JPH03232751A - 水硬セメント組成物用の改善された添加剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の技術分野 本発明は水硬セメントの添加剤に関する。より詳細には
、本発明は煉瓦、ブロック等を接着するのに使用される
メーソンリ−（ｍａｓｏｎｒ　ｙ　）セメントのような
ポルトランド　セメントに特に有用である添加剤に関す
る。

本発明を要約すれば、本発明は水硬セメント組成物、特
にメーソンリー　セメントのための該組成物の撥水性、
作業性及びボード寿命を改善する添加剤を提供し、本発
明の添加剤は水不溶性、撥水性の酸、硬化遅延組成物、
乳化剤、及びポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、
ヒドロキシプロピル置換多糖類、及びそれらの混合物か
ら成る部類から選択された重合体を含有して成ることで
ある。

ポルトランド　メーソンリー　セメントは煉瓦、ブロッ
ク等の接着に際してセメント工事業者による使用のため
に特に製造される組成物である。こうしたセメントは一
般に使用前に骨材、通常は砂及び水と共に混合される。

湿潤モルタルは作業（、例えば鏝なで）のための高度の
可塑性、並びに良好な゛ボード寿命（ｂｏａｒｄ　ｌ　
１ｆｅ）　”　　（即ち、長い可使時間）、撥水性等の
ような他の望ましい性質を有することが望ましい。

メーソンリーセメントはポルトランドセメント（硬化時
間を適度に調整するための石膏を含む）を一般に全重量
の約３５ないし６５重量％の石灰石、チョーク、タルク
、ポゾラン、粘土、石膏又はこれらの混合物のような固
体物質と混合して摩砕する（　ｉｎｔｅｒｇｒｉｎｄ）
ことによって製造される。

石灰石は可塑性を増大する性質が良好なために最も頻繁
にポルトランドセメントと共に混合摩砕される成分であ
る。こうしたメーソンリーセメントは、構造用コンクリ
ートに使用することを目的とした多くのポルトランドセ
メントよりも高度の微細度まで粉砕される。メーソンリ
ーセメントをより細かく摩砕すれば、最終モルタル生成
物の可塑性か向上する。

添加剤製品がメーソンリーセメントと混合するために市
販されており、こうした添加剤製品はメーソンリーセメ
ント組成物に或種の望ましい性質を付与するように工夫
されている。セメントを石膏、石灰石等と混合摩砕する
際に、こうした添加剤製品を混合することは普通に実施
されている。

米国特許第３，８６５，６０１−４４び３，８８５゜９
８５号に上記の形式の添加剤製品が記載されている。該
特許に記載された添加剤は水、水不溶性、撥水性酸成分
（例えばトール油）、乳化剤（例えば上記酸の塩）、及
び硬化時間遅延剤（例えばスクロース）を含む水性の水
中油型エマルションから構成されている。この添加剤製
品は都合良く水に分散性であり、これが過剰に投入され
る危険を少なくしている。添加剤は又追加的な随意成分
として空気連行剤を含むこともできる。

改良されたエマルション添加剤製品が米国特許第４．３
７５，９８７号に記載されている。上記の成分に加えて
、この添加剤は更に乳化安定剤（例えばグリコール）を
含んでおり、これが使用前の輸送又は貯蔵の際に凍結温
度に暴露された場合、水中油型エマルションが不安定化
することを防止する。

前記の特許に記載されたエマルション添加剤製品はポル
トランド　メーソンリーセメントの撥水性及び可塑性を
向上させるために使用されて成果を挙げてきた。しかし
、最適の可塑性及び作業性及び長いボー、ド寿命を得る
ために、摩砕工程の際に更にセルロースエーテルのよう
な保水剤を添加することが屡々必要となる。慣用の保水
剤は上記のエマルション添加剤の不安定化を起こので、
別個の供給流れとして、屡々乾燥粉末として添加しなけ
ればならない。この添加方法は不便であり、バッチに保
水剤を過剰投入する危険性が増大する。

これらの慣用の保水剤は又は大量の空気を連行し、高い
強度が必要な場合には望ましくないことがある。

従って、別個に保水剤を添加することなく、優れた撥水
性、作業性、可塑性、及びメーンソリーセメントについ
て必要な他の性質を与えるエマルション添加剤を提供す
ることが必要とされている。

本発明の総括 本発明はポルトランドセメントと混合摩砕すると、優れ
た作業性、可塑性及びボード寿命を有するメーンソリー
　セメントを生じる改良されたエマルション添加剤を提
供する。本発明の添加剤は単一の安定なエマルションと
して摩砕工程の際に便利に添加することができ、従って
過剰投入の危険が減少する。

本発明の改良された添加剤は固体部分の大部分が脂肪酸
、ロジン酸及びそれらの混合物から成る部類から選択さ
れた、水不溶性の、撥水性の酸成分、該水硬セメントの
硬化遅延成分、及びポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコ
ール、ヒドロキシプロピル置換多糖類、又はそれらの混
合物から構成された水中油型エマルションを含有して成
る。好適な具体化においては、添加剤は更に該酸成分と
反応して、安定なエマルションを形成する塩を生じる塩
基と反応することにより形成された乳化剤を含んでいる
。

つの具体化において、エマルション添加剤は約６０％な
いし９５％の、脂肪酸、ロジン酸及びそれらの混合物か
ら成る部類から選択された、水不溶性の、撥水性の酸；
約１０％ないし２０％の硬化遅延組成物；約０．１％な
いし０．３％の乳化剤：及び約８％ないし約１８％の、
ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ヒドロキシプ
ロピル置換多糖類、又はそれらの混合物から成る部類か
ら選択された重合体を含有して成る。

本発明は又ポルトランドセメントを本発明の添加剤と混
合摩砕することを含有して成る方法、及びポルトランド
セメントと本発明の添加剤から成る水硬セメント組成物
を提供する。

本発明の詳細 な説明のエマルション添加剤生成物は水、水不溶性の撥
水性成分、乳化剤、硬化遅延剤、及びポリ酢酸ビニル、
ポリビニルアルコール、ヒドロキシプロピル置換多糖類
、又はそれらの混合物から成る部類から選択された重合
体を含む水中油型水性エマルションを含有して成る。撥
水性成分、乳化剤、及び硬化遅延剤は前述の米国特許第
３，８６５．６０１号及び３，８８５．９８５号に記載
された通りであってもよい。添加剤組成物は更に米国特
許第４．３７５，９８７号に記載されたようなエマルシ
ョン安定剤、及び随意空気連行剤を含んでいてもよい。

これらの特許の開示を参照して参考とされたい。

エマルンヨンの撥水性成分は水不溶性の脂肪酸、ロジン
酸又はトール油に見られるようなそれらの混合物を含む
ことができる。一般に、撥水性成分中のロジン酸の量は
成分の約２５重量％を超えない。他の水不溶性、撥水性
の成分は、それらがメーンソリー　セメントに適度の撥
水性を付与し、添加剤の他の成分と共に安定なエマルシ
ョンを形成するならば、本発明の添加剤中に使用するこ
とができる。撥水性成分はエマルションの固体部分の大
きな比率を占める部分として、即ち、固体部分の５０！
ｉＪ１％以上、好適には約６０ないし９５重量％存在し
ている。

エマルンヨンの水相中の撥水性成分を分散でき、及び最
終セメント組成物に悪影響を与えない任意の乳化剤が使
用可能である。脂肪酸又はロジン酸、又は核酸の混合物
の塩、特に核酸のアリカリ金属塩が乳化剤として好適で
ある。特に好適な具体化において、乳化剤は酸性撥水成
分に水酸化ナトリウムのような塩基を添加し、塩を生成
させることにより、その場で製造される。この具体化に
おいては、エマルションを与えるのに充分な乳化剤を生
じるのに充分な塩基、一般に全固体に対して約０．１０
％ないし０．３％、及び好適には約０．２５％の塩基が
添加される。使用できる他の乳化剤は硫酸エステルのよ
うな脂肪族アルコールノエステル、ガニば硫酸エステル
アンモニウム塩；芳香族スルホン酸のアンモニウム、ア
ルカリ及びアルカリ土類金属塩のような芳香族スルホネ
ート；鹸化されたフェノール又はナフテン酸等を含んで
いる。アルカリールポリオキシアルキレンアルカノール
及びそれらのエステル、例えば硫酸エステルアンモニウ
ム塩のようなそれらの誘導体：及びヘキシトール無水物
の長鎖脂肪酸の部分エステルのポリオキシエチレン誘導
体の部類から選択された液状又は固体状のような、陰イ
オン性又は非イオン性の種類の乳化剤が使用可能である
。

一般に乳化剤は本発明の添加剤組成物中において固形物
の少なくとも約０．５重量％の量で使用される。好適な
具体化においては、乳化剤は固形物の０．１ないし０．
３重量％の量で使用される。

本発明の添加剤の硬化遅延成分として、使用された遅延
剤がエマルションを不安定化することがないか、又は添
加剤を過度に粘稠化することがなければ、水硬セメント
に対する既知の任意の遅延剤を使用することができる。

ポルトランドセメント用の水溶性の硬化遅延剤は周知で
あり、本発明において使用するのに好適である。かよう
な遅延剤の例は単糖類、例えばグルコース及びフルクト
ース、三糖類、例えばラフィノースのような炭水化物；
酒石酸及びムシン酸のようなポリヒドロキシポリカルボ
キシル化合物；リグニンスルホン酸及びリグニンスルホ
ン酸のカルシウム、マグネシウム、アンモニウム及びナ
トリウム塩のようなその塩：硼酸のアルカリ金属塩のよ
うな硼酸の水溶性塩；並びにそれらの混合物である。本
発明の添加剤中で使用される遅延剤の量は固体の重量に
対し一般に約３ないし３５重量％、及び好適には約１０
ないし約２０重量％の範囲である。

撥水性の酸成分又は乳化成分はセメント組成物中に成程
度の空気を連行することができるが、或場合にはより多
量の空気の連行が望ましいことがある。こうした場合、
空気の連行は空気連行剤の添加によって増大させること
ができる。任意の慣用の空気連行剤（例えばトール油酸
のアルカリ金属塩）がエマルションの他の成分と相溶性
である限り、本発明において使用することができる。好
適な空気連行剤はエチレンオキシドと、例えば置換され
又は置換されていないフェノールのような芳香族有機化
合物、又は脂肪酸、アルコール、エステル、アルデヒド
、アミン等のような脂肪族有機化合物との縮合生成物で
ある。この随意的な空気連行成分の量は固体に対し一般
に約１ないし約５重量％である。

エマルション中で使用される水の量は好適には合計重量
の少なくとも約２５ないし３５重量％である。腐敗を防
止するために本発明の添加剤中で保存剤を使用すること
が可能であり、約１％の保存剤が一般に有効であること
が認められている。

本発明の添加剤は更に乳化安定用添加物を含むことがで
きる。この乳化安定用添加物は貯蔵又は輸送の際に低温
に暴露された場合にエマルションが不安定化することを
防止する低分子量の有機化合物である。乳化安定剤は一
般にアルコール、ケトン、アミド、又はアルデヒドであ
る。好適なエマルション安定剤はグリコールのような低
分子量の多価アルコールであり；特に好適なグリコール
はジエチレングリコールである。本発明の添加剤中で使
用される乳化安定添加剤の量はエマルション生成物全体
の約３ないし２５重量％、及び好適には約６ないし１５
重量％の範囲である。

本発明によれば、本発明の添加剤は更にポリ酢酸ビニル
、ポリビニルアルコール、多糖類のヒドロキシプロピル
置換体、及びそれらの混合物から成る部類から選択され
た重合体を含んでいる。ポリ酢酸ビニルは最適なエマル
ション安定性を与え、及び多糖類はメーソンリーセメン
トの優れた作業性を与えることが見出され、このためこ
れらの重合体及びそれらの混合物は本発明において好適
である。主としてその分子量が異なる、各種の銘柄のポ
リビニルアルコール及びポリ酢酸ビニルが入手できる。

大部分の銘柄のものは本発明の添加剤中で充分に機能す
ることが見出された。

水溶液が低粘度であること、例えば２０℃で４％水溶液
が１０−１５センチポイズであることが表示されている
ような低分子量のポリビニルアルコールが好適である。

好適なポリ酢酸ビニルはＷ。

Ｒ，ブレース（Ｇｒａｃｅ）社製のダラウェルド（Ｄａ
ｒａｗｅｌｄ）Ｃ＠である；好適なポリビニルアルコー
ルはデュポン（ＤｕＰｏｎｔ）社製のエルヴ７ノール（
Ｅｌｖａｎｏ　ｌ　）■９０−５０又は７５−１５であ
る。作業性、ボード寿命等を増大させるのに適当な量を
用いて慣用の殿粉を本発明の撥水性エマルションに添加
すると、エマルションは“増粘（ｖｉｓｃｏｓｉｆｙ）
”　（極めて粘稠になる）して、ゲル化することもある
。しかしヒドロキシプロピル置換多糖類は数ケ月の期間
貯蔵できる安定なエマルションを与え、そして添加剤が
ドラム缶中に貯蔵される時に遭遇する温度変化にも、エ
マルションの破壊又はゲル化を起こすことなく耐えるこ
とができる。

好適なヒドロキシプロピル置換多糖類はＡ、Ｅ、スタレ
イ（Ｓｔａｌｅｙ）社製のスタレイ６Ｃ３−４４０であ
る。

本発明の添加剤に加えられる重合体成分の濃度は一般に
固体重量の２ないし２０重量％である。

ポリ酢酸ビニルを２０％以上添加するとセメントの作業
性を実際に減することがあることが見出され：従って２
０％以下の濃度が好ましく、好適には８％ないし１８％
、最も好適には固体重量の１０％ないし１５重量％であ
る。添加剤中で使用される重合体がポリ酢酸ビニルであ
る時には、添加の濃度はポリビニルアルコールが使用さ
れる時と同様である。選択された重合体がヒドロキシプ
ロピル置換多糖類である時には、添加の濃度が高いと高
粘性混合物を生じることがあるので、１５％以下の濃度
が一般に好適である。使用される多糖類によって、２％
程度の低い濃度でもモルタルの性質に顕著な改善を生じ
ることがある。多糖類の好適な濃度は固体の重量に対し
２ないし１０重量％である。

追加的な慣用の添加剤はそれかエマルションを不安定化
しないか又はセメント生成物の性質に悪影響を与えない
限り、本発明の添加剤に添加することができる。

添加剤としてセメント組成物に使用する際に、本発明の
改善されたエマルション添加剤はセメントの重量を基準
として添加剤固体を約０．００１ないし約０．３重量％
の範囲の量で均質混合される。好適な添加の方法はセメ
ント又はセメントタリン力−と共に混合して摩砕するこ
とによる方法である。本発明の添加剤は理想的には始め
に多めの比率−の水中に分散することができ、その形態
で量的に一層正確にセメント中に分散できる。

下記の詳細な実施例は例証だけのために示されるもので
あって、本発明を限定するものと考えてはならない。

実施例　１ 本発明の一連の添加剤組成物は第１表に示された成分及
び比率を用いて製造された。第１表の配合物の各々は、
溶解するまで水、スクロース、ジエチレングリコール、
トール油、エタノール及ヒホルムアルデヒドを混合し、
次いでトリエタノールアミンを添加し、そして混合する
ことにより製造された。この混合物を安定な懸濁物とす
るため２０００ｐｓ　ｉ及び１０００ｐｓ　ｉに設定さ
れた二段階ゴーリン（Ｇａｕｌｉｎ）実験室用ホモゲナ
イザーに通した。徐々に撹拌しながらこの懸濁物に重合
体成分を加えた。次いで重合体を溶解又は分散するため
、混合物を約３０分間撹拌した。

第１表の各配合物は次いで１７５０９の破砕タリンカー
（２０メツシユ）、１６４５ｇの破砕石灰石（２０メソ
シユ）、及び１０５ｇの破砕石膏から成るポルトランド
　メーソンリー　セメントと、合計固体量に対する添加
剤の固体量を０．１％として混合摩砕した。摩砕用粉砕
機は２３０６Ｆにおいて１４，４００回転で操作された
。得られた各摩砕セメント生成物４２０ｇを次いで７２
０９の銘柄砂（ｇｒａｄｅｄ　５ａｎｄ）　、７２０９
の２０／３０砂、及びメーソンリーセメント（モルタル
）に対するＡＳＴＭＣ−９１試験によって１１０±５の
７０−を生じるのに充分な水と混合した。

上記のようにして得られ、第１表の試料番号に対応して
番号を付けられたメーソンリーセメント及び、上記のよ
うにして調製されたが添加剤を含まないブランクのメー
ソンリー　セメント（試料番号０）について保水性及び
ボード寿命の試験を行い、第２表に示されるような結果
を得た。保水性はＡＳＴＭ　Ｃ−９１を用いて試験し：
ボード寿命はＡＳＴＭ　Ｃ−９１に従って１時間に亙り
２０分間隔でフローを測定し、次いで６０分におけるフ
ロー値を初めのフロー値で除し、そして百分率値を得る
ために１００を乗することによって試験した。

第２表の結果は、本発明の添加剤及び慣用の添加剤の両
者を含む試料におけるボード寿命には、添加剤を含まな
い試料Ｏに比較して顕著な増加があることを示している
。慣用の添加剤を含む試料ｌの作業性に比較して、本発
明の添加剤を含む試料２及び３における作業性の質的な
増大が観察された。第２表に示すように、この改善され
た作業性は保水性又はボード寿命を統計的に顕著に損な
うことなく実現された。

実施例　２ メーソンリーセメント生成物の製造の際に添加剤として
使用するために、実施例１、試料２で製造されたような
本発明による改良された生成物がボルトランドメーソン
リーセメントの商業的製造者によって実地試験された。

本発明の生成物は、典型的なメーソンリーセメント成分
、ポルトランドセメント　タリンカー及び石灰石の通常
の混合摩砕の際に添加された。添加剤生成物は使用の時
点まで安定であり、メーソンリーセメント生成物に撥水
性、硬化遅延性及び改善された作業性及びボード寿命を
付与する目的のため番こ添加された。得られるメーソン
リー　セメントは優れた作業性及びボード寿命を有し、
及び１３−１４％の好都合な空気含量を有していた。

実施例　３ 第１表の添加剤について更にエマルションの安定性を試
験した。始めにＱ　’Ｏで２０時間エマルションを凍結
させ、次いで６０°Ｃから０°Ｃまで、各温度に２時間
保持しながら温度を循環させた。この温度循環はエマル
ションの破壊をもたらすことがなく、完全な循環が三回
に互って繰り返された。

これらの結果は本発明の添加剤が使用前に数ケ月間貯蔵
でき、及びこれらの添加剤がドラム缶中に貯蔵すること
に関連する温度変化に耐えることができることを示して
いる。

第　　１　　表 組　　成 物 水 スクロース ジエチレングリコール トール油 空気連行剤 ホルムアルデヒド＊ トリエタノールアミン スタレイ■Ｃ５−４４０ ポリ酢酸ビニル＊＊ 試 ■ ９５ １８ ０ ９４ １２．３ ７．６ １２．３ 料 ９５ １８ ０ ９４ １２．３ ７．６ １２．３ ３ ９５ １８ ０ ９４ １２．３ ７．６ １２．３ ００ 木 ホルムアルデヒドの３７％溶液 木本 ポリ酢酸ビニルの５０％溶液 第 表 保水性 ６０％ ７７％ ７４％ ７４％ ボード寿命 ６１％ ７６％ ７３％ ７７％

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、 ａ）脂肪酸、ロジン酸、それらの塩及びそれらの混合物
   から成る部類から選択された、水不溶性の、撥水性の酸
   ； ｂ）硬化遅延組成物；及び ｃ）ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ヒドロキ
   シプロピル置換多糖類、及びそれらの混合物から成る部
   類から選択された重合体 を含有して成るセメント添加剤。 ２、重合体がポリビニルアルコールであり、固体の重量
   に対し１０ないし２０重量％の量で存在する、特許請求
   の範囲１項に記載の添加剤。 ３、重合体がヒドロキシプロピル置換多糖類であり、固
   体の重量に対し２ないし１５重量％の量で存在する、特
   許請求の範囲１項に記載の添加剤。 ４、重合体がポリ酢酸ビニルであり、固体の重量に対し
   １０ないし２０重量％の量で存在する、特許請求の範囲
   １項に記載の添加剤。 ５、該酸成分がトール油から誘導され、固体の重量に対
   し６０ないし９５重量％の量で存在する、特許請求の範
   囲１項に記載の添加剤。 ６、硬化遅延成分が固体の重量に対し１０ないし２０重
   量％の量で存在する、特許請求の範囲１項に記載の添加
   剤。 ７、該酸の塩を形成できる塩基と該酸を反応させること
   により生じた乳化剤が固体の重量に対し０．１ないし０
   ．３重量％の量で存在する、特許請求の範囲１項に記載
   の添加剤。８、更に乳化安定剤を含有して成る、特許請
   求の範囲１項に記載のセメント添加剤。 ９、該安定剤がグリコールである、特許請求の範囲８項
   に記載のセメント添加剤。 １０、更に空気連行剤を含有して成る、特許請求の範囲
   １項に記載のセメント添加剤。 １１、該空気連行剤がエチレンオキシドの縮合生成物で
   ある、特許請求の範囲１０項に記載の添加剤。 １２、該硬化遅延組成物が炭水化物である、特許請求の
   範囲１項に記載の添加剤。 １３、添加剤が、水に容易に分散可能であり、及び固体
   構成部分がその大きな割合を占める部分として脂肪酸、
   ロジン酸及びそれらの混合物から成る部類から選択され
   た水不溶性の、撥水性の酸成分、水硬セメント用の硬化
   遅延成分、安定なエマルションを形成するような塩を形
   成することが可能な塩基と該酸成分とを反応させること
   により形成された乳化剤、及びポリビニルアルコール、
   ヒドロキシプロピル置換多糖類、ポリ酢酸ビニル、及び
   それらの混合物から成る部類から選択された重合体を含
   有して成る水中油型エマルションから成る水硬セメント
   組成物用の添加剤。 １４、重合体がポリビニルアルコールであり、固体の重
   量に対し１０ないし２０重量％の量で存在する、特許請
   求の範囲１３項に記載の添加剤。 １５、重合体がヒドロキシプロピル置換多糖類であり、
   固体の重量に対し２ないし１５重量％の量で存在する、
   特許請求の範囲１３項に記載の添加剤。 １６、重合体がポリ酢酸ビニルであり、固体の重量に対
   し１０ないし２０重量％の量で存在する、特許請求の範
   囲１３項に記載の添加剤。 １７、該酸成分がトール油から誘導され、固体の重量に
   対し６０ないし９５重量％の量で存在する、特許請求の
   範囲１３項に記載の添加剤。 １８、硬化遅延成分が固体の重量に対し１０ないし２０
   重量％の量で存在する、特許請求の範囲１３項に記載の
   添加剤。 １９、該酸の塩を形成できる塩基と該酸を反応させるこ
   とにより生じた乳化剤が固体の重量に対し０．１ないし
   ０．３重量％の量で存在する、特許請求の範囲１３項に
   記載の添加剤。 ２０、更に乳化安定剤を含有して成る、特許請求の範囲
   １３項に記載の添加剤。 ２１、該乳化安定剤がグリコールである、特許請求の範
   囲２０項に記載の添加剤。 ２２、ポルトランドセメント及び特許請求の範囲１項又
   は１３項に記載の添加剤を含有して成る、水硬セメント
   組成物。 ２３、特許請求の範囲１項又は１３項に記載の添加剤の
   存在においてポルトランドセメントと混合摩砕すること
   を含んで成る方法。 ２４、該添加剤を該セメントに添加する前に該添加剤と
   水とを混合する、特許請求の範囲２３項に記載の方法。 ２５、使用される添加剤の量が該セメントの重量を基準
   として約０．００１ないし約０．３重量％の添加剤固体
   量の範囲である、特許請求の範囲２３項に記載の方法。 ２６、該セメントが石灰石、ポゾラン、チョーク、タル
   ク、粘土、石膏及びそれらの混合物から成る部類から選
   択された材料と混合して摩砕される、特許請求の範囲２
   ３項に記載の方法。