すとおり、（Ａ）〜（Ｄ）成分を混合し、室温および−５℃に４時間静置後と３日後に、それぞれにおける液の状態を目視で確認した。

（２）起泡剤の流動点
表２に示すとおり、（Ａ）〜（Ｄ）成分を混合し、それぞれの流動点をＪＩＳＫ２２６９：１９８７に記載の方法で測定した。ただし、測定間隔は１℃とした。
＜使用原料＞
表１〜２に記載の起泡剤に使用した各成分は下記のとおりである。
Ａ１：ラウリル硫酸トリエタノールアミン
Ａ２：ポリオキシエチレン（３）ラウリル硫酸ナトリウム（オキシエチレン平均付加モル数＝３）
Ｂ１：ラウリルアルコール
表１〜２中の化合物（Ｃ）の種類の表記は、
「ｎ−」、「ｉ−」は、一般式（ＩＩ）のＲ^２の脂肪族炭化水素基の構造がそれぞれノルマル、イソであることを表し、
「Ｃ」とそれに続く数字は、一般式（ＩＩ）のＲ^２の脂肪族炭化水素基の炭素数を表し、
「Ｅ」とそれに続く数字は、一般式（ＩＩ）のオキシエチレン基の平均付加モル数（ｐ）を表し、具体的には、
ｎ−Ｃ４Ｅ１：ｎ−ブチルグリコール
ｉ−Ｃ４Ｅ１：ｉ−ブチルグリコール
ｎ−Ｃ４Ｅ２：ｎ−ブチルジグリコール
ｉ−Ｃ４Ｅ２：ｉ−ブチルジグリコール
ｎ−Ｃ４Ｅ３：ｎ−ブチルトリグリコール
Ｃ１Ｅ２：メチルジグリコール
ｉ−Ｃ３Ｅ１：ｉ−プロピルグリコール
ｉ−Ｃ３Ｅ２：ｉ−プロピルジグリコール
ｎ−Ｃ６Ｅ１：ｎ−ヘキシルグリコール
ｎ−Ｃ６Ｅ２：ｎ−ヘキシルジグリコール
を表す。

評価基準 ○：透明液体
△：微濁流動性あり
×：白濁固化
−：評価せず

表１から、本発明の起泡剤は−５℃においても固化し難く、特に（ＩＩ）式においてｐが１である場合には、より固化し難いことが確認できた。

表２から、本発明の起泡剤は流動点が低く、特に（ＩＩ）式においてｐが１である場合には、質量比率が少なくても低い流動点を示すことが確認できた。

Claims

一般式（Ｉ）で表される化合物（Ａ）と、炭素数８〜２０の脂肪族アルコール（Ｂ）と、一般式（ＩＩ）で表される化合物（Ｃ）と、水（Ｄ）とを含有する気泡モルタル用起泡剤であって、前記（Ｃ）成分の質量含有率が前記（Ａ）〜（Ｄ）成分の総質量に対して２０〜３９質量％であることを特徴とする気泡モルタル用起泡剤。

Ｒ^１Ｏ（ＡＯ）_ｍＳＯ_３Ｍ・・・（Ｉ）

［式中、Ｒ^１は炭素数８〜２０の脂肪族炭化水素基、ＡＯは炭素数２〜３のオキシアルキレン基の１種または２種以上の混合物、ｍは０〜１０の整数、Ｍはアルカリ金属、アンモニウム基又はアミンを表す。］

Ｒ^２Ｏ（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｐＨ・・・（ＩＩ）

［式中、Ｒ^２は炭素数４の脂肪族炭化水素基、ｐはオキシエチレン基の平均付加モル数であって１〜３の数を表す。］
化合物（Ｃ）が、一般式（ＩＩ）で表される化合物のうち、ｐが１の化合物である、請求項１に記載の気泡モルタル用起泡剤。