JP2543817B2 - 石膏用分散剤 - Google Patents

石膏用分散剤

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    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/16Sulfur-containing compounds
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    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/40Surface-active agents, dispersants
    • C04B2103/408Dispersants

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は石膏用の分散剤に関す
る。さらに詳しくは石膏ボード、石膏プラスター等の建
築材料、陶磁器、鋳物等の型材等に用いられる石膏の分
散剤に関する。
【0002】
【従来の技術】石膏は水と混合すると流動性を持つスラ
リーとなり、しかも数分で硬化するという特徴を持つた
め、石膏ボード、石膏プラスター等の建築材料、陶磁
器、鋳物等の型材等の分野に広く利用されているが、従
来より成型加工性を高めるため、また特に石膏ボード等
は、混合水量を低減して石膏硬化後の乾燥工程での乾燥
エネルギーの低減、また乾燥時間等の製造時間の短縮の
ため、及び硬化後の硬化物の強度を高めるために、ナフ
タレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、リグニンス
ルホン酸等の分散剤が使用されてきた。
【0003】また近年、更に生産性の向上が強く望まれ
ており、水量の削減が要求されている。しかしながら従
来石膏用分散剤として使用されてきたナフタレンスルホ
ン酸ホルムアルデヒド縮合物、及びリグニンスルホン酸
等の分散剤ではその分散性が不十分であるという欠点が
あった。
【0004】そこで本発明者らは種々検討を行い、分散
質を高濃度化でき、水量を削減できる無機充填剤用分散
剤としてビスフェノール類と亜硫酸塩及び/またはアミ
ノカルボン酸のホルムアルデヒド縮合物を見出した。こ
の縮合物は優れた分散性を有しているが、近年生産性の
向上のため、石膏と水と分散剤の攪拌混合時間の短縮も
強く要求されるようになり、攪拌混合時間の短い場合、
前記縮合物の分散性は不十分であるという欠点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者らは従
来の分散剤に比較し、石膏と水と分散剤の攪拌混合時間
が短くとも優れた分散性を持ち、石膏の混合水量を更に
削減しても充分な流動性が得られる分散剤について鋭意
検討した。
【0006】その結果、本発明者等が先にセメント用減
水剤、染料用分散剤、炭素質微粉末用分散剤として提案
したビスフェノール類とアミノベンゼンスルホン酸のホ
ルムアルデヒド縮合物(特開平3-187960号公報、同3-19
9270号公報、同3-263494号公報)等はその実施例に示さ
れているような通常の反応条件で合成したものは石膏の
分散剤として好適で無く、従来既知の分散剤以下の分散
性しか示さない。しかしながら非常に限定された分子量
分布を有する縮合物が、従来予想できなかった効果を有
することを見出し本発明に到達した。
【0007】従って、本発明の目的は従来既知の分散剤
に比較して、石膏と水と分散剤の攪拌混合時間が短くと
も非常に優れた分散性を有するため、混合水量を削減し
ても充分な流動性が得られ、石膏組成物の生産性を大幅
に向上できる分散剤を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】即ち本発明の上記目的は
ビスフェノール類とアミノベンゼンスルホン酸のホルム
アルデヒド縮合物を主成分とし、該縮合物の重量平均分
子量が3万以下であり、かつ分子量2万以下の割合が40
重量%以下であることを特徴とする石膏用分散剤によっ
て達成された。
【0009】本発明で使用されるビスフェノール類とし
ては、4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタン、2,
2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2
−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、4,4’−
ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’−ジヒドロ
キシベンゾフェノン、4,4’−ジヒドロキシジフェニ
ルエーテル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルサルフ
ァイド、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、4,4’
−(パーフルオロイソプロピリデン)ジフェノール及び
その異性体等が挙げられる。また3,3’−ジメチル−
4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン等のメチル
基を有するものも使用可能であるが、4,4’−ジヒド
ロキシジフェニルメタン、2,2−ビス(4−ヒドロキ
シフェニル)プロパン、4,4’−ジヒドロキシジフェ
ニルスルホン、及びその異性体が好適であり、これらは
併用してもよい。
【0010】またアミノベンゼンスルホン酸としては4
−アミノベンゼンスルホン酸及びその異性体の他、2−
アミノ−5メチルベンゼンスルホン酸等のメチル基を有
するもの及びその異性体も使用可能である。
【0011】本発明の重量平均分子量が3万以下であ
り、かつ分子量2万以下の割合が40重量%以下であるビ
スフェノール類とアミノベンゼンスルホン酸のホルムア
ルデヒド縮合物は、限外ろ過処理を行って得ることもで
きるが、通常のビスフェノール類とアミノベンゼンスル
ホン酸のホルムアルデヒド縮合物を限外ろ過処理したの
では、得られる重量平均分子量が3万以下であり、かつ
分子量2万以下の割合が40重量%以下である縮合物が、
処理前の数分の1程度となり効率上望ましくない。その
ため以下の方法で製造することが好ましい。
【0012】まず、ビスフェノール類(モル数:A)と
アミノベンゼンスルホン酸(モル数:B)を A:B= 0.8〜1.4 : 1.0 の範囲で、また特に好ましくは A:B= 0.9〜1.3 : 1.0 の範囲で使用し、アルカリの存在下、水性条件で反応さ
せる。
【0013】またその際、アルカリとホルムアルデヒド
の使用量は、アミノベンゼンスルホン酸 1.0モルに対し
てアルカリを 0.9〜1.4 モル等量、ホルムアルデヒドを
2.2〜2.7 モルとすることが好ましい。また反応は低濃
度、低温、好ましくは反応濃度20〜25%、反応温度は60
〜70℃で行い、分子量2万以下の割合が40重量%以下に
なるまで加温、攪拌することにより本発明の縮合物を製
造することができる。
【0014】また用いるアルカリとしては、水酸化ナト
リウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マ
グネシウム等を挙げることができ、ホルムアルデヒドと
しては一般にホルムアルデヒド水溶液が好適である。
【0015】重量平均分子量はゲルパーミエイションク
ロマトグラフィー(GPC)法で、ポリエチレングリコ
ールを標準試料として容易に測定することができる。
【0016】ビスフェノール類とアミノベンゼンスルホ
ン酸の使用範囲が上記範囲外であると石膏用分散剤とし
て適した範囲の分子量とならず、また反応濃度、反応温
度が高いと分子量2万以下の割合が40重量%以下になる
まで加温、攪拌すると重量平均分子量が3万を越えてし
まうため好ましくない。
【0017】本発明の石膏用分散剤は、石膏に対する固
形分添加率で0.05〜1.0 重量%であることが好ましい。
0.05重量%以下であると分散効果が充分でなく、また
1.0重量%以上であると硬化物の耐候性等に悪影響を与
える場合がある。
【0018】本発明の石膏用分散剤を含有する石膏組成
物には、必要に応じてナフタレンスルホン酸ホルムアル
デヒド縮合物、リグニンスルホン酸等の他の分散剤、及
び起泡剤、凝結促進剤等の石膏用添加剤を適宜併用する
こともできる。
【0019】
【作用】本発明の石膏用分散剤の分散性能が良好である
理由については明らかではないが、以下の通りであると
推定される。
【0020】即ち、石膏用分散剤は、分散剤が石膏粒子
に吸着した後、分散剤の持つ電荷により各石膏粒子を反
発させるため石膏を分散させると推定される。そして石
膏はその硬化が非常に早いために、特に石膏と水と分散
剤の攪拌混合時間が短い場合には、分散剤が石膏粒子に
充分吸着しないうちに硬化が始まると考えられ、そのた
め分散剤の石膏粒子への吸着速度が早いことが重要であ
ると考えられる。
【0021】ビスフェノール類とアミノベンゼンスルホ
ン酸のホルムアルデヒド縮合物のうち、分子量2万以下
の縮合物は石膏粒子に対する吸着速度が遅いと考えられ
る。また逆に重量平均分子量が3万を越える高分子量の
縮合物は凝集性等を示し、石膏の分散剤としては好まし
くないと考えられる。このため本発明の縮合物は、石膏
粒子への吸着速度が早く、また分散性の高い分子量域の
縮合物を非常に多く有しているため、効率よく各石膏粒
子を反発させて分散させることができると考えられる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の実施例に従って更に詳述する
が、本発明はこれによって限定されるものではない。
尚、配合量を示す「部」は重量部を示す。
【0023】本発明の縮合物の合成例
【0024】(合成例1)反応容器に下記の物質を所定
量仕込んだ。 (1) 2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン 297部(1.2 モル) (2) 4−アミノベンゼンスルホン酸 173部(1.0 モル) (3) 水酸化ナトリウム 44部(1.1 モル) (4) 水 1575部
【0025】次にこの固液懸濁液に温度65℃で37重量%
ホルムアルデヒド水溶液 211部(2.6 モル)を還流下に
滴下し、更にその温度で分子量2万以下の割合が40重量
%以下になるまでGPC法で分析しながら反応した。合
成例1の反応で、分子量2万以下の割合が40重量%以下
になるのに要した時間は35時間である。
【0026】また得られた縮合物水溶液の重量平均分子
量と分子量2万以下の重量%は表1に示した。
【0027】なお、重量平均分子量、及び分子量2万以
下の重量%は、GPC法により、ポリエチレングリコー
ルを標準とし、示差屈折計を検出器として求めた。また
使用したカラムと溶離液は以下に示した。 カラム:OH pak KB-806 + KB-802.5+ KB-802.5(昭和電
工株式会社製) 溶離液:0.05モル硝酸ナトリウム水溶液とアセトニトリ
ルの体積比が8:2の溶液
【0028】(合成例2〜5)合成例1で使用した2,
2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン及び4−
アミノベンゼンスルホン酸に変え、表2に示した物質を
各々使用し、実施例1で使用した2,2−ビス(4−ヒ
ドロキシフェニル)プロパン、4−アミノベンゼンスル
ホン酸、水酸化ナトリウム及びホルムアルデヒドの各モ
ル数を表2に示したモル数に各々変えた他は、合成例1
と全く同様にして縮合物水溶液を得た。
【0029】
【表2】
【0030】得られた縮合物水溶液の重量平均分子量と
分子量2万以下の重量%は表1に示した。
【0031】
【表1】
【0032】比較例のための分散剤としてナフタレンス
ルホン酸ホルムアルデヒド縮合物系の分散剤(バニオー
ルHD−200:山陽国策パルプ株式会社製の商品名;
以下NSFと略す)、及び以下の方法により合成した縮
合物を用いた。
【0033】比較例の縮合物の製造例
【0034】(合成例6)合成例2で使用した2,2−
ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン 0.9モルを
1.5モルに変更する以外は、合成例2と全く同様にして
縮合物水溶液を得た。得られた縮合物水溶液の重量平均
分子量と分子量2万以下の重量%は表3に示した。
【0035】(合成例7)合成例3の反応温度65℃を 1
00℃に変更する以外は、合成例3と全く同様にして縮合
物水溶液を得た。得られた縮合物水溶液の重量平均分子
量と分子量2万以下の重量%は表3に示した。
【0036】(合成例8)特開平3-187960号公報の実施
例に従い反応容器に下記の物質を所定量仕込んだ。 (1) 2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン 114部(0.5 モル) (2) 4−アミノベンゼンスルホン酸 173部(1.0 モル) (3) 水酸化ナトリウム 42部(1.0 モル) (4) 水 770部
【0037】次にこの固液懸濁液に37%ホルムアルデヒ
ド水溶液 162部(2.0 モル)を還流下に滴下し、更に温
度90℃で15時間攪拌し比較例の縮合物水溶液を得た。得
られた縮合物水溶液の重量平均分子量と分子量2万以下
の重量%は表3に示した。
【0038】(合成例9〜10)合成例8で使用した2,
2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンに代え、
表4に示した物質を各々使用し、合成例8で使用した
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、水
酸化ナトリウム及びホルムアルデヒドの各モル数を表4
に示したモル数に各々変えた他は、合成例8と全く同様
にして縮合物水溶液を得た。
【0039】
【表4】
【0040】得られた縮合物水溶液の重量平均分子量と
分子量2万以下の重量%は表3に示した。
【0041】
【表3】
【0042】(合成例11)反応容器に下記の物質を所定
量仕込んだ。 (1) 2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン 228部(1モル) (2) 亜硫酸ナトリウム 126部(1モル) (3) 水 830部
【0043】この固液に温度 100℃にて37%ホルムアル
デヒド水溶液 195部(ホルムアルデヒド 2.4モル)を1
時間で滴下し、さらにその温度で25時間反応させて縮合
物水溶液を得た。
【0044】(合成例12)反応容器に下記の物質を所定
量仕込んだ。 (1) 2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン 228部(1モル) (2) グルタミン酸ナトリウム 187部(1モル) (3) 水酸化ナトリウム 40部(1モル) (4) 水 840部
【0045】この固液に温度80℃にて37%ホルムアルデ
ヒド水溶液 203部(ホルムアルデヒド 2.5モル)を1時
間で滴下した後、85℃で10時間反応させて縮合物水溶液
を得た。
【0046】(実施例1)石膏(SK:陸奥化学工業株
式会社製の商品名) 130部と水78部をミキサーで15秒攪
拌し、内径50mm、高さ50mmの中空の円柱容器に流しこ
み、更に容器を上方に引き抜いた後、石膏スラリーの円
状の広がりの直径(フロー値)を2箇所測定し平均する
と 130mmであった。次に分散剤として合成例1の縮合物
水溶液を固形分換算で 4.5部(石膏に対して0.35重量
%)添加し、同一石膏量で水量を種々変更した他は上記
方法と同様にして 130mmのフロー値を示す水量を調べる
と、水量は58部であった。
【0047】これより合成例1の縮合物水溶液を固形分
換算で 4.5部添加した場合の減水率を以下の計算式より
求めると25.7%であった。
【0048】
【0049】(実施例2〜5)分散剤として合成例2〜
5の縮合物水溶液を使用した他は実施例1と全く同様に
して減水率を測定した。結果は表5に示した。
【0050】(比較例1〜8)分散剤として合成例6〜
12の縮合物水溶液及びNSFを使用した他は実施例1と
全く同様にして減水率を測定した。結果は表5に示し
た。
【0051】
【表5】
【0052】
【発明の効果】本発明の石膏用分散剤は、従来の石膏用
分散剤に比較し、石膏と水と分散剤の攪拌混合時間が短
くとも非常に優れた分散性を有しているため、混合水量
を削減しても成型加工等に必要な流動性が得られ、生産
性、作業性を高めることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石徳 秀明 山口県岩国市飯田町二丁目8番1号 山 陽国策パルプ株式会社 生産技術研究所 内 (72)発明者 中本 奉文 山口県岩国市飯田町二丁目8番1号 山 陽国策パルプ株式会社 生産技術研究所 内 (56)参考文献 特開 平6−93067(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビスフェノール類とアミノベンゼンスル
    ホン酸のホルムアルデヒド縮合物を主成分とし、該縮合
    物の重量平均分子量が3万以下であり、かつ分子量2万
    以下の割合が40重量%以下であることを特徴とする石膏
    用分散剤。
  2. 【請求項2】 ビスフェノール類(モル数A)とアミノ
    ベンゼンスルホン酸(モル数B)の構成モル比が A:B= 0.8〜1.4 : 1.0 である縮合物を含有することを特徴とする請求項1記載
    の石膏用分散剤。
  3. 【請求項3】 ビスフェノール類が一般式〔1〕 で示されるビスフェノール類であることを特徴とする請
    求項1または2記載の石膏用分散剤。
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