(57)【要約】【課題】貯蔵安定性が良好で、しかも、練り混ぜた後は、カプセル化していない無垢のアルカリ金属の炭酸塩と同様の反応性を有するセメント添加剤を提供する。【解決手段】（１）芯物質であるアルカリ金属の炭酸塩を、カプセル壁材でカプセル化してなり、芯物質が、芯物質とカプセル壁材の合計１００質量部中、９０〜９９．５質量部であるセメント添加剤、（２）カプセル壁材が、ろう、硬化油、パラフィン、軟性樹脂の中から選ばれる１種又は２種以上である（１）のセメント添加剤、（３）アルカリ金属の炭酸塩が、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウムの中から選ばれる１種又は２種以上である（１）又は（２）のセメント添加剤、である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯物質であるアルカリ金属の炭酸塩を、カプセル壁材でカプセル化してなり、芯物質が、芯物質とカプセル壁材の合計１００質量部中、９０〜９９．５質量部であるセメント添加剤。
【請求項２】
カプセル壁材が、ろう、硬化油、パラフィン、軟性樹脂の中から選ばれる１種又は２種以上である請求項１に記載のセメント添加剤。
【請求項３】
アルカリ金属の炭酸塩が、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウムの中から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント添加剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、土木建築分野で使用されるセメント添加剤、特に貯蔵変化が小さく、しかも強度発現性が良好となるセメント添加剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ金属の炭酸塩は、セメント添加剤として用いられている。普通セメントに加えると、凝結促進剤として作用することが知られている（特許文献１、特許文献２）。また、急硬セメントに添加すると凝結遅延剤として作用することも知られている（特許文献３、特許文献４）。
【０００３】
しかしながら、急硬材やセメントに混合して貯蔵すると、経時変化が大きいことが課題であった。例えば、急硬セメントに混合して貯蔵すると、凝結時間が２倍以上に長くなることもある。
一般的に、セメント系材料の品質保証期間は６か月であり、その期間の間は一定品質を保つことが望まれている。しかしながら、アルカリ金属の炭酸塩を添加したセメント組成物の凝結時間は、貯蔵期間が１か月を過ぎた頃から無視できない変化が認められるようになり、貯蔵期間が３か月になると、品質変化が著しくなる。
【０００４】
アルカリ金属の炭酸塩はセメントの特徴的な性能を付与できる魅力ある添加剤であるが、その一方で、貯蔵による品質変化が大きく、品質管理が難しく、製品の品質保証期間にも制限を設ける必要が生じる場合もあった。このため、アルカリ金属の炭酸塩の性質を損なわずに、貯蔵安定性を向上させる技術の開発が強く待たれていた。
【０００５】
そこで、本発明者らは、アルカリ金属の炭酸塩をカプセル化することを試みて鋭意努力を重ねてきた。
【０００６】
１９５３年、アメリカのレジスターメーカーが、トラブルの多いインクリボンの代わりとなる「ノンカーボン複写紙」の発売を開始した。これは無色染料液体をマイクロカプセル化し、発色剤と隔離し、筆圧等でマイクロカプセルが壊れた部分だけ印字される仕組みで、マイクロカプセル技術が世界で初めて製品化されたものであり、今日では、マイクロカプセル技術により、各分野で様々な機能を生み出している。
【０００７】
マイクロカプセルとは、カプセルに入れる内容物（芯物質）をミクロン単位の小さな粒子にし、特定の技術を使って、ごく薄い皮膜であるカプセル壁材の中に封入したりして、使いたい物質を、ごく小さなカプセルの中に閉じこめておき、加熱したり、物理的衝撃を与えることにより、芯物質をカプセル壁材から取り出すものである。
ここで、カプセル壁材とはカプセルの殻であり、芯物質とはカプセルの中に詰めるものをいう。
【０００８】
しかしながら、マイクロカプセルの一般的な製法は、液中での製法が大多数を占めている。このため、溶解度が大きいアルカリ金属の炭酸塩をマイクロカプセル化すことが困難な現状にあった。
【０００９】
また、カプセル化によってアルカリ金属の炭酸塩とセメントや急硬材の相互作用が妨げられては全く意味がない。
したがって、モルタルやコンクリートを製造する際はカプセルが機能し、その効果が貯蔵中も継続し、一方で、水と練り混ぜた後は、アルカリ金属の炭酸塩とセメントや急硬材が反応する仕掛けが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０２−９７５４１号公報
【特許文献２】特開２００３−１０４７６２号公報
【特許文献３】特開平０２−１８０７４０号公報
【特許文献４】特開２００７−３２０８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明者らは、芯物質にアルカリ金属の炭酸塩を用い、特定のカプセル壁材でカプセル化することで、取扱いの際はカプセルが機能し、練り混ぜた後は、カプセル化しない無垢のアルカリ金属の炭酸塩と同様に、セメントや急硬材と反応するセメント添加剤を得ることを検討した。
その結果、カプセル化技術の中にあって、アルカリ金属の炭酸塩を、ろう、硬化油、パラフィン、軟性樹脂の中から選ばれる１種又は２種以上でコーティングし、冷却もしくは乾燥してその表面をカプセル化する製法を採用することによって、水への溶解性の高いアルカリ金属の炭酸塩もカプセル化することが可能であることを見いだした。しかも、一般のマイクロカプセルに比べ、カプセル壁材であるコーティング材の含有量が少なくて済むことが特徴である。
以上のように、本発明は、貯蔵安定性も良好で、しかも、練り混ぜた後は、カプセル化していない無垢のアルカリ金属の炭酸塩と同様の反応性を有するセメント添加剤を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、本発明は、（１）芯物質であるアルカリ金属の炭酸塩を、カプセル壁材でカプセル化してなり、芯物質が、芯物質とカプセル壁材の合計１００質量部中、９０〜９９．５質量部であるセメント添加剤、（２）カプセル壁材が、ろう、硬化油、パラフィン、軟性樹脂の中から選ばれる１種又は２種以上である（１）のセメント添加剤、（３）アルカリ金属の炭酸塩が、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウムの中から選ばれる１種又は２種以上である（１）又は（２）のセメント添加剤、である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のセメント添加剤は、貯蔵安定性が良好で、しかも、練り混ぜた後は、カプセル化していない無垢のアルカリ金属の炭酸塩と同様の反応性を有するなどの効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。
なお、本発明における部や％は、特に規定しない限り質量基準で示す。
【００１５】
マイクロカプセルとは、大きさ約１μｍ〜１ｍｍ程度のごく小さな密閉容器のことであり、マイクロカプセル化技術は、従来より、機械的方法、物理化学的方法、及び化学的方法等が知られ、具体的には、オリフィス法、界面重合法、ｉｎ  ｓｉｔｕ  重合法、コアセルベーション法、水中乾燥法や油中乾燥法の液中乾燥法、噴霧乾燥法（スプレードライング法）、融解分散冷却法、及び液中硬化皮膜法等があり、本発明では、液中乾燥法や噴霧乾燥法によりカプセル化することが好ましい。
【００１６】
本発明では、カプセル壁材を温めて溶解し、芯材と混合処理を行うことによって、カプセル壁材を芯材の表面にコーティングし、冷却もしくは乾燥してその表面をカプセル化する製法を採用する。
【００１７】
カプセル化は、複合化しても何ら差し支えなく、目的に応じて適用可能である。ここで言う複合化とは、カプセル壁材を複数層にわたり重ねてコートする方法や、カプセル壁材を混合して用いる方法を言う。例えば、カプセル壁材を重ねてコートする例としては、硬化油でコートした上にさらにパラフィンをコートすることが挙げられる。
カプセル壁材を混合して用いる例としては、硬化油とパラフィンを混合して用いることなどが挙げられる。このようなカプセル壁材の複合化により、より多機能・高性能なセメント混和材を得ることも可能である。
【００１８】
カプセル壁材としては、尿素樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、及びポリウレア樹脂等の軟性樹脂に加え、ゼラチン、ろう、硬化油、パラフィン、油脂、脂肪酸、脂肪酸エステル、金属石鹸、及び高級アルコールなどが挙げられる。
本発明では、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などの硬い樹脂は適用できない。本発明では、取扱い時の安全性の観点から、また、練り混ぜた後の反応性の観点から、ろう、硬化油、パラフィン、軟性樹脂を選定することが好ましい。
【００１９】
ろう（蝋）とは、「ろうそく」を総称するものである。「ろうそく」には大別して、「和ろうそく」と「洋ろうそく」がある。和ろうそくは主に蜜蝋を主原料とし、洋ろうそくは動物性油（魚油）を主原料としている。しかしながら、現在では、パラフィンとステアリン酸から合成されるものが大量生産されている。
【００２０】
硬化油とは、脂肪油に水素を化合させてつくった人造脂肪を総称するものである。大豆油、ナタネ油、鯨油、及び魚油等の脂肪油は、オレイン酸、リノール酸、及びリノレン酸等の液体脂肪酸を多く含み、常温で液体であるが、これらの脂肪酸に水素を化合させると、常温で固体の脂肪であるステアリン酸になる。これが硬化油である。
【００２１】
パラフィンとは、炭化水素化合物の一種であり、炭素原子の数ｎが２０以上のアルカン（alkane、アルカン族、一般式がＣｎＨ２ｎ＋２と表せられる鎖式飽和炭化水素）を総称するものである。
通常パラフィンは均一の物質ではなく「構成する炭素鎖」にさまざまなものが混ざっている。パラフィンのなかで炭素鎖が長いものを多く含むものは固体状で、「石油ワックス」と呼ばれる。一方、炭素鎖に短いものが多く含まれるものは常温常圧で液状であり、「流動パラフィン」（liquid paraffin）と呼ばれる。本発明では、常温で固体状になるパラフィンを用いる。
【００２２】
本発明において、セメント添加剤中の芯物質であるアルカリ金属の炭酸塩とカプセル壁材との配合割合は、特に限定されるものではないが、通常、芯物質とカプセル壁材の合計１００部中、芯物質９０〜９９．５部が好ましく、９３〜９９部がより好ましい。カプセル壁材は、０．５〜１０部が好ましく、１〜７部がより好ましい。
【００２３】
本発明で使用するセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメント、これらポルトランドセメントに、高炉スラグ、フライアッシュ、又はシリカを混合した各種混合セメント、石灰石粉末等や高炉徐冷スラグ微粉末を混合したフィラーセメント、各種の産業廃棄物を主原料として製造される環境調和型セメント、いわゆるエコセメント等が挙げられる。
【００２４】
本発明のセメント添加剤の使用量は、セメント１００部に対して、０．０１〜３部が好ましく、０．１〜１部がより好ましい。
【００２５】
水の使用量は、特に限定されるものではないが、通常、セメント１００部に対して、２０〜７０部が好ましく、３０〜６０部がより好ましい。２０部未満では作業性が確保できない場合があり、７０部を超えると強度発現性や耐久性が十分でない場合がある。
【００２６】
本発明では、本発明のセメント添加剤やセメントの他に、クエン酸及びその塩、グルコン酸及びその塩、酒石酸及びその塩、リンゴ酸及びその塩、ギ酸及びその塩、酢酸及びその塩、乳酸及びその塩等の有機酸、石灰石微粉末、高炉スラグ微粉末、フライアッシュ、シリカフューム、高炉徐冷スラグ微粉末等の混和材料、膨張材、急硬材、消泡剤、増粘剤、防錆剤、防凍剤、収縮低減剤、ポリマー、ベントナイト等の粘土鉱物、並びに、ハイドロタルサイト等のアニオン交換体等のうちの１種又は２種以上を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することが可能である。
【００２７】
本発明において、各材料の混合方法は特に限定されるものではなく、それぞれの材料を施工時に混合しても良いし、予め一部を、あるいは全部を混合しておいても差し支えない。
【００２８】
混合装置としては、既存の如何なる装置も使用可能であり、例えば、傾胴ミキサ、オムニミキサ、ヘンシェルミキサ、Ｖ型ミキサ、及びナウタミキサ等の使用が可能である。
【実施例】
【００２９】
以下、実験例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
「実験例１」
芯材となるアルカリ金属の炭酸塩として炭酸カリウムを選定し、カプセル壁材としてパラフィンを選定した。これらを表１に示す割合とし、カプセル壁材を温めて溶解し、芯材と混合処理を行うことによって、カプセル壁材を芯材の表面にコーティングして、セメント添加剤を調製した。セメント７５部、急硬材２５部からなる急硬セメント１００部に対して、クエン酸０．３部、および本発明のセメント添加剤１部を配合した。そして、表１に示す期間貯蔵し、この急硬セメント組成物１００部に対して、細骨材２００部、水４０部を加えて練り混ぜ、モルタルを調製した。得られたモルタルの可使時間と圧縮強度を測定した。
【００３１】
（使用材料）
アルカリ金属の炭酸塩（１）：炭酸カリウム、試薬、市販品
カプセル壁材Ａ：パラフィン、日本精蝋社製のパラフィンワックス
セメント：普通ポルトランドセメント、市販品
急硬材：「デンカビフォーム」電気化学工業社製
細骨材：新潟県姫川産、比重２．６２、５ｍｍ下
水：水道水
【００３２】
（測定方法）
可使時間：練り上がり温度から２℃上昇した時の時間を可使時間とした。
圧縮強度：４０×４０×１６０ｍｍの供試体を作製し、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１に準じて測定した。
【００３３】
【表１】
2015214430.tif 000002
【００３４】
表１より、カプセル化したアルカリ金属の炭酸塩を用いると、貯蔵後の物性の経時変化が極めて小さいことが分かる。
【００３５】
「実験例２」
芯材であるアルカリ金属の炭酸塩９７部とカプセル壁材３部からなるセメント添加剤を使用し、アルカリ金属の炭酸塩の種類を表２に示すように変化したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に示す。
【００３６】
（使用材料）
アルカリ金属の炭酸塩（２）：炭酸ナトリウム、試薬、市販品
アルカリ金属の炭酸塩（３）：炭酸リチウム、試薬、市販品
【００３７】
【表２】
2015214430.tif 000003
【００３８】
表２より、カプセル化したアルカリ金属の炭酸塩を用いると、アルカリ金属の種類によって可使時間や圧縮強度の絶対値は異なるが、いずれも貯蔵後の物性の経時変化が極めて小さいことが分かる。
【００３９】
「実験例３」
芯材であるアルカリ金属の炭酸塩９７部とカプセル壁材３部からなるセメント添加剤を使用し、カプセル壁材の種類を表３に示すように変化したこと以外は実験例１と同様に行った。
【００４０】
（使用材料）
カプセル壁材Ｂ：硬化油、新日本理化社製の牛脂硬化油
カプセル壁材Ｃ：ろう、小大黒屋社製の和ろうそく
カプセル壁材Ｄ：ゼラチン、新田ゼラチン社製、医薬用ゼラチン
カプセル壁材Ｅ：ウレタン樹脂、ＤＩＣ社製、コーティング用「クリスボン」
カプセル壁材Ｆ：エポキシ樹脂、コニシ社製「クイックメンダー」
【００４１】
【表３】
2015214430.tif 000004
【００４２】
表３より、カプセル化したアルカリ金属の炭酸塩を用いると、カプセル壁材の種類によって可使時間や圧縮強度の絶対値は異なるが、いずれも貯蔵後の物性の経時変化が極めて小さいことが分かる。一方、エポキシ樹脂で完全に固めた場合は、可使時間が取れなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のセメント添加剤を使用することにより、貯蔵安定性に優れるモルタル製品を仕立てることができるため、主に、土木・建築業界において広範な用途に適する。