JP5100934B2 - 粉末状セメント分散剤の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリカルボン酸系の粉末状セメント分散剤の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
コンクリートやモルタル等のセメントを使用した組成物では、硬化性や硬化後の機械的性状にとって実用上有利であることから、セメントに対する配合水量を低く抑えることが好まれる。その際、良好な流動性及び作業性を確保するためにセメント分散剤が使用され、特に低水セメント比で極めて良好な流動性を付与できるポリカルボン酸系高分子化合物を主成分とする分散剤の使用が増えている。このポリカルボン酸系分散剤は液体として合成製造されるため、使用に際しては、セメントとその他の配合物との調合時或いは固形成分調合後の水配合時に加えられる。従って、プレミックス製品などに予め配合しておくことが不可能であり、また保管や輸送にも制約が多く、更に現場での煩雑な調配合作業が必要となる等の理由から、液状ではなく粉末状のものが望まれている。ポリカルボン酸系に限らず粉末状の分散剤を得るには、一般的に、液状の分散剤を乾燥し、乾燥物を解砕・粉砕することで行われている。
【０００３】
しかしながら、液状のポリカルボン酸系高分子化合物を主成分とする分散剤は、乾燥過程で粘性が著しく上昇し、凝集し易く、しかもこの凝集体は付着性を有するため、乾燥後の粉砕が容易でない。また、粉砕処理を避けるため噴霧乾燥装置で液状物の粉末化を行うと、分散剤溶液の濃度を高くするに連れ、装置内に大量の付着物が残存し易く、概して低い製造収率となる。このため、石炭灰などの大量の無機粉体を液状のポリカルボン酸系分散剤に配合（特許第２６６９７６１）し、高粘性化や付着を抑えることも知られているが、セメント分散剤としての性状が低下し易い。このような無機粉体を用いずとも高粘性化物を、例えば特殊な構造の動的乾燥装置を用い、十分に乾燥すれば、付着力を低減させた乾燥物を得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、付着力を低減させてもポリカルボン酸系高分子材の乾燥物は概して高い弾性性状を有するため、これが粉砕の緩衝作用となって、粉砕がある程度進むと、とりわけ微粉化粉砕段階になると、被粉砕物の比表面積の増大と相まって緩衝作用として働くエネルギーも増大し、急速に粉砕が進み難くなり、粉砕効率が著しく低下する。そのまま更に粉砕を長時間続行すると粉砕熱が蓄熱されて粉砕物が高温となりポリマーが熱変質を起こし易い。本発明は、このような問題点の解決、即ち液状のポリカルボン酸系高分子化合物を主成分とする分散剤を乾燥粉末化するにあたり、特殊な装置を用いずとも、乾燥物の粉砕効率が十分高く、しかもポリカルボン酸系のセメント分散剤としての性状を何等損なうことのない粉末状分散剤の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、一般に乾燥すると凝集した塊状物となる液状のポリカルボン酸系高分子化合物を主成分とする分散剤を、乾燥後の乾燥物そのものの性状を強固な固体状態にすることで付着性や弾性性状を喪失させれば、任意の粉砕手法でも比較的高い粉砕効率と収率で粉末を得ることが可能であると考え、鋭意検討を行った結果、該液状分散剤にこれに可溶な特定のアルカリ金属塩を添加溶解させると、乾燥により固形分が硬化し、容易に所望の粒径まで粉砕でき、また、得られた粉末も何等セメント分散剤としての性状を損なうものでは無かったことから本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明は、次の（１）又は（２）で表す粉末状セメント分散剤の製造方法である。（１）液状のポリカルボン酸系高分子化合物を主成分とするセメント分散剤に、水１００ｇに対する２０℃での溶解度が５ｇ以上であり、且つ硫酸ナトリウム、酢酸ナトリウム及び硫酸カリウムからなる群から選択されるアルカリ金属塩を添加し、これを乾燥した後、粉砕することを特徴とする粉末状セメント分散剤の製造方法。（２）ポリカルボン酸系高分子化合物が（メタ）アクリル酸系共重合体又はマレイン酸系共重合体である前記（１）の粉末状セメント分散剤の製造方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の製造方法で用いるポリカルボン酸系高分子化合物を主成分とするセメント分散剤は、通常のセメント分散剤に使用される液状のポリカルボン酸系高分子化合物を主成分とするものであれば特に限定されず、例えば特開２０００−２６１４５で開示されている（メタ）アクリル酸系共重合体やマレイン酸系共重合体（多価金属塩を除く）を挙げることができる。より好ましくは、ポリアルキレングリコール鎖を有するポリカルボン酸系高分子化合物を主成分とするセメント分散剤とする。
【０００８】
（メタ）アクリル酸系共重合体としては、−ＣＯＯＭ基（Ｍは水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム又は有機アミンの何れかを表す）とポリアルキレングリコール鎖を有する（メタ）アクリル酸系共重合体を好適例として挙げることができ、マレイン酸系共重合体としては、ポリアルキレングリコールアルケニルエーテル−無水マレイン酸共重合体（多価金属塩を除く）等が好適例として挙げられる。何れのポリアルキレングリコール鎖も、−Ｏ（ＣＨ₂ＣＨ（Ｒ）Ｏ）_b−で表されるものが望ましい。（Ｒは水素原子又はメチル基を表し、ｂは２〜３００、好ましくは５〜１０９とする。）好適な具体例としては、次の通りである。
【０００９】
メタクリル酸−メトキシポリエチレングリコールメタクリレート共重合体、メタクリル酸−メトキシポリエチレングリコールメタクリレート−メタリルスルホン酸ソーダ共重合体、メタクリル酸−メトキシポリエチレングリコールメタクリレート−メタリルスルホン酸ソーダ−アクリル酸エステル共重合体、マレイン酸−メトキシポリエチレングリコールアリルエーテル共重合体、マレイン酸メトキシポリエチレングリコール−スチレン共重合体、メタクリル酸−メタクリル酸ヒドロキシプロピル共重合体、アクリル酸−アクリル酸ヒドロキシエチル共重合体。
【００１０】
上記のようなポリカルボン酸系高分子化合物を主成分とする液状のセメント分散剤に、水１００ｇに対する２０℃での溶解度が５ｇ以上のアルカリ金属塩を添加する。このような溶解度のアルカリ金属塩を使用するのは、液状の当該分散剤に、乾燥後のポリマーが硬質化するに十分な量のアルカリ金属塩を不溶分なく溶解させるためである。尚、アルカリ金属塩の溶解度の上限値は制限されない。アルカリ金属塩として水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのような強アルカリ性の塩を用いると、アルカリによる顕著な加水分解反応が起きるので好ましくない。本発明で用いるアルカリ金属塩は、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム及び酢酸ナトリウムからなる群から選択される。
【００１１】
該アルカリ金属塩の当該液状分散剤に対する添加量は、液状分散剤の固形分重量１００重量部に対し、１〜５０重量部とする。１重量部未満では粉砕に適した硬質の乾燥物が得られ難いので好ましくなく、５０重量部を超えるとこれを分散剤として用いた水硬性組成物の硬化後の性状が低下することがあるので好ましくない。該アルカリ金属塩の添加・溶解時の温度は、分散剤の液温で１５〜８０℃が好ましく、その際、適宜攪拌等の混合操作を加えるのが望ましい。このようなアルカリ金属塩の添加により硬化質の乾燥物が得られるのは、一旦溶解したアルカリ金属塩が乾燥により再晶質化し、これがポリマー固形分間に満遍なく分散することによって乾燥物の粘着性や弾性状態を抑制するためと考えられる。従って、アルカリ金属塩以外の他の金属塩、例えばアルカリ土類金属塩などでは本分散剤溶液に対する溶解度が低いため、ポリマー間に満遍なく分散できる塩の量がかなり少なくなり、乾燥後の含有塩再晶質化により乾燥物の弾性状態を粉砕に適した状態にまで喪失させることは困難になる。
【００１２】
アルカリ金属塩を溶解させた液状分散剤は乾燥する。乾燥方法は概ね含水率が２．０％程度になるよう乾燥すれば良い。使用する乾燥装置は特に限られず、例えばドラムドライヤー、振動乾燥機、真空ニーダー、ヘンシェル型乾燥機などを用いることができる。乾燥温度は概ね４０〜１５０℃とする。
【００１３】
次いで、乾燥物を粉砕する。粉砕方法は特に限定されないが、比較的好ましい粉砕方法を例示すると、振動ミル、遠心分級型ミル、ピンミルなどの装置を用いた粉砕を挙げることができる。これらの粉砕装置を用いると塊状の硬質乾燥物でも直接粒径１ｍｍ以下の粉末まで微粉化できる。また例えば異なる２種又はそれ以上の粉砕機を順次使用し、粗粉砕（概ね数ｍｍ程度）した後に微粉砕を行っても良い。粉砕物は、必要に応じて公知の分級操作等により粒度調整を行うことにより、最大粒径１ｍｍ、好ましくは最大粒径６００μｍのポリカルボン酸系高分子化合物を主成分とする粉末状のセメント分散剤を得る。
【００１４】
【実施例】
次に表す液状セメント分散剤〔Ａ〕又は〔Ｂ〕を用い、以下に表す方法で粉末状のセメント分散剤を製造した。
【００１５】
〔Ａ〕 メタクリル酸６３モル％、メトキシポリ（ｎ＝４０）エチレングリコールメタクリルレート３モル％、メトキシポリ（ｎ＝２３）エチレングリコールメタクリルレート１８モル％、メタリルスルホン酸ナトリウム１５モル％及びメチルアクリレート１モル％を共重合させた重量平均分子量４４０００の高分子化合物に、亜硫酸ソーダ及びトリエタノールアミンを合計約１重量％加え、ｐＨ調整剤として水酸化ナトリウムをｐＨ８．５となるよう加えたもので固形分濃度５０．０重量％の水溶液からなる液状セメント分散剤。
【００１６】
〔Ｂ〕 メタクリル酸７４モル％、メトキシポリ（ｎ＝２３）エチレングリコールメタクリルレート２６モル％を共重合させた重量平均分子量５５０００の高分子化合物に亜硫酸ソーダ及びトリエタノールアミンを合計約１重量％加え、ｐＨ調整剤として水酸化ナトリウムをｐＨ８．５となるよう加えたもので固形分濃度５０．０重量％の水溶液からなる液状セメント分散剤。
【００１７】
＜液の乾燥＞ 約２０℃の〔Ａ〕又は〔Ｂ〕の液状セメント分散剤８０リットルを乾燥容器外周にスチーム加熱ジャケットを設けた内容量１００リットルの市販の真空捏和式乾燥装置（双腕型捏和機、株式会社井上製作所製）に入れ、これに表１に表すアルカリ金属塩を液状セメント分散剤の固形分１００重量部に対し表１記載の重量部となるよう添加し、回転速度６０ｒｐｍで約１分間攪拌混合した。但し、比較例１及び２では、アルカリ金属塩を添加せずに、液状セメント分散剤をそのまま前記乾燥装置に入れた。次いで、乾燥装置のジャケット温度を１００℃に昇温し、また容器内を３０Torrまで減圧し、攪拌回転速度６０ｒｐｍで混練しながら乾燥を行った。乾燥物の含水量が１．８重量％以下となった時点で乾燥を停止した。尚、乾燥物の含水量は市販の水分測定器（ケット科学研究所社製、型式ＦＤ−６００）で測定した。乾燥物は約２０℃まで自然放冷した。
【００１８】
【表１】

【００１９】
＜乾燥物の粉砕＞ 放冷後の乾燥物の全量を室温（約２０±１℃）下で高速回転式のピンミル（商品名：コロプレックス１６０Ｚ、ホソカワミクロン株式会社製）を用い、１８０００ｒｐｍの回転数、ピン本数４００本の条件で粉砕した。該ピンミルは、粉砕物が粉砕中に粉砕室外に併設されている補集器（チャンバー）に集まる構造のもので、粉砕粒度はスクリーン等を設けることなく回転数及びピン使用本数等によって調整できる。チャンバーから取り出した粉砕物は篩を通し、粒径６００μｍ以下の粉末を回収した。該ピンミルで１０分間に粉砕回収できた被粉砕物の重量を表２に表す。また、粉砕に供された乾燥物の重量：ＷＤと上記各処理を経て回収された粒径６００μｍ以下の粉末重量：ＷＰの値から、収率（＝１００×ＷＰ／ＷＤ）を算出した。その結果も表２に表す。
【００２０】
【表２】

【００２１】
＜粉末の性状＞ 得られた粉末を表２に記載の配合重量にし、普通ポルトランドセメント９００ｇ、ＪＩＳ標準砂１３５０ｇ及び水３６０ｇと共にホバートミキサーに一括投入した。これを２１０秒間混練してモルタルを調整した。次いで厚さ５ｍｍのみがき板ガラスの上にモルタルフローコーンを置き、該コーンに調整したモルタルを充填した後、フローコーンを引き上げ、板ガラス上のモルタルの広がりが止まった段階で、広がりの直角２方向の直径を測定し、その平均値をフロー値とし、該フロー値からセメント分散剤としての性状を確認した。その結果を表２に表す。尚、比較参考のため、粉末化していない濃度５０重量％の液状セメント分散剤〔Ａ〕を液量で１．０８ｇ、普通ポルトランドセメント９００ｇ、ＪＩＳ標準砂１３５０ｇ及び水３６０ｇを前記と同じ方法で調整したモルタルのフロー値も同様の方法で測定した。この場合のフロー値を表２に比較例３として表す。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、液状ポリカルボン酸系セメント分散剤の乾燥物が非粘着性の硬質物となるため、その後の粉砕を極めて容易に行うことができ、高い収率で、短時間に効率良く、粉末状のポリカルボン酸系セメント分散剤を得ることができる。しかも、添加アルカリ金属塩類が粉末状ポリカルボン酸系セメント分散剤の溶解助剤としても作用するため、セメント分散性能も向上する。

Claims (2)

1. 液状のポリカルボン酸系高分子化合物を主成分とするセメント分散剤に、水１００ｇに対する２０℃での溶解度が５ｇ以上であり、且つ硫酸ナトリウム、酢酸ナトリウム及び硫酸カリウムからなる群から選択されるアルカリ金属塩を添加し、これを乾燥した後、粉砕することを特徴とする粉末状セメント分散剤の製造方法。
2. ポリカルボン酸系高分子化合物が（メタ）アクリル酸系共重合体又はマレイン酸系共重合体である請求項１記載の粉末状セメント分散剤の製造方法。