(57)【要約】  セメント押出し用モルタル組成物で用いられる、未加工コットンリンターから製造されたセルロースエーテル、および、少なくとも１種の添加剤で構成される混合組成物であって、ここで、本セメント押出し用モルタル組成物中のセルロースエーテルの量は有意に低減されている。このセメント押出し用モルタル組成物を十分な量の水と混合し、押出し、従来の類似のセルロースエーテルを用いた場合と同等か、または、それより低いひび割れの形成を示す物体を形成すると、得られた軟練りモルタルの可塑化および／または押出し特性は、従来の類似のセルロースエーテルを用いた場合と比べて改善されているか、またはそれと同等である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント押出し用モルタルに使用するための混合組成物であって、
ａ）２０〜９９．９重量％の量の、未加工コットンリンターから製造されたアルキルヒドロキシアルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、および、それらの混合物からなる群より選択されるセルロースエーテル、および、
ｂ）０．１〜８０重量％の量の、有機性または無機性の増粘剤、垂れ防止剤、空気連行剤、湿潤剤、消泡剤、流動化剤、高性能吸収体、分散剤、カルシウム錯化剤、遅延剤、促進剤、撥水剤、再分散性粉末、バイオポリマーおよび繊維からなる群より選択される少なくとも１種の添加剤、
を含み、ここで、該混合組成物をセメント押出し用硬練りモルタル配合物に用いて、十分な量の水と混合すると、該配合物は、パイプ、レンガ、プレート、距離ホルダーまたはその他の物体の押出しのためのモルタルとして用いることができるモルタルになると予想され、ここで、モルタル組成物中の混合組成物の量は低減されており、得られた軟練りモルタルのひび割れの形成は、従来の類似のセルロースエーテルを用いた場合と同等か、または、それより低く、同時に、可塑化および／または押出し特性は、従来の類似のセルロースエーテルを用いた場合と比べて改善されているか、またはそれと同等である、上記混合組成物。
【請求項２】
前記アルキルヒドロキシアルキルセルロースのアルキル基は、１〜２４個の炭素原子を有し、ヒドロキシアルキル基は、２〜４個の炭素原子を有する、請求項１に記載の混合組成物。
【請求項３】
前記セルロースエーテルは、メチルヒドロキシエチルセルロース（ＭＨＥＣ）、メチルヒドロキシプロピルセルロース（ＭＨＰＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、エチルヒドロキシエチルセルロース（ＥＨＥＣ）、メチルエチルヒドロキシエチルセルロース（ＭＥＨＥＣ）、疎水化修飾したエチルヒドロキシエチルセルロース（ＨＭＥＨＥＣ）、疎水化修飾したヒドロキシエチルセルロース（ＨＭＨＥＣ）、および、それらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の混合組成物。
【請求項４】
前記混合物は、メチルセルロース（ＭＣ）、メチルヒドロキシエチルセルロース（ＭＨＥＣ）、メチルヒドロキシプロピルセルロース（ＭＨＰＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、エチルヒドロキシエチルセルロース（ＥＨＥＣ）、疎水化修飾したヒドロキシエチルセルロース（ＨＭＨＥＣ）、疎水化修飾したエチルヒドロキシエチルセルロース（ＨＭＥＨＥＣ）、メチルエチルヒドロキシエチルセルロース（ＭＥＨＥＣ）、スルホエチルメチルヒドロキシエチルセルロース（ＳＥＭＨＥＣ）、スルホエチルメチルヒドロキシプロピルセルロース（ＳＥＭＨＰＣ）、および、スルホエチルヒドロキシエチルセルロース（ＳＥＨＥＣ）からなる群より選択される１種またはそれ以上の従来のセルロースエーテルをさらに含む、請求項１に記載の混合組成物。
【請求項５】
前記セルロースエーテルの量は、７０〜９９．５重量％である、請求項１に記載の混合組成物。
【請求項６】
前記少なくとも１種の添加剤の量は、０．５〜３０重量％である、請求項１に記載の混合組成物。
【請求項７】
前記少なくとも１種の添加剤は、多糖類からなる群より選択される有機性の増粘剤である、請求項１に記載の混合組成物。
【請求項８】
前記多糖類は、スターチエーテル、スターチ、グアール、グアール誘導体、デキストラン、キチン、キトサン、キシラン、キサンタンガム、ウェランガム、ジェランガム、マンナン、ガラクタン、グルカン、アラビノキシラン、アルギナート、および、セルロース繊維からなる群より選択される、請求項７に記載の混合組成物。
【請求項９】
前記少なくとも１種の添加剤は、アクリルアミドのホモまたはコポリマー、ゼラチン、ポリエチレングリコール、カゼイン、リグニンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、スルホン化メラミン−ホルムアルデヒド縮合体、スルホン化ナフタレン−ホルムアルデヒド縮合体、ポリアクリル酸塩、ポリカルボキシレート  エーテル、ポリスチレンスルホン酸塩、リン酸塩、ホスホン酸塩、アクリル酸およびそれらの塩の架橋されたホモまたはコポリマー、１〜４個の炭素原子を有する有機酸のカルシウム塩、アルカノアートの塩、硫酸アルミニウム、金属アルミニウム、ベントナイト、モンモリロナイト、海泡石、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリビニルアルコール、および、酢酸ビニル系のホモ、コまたはターポリマー、マレイン酸エステル、エチレン、スチレン、ブタジエン、ビニルバーサテート、および、アクリル単量体からなる群より選択される、請求項１に記載の混合組成物。
【請求項１０】
前記少なくとも１種の添加剤は、カルシウムキレート剤、フルーツ酸、および、表面活性物質からなる群より選択される、請求項１に記載の混合組成物。
【請求項１１】
前記モルタルで用いられる混合物の有意に低減された量は、少なくとも５％の低減である、請求項１に記載の混合組成物。
【請求項１２】
前記モルタルで用いられる混合物の有意に低減された量は、少なくとも１０％の低減である、請求項１に記載の混合組成物。
【請求項１３】
前記混合組成物は、ＭＨＥＣまたはＭＨＰＣ、および、流動化剤である、請求項４に記載の混合組成物。
【請求項１４】
前記流動化剤は、カゼイン、リグニンスルホン酸塩、ナフタレン−スルホン酸塩、スルホン化メラミン−ホルムアルデヒド縮合体、スルホン化ナフタレン−ホルムアルデヒド縮合体、ポリアクリル酸塩、ポリカルボキシレート  エーテル、ポリスチレンスルホン酸塩、および、それらの混合物からなる群より選択される、請求項１３に記載の混合組成物。
【請求項１５】
セメント押出し用モルタル組成物であって、水硬性セメント、細骨材原料および水分保持剤、ならびに、未加工コットンリンターから製造された少なくとも１種のセルロースエーテルの可塑化および／または押出し助剤を含み、ここで、該セメント押出し用硬練りモルタル組成物を十分な量の水と混合すると、パイプ、レンガ、プレート、距離ホルダーまたはその他の物体の押出しのために用いることができる軟練りセメント押出し用モルタルになり、ここで、該モルタル中のセルロースエーテルの量は有意に低減されており、得られた軟練りモルタルのひび割れの形成は、従来の類似のセルロースエーテルを用いた場合と同等か、または、それより低く、同時に、可塑化および／または押出し特性は、従来の類似のセルロースエーテルを用いた場合と比べて改善されているか、またはそれと同等である、上記組成物。
【請求項１６】
前記少なくとも１種のセルロースエーテルは、未加工コットンリンターから製造された、アルキルヒドロキシアルキルセルロース、および、ヒドロキシアルキルセルロース、および、それらの混合物からなる群より選択される、請求項１５に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項１７】
前記アルキルヒドロキシアルキルセルロースのアルキル基は、１〜２４個の炭素原子を有し、ヒドロキシアルキル基は、２〜４個の炭素原子を有する、請求項１６に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項１８】
前記セルロースエーテルは、メチルヒドロキシエチルセルロース（ＭＨＥＣ）、メチルヒドロキシプロピルセルロース（ＭＨＰＣ）、メチルエチルヒドロキシエチルセルロース（ＭＥＨＥＣ）、エチルヒドロキシエチルセルロース（ＥＨＥＣ）、疎水化修飾したエチルヒドロキシエチルセルロース（ＨＭＥＨＥＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、疎水化修飾したヒドロキシエチルセルロース（ＨＭＨＥＣ）、および、それらの混合物からなる群より選択される、請求項１５に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項１９】
前記セルロースエーテルは、適用可能であれば、無水グルコース単位あたり、０．５〜２．５のメチルまたはエチル置換度、０．０１〜６のヒドロキシエチルまたはヒドロキシプロピルのモル置換度（ＭＳ）、および、０．０１〜０．５の疎水性置換基／置換基のモル置換度（ＭＳ）を有する、請求項１８に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項２０】
前記セルロースエーテルの量は、０．０５〜２．０重量％である、請求項１５に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項２１】
有機性または無機性の増粘剤、垂れ防止剤、空気連行剤、湿潤剤、消泡剤、流動化剤、高性能吸収体、分散剤、カルシウム錯化剤、遅延剤、促進剤、撥水剤、再分散性粉末、バイオポリマーおよび繊維からなる群より選択される１種またはそれ以上の添加剤と組み合わせた、請求項１５に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項２２】
前記１種またはそれ以上の添加剤は、多糖類からなる群より選択される有機性の増粘剤である、請求項２１に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項２３】
前記多糖類は、スターチエーテル、スターチ、グアール、グアール誘導体、デキストラン、キチン、キトサン、キシラン、キサンタンガム、ウェランガム、ジェランガム、マンナン、ガラクタン、グルカン、アラビノキシラン、アルギナート、および、セルロース繊維からなる群より選択される、請求項２２に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項２４】
前記１種またはそれ以上の添加剤は、ポリアクリルアミド、ゼラチン、ポリエチレングリコール、カゼイン、リグニンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、スルホン化メラミン−ホルムアルデヒド縮合体、スルホン化ナフタレン−ホルムアルデヒド縮合体、ポリアクリル酸塩、ポリカルボキシレートエーテル、ポリスチレンスルホン酸塩、フルーツ酸、リン酸塩、ホスホン酸塩、アクリル酸およびそれらの塩の架橋されたホモまたはコポリマー、有機酸のカルシウム塩、アルカノアートの塩、硫酸アルミニウム、１〜４個の炭素原子を有する金属アルミニウム、ベントナイト、モンモリロナイト、海泡石、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリビニルアルコール、および、酢酸ビニル系のホモ、コまたはターポリマー、マレイン酸エステル、エチレン、スチレン、ブタジエン、ビニルバーサテート、および、アクリル単量体からなる群より選択される、請求項２１に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項２５】
前記１種またはそれ以上の添加剤の量は、０．０００１〜１５重量％である、請求項２１に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項２６】
前記細骨材原料は、ケイ砂、ドロマイト、石灰石、軽量骨材、ゴム粉末、および、フライアッシュからなる群より選択される、請求項１５に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項２７】
前記軽量骨材は、パーライト、発泡ポリスチレン、コルク、膨張バーミキュライト、および、中空ガラス球状体からなる群より選択される、請求項２６に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項２８】
前記細骨材原料は、１０〜９０重量％の量で存在する、請求項２６に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項２９】
前記細骨材原料は、２０〜８０重量％の量で存在する、請求項２６に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項３０】
前記水硬性セメントは、ポルトランドセメント、ポルトランドスラグセメント、ポルトランドシリカフュームセメント、ポルトランドポゾランセメント、ポルトランドバーントシェールセメント、ポルトランド石灰石セメント、ポルトランド複合セメント、高炉セメント、ポゾランセメント、複合セメント、および、アルミン酸カルシウムセメントからなる群より選択される、請求項１５に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項３１】
前記水硬性セメントは、１０〜９０重量％の量で存在する、請求項１５に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項３２】
前記水硬性セメントは、１５〜７０重量％の量で存在する請求項１５に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項３３】
消石灰、石膏、ポゾラン、高炉スラグおよび水硬性石灰からなる群より選択される少なくとも１種のその他の鉱物性の結合剤と組み合わせた、請求項１５に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの鉱物性の結合剤は、０．１〜３０重量％の量で存在する、請求項３３に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項３５】
前記セメント押出し用モルタル組成物で用いられるセルロースエーテルの有意に低減された量は、少なくとも５％の低減である、請求項１５に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項３６】
前記セメント押出し用モルタル組成物で用いられるセルロースエーテルの有意に低減された量は、少なくとも１０％の低減である、請求項１５に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項３７】
前記ＭＨＥＣまたはＭＨＰＣは、ブルックフィールドＲＶＴ粘度計で、２重量％、２０℃および２０ｒｐｍで、スピンドル番号７を用いて測定した場合、８０，０００ｍＰａより大きい水溶液のブルックフィールド粘度を有する、請求項１８に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【請求項３８】
前記ＭＨＥＣまたはＭＨＰＣは、ブルックフィールドＲＶＴ粘度計で、２重量％、２０℃および２０ｒｐｍで、スピンドル番号７を用いて測定した場合、９０，０００ｍＰａより大きい水溶液のブルックフィールド粘度を有する、請求項１８に記載のセメント押出し用モルタル組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００４年４月２７日付けで出願された米国仮出願番号６０／５６５，６４３の利益を主張する。
【０００２】
発明の分野
本発明は、改善された水分保持剤、および／または、未加工コットンリンターから製造された可塑化／押出し助剤を用いた、セメント押出しプロセスのための混合組成物に関する。
【０００３】
発明の背景
従来のセメントモルタルは、セメントと砂の簡単な混合物であることが多い。この乾燥混合物を水と混合し、モルタルを形成することができる。これらの従来のモルタルそのものは、低い流動性またはこて塗適性および作業性しか有さない。その結果として、特に夏季、暑中条件下で、モルタルから水分が急速に蒸発または除去され、劣った、または低い作業性、同様に、短い可使時間および補正時間、ならびにセメントの不十分な水和を引き起こすために、これらのモルタルの塗布は大きな労働力を要する。
【０００４】
従来の硬化モルタルの物理特性は、その水和プロセス、従って凝結工程中のそれらからの水分の除去速度の影響を強く受ける。凝結反応の開始時の水分の除去速度の上昇によって、または、モルタル中の水の濃度の減少によって、これらのパラメーターに影響を与えるあらゆる作用が、得られたモルタルの物理特性およびひび割れの形成の劣化を引き起こす可能性がある。
【０００５】
上述の水分が失われる問題を克服する、または最小化するために、従来技術は、この問題を軽減するためのセルロースエーテルの水分保持剤としての使用を開示している。この従来技術の例は、米国特許第４，５０１，６１７号であり、こて塗適性、または、モルタルの流動性を改善するための保水性の補助剤として、ヒドロキシプロピルヒドロキシエチルセルロース（ＨＰＨＥＣ）の使用を開示している。硬練りモルタル用途におけるセルロースエーテルの使用が、従来技術の特許、例えばＤＥ３０４６５８５、ＥＰ５４１７５、ＤＥ３９０９０７０、ＤＥ３９１３５１８、ＣＡ２４５６７９３、および、ＥＰ７７３１９８で開示されている。
【０００６】
ドイツ国公報第４，０３４，７０９号Ａ１は、水硬性セメントモルタルまたはコンクリート組成物への添加剤としての、セルロースエーテルを製造するための未加工コットンリンターの使用を開示している。
【０００７】
セルロースエーテル（ＣＥ）は、商業的に重要な水溶性ポリマーの重要なクラスの代表である。これらのＣＥは、水性媒体の粘度を高めることができる。このＣＥの粘性化する能力は、主として、その分子量、それに結合した化学置換基およびポリマー鎖の構造的な特徴によって制御される。ＣＥは、構築、塗料、食品、パーソナルケア、医薬、接着剤、界面活性剤／洗剤、油田、製紙産業、セラミック、重合プロセス、皮革産業および織物のような多くの用途で用いられる。
【０００８】
建築産業では、メチルセルロース（ＭＣ）、メチルヒドロキシエチルセルロース（ＭＨＥＣ）、エチルヒドロキシエチルセルロース（ＥＨＥＣ）、メチルヒドロキシプロピルセルロース（ＭＨＰＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、および、疎水化修飾したヒドロキシエチルセルロース（ＨＭＨＥＣ）が、単独で、または組み合わせのいずれかで、硬練りモルタル配合物に最も広く用いられている。硬練りモルタル配合物は、無機性の結合剤としての石膏、セメントおよび／または石灰のブレンドを意味し、これらは、単独で、または、骨材（例えばシリカおよび／または炭酸塩砂／粉末）および添加剤と組み合わせて、のいずれかで用いられる。
【０００９】
それらを使用するために、これらの乾燥混合物は、水と混合して軟練り材料として用いられる。目的とする塗布のために、水に溶解すると高粘性を付与する水溶性ポリマーが必要である。ＭＣ、ＭＨＥＣ、ＭＨＰＣ、ＥＨＥＣ、ＨＥＣもしくはＨＭＨＥＣ、またはそれらの組み合わせを用いることによって、望ましい硬練りモルタル特性、例えば高い保水性（すなわちその結果として、含水量の規定された制御、および、より少ないひび割れの形成）が達成される。加えて、得られた材料の改善された作業性、および、十分なコンシステンシーを観察することができる。ＣＥ溶液の粘度の増加により、改善された保水能力および付着特性が得られるため、より効率的に、かつ費用効率よく作用するように高分子量のＣＥが望ましい。溶液の高い粘度を達成するために、開始時のセルロースエーテルは、慎重に選択する必要がある。現在のところ、精製コットンリンターまたは高粘度の木材パルプを用いることによって、達成できる最大２重量％溶液の粘度は、約７０，０００〜８０，０００ｍＰａである（ブルックフィールドＲＶＴ粘度計を用いて、２０℃および２０ｒｐｍで、スピンドル番号７を用いて）。
【００１０】
セルロースエーテル（ＣＥ）は、セメント押出し用途における押出し助剤として用いられる。この用途において、セメント系の乾燥混合物は、水と混合される。それに続く押出し工程で、可塑化された材料は、押出しダイから押出される。このセメントベース（セメントを基材とする）の材料の可塑性を達成するためには可塑剤が必要であり、可塑剤とは、セメント基本混合物に優れた可塑性を提供し、同様に、安定かつ優れた押出しと、十分な強度を提供するものである。ここで、コストのために、より低い添加レベルで、同等の、または、より優れた可塑性を示すことが望ましい。優れた可塑化特性を付与するためには、高粘性セルロースエーテルが、その優れた結合特性のために必要とされる。加えて、その高粘性ＣＥは、その高い保水能力によってセメントモルタル中での速すぎる水の損失を防ぎ、それによってひび割れの形成がより少なくなる。
【００１１】
セルロースエーテル、例えばメチルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース、メチル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、または、疎水化修飾したヒドロキシエチルセルロース（ＨＭＨＥＣ）、または、それらの組み合わせは、それらの保水性、付着および結合特性のために、典型的には、これらのセメント押出しプロセスにおける助剤として用いられる。この従来技術の例は、ＵＳ２００３０７１３９２、ＪＰ９１４２９６２、ＪＰ８２２５３５５、ＪＰ８１８３６４７、および、ＪＰ４１６４６０４である。
【００１２】
セメント押出しプロセスにおいて、可塑化および押出し性能特性を改善するために、同様に、得られた押出し材料でひび割れが形成される傾向を減少させるために、それでもなお、費用効率が高い様式で用いることができる水分保持剤を持つことが必要である。この結果の達成を補助するために、増粘剤および／または水分保持剤として使用するために、好ましくは約８０，０００ｍＰａより大きい溶液のブルックフィールド粘度を付与し、それでもなお費用効率が高い水分保持剤を提供することが好ましいと予想される。
【００１３】
発明の要約
本発明は、セメント押出し用モルタル組成物に使用するための、２０〜９９．９重量％の量の、未加工コットンリンターから製造されたアルキルヒドロキシアルキルセルロースおよびヒドロキシアルキルセルロースのセルロースエーテル、および、それらの混合物、ならびに、０．１〜８０重量％の量の、有機性または無機性の増粘剤、垂れ防止剤、空気連行剤、湿潤剤、消泡剤、流動化剤、高性能吸収体、分散剤、カルシウム錯化剤、遅延剤、促進剤、撥水剤、再分散性粉末、バイオポリマーおよび繊維のうちの少なくとも１種の添加剤で構成される混合組成物に関し；  本混合組成物をセメント押出し用硬練りモルタル組成物に用いて、十分な量の水と混合すると、セメント押出し用モルタル組成物は、パイプ、レンガ、プレート、距離ホルダーまたはその他の物体の押出しのためのモルタルとして用いることができるセメント押出し用モルタルになり、ここで、モルタル組成物中の混合組成物の量は有意に低減されており、得られた軟練りモルタルのひび割れの形成は、従来の類似のセルロースエーテルを用いた場合と同等か、または、それより低く、同時に、得られた軟練りモルタルの可塑化および／または押出し特性は、従来の類似のセルロースエーテルを用いた場合と比べて改善されているか、またはそれと同等である。
【００１４】
本発明はまた、水硬性セメント、細骨材原料および水分保持剤物質、および／または、未加工コットンリンターから製造された少なくとも１種のセルロースエーテルの可塑化または押出し助剤の、セメントベースの押出し用硬練りモルタル組成物にも向けられる。
【００１５】
該セメントベースの押出し用硬練りモルタル組成物を十分な量の水と混合すると、それは、パイプ、レンガ、プレート、距離ホルダーまたはその他の物体の押出しのためのモルタルとして用いることができるモルタルになり、ここで、該モルタル中のセルロースエーテルの量は有意に低減されており、ひび割れの形成は、従来の類似のセルロースエーテルを用いた場合とと同等か、または、それより低く、同時に、可塑化および／または押出し特性は、従来の類似のセルロースエーテルを用いた場合と比べて改善されているか、またはそれと同等である。
【００１６】
発明の詳細な説明
所定のセルロースエーテル、特に未加工コットンリンター（ＲＣＬ）から製造されたアルキルヒドロキシアルキルセルロースおよびヒドロキシアルキルセルロースは、従来の精製コットンリンターまたは高粘度の木材パルプから製造された市販のセルロースエーテルの粘度に比べて、極めて高い溶液の粘度を有することが発見された。セメント押出し用モルタル組成物でこれらのセルロースエーテルを用いることによって、これまで従来のセルロースエーテルを用いて達成することが不可能であった数種の利点（すなわち、使用におけるより低いコスト、および、より優れた塗布特性）、および、改善された性能特性が提供される。
【００１７】
セメント押出しは、例えば、セメントベースのレンガ、パイプ、距離ホルダー、または、パネルを生産するために用いられる。押出しプロセスにおいて、可塑化されたセメントベースの集合体は、集合体に所定の形状を付与するために押出機のダイから押出される。
【００１８】
本発明によれば、アルキルヒドロキシアルキルセルロースおよびヒドロキシアルキルセルロースのセルロースエーテルは、切断された、または、切断されていない未加工コットンリンターから製造される。アルキルヒドロキシアルキルセルロースのアルキル基は、１〜２４個の炭素原子を有し、ヒドロキシアルキル基は、２〜４個の炭素原子を有する。また、ヒドロキシアルキルセルロースのヒドロキシアルキル基は、２〜４個の炭素原子を有する。これらのセルロースエーテルは、予想外の驚くべき利点をセメント押出し用モルタルに提供する。ＲＣＬ系ＣＥの粘性は極めて高いために、セメント押出し用モルタルにおいて効率的な塗布性能を観察することができる。ＲＣＬ系ＣＥは、セメントベースの材料に優れた可塑性を提供した。現在のところ用いられる市販の高粘度ＣＥより低いＲＣＬ系ＣＥの使用量でも、ひび割れの形成（より少ないひび割れ）、可塑化および／または押出し特性に関して同様の、または、改善された塗布性能が達成される。
【００１９】
本発明によれば、本混合組成物は、２０〜９９．９重量％の量、好ましくは７０〜９９．５重量％の量の上記セルロースエーテルを含む。
【００２０】
本発明のＲＣＬ系の水溶性の非イオン性ＣＥとしては、（一次ＣＥとして）、特に未加工コットンリンター（ＲＣＬ）から製造されたアルキルヒドロキシアルキルセルロースおよびヒドロキシアルキルセルロースが挙げられる。このような誘導体の例としては、メチルヒドロキシエチルセルロース（ＭＨＥＣ）、メチルヒドロキシプロピルセルロース（ＭＨＰＣ）、メチルエチルヒドロキシエチルセルロース（ＭＥＨＥＣ）、エチルヒドロキシエチルセルロース（ＥＨＥＣ）、疎水化修飾したエチルヒドロキシエチルセルロース（ＨＭＥＨＥＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、および、疎水化修飾したヒドロキシエチルセルロース（ＨＭＨＥＣ）、および、それらの混合物が挙げられる。疎水性置換基は、それらの化学組成に応じて、１〜２５個の炭素原子を有していてもよく、それらは、適用可能であれば、無水グルコース単位あたり、０．５〜２．５のメチルまたはエチル置換度（ＤＳ）、約０．０１〜６のヒドロキシアルキルのモル置換度（ＨＡ−ＭＳ）、および、約０．０１〜０．５の疎水性置換基のモル置換度（ＨＳ−ＭＳ）を有していてもよい。より具体的には、本発明は、セメント押出し用硬練りモルタル組成物中の効率的な水分保持剤、および／または、可塑化または押出し助剤としての、これらの水溶性、非イオン性ＣＥの使用に関し、これらは、セメント押出しプロセス中で助剤として機能する。
【００２１】
本発明の実施する際に、精製コットンリンターおよび木材パルプ（二次ＣＥ）から製造された従来のＣＥを、ＲＣＬ系ＣＥと併用することができる。精製セルロースからの様々なタイプのＣＥの製造は、当業界既知である。これらの二次ＣＥは、本発明を実施するために、一次ＲＣＬ−ＣＥと併用することができる。これらの二次ＣＥの多くは、市販品であるか、または、市場および／または文献で既知であるため、これらは本願において、従来のＣＥと称するものとする。
【００２２】
二次ＣＥの例は、メチルセルロース（ＭＣ）、メチルヒドロキシエチルセルロース（ＭＨＥＣ）、メチルヒドロキシプロピルセルロース（ＭＨＰＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、エチルヒドロキシエチルセルロース（ＥＨＥＣ）、メチルエチルヒドロキシエチルセルロース（ＭＥＨＥＣ）、疎水化修飾したエチルヒドロキシエチルセルロース（ＨＭＥＨＥＣ）、疎水化修飾したヒドロキシエチルセルロース（ＨＭＨＥＣ）、スルホエチルメチルヒドロキシエチルセルロース（ＳＥＭＨＥＣ）、スルホエチルメチルヒドロキシプロピルセルロース（ＳＥＭＨＰＣ）、および、スルホエチルヒドロキシエチルセルロース（ＳＥＨＥＣ）である。
【００２３】
本発明によれば、好ましい一実施形態は、ブルックフィールドＲＶＴ粘度計で、２０℃および２０ｒｐｍで、２重量％の濃度で、スピンドル番号７を用いて測定した場合、８０，０００ｍＰａより大きい、好ましくは９０，０００ｍＰａより大きい水溶液のブルックフィールド粘度を有するＭＨＥＣおよびＭＨＰＣを利用する。
【００２４】
本発明によれば、本混合組成物は、０．１〜８０重量％の量、好ましくは０．５〜３０重量％の量の少なくとも１種の添加剤を含む。添加剤の例は、有機性または無機性の増粘剤、および／または、第二の水分保持剤、垂れ防止剤、空気連行剤、湿潤剤、消泡剤、流動化剤、高性能吸収体、分散剤、カルシウム錯化剤、遅延剤、促進剤、撥水剤、再分散性粉末、バイオポリマーおよび繊維である。有機性の増粘剤の例は、多糖類である。添加剤のその他の例は、カルシウムキレート剤、フルーツ酸、および、表面活性物質である。
【００２５】
添加剤のより具体的な例は、アクリルアミドのホモまたはコポリマーである。このようなポリマーの例は、ポリアクリルアミド、ポリ（アクリルアミド−コ−ナトリウムアクリラート）、ポリ（アクリルアミド−コ−アクリル酸）、ポリ（アクリルアミド−コ−ナトリウム−アクリルアミドメチルプロパンスルホナート）、ポリ（アクリルアミド−コ−アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸）、ポリ（アクリルアミド−コ−ジアリルジメチルアンモニウムクロライド）、ポリ（アクリルアミド−コ−（アクリロイルアミノ）プロピルトリメチルアンモニウムクロライド）、ポリ（アクリルアミド−コ−（アクリロイル）エチルトリメチルアンモニウムクロライド）、および、それらの混合物である。
【００２６】
多糖類の添加剤の例は、スターチエーテル、スターチ、グアール、グアール誘導体、デキストラン、キチン、キトサン、キシラン、キサンタンガム、ウェランガム、ジェランガム、マンナン、ガラクタン、グルカン、アラビノキシラン、アルギナート、および、セルロース繊維である。
【００２７】
添加剤のその他の具体的な例は、ゼラチン、ポリエチレングリコール、カゼイン、リグニンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、スルホン化メラミン−ホルムアルデヒド縮合体、スルホン化ナフタレン−ホルムアルデヒド縮合体、ポリアクリル酸塩、ポリカルボキシレートエーテル、ポリスチレンスルホン酸塩、リン酸塩、ホスホン酸塩、アクリル酸およびそれらの塩の架橋されたホモまたはコポリマー、１〜４個の炭素原子を有する有機酸のカルシウム塩、アルカノアートの塩、硫酸アルミニウム、金属アルミニウム、ベントナイト、モンモリロナイト、海泡石、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリビニルアルコール、および、酢酸ビニル系のホモ、コまたはターポリマー、マレイン酸エステル、エチレン、スチレン、ブタジエン、ビニルバーサテート、および、アクリル単量体である。
【００２８】
本発明の混合組成物は、従来技術において既知の多種多様の技術で製造することができる。例としては、簡単な乾式混合、溶液の噴霧、または、乾燥材料上での溶融、共押出し、または、共粉砕が挙げられる。
【００２９】
本発明によれば、本混合組成物をセメント押出し用硬練りモルタルに用いて、十分な量の水と混合すると、モルタルになり、この混合物の量、すなわちセルロースエーテルの量は有意に低減されている。この混合物またはセルロースエーテルの低減された量は、少なくとも５％、好ましくは少なくとも１０％である。ＣＥをこのように少なくして用いたとしても、従来の類似のセルロースエーテルを用いた場合と同等か、または、それより低いひび割れの形成が見出され、さらに、軟練りモルタルの可塑化および／または押出しの挙動も、同等であるか、または、それに比べて改善されている。
【００３０】
本発明の混合組成物は、このような混合物を、製造施設で直接用いることができるセメントモルタルの製造元に直接的または間接的に販売することができる。本混合組成物はまた、様々な製造元にとって好ましい必要条件に応じて受注ブレンドしてもよい。
【００３１】
本発明のセメント押出し用モルタル組成物は、約０．０５〜２．０重量％の量のＣＥを含む。少なくとも１種の添加剤の量は、約０．０００１〜１５重量％である。これらの重量パーセンテージは、セメントベースの硬練りモルタル組成物の全成分の総乾燥重量に基づく。
【００３２】
本発明によれば、セメントベースの硬練りモルタル組成物は、１０〜９０重量％の量、好ましくは２０〜８０重量％の量で存在する骨材の材料を含む。骨材の材料の例は、ケイ砂、ドロマイト、石灰石、軽量骨材（例えば、発泡ポリスチレン、中空ガラス球状体、パーライト、コルク、膨張バーミキュライト）、ゴム粉末（車のタイヤからリサイクルされた）、および、フライアッシュである。「細（ｆｉｎｅ）」は、骨材の材料が、３．０ｍｍまで、好ましくは１．０ｍｍまでの粒度を有することを意味する。
【００３３】
本発明によれば、水硬性セメントの成分は、１０〜９０重量％の量で存在し、好ましくは１５〜７０重量％の量で存在する。水硬性セメントの例は、ポルトランドセメント、ポルトランドスラグセメント、ポルトランドシリカフュームセメント、ポルトランドポゾランセメント、ポルトランドバーントシェールセメント、ポルトランド石灰石セメント、ポルトランド複合セメント、高炉セメント、ポゾランセメント、複合セメント、および、アルミン酸カルシウムセメントである。
【００３４】
本発明によれば、セメントベースの硬練りモルタル組成物は、１０〜８０重量％、好ましくは２０〜６０重量％の量の少なくとも１種の鉱物性の結合剤を含む。少なくとも１種の鉱物性の結合剤の例は、セメント、ポゾラン、高炉スラグ、消石灰、石膏、および、水硬性石灰である。
【００３５】
本発明に係る好ましい実施形態によれば、セルロースエーテルは、２００４年４月１３日付けで出願された米国特許出願番号１０／８２２，９２６（これは、参照により本発明に含まれる）に従って製造される。本発明の出発原料は、少なくとも８グラム／１００ｍｌのかさ密度を有する未精製の未加工コットンリンター繊維の集合体である。この集合体中の繊維の少なくとも５０重量％は、ＵＳ篩の篩サイズ番号１０（２ｍｍの目開き）を通過する平均長さを有する。この未精製の未加工コットンリンターの集合体は、ＡＯＣＳ（米国油化学会（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｏｉｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｓ’Ｓｏｃｉｅｔｙ））の公定法Ｂｂ３−４７で測定すると、少なくとも６０％のセルロースを含む、一次切断、二次切断、三次切断および／または未選別の未精製の天然の未加工コットンリンター、または、それらの混合物からなる疎な集合体を得ること、および、該疎な集合体を、少なくとも５０重量％の繊維は、米国標準の篩サイズ番号１０を通過する長さに粉砕することによって製造される。このようなセルロースエーテル誘導体は、出発原料として、上述の、粉砕した集合体または未加工コットンリンター繊維を用いて製造される。切断された未加工コットンリンターの集合体は、まず、スラリー法またはハイソリッド法で、９重量％より高いセルロース濃度で、塩基で処理され、活性セルローススラリーを形成する。次に、この活性セルローススラリーを、エーテル化剤と十分な時間、十分な温度で反応させ、セルロースエーテル誘導体を形成し、続いてこれを回収する。上記の様々な本発明のＣＥの製造方法の改変は、当業界周知である。
【００３６】
本発明のＣＥはまた、製造元からの一次、二次、三次切断および／または未選別のいずれかのＲＣＬの梱で得られる切断されていない未加工コットンリンターから製造することもできる。
【００３７】
未加工コットンリンターの機械的な洗浄により得られた、未加工コットンリンターを含む組成物は、非セルロース系の異物（例えば田畑の塵、くず、種の外殻など）を実質的に含まず、これもまた、本発明のセルロースエーテルを製造するために用いることができる。未加工コットンリンターの機械的洗浄技術としては、打綿、スクリーニングおよび空気分離技術に関するものが挙げられ、これらは当業者周知である。機械的な打綿技術、および、空気分離技術の組み合わせを用いて、繊維とくずとの密度差を利用してくずから繊維を分離する。また、機械的に洗浄した未加工コットンリンターと、「そのままの」未加工コットンリンターとの混合物も、セルロースエーテルを製造するのに用いることができる。
【００３８】
本発明のモルタルは、可塑化および／または押出しの挙動において、従来のセルロースエーテルで製造されたセメント押出し用モルタルと比較した場合、それらと同等であるか、または、改善されており、さらに、それらより低いか、または、同等のひび割れの形成（これらのセメントモルタルを特徴付けるために当業界で広く用いられる重要なパラメーターである）を示す。
【００３９】
「可塑化」は、力を加えた状態で、断裂したり破壊したりすることなく加えられた力に応じて集合体の形状を永久に変化させる能力と定義される。
【００４０】
ひび割れの形成は、対応する検査技師が、可塑化された材料の表面および様相を目で見て判断することによって主観的に評価された。
【００４１】
本発明のモルタルは、より低いＣＥ添加レベルのために、従来のセルロースエーテルで製造されたセメント押出し用モルタルと比較した場合、より低い添加レベルで用いることができるという利点を有し、それによって、押出しセメントベースの製品に関して生産コストをより低くする。
【００４２】
典型的なセメント押出し材料は、以下の成分のうちいくつか、または全部を含んでいる可能性もある：
【００４３】
【数１】
2007534607.tif 000002
【００４４】
以下の実施例で、本発明を説明する。部およびパーセンテージは、特に他の規定がない限り重量に基づく。
【００４５】
実施例１
実施例１および２は、類似の市販のポリマーと比較した、本発明のポリマーの化学特性および物理特性のいくつかを示す。
【００４６】
置換度の測定
セルロースエーテルを、１５０℃でヨウ化水素酸を用いたツァイゼル（Ｚｅｉｓｅｌ）の改変法によるエーテル切断で処理した。得られた揮発性の反応生成物を、ガスクロマトグラフで定量的に測定した。
【００４７】
粘度の測定
セルロースエーテル水溶液の粘度を、１重量％および２重量％の濃度を有する溶液で測定した。セルロースエーテル溶液の粘度を確認する場合、それに対応するメチルヒドロキシアルキルセルロースを乾燥基準で用いた（すなわち水分の割合を、量をさらに多くすることで補正した）。精製コットンリンターまたは高粘度の木材パルプ系の、現在入手可能な市販のメチルヒドロキシアルキルセルロースの粘度は、最大２重量％の水溶液において、約７０，０００〜８０，０００ｍＰａの粘度を有する（ブルックフィールドＲＶＴを用いて、２０℃および２０ｒｐｍで測定した）。
【００４８】
粘度を測定するために、ブルックフィールドＲＶＴ回転式粘度計を用いた。２重量％水溶液での全ての測定は、２０℃および２０ｒｐｍで、スピンドル番号７を用いてなされた。
【００４９】
塩化ナトリウム含量
塩化ナトリウム含量をモール方法によって測定した。０．５ｇの生成物を化学天秤で計量し、１５０ｍｌの蒸留水に溶解した。続いて、３０分間撹拌した後に、１ｍｌの１５％ＨＮＯ３を添加した。その後、この溶液を、市販の装置を用いて標準化した硝酸銀（ＡｇＮＯ３）溶液で滴定した。
【００５０】
水分の測定
水分を、市販の水分計を１０５℃で用いて測定した。含水量は、重量の減少分と開始時の重量から得られた比率であり、パーセントで表示した。
【００５１】
表面張力の測定
セルロースエーテル水溶液の表面張力を、クルス（Ｋｒｕｓｓ）のデジタル張力計Ｋ１０を用いて、２０℃および０．１重量％の濃度で測定した。表面張力の測定のために、いわゆる「ヴィルヘルミーのプレート法」が用いられ、これは、薄いプレートを液体の表面まで下げて、プレートに向けられる下向きの力を測定するものである。
【００５２】
【表１】
2007534607.tif 000003
【００５３】
表１は、ＲＣＬから誘導されたメチルヒドロキシエチルセルロースおよびメチルヒドロキシプロピルセルロースの分析データを示す。この結果から、明らかに、これらの生成物は、現在市販されている高粘度のＣＥより有意に高い粘度を有することが示される。２重量％の濃度で、約１００，０００ｍＰａの粘度が検出された。その値は極めて高いために、１重量％水溶液の粘度を測定することは、信頼性が一層高く、簡単であった。この濃度で、市販の高粘性  メチルヒドロキシエチルセルロースおよびメチルヒドロキシプロピルセルロースは、７３００〜約９０００ｍＰａの範囲粘度を示した（表１を参照）。未加工コットンリンター系の生成物に関する測定値は、市販の材料より有意に高かった。その上、表１において、明らかに、未加工コットンリンター系のセルロースエーテルは、コントロールサンプルより低い表面張力を有することが示される。
【００５４】
実施例２
全ての試験を、６５．００重量％のポルトランドセメントＣＥＭ  Ｉ４２．５Ｒ、および、３５．００重量％のケイ砂（０．１〜０．３ｍｍの粒度を有する）で構成されるセメント押出し用モルタルの基本混合物で行った。全ての実験において、用いられる基本混合物の量は、３５０ｇであった。
【００５５】
可塑化法
可塑化プロセスの前に、ＣＥを、砂およびセメントの予備混合物（３５０ｇの予備混合物）と乾式混合し、プラスチックビーカーに投入した。この混合物に、水を添加し、同時に、この混合物を、十分に湿潤するようにスパーテルで混合した。その後、ブラベンダー（Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ）プラスチコーダーを始動させ、湿潤した材料を、１０秒以内にブラベンダープラスチコーダー（２つの混練羽根を備えた）の混合チャンバーに充填した。この材料を、９分間、可塑化および／または混練した。この混練時間の後、ブラベンダーのトルク、同様に、集合体の品質は、それ以上変化しなかった（最終トルク）。
【００５６】
ブラベンダープラスチコーダーを止め、集合体を取り出した。
【００５７】
ＲＣＬから製造されたメチルヒドロキシエチルセルロース（ＭＨＥＣ）、および、メチルヒドロキシプロピルセルロース（ＭＨＰＣ）を、セメント押出し用モルタルの基本混合物で、コントロールとして用いられた市販の高粘性ＭＨＥＣおよびＭＨＰＣ（ハーキュリーズ製）と比べて試験した。
【００５８】
セメント押出しの場合、助剤は、セメント基本混合物に、優れた可塑性、同様に、安定性、優れた押出し、および、十分な生強度を提供するために用いられる。これらの特性は、押出しプロセスに必須である。
【００５９】
その後、プラスチコーダーを用いてセメント押出し用モルタルの基本混合物を可塑化するそれらの能力に関して、様々なセルロースエーテルを試験した。全てのサンプルを、９分間、可塑化および／または混練した。その後、プラスチコーダーを開き、得られた材料を、可塑化の質、同様に、ひび割れの形成に関して主観的に評価した。表２に、この調査結果を示す。
【００６０】
【表２】
2007534607.tif 000004
【００６１】
この結果から、明らかに、コントロールサンプルと比べて、両方のＲＣＬ系の製品は高効率であることが示される。０．２％の同じ添加レベルで、ＲＣＬ−ＣＥは、許容できる可塑化の挙動、同様に、低いひび割れの形成を示し、それに対して、コントロールサンプルは、これらの条件下でセメントベースの系を可塑化することができなかった。コントロールサンプルの添加レベルを０．３％に高めたところ、ＲＣＬ−ＣＥに比べて類似した性能の結果が得られた。
【００６２】
従って、両方のＲＣＬ系ＣＥは、セメント押出しプロセスのための効率的な可塑化および／または押出し助剤である。これらは、コントロールサンプル（現在のところ商業的に用いられる高粘性ＣＥ）に比べてかなり低い添加レベルでも、セメントベースの材料を可塑化することができる。
【００６３】
実施例３
全ての試験を、６５．００重量％のポルトランドセメントＣＥＭ  Ｉ４２．５Ｒ、および、３５．００重量％のケイ砂（０．１〜０．３ｍｍの粒度を有する）で構成されるセメント押出し用モルタル基本混合物で行った。全ての実験において、用いられる基本混合物の量は、３５０ｇであった。
【００６４】
可塑化法
可塑化法は実施例９で説明されている。
【００６５】
ＲＣＬから製造されたメチルヒドロキシエチルセルロース（ＭＨＥＣ）を、セメント押出し基本混合物において、いずれか単独で、または、流動化剤（修飾したＲＣＬ−ＭＨＥＣ）と組み合わせて、市販の高粘性ＭＨＥＣのコントロールサンプルと比べて試験した。
【００６６】
様々なセルロースエーテル、および、変性セルロースエーテルをそれぞれ、プラスチコーダーを用いてセメント基本混合物を可塑化するそれらの能力に関して試験した。全てのサンプルを、９分間、可塑化および／または混練した。その後、プラスチコーダーを開き、得られた材料を、可塑化の質、同様に、ひび割れの形成に関して主観的に評価した。表３に、この調査結果を示す。
【００６７】
【表３】
2007534607.tif 000005
【００６８】
この結果から、実施例９で見出された傾向、すなわちＲＣＬ−ＣＥは、現在入手可能な高粘性ＣＥよりも効率的であるということが再度確認された。ＲＣＬ−ＭＨＥＣをリグニンスルホン酸カルシウム（流動化剤）で修飾したところ、得られたセメントベースの材料も、コントロールとしての修飾されたＭＨＥＣ７５０００生成物を含むセメント質の材料よりも良好に可塑化された。その上、ＲＣＬ−ＭＨＥＣを含むサンプルは、より少ないひび割れの形成を示した。
【００６９】
また、流動化剤の添加により、改善された可塑化特性が得られることも明らかである。
【００７０】
未加工ＲＣＬ−ＣＥ、同様に修飾したＲＣＬ−ＣＥは、現在のところ商業的に用いられる高粘性ＣＥのコントロールサンプルに比べて、セメント押出しプロセスのための効率的な助剤であった；  ＲＣＬ−ＣＥもまた、少ない適用量で類似の塗布性能を達成した。
【００７１】
好ましい実施形態を参照して本発明を説明したが、当然ながら、特許請求された発明の本質と範囲を逸脱することなく、それらの形態および詳細における変化形および改変を作製することができる。このような変化形および改変は、本明細書に添付された請求項の権利および範囲内であるとみなされる。
【国際調査報告】
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2007534607.tif 000007
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