JPH04122430A - 微粒子無機粉末用水系分散安定剤 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微粒子無機粉末用水系分散安定剤に関する。更
に詳しくは、分散性が良好で且つ長時間保存しても沈降
物やハードケーキを生成せず、再分散性の良い微粒子無
機粉末用水系分散安定剤に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕微粒子
無機粉末とは、砂利、砂、砕石、石粉、フライアッンユ
及び高炉スラグなどを湿式又は乾式粉砕することにより
得られる微粉末で、その用途はコンクリート混和材やプ
ラスチックのフィラー、農薬のバインダー等である。し
かし微粒子無機粉末は一般に平均粒径が１．０μｍ以下
であり、その取り扱いは必ずしも容易ではない。特に粉
塵の飛散による環境汚染や珪肺は大きな問題であり、用
途開発の妨げとなっている。

この問題を解決するために微粒子無機粉末をスラリー化
することが検討されているが、スラリーの長期安定性や
再分散性が悪く、更に沈降物がハードケーキを生成する
という欠点を有している。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記した従来の欠点を改善すべくなされたもの
で、微粒子無機粉末の分散性が良好で且つ長時間保存し
ても沈降物やハードケーキを生成せず、再分散性の良い
微粒子無機粉末用水系分散安定剤を提供するものである
。本発明で言う微粒子無機粉末とは、上記のような微粉
末で、シリカを６０重量％以上含有し、平均粒径が０．
０１〜１．０μｍのものである。

一般に微粉末の懸濁液（スラリー）の製造には分散剤と
呼ばれる界面活性剤が使用されておす、その分散作用に
より微粉末は水中に安定に懸濁した分散系となる。しか
し、この分散系も本来熱力学的に不安定なので長時間放
置すると（散粉末粒子は沈降する。一般に分散性が良好
なほど沈降した粒子は細密充填に近い沈降物になるので
、硬く再分散しにくい沈澱物、即ちハードケーキをつく
る。従って、分散剤を作ったのち直ぐ分散剤を使用する
場合には分散剤は非常に優れた効果を有しているが、長
時間保存して使用する場合はハードケーキが生成される
ので再分散性が悪いという問題が生じる。従来の微粒子
無機粉末用の分散剤は微粉末の二次粒子を次粒子にほぐ
す作用と、はぐれた粒子が再び凝集するのを防ぐ作用が
強いが、沈降後にハードケーキを生成しやすく長時間保
存する場合には十分満足なものとは言えず、改善が望ま
れていた。

本発明者らは、微粒子無機粉末に対する分散効果を有し
且つ沈降物がハードケーキを生成しない作用を有する分
散安定剤を見出すべく鋭意＝４ 研究した結果、上記の両作用を有する分散安定剤を見出
し、本発明を完成した。

即ち、本発明は、分子内にスルホン基、カルボキシル基
及び水酸基から選ばれた官能基を１種又は２種以上有す
る水溶性高分子であって、その平均分子量が２．０００
〜５０．０００で且つ分子量１．０００以下のものの含
量が５重量％未満である水溶性高分子からなる平均粒径
０．０１〜１．０μｍの微粒子無機粉末用水系分散安定
剤を提供するものである。

本発明で使用される水溶性高分子としては、ナフタリン
環、ベンゼン環、トリアジン環を１種以上有する芳香族
スルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、例えば、ナフタリ
ンスルホン酸ホルマｌＪン縮合物、メラミンスルホン酸
ホルマリン縮合物、フェノールスルホン酸ホルマリン縮
合物、リグニンスルホン酸、フェノールとフェノールス
ルホン酸共縮合物、フェノールとスルファニル酸共縮合
物、フェノールとフルファニル酸とメラミンとの三元共
縮合物など、又は（メり）アクリル酸、α、β−不飽和
ジカルボン酸からなるポリカルボン酸、例えばポリ　（
メタ）アクリル酸、アクリル酸とマレイン酸の共重合物
、オレフィンと無水マレイン酸の共重合物などが好まし
い。これらの重（縮）合物又は共電（縮）合物は、その
ままでも微粒子無機粉末の分散安定剤として使用できる
が、必要に応じて更にアルカリ性物質で中和して用いる
ことも可能である。

アルカリ性物質としては、−価金属及び二価金属の水酸
化物、塩化物及び炭酸塩、アンモニア、有機アミン等が
挙げられる。

本発明の実施に当たっては、特定の分子量分布を有する
水溶性高分子が優れた効果をもたらすことが見出された
。本発明において、化合物の分子量分布とは、ポリスチ
レンスルホン酸ナトリウムを基準物質とするゲルパーミ
エイションクロマトグラフィーにより求められるもので
あり、その平均分子量が２．０００〜５０．０００、か
つ分子量１．０００以下が５重量％未満て、分子量５０
、０００以上が１０重量％未満であればさらに良い。

」二記分子量より低分子量が多くなると微粒子無機粉末
の分散効果は優れるがハードケーキ生成防止効果がうす
れ、又上記分子量分布より高分子量が多くなると粉末に
対する凝集効果が顕著となり分散効果が小さくなり期待
する効果が得にくい。

本発明による水系分散安定剤の使用量は、微粒子無機粉
末に対し０．０５〜５重量％が望ましい。

本発明における水溶性高分子の分子量制御は、高分子分
離膜を用い分画により行うことが望ましい。特に限外濾
過膜が適しており、ポリスルホン系（例えば旭化成工業
■製５ＩＰ−１０１３、三菱レーヨン■製Ｇ−２，Ｇ−
５，Ｇ−２０，Ｇ−５０）、アクｔＪ　ルニトリル系（
例えば、旭化成工業■製ＡＩＬ１０１．０．　ＡＣＬ−
１０１０，ＡＣＬ−１０５０）、アセテートセルロース
系（例えば、ウルバック＠製Ａ−１５Ｔ）、高分子電解
質系（例えば、ウルバック■製Ｇ−０５゜Ｇ−１０７）
及び合成高分子系（例えば、旭化成工業■製５ＩＰ−１
０１３，５ＥＰ−１０１３＞の限外濾過膜が使用できる
。

限外濾過膜による分画の最大の特長は、スラリーの分散
安定化に有効な分子量を選択すると共に、分散安定化に
マイナス作用を及ぼす分子量部分を除去しろる点である
。即ち、分子量１０００以下のものはスラリーの分離を
促進する作用があり、分子量５０．０００以上のものは
スラリーの流動性を低下させるため好ましくない。

一般に重縮合反応によって得られる水溶性高分子は、分
子量分布が広範囲にわたり、限外濾過膜による分画によ
り得られるシャープな分子量分布を有する水溶性高分子
に比較し、分散安定性が大きく劣るものである。

本発明の分散安定剤の使用に際して、アトライター、サ
ンドミル、ロールミル、ボールミル、ホモジナイザー、
ミキサーなどのいずれの分散機器を用いてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、微粒子無機粉末の分散性が良好で且つ
長時間保存しても沈降物やノ＼−ドケ一キを生成せず、
再分散性の良い水系分散安定剤が提供され、この水系分
散安定剤を用いることにより、微粒子無機粉末のスラリ
ー化が可能となり、その取り扱いが極めて容易となる。

その結果得られる微粒子無機粉末のスラリーはコンクリ
ート混和材、肥料のコーテイング材、セメント添加材、
石膏添加材、耐火レンガ用添加材等への用途に用いられ
て優れた効果を発揮し得る。

〔実　施　例〕

以下実施例により本発明を詳述するが、本発明はこれら
に限定されるものではない。

実施例１ 高炉スラグ粉末（新日鉄化学製）及びフライアッシュ（
中国電力産）を重量比１：１で混合した後、サンドミル
（アシザワ■製、ＰＭ２５ＴＥＸ）を用い、湿式粉砕に
て微粒子無機粉末を製造した。この粉末の平均粒径は０
．５５μｍ（島津製作所製の５Ａ−ＣＦ２にて測定）で
ある。この微粒子無機粉末１．０００　ｇを分散安定剤
を含む水溶液５０〇−中に加えスパーチルで攪拌した後
、ホモジナイザー（特殊機器工業■製）で１０分間混合
して分散液を得た。この分散液の粘度をＢ型粘度計で測
定した後、５０ｍ１の乳化試験管に入れ、２０℃の恒温
室に静置し、３０日後及び９０日後の分散安定性を評価
した。

この３０８．９０日後の分散安定性の評価は、沈降物の
有無及び沈降物の硬さと再分散性の容易さを定性的に判
定した。

沈降物の有無 ○：沈降物なし △：僅かに沈降している ×：５０％以上沈降している 沈降物の硬さと再分散性 ○：上澄液を攪拌すると分散する △：柔らかくスパーチルで容易に崩れ再分散する ×：硬く再分散しない 実験に用いた分散安定剤は次のものである。

下記Ａ−Ｉの水溶性高分子界面活性剤を分画した。

限外濾過膜として旭化成工業■製へＨＬ−１０１０（分
画分子量５０．０００）及び５ＥＰ−１０１３（分画分
子量３．０００）を２段に組み合わせ、分子量５０．０
００以上及び分子量３．０００以下を除去した。

Ａ：ナフクレンスルホン酸ホルマリン縮合物（花王■製
、マイティ１５０） Ｂ：リグニンスルホン酸塩（ジージアパシフィック■製
、リグノサイト４０１） Ｃ：メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物（昭和電工■
製、メルメント） Ｄ＝マフエノールフェノールスルホン酸共縮合物（花王
■研究所製） Ｅ：フェノール／スルファニル８　共ｇ　合物（花王側
研究所製） Ｆ：ポリアクリル酸ソーダ（花王側製、ポイズＧニアク
リル酸とマレイン酸のコポリマー（花王側製、ポイズ５
２０） Ｈ：イソブチレンと無水マレイン酸のコポリマ−（花王
■研究所製） Ｉ：ペンテント無水マレイン酸のコポリマー（日本ゼオ
ン■製、ワーク５００） 得られた分散安定剤の平均分子量及び分子量１、０００
以下と分子量５０．０００以上の含有パーセントと分散
安定性の評価結果を表−１に示す。

尚、分散安定剤は、微粒子無機粉末に対し０．５重量％
添加した。

表−１の結果より、実験Ｎｏ、　１の分散安定剤無添加
スラリーは、粘度が５．６２０ｃｐと極めて高く、又沈
降物が生じ分散安定性が乏しいことが判る。

また、比較品である実験Ｎｏ、　２〜Ｎｏ、１０のスラ
リーは無添加スラリーに比し、粘度の低減効果は見られ
るが、分散安定性は乏しく沈降物が生じている。

さらに、本発明品である実験Ｎｏ、１１〜Ｎｏ、１９の
スラリーは比較品に比し、スラリーの粘度が約２００ｃ
ｐ低減すると共に、分散安定性が顕著であり、沈降物の
再分散性も良好である。特に実験Ｎｏ、１１゜Ｎｏ、１
４では、９０日後においても沈降は全く見られず、極め
て優れたスラリーの安定性を示している。

実施例２ 微粒子無機粉末の粒径とスラリーの安定性について検討
した。

微粒子無機粉末は、実施例１と同様の材料及び湿式粉砕
機を用い、粉砕時間を変化させることにより、表−２に
示す各種平均粒径を有する粉末を得た。

分散安定剤は実施例１の実験Ｎ０１１で使用したナフタ
レンスルホン酸ホルマリン縮合物の分画品（平均分子量
；４，１８０、分子量１．０００以下２％、分子量５０
．０００以上１０％）を用いた。スラリーの安定性の判
定は、実施例１と同様に行った。

評価結果を表−２に示す。

表−２ 表−２の結果より、実験Ｎｏ、　１とＮｏ、　２の粒径
の大きいスラリーは、３０日で沈降物が発生し、安定性
も悪く、一方、実験Ｎｏ、　３とＮｏ、　４の微粒子無
機粉末を用いたスラリーは、９０日でも沈降物の発生は
なく、極めて安定した状態を示していることが判る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　分子内にスルホン基、カルボキシル基及び水酸基か
   ら選ばれた官能基を１種又は２種以上有する水溶性高分
   子であって、その平均分子量が２，０００〜５０，００
   ０で且つ分子量１，０００以下のものの含量が５重量％
   未満である水溶性高分子からなる平均粒径０．０１〜１
   ．０μｍの微粒子無機粉末用水系分散安定剤。 ２　水溶性高分子が、芳香族スルホン酸ホルムアルデヒ
   ド縮合物又はその塩、又はポリカルボン酸又はその塩の
   １種又は２種以上からなる請求項１記載の水系分散安定
   剤。 ３　芳香族スルホン酸ホルムアルデヒド縮合物が、ナフ
   タリン環、ベンゼン環又はトリアジン環を有するモノマ
   ーの１種又は２種以上のホルムアルデヒド縮合物である
   請求項２記載の水系分散安定剤。 ４　ポリカルボン酸が、（メタ）アクリル酸、α，β−
   不飽和ジカルボン酸の１種又は２種以上の重合物である
   請求項２記載の水系分散安定剤。 ５　水溶性高分子中の分子量５０，０００以上のものの
   含量が１０重量％未満である請求項１乃至４の何れかに
   記載の水系分散安定剤。