JPH064128B2

JPH064128B2 - シリカヒユ−ムの水分散体

Info

Publication number: JPH064128B2
Application number: JP2249086A
Authority: JP
Inventors: 武黒田; 哲郎笹野; 育夫家室; 貞夫萩原
Original assignee: ONODA SEMENTO KK; TOHO KAGAKU KOGYO KK
Current assignee: ONODA SEMENTO KK; TOHO KAGAKU KOGYO KK
Priority date: 1986-02-04
Filing date: 1986-02-04
Publication date: 1994-01-19
Anticipated expiration: 2009-01-19
Also published as: JPS62180741A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はシリカヒューム水分散体に関し、より詳しくは
分散性及び安定性に優れ、かつ高濃度でも低粘性である
シリカヒュームの水分散体に関するものである。

（従来の技術）シリカヒュームはフェロシリコン製造時に副生される非
晶質な極微粒子シリカでＳｉＯ₂を主成分とするもので
ある。これは主として肥料の増量剤、ゴムの充填剤、鋳
型材料の塗型剤、セメント混和剤、ケイ酸カルシウム板
用混和剤、耐火レンガ用混和剤、グラウト用混和剤など
に使用されてきている。また、これをセメント混和剤と
して使用すると、高強度なセメント製品の得られること
が知られており、一部で実用化されている。

しかしながら、シリカヒューム自体はその比表面積が約
２０m²／ｇ、平均粒径が０．１μｍの超微粒子の粉体で
あるため、かさ比重が０．２で輸送コストが増大し、ま
た取扱い時に粉塵が飛散して環境上好ましくないといっ
た問題が存在している。また、粉体のフラッシュやブリ
ッジ現象を生じやすく安定した定量供給を困難にしてい
る。さらに長期に貯蔵した際は吸湿して凝結固化し、超
微粒子の特徴を喪失するなどの問題点がある。

こうしたことから、これまでもシリカヒュームを水分散
体とすることによって、これらの問題を解決しようとす
る試みがとられたことがあったが、これを単に水に分散
しても低濃度では沈降分離が激しく、また高濃度ではゼ
リー状に凝集して良好な水分散体を得ることが出来なか
った。また、これに一般の界面活性剤を使用して水分散
体を得ようとしても、得られた水分散体のシリカヒュー
ムの濃度は低く、かつ分散の安定性に乏しく、例えば貯
蔵タンク中で上下層に濃度差が生じ、輸送時の各種バル
ブ或いは輸送パイプなどにつまったりして均一な供給が
不可能で実用に供し得ないものであった。

すでにシリカヒュームの水分散体を得るための技術とし
て特開昭６０−１２９１３２号が公知となっている。こ
こではシリカヒューム水分散体を得る分散剤として、高
性能減水剤と呼ばれているナフタリンスルホン酸ホルマ
リン縮合物系、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物
系、精製されたリグニンスルホン酸塩系、ポリカルボン
酸塩系、ナフタリンスルホン酸とリグニンスルホン酸の
共縮合物系、高縮合トリアジン系を使用することを示し
ている。これらを使用して得られたシリカヒューム水分
散体は、ある程度の分散性のものは得られるにしても、
なおゼリー状に凝集し、特に夏期では高温下の安定性に
欠け、実用的にいって満足統べきものではない。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、分散性及び安定性に優れ、低濃度でも安定で
かつ高濃度では低粘性であり、しかもセメント混和剤、
ケイ酸カルシウム板用混和剤、耐火レンガ用混和剤、グ
ラウト用混和剤などに使用して得られる製品にも良好な
物性を付与するシリカヒューム水分散体を得ようとする
ものである。

（問題点を解決するための手段）本発明は、シリカヒューム１０００重量部と、脂肪酸又
はその塩の少なくとも１種の５〜３００重量部と、アニ
オン界面活性剤として燐酸エステル又はその塩の５〜３
００重量部と、水６００〜９０００重量部とを撹拌、混
合してなるシリカヒュームの水分散体である。また本発
明の実施の態様を示すと、上記発明において、脂肪酸が
ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン
酸、イソステアリン酸、オレイン酸、リノール酸及びヤ
シ脂肪酸、牛脂脂肪酸、菜種脂肪酸、天然混合脂肪酸の
いずれかであり、アニオン界面活性剤が炭素数８〜１８
の直鎖又は分岐鎖高級アルコール又は炭素数８〜１８の
アルキル基を有するアルキルフェノール１モルにエチレ
ンオキサイドを３〜２０モル付加した非イオン界面活性
剤のりん酸エステル及びその塩であるシリカヒューム水
分散体である。

本発明に使用されるシリカヒュームは別名シリカフラワ
ー、シリカダスト、ミクロシリカなどと呼ばれフェロシ
リコン製造時の副反応時に生成されるものである。代表
的なものの化学成分としては、ＳｉＯ₂９０±２％、Ａ
ｌ₂Ｏ₃±０．５％、Ｆｅ₂Ｏ₃１．５±０．５％、ＣａＯ
０．５±０．２％、ＭｇＯ１．５±０．５％などで、径
が１ミクロン以下の極微粒子である。

本発明は、シリカヒューム１０００重量部に対して、Ａ
成分として炭素数８〜２２の炭化水素基を有する高級脂
肪酸又はその塩の少なくとも１種５〜３００重量部、Ｃ
成分として燐酸エステル又はその塩のアニオン界面活性
剤の５〜３００重量部、水６００〜９０００重量部とし
たとき、Ａ成分＋Ｃ成分＋水で構成される。しかし、本
発明で使用するＡ成分、Ｃ成分それぞれ単独の使用では
満足するシリカヒューム水分散体は得られない。

本発明のＡ成分に使用される高級脂肪酸としてラウリン
酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、イソ
ステアリン酸、ベヘニン酸などの飽和高級脂肪酸、オレ
イン酸、リノール酸、リノレン酸などの不飽和高級脂肪
酸、その他の合成高級脂肪酸などが上げられる。これら
の高級脂肪酸の中で好ましくはイソステアリン酸、オレ
イン酸、リノール酸である。

また、高級脂肪酸塩の合成に使用される高級脂肪酸は前
述と同じものであって、この中和に使用されるアルカリ
類として苛性ソーダ、苛性カリ、アンモニア、モノエタ
ノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールア
ミン、モルホリン、アミノアルコールなどがあげられる
が好ましくはトリエタノールアミンである。

Ｃ成分のアニオン界面活性剤としては、燐酸エステル又
はその塩があげられる。燐酸エステル又はその塩は、エ
チレンオキサイド付加型非イオン界面活性剤に五酸化燐
またはオキシ塩化燐を反応させることによって得られ、
更にアルカリ類で中和することによって、燐酸エステル
塩が得られる。この合成に使用される炭素数８〜１８の
直鎖又は分岐高級アルコールとしては、デシルアルコー
ル、ラウリルアルコール、セチルアルコール、ステアリ
ルアルコール及び２級ドデシルアルコール、２級トリデ
シルアルコール、２級テトラデシルアルコールなどがあ
り、炭素数８〜１８のアルキル基を有するアルキルフェ
ノールとしては、ノニルフェノール、オクチルフェノー
ル、ジノニルフェノール、ドデシルフェノールなどであ
る。

これらの高級アルコール又はアルキルフェノール１モル
にエチレンオキサイド３〜２０モル付加させた非イオン
界面活性剤１モルに対し五酸化燐又はオキシ塩化燐を１
モル反応させることによって燐酸エステルが得られる
が、更にＡ成分の塩に合成されたものと同じアルカリ類
で中和することによって燐酸エステル塩が得られる。

これらの燐酸エステル及びその塩の中で好ましいものと
して炭素数１２〜１４を有する直鎖又は分岐鎖高級アル
コール又は炭素数８のアルキル基を有するアルキルフェ
ノールにエチレンオキサイド３〜１０モル付加させた非
イオン界面活性剤に五酸化燐１モルを反応させた燐酸エ
ステル及びトリエタノールアミン１モルで中和された燐
酸エステル塩があげられる。

こうして得られた本発明のシリカヒューム水分散体に用
いる界面活性剤はシリカヒューム１０００重量部に対し
てＡ成分を５〜３００重量部、Ｃ成分を５〜３００重量
部使用するが、好ましくはＡ：Ｃが１：３〜２：３であ
る。

この高級脂肪酸及び界面活性剤混合物は、シリカヒュー
ム１０００重量部に対して１０〜６００重量部使用され
るが、好ましい使用量は３０〜２００重量部の範囲であ
る。このシリカヒューム水分散体には必要に応じて水溶
性高分子物質、耐水化剤、消泡剤、防錆剤、更には腐敗
によるカビ、バクテリア発生を抑制するための防菌剤を
適量配合することができる。

シリカヒュームの水分散体を得るには、分散剤を溶解し
た水溶液中にシリカヒュームを少量づつ添加し撹拌混合
する方法が好ましい。この方法は作業性がよく、容易に
シリカヒューム水分散体を得ることができる。なお、更
に均質な超微粒水分散体を得るためには、例えばサンド
グラインダー、アトライター、高速ディスパミル、ホモ
ミキサーなど一般に用いられている分散機が使用される
が、好ましい分散機としてはサンドグライダー、アトラ
イターである。

（発明の効果）このようにして得られた本発明のシリカヒューム水分散
体は、固形分濃度が１０重量％と低濃度でも安定であ
る。また反対に、固形分濃度が７６重量％と高濃度でも
低粘性を示し分散安定性に優れている。こうしたことか
ら、この発明になるシリカヒューム水分散体は、取扱い
が極めて容易であるばかりか、例えばセメント混和剤と
してコンクリートやモルタルに配合した場合セメントの
水和を阻害せず、減水性を有し強度を増大し水密性、耐
久性を向上せしめる効果を有する。

本発明で用いるシリカヒューム用分散剤がどのようにし
てこのように優れた効果をもたらすかの機構は必ずしも
明らかでないが、Ａ成分がシリカヒュームの粒子表面に
吸着してシリカヒューム粒子の分散を助けて再凝集を防
ぎ、更にＣ成分によって分散性を向上させ粘性の安定性
維持に寄与しているものと推定される。

以下、本発明を実施例により更に説明する。なお、実施
例を含む本明細書中の％及び部は重量基準を示す。

(1)実施例１〜２及び比較例１０〜２０のシリカヒュー
ム水分散体の製造方法。

分散化容器に１００部の水を仕込み、常温で撹拌しなが
ら第１表に示す成分を加え分散剤水溶液を調整後、シリ
カヒューム［屋久島電工（株）製シリカフラワー］を徐
々に加え、全所用時間６０分でシリカヒューム分５０％
の水分散液を調整した。

この水分散液を２つに分けて、一方はアトトライター０
１型（三井三池加工機製）を使用して３００ｒ．ｐ．
ｍ．で３０分撹拌し微粒分散化した。他方はサンドグラ
イダー１／２Ｇ型（五十嵐機械製）を使用し、生産量１
２／ｈで微粒分散化した。その結果、アトライター、
サンドグラインダーの分散機種によるシリカヒューム微
粒水分散体の安定性は特に差異は認められなかったの
で、本実施例及び比較例ではともにアトライターを用い
て水分散体を得た。

以上のようにして作成された実施例及び比較例に用いた
シリカヒューム水分散体の成分比は第１表に示す。

第１表のＡ、Ｂ、Ｃ、ＤについてＡ−１オレイン酸Ａ−２イソステアリン酸Ａ−３リノール酸Ｂ−１ラウリルアルコールエチレンオキサイド６モル
付加物Ｂ−２ノニルフェノールエチレンオキサイド７モル付
加物Ｂ−３ノニルフェノールエチレンオキサイド８モルプ
ロピレンオキサイド３モル付加物Ｂ−４オレイルアルコール８モルエチレンオキサイド
付加物Ｃ−１ポリ（５）オキシエチレンノニルフェノールエ
ーテルホスフェート（未中和）Ｃ−２ポリ（３）オキシエチレンラウリルアルコール
エーテルホスフェートトリエタノールアミン塩Ｄ−１カプロン酸Ｄ−２ラウリルアルコールエチレンオキサイド２５モ
ル付加物Ｄ−３メラミンスルホン酸ソーダホルマリン縮合物
（商品名，メルメトンＦ−１０）Ｄ−４リグニンスルホン酸ソーダ塩Ａ−１、Ｃ−１〜２は本発明による分散剤の各成分を表
す。Ｄ−１〜４は比較例の分散剤成分を表す。また、有
効成分はすべて１００％に換算してして使用した。

(2)第１表に示す通りの分散剤組成物で得られたシリカ
ヒューム水分散体の実施例１〜２及び比較例１０〜２０
の各試料について分散安定性試験を実施し、その試験結
果を第２表に示した。

なお、表中１Ｄは１日経過後の試験結果を、１Ｗは１週
間経過後、３Ｍは３ヵ月経過後の試験結果をそれぞれ示
す。また、試料がゼリー状に凝結固化し測定不能となっ
たものについてはＧの記号で示した。

試験方法ａ．貯蔵安定方法容器２５０mlの貯蔵安定度試験用枝付シリンダー（JIS-
K-2208-67)を１点の試料について４本用意した。各々に
実施例及び比較例で得られたシリカヒューム水分散体を
上部標線まで満たす。上記の４本の中２本を促進試験と
して恒温器（４０±１゜C）に、残りの２本を２０゜Cの恒
温恒湿室に放置する。規定日数経過後、先ず上澄み分離
（mm）を測定し、次に各々の上部及び下部より５０mlづ
つをサンプルびんに採取し、その分散体の水分加熱減量
法（JIS-K-3362-78)に準じて測定し加熱後の残留安定度
（％）を求め、各試料の差を貯蔵安定度（％）として示
した。従って、この試験では上下差の残留物（％）の少
ないもの程貯蔵安定性が良好ということになる。

ｂ．粘度測定法容量４５０mlのマヨネーズびんを１点の試料について２
本用意し、各々に実施例及び比較例で得られたシリカヒ
ューム水分散体を４００ml満たす。上記の２本の中１本
を促進試験として恒温器（４０±１゜C）に、残る１本を
２０゜Cの恒温恒湿室に放置する。規定日数経過後、試料
をそのまま静かに２０゜C及び４０゜Cの恒温水槽に入れて
Ｂ型粘度計（東京計器製）で粘度を測定した。なお、粘
度は粘度計の回転数により大幅に異なるので１２ｒ．
ｐ．ｍ．に固定し粘度の具合によってローターのみを変
えて測定した。

（試験結果）実験１、２は本発明の例であり、実験１０〜２０は比較
例である。実験２０はいづれも分散剤も使用しないシリ
カヒューム水分散体の事例である。安定性の目安として
は、一般に水分散体を調整後３月経過後に凝集しないこ
とが必要とされている。

比較例１１，１２，１３，１４，１７，１８，１９につ
いては水分散化直後は液状であったが、１〜２時間後に
はゼリー状に凝集し分散剤としての効果が見られず、分
散剤を使用しない比較例１０と変わらず実用に供し難い
ものであった。

比較例１０，１５，１６については経日貯蔵安定性が悪
かった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０４Ｂ 24/08 24/32 Ａ (72)発明者萩原貞夫千葉県千葉市高洲２の６の14の106 (56)参考文献特開昭61−141613（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリカヒューム１０００重量部と、脂肪酸
又はその塩の少なくとも１種の５〜３００重量部と、ア
ニオン界面活性剤としてりん酸エステル又はその塩の５
〜３００重量部と、水６００〜９０００重量部とを撹
拌、混合してなるシリカヒュームの水分散体。
【請求項２】脂肪酸がラウリン酸、ミリスチン酸、パル
ミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、オレイン
酸、リノール酸及びヤシ脂肪酸、牛脂脂肪酸、菜種脂肪
酸、天然混合脂肪酸のいずれかであり、アニオン界面活
性剤が炭素数８〜１８の直鎖又は分岐鎖高級アルコール
又は炭素数８〜１８のアルキル基を有するアルキルフェ
ノール１モルにエチレンオキサイドを３〜２０モル付加
した非イオン界面活性剤の燐酸エステル及びその塩であ
る特許請求の範囲第１項記載のシリカヒューム水分散
体。