(57)【要約】【課題】本発明は固結しにくい粉末状セメント分散剤の製造方法の提供を目的とする。【解決手段】下記Ａ成分のセメント分散剤の水溶液中で、無機担体を合成した後、該水溶液を乾燥・粉末化させる粉末状セメント分散剤の製造方法を提供する。Ａ成分：下記のＡ１成分を４０〜８５モル％、Ａ２成分を１５〜６０モル％及びＡ３成分０〜５モル％（合計１００モル％）含み、かつ数平均分子量が２０００〜５００００の水溶性ビニル共重合体。Ａ１成分：オレフィンモノカルボン酸及びその塩から選ばれる１種又は２種以上  Ａ２成分：アルコキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート及び（メタ）アリルスルホン酸塩から選ばれる１種又は２種以上Ａ３成分：（メタ）アクリル酸アルキル及びヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートから選ばれる１種又は２種以上【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記のＡ成分の水溶液中で、無機担体を合成した後、該水溶液を乾燥させて粉末化することを特徴とする粉末状セメント分散剤の製造方法。
Ａ成分：下記のＡ１成分を４０〜８５モル％、Ａ２成分を１５〜６０モル％及びＡ３成分０〜５モル％（合計１００モル％）含み、かつ数平均分子量が２０００〜５００００の水溶性ビニル共重合体。
Ａ１成分：オレフィンモノカルボン酸及びその塩から選ばれる１種又は２種以上
Ａ２成分：アルコキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート及び（メタ）アリルスルホン酸塩から選ばれる１種又は２種以上
Ａ３成分：（メタ）アクリル酸アルキル及びヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートから選ばれる１種又は２種以上
【請求項２】
前記無機担体が炭酸カルシウム、二水石膏、炭酸リチウム、炭酸マグネシウム及び硫酸バリウムから選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする請求項１に記載の粉末状セメント分散剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固結し難い粉末状セメント分散剤の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、土木・建築分野では粉末状セメント分散剤がプレミックス製品に添加する分散剤として普及しつつある。当該粉末状セメント分散剤の種類は、メラミンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物、ナフタレンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物又はポリカルボン酸塩等が知られている。この中でも、特に低水セメント比でも良好な流動性が得られるポリカルボン酸塩を主成分とする粉末セメント分散剤が多用されてきている。
【０００３】
しかし、粉末状セメント分散剤は袋詰して保管した場合に、その保管条件、例えば周辺温度、積載荷重の影響により固結する場合がある。特に、粉末度が高く、また保管開始時における粉粒体の温度が高い程、固結の程度が著しくなる。その結果、使用に際して固結物の解砕又は粉砕等の作業が必要となり、作業効率の低下を招くという問題があった。一方、固結防止方法として、粉体の表面コーティング（特開昭４８−９６７３２号公報）やゼオライトを混合する方法（特開昭５１−１６４８号公報）が提案されているが、これらの方法を粉末状セメント分散剤に適用した場合に、表面被覆による分散性能の低下やコスト高等の問題があって実用的ではない。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭４８−９６７３２号公報
【特許文献２】
特開昭５１−１６４８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は固結し難い粉末状セメント分散剤の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究した結果、特定のセメント分散剤の水溶液中で、無機担体を合成した後、該水溶液を乾燥させて得られた粉末状セメント分散剤は固結し難いことを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に用いるセメント分散剤は、以下のモノマー成分からなる共重合体である。
すなわち、Ａ１成分であるオレフィンモノカルボン酸としては、アクリル酸、メタアクリル酸が好ましい。また、オレフィンモノカルボン酸の塩としてはナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の有機アミン塩の１種又は２種以上から選ばれる塩が好ましい。
【０００８】
Ａ２成分であるアルコキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレートとしては、モノメトキシポリエチレングリコール、モノエトキシポリエチレングリコール、モノ（イソ）プロポキシポリエチレングリコール等の炭素数１〜３のアルコキシを有するモノアルコキシポリエチレングリコールと（メタ）アクリル酸とのエステルが挙げられるが、中でもオキシエチレン基の繰り返し数が５〜１００のメトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレートが好ましい。繰り返し単位が５未満では分散性能が不十分となり、１００を超えると高融点の固体となり、取り扱いが困難となる。また、Ａ２成分の（メタ）アリルスルホン酸塩としては、（メタ）アリルスルホン酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、有機アミン等が使用できる。本発明においてＡ２成分として前記のアルコキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート及び前記の（メタ）アリルスルホン酸から選ばれる１種又は２種以上が好適である。
【０００９】
Ａ３成分である（メタ）アクリル酸アルキルとしては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート等が例示できる。また、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートとしては２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、３−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等が例示できる。
【００１０】
Ａ成分中のＡ１成分は４０〜８５モル％、Ａ２成分は１５〜６０モル％、Ａ３成分は０〜５モル％が好ましい。これらの範囲外では分散性能が低下する傾向にある。
【００１１】
特に分散性能及び回収率の観点から、Ａ１成分としてメタクリル酸又はその塩を５５〜７５モル％及びＡ２成分としてメトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレートを２５〜４５モル％（Ａ１成分とＡ２成分の合計１００モル％）含む水溶性ビニル共重合体が好ましく、なかでもＡ１成分としてメタクリル酸又はその塩を５０〜７２モル％、Ａ２成分としてメトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレートを２５〜４０モル％及び（メタ）アリルスルホン酸塩を０．１〜１０モル％（Ａ１成分とＡ２成分の合計１００モル％）含む水溶性ビニル共重合体がより好ましい。
【００１２】
また、水溶性ビニル共重合体の数平均分子量は２０００〜５００００が好ましい。この範囲外では分散性能が低下する傾向がある。なお、本発明において数平均分子量は、ＧＰＣ法によるプルラン換算値である。
【００１３】
セメント分散剤の水溶液中で生成させる無機担体としては、炭酸カルシウム、二水石膏、炭酸リチウム、炭酸マグネシウム及び硫酸バリウムから選ばれる１種又は２種以上が挙げられる。炭酸カルシウム、炭酸リチウム又は炭酸マグネシウムの生成方法としては、それぞれ水酸化カルシウム、水酸化リチウム又は水酸化マグネシウムをセメント分散剤の水溶液に溶解又は懸濁させた状態で、二酸化炭素を吹き込む方法が例示できる。また、二水石膏又は硫酸バリウムの生成方法としては、それぞれ水酸化カルシウム又は水酸化バリウムをセメント分散剤の水溶液に溶解又は懸濁させた状態で、硫酸を添加する方法が例示できる。かかる方法によれば微細な無機担体（粉体）が生成するため、優れた固結防止効果が得られる。生成させる粉体量は、セメント分散剤（固形分換算）１００重量部に対し０．１〜３００重量部であり、１〜１００重量部が好ましい。粉体量が０．１重量部未満では固結防止効果が十分でなく、３００重量部を超えるとセメント分散剤の含有量が少なくなってセメント分散効果が低下する。
【００１４】
前記の無機担体が生成したセメント分散剤水溶液の乾燥・粉末化の方法としては、噴霧乾燥器を用いることができる。噴霧乾燥における乾燥条件としては熱風入口温度１５０〜２５０℃及び熱風出口温度８０〜１５０℃の温度範囲が好ましい。熱風入口温度が１５０℃未満では粉末状セメント分散剤の生産効率が低下し、２５０℃を超えるとセメント分散剤が熱変性を受けてセメント分散性能が低下する。熱風出口温度が８０℃未満では粉末の含水率が高くなってブロッキングが発生しやすく、１５０℃を超えるとセメント分散剤が熱変性を受けて分散性能が低下する。
【００１５】
本発明の粉末状分散剤が使用できるセメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、高ビーライトポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュ含有セメント又はシリカフューム含有セメントを例示できる。
【００１６】
【実施例】
合成例１（水溶性ビニル共重合体ａ１の合成）
２００Ｌのガラスライニング製の反応容器に水２００部を仕込み、攪拌しながら加温して、内温を８０℃に保った。メタクリル酸６０部とメトキシポリエチレングリコール（オキシエチレン基の繰り返し数ｎ＝２３）メタクリレート３３４部、３−メルカプトプロピオン酸４．７部及び水３９０部との混合物と２０％過硫酸ナトリウム水溶液２５部を共に２時間かけて反応容器に滴下した。更に、２０％過硫酸ナトリウム水溶液１０部を３０分かけて滴下し、同温度で１時間熟成させた。次に冷却しながら４８％ＮａＯＨ５８部を滴下して反応液を中和した。この反応液は、メタクリル酸を７０モル％、メトキシポリエチレングリコール（ｎ＝２３）メタクリレートを３０モル％（合計１００モル％）の割合で共重合反応した、数平均分子量２３０００の水溶性ビニル共重合体を４０質量％含有する水溶液であった。
【００１７】
合成例２（水溶性ビニル共重合体ａ２〜ａ５の合成）
合成例１と同様にして、水溶性ビニル共重合体ａ２〜ａ５を合成した。モノマーの種類、反応比率、水溶性ビニル共重合体の数平均分子量、水溶性ビニル共重合体の濃度を表１にまとめた。
【００１８】
【表１】
2004299953.tif 000002
【００１９】
無機担体の合成例
（１）無機担体懸濁液  Ｓ１〜Ｓ３
１００Ｌのガラスライニング製反応容器に水溶性ビニル共重合体ａ１、ａ２又はａ３を５０部、Ｃａ（ＯＨ）２を８．６部、水を３０部投入し、冷却しながら、９８％Ｈ２ＳＯ４１１．４部を２時間かけて徐々に滴下して二水石膏を生成させた。得られた二水石膏を含むａ１、ａ２又はａ３の懸濁水溶液をそれぞれＳ１、Ｓ２又はＳ３として表２に示す。なお、ａ１、ａ２又はａ３と二水石膏の合計の固形分濃度は４０質量％である。
【００２０】
（２）無機担体懸濁液  Ｓ４〜Ｓ５
１００Ｌのガラスライニング製反応容器に水溶性ビニル共重合体ａ４又はａ５を５０部、Ｃａ（ＯＨ）２を１４．６部、水を２６．４部添加し、撹拌しながら、二酸化炭素８．８部を２時間かけて吹き込み炭酸カルシウムを生成させた。得られた炭酸カルシウムを含むａ１又はａ２の懸濁水溶液をそれぞれＳ４又はＳ５として表２に示す。なお、ａ４又はａ５と炭酸カルシウムの合計の固形分濃度は４０質量％である。
【００２１】
（３）無機担体懸濁液  Ｓ６
１００Ｌのガラスライニング製反応器に水溶性ビニル共重合体ａ１を５０部、重質炭酸カルシウム（丸尾カルシウム社製）を２０部、水を３０部投入し、ａ１と重質炭酸カルシウムの合計の固形分濃度を４０質量％に調整した。重質炭酸カルシウムを含むａ１の懸濁水溶液をＳ６として表２に示す。
【００２２】
（４）無機担体懸濁液  Ｓ７
１００Ｌのガラスライニング製反応器に水溶性ビニル共重合体ａ１を５０部、弗酸石膏（セントラル硝子社製）を２０部、水を３０部投入し、ａ１と弗酸石膏の合計の固形分濃度を４０質量％に調整した。弗酸石膏を含むａ１の懸濁水溶液をＳ７として表２に示す。
【００２３】
【表２】
2004299953.tif 000003
【００２４】
乾燥・粉末化
噴霧乾燥装置として塔径３．２ｍ、高さ７．９ｍのスプレードライヤを用い、噴霧装置としてディスクアトマイザーを使用して、熱風入口温度を２００℃、熱風出口温度を１００℃に維持しながら、ディスクアトマイザーの回転速度を２４０００ｒｐｍの条件で、無機粉体懸濁液Ｓ１〜Ｓ７を９０ｋｇ／ｈｒの流量で噴霧し乾燥させた。無機粉体懸濁液Ｓ１〜Ｓ７から得られた粉末状セメント分散剤をそれぞれＰ１〜Ｐ７として、これらの平均粒径を表３に示す。なお平均粒子径はセイシン企業社製粒度分布測定器ＲＳＰ−８５Ｐを用いて測定した。
【００２５】
固結試験
前記の粉末状セメント分散剤Ｐ１〜Ｐ７を恒温・恒湿槽に入れて含水率が２質量％になるよう調湿した。含水率はケット科学社製赤外線水分計ＦＤ−６００を用いて、サンプル量５ｇ、加熱温度１１０℃、加熱時間３０分の条件で測定した。次に、製品の袋詰状態のモデルとして、チャック式のビニール袋（寸法：７ｃｍ×１０ｃｍ）に粉末状セメント分散剤５０ｇを一杯に充填してチャックを閉じて密封した状態で、恒温乾燥機に入れ７０℃で５時間加温した。次に、当該乾燥機から粉末状セメント分散剤を充填させたビニール袋を取り出し、このビニール袋の上に直接金属製のおもり（荷重２５ｇ／ｃｍ２）を載置して２０℃の恒温室内に２４時間放置した。２４時間経過後、ビニール袋から固結した粉末状セメント分散剤を金属製容器に取り出し、ＪＩＳ  Ａ  １１４７−２０１「コンクリートの凝結時間試験方法」で使用される貫入抵抗試験装置を用いて、固結した粉末状セメント分散剤の上面全体に均等に荷重を加えた。そして固結した粉末状セメント分散剤が崩壊した時点の荷重を最大荷重とし、この最大荷重を荷重面積で除した値を固結度とした。この結果を表３に示す。なお、実用上、固結度は２Ｎ／ｃｍ２以下が好ましく、１Ｎ／ｃｍ２以下がより好ましい値である。
【００２６】
【表３】
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【００２７】
表３から分かるように、本発明の粉末状セメント分散剤（実施例１〜５）は全て、炭酸カルシウム又は二水石膏を添加して調整したセメント分散剤（比較例１又は２）と比べ固結度が約１／２以下に低下して固結しにくくなっている。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の粉末状セメント分散剤の製造方法に係る粉末状セメント分散剤は、固結しにくい。