JP3184728B2 - 石膏・水スラリー用分散剤 - Google Patents

石膏・水スラリー用分散剤

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JP3184728B2 JP03077995A JP3077995A JP3184728B2 JP 3184728 B2 JP3184728 B2 JP 3184728B2 JP 03077995 A JP03077995 A JP 03077995A JP 3077995 A JP3077995 A JP 3077995A JP 3184728 B2 JP3184728 B2 JP 3184728B2
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    • C04B2103/48Foam stabilisers

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は石膏・水スラリー用分散
安定剤に関する。更に詳しくは石膏ボード製造時の石膏
・水スラリーの分散性と泡沫安定性に優れた分散剤に関
する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
石膏・水スラリー用分散安定剤として、ナフタレンスル
ホン酸ホルムアルデヒド縮合物(以下ナフタレン系と称
す)が知られている。石膏ボードの製造において、ナフ
タレン系分散剤を使用することにより混練り水量が低減
され、乾燥時間の短縮が可能となり生産性が向上する。
【0003】石膏ボードの製造は、所定の配合に応じて
石膏、混和剤水溶液、硬化促進剤水溶液等と泡沫とを同
時に連続的にピンミキサーと称す混練機に投入して、10
秒程度の攪拌で排出され上下のボード(紙)に挟み込む
生産工程からなっている。
【0004】しかし、所定量の泡沫を投入しても、その
破泡性が大きいことから、通常は破泡される体積を見越
して約倍量の泡沫を投入しているのが現状である。
【0005】さらに泡沫の破泡過程で生じる粗大泡がボ
ードとの界面に集合して石膏スラリーとの接着が阻害さ
れ、品質不良の原因となっている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
を鑑み、鋭意検討の結果、泡沫の破泡には分散剤による
影響が大きいことを見出し、本発明の分散剤を用いるこ
とで解決するに至った。
【0007】即ち、従来のナフタレン系分散剤は界面活
性剤の泡沫に対して消泡作用が大きく、破泡による体積
減少をきたし、泡沫量を多く必要とする。しかも消泡過
程で生じた粗大泡が原因となり、石膏スラリーとボード
との接着阻害の原因となっている。
【0008】従って、本発明者らは泡沫に対し、消泡作
用が小さく、しかも分散作用の大きい分散剤を目標に鋭
意検討の結果、本発明を完成するに至ったものである。
【0009】即ち、本発明は、下記の一般式(A)で表さ
れる単量体(a)と下記の一般式(B)及び(C)で表される化
合物の中から選ばれる1種以上の単量体(b)とを重合し
て得られる共重合体であって、共重合体を構成する単量
体(a)、単量体(b)の反応単位が、単量体(a)/単量体(b)
=0.1/100〜200/100(モル比)である共重合体を必須
成分とする石膏・水スラリー用分散剤に関する。
【0010】
【化3】
【0011】 (式中、R1,R2:水素またはメチル基 m1 :0〜2の正数 AO :炭素数2〜3のオキシアルキレン基 n :100〜300の正数 X :水素または炭素数1〜3のアルキル基を表
す。)
【0012】
【化4】
【0013】(式中、R3〜R5 :水素、メチル基または
(CH2)m2COOM2 R6 :水素またはメチル基 M1,M2,Y :水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ア
ンモニウム、アルキルアンモニウムまたは置換アルキル
アンモニウム m2 :0〜2の正数) を表す。) 本発明の分散剤は、オキシアルキレン基を有する構造を
特徴とするものであり、オキシアルキレン基を導入する
ことで、石膏スラリー系から溶出するカルシウムイオン
等に対する耐塩性に優れた分散剤となりうるものであ
る。また、2モル以上のオキシアルキレン基を導入する
ことで、泡沫に対する安定性に優れた分散剤となりうる
ものである。
【0014】即ち、オキシアルキレン基を導入しないポ
リ(メタ)アクリル酸や1モル導入物である(メタ)ア
クリル酸とヒドロキシエチルメタクリレートとの共重合
体では、泡沫に対する安定性に欠けるものである。更
に、オキシアルキレン基を 100〜300 モル導入したもの
は、泡沫安定性に極めて優れるものである。オキシアル
キレン基が1モル以下であったり、 300モルを超えると
分散性能と泡沫安定性が低下して好ましくない。
【0015】本発明における共重合体において、一般式
(A)で表される単量体(a)としては、メトキシポリエチレ
ングリコール、メトキシポリエチレンポリプロピレング
リコール、エトキシポリエチレングリコール、エトキシ
ポリエチレンポリプロピレングリコール、プロポキシポ
リエチレングリコール、プロポキシポリエチレンポリプ
ロピレングリコール等の片末端アルキル封鎖ポリアルキ
レングリコールとアクリル酸、メタクリル酸又は脂肪酸
の脱水素(酸化)反応物とのエステル化物やアクリル
酸、メタクリル酸又は脂肪酸の脱水素(酸化)反応物へ
のエチレンオキシド、プロピレンオキシド付加物が用い
られる。ポリアルキレングリコールの付加モル数は100
〜300であり、エチレンオキシド、プロピレンオキシド
の両付加物についてはランダム付加、ブロック付加、交
互付加等のいずれでも用いることができる。
【0016】また、一般式(B) で表される化合物として
は、アクリル酸系単量体として、アクリル酸、メタクリ
ル酸及びクロトン酸、並びにこれらのアルカリ金属塩、
アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩及び置
換アミン塩が挙げられる。また、不飽和ジカルボン酸系
単量体として、無水マレイン酸、マレイン酸、無水イタ
コン酸、イタコン酸、無水シトラコン酸、シトラコン酸
及びフマル酸、並びにこれらのアルカリ金属塩、アルカ
リ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩及び置換アミ
ン塩が挙げられる。
【0017】また、一般式(C) で表される化合物として
は、アリルスルホン酸及びメタリルスルホン酸、並びに
これらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモ
ニウム塩、アミン塩及び置換アミン塩が挙げられる。
【0018】本発明における共重合体を構成する単量体
(a) と単量体(b) の反応単位は、単量体(a) /単量体
(b) = 0.1/100 〜 200/100 (モル比)の範囲が特
に、分散安定性に優れる。上記のモル比が 0.1/100 よ
りも小さい場合、 200/100 よりも大きい場合は共に分
散性が低下傾向となり、好ましくない。
【0019】更に、本発明における共重合体は本発明の
効果を損なわない範囲内で他の共重合可能な単量体を反
応させてもよい。例えば、アクリロニトリル、アクリル
酸エステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチ
レン、スチレンスルホン酸等が挙げられる。
【0020】本発明における共重合体の製造法は公知の
方法で製造することができる。例えば、特開昭59−1621
63号、特公平2−11542 号、特公平2−7901号、特公平
2−7897号公報等に記載の溶媒重合法が挙げられる。
【0021】溶媒重合法において用いる溶剤としては、
水、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピ
ルアルコール、ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロ
ヘキサン、n−ヘキサン、脂肪族炭化水素、酢酸エチ
ル、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。取
扱と反応設備から考慮すると水および炭素数1〜4のア
ルコールが好ましい。
【0022】水系の溶媒重合には、アンモニウム又はア
ルカリ金属の過硫酸塩あるいは過酸化水素等の水溶性の
重合開始剤が使用される。水系以外の溶媒重合にはベン
ゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等が重合
開始剤として使用される。
【0023】また、重合開始剤と併用して、促進剤とし
て亜硫酸水素ナトリウムやメルカプトエタノールやアミ
ン化合物を使用することも可能であり、これらの重合開
始剤及び促進剤を適宜選択して用いることができる。
【0024】本発明における共重合体の重量平均分子量
(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法/ポリス
チレンスルホン酸ナトリウム換算)は5,000〜500,000の
範囲が良く、5,000〜100,000がより好ましい。分子量が
大きすぎたり、また分子量が小さすぎると分散安定性が
低下傾向を示す。
【0025】本発明の分散剤の添加量は、石膏に対して
固形分量で0.01〜1.0 重量%が好ましく、0.05〜0.2 重
量%がより好ましい。
【0026】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
【0027】また、実施例中で示す共重合体の平均分子
量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー法/ポリ
スチレンスルホン酸ナトリウム換算による分子量から求
めたものである。
【0028】重合に使用した単量体(a) の内容と記号を
以下に示す。但し、EOはエチレンオキシド、POはプロピ
レンオキシドを表す。
【0029】A−1(比較):メタノールEO・メタクリ
ル酸モノエステル(EO付加モル数=3) A−2(比較):メタノールEO・アクリル酸モノエステ
ル(EO付加モル数=23) A−3(比較):メタノールEO・メタクリル酸モノエス
テル(EO付加モル数=90) A−4:アクリル酸EO付加物(EO付加モル数=130) A−5:アクリル酸PO・EOブロック付加物(PO付加モル
数=10・EO付加モル数=135) A−6:アクリル酸EO・POブロック付加物(EO付加モル
数=135・PO付加モル数=5) A−7:メタノールEO・メタクリル酸モノエステル(EO
付加モル数=150) A−8:メタノールEO・メタクリル酸モノエステル(EO
付加モル数=280) A−9(比較):メタノールEO・メタクリル酸モノエステ
ル(EO付加モル数=350)。
【0030】以下に共重合体の製造例を示す。
【0031】製造例1(分散剤記号C−1) 攪拌機付き反応容器に水3モルを仕込み、攪拌しながら
窒素置換し、窒素雰囲気中で75℃まで昇温した。A−1
1.5モルとアクリル酸1モル(モル比= 150/100)、水
5モルを混合溶解したものと20%過硫酸アンモニウム水
溶液0.01モル、及び2−メルカプトエタノール3gの3
者をそれぞれ同時に反応系に2時間かけて滴下する。次
に20%過硫酸アンモニウム水溶液0.03モルを30分かけて
滴下し、1時間同温度(75℃)で熟成する。熟成後95℃
に昇温して、35%過酸化水素9gを1時間かけて滴下
し、2時間同温度(95℃)で熟成する。熟成終了後、48
%水酸化ナトリウム 0.7モルを加えて中和、分子量31,0
00の共重合体を得た。
【0032】製造例2(分散剤の記号C−2) 攪拌機付き反応容器に水5モルを仕込み、攪拌しながら
窒素置換し、窒素雰囲気中で75℃まで昇温した。A−2
0.5モルとメタクリル酸1モル(モル比=50/100)、水
6モルを混合溶解したものと20%過硫酸アンモニウム水
溶液0.01モル、及び2−メルカプトエタノール3gの3
者をそれぞれ同時に反応系に2時間かけて滴下する。次
に、20%過硫酸アンモニウム水溶液0.03モルを30分かけ
て滴下し、1時間同温度(75℃) で熟成する。熟成後95
℃に昇温して、35%過酸化水素9gを1時間かけて滴下
し、2時間同温度(95℃)で熟成する。熟成終了後、48
%水酸化ナトリウム0.7 モルを加えて中和、分子量41,0
00の共重合体を得た。
【0033】製造例3(分散剤の記号C−3) 攪拌機付き反応容器に水7モルを仕込み、攪拌しながら
窒素置換し、窒素雰囲気中で95℃まで昇温した。A−3
0.2モルとマレイン酸モノナトリウム塩1モル(モル比
=20/100)、90℃温水8モルを混合溶解したものと20%
過硫酸アンモニウム水溶液0.01モル、及び2−メルカプ
トエタノール3gの3者をそれぞれ同時に反応系に2時
間かけて滴下する。次に20%過硫酸アンモニウム水溶液
0.03モルを30分かけて滴下し、1時間同温度(95℃)で
熟成する。熟成後95℃で35%過酸化水素9gを1時間か
けて滴下し、2時間同温度(95℃)で熟成する。熟成終
了後、48%水酸化ナトリウム 0.7モルを加えて中和、分
子量37,000の共重合体を得た。
【0034】製造例4(分散剤の記号C−4) 攪拌機付き反応容器に水10モルを仕込み、攪拌しながら
窒素置換し、窒素雰囲気中で75℃まで昇温した。A−4
0.01モルとアクリル酸 0.9モルとメタリルスルホン酸
ナトリウム 0.1モル(モル比=1/90/10)、水 7.5モ
ルを混合溶解したものと20%過硫酸アンモニウム水溶液
0.01モル、及び2−メルカプトエタノール4gの3者を
それぞれ同時に反応系に2時間かけて滴下する。次に20
%過硫酸アンモニウム水溶液0.03モルを30分かけて滴下
し、1時間同温度(75℃)で熟成する。熟成後95℃に昇
温して、35%過酸化水素12gを1時間かけて滴下し、2
時間同温度(95℃)で熟成する。熟成終了後、48%水酸
化ナトリウム0.6 モルを加えて中和、分子量 7,200の共
重合体を得た。
【0035】製造例5(分散剤の記号C−5) 攪拌機付き反応容器に水10モルを仕込み、攪拌しながら
窒素置換し、窒素雰囲気中で75℃まで昇温した。A−5
0.01モルとメタクリル酸1モル(モル比=1/100)、
水 7.5モルを混合溶解したものと20%過硫酸アンモニウ
ム水溶液0.01モル、及び2−メルカプトエタノール1g
の3者をそれぞれ同時に反応系に2時間かけて滴下す
る。次に20%過硫酸アンモニウム水溶液0.03モルを30分
かけて滴下し、1時間同温度(75℃) で熟成する。熟成
後95℃に昇温して、35%過酸化水素5gを1時間かけて
滴下し、2時間同温度(95℃)で熟成する。熟成終了
後、48%水酸化ナトリウム 0.7モルを加えて中和、分子
量105,000 の共重合体を得た。
【0036】製造例6(分散剤の記号C−6) 攪拌機付き反応容器に水10モルを仕込み、攪拌しながら
窒素置換し、窒素雰囲気中で75℃まで昇温した。A−6
0.01モルとアクリル酸ナトリウム1モル(モル比=1
/100)、水 7.5モルを混合溶解したものと20%過硫酸ア
ンモニウム水溶液0.01モル、及び2−メルカプトエタノ
ール2gの3者をそれぞれ同時に反応系に2時間かけて
滴下する。次に20%過硫酸アンモニウム水溶液0.03モル
を30分かけて滴下し、1時間同温度(75℃)で熟成す
る。熟成後95℃に昇温して、35%過酸化水素9gを1時
間かけて滴下し、2時間同温度(95℃)で熟成する。熟
成終了後、48%水酸化ナトリウム 0.7モルを加えて中
和、分子量77,000の共重合体を得た。
【0037】製造例7(分散剤の記号C−7) 攪拌機付き反応容器に水10モルを仕込み、攪拌しながら
窒素置換し、窒素雰囲気中で75℃まで昇温した。A−2
0.15モルとアクリル酸 1.0モル(モル比=15/100) 、
水8モルを混合溶解したものと20%過硫酸アンモニウム
水溶液0.003 モル、及び2−メルカプトエタノール 1.2
gの3者をそれぞれ同時に反応系に2時間かけて滴下す
る。次に、20%過硫酸アンモニウム水溶液 0.009モルを
30分かけて滴下し、1時間同温度(75℃)で熟成する。
熟成後95℃に昇温して、35%過酸化水素4gを1時間か
けて滴下し、2時間同温度(95℃)で熟成する。熟成終
了後、48%水酸化ナトリウム0.21モルを加えて中和、分
子量67,000の共重合体を得た。
【0038】製造例8(分散剤の記号C−8) 攪拌機付き反応容器に水5モルを仕込み、攪拌しながら
窒素置換し、窒素雰囲気中で75℃まで昇温した。A−1
0.4モルとアクリル酸 1.0モル(モル比=40/100 )、
水8モルを混合溶解したものと20%過硫酸アンモニウム
水溶液0.002 モル、及び2−メルカプトエタノール 0.6
gの3者をそれぞれ同時に反応系に2時間かけて滴下す
る。次に、20%過硫酸アンモニウム水溶液 0.006モルを
30分かけて滴下し、1時間同温度(75℃)で熟成する。
熟成後95℃に昇温して、35%過酸化水素3gを1時間か
けて滴下し、2時間同温度(95℃)で熟成する。熟成終
了後、48%水酸化ナトリウム0.14モルを加えて中和、分
子量35,000の共重合体を得た。
【0039】製造例9(分散剤の記号C−9) 攪拌機付き反応容器に水5モルを仕込み、攪拌しながら
窒素置換し、窒素雰囲気中で75℃まで昇温した。A−1
1.0モルとアクリル酸 1.0モル(モル比= 100/100)、
水8モルを混合溶解したものと20%過硫酸アンモニウム
水溶液 0.001モル、及び2−メルカプトエタノール 0.3
gの3者をそれぞれ同時に反応系に2時間かけて滴下す
る。次に20%過硫酸アンモニウム水溶液 0.003モルを30
分かけて滴下し、1時間同温度(75℃)で熟成する。熟
成後95℃に昇温して、35%過酸化水素2gを1時間かけ
て滴下し、2時間同温度(95℃)で熟成する。熟成終了
後、48%水酸化ナトリウム0.07モルを加えて中和、分子
量32,000の共重合体を得た。
【0040】製造例10(分散剤の記号C−10) 攪拌機付き反応容器に水5モルを仕込み、攪拌しながら
窒素置換し、窒素雰囲気中で75℃まで昇温した。A−1
0.5モルとアクリル酸 1.0モル(モル比=50/100)、水
13モルを混合溶解したものと20%過硫酸アンモニウム水
溶液 0.001モル、及び2−メルカプトエタノール 0.3g
の3者をそれぞれ同時に反応系に2時間かけて滴下す
る。次に20%過硫酸アンモニウム水溶液 0.003モルを30
分かけて滴下し、1時間同温度(75℃)で熟成する。熟
成後95℃に昇温して、35%過酸化水素2gを1時間かけ
て滴下し、2時間同温度(95℃)で熟成する。熟成終了
後、48%水酸化ナトリウム0.07モルを加えて中和、分子
量31,000の共重合体を得た。
【0041】製造例11(分散剤の記号C−11) 攪拌機付き反応容器に水10モルを仕込み、攪拌しながら
窒素置換し、窒素雰囲気中で75℃まで昇温した。A−7
0.1モルとアクリル酸1モル(モル比=10/100) 、水
7.5モルを混合溶解したものと20%過硫酸アンモニウム
水溶液0.01モル、及び2−メルカプトエタノール4gの
3者をそれぞれ同時に反応系に2時間かけて滴下する。
次に20%過硫酸アンモニウム水溶液0.03モルを30分かけ
て滴下し、1時間同温度(75℃)で熟成する。熟成後95
℃に昇温して、35%過酸化水素12gを1時間かけて滴下
し、2時間同温度(95℃)で熟成する。熟成終了後、48
%水酸化ナトリウム 0.7モルを加えて中和、分子量11,0
00の共重合体を得た。
【0042】製造例12(分散剤の記号C−12) 攪拌機付き反応容器に水8モルを仕込み、攪拌しながら
窒素置換し、窒素雰囲気中で75℃まで昇温した。A−8
0.05 モルとアクリル酸1モル(モル比=5/100)、水
10モルを混合溶解したものと20%過硫酸アンモニウム水
溶液0.01モル、及び2−メルカプトエタノール3gの3
者をそれぞれ同時に反応系に2時間かけて滴下する。次
に20%過硫酸アンモニウム水溶液0.03モルを30分かけて
滴下し、1時間同温度(75℃)で熟成する。熟成後95℃
に昇温して、35%過酸化水素10gを1時間かけて滴下
し、2時間同温度(95℃)で熟成する。熟成終了後、48
%水酸化ナトリウム 0.7モルを加えて中和、分子量52,0
00の共重合体を得た。
【0043】製造例13(分散剤の記号C−13) 攪拌機付き反応容器に水5モルを仕込み、攪拌しながら
窒素置換し、窒素雰囲気中で95℃まで昇温した。A−9
0.005 モルとアクリル酸1モル(モル比=0.5/100)、
75℃温水15モルを混合溶解したものと20%過硫酸アンモ
ニウム水溶液0.01モル、及び2−メルカプトエタノール
3gの3者をそれぞれ同時に反応系に2時間かけて滴下
する。次に20%過硫酸アンモニウム水溶液0.03モルを30
分かけて滴下し、1時間同温度(95℃)で熟成する。熟
成後95℃で35%過酸化水素9gを1時間かけて滴下し、
2時間同温度(95℃)で熟成する。熟成終了後、48%水
酸化ナトリウム 0.7モルを加えて中和、分子量25,000の
共重合体を得た。
【0044】実施例に使用した比較分散剤の内容と記号
を以下に示す。 分散剤の記号NS:ナフタレン系分散剤(マイテイ150
;花王(株)製) 分散剤の記号PS:ナフタレン系分散剤(サンクローP
S;日本製紙(株)製) 分散剤の記号PC:ポリアクリル酸ナトリウム(ポイズ
530 ;花王(株)製)。
【0045】実施例に使用した起泡剤の内容を以下に示
す。 エマールD−3−D(花王(株)製)。
【0046】試験条件を以下に示す。 〈試験条件〉下記に示す試験材料を小型ピンミキサーに
投入して、15秒間混合した後、スラリーの流動性と泡沫
の安定性を測定した。
【0047】半水石膏;1000g 水 ; 600g 分散剤 ;対石膏 0.1(固形分換算)重量%(水に含
む) 泡沫 ;エマールD-3-D の1%水溶液を用いて発泡機
で0.05g/ml(20倍)の泡沫を製造して、20ml(400ml)
加える。
【0048】・流動性の測定 Φ50mm×高さ50mmの円筒コーンにスラリーを充填し、引
き抜き後の拡がり(mm)を測定した。
【0049】・泡沫の安定性 泡沫の安定性(%)は一定容積当たりの石膏スラリーの
重量を計量して各材料の比重から次式より求めた。
【0050】
【数1】
【0051】実施例の結果を表1に示す。
【0052】
【表1】
【0053】
【発明の効果】表1の結果から明らかなように、本発明
の石膏・水スラリー用分散剤は泡沫の安定性に優れた効
果を示す。従って、紙(ボード)との接着性の改善が期
待される。また流動性にも優れることから減水効果によ
る生産性の向上が可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B01J 13/00 B01J 13/00 B // C04B 103:40 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 24/00 - 24/42

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の一般式(A)で表される単量体(a)と
    下記の一般式(B)及び(C)で表される化合物の中から選ば
    れる1種以上の単量体(b)とを重合して得られる共重合
    であって、共重合体を構成する単量体(a)、単量体(b)
    の反応単位が、単量体(a)/単量体(b)=0.1/100〜200
    /100(モル比)である共重合体を必須成分とする石膏
    ・水スラリー用分散剤。 【化1】 (式中、R1,R2:水素またはメチル基 m1 :0〜2の正数 AO :炭素数2〜3のオキシアルキレン基 n :100〜300の正数 X :水素または炭素数1〜3のアルキル基 を表す。) 【化2】 (式中、R3〜R5 :水素、メチル基または(CH2)m2COOM2 R6 :水素またはメチル基 M1,M2,Y:水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ア
    ンモニウム、アルキルアンモニウムまたは置換アルキル
    アンモニウム m2 :0〜2の正数 を表す。)
  2. 【請求項2】 共重合体の重量平均分子量(ゲルパーミ
    エーションクロマトグラフィー法/ポリスチレンスルホ
    ン酸ナトリウム換算)が5,000〜500,000である請求項
    記載の石膏・水スラリー用分散剤。
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