JPH06191914A - 押出成形セメント製品用添加剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セメント系水混練物の押出成形時の脱水現象
を抑え、かつ、滑り性を付与することにより押出時のス
クリュートルクを低減させ、良好な仕上がり外観を製品
に付与する押出成形セメント製品用添加剤を得る。 【構成】 ポリエチレングリコールとジフェニルメタン
ジイソシアネートとの反応により得られる水溶性ポリウ
レタン樹脂からなる押出成形セメント製品用添加剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は押出成形セメント製品用
添加剤に関するものである。さらに詳しくは押出成形時
の水混練物に保形性、保水性、滑り性等を付与するため
に添加する添加剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、押出成形セメント製品用添加剤と
してメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、
ヒドロキシプロピルメチルセルロースなどのセルロース
誘導体や、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアミ
ド、ポリビニルアルコールなどの合成高分子化合物（例
えば、特開昭５７−６１６５２号公報、特開昭５７−２
０９８６６号公報）が知られている。しかし、これらセ
ルロース誘導体は保水性に優れ、押出時の脱水現象は抑
えられるものの、粘着性が強すぎるため、滑り性、離型
性が十分とはいえず、スクリュートルクを増大させた
り、成形品の外観が低下するなどの問題点があった。一
方、ポリエチレンオキサイドなどの合成高分子化合物は
滑り性に優れるものの、保水性が十分ではなく、このた
めセメント質の水混練物を押し出す場合、ダイスにかか
る押出圧力により水が分離し、その結果押出成形が不能
となったり、成形後クラックが発生し外観不良となるな
どの問題点を有していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の押出成形セメント製品用添加剤に見られる上記欠点を
解消する添加剤、すなわち保水性を向上させることによ
り脱水現象を抑え、かつ滑り性を水混練物に付与するこ
とにより、押出時のスクリュートルクを低減させ、かつ
良好な仕上がり外観を製品に付与する押出成形セメント
製品用添加剤を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点を解決すべく鋭意検討した結果、特定の水溶性ポリウ
レタン樹脂を押出成形セメント製品用添加剤として用い
ることにより、押出時のスクリュートルクを低減させ、
かつ良好な仕上がり外観が付与された押出成形セメント
製品を与えることを見いだし本発明に到達した。すなわ
ち本発明は、ヒドロキシル基を有する化合物（ａ）にエ
チレンオキサイドからなるアルキレンオキサイド（ｂ）
を付加した水溶性ポリオキシアルキレン化合物（Ａ）、
およびポリイソシアネート（Ｂ）から誘導される水溶性
ポリウレタン樹脂からなる押出成形セメント製品用添加
剤である。

【０００５】ヒドロキシル基を有する化合物（ａ）とし
ては、例えば、多価アルコール類（エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ヘキシレングリコール、ジ
メチロールプロピオン酸（塩）、グリセリン、トリメチ
ロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリス
リトール、ソルビトール、ショ糖など）；脂肪族一価ア
ルコール類（メタノール、エタノール、オクチルアルコ
ール、ドデシルアルコール、トリデシルアルコール、ス
テアリルアルコール、オレイルアルコールなど）；一価
フェノール類（フェノール、クレゾール、エチルフェノ
ール、イソブチルフェノール、オクチルフェノール）、
多価フェノール類（ヒドロキノン、カテコールなど）；
ビスフェノール類（ビスフェノールＡ、ビスフェノール
Ｓ、テトラメチルビスフェノールＡ、テトラメチルビス
フェノールＳなど）；並びに、水が挙げられる。これら
のうち好ましいものはエチレングリコール、プロピレン
グリコール及び水である。

【０００６】本発明の水溶性ポリオキシアルキレン化合
物（Ａ）は前記の（ａ）にＥＯ単独、またはＥＯと他の
アルキレンオキサイド（プロピレンオキサイド（Ｐ
Ｏ）、１，２−ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラ
ン、α−オレフィンオキサイド等）、アルキレンオキサ
イド置換体（エピクロロヒドリン、スチレンオキサイド
等）を付加して得られる。ＥＯとともに他のアルキレン
オキサイドを用いる場合の付加様式は、ランダム付加で
もブロック付加でもよい。但し、（Ａ）を構成するポリ
オキシアルキレン鎖の末端部分は、ポリイソシアネート
との反応性の点からＥＯが付加しているものが好まし
い。ＥＯとＥＯ以外のアルキレンオキサイドを併用する
場合は、（Ａ）が水溶性である範囲内であればよく、
（Ａ）中のオキシエチレン単位の割合は通常６０重量％
以上、好ましくは８０重量％以上とすればよい。（Ａ）
の数平均分子量は通常１，０００〜３万、好ましくは２
千〜２万５千である。１，０００未満では、ポリウレタ
ン樹脂が水に難溶性となり、３万を越えるとポリイソシ
アネート（Ｂ）との反応性が乏しくなり目的とする性能
を有するポリウレタン樹脂を得ることが困難となる。

【０００７】水溶性ポリオキシアルキレン化合物（Ａ）
としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリオキ
シエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレ
ンオキシプロピレングリコール（ＥＯ含有重量８０
％）、グリセリン、トリメチロールプロパンなどの多価
アルコールのＥＯ単独付加物、同様の多価アルコールの
ＰＯ付加物にさらにＥＯを付加した化合物（ＥＯ含有重
量８０％）およびこれらの２種以上の混合物があげられ
る。これらのうち、好ましいものはポリエチレングリコ
ールおよびポリオキシエチレンオキシプロピレングリコ
ールである。

【０００８】また、ウレタン樹脂のポリオール成分とし
て上記の（Ａ）とともに、必要に応じて、本発明の水溶
性ポリウレタン樹脂の水溶性を阻害しない程度であれば
他のヒドロキシル基を有する化合物を併用することがで
きる。この他のヒドロキシル基を有する化合物としては
（Ａ）の前駆物質として例示したヒドロキシル基を有す
る化合物（但し、水を除く。）などが挙げられる。この
化合物の使用量は、（Ａ）に対して通常１０重量％以下
である。

【０００９】本発明において、ポリイソシアネート
（Ｂ）としては、例えば、4,4'−ジフェニルメタンジイ
ソシアネート（ＭＤＩ）、2,4−もしくは2,6−トリレン
ジイソシアネート（ＴＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシ
アネート（ＨＤＩ）、イソフォロンジイソシアネート
（ＩＰＤＩ）、エチレンジイソシアネート、1,5−ナフ
チレンジイソシアネート、4,4'−ジベンジルジイソシア
ネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェ
ニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート
などのジイソシアネート類、トリレンジイソシアネート
とトリメチロールプロパンとの反応物、アニリンを塩酸
の存在下でホルムアルデヒドを反応させて得たポリアミ
ンをホスゲン化して得られるポリフェニルメタンポリイ
ソシアネート、これらの製造工程で得られる粗製ポリイ
ソシアネートおよびこれらの２種以上の混合物を挙げる
ことができる。これらのうち好ましいものは、ジイソシ
アネート類および粗製ジフェニルメタンジイソシアネー
トである。特に好ましいものは、ＭＤＩ、ＴＤＩ、ＩＰ
ＤＩ、ＨＤＩである。

【００１０】ポリウレタン樹脂を得るにあたり、ポリオ
キシアルキレン化合物（Ａ）中のヒドロキシル基と
（Ｂ）中のイソシアネート基との当量比（ＯＨ／ＮＣ
Ｏ）は、通常（０．８〜１．２）／１である。上記の範
囲内であれば、仕上がり外観の良好な成形品を得ること
が可能となる。ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、
通常２万〜５０万、好ましくは３万〜４０万である。分
子量分布（重量平均分子量／数平均分子量で表す）は、
通常１．３〜６．０、好ましくは１．５〜４．０であ
る。重量平均分子量が２万未満の場合、保水性が不足
し、脱水現象が認められ、５０万を超えた場合セメント
質水混練物の流動性が低下し、いずれの場合もスクリュ
ートルクが増大する。ポリウレタン樹脂中のオキシエチ
レン単位の含有量は通常６０重量％以上、好ましくは７
０重量％以上である。オキシエチレン単位が６０重量％
未満では水溶性が不十分である。ポリウレタン樹脂中の
ポリイソシアネート成分の含有量は通常１０重量％以下
である。ポリイソシアネート成分の含有量が１０重量％
を超えるとポリウレタン樹脂の水溶性が不十分となり、
十分な効果が得られない。

【００１１】ポリウレタン樹脂の製法を例示すると、通
常のウレタンプレポリマーを作成する方法で（Ａ）およ
び（Ｂ）を反応させることによりポリウレタン樹脂が得
られる。反応温度は通常３０〜２００℃、好ましくは５
０〜１８０℃である。反応時間は、通常０．１〜３０時
間、好ましくは０．１〜８時間である。この反応は、溶
剤中で行ってもよい。溶剤としては、アセトン、テトラ
ヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホ
キサイド、トルエン、ジオキサン等が挙げられる。これ
ら溶剤を用いる場合は、反応後、溶剤を除去してポリウ
レタン樹脂を得る。

【００１２】本発明の添加剤は必要に応じて他の添加剤
を併用してもよい。これらの添加剤としては、セルロー
ス誘導体（例えば、メチルセルロース、エチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチル
セルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、およ
びヒドロキシプロピルメチルセルロース）や、ポリビニ
ルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリル
アミドなどの水溶性高分子化合物が挙げられる。これら
のうち好ましくはセルロース誘導体、特に好ましくはメ
チルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースおよび
ヒドロキシプロピルメチルセルロースである。本発明の
添加剤と他の添加剤との割合は特に限定されないが通
常、重量比で１〜１００：９９〜０、好ましくは、２０
〜１００：８０〜０である。

【００１３】本発明の添加剤が用いられるセメント質材
料としては、水硬性セメント例えば普通ポルトランドセ
メント、早強ポルトランドセメント、アルミナセメン
ト、高炉セメントフライアッシュセメントおよび着色セ
メントが挙げられる。また、補強のため繊維質材料例え
ば無機繊維（石綿、岩石綿、ガラス繊維など）および有
機繊維（ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリプロ
ピレン繊維、ビニロン繊維、炭素繊維など）の添加も可
能である。さらに骨材、例えば川砂、ケイ砂、軽量骨
材、ポゾラン等を用いてもよい。本発明の添加剤には必
要に応じて各種セメント用混和剤（材）を併用すること
も可能である。これらの混和剤（材）として公知のセメ
ント分散剤（ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物
塩、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、リグニン
スルホン酸塩など）、硬化遅延剤（グルコン酸塩、クエ
ン酸塩、酒石酸塩、ポリリン酸塩など）、硬化促進剤
（塩化カルシウム、亜硝酸塩など）、収縮低減剤（低級
アルコールアルキレンオキサイド付加物など）、防錆剤
（亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カルシウムなど）、撥水防
水剤（高級脂肪酸、パラフィンなど）、急結剤（アルミ
ン酸カルシウム、カルシウムスルホアルミネート）、膨
張材、高炉スラグ、シリカフューム、石膏、石灰など種
々のものを挙げることができる。

【００１４】セメント質材料に対する本添加剤の配合量
はセメント質、繊維質材料、骨材などの配合割合、成形
品の押出速度、ダイス形状などにより種々変えることが
できるが、セメント質材料１００部に対して添加剤は通
常０．０５〜７部、好ましくは０．２〜５部である。
０．０５部未満では押出機のスクリュートルクが小さく
なるという本発明の効果が得られないことがあり、７部
を超えても同様である。また、セメント質材料１００部
に対して、繊維質材料の量は通常０〜５０部、好ましく
は２〜４０部、骨材の量は通常０〜３００部、好ましく
は０〜２００部、水の量は通常２０〜８０部、好ましく
は２０〜７０部、混和剤（材）の量は通常０〜１０部、
好ましくは０〜８部である。

【００１５】本発明の添加剤の使用方法を示せば以下の
通りである。すなわちセメント質材料、無機質材料、骨
材をニーダー型ミキサーなどでドライブレンドしたの
ち、これに本発明の添加剤をあらかじめ溶解させておい
た水を加え、スクリュー型真空押出成形機、スクリュー
型押出成形機、プランジャー型成形機などで、その先端
に付けたダイス等を通して水混練物を所望の形に成形す
る。押出された押出成形品は切断機などを用いて所望の
長さに切断した後、室温、蒸気養生、またはオートクレ
ーブ養生などで養生後、製品とする。

【００１６】

【実施例】以下実施例、試験例をあげて本発明をさらに
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
なお、実施例、試験例中、部は重量部を表す。 実施例１：ポリエチレングリコール（数平均分子量６，
０００）９０部、ポリオキシエチレンオキシプロピレン
グリコール［ポリプロピレングリコール（数平均分子量
１，７００）にＥＯを付加したもの；数平均分子量８，
５００、ＥＯ＝８０重量％］１２０部、4,4'−ジフェニ
ルメタンジイソシアネート７部（ＯＨ／ＮＣＯ＝１．０
４）を１６０℃で２．５時間反応させ、本発明の水溶性
ポリウレタン樹脂［１］を得た。重量平均分子量は４
７，０００、分子量分布は２．２であった。 実施例２：ポリエチレングリコール（数平均分子量２
０，０００）６４部、ポリオキシエチレンオキシプロピ
レングリコール［ポリプロピレングリコール（数平均分
子量１，６００）にＥＯを付加したもの；数平均分子量
８，０００、ＥＯ＝８０重量％］２２部、トリレンジイ
ソシアネート１部（ＯＨ／ＮＣＯ＝１．０１を１８０で
℃２時間反応させ、本発明の水溶性ポリウレタン樹脂
［２］を得た。重量平均分子量は５２，０００、分子量
分布は２．８であった。 実施例３：ポリエチレングリコール（数平均分子量８，
０００）２００部、ポリオキシエチレンオキシプロピレ
ングリコール［ポリプロピレングリコール（数平均分子
量１，７００）にＥＯを付加したもの；数平均分子量
８，５００、ＥＯ＝８０重量％］２００部、イソフォロ
ンジイソシアネート１１部（ＯＨ／ＮＣＯ＝１．００）
を１６０℃で３時間反応させ、本発明の水溶性ポリウレ
タン樹脂［３］を得た。重量平均分子量は５５，００
０、分子量分布は２．４であった。 実施例４：ポリエチレングリコール（数平均分子量８，
０００）２００部、ポリオキシエチレンオキシプロピレ
ングリコール［ポリプロピレングリコール（数平均分子
量２，０００）にＥＯを付加したもの；数平均分子量
３，５００、ＥＯ＝４０重量％］１００部、ヘキサメチ
レンジイソシアネート９部（ＯＨ／ＮＣＯ＝１．００）
を１７０℃で３時間反応させ、本発明の水溶性ポリウレ
タン樹脂［４］を得た。重量平均分子量は５７，００
０、分子量分布は２．１であった。 実施例５：実施例１で得た水溶性ポリウレタン樹脂
［１］にヒドロシキプロピルメチルセルロース（メトロ
ーズ９０ＳＨ１５０００；信越化学工業製）を重量比で
８０：２０の割合で併用することにより本発明の添加剤
［５］を得た。

【００１７】試験例 実施例１〜５の本発明の添加剤、および比較添加剤とし
てヒドロキシプロピルメチルセルロース（比較例１）、
ポリビニルアルコール（比較例２）、ポリエチレンオキ
サイド（比較例３）を使用し、押出成形品を作成した。
すなわち、普通ポルトランドセメント１００部、石綿２
０部をドライブレンドした後、予め添加剤１部を溶解さ
せておいた水３５部を加え、モルタルミキサーで５分間
混練し水混練物を得た。その混練物を４５ｍｍφのシリ
ンダーを持つスクリュー型押出成形機と、その先端に取
り付けた１０ｍｍφのダイスを通して押出成形を行い、
スクリュー軸にかかるトルクの測定、脱水現象の有無の
観察、および押出成形品の表面状態の観察を行った。評
価結果を表１に示す。

【００１８】

【表１】 （注）表面外観 良好：押出成形品の表面が平滑 不良：押出成形品の表面が鱗状、あるいはひび割れが発
生

【００１９】性能が良好な添加剤とはスクリュー軸にか
かるトルクの値が小さく、ダイス出口からの脱水現象が
なく、押出成形品の外観がなめらかなものである。表１
の試験結果より本発明の添加剤を使用することにより押
出成形機のスクリュートルクが低くなり、成形品のの表
面もなめらかで脱水現象も認められなかった。

【００２０】

【発明の効果】本発明の添加剤は従来の添加剤に比べ以
下の特長を有するものである。 （１）押出成形機にかかるトルクが低くなる。本発明の
添加剤を使用することにより、水混練物のダイス内での
滑りが良くなったり、粘着性が低下するため、押出成形
機にかかるトルクが低下する。 （２）脱水が抑制される。本発明の添加剤を使用するこ
とにより、水混練物の保水性が向上し、成形機内での脱
水現象が抑えられる。 （３）押出成形品の外観が良好となる。本発明の添加剤
を使用することにより、水混練物の保水性、滑り性が良
好となり、成形品の表面仕上がり状態が良好となる。 （４）押出成形品の単位時間当たりの生産量が増加す
る。本発明の添加剤を使用することにより、押出成形機
にかかるトルクが低下するため、押出速度を上げること
が可能となり、成形品生産量が増加する。 上記効果を奏することから本発明の添加剤を用いた押出
成形品は建築物の外壁材、間仕切材、天井材などに有用
である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒドロキシル基を有する化合物（ａ）に
   エチレンオキサイドからなるアルキレンオキサイド
   （ｂ）を付加した水溶性ポリオキシアルキレン化合物
   （Ａ）、およびポリイソシアネート（Ｂ）から誘導され
   る水溶性ポリウレタン樹脂からなる押出成形セメント製
   品用添加剤。
2. 【請求項２】 水溶性ポリウレタン樹脂中のオキシエチ
   レン単位の含有量が６０重量％以上である請求項１記載
   の押出成形セメント製品用添加剤。
3. 【請求項３】 水溶性ポリウレタン樹脂中のポリイソシ
   アネート成分の含有量が１０重量％以下である請求項１
   または２記載の押出成形セメント製品用添加剤。
4. 【請求項４】 ポリオキシアルキレン化合物（Ａ）が、
   ポリオキシエチレングリコールおよび／またはポリオキ
   シエチレンオキシプロピレングリコールである請求項１
   〜３のいずれか記載の押出成形セメント製品用添加剤。
5. 【請求項５】 該ポリイソシアネート成分が４，４’−
   ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、２，４
   −もしくは２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤ
   Ｉ）、イソフォロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）およ
   びヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）からなる
   群より選ばれる１種以上の化合物である請求項１〜４の
   いずれか記載の押出成形セメント製品用添加剤。