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特開2022-55003水硬性組成物用消泡剤、これを含有する水性液及び水硬性組成物
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022055003
(43)【公開日】2022-04-07
(54)【発明の名称】水硬性組成物用消泡剤、これを含有する水性液及び水硬性組成物
(51)【国際特許分類】
C04B 24/12 20060101AFI20220331BHJP
C04B 22/08 20060101ALI20220331BHJP
C04B 24/06 20060101ALI20220331BHJP
C04B 24/04 20060101ALI20220331BHJP
C04B 22/16 20060101ALI20220331BHJP
C04B 24/02 20060101ALI20220331BHJP
C04B 24/32 20060101ALI20220331BHJP
C04B 28/02 20060101ALI20220331BHJP
C08L 71/02 20060101ALI20220331BHJP
C08K 5/09 20060101ALI20220331BHJP
【FI】
C04B24/12 A
C04B22/08 Z
C04B24/06 A
C04B24/04
C04B22/16 A
C04B24/02
C04B24/32 A
C04B28/02
C08L71/02
C08K5/09
【審査請求】有
【請求項の数】11
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2020162335
(22)【出願日】2020-09-28
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-01-28
(71)【出願人】
【識別番号】000210654
【氏名又は名称】竹本油脂株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088616
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邉 一平
(74)【代理人】
【識別番号】100154829
【弁理士】
【氏名又は名称】小池 成
(74)【代理人】
【識別番号】100132403
【弁理士】
【氏名又は名称】永岡 儀雄
(74)【代理人】
【識別番号】100217102
【弁理士】
【氏名又は名称】冨永 憲一郎
(72)【発明者】
【氏名】村松 郁香
(72)【発明者】
【氏名】内藤 裕樹
(72)【発明者】
【氏名】古田 章宏
(72)【発明者】
【氏名】玉木 伸二
(72)【発明者】
【氏名】澤田 陽
【テーマコード(参考)】
4G112
4J002
【Fターム(参考)】
4G112MB08
4G112MB11
4G112MB41
4G112PB09
4G112PB10
4G112PB15
4G112PB16
4G112PB20
4J002CH021
4J002DG036
4J002EF036
4J002EF046
4J002EF076
4J002EF116
4J002EV236
4J002FD206
4J002GT00
(57)【要約】
【課題】分離安定性に優れ、水で希釈したときの乳化安定性にも優れ、他の水硬性組成物用添加剤との相溶性にも優れ、更には、少量で優れた消泡性を有する水硬性組成物用消泡剤を提供する。
【解決手段】一般式(1)で示され、式(2)で示されるHLBが0.1~6の範囲内であるポリアルキレンオキシド付加物と、分子量が500以下の酸と、を含有することを特徴とする水硬性組成物用消泡剤。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式(1)で示され、下記式(2)で示されるHLBが0.1~6の範囲内であるポリアルキレンオキシド付加物と、
分子量が500以下の酸と、を含有することを特徴とする、水硬性組成物用消泡剤。
【化1】
(但し、一般式(1)中、R
1は、炭素数1~30の炭化水素基である。R
2,R
3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~22の炭化水素基である。A
1O,A
2Oは、それぞれ独立に、炭素数2~4のオキシアルキレン基である。m,nは、それぞれ独立に0~200の整数であり、m+nは3~200を満たす整数である。)
【数1】
(但し、式(2)中、Yは、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の分子中に含まれる(ポリ)オキシエチレン基の含有割合(質量%)である。)
【請求項2】
前記一般式(1)におけるR2,R3が、いずれも水素原子である、請求項1に記載の水硬性組成物用消泡剤。
【請求項3】
前記一般式(1)におけるR1が、炭素数10~20の炭化水素基である、請求項1または2に記載の水硬性組成物用消泡剤。
【請求項4】
前記一般式(1)における-(A1O)m-,-(A2O)n-は、その炭素数2~4のオキシアルキレン基の構成割合の合計を100モル%とすると、炭素数3~4のオキシアルキレン基を75モル%以上の割合で有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の水硬性組成物用消泡剤。
【請求項5】
前記一般式(1)における-(A1O)m-,-(A2O)n-が、炭素数2~4のオキシアルキレン基をブロック重合させたものである、請求項1~4のいずれか一項に記載の水硬性組成物用消泡剤。
【請求項6】
前記一般式(1)におけるm,nは、これらの和であるm+nが、20~80の整数である、請求項1~5のいずれか一項に記載の水硬性組成物用消泡剤。
【請求項7】
前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物は、前記式(2)におけるHLBが0.1~3.5の範囲内である、請求項1~6のいずれか一項に記載の水硬性組成物用消泡剤。
【請求項8】
下記式(3)で示されるEQが、0.7~3.5の範囲内である、請求項1~7のいずれか一項に記載の水硬性組成物用消泡剤。
【数2】
(但し、前記式(3)中、Wは、前記酸から求められる酸価である。bは、前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物と前記酸の含有割合の合計を100質量%とした場合における前記酸の含有割合(質量%)である。Vは、前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物から求められるアミン価である。aは、前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物と前記酸の含有割合の合計を100質量%とした場合における前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の含有割合(質量%)である。)
【請求項9】
請求項1~8のいずれか一項に記載の水硬性組成物用消泡剤、及び水を含有することを特徴とする、水硬性組成物用消泡剤の水性液。
【請求項10】
前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物、前記酸、及び前記水の含有割合の合計を100質量%とすると、前記水を0.01~25質量%の割合で含有する、請求項9に記載の水硬性組成物用消泡剤の水性液。
【請求項11】
請求項1~8のいずれか一項に記載の水硬性組成物用消泡剤を含有することを特徴とする、水硬性組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水硬性組成物用消泡剤、これを含有する水性液及び水硬性組成物に関する。更に詳しくは、分離安定性、乳化安定性及び他の水硬性組成物用添加剤との相溶性に優れ、更に、少量でも優れた消泡性を発揮する水硬性組成物用消泡剤、水硬性組成物用消泡剤の水性液及び水硬性組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、コンクリートに代表される水硬性組成物には、水硬性組成物の硬化前のワーカビリティを改善するために減水剤が添加されている。
【0003】
一方で、水硬性組成物に減水剤(特にポリカルボン酸系減水剤)を添加すると、コンクリート等の水硬性組成物中に気泡を巻き込みやすくなり、気泡の巻き込みにより粗大な空気が発生する傾向がある。そこで、水硬性組成物中の粗大な空気を減少させたり、空気量を適切な範囲に調整したりするために消泡剤が配合されることが多い。
【0004】
なお、このような消泡剤として、例えば、オキシアルキレン系、シリコーン系、アルコール系、鉱油系、脂肪酸系、脂肪酸エステル系等の消泡剤が知られている。
【0005】
また、ポリカルボン酸系化合物と、特定の含窒素ポリオキシアルキレン化合物との混合物からなる添加剤(例えば、特許文献1参照)や、特定のポリオキシアルキレン系化合物が提案されている(例えば、特許文献2~6参照)。
【0006】
更には、水不溶性脱泡剤及びアミン可溶化剤等を含む混和剤組成物や、水溶性アルカノールアミン塩を含み脱泡剤となることができる水溶性試薬が報告されている(例えば、特許文献7,8参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平7-232945号公報
【特許文献2】特開平10-226550号公報
【特許文献3】特開2003-226565号公報
【特許文献4】特開2003-226566号公報
【特許文献5】特開2003-226567号公報
【特許文献6】特開2003-300766号公報
【特許文献7】特表2006-511418号公報
【特許文献8】特開平7-172887号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ここで、一般的に、疎水性の高い(HLBの低い)消泡剤は、消泡性に優れるが、水に馴染みにくく、他の水硬性組成物用添加剤とも相溶性が低く分離してしまう。この点、特許文献1~6では、他の水硬性組成物用添加剤との相溶性に改善は見られる。しかしながら、上記特許文献1~8などでは、優れた消泡性及び安定性を同時に発揮し難いなどの問題がある。
【0009】
そこで、本発明は、上記実情に鑑み、分離安定性に優れ、水で希釈したときの乳化安定性にも優れ、他の水硬性組成物用添加剤との相溶性にも優れ、更には、少量で優れた消泡性を有する水硬性組成物用消泡剤、水硬性組成物用消泡剤の水性液、及び水硬性組成物の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは、前記の課題を解決すべく鋭意研究した結果、消泡性能を発揮する特定の化合物に対して所定の酸を配合することによって、上記課題を解決できることを見出した。本発明によれば、以下の水硬性組成物用消泡剤、水硬性組成物用消泡剤の水性液、及び水硬性組成物が提供される。
【0011】
[1] 下記一般式(1)で示され、下記式(2)で示されるHLBが0.1~6の範囲内であるポリアルキレンオキシド付加物と、
分子量が500以下の酸と、を含有することを特徴とする、水硬性組成物用消泡剤。
【0012】
【化1】
(但し、一般式(1)中、R
1は、炭素数1~30の炭化水素基である。R
2,R
3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~22の炭化水素基である。A
1O,A
2Oは、それぞれ独立に、炭素数2~4のオキシアルキレン基である。m,nは、それぞれ独立に0~200の整数であり、m+nは3~200を満たす整数である。)
【0013】
【数1】
(但し、式(2)中、Yは、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の分子中に含まれる(ポリ)オキシエチレン基の含有割合(質量%)である。)
【0014】
[2] 前記一般式(1)におけるR2,R3が、いずれも水素原子である、前記[1]に記載の水硬性組成物用消泡剤。
【0015】
[3] 前記一般式(1)におけるR1が、炭素数10~20の炭化水素基である、前記[1]または[2]に記載の水硬性組成物用消泡剤。
【0016】
[4] 前記一般式(1)における-(A1O)m-,-(A2O)n-は、その炭素数2~4のオキシアルキレン基の構成割合の合計を100モル%とすると、炭素数3~4のオキシアルキレン基を75モル%以上の割合で有する、前記[1]~[3]のいずれかに記載の水硬性組成物用消泡剤。
【0017】
[5] 前記一般式(1)における-(A1O)m-,-(A2O)n-が、炭素数2~4のオキシアルキレン基をブロック重合させたものである、前記[1]~[4]のいずれかに記載の水硬性組成物用消泡剤。
【0018】
[6] 前記一般式(1)におけるm,nは、これらの和であるm+nが、20~80の整数である、前記[1]~[5]のいずれかに記載の水硬性組成物用消泡剤。
【0019】
[7] 前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物は、前記式(2)におけるHLBが0.1~3.5の範囲内である、前記[1]~[6]のいずれかに記載の水硬性組成物用消泡剤。
【0020】
[8] 下記式(3)で示されるEQが、0.7~3.5の範囲内である、前記[1]~[7]のいずれかに記載の水硬性組成物用消泡剤。
【0021】
【数2】
(但し、前記式(3)中、Wは、前記酸から求められる酸価である。bは、前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物と前記酸の含有割合の合計を100質量%とした場合における前記酸の含有割合(質量%)である。Vは、前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物から求められるアミン価である。aは、前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物と前記酸の含有割合の合計を100質量%とした場合における前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の含有割合(質量%)である。)
【0022】
[9] 前記[1]~[8]のいずれかに記載の水硬性組成物用消泡剤、及び水を含有することを特徴とする、水硬性組成物用消泡剤の水性液。
【0023】
[10] 前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物、前記酸、及び前記水の含有割合の合計を100質量%とすると、前記水を0.01~25質量%の割合で含有する、前記[9]に記載の水硬性組成物用消泡剤の水性液。
【0024】
[11] 前記[1]~[8]のいずれかに記載の水硬性組成物用消泡剤を含有することを特徴とする、水硬性組成物。
【発明の効果】
【0025】
本発明の水硬性組成物用消泡剤及び本発明の水硬性組成物用消泡剤の水性液は、分離安定性に優れ、水で希釈したときの乳化安定性にも優れ、他の水硬性組成物用添加剤との相溶性にも優れ、少量で優れた消泡性を有するという効果を奏するものである。
【0026】
本発明の水硬性組成物は、本発明の水硬性組成物用消泡剤を含有しており、当該水硬性組成物用消泡剤と減水剤等の水硬性組成物用添加剤との相溶性が良好である。そのため、本発明の水硬性組成物は、タンク等で消泡剤と減水剤等を混合した混合液を攪拌せず静置しても、混合液が均一に保たれ、空気量のばらつきが少ないという効果を奏するものである。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、本発明の実施形態について説明する。しかし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し適宜変更、改良等が加えられ得ることが理解されるべきである。なお、以下の実施例等において、別に記載しない限り、%は質量%を、また部は質量部を意味する。
【0028】
(1)水硬性組成物用消泡剤:
本発明の水硬性組成物用消泡剤は、下記一般式(1)で示され、下記式(2)で示されるHLBが0.1~6の範囲内であるポリアルキレンオキシド付加物と、分子量が500以下の酸と、を含有するものである。
【0029】
このような水硬性組成物用消泡剤は、分離安定性に優れ、水で希釈したときの乳化安定性にも優れ、他の水硬性組成物用添加剤との相溶性にも優れ、少量で優れた消泡性を有する。
【0030】
【化2】
(但し、一般式(1)中、R
1は、炭素数1~30の炭化水素基である。R
2,R
3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~22の炭化水素基である。A
1O,A
2Oは、それぞれ独立に、炭素数2~4のオキシアルキレン基である。m,nは、それぞれ独立に0~200の整数であり、m+nは3~200を満たす整数である。)
【0031】
【数3】
(但し、式(2)中、Yは、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の分子中に含まれる(ポリ)オキシエチレン基(炭素数2のオキシアルキレン基)の含有割合(質量%)である。)
【0032】
例えば、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の分子中に含まれる(ポリ)オキシエチレン基の含有割合が25質量%である場合、HLBは、式:25/5で計算され、5となる。
【0033】
式(2)で示されるHLBは、下記式(2a)で示されるHLBと記すこともできる。
【0034】
【数4】
(但し、式(2a)中、Z1は、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の分子量である。Z2は、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の分子中に含まれる炭素数2のオキシアルキレン基の式量である。)
【0035】
(1-1)一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物:
一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物は、消泡性能を発揮するアミン系の化合物である。
【0036】
一般式(1)中、R1は、炭素数1~30の炭化水素基であり、炭素数10~20の炭化水素基であることが好ましい。このような炭化水素基であると、分離安定性、乳化安定性、及び、他の水硬性組成物用添加剤との相溶性に優れ、少量で優れた消泡性を有する水硬性組成物用消泡剤とすることができる。
【0037】
R1の炭素数1~30の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基、テトラコシル基、ヘキサコシル基、オクタコシル基、トリアコンチル基、エチニル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ドデセニル基、テトラデセニル基、ヘキサデセニル基、オクタデセニル基などを挙げることができる。なお、これらは、1種類または2種以上であってもよい。
【0038】
一般式(1)中、R2,R3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~22の炭化水素基であるが、これらの中でも、R2,R3が、いずれも水素原子または炭素数1~3の炭化水素基であることが好ましく、いずれも水素原子であることが更に好ましい。
【0039】
一般式(1)中、のR2,R3における炭素数1~22の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基、エチニル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ドデセニル基、テトラデセニル基、ヘキサデセニル基、オクタデセニル基などを挙げることができる。
【0040】
一般式(1)中、A1O,A2Oは、それぞれ独立に、炭素数2~4のオキシアルキレン基であり、炭素数2または3のオキシアルキレン基であることが好ましい。上記炭素数2~4のオキシアルキレン基としては、具体的には、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基を挙げることができる。但し、A1O,A2Oのいずれか一方または両方には、炭素数2のオキシアルキレン基(即ち、オキシエチレン基)を含む。
【0041】
オキシプロピレン基としては、1,2-オキシプロピレン基、1,3-オキシプロピレン基が挙げられる。
【0042】
オキシブチレン基としては、1,2-オキシブチレン基、1,3-オキシブチレン基、1,4-オキシブチレン基、2,3-オキシブチレン基、オキシイソブチレン基が挙げられる。
【0043】
一般式(1)において、mはA1Oの付加モル数を表し、nは、A2Oの付加モル数を表す。
【0044】
一般式(1)中、m,nは、それぞれ独立に0~200の整数であり、好ましくは0~80の整数である。
【0045】
また同時に、m+nは、3~200を満たす整数である。即ち、m及びnは、3≦m+n≦200の条件を満たす整数である。そして、m+nは、20~80を満たす整数であることが好ましい。このような範囲とすることにより、分離安定性、乳化安定性、相溶性、及び、消泡性が更に向上する。一方、下限値未満であると、消泡性が不十分であり、安定性も低下する。上限値超であると、高粘度のため製造が困難となり、また、水硬性組成物用添加剤との相溶性も不十分となる。
【0046】
一般式(1)における-(A1O)m-,-(A2O)n-は、その炭素数2~4のオキシアルキレン基の構成割合の合計を100モル%とすると、炭素数3~4のオキシアルキレン基を75モル%以上の割合で有することが好ましく、78モル%以上の割合で有することが更に好ましく、80モル%以上の割合で有することが特に好ましい。このような範囲とすることによって、水硬性組成物用消泡剤の消泡性が更に向上する。
【0047】
一般式(1)における-(A1O)m-,-(A2O)n-は、A1O及びA2Oのそれぞれが2種類以上の場合は、ランダム付加体、ブロック付加体、交互付加体のいずれの形態であってもよいが、好ましくは炭素数2~4のオキシアルキレン基をブロック重合させたものである。即ち、-(A1O)m-,-(A2O)n-は、それぞれ、炭素数2~4のオキシアルキレン基のうちの少なくとも1種(例えば、炭素数2のオキシアルキレン基)が連続する領域を有しているものである。
【0048】
なお、このような-(A1O)m-,-(A2O)n-としては、炭素数2~4のオキシアルキレン基をランダム重合、ブロック重合、交互重合させて得ることができる。
【0049】
一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物は、上記式(2)におけるHLB(Hydrophile-Lipophile Balance)が0.1~6の範囲内であることが必要であり、このような範囲であると、泡膜に対して難溶性を示し、優れた消泡性を発揮することができる。更に、上記HLBは、0.1~3.5の範囲内であることが好ましく、1~3.0の範囲内であることが更に好ましく、1~2.5の範囲内であることが特に好ましい。このような範囲であると、消泡性が更に向上することになる。上記HLBが下限値未満であると、乳化安定性が低下するという不具合がある。上記HLBが上限値超であると、消泡効果が低下するという不具合がある。
【0050】
一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物としては、具体的には、デシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ウンデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ドデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、トリデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、テトラデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ペンタデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘキサデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、2-ヘキシルデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘプタデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、オクタデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ノナデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、イコシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘンイコシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ドコシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、トリコシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、テトラコシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、デセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ウンデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ドデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、トリデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、テトラデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ペンタデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘキサデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘプタデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、オクタデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ノナデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、イコセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘンイコセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ドコセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、トリコセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、テトラコセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、牛脂アミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、硬化牛脂アミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、テトラデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、ペンタデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、ヘキサデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、2-ヘキシルデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、ヘプタデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、オクタデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、テトラデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、ペンタデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、ヘキサデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、ヘプタデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、オクタデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、牛脂アミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、硬化牛脂アミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、硬化牛脂アミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシブチレン付加物等が挙げられる。
【0051】
これらの中でも、テトラデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ペンタデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘキサデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、2-ヘキシルデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘプタデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、オクタデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、テトラデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ペンタデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘキサデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘプタデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、オクタデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、牛脂アミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、硬化牛脂アミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物等を挙げることができる。
【0052】
(1-1a)ポリアルキレンオキシド付加物の製造方法:
一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の製造方法は、特に制限はないが、例えば、触媒の存在下で、特定のアルキルアミンに特定のオキシアルキレンを付加させることにより一般式(1)で表されるポリアルキレンオキシド付加物を製造する方法などを挙げることができる。
【0053】
ここで、触媒としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属やそれらの水酸化物、アルカリ金属水素化物、アルコラート等のアルカリ触媒やルイス酸触媒、複合金属触媒などを挙げることができる。これらの中でも、アルカリ触媒が好ましい。
【0054】
アルカリ触媒としては、具体的には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、カリウムブトキシドなどを挙げることができる。
【0055】
触媒は、付加反応後に中和し、除去することも可能であるが、付加反応液中に含有したままでもよい。
【0056】
(1-2)酸:
酸は、分子量が500以下のものであり、このような酸を含有することによって、分離安定性、乳化安定性、及び他の水硬性組成物用添加剤との相溶性に優れた水硬性組成物用消泡剤とすることができる。より具体的には、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物は、優れた消泡性能を発揮するため泡膜に対して難溶性を示すものであるが、難溶性であると、減水剤との分離を引き起こし、コンクリート等の水硬性組成物中において空気量のばらつきが発生する傾向がある。そこで、水硬性組成物用消泡剤には、泡膜に対する難溶性以外に、減水剤との分離を防止するという観点から、減水剤に対する相溶性の性能も要求される。このような2つの性能を備えるという観点において、消泡性能を有する上記特定のポリアルキレンオキシド付加物に、上記酸を配合することが重要となる。
【0057】
酸としては、分子量が500以下のものである限り特に制限はないが、例えば、クエン酸、硫酸、メタンスルホン酸、リンゴ酸、乳酸、マレイン酸、酒石酸、リン酸、フマル酸、オレイン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、シュウ酸、グルコン酸、コハク酸、酢酸、フタル酸、塩酸、硝酸、イタコン酸、メタクリル酸、アクリル酸、安息香酸などを挙げることができる。なお、これらの酸は、1種類だけであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0058】
(1-3)当量(EQ):
本発明の水硬性組成物用消泡剤は、式(3)で示される当量(EQ)が所定の範囲であることが好ましい。即ち、式(3)で示される当量(EQ)を満たすことで、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物と酸とが特に良好な含有割合となる。
【0059】
具体的には、式(3)で示される当量(EQ)が0.7~3.5の範囲内であることが好ましく、0.7~3.2の範囲内であることが更に好ましく、0.8~3.0の範囲内であることが更に好ましい。このような範囲とすることによって、分離安定性及び乳化安定性が更に向上することになる。上記当量(EQ)が下限値未満であったり、上限値超であったりすると、分離安定性または乳化安定性が十分に発揮されないおそれがある。
【0060】
【数5】
(但し、式(3)中、Wは、酸から求められる酸価である。bは、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物と酸の含有割合の合計を100質量%とした場合における酸の含有割合(質量%)である。Vは、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物から求められるアミン価である。aは、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物と酸の含有割合の合計を100質量%とした場合における一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の含有割合(質量%)である。)
【0061】
酸や、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物は、2種類以上を併用することができる。このように2種類以上を併用する場合、酸の酸価(W)及び一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物のアミン価(V)は、以下のように算出できる。即ち、2種類以上の酸を混合し併用する場合、混合した酸の酸価(W)を測定すればよく、また、2種類以上の一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物を併用する場合、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の混合物のアミン価(V)を測定すればよい。それぞれ混合した酸と一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の混合物の合計を100質量%とし、混合した酸の含有割合(b)と一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の混合物の含有割合(a)を用いて上記式(3)により当量(EQ)を求めることができる。
【0062】
(1-4)その他の成分:
本発明の水硬性組成物用消泡剤は、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物及び酸以外に、その他の成分を更に含有していてもよい。このような他の成分としては、例えば、アルキルアミンや低級アルコール等の溶媒や、ポリアルキレンオキシド等の副生物などを挙げることができる。
【0063】
その他の成分の含有割合としては、例えば、水硬性組成物用消泡剤全体の0~10質量%とすることができ、更に、0~5質量%とすることができる。
【0064】
本発明の水硬性組成物用消泡剤は、土木、建築、二次製品等の水硬性結合材を含有する水硬性組成物に用いる添加剤として使用することができる。この水硬性組成物としては、具体的には、ペースト、モルタル、コンクリート等が挙げられる。
【0065】
本発明の水硬性組成物用消泡剤は、既存の混和剤と併用することができる。混和剤としては、例えば、AE減水剤、高性能AE減水剤、AE剤、消泡剤、収縮低減剤、増粘剤、硬化促進剤等を挙げることができる。
【0066】
本発明の水硬性組成物用消泡剤と併用する混和剤は、水硬性組成物用消泡剤との優れた相溶性を得るという観点から、そのpHが8以下であることが好ましく、7以下であることがより好ましく、6以下であることが特に好ましい。
【0067】
(2)水硬性組成物用消泡剤の水性液:
本発明の水硬性組成物用消泡剤の水性液は、上述した本発明の水硬性組成物用消泡剤、及び水を含有するものである。このような水硬性組成物用消泡剤の水性液は、本発明の水硬性組成物用消泡剤を含有するので、分離安定性に優れ、水で希釈したときの乳化安定性にも優れ、他の水硬性組成物用添加剤との相溶性にも優れ、少量で優れた消泡性を有する。
【0068】
水硬性組成物用消泡剤の水性液は、水の含有量について特に制限はないが、ポリアルキレンオキシド付加物、酸、及び水の含有割合の合計を100質量%とすると、水を0.01~25質量%の割合で含有することが好ましく、0.05~15質量%の割合で含有することが更に好ましい。このようにすると、分離安定性が更に優れるようになる。
【0069】
(3)水硬性組成物:
本発明の水硬性組成物は、本発明の水硬性組成物用消泡剤を含有するものであり、より具体的には、水硬性結合材、水、細骨材、及び、粗骨材を更に含有する。このような水硬性組成物は、本発明の水硬性組成物用消泡剤を含有しているので、当該水硬性組成物用消泡剤と減水剤等の他の水硬性組成物用添加剤との相溶性が良好である。そのため、本発明の水硬性組成物は、タンク等で消泡剤と他の水硬性組成物用添加剤等を混合した混合液を攪拌せず静置しても、混合液が均一に保たれ、空気量のばらつきが少ないというものである。
【0070】
水硬性結合材としては、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、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントの他に、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカフュームセメント等の各種混合セメントが挙げられる。
【0071】
水硬性結合材は、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、石灰石微粉末、石粉、シリカフューム、膨張剤などの各種混和材を上記各種セメントと併用してもよい。
【0072】
細骨材としては、例えば、川砂、山砂、陸砂、海砂、珪砂、砕砂、各種スラグ細骨材などが挙げられる。
【0073】
粗骨材としては、例えば、川砂利、山砂利、陸砂利、砕石、各種スラグ粗骨材、軽量骨材などが挙げられる。
【0074】
本発明の水硬性組成物は、水硬性結合材100質量部に対して、本発明の水硬性組成物用消泡剤を0.0001~0.1質量部の割合で含有することができる。このような割合で本発明の水硬性組成物用消泡剤を含有すると、更に高い消泡性や気泡安定性、併用する混和剤への更に高い相溶性が発揮される。
【0075】
本発明の水硬性組成物は、その水/結合材比(W/C)は、特に限定されず適宜設定することができ、一般的に採用される水/結合材比において、高い効果を発現する。
【0076】
なお、本発明の水硬性組成物は、上述した、水硬性結合材、細骨材、粗骨材、及び、本発明の水硬性組成物用消泡剤以外に、その他の成分を更に含有していてもよい。このような他の成分としては、例えば、AE調整剤、AE減水剤、高性能AE減水剤、流動化剤、消泡剤、凝結遅延剤、硬化促進剤、乾燥収縮低減剤、防腐剤、防水剤、防錆剤等を挙げることができる。
【実施例0077】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0078】
(合成例1)水硬性組成物用消泡剤(N-1)の合成:
オートクレーブにオクタデシルアミン490.4gを仕込んだ。その後、オートクレーブ内を十分に窒素で置換し、攪拌しながら150℃に維持してエチレンオキサイド165gを圧力0.5MPaを維持するように圧入した。そして、当該温度で0.5時間熟成し、60℃まで冷却した後、触媒として水酸化カリウム粉末を5.0g投入した。その後、オートクレーブ内を十分に窒素で置換し、攪拌しながら150℃に維持して1,2-プロピレンオキサイド4339gを圧力0.5MPaを維持するように圧入した。そして、当該温度で1時間熟成し、反応を完結させた。その後、キョーワード600(協和化学工業社製)で処理し触媒を吸着、濾過し、オクタデシルアミン-ポリオキシエチレン(2モル)・ポリオキシプロピレン(40モル)付加物(N-1)を得た。
【0079】
(合成例2~5)水硬性組成物用消泡剤(N-2)~(N-5)の合成:
原料のアミン及び仕込み比率を変更したこと以外は、水硬性組成物用消泡剤(N-1)と同様にして、水硬性組成物用消泡剤(N-2)~(N-5)を合成した。なお、牛脂アミンは、ニッサンアミンABT-2(日油社製、アミン価214.0mg/g)を使用した。
【0080】
(合成例6)水硬性組成物用消泡剤(N-6)の合成:
オートクレーブに硬化牛脂アミン(FETANAMINE AHT、SOLVAY社製、アミン価213.7mg/g)を432.9g仕込んだ。その後、オートクレーブ内を十分に窒素で置換し、攪拌しながら150℃に維持してエチレンオキサイド218gを圧力0.5MPaを維持しながら圧入した。そして、当該温度で0.5時間熟成し、60℃まで冷却した後、触媒として水酸化カリウム粉末を10.0g投入した。その後、オートクレーブ内を十分に窒素で置換し、攪拌しながら120℃に維持してエチレンオキサイド508gを圧力0.5MPaを維持しながら圧入した。そして、当該温度で1時間熟成し、その後、温度を150℃まで昇温し、1,2-プロピレンオキサイド3830gを圧力0.5MPaを維持しながら圧入した。その後、当該温度で1時間熟成し、反応を完結させた。その後、キョーワード600(協和化学工業社製)で処理し触媒を吸着、濾過し、硬化牛脂アミン-ポリオキシエチレン(10モル)・ポリオキシプロピレン(40モル)付加物(N-6)を得た。
【0081】
(合成例7~16)水硬性組成物用消泡剤(N-7)~(N-11)、(N-13)、(N-15)~(N-17)及び(rN-1)の合成:
原料のアミン及び仕込み比率を変更したこと以外は、水硬性組成物用消泡剤(N-6)と同様にして、水硬性組成物用消泡剤(N-7)~(N-11)、(N-13)、(N-15)~(N-17)及び(rN-1)を合成した。
【0082】
(合成例17)水硬性組成物用消泡剤(N-12)の合成:
ガラス製の反応容器に、メトキシポリオキシプロピレン(20モル)・ポリオキシエチレン(7モル)ブロック付加物を2970g投入し、更に、トリエチルアミンを2024g投入した後、0℃に冷却した。その後、反応容器内を十分に窒素で置換し、攪拌しながらメシルクロライド252gを滴下した後、25℃まで昇温し、2時間攪拌した。その後、反応系を0℃まで冷却し、n-ブチルアミン73gをエタノール630gに溶解した溶液を、徐々に滴下した。滴下終了後、40℃まで昇温し、4時間熟成し、精製し、n-ブチルアミン-メトキシポリオキシエチレン(7モル)・ポリオキシプロピレン(20モル)付加物(N-12)を得た。
【0083】
(合成例18)水硬性組成物用消泡剤(N-14)の合成:
オートクレーブに牛脂アミン(ニッサンアミンABT-2、日油社製、アミン価214.0mg/g)を432.9g仕込んだ。その後、オートクレーブ内を十分に窒素で置換し、攪拌しながら150℃に維持してエチレンオキサイド145gを圧力0.5MPaを維持しながら圧入した。そして、当該温度で0.5時間熟成し、60℃まで冷却した後、触媒として水酸化カリウム粉末を10.0g投入した。その後、オートクレーブ内を十分に窒素で置換し、攪拌しながら150℃まで昇温し、1,2-プロピレンオキサイド3830g及び1,2-ブチレンオキシド2365gを圧力0.5MPaを維持しながら圧入した。その後、当該温度で1時間熟成し、反応を完結させた。その後、キョーワード600(協和化学工業社製)で処理し触媒を吸着、濾過し、牛脂アミン-ポリオキシエチレン(2モル)・ポリオキシプロピレン(40モル)・ポリオキシブチレン(20モル)付加物(N-14)を得た。
【0084】
(合成例19)水硬性組成物用消泡剤(rN-2)の合成:
オートクレーブにステアリルアルコール460.1gと触媒として水酸化カリウム粉末5.0gを仕込んだ。そして、オートクレーブ内を十分に窒素で置換し、攪拌しながら150℃に維持してエチレンオキサイド463.12gを圧力0.5MPaを維持しながら圧入した。当該温度で1時間熟成し、攪拌しながら150℃に維持して1,2-プロピレンオキサイド4071gを圧力0.5MPaを維持しながら圧入した。そして、当該温度で1時間熟成し、反応を完結させた。その後、触媒を除去し、ステアリルアルコール-ポリオキシエチレン(6モル)・ポリオキシプロピレン(40モル)付加物(rN-2)を得た。
【0085】
(合成例20)水硬性組成物用消泡剤(rN-3)の合成:
原料のアルコールをドデシルアルコールとし、仕込み比を変更したこと以外は、水硬性組成物用消泡剤(rN-2)と同様にして、水硬性組成物用消泡剤(rN-3)を合成した。
【0086】
(合成例21)水硬性組成物用消泡剤(rN-4)の合成:
オートクレーブにトリエチレングリコール750.9gを仕込んだ。その後、触媒として水酸化カリウム粉末4.7gを仕込んだ。そして、オートクレーブ内を十分に窒素で置換し、攪拌しながら150℃に維持して1,2-プロピレンオキサイド8715gを圧入(0.4MPa)した。そして、当該温度で1時間熟成し、反応を完結させた。その後、触媒を除去し、ポリオキシエチレン(3モル)・ポリオキシプロピレン(30モル)縮合物(rN-4)を得た。
【0087】
以上で合成した水硬性組成物用消泡剤(N-1)~(N-17)、(rN-1)~(rN-4)の内容を表1に示す。
【0088】
【0089】
表1中、「牛脂由来の炭化水素基」は、炭素数14~18の飽和・不飽和炭化水素基の混合物であり、「硬化牛脂由来の炭化水素基」は、炭素数14~18のアルキル基の混合物である。
【0090】
表1中、アミン価は、JIS K 1557-7に準拠して測定した。
【0091】
次に、水硬性組成物用消泡剤に使用した酸について、以下の表2に示す。
【0092】
【0093】
酸価は、JIS K 0070に準拠して電位差滴定法により測定した。
【0094】
次に、水硬性組成物に使用したポリカルボン酸系減水剤の合成について以下に説明する。
【0095】
(合成例22)減水剤(PC-1)の合成:
まず、水道水150.5gを反応容器に仕込み、雰囲気を窒素置換し、攪拌しながら65℃に昇温した。その後、上記反応容器に、水244.9g、メトキシポリ(23モル)オキシエチレンメタクリレート335.3g、メタクリル酸44.6g及びβーメルカプトプロピオン酸3.4gの混合物を2時間かけて滴下し、同時に、10%過硫酸ソーダ水溶液55.1gを3時間かけて滴下して、さらに1時間、65℃を保持し、重合反応を行った。共重合体に、30%水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを6に調整し、水道水で希釈することで固形分の濃度20%である減水剤(PC-1)を得た。得られた減水剤(PC-1)を分析したところ、質量平均分子量が18,200であった。なお、質量平均分子量は、後述するゲルパーミエーションクロマトグラフィーにて測定した。
【0096】
(合成例23)減水剤(PC-2)の合成:
まず、イオン交換水76.6g及びα-(3-メチル-3-ブテニル)-ω-ヒドロキシ-ポリ(53モル)オキシエチレン150.7gを反応容器に仕込み、攪拌しながら均一に溶解した。その後、雰囲気を窒素置換し、反応系の温度を温水浴にて65℃に保持した。次に、1%過酸化水素水8.8gを3時間かけて滴下するとともに、イオン交換水39.1gにアクリル酸9.6gを均一に溶解させた水溶液を3時間かけて滴下した。更にそれと同時に、イオン交換水7.0gにL-アスコルビン酸0.8gと連鎖移動剤としてチオグリコール酸0.6gを均一に溶解させた水溶液を4時間かけて滴下した。その後、65℃で2時間保持し、重合反応を終了した。重合反応終了後、30%水酸化ナトリウム水溶液を加えて反応系のpHを5に調整し、イオン交換水にて20%に調整して、ビニル共重合体の20%水溶液である減水剤(PC-2)を得た。得られた減水剤(PC-2)を分析したところ、質量平均分子量が44000であった。なお、質量平均分子量は、後述するゲルパーミエーションクロマトグラフィーにて測定した。
【0097】
(合成例24)減水剤(PC-3)の合成:
まず、イオン交換水76.6g及びα-メタリル-ω-ヒドロキシ-ポリ(68モル)オキシエチレン158.3gを反応容器に仕込み、攪拌しながら均一に溶解した。その後、雰囲気を窒素置換し、反応系の温度を温水浴にて65℃に保持した。次に、1%過酸化水素水8.8gを3時間かけて滴下するとともに、イオン交換水39.1gにアクリル酸7.0gとアクリル酸ヒドロキシエチル10.6gを均一に溶解させた水溶液を3時間かけて滴下した。更にそれと同時に、イオン交換水7.0gにL-アスコルビン酸0.8gと連鎖移動剤として3-メルカプトプロピオン酸1.1gを均一に溶解させた水溶液を4時間かけて滴下した。その後、65℃で2時間保持し、重合反応を終了した。重合反応終了後、30%水酸化ナトリウム水溶液を加えて反応系のpHを6に調整し、イオン交換水にて20%に調整して、ビニル共重合体の20%水溶液である減水剤(PC-3)を得た。得られた減水剤(PC-3)を分析したところ、質量平均分子量が34000であった。なお、質量平均分子量は、後述するゲルパーミエーションクロマトグラフィーにて測定した。
【0098】
[質量平均分子量の測定条件]
合成した減水剤の質量平均分子量の測定条件を以下に示す。
[GPC法]
装置:昭和電工株式会社製 Shodex GPC-101
カラム:昭和電工株式会社 OHPak SB-G+SB-806M HQ+SB-806M HQ
検出器:示差屈折計(RI)
溶離液:50mM硝酸ナトリウム水溶液
流速:0.7mL/分
カラム温度:40℃
標準物質:PEG/PEO(アジレント社製)
【0099】
(実施例1~16、比較例1~5)
表3に示すように、各成分を混合して水硬性組成物用消泡剤及び水硬性組成物用消泡剤の水性液を作製した。
【0100】
作製した各水硬性組成物用消泡剤の水性液(各水硬性組成物用消泡剤)について製剤安定性及び乳化安定性の評価を以下のようにして行った。結果を表3に示す。
【0101】
[製剤安定性(分離安定性)]
表3に示す割合で合計質量が100gとなるように、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物、酸、及び水を配合し、振とう攪拌した。その後、20℃で静置し、目視確認を行い、以下の評価基準で評価を行った。
【0102】
S:非常に良好(振とう後4週間経過後の段階でも分離せず安定であった)
A:良好(振とう後2週間以上4週間未満の間で分離が確認された)
B:可(振とう後1週間以上2週間未満の間で分離が確認された)
C:悪い(振とう後1週間未満の間で分離が確認された)
【0103】
[乳化安定性]
表3に示す割合で各成分が配合された水硬性組成物用消泡剤における0.1%水溶液(水硬性組成物用消泡剤の水性液)を100g作製し、これを20℃で静置し、その後、目視確認を行い、以下の評価基準で評価を行った。
【0104】
S:非常に良好(振とう後24時間経過後の段階でも分離せず安定であった)
A:良好(振とう後12時間以上24時間未満の間で分離が確認された)
B:可(振とう後1時間以上12時間未満の間で分離が確認された)
C:悪い(振とう後1時間以内の間で分離が確認された)
【0105】
【0106】
表3中、「式3における当量(EQ)」は、具体的には、下記式(3)により算出した。
【0107】
【0108】
なお、式(3)中、Wは、酸から求められる酸価である。bは、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物と酸の含有割合の合計を100質量%とした場合における酸の含有割合(質量%)である。Vは、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物から求められるアミン価である。aは、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物と酸の含有割合の合計を100質量%とした場合における一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の含有割合(質量%)である。
【0109】
(実施例17~32、比較例6~10)
(水硬性組成物(コンクリート組成物)の調製)
まず、表5に示すように、合成した各水硬性組成物用減水剤PC-1、PC-2、PC-3の2000gに対して、水硬性組成物用消泡剤AF-1~16、RAF-1~5を2.0g添加した混合液を調整し、よく撹拌をした。この減水剤と水硬性組成物用消泡剤との混合液を「混合液X」とした。
【0110】
次に、表4に示す配合にて、コンクリートの練り混ぜ容積30Lとし、コンクリート試験を行った。
【0111】
具体的には、20℃の試験室内で50Lのパン型強制練りミキサーに普通ポルトランドセメントからなる水硬性結合材と、骨材として陸砂及び砕石を投入した。更に、上述の混合液Xをセメント質量に対して0.50%と、AE剤「AE-300(竹本油脂社製)」をセメント質量に対して0.004%と、を練り混ぜ水(蒲郡市上水道水)の一部として計量し、ミキサーに投入して90秒間練り混ぜた。このようにして、コンクリート組成物(水硬性組成物)を調製し、スランプが19±2.5cmとなった。このように「混合液X」を使用して水硬性組成物を調製する試験を「試験1」とする。
【0112】
水硬性組成物の調製に使用した材料は、具体的には以下の通りである。
水:蒲郡市上水道水
セメント:普通ポルトランドセメント(太平洋セメント社製、宇部三菱セメント社製、及び住友大阪セメント社製等量混合、密度=3.16g/cm3)
細骨材:陸砂(大井川水系産、密度=2.58g/cm3)
粗骨材:砕石(岡崎産砕石、密度=2.66g/cm3)
【0113】
【0114】
表4中、「W/C」は、水/結合材比を示している。
【0115】
(水硬性組成物(コンクリート)の評価)
作製した各水硬性組成物について、以下の方法で、スランプ(cm)及び空気量(容量%)の各評価を行った。更に、各水硬性組成物に基づいて、減水剤との相溶性、及び消泡性の評価を行った。
【0116】
[スランプ(cm)]
練り混ぜ直後の水硬性組成物について、JIS A 1101に準拠して測定した。測定結果を表5に示す。なお、表5中、「試験1」の欄は、上述した混合液Xを使用して作製した水硬性組成物の結果を示し、「試験2」の欄は、混合液Yを使用して作製した水硬性組成物の結果を示す。
【0117】
試験2で使用した混合液Yは、以下のようにして作製したものを用いた。具体的には、まず、作製直後の混合液Xのうち、1000g分を別のポリビン(ポリ瓶)に移し、40℃で1週間静置し、その状態における上層部をスポイトで200g採取、廃棄した。その後、長尺スポイトで下層部(残部)から150g採取し、これを「混合液Y」とした。この混合液Yは、保存後の混合液(即ち、所定の方法で保存後の、減水剤と水硬性組成物用消泡剤との混合液)であり、保存により水硬性組成物用消泡剤に分離が生じると、水硬性組成物の空気量等に差異が生じることになる。
【0118】
[空気量(容量%)]
空気量(容量%)は、上記スランプの測定と同時に、JIS A 1128に準拠して測定した。測定結果を表5に示す。なお、スランプ(cm)と同様、表5中、「試験1」の欄は、上述した混合液Xを使用して作製した水硬性組成物の結果を示し、「試験2」の欄は、混合液Yを使用して作製した水硬性組成物の結果を示す。
【0119】
[減水剤との相溶性]
混合液Yを用いたこと以外は、上述した「試験1」と同様にして、水硬性組成物を調製した。これを「試験2」とした。
【0120】
試験1における空気量Aと、試験2における空気量Bとの差(空気量B-空気量A)を算出し、以下の基準で減水剤との相溶性を評価した。なお、試験1と試験2とで空気量の差が小さいことは、消泡剤の相溶性が高く分離が少ないことを意味する。
【0121】
S:非常に良好(空気量Bから空気量Aを減じた値が±0.5%以下である)
A:良好(空気量Bから空気量Aを減じた値が0.5%超1.0%以下である)
B:可(空気量Bから空気量Aを減じた値が1.0%超2.0%以下である)
C:悪い(空気量Bから空気量Aを減じた値が2.0%超である)
【0122】
[消泡性]
上記「試験1」と同様にして空気量Aを測定した。更に、基準1~3における空気量を測定し、これを基準空気量とした。各基準1~3における基準空気量から空気量Aを減じた値を算出し、以下の評価基準で評価を行った。基準1~3は、各減水剤PC-1~PC-3のみを使用し、水硬性組成物用消泡剤を使用しないで作製した水硬性組成物の結果であり、基準1~3のうち同じ減水剤を採用しているものを基準として採用した。つまり、例えば実施例17のように減水剤PC-1を配合した水硬性組成物については、減水剤PC-1のみを用いた基準1を採用し、その空気量を基準空気量とした。
【0123】
S:非常に良好(基準空気量から空気量Aを減じた値が3.0%以上である)
A:良好(基準空気量から空気量Aを減じた値が2.0%以上3.0%未満である)
B:可(基準空気量から空気量Aを減じた値が1.0%以上2.0%未満である)
C:悪い(基準空気量から空気量Aを減じた値が1.0%未満である)
【0124】
【0125】
なお、表5中、「水硬性組成物」には、減水剤と、水硬性組成物用消泡剤の水性液を特に示しており、実施例17~32、比較例6~10の水硬性組成物は、上述の通り、減水剤と、水硬性組成物用消泡剤の水性液以外に、上述したように水硬性結合材等を含有するものである。
【0126】
表5中、水硬性組成物の欄の「使用量」は、減水剤20%の水溶液に本発明の水硬性組成物用消泡剤を0.1%加えた混合液の使用量を示す。
【0127】
(結果)
表3、表5に示される結果から明らかなように、本発明の水硬性組成物用消泡剤及び水硬性組成物用消泡剤の水性液は、分離安定性(製剤安定性)に優れ、水で希釈したときの乳化安定性にも優れ、他の水硬性組成物用添加剤(特に、減水剤)との相溶性にも優れ、更には、少量で優れた消泡性を有することが確認された。
【0128】
また、例えば比較例6で示す水硬性組成物用消泡剤の水性液(即ち、水硬性組成物用消泡剤)は、静置の有無によってコンクリートの評価における空気量(空気量Bと空気量A)に差が生じた。この結果より、混合液Yの消泡剤の濃度は、混合液Xよりも低いことが分かる。つまり、例えば比較例6で示すようなHLBが小さく減水剤への相溶性が低い消泡剤は、浮上して分離しやすく、静置することで混合液中に消泡剤の濃度分布(消泡剤の濃度に偏り)が生じてしまったことがうかがえる。一方で、実施例に示すように、本発明の水硬性組成物用消泡剤の水性液は、静置の有無によるコンクリートの評価における空気量(空気量Bと空気量A)の差がわずかであった。つまり、混合液X中の消泡剤の濃度と混合液Y中の消泡剤の濃度とは、ほとんど同一であったと言える。従って、本発明の水硬性組成物用消泡剤の水性液(即ち、水硬性組成物用消泡剤)によれば、HLBが小さく減水剤への相溶性が低い消泡剤であっても、静置した際にも混合液中の分離が認められず、消泡剤の濃度が均一に保たれていることが分かる。このようなことから、本発明の水硬性組成物としては空気量がばらつかず、均一な、目標とした空気量とすることができる。
【0129】
また、本発明の水硬性組成物は、本発明の水硬性組成物用消泡剤を含有しており、当該水硬性組成物用消泡剤と、減水剤等の混和剤との相溶性が良好である。この結果からすると、本発明の水硬性組成物は、空気量のばらつきが少なくなることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【0130】
本発明の水硬性組成物用消泡剤及び水硬性組成物用消泡剤の水性液は、水硬性組成物用の消泡剤として利用することができる。また、本発明の水硬性組成物は、コンクリート等として利用することができる。
【手続補正書】
【提出日】2021-12-09
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式(1)で示され、下記式(2)で示されるHLBが0.1~6の範囲内であるポリアルキレンオキシド付加物と、
分子量が500以下の酸と、を含有
し、
下記式(3)で示されるEQが、0.3~3.5の範囲内であることを特徴とする、水硬性組成物用消泡剤。
【化1】
(但し、一般式(1)中、R
1は、炭素数1~30の炭化水素基である。R
2,R
3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~22の炭化水素基である。A
1O,A
2Oは、それぞれ独立に、炭素数2~4のオキシアルキレン基である。m,nは、それぞれ独立に0~200の整数であり、m+nは3~200を満たす整数である。)
【数1】
(但し、式(2)中、Yは、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の分子中に含まれる(ポリ)オキシエチレン基の含有割合(質量%)である。)
【数2】
(但し、前記式(3)中、Wは、前記酸から求められる酸価である。bは、前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物と前記酸の含有割合の合計を100質量%とした場合における前記酸の含有割合(質量%)である。Vは、前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物から求められるアミン価である。aは、前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物と前記酸の含有割合の合計を100質量%とした場合における前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の含有割合(質量%)である。)
【請求項2】
前記一般式(1)におけるR2,R3が、いずれも水素原子である、請求項1に記載の水硬性組成物用消泡剤。
【請求項3】
前記一般式(1)におけるR1が、炭素数10~20の炭化水素基である、請求項1または2に記載の水硬性組成物用消泡剤。
【請求項4】
前記一般式(1)における-(A1O)m-,-(A2O)n-は、その炭素数2~4のオキシアルキレン基の構成割合の合計を100モル%とすると、炭素数3~4のオキシアルキレン基を75モル%以上の割合で有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の水硬性組成物用消泡剤。
【請求項5】
前記一般式(1)における-(A1O)m-,-(A2O)n-が、炭素数2~4のオキシアルキレン基をブロック重合させたものである、請求項1~4のいずれか一項に記載の水硬性組成物用消泡剤。
【請求項6】
前記一般式(1)におけるm,nは、これらの和であるm+nが、20~80の整数である、請求項1~5のいずれか一項に記載の水硬性組成物用消泡剤。
【請求項7】
前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物は、前記式(2)におけるHLBが0.1~3.5の範囲内である、請求項1~6のいずれか一項に記載の水硬性組成物用消泡剤。
【請求項8】
前記式(3)で示されるEQが、0.7~3.5の範囲内である、請求項1~7のいずれか一項に記載の水硬性組成物用消泡剤。
【請求項9】
請求項1~8のいずれか一項に記載の水硬性組成物用消泡剤、及び水を含有することを特徴とする、水硬性組成物用消泡剤の水性液。
【請求項10】
前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物、前記酸、及び前記水の含有割合の合計を100質量%とすると、前記水を0.01~25質量%の割合で含有する、請求項9に記載の水硬性組成物用消泡剤の水性液。
【請求項11】
請求項1~8のいずれか一項に記載の水硬性組成物用消泡剤を含有することを特徴とする、水硬性組成物。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水硬性組成物用消泡剤、これを含有する水性液及び水硬性組成物に関する。更に詳しくは、分離安定性、乳化安定性及び他の水硬性組成物用添加剤との相溶性に優れ、更に、少量でも優れた消泡性を発揮する水硬性組成物用消泡剤、水硬性組成物用消泡剤の水性液及び水硬性組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、コンクリートに代表される水硬性組成物には、水硬性組成物の硬化前のワーカビリティを改善するために減水剤が添加されている。
【0003】
一方で、水硬性組成物に減水剤(特にポリカルボン酸系減水剤)を添加すると、コンクリート等の水硬性組成物中に気泡を巻き込みやすくなり、気泡の巻き込みにより粗大な空気が発生する傾向がある。そこで、水硬性組成物中の粗大な空気を減少させたり、空気量を適切な範囲に調整したりするために消泡剤が配合されることが多い。
【0004】
なお、このような消泡剤として、例えば、オキシアルキレン系、シリコーン系、アルコール系、鉱油系、脂肪酸系、脂肪酸エステル系等の消泡剤が知られている。
【0005】
また、ポリカルボン酸系化合物と、特定の含窒素ポリオキシアルキレン化合物との混合物からなる添加剤(例えば、特許文献1参照)や、特定のポリオキシアルキレン系化合物が提案されている(例えば、特許文献2~6参照)。
【0006】
更には、水不溶性脱泡剤及びアミン可溶化剤等を含む混和剤組成物や、水溶性アルカノールアミン塩を含み脱泡剤となることができる水溶性試薬が報告されている(例えば、特許文献7,8参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平7-232945号公報
【特許文献2】特開平10-226550号公報
【特許文献3】特開2003-226565号公報
【特許文献4】特開2003-226566号公報
【特許文献5】特開2003-226567号公報
【特許文献6】特開2003-300766号公報
【特許文献7】特表2006-511418号公報
【特許文献8】特開平7-172887号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ここで、一般的に、疎水性の高い(HLBの低い)消泡剤は、消泡性に優れるが、水に馴染みにくく、他の水硬性組成物用添加剤とも相溶性が低く分離してしまう。この点、特許文献1~6では、他の水硬性組成物用添加剤との相溶性に改善は見られる。しかしながら、上記特許文献1~8などでは、優れた消泡性及び安定性を同時に発揮し難いなどの問題がある。
【0009】
そこで、本発明は、上記実情に鑑み、分離安定性に優れ、水で希釈したときの乳化安定性にも優れ、他の水硬性組成物用添加剤との相溶性にも優れ、更には、少量で優れた消泡性を有する水硬性組成物用消泡剤、水硬性組成物用消泡剤の水性液、及び水硬性組成物の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは、前記の課題を解決すべく鋭意研究した結果、消泡性能を発揮する特定の化合物に対して所定の酸を配合することによって、上記課題を解決できることを見出した。本発明によれば、以下の水硬性組成物用消泡剤、水硬性組成物用消泡剤の水性液、及び水硬性組成物が提供される。
【0011】
[1] 下記一般式(1)で示され、下記式(2)で示されるHLBが0.1~6の範囲内であるポリアルキレンオキシド付加物と、
分子量が500以下の酸と、を含有し、
下記式(3)で示されるEQが、0.3~3.5の範囲内であることを特徴とする、水硬性組成物用消泡剤。
【0012】
【化1】
(但し、一般式(1)中、R
1は、炭素数1~30の炭化水素基である。R
2,R
3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~22の炭化水素基である。A
1O,A
2Oは、それぞれ独立に、炭素数2~4のオキシアルキレン基である。m,nは、それぞれ独立に0~200の整数であり、m+nは3~200を満たす整数である。)
【0013】
【数1】
(但し、式(2)中、Yは、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の分子中に含まれる(ポリ)オキシエチレン基の含有割合(質量%)である。)
【数2】
(但し、前記式(3)中、Wは、前記酸から求められる酸価である。bは、前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物と前記酸の含有割合の合計を100質量%とした場合における前記酸の含有割合(質量%)である。Vは、前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物から求められるアミン価である。aは、前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物と前記酸の含有割合の合計を100質量%とした場合における前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の含有割合(質量%)である。)
【0014】
[2] 前記一般式(1)におけるR2,R3が、いずれも水素原子である、前記[1]に記載の水硬性組成物用消泡剤。
【0015】
[3] 前記一般式(1)におけるR1が、炭素数10~20の炭化水素基である、前記[1]または[2]に記載の水硬性組成物用消泡剤。
【0016】
[4] 前記一般式(1)における-(A1O)m-,-(A2O)n-は、その炭素数2~4のオキシアルキレン基の構成割合の合計を100モル%とすると、炭素数3~4のオキシアルキレン基を75モル%以上の割合で有する、前記[1]~[3]のいずれかに記載の水硬性組成物用消泡剤。
【0017】
[5] 前記一般式(1)における-(A1O)m-,-(A2O)n-が、炭素数2~4のオキシアルキレン基をブロック重合させたものである、前記[1]~[4]のいずれかに記載の水硬性組成物用消泡剤。
【0018】
[6] 前記一般式(1)におけるm,nは、これらの和であるm+nが、20~80の整数である、前記[1]~[5]のいずれかに記載の水硬性組成物用消泡剤。
【0019】
[7] 前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物は、前記式(2)におけるHLBが0.1~3.5の範囲内である、前記[1]~[6]のいずれかに記載の水硬性組成物用消泡剤。
【0020】
[8] 前記式(3)で示されるEQが、0.7~3.5の範囲内である、前記[1]~[7]のいずれかに記載の水硬性組成物用消泡剤。
【0021】
削除
【0022】
[9] 前記[1]~[8]のいずれかに記載の水硬性組成物用消泡剤、及び水を含有することを特徴とする、水硬性組成物用消泡剤の水性液。
【0023】
[10] 前記一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物、前記酸、及び前記水の含有割合の合計を100質量%とすると、前記水を0.01~25質量%の割合で含有する、前記[9]に記載の水硬性組成物用消泡剤の水性液。
【0024】
[11] 前記[1]~[8]のいずれかに記載の水硬性組成物用消泡剤を含有することを特徴とする、水硬性組成物。
【発明の効果】
【0025】
本発明の水硬性組成物用消泡剤及び本発明の水硬性組成物用消泡剤の水性液は、分離安定性に優れ、水で希釈したときの乳化安定性にも優れ、他の水硬性組成物用添加剤との相溶性にも優れ、少量で優れた消泡性を有するという効果を奏するものである。
【0026】
本発明の水硬性組成物は、本発明の水硬性組成物用消泡剤を含有しており、当該水硬性組成物用消泡剤と減水剤等の水硬性組成物用添加剤との相溶性が良好である。そのため、本発明の水硬性組成物は、タンク等で消泡剤と減水剤等を混合した混合液を攪拌せず静置しても、混合液が均一に保たれ、空気量のばらつきが少ないという効果を奏するものである。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、本発明の実施形態について説明する。しかし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し適宜変更、改良等が加えられ得ることが理解されるべきである。なお、以下の実施例等において、別に記載しない限り、%は質量%を、また部は質量部を意味する。
【0028】
(1)水硬性組成物用消泡剤:
本発明の水硬性組成物用消泡剤は、下記一般式(1)で示され、下記式(2)で示されるHLBが0.1~6の範囲内であるポリアルキレンオキシド付加物と、分子量が500以下の酸と、を含有するものである。
【0029】
このような水硬性組成物用消泡剤は、分離安定性に優れ、水で希釈したときの乳化安定性にも優れ、他の水硬性組成物用添加剤との相溶性にも優れ、少量で優れた消泡性を有する。
【0030】
【化2】
(但し、一般式(1)中、R
1は、炭素数1~30の炭化水素基である。R
2,R
3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~22の炭化水素基である。A
1O,A
2Oは、それぞれ独立に、炭素数2~4のオキシアルキレン基である。m,nは、それぞれ独立に0~200の整数であり、m+nは3~200を満たす整数である。)
【0031】
【数3】
(但し、式(2)中、Yは、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の分子中に含まれる(ポリ)オキシエチレン基(炭素数2のオキシアルキレン基)の含有割合(質量%)である。)
【0032】
例えば、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の分子中に含まれる(ポリ)オキシエチレン基の含有割合が25質量%である場合、HLBは、式:25/5で計算され、5となる。
【0033】
式(2)で示されるHLBは、下記式(2a)で示されるHLBと記すこともできる。
【0034】
【数4】
(但し、式(2a)中、Z1は、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の分子量である。Z2は、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の分子中に含まれる炭素数2のオキシアルキレン基の式量である。)
【0035】
(1-1)一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物:
一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物は、消泡性能を発揮するアミン系の化合物である。
【0036】
一般式(1)中、R1は、炭素数1~30の炭化水素基であり、炭素数10~20の炭化水素基であることが好ましい。このような炭化水素基であると、分離安定性、乳化安定性、及び、他の水硬性組成物用添加剤との相溶性に優れ、少量で優れた消泡性を有する水硬性組成物用消泡剤とすることができる。
【0037】
R1の炭素数1~30の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基、テトラコシル基、ヘキサコシル基、オクタコシル基、トリアコンチル基、エチニル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ドデセニル基、テトラデセニル基、ヘキサデセニル基、オクタデセニル基などを挙げることができる。なお、これらは、1種類または2種以上であってもよい。
【0038】
一般式(1)中、R2,R3は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~22の炭化水素基であるが、これらの中でも、R2,R3が、いずれも水素原子または炭素数1~3の炭化水素基であることが好ましく、いずれも水素原子であることが更に好ましい。
【0039】
一般式(1)中、のR2,R3における炭素数1~22の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基、エチニル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ドデセニル基、テトラデセニル基、ヘキサデセニル基、オクタデセニル基などを挙げることができる。
【0040】
一般式(1)中、A1O,A2Oは、それぞれ独立に、炭素数2~4のオキシアルキレン基であり、炭素数2または3のオキシアルキレン基であることが好ましい。上記炭素数2~4のオキシアルキレン基としては、具体的には、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基を挙げることができる。但し、A1O,A2Oのいずれか一方または両方には、炭素数2のオキシアルキレン基(即ち、オキシエチレン基)を含む。
【0041】
オキシプロピレン基としては、1,2-オキシプロピレン基、1,3-オキシプロピレン基が挙げられる。
【0042】
オキシブチレン基としては、1,2-オキシブチレン基、1,3-オキシブチレン基、1,4-オキシブチレン基、2,3-オキシブチレン基、オキシイソブチレン基が挙げられる。
【0043】
一般式(1)において、mはA1Oの付加モル数を表し、nは、A2Oの付加モル数を表す。
【0044】
一般式(1)中、m,nは、それぞれ独立に0~200の整数であり、好ましくは0~80の整数である。
【0045】
また同時に、m+nは、3~200を満たす整数である。即ち、m及びnは、3≦m+n≦200の条件を満たす整数である。そして、m+nは、20~80を満たす整数であることが好ましい。このような範囲とすることにより、分離安定性、乳化安定性、相溶性、及び、消泡性が更に向上する。一方、下限値未満であると、消泡性が不十分であり、安定性も低下する。上限値超であると、高粘度のため製造が困難となり、また、水硬性組成物用添加剤との相溶性も不十分となる。
【0046】
一般式(1)における-(A1O)m-,-(A2O)n-は、その炭素数2~4のオキシアルキレン基の構成割合の合計を100モル%とすると、炭素数3~4のオキシアルキレン基を75モル%以上の割合で有することが好ましく、78モル%以上の割合で有することが更に好ましく、80モル%以上の割合で有することが特に好ましい。このような範囲とすることによって、水硬性組成物用消泡剤の消泡性が更に向上する。
【0047】
一般式(1)における-(A1O)m-,-(A2O)n-は、A1O及びA2Oのそれぞれが2種類以上の場合は、ランダム付加体、ブロック付加体、交互付加体のいずれの形態であってもよいが、好ましくは炭素数2~4のオキシアルキレン基をブロック重合させたものである。即ち、-(A1O)m-,-(A2O)n-は、それぞれ、炭素数2~4のオキシアルキレン基のうちの少なくとも1種(例えば、炭素数2のオキシアルキレン基)が連続する領域を有しているものである。
【0048】
なお、このような-(A1O)m-,-(A2O)n-としては、炭素数2~4のオキシアルキレン基をランダム重合、ブロック重合、交互重合させて得ることができる。
【0049】
一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物は、上記式(2)におけるHLB(Hydrophile-Lipophile Balance)が0.1~6の範囲内であることが必要であり、このような範囲であると、泡膜に対して難溶性を示し、優れた消泡性を発揮することができる。更に、上記HLBは、0.1~3.5の範囲内であることが好ましく、1~3.0の範囲内であることが更に好ましく、1~2.5の範囲内であることが特に好ましい。このような範囲であると、消泡性が更に向上することになる。上記HLBが下限値未満であると、乳化安定性が低下するという不具合がある。上記HLBが上限値超であると、消泡効果が低下するという不具合がある。
【0050】
一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物としては、具体的には、デシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ウンデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ドデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、トリデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、テトラデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ペンタデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘキサデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、2-ヘキシルデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘプタデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、オクタデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ノナデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、イコシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘンイコシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ドコシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、トリコシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、テトラコシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、デセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ウンデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ドデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、トリデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、テトラデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ペンタデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘキサデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘプタデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、オクタデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ノナデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、イコセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘンイコセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ドコセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、トリコセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、テトラコセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、牛脂アミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、硬化牛脂アミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、テトラデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、ペンタデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、ヘキサデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、2-ヘキシルデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、ヘプタデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、オクタデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、テトラデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、ペンタデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、ヘキサデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、ヘプタデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、オクタデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、牛脂アミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、硬化牛脂アミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン・(ポリ)オキシブチレン付加物、硬化牛脂アミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシブチレン付加物等が挙げられる。
【0051】
これらの中でも、テトラデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ペンタデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘキサデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、2-ヘキシルデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘプタデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、オクタデシルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、テトラデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ペンタデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘキサデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、ヘプタデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、オクタデセニルアミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、牛脂アミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物、硬化牛脂アミン-(ポリ)オキシエチレン・(ポリ)オキシプロピレン付加物等を挙げることができる。
【0052】
(1-1a)ポリアルキレンオキシド付加物の製造方法:
一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の製造方法は、特に制限はないが、例えば、触媒の存在下で、特定のアルキルアミンに特定のオキシアルキレンを付加させることにより一般式(1)で表されるポリアルキレンオキシド付加物を製造する方法などを挙げることができる。
【0053】
ここで、触媒としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属やそれらの水酸化物、アルカリ金属水素化物、アルコラート等のアルカリ触媒やルイス酸触媒、複合金属触媒などを挙げることができる。これらの中でも、アルカリ触媒が好ましい。
【0054】
アルカリ触媒としては、具体的には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、カリウムブトキシドなどを挙げることができる。
【0055】
触媒は、付加反応後に中和し、除去することも可能であるが、付加反応液中に含有したままでもよい。
【0056】
(1-2)酸:
酸は、分子量が500以下のものであり、このような酸を含有することによって、分離安定性、乳化安定性、及び他の水硬性組成物用添加剤との相溶性に優れた水硬性組成物用消泡剤とすることができる。より具体的には、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物は、優れた消泡性能を発揮するため泡膜に対して難溶性を示すものであるが、難溶性であると、減水剤との分離を引き起こし、コンクリート等の水硬性組成物中において空気量のばらつきが発生する傾向がある。そこで、水硬性組成物用消泡剤には、泡膜に対する難溶性以外に、減水剤との分離を防止するという観点から、減水剤に対する相溶性の性能も要求される。このような2つの性能を備えるという観点において、消泡性能を有する上記特定のポリアルキレンオキシド付加物に、上記酸を配合することが重要となる。
【0057】
酸としては、分子量が500以下のものである限り特に制限はないが、例えば、クエン酸、硫酸、メタンスルホン酸、リンゴ酸、乳酸、マレイン酸、酒石酸、リン酸、フマル酸、オレイン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、シュウ酸、グルコン酸、コハク酸、酢酸、フタル酸、塩酸、硝酸、イタコン酸、メタクリル酸、アクリル酸、安息香酸などを挙げることができる。なお、これらの酸は、1種類だけであってもよいし、2種以上であってもよい。
【0058】
(1-3)当量(EQ):
本発明の水硬性組成物用消泡剤は、式(3)で示される当量(EQ)が所定の範囲であることが好ましい。即ち、式(3)で示される当量(EQ)を満たすことで、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物と酸とが特に良好な含有割合となる。
【0059】
具体的には、式(3)で示される当量(EQ)が0.7~3.5の範囲内であることが好ましく、0.7~3.2の範囲内であることが更に好ましく、0.8~3.0の範囲内であることが更に好ましい。このような範囲とすることによって、分離安定性及び乳化安定性が更に向上することになる。上記当量(EQ)が下限値未満であったり、上限値超であったりすると、分離安定性または乳化安定性が十分に発揮されないおそれがある。
【0060】
【数5】
(但し、式(3)中、Wは、酸から求められる酸価である。bは、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物と酸の含有割合の合計を100質量%とした場合における酸の含有割合(質量%)である。Vは、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物から求められるアミン価である。aは、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物と酸の含有割合の合計を100質量%とした場合における一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の含有割合(質量%)である。)
【0061】
酸や、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物は、2種類以上を併用することができる。このように2種類以上を併用する場合、酸の酸価(W)及び一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物のアミン価(V)は、以下のように算出できる。即ち、2種類以上の酸を混合し併用する場合、混合した酸の酸価(W)を測定すればよく、また、2種類以上の一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物を併用する場合、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の混合物のアミン価(V)を測定すればよい。それぞれ混合した酸と一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の混合物の合計を100質量%とし、混合した酸の含有割合(b)と一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の混合物の含有割合(a)を用いて上記式(3)により当量(EQ)を求めることができる。
【0062】
(1-4)その他の成分:
本発明の水硬性組成物用消泡剤は、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物及び酸以外に、その他の成分を更に含有していてもよい。このような他の成分としては、例えば、アルキルアミンや低級アルコール等の溶媒や、ポリアルキレンオキシド等の副生物などを挙げることができる。
【0063】
その他の成分の含有割合としては、例えば、水硬性組成物用消泡剤全体の0~10質量%とすることができ、更に、0~5質量%とすることができる。
【0064】
本発明の水硬性組成物用消泡剤は、土木、建築、二次製品等の水硬性結合材を含有する水硬性組成物に用いる添加剤として使用することができる。この水硬性組成物としては、具体的には、ペースト、モルタル、コンクリート等が挙げられる。
【0065】
本発明の水硬性組成物用消泡剤は、既存の混和剤と併用することができる。混和剤としては、例えば、AE減水剤、高性能AE減水剤、AE剤、消泡剤、収縮低減剤、増粘剤、硬化促進剤等を挙げることができる。
【0066】
本発明の水硬性組成物用消泡剤と併用する混和剤は、水硬性組成物用消泡剤との優れた相溶性を得るという観点から、そのpHが8以下であることが好ましく、7以下であることがより好ましく、6以下であることが特に好ましい。
【0067】
(2)水硬性組成物用消泡剤の水性液:
本発明の水硬性組成物用消泡剤の水性液は、上述した本発明の水硬性組成物用消泡剤、及び水を含有するものである。このような水硬性組成物用消泡剤の水性液は、本発明の水硬性組成物用消泡剤を含有するので、分離安定性に優れ、水で希釈したときの乳化安定性にも優れ、他の水硬性組成物用添加剤との相溶性にも優れ、少量で優れた消泡性を有する。
【0068】
水硬性組成物用消泡剤の水性液は、水の含有量について特に制限はないが、ポリアルキレンオキシド付加物、酸、及び水の含有割合の合計を100質量%とすると、水を0.01~25質量%の割合で含有することが好ましく、0.05~15質量%の割合で含有することが更に好ましい。このようにすると、分離安定性が更に優れるようになる。
【0069】
(3)水硬性組成物:
本発明の水硬性組成物は、本発明の水硬性組成物用消泡剤を含有するものであり、より具体的には、水硬性結合材、水、細骨材、及び、粗骨材を更に含有する。このような水硬性組成物は、本発明の水硬性組成物用消泡剤を含有しているので、当該水硬性組成物用消泡剤と減水剤等の他の水硬性組成物用添加剤との相溶性が良好である。そのため、本発明の水硬性組成物は、タンク等で消泡剤と他の水硬性組成物用添加剤等を混合した混合液を攪拌せず静置しても、混合液が均一に保たれ、空気量のばらつきが少ないというものである。
【0070】
水硬性結合材としては、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、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントの他に、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカフュームセメント等の各種混合セメントが挙げられる。
【0071】
水硬性結合材は、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、石灰石微粉末、石粉、シリカフューム、膨張剤などの各種混和材を上記各種セメントと併用してもよい。
【0072】
細骨材としては、例えば、川砂、山砂、陸砂、海砂、珪砂、砕砂、各種スラグ細骨材などが挙げられる。
【0073】
粗骨材としては、例えば、川砂利、山砂利、陸砂利、砕石、各種スラグ粗骨材、軽量骨材などが挙げられる。
【0074】
本発明の水硬性組成物は、水硬性結合材100質量部に対して、本発明の水硬性組成物用消泡剤を0.0001~0.1質量部の割合で含有することができる。このような割合で本発明の水硬性組成物用消泡剤を含有すると、更に高い消泡性や気泡安定性、併用する混和剤への更に高い相溶性が発揮される。
【0075】
本発明の水硬性組成物は、その水/結合材比(W/C)は、特に限定されず適宜設定することができ、一般的に採用される水/結合材比において、高い効果を発現する。
【0076】
なお、本発明の水硬性組成物は、上述した、水硬性結合材、細骨材、粗骨材、及び、本発明の水硬性組成物用消泡剤以外に、その他の成分を更に含有していてもよい。このような他の成分としては、例えば、AE調整剤、AE減水剤、高性能AE減水剤、流動化剤、消泡剤、凝結遅延剤、硬化促進剤、乾燥収縮低減剤、防腐剤、防水剤、防錆剤等を挙げることができる。
【実施例0077】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0078】
(合成例1)水硬性組成物用消泡剤(N-1)の合成:
オートクレーブにオクタデシルアミン490.4gを仕込んだ。その後、オートクレーブ内を十分に窒素で置換し、攪拌しながら150℃に維持してエチレンオキサイド165gを圧力0.5MPaを維持するように圧入した。そして、当該温度で0.5時間熟成し、60℃まで冷却した後、触媒として水酸化カリウム粉末を5.0g投入した。その後、オートクレーブ内を十分に窒素で置換し、攪拌しながら150℃に維持して1,2-プロピレンオキサイド4339gを圧力0.5MPaを維持するように圧入した。そして、当該温度で1時間熟成し、反応を完結させた。その後、キョーワード600(協和化学工業社製)で処理し触媒を吸着、濾過し、オクタデシルアミン-ポリオキシエチレン(2モル)・ポリオキシプロピレン(40モル)付加物(N-1)を得た。
【0079】
(合成例2~5)水硬性組成物用消泡剤(N-2)~(N-5)の合成:
原料のアミン及び仕込み比率を変更したこと以外は、水硬性組成物用消泡剤(N-1)と同様にして、水硬性組成物用消泡剤(N-2)~(N-5)を合成した。なお、牛脂アミンは、ニッサンアミンABT-2(日油社製、アミン価214.0mg/g)を使用した。
【0080】
(合成例6)水硬性組成物用消泡剤(N-6)の合成:
オートクレーブに硬化牛脂アミン(FETANAMINE AHT、SOLVAY社製、アミン価213.7mg/g)を432.9g仕込んだ。その後、オートクレーブ内を十分に窒素で置換し、攪拌しながら150℃に維持してエチレンオキサイド218gを圧力0.5MPaを維持しながら圧入した。そして、当該温度で0.5時間熟成し、60℃まで冷却した後、触媒として水酸化カリウム粉末を10.0g投入した。その後、オートクレーブ内を十分に窒素で置換し、攪拌しながら120℃に維持してエチレンオキサイド508gを圧力0.5MPaを維持しながら圧入した。そして、当該温度で1時間熟成し、その後、温度を150℃まで昇温し、1,2-プロピレンオキサイド3830gを圧力0.5MPaを維持しながら圧入した。その後、当該温度で1時間熟成し、反応を完結させた。その後、キョーワード600(協和化学工業社製)で処理し触媒を吸着、濾過し、硬化牛脂アミン-ポリオキシエチレン(10モル)・ポリオキシプロピレン(40モル)付加物(N-6)を得た。
【0081】
(合成例7~16)水硬性組成物用消泡剤(N-7)~(N-11)、(N-13)、(N-15)~(N-17)及び(rN-1)の合成:
原料のアミン及び仕込み比率を変更したこと以外は、水硬性組成物用消泡剤(N-6)と同様にして、水硬性組成物用消泡剤(N-7)~(N-11)、(N-13)、(N-15)~(N-17)及び(rN-1)を合成した。
【0082】
(合成例17)水硬性組成物用消泡剤(N-12)の合成:
ガラス製の反応容器に、メトキシポリオキシプロピレン(20モル)・ポリオキシエチレン(7モル)ブロック付加物を2970g投入し、更に、トリエチルアミンを2024g投入した後、0℃に冷却した。その後、反応容器内を十分に窒素で置換し、攪拌しながらメシルクロライド252gを滴下した後、25℃まで昇温し、2時間攪拌した。その後、反応系を0℃まで冷却し、n-ブチルアミン73gをエタノール630gに溶解した溶液を、徐々に滴下した。滴下終了後、40℃まで昇温し、4時間熟成し、精製し、n-ブチルアミン-メトキシポリオキシエチレン(7モル)・ポリオキシプロピレン(20モル)付加物(N-12)を得た。
【0083】
(合成例18)水硬性組成物用消泡剤(N-14)の合成:
オートクレーブに牛脂アミン(ニッサンアミンABT-2、日油社製、アミン価214.0mg/g)を432.9g仕込んだ。その後、オートクレーブ内を十分に窒素で置換し、攪拌しながら150℃に維持してエチレンオキサイド145gを圧力0.5MPaを維持しながら圧入した。そして、当該温度で0.5時間熟成し、60℃まで冷却した後、触媒として水酸化カリウム粉末を10.0g投入した。その後、オートクレーブ内を十分に窒素で置換し、攪拌しながら150℃まで昇温し、1,2-プロピレンオキサイド3830g及び1,2-ブチレンオキシド2365gを圧力0.5MPaを維持しながら圧入した。その後、当該温度で1時間熟成し、反応を完結させた。その後、キョーワード600(協和化学工業社製)で処理し触媒を吸着、濾過し、牛脂アミン-ポリオキシエチレン(2モル)・ポリオキシプロピレン(40モル)・ポリオキシブチレン(20モル)付加物(N-14)を得た。
【0084】
(合成例19)水硬性組成物用消泡剤(rN-2)の合成:
オートクレーブにステアリルアルコール460.1gと触媒として水酸化カリウム粉末5.0gを仕込んだ。そして、オートクレーブ内を十分に窒素で置換し、攪拌しながら150℃に維持してエチレンオキサイド463.12gを圧力0.5MPaを維持しながら圧入した。当該温度で1時間熟成し、攪拌しながら150℃に維持して1,2-プロピレンオキサイド4071gを圧力0.5MPaを維持しながら圧入した。そして、当該温度で1時間熟成し、反応を完結させた。その後、触媒を除去し、ステアリルアルコール-ポリオキシエチレン(6モル)・ポリオキシプロピレン(40モル)付加物(rN-2)を得た。
【0085】
(合成例20)水硬性組成物用消泡剤(rN-3)の合成:
原料のアルコールをドデシルアルコールとし、仕込み比を変更したこと以外は、水硬性組成物用消泡剤(rN-2)と同様にして、水硬性組成物用消泡剤(rN-3)を合成した。
【0086】
(合成例21)水硬性組成物用消泡剤(rN-4)の合成:
オートクレーブにトリエチレングリコール750.9gを仕込んだ。その後、触媒として水酸化カリウム粉末4.7gを仕込んだ。そして、オートクレーブ内を十分に窒素で置換し、攪拌しながら150℃に維持して1,2-プロピレンオキサイド8715gを圧入(0.4MPa)した。そして、当該温度で1時間熟成し、反応を完結させた。その後、触媒を除去し、ポリオキシエチレン(3モル)・ポリオキシプロピレン(30モル)縮合物(rN-4)を得た。
【0087】
以上で合成した水硬性組成物用消泡剤(N-1)~(N-17)、(rN-1)~(rN-4)の内容を表1に示す。
【0088】
【0089】
表1中、「牛脂由来の炭化水素基」は、炭素数14~18の飽和・不飽和炭化水素基の混合物であり、「硬化牛脂由来の炭化水素基」は、炭素数14~18のアルキル基の混合物である。
【0090】
表1中、アミン価は、JIS K 1557-7に準拠して測定した。
【0091】
次に、水硬性組成物用消泡剤に使用した酸について、以下の表2に示す。
【0092】
【0093】
酸価は、JIS K 0070に準拠して電位差滴定法により測定した。
【0094】
次に、水硬性組成物に使用したポリカルボン酸系減水剤の合成について以下に説明する。
【0095】
(合成例22)減水剤(PC-1)の合成:
まず、水道水150.5gを反応容器に仕込み、雰囲気を窒素置換し、攪拌しながら65℃に昇温した。その後、上記反応容器に、水244.9g、メトキシポリ(23モル)オキシエチレンメタクリレート335.3g、メタクリル酸44.6g及びβーメルカプトプロピオン酸3.4gの混合物を2時間かけて滴下し、同時に、10%過硫酸ソーダ水溶液55.1gを3時間かけて滴下して、さらに1時間、65℃を保持し、重合反応を行った。共重合体に、30%水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを6に調整し、水道水で希釈することで固形分の濃度20%である減水剤(PC-1)を得た。得られた減水剤(PC-1)を分析したところ、質量平均分子量が18,200であった。なお、質量平均分子量は、後述するゲルパーミエーションクロマトグラフィーにて測定した。
【0096】
(合成例23)減水剤(PC-2)の合成:
まず、イオン交換水76.6g及びα-(3-メチル-3-ブテニル)-ω-ヒドロキシ-ポリ(53モル)オキシエチレン150.7gを反応容器に仕込み、攪拌しながら均一に溶解した。その後、雰囲気を窒素置換し、反応系の温度を温水浴にて65℃に保持した。次に、1%過酸化水素水8.8gを3時間かけて滴下するとともに、イオン交換水39.1gにアクリル酸9.6gを均一に溶解させた水溶液を3時間かけて滴下した。更にそれと同時に、イオン交換水7.0gにL-アスコルビン酸0.8gと連鎖移動剤としてチオグリコール酸0.6gを均一に溶解させた水溶液を4時間かけて滴下した。その後、65℃で2時間保持し、重合反応を終了した。重合反応終了後、30%水酸化ナトリウム水溶液を加えて反応系のpHを5に調整し、イオン交換水にて20%に調整して、ビニル共重合体の20%水溶液である減水剤(PC-2)を得た。得られた減水剤(PC-2)を分析したところ、質量平均分子量が44000であった。なお、質量平均分子量は、後述するゲルパーミエーションクロマトグラフィーにて測定した。
【0097】
(合成例24)減水剤(PC-3)の合成:
まず、イオン交換水76.6g及びα-メタリル-ω-ヒドロキシ-ポリ(68モル)オキシエチレン158.3gを反応容器に仕込み、攪拌しながら均一に溶解した。その後、雰囲気を窒素置換し、反応系の温度を温水浴にて65℃に保持した。次に、1%過酸化水素水8.8gを3時間かけて滴下するとともに、イオン交換水39.1gにアクリル酸7.0gとアクリル酸ヒドロキシエチル10.6gを均一に溶解させた水溶液を3時間かけて滴下した。更にそれと同時に、イオン交換水7.0gにL-アスコルビン酸0.8gと連鎖移動剤として3-メルカプトプロピオン酸1.1gを均一に溶解させた水溶液を4時間かけて滴下した。その後、65℃で2時間保持し、重合反応を終了した。重合反応終了後、30%水酸化ナトリウム水溶液を加えて反応系のpHを6に調整し、イオン交換水にて20%に調整して、ビニル共重合体の20%水溶液である減水剤(PC-3)を得た。得られた減水剤(PC-3)を分析したところ、質量平均分子量が34000であった。なお、質量平均分子量は、後述するゲルパーミエーションクロマトグラフィーにて測定した。
【0098】
[質量平均分子量の測定条件]
合成した減水剤の質量平均分子量の測定条件を以下に示す。
[GPC法]
装置:昭和電工株式会社製 Shodex GPC-101
カラム:昭和電工株式会社 OHPak SB-G+SB-806M HQ+SB-806M HQ
検出器:示差屈折計(RI)
溶離液:50mM硝酸ナトリウム水溶液
流速:0.7mL/分
カラム温度:40℃
標準物質:PEG/PEO(アジレント社製)
【0099】
(実施例1~16、比較例1~5)
表3に示すように、各成分を混合して水硬性組成物用消泡剤及び水硬性組成物用消泡剤の水性液を作製した。
【0100】
作製した各水硬性組成物用消泡剤の水性液(各水硬性組成物用消泡剤)について製剤安定性及び乳化安定性の評価を以下のようにして行った。結果を表3に示す。
【0101】
[製剤安定性(分離安定性)]
表3に示す割合で合計質量が100gとなるように、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物、酸、及び水を配合し、振とう攪拌した。その後、20℃で静置し、目視確認を行い、以下の評価基準で評価を行った。
【0102】
S:非常に良好(振とう後4週間経過後の段階でも分離せず安定であった)
A:良好(振とう後2週間以上4週間未満の間で分離が確認された)
B:可(振とう後1週間以上2週間未満の間で分離が確認された)
C:悪い(振とう後1週間未満の間で分離が確認された)
【0103】
[乳化安定性]
表3に示す割合で各成分が配合された水硬性組成物用消泡剤における0.1%水溶液(水硬性組成物用消泡剤の水性液)を100g作製し、これを20℃で静置し、その後、目視確認を行い、以下の評価基準で評価を行った。
【0104】
S:非常に良好(振とう後24時間経過後の段階でも分離せず安定であった)
A:良好(振とう後12時間以上24時間未満の間で分離が確認された)
B:可(振とう後1時間以上12時間未満の間で分離が確認された)
C:悪い(振とう後1時間以内の間で分離が確認された)
【0105】
【0106】
表3中、「式3における当量(EQ)」は、具体的には、下記式(3)により算出した。
【0107】
【0108】
なお、式(3)中、Wは、酸から求められる酸価である。bは、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物と酸の含有割合の合計を100質量%とした場合における酸の含有割合(質量%)である。Vは、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物から求められるアミン価である。aは、一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物と酸の含有割合の合計を100質量%とした場合における一般式(1)で示されるポリアルキレンオキシド付加物の含有割合(質量%)である。
【0109】
(実施例17~32、比較例6~10)
(水硬性組成物(コンクリート組成物)の調製)
まず、表5に示すように、合成した各水硬性組成物用減水剤PC-1、PC-2、PC-3の2000gに対して、水硬性組成物用消泡剤AF-1~16、RAF-1~5を2.0g添加した混合液を調整し、よく撹拌をした。この減水剤と水硬性組成物用消泡剤との混合液を「混合液X」とした。
【0110】
次に、表4に示す配合にて、コンクリートの練り混ぜ容積30Lとし、コンクリート試験を行った。
【0111】
具体的には、20℃の試験室内で50Lのパン型強制練りミキサーに普通ポルトランドセメントからなる水硬性結合材と、骨材として陸砂及び砕石を投入した。更に、上述の混合液Xをセメント質量に対して0.50%と、AE剤「AE-300(竹本油脂社製)」をセメント質量に対して0.004%と、を練り混ぜ水(蒲郡市上水道水)の一部として計量し、ミキサーに投入して90秒間練り混ぜた。このようにして、コンクリート組成物(水硬性組成物)を調製し、スランプが19±2.5cmとなった。このように「混合液X」を使用して水硬性組成物を調製する試験を「試験1」とする。
【0112】
水硬性組成物の調製に使用した材料は、具体的には以下の通りである。
水:蒲郡市上水道水
セメント:普通ポルトランドセメント(太平洋セメント社製、宇部三菱セメント社製、及び住友大阪セメント社製等量混合、密度=3.16g/cm3)
細骨材:陸砂(大井川水系産、密度=2.58g/cm3)
粗骨材:砕石(岡崎産砕石、密度=2.66g/cm3)
【0113】
【0114】
表4中、「W/C」は、水/結合材比を示している。
【0115】
(水硬性組成物(コンクリート)の評価)
作製した各水硬性組成物について、以下の方法で、スランプ(cm)及び空気量(容量%)の各評価を行った。更に、各水硬性組成物に基づいて、減水剤との相溶性、及び消泡性の評価を行った。
【0116】
[スランプ(cm)]
練り混ぜ直後の水硬性組成物について、JIS A 1101に準拠して測定した。測定結果を表5に示す。なお、表5中、「試験1」の欄は、上述した混合液Xを使用して作製した水硬性組成物の結果を示し、「試験2」の欄は、混合液Yを使用して作製した水硬性組成物の結果を示す。
【0117】
試験2で使用した混合液Yは、以下のようにして作製したものを用いた。具体的には、まず、作製直後の混合液Xのうち、1000g分を別のポリビン(ポリ瓶)に移し、40℃で1週間静置し、その状態における上層部をスポイトで200g採取、廃棄した。その後、長尺スポイトで下層部(残部)から150g採取し、これを「混合液Y」とした。この混合液Yは、保存後の混合液(即ち、所定の方法で保存後の、減水剤と水硬性組成物用消泡剤との混合液)であり、保存により水硬性組成物用消泡剤に分離が生じると、水硬性組成物の空気量等に差異が生じることになる。
【0118】
[空気量(容量%)]
空気量(容量%)は、上記スランプの測定と同時に、JIS A 1128に準拠して測定した。測定結果を表5に示す。なお、スランプ(cm)と同様、表5中、「試験1」の欄は、上述した混合液Xを使用して作製した水硬性組成物の結果を示し、「試験2」の欄は、混合液Yを使用して作製した水硬性組成物の結果を示す。
【0119】
[減水剤との相溶性]
混合液Yを用いたこと以外は、上述した「試験1」と同様にして、水硬性組成物を調製した。これを「試験2」とした。
【0120】
試験1における空気量Aと、試験2における空気量Bとの差(空気量B-空気量A)を算出し、以下の基準で減水剤との相溶性を評価した。なお、試験1と試験2とで空気量の差が小さいことは、消泡剤の相溶性が高く分離が少ないことを意味する。
【0121】
S:非常に良好(空気量Bから空気量Aを減じた値が±0.5%以下である)
A:良好(空気量Bから空気量Aを減じた値が0.5%超1.0%以下である)
B:可(空気量Bから空気量Aを減じた値が1.0%超2.0%以下である)
C:悪い(空気量Bから空気量Aを減じた値が2.0%超である)
【0122】
[消泡性]
上記「試験1」と同様にして空気量Aを測定した。更に、基準1~3における空気量を測定し、これを基準空気量とした。各基準1~3における基準空気量から空気量Aを減じた値を算出し、以下の評価基準で評価を行った。基準1~3は、各減水剤PC-1~PC-3のみを使用し、水硬性組成物用消泡剤を使用しないで作製した水硬性組成物の結果であり、基準1~3のうち同じ減水剤を採用しているものを基準として採用した。つまり、例えば実施例17のように減水剤PC-1を配合した水硬性組成物については、減水剤PC-1のみを用いた基準1を採用し、その空気量を基準空気量とした。
【0123】
S:非常に良好(基準空気量から空気量Aを減じた値が3.0%以上である)
A:良好(基準空気量から空気量Aを減じた値が2.0%以上3.0%未満である)
B:可(基準空気量から空気量Aを減じた値が1.0%以上2.0%未満である)
C:悪い(基準空気量から空気量Aを減じた値が1.0%未満である)
【0124】
【0125】
なお、表5中、「水硬性組成物」には、減水剤と、水硬性組成物用消泡剤の水性液を特に示しており、実施例17~32、比較例6~10の水硬性組成物は、上述の通り、減水剤と、水硬性組成物用消泡剤の水性液以外に、上述したように水硬性結合材等を含有するものである。
【0126】
表5中、水硬性組成物の欄の「使用量」は、減水剤20%の水溶液に本発明の水硬性組成物用消泡剤を0.1%加えた混合液の使用量を示す。
【0127】
(結果)
表3、表5に示される結果から明らかなように、本発明の水硬性組成物用消泡剤及び水硬性組成物用消泡剤の水性液は、分離安定性(製剤安定性)に優れ、水で希釈したときの乳化安定性にも優れ、他の水硬性組成物用添加剤(特に、減水剤)との相溶性にも優れ、更には、少量で優れた消泡性を有することが確認された。
【0128】
また、例えば比較例6で示す水硬性組成物用消泡剤の水性液(即ち、水硬性組成物用消泡剤)は、静置の有無によってコンクリートの評価における空気量(空気量Bと空気量A)に差が生じた。この結果より、混合液Yの消泡剤の濃度は、混合液Xよりも低いことが分かる。つまり、例えば比較例6で示すようなHLBが小さく減水剤への相溶性が低い消泡剤は、浮上して分離しやすく、静置することで混合液中に消泡剤の濃度分布(消泡剤の濃度に偏り)が生じてしまったことがうかがえる。一方で、実施例に示すように、本発明の水硬性組成物用消泡剤の水性液は、静置の有無によるコンクリートの評価における空気量(空気量Bと空気量A)の差がわずかであった。つまり、混合液X中の消泡剤の濃度と混合液Y中の消泡剤の濃度とは、ほとんど同一であったと言える。従って、本発明の水硬性組成物用消泡剤の水性液(即ち、水硬性組成物用消泡剤)によれば、HLBが小さく減水剤への相溶性が低い消泡剤であっても、静置した際にも混合液中の分離が認められず、消泡剤の濃度が均一に保たれていることが分かる。このようなことから、本発明の水硬性組成物としては空気量がばらつかず、均一な、目標とした空気量とすることができる。
【0129】
また、本発明の水硬性組成物は、本発明の水硬性組成物用消泡剤を含有しており、当該水硬性組成物用消泡剤と、減水剤等の混和剤との相溶性が良好である。この結果からすると、本発明の水硬性組成物は、空気量のばらつきが少なくなることが分かる。
本発明の水硬性組成物用消泡剤及び水硬性組成物用消泡剤の水性液は、水硬性組成物用の消泡剤として利用することができる。また、本発明の水硬性組成物は、コンクリート等として利用することができる。