JP2020001982A - 水硬性組成物用分散剤組成物 - Google Patents

水硬性組成物用分散剤組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】流動性に優れた水硬性組成物が得られる水硬性組成物用分散剤組成物を提供する。【解決手段】(A)ナフタレン環を含むモノマー単位を有する高分子化合物と、(B)セルロース系増粘剤と、(C)一般式(C1)で表される特定の化合物、一般式(C2)で表される特定の化合物、一般式(C3)で表される特定の化合物、一般式(C4)で表される特定の化合物、及び一般式(C5)で表される特定の化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物と、を含有する分散剤組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、水硬性組成物用分散剤組成物、水硬性組成物、分散性能の向上方法、無機粉体用分散剤組成物、及び水硬性組成物用分散剤としての使用に関する。
水硬性組成物用の分散剤は、セメント粒子を分散させることにより、所要のスランプを得るのに必要な単位水量を減少させ、水硬性組成物の作業性等を向上させるために用いる化学混和剤である。分散剤としては、従来、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物等のナフタレン系分散剤、カルボン酸を有する単量体とアルキレングリコール鎖を有する単量体との共重合体等のポリカルボン酸系分散剤、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物等のメラミン系分散剤等が知られている。
水硬性組成物には、各種構造物の補修や補強に用いるための補修材としての用途があり、今後、我が国では需要が増えるものと考えられる。補修材は、例えば、水硬性粉体と粉末分散剤とのプレミックスを用いて調製されることが多い。ナフタレンスルホン酸系分散剤は、骨材の表面水量の変動や打設環境での温度や湿度の変動への鈍感性や、コテ均し性を左右するチキソトロピー性に優れるといった点が評価されており、補修材への使用に適したものである。
一方、水硬性組成物に、増粘剤を添加して成形性などを向上させることが行われている。例えば、特許文献1には、セルロース系バインダー、減水剤及び/又はノニオン系界面活性剤、消泡剤、及びシリカ粉末を含むセメント押出成形用混和剤が記載されている。
また、特許文献2には、所定の非イオン−セルロースエーテル(成分I)と、所定の非イオン界面活性剤、所定のアニオン界面活性剤、所定のカチオン界面活性剤、またはナフタレンスルホン酸/ホルムアルデヒド−縮合生成物の少なくとも1種類(成分II)とより成る、建材用シックナー組合せ物が記載されている。
特開2006−232651号公報 特開平7−166150号公報
ナフタレンスルホン酸系分散剤と高分子増粘剤とを併用することは、水硬性組成物に流動性と成形性(適切な粘性など)を付与するためには望ましいと考えられたが、高分子増粘剤のうち、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロースに代表されるセルロース系増粘剤は、ナフタレンスルホン酸系分散剤との相性が悪く、両者を併用した場合に著しい増粘が生じ流動性が十分に発現しない。
本発明は、流動性に優れた水硬性組成物が得られる水硬性組成物用分散剤組成物を提供する。
本発明は、(A)ナフタレン環を含むモノマー単位を有する高分子化合物と、
(B)セルロース系増粘剤と、
(C)下記一般式(C1)で表される化合物、下記一般式(C2)で表される化合物、下記一般式(C3)で表される化合物、下記一般式(C4)で表される化合物、及び下記一般式(C5)で表される化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物と、
を含有する水硬性組成物用分散剤組成物に関する。
Figure 2020001982
〔式中、
Rは、それぞれ独立して、炭素数10以上22以下のアルキル基、炭素数10以上22以下のアルケニル基、炭素数13以上27以下のベンジルフェニル基、又は炭素数14以上30以下のスチレン化フェニル基であり、
Xは、O又はCOOであり、
AOは、それぞれ独立して、炭素数2以上4以下のアルキレンオキシ基であり、
n、mは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、20以上200以下の数であり、
o、pは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、0以上の数であり、o+pは5以上200以下であり、
q、rは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、0以上の数であり、q+rは5以上200以下であり、
Yは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基であり、
は3個以上20個以下の水酸基を有する多価アルコールから水酸基を除いた残基であり、
t、uは、それぞれ独立して、整数であり、t+uはRとなる多価アルコールの有する水酸基の数に相当し、
s1、s2は、AOの平均付加モル数であり、s1×t+s2×uが5以上200以下となる0以上の数である。〕
また、本発明は、水硬性粉体と、水と、(A)ナフタレン環を含むモノマー単位を有する高分子化合物と、(B)セルロース系増粘剤と、(C)前記一般式(C1)で表される化合物、前記一般式(C2)で表される化合物、前記一般式(C3)で表される化合物、前記一般式(C4)で表される化合物、及び前記一般式(C5)で表される化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物とを含有する水硬性組成物に関する。
また、本発明は、水硬性粉体と、水と、(A)ナフタレン環を含むモノマー単位を有する高分子化合物とを混合して水硬性組成物を調製する際に、
(B)セルロース系増粘剤と、(C)前記一般式(C1)で表される化合物、前記一般式(C2)で表される化合物、前記一般式(C3)で表される化合物、前記一般式(C4)で表される化合物、及び前記一般式(C5)で表される化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物とを添加する、
(A)の水硬性粉体に対する分散性能の向上方法に関する。
また、本発明は、(A)ナフタレン環を含むモノマー単位を有する高分子化合物と、
(B)セルロース系増粘剤と、
(C)前記一般式(C1)で表される化合物、前記一般式(C2)で表される化合物、前記一般式(C3)で表される化合物、前記一般式(C4)で表される化合物、及び前記一般式(C5)で表される化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物と、
を含有する無機粉体用分散剤組成物に関する。
また、本発明は、(A)ナフタレン環を含むモノマー単位を有する高分子化合物と、
(B)セルロース系増粘剤と、
(C)前記一般式(C1)で表される化合物、前記一般式(C2)で表される化合物、前記一般式(C3)で表される化合物、前記一般式(C4)で表される化合物、及び前記一般式(C5)で表される化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物と、
を含有する組成物の、水硬性組成物用分散剤としての使用に関する。
以下、(A)ナフタレン環を含むモノマー単位を有する高分子化合物を(A)成分、(B)セルロース系増粘剤を(B)成分、(C)前記一般式(C1)で表される化合物、前記一般式(C2)で表される化合物、前記一般式(C3)で表される化合物、前記一般式(C4)で表される化合物、及び前記一般式(C5)で表される化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物を(C)成分として説明する。
本発明によれば、流動性に優れた水硬性組成物が得られる水硬性組成物用分散剤組成物が提供される。
また、本発明によれば、流動性に優れたスラリーが得られる無機粉体用分散剤組成物が提供される。
本発明の分散剤組成物は、粉末形態で得ることができるため、水硬性粉体とのプレミックスに好適に使用できる。
〔水硬性組成物用分散剤組成物〕
本発明の効果発現機構の詳細は不明であるが、以下のように推定される。
(A)成分、例えばナフタレンスルホン酸系分散剤及び(B)成分であるヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロースに代表されるセルロース系増粘剤は、水溶性高分子ではあるが、疎水的な構造を併せ持つ両親媒性分子であり、水系の溶媒中で互いに疎水性相互作用等の分子間相互作用力により強く結びつくため、併用時に(A)成分による流動性が十分に発現しない。
本発明のように(A)成分、(B)成分及び(C)成分を組み合わせると、(A)成分、例えばナフタレンスルホン酸系分散剤は、(C)成分である界面活性剤により抱合された状態を形成すると考えられ、このことにより(A)成分と(B)成分の相互作用力が緩和され、(A)成分による流動性発現効果が高まると考えられる。(B)成分のセルロース系増粘剤は、経済性と性能のバランス、取り扱い性などの点で、(A)成分と組み合わせて水硬性組成物用分散剤組成物を得るには望ましい増粘剤であるが、前記のような過度の増粘による流動性低下の問題があった。しかし、本発明により、そのような問題が解決され、流動性に優れた水硬性組成物用分散剤組成物が提供される。特許文献2にあるように、非イオン−セルロースエーテルに対して、ある種の界面活性剤やナフタレンスルホン酸/ホルムアルデヒド−縮合生成物を組み合わせると、高い増粘効果が発現することが知られている。しかし、そのような高い増粘効果をもたらす成分を、本発明のように(A)成分、(B)成分及び(C)成分という特定の組み合わせで用いると、水硬性組成物が過度に増粘せず、適度な粘度が維持されて、流動性に優れた水硬性組成物が得られる。これは、引用文献2などの知見からは当業者が予測できない意外な効果である。
<(A)成分>
(A)成分は、ナフタレン環を含むモノマー単位を有する高分子化合物である。(A)成分は、例えば、セメントや石膏などの水硬性粉体を含有する水硬性組成物用の分散剤として用いることができる。
(A)成分としては、好ましくはナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩が挙げられる。ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩は、ナフタレンスルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合物又はその塩である。ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物は、性能を損なわない限り、単量体として、例えばメチルナフタレン、エチルナフタレン、ブチルナフタレン、ヒドロキシナフタレン、ナフタレンカルボン酸、アントラセン、フェノール、クレゾール、クレオソート油、タール、メラミン、尿素、スルファニル酸及び/又はこれらの誘導体などのようなナフタレンスルホン酸と共縮合可能な芳香族化合物と共縮合させても良い。
ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩は、例えば、マイテイ150、デモール N、デモール RN、デモール MS、デモールSN−B、デモール SS−L(いずれも花王株式会社製)、セルフロー 120、ラベリン FD−40、ラベリン FM−45(いずれも第一工業株式会社製)などのような市販品を用いることができる。
ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩は、水硬性組成物の流動性向上の観点から、重量平均分子量が、好ましくは200,000以下、より好ましくは100,000以下、更に好ましくは80,000以下、より更に好ましくは50,000以下、より更に好ましくは30,000以下である。そして、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩は、水硬性組成物の流動性向上の観点から、重量平均分子量が、好ましくは1,000以上、より好ましくは3,000以上、更に好ましくは4,000以上、より更に好ましくは5,000以上である。ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物は酸の状態あるいは中和物であってもよい。
ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩の分子量は下記条件にてゲルパーミエーションクロマトグラフィを用いて測定することができる。
[GPC条件]
カラム:G4000SWXL+G2000SWXL(東ソー株式会社)
溶離液:30mM CHCOONa/CHCN=6/4
流量:0.7ml/min
検出:UV280nm
サンプルサイズ:0.2mg/ml
標準物質:西尾工業(株)製 ポリスチレンスルホン酸ソーダ換算(単分散ポリスチレンスルホン酸ナトリウム:分子量、206、1,800、4,000、8,000、18,000、35,000、88,000、780,000)
検出器:東ソー株式会社 UV−8020
ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩の製造方法は、例えば、ナフタレンスルホン酸とホルムアルデヒドとを縮合反応により縮合物を得る方法が挙げられる。前記縮合物の中和を行ってもよい。また、中和で副生する水不溶解物を除去してもよい。具体的には、ナフタレンスルホン酸を得るために、ナフタレン1モルに対して、硫酸1.2〜1.4モルを用い、150〜165℃で2〜5時間反応させてスルホン化物を得る。次いで、該スルホン化物1モルに対して、ホルムアルデヒドとして0.95〜0.99モルとなるようにホルマリンを85〜95℃で、3〜6時間かけて滴下し、滴下後95〜105℃で縮合反応を行う。更に、得られる縮合物の水溶液は酸性度が高いので貯槽等の金属腐食を抑制する観点から、得られた縮合物に、水と中和剤を加え、80〜95℃で中和工程を行うことができる。中和剤は、ナフタレンスルホン酸と未反応硫酸に対してそれぞれ1.0〜1.1モル倍添加することが好ましい。また、中和により生じる水不溶解物を除去することができ、その方法として好ましくは濾過による分離が挙げられる。これらの工程によって、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物水溶性塩の水溶液が得られる。この水溶液は、そのまま(A)成分の水溶液として使用することができる。更に必要に応じて該水溶液を乾燥、粉末化して粉末状のナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の塩を得ることができ、これを粉末状の分散剤として使用することができる。乾燥、粉末化は、噴霧乾燥、ドラム乾燥、凍結乾燥等により行うことができる。
<(B)成分>
(B)成分は、セルロース系増粘剤である。セルロース系増粘剤としては、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース等が挙げられる。セルロース系増粘剤は、ヒドロキシプロピルメチルセルロース及びメチルセルロースから選ばれるセルロース系増粘剤が好ましい。セルロース系増粘剤は、セルロースファイバー、セルロースナノファイバー、セルロースナノクリスタルのような形態のものを使用することもできる。
セルロース系増粘剤は、セルロースのグルコース環の水酸基がメトキシ基で置換された構造を有するものが好ましい。その場合、該セルロース系増粘剤は、水溶性およびハンドリング性の観点から、セルロースのグルコース環単位当たり、メトキシ基で置換された水酸基の平均個数で定義される置換度が、好ましくは5以下、より好ましくは4以下、更に好ましくは3以下、より更に好ましくは2以下であり、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.1以上、更に好ましくは0.5以上、より更に好ましくは1.0以上である。
また、セルロース系増粘剤は、ヒドロキシプロピルメチルセルロースやヒドロキシエチルセルロースのような、セルロースのグルコース環の水酸基がヒドロキシプロポキシ基又はヒドロキシエトキシ基で置換された構造を有するものが好ましい。その場合、該セルロース系増粘剤は、水溶性およびハンドリング性の観点から、セルロースのグルコース環単位当たりに付加したヒドロキシプロポキシ基及び/又はヒドロキシエトキシ基の平均モル数で定義される置換モル数が、好ましくは5以下、より好ましくは4以下、更に好ましくは3以下、より更に好ましくは2以下であり、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.05以上、更に好ましくは0.1以上、より更に好ましくは0.15以上であることが好ましい。
セルロース系増粘剤は、セルロースのグルコース環の水酸基が、前記範囲の置換モル数のメトキシ基と、前記範囲の置換モル数のヒドロキシプロポキシ基及び/又はヒドロキシエトキシ基とで置換された構造を有するものがより好ましい。
<(C)成分>
(C)成分は、前記一般式(C1)で表される化合物〔以下、化合物(C1)ともいう〕、前記一般式(C2)で表される化合物〔以下、化合物(C2)ともいう〕、前記一般式(C3)で表される化合物〔以下、化合物(C3)ともいう〕、前記一般式(C4)で表される化合物〔以下、化合物(C4)ともいう〕、及び前記一般式(C5)で表される化合物〔以下、化合物(C5)ともいう〕から選ばれる1種又は2種以上の化合物である。(C)成分は、分散性及び水硬性組成物の均一性の観点から、化合物(C1)、化合物(C2)、化合物(C3)、化合物(C4)、及び化合物(C5)から選ばれる1種又は2種以上の化合物である。(C)成分は、分散性及び水硬性組成物の均一性の観点から、好ましくは化合物(C1)、化合物(C2)、化合物(C3)、及び化合物(C4)から選ばれる1種又は2種以上の化合物であり、より好ましくは化合物(C1)、化合物(C2)、及び化合物(C3)から選ばれる1種又は2種以上の化合物であり、更に好ましくは化合物(C1)、及び化合物(C2)から選ばれる1種又は2種以上の化合物である。
〔化合物(C1)〕
化合物(C1)は、前記一般式(C1)で表される化合物である。
一般式(C1)中、Rのアルキル基は、好ましくは脂肪族アルキル基、より好ましくは直鎖脂肪族アルキル基、更に好ましくは直鎖第1級脂肪族アルキル基である。Rのアルキル基の炭素数は、分散性向上の観点から、10以上、更に好ましくは12以上、そして、22以下、更に好ましくは20以下である。Rのアルキル基としては、デシル基、ラウリル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基、ベヘニル基、イソステアリル基が挙げられる。
一般式(C1)中、Rのアルケニル基は、好ましくは脂肪族アルケニル基、より好ましくは直鎖脂肪族アルケニル基、更に好ましくは直鎖第1級脂肪族アルケニル基である。Rのアルケニル基の炭素数は、分散性向上の観点から、10以上、更に好ましくは12以上、そして、22以下、更に好ましくは20以下である。Rのアルケニル基としては、オレイル基が挙げられる。
一般式(C1)中、Rのベンジルフェニル基は、1個以上3個以下のベンジル基で置換されたフェニル基である。具体的には、モノベンジルフェニル基、ジベンジルフェニル基、トリベンジルフェニル基、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
一般式(C1)中、Rのスチレン化フェニル基は、1個以上3個以下のスチレンで置換されたフェニル基である。具体的には、モノスチレン化フェニル基、ジスチレン化フェニル基、トリスチレン化フェニル基、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
Rは、経済的な観点から、好ましくはアルキル基である。
Rは、水への溶解し易さの観点から、好ましくはアルケニル基である。
Rは、硬化体の強度発現の観点と水硬性組成物の泡立ちを抑える観点から、ベンジルフェニル基又はスチレン化フェニル基である。
なお、一般式(C1)中のXがCOOの場合、Rとしては、前記の基のうち環構造を持たない基については、それらの基から炭素数を1つ減じた基を例示することができる。例えば、ラウリル基の代わりにウンデシル基が例示される。
一般式(C1)中、Xは、流動性の観点から、O又はCOOであり、好ましくはOである。
一般式(C1)中、AOは、流動性の観点から、炭素数2以上4以下のアルキレンオキシ基であり、好ましくは炭素数2又は3のアルキレンオキシ基である。AOが炭素数2のアルキレンオキシ基を含むことが好ましい。
一般式(C1)中、nは、AOの平均付加モル数であり、セメント分散性の観点から5以上200以下の数である。nは、水硬性組成物の流動性向上の観点から、好ましくは10以上、より好ましくは15以上、更に好ましくは20以上、より更に好ましくは25以上、そして、(A)成分との相互作用しやすさ及び経済的な観点から、好ましくは175以下、より好ましくは150以下、更に好ましくは125以下、より更に好ましくは100以下である。
一般式(C1)中、Yは、水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基であり、水素原子が好ましい。
化合物(C1)としては、ポリオキシエチレンデシルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエチレン、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル及びポリオキシエチレンアルケニルエーテルが挙げられる。また、ポリオキシエチレンモノステアレート等のポリオキシエチレンアルキルエステルが挙げられる。また、ポリオキシエチレントリベンジルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル等のポリオキシエチレン置換アリールエーテルが挙げられる。
〔化合物(C2)〕
化合物(C2)は、前記一般式(C2)で表される化合物である。
一般式(C2)中、Rの具体例及び好ましい例は、化合物(C1)と同じである。
一般式(C2)中、mは、AOの平均付加モル数であり、5以上200以下の数である。nは、水硬性組成物の流動性向上の観点から、好ましくは10以上、より好ましくは15以上、更に好ましくは20以上、より更に好ましくは25以上、そして、(A)成分との相互作用しやすさ及び経済的な観点から、好ましくは175以下、より好ましくは150以下、更に好ましくは125以下、より更に好ましくは100以下である。
一般式(C2)中、Mは対イオンであり、水素イオン、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン(1/2原子)、アンモニウムイオンなどが挙げられる。
Mは、化合物の製造し易さの観点から、好ましくは、アンモニウムイオンである。
Mは、化合物の臭気の観点から、好ましくはアルカリ金属イオン、より好ましくはナトリウムイオン及びカリウムイオンから選ばれるアルカリ金属イオンである。
化合物(C2)としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル化物又はその塩、ポリオキシエチレンアルケニルエーテル硫酸エステル化物又はその塩、及び、ポリオキシエチレン置換アリールエーテル硫酸エステル化物又はその塩が挙げられる。
〔化合物(C3)〕
化合物(C3)は、前記一般式(C3)で表される化合物である。
一般式(C3)中、Rの具体例及び好ましい例は、化合物(C1)と同じである。
一般式(C3)中、o及びpは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、0以上の数であり、o+pは5以上200以下の数である。セメント分散性の観点から、o+pは、好ましくは10以上、より好ましくは15以上、更に好ましくは20以上、より更に好ましくは25以上、そして、(A)成分との相互作用しやすさ及び経済的な観点から、好ましくは175以下、より好ましくは150以下、更に好ましくは125以下、より更に好ましくは100以下である。
一般式(C3)中、Yは、同一又は異なって、それぞれ、水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基である。Yは、それぞれ、好ましくは水素原子である。
〔化合物(C4)〕
化合物(C4)は、前記一般式(C4)で表される化合物である。
一般式(C4)中、Rの具体例及び好ましい例は、化合物(C1)と同じである。
一般式(C4)中、q及びrは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、0以上の数であり、q+rは5以上200以下の数である。セメント分散性の観点から、q+rは、好ましくは10以上、より好ましくは15以上、更に好ましくは20以上、そして、(A)成分との相互作用しやすさ及び経済的な観点から、好ましくは175以下、より好ましくは150以下、更に好ましくは125以下、より更に好ましくは100以下である。
一般式(C2)中、Mは対イオンであり、水素イオン、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン(1/2原子)、アンモニウムイオンなどが挙げられる。
Mは、化合物の製造し易さの観点から、好ましくは、アンモニウムイオンである。
Mは、化合物の臭気の観点から、好ましくはアルカリ金属イオン、より好ましくはナトリウムイオン及びカリウムイオンから選ばれるアルカリ金属イオンである。
化合物(C4)としては、牛脂アミンエチレンオキシド付加物硫酸エステル化物等の脂肪族アミンアルキレンオキシド付加物の硫酸エステル化物が挙げられる。
〔化合物(C5)〕
一般式(C5)中、Rの炭素数は、好ましくは12以上、より好ましくは14以上、更に好ましくは16以上、そして、好ましくは24以下、より好ましくは22以下、更に好ましくは20以下である。
一般式(C5)中、Rは、アルケニル基が好ましく、直鎖アルケニル基が好ましい。
一般式(C5)中、s1、s2は、AOの平均付加モル数であり、それぞれ独立して、0以上、好ましくは5以上200以下の数である。また、s1、s2は、s1×t+s2×uが5以上200以下となる0以上の数である。s1×t+s2×uは、好ましくは10以上、より好ましくは15以上、そして、好ましくは150以下、より好ましくは100以下の数である。
一般式(C5)中、t、uは、それぞれ独立して整数であり、t+uはRとなる多価アルコールの有する水酸基の数に相当する。t+uは、好ましくは3以上、より好ましくは5以上、そして、好ましくは8以下、より好ましくは7以下である。
化合物(C5)としては、ポリオキシエチレンソルビトールテトラオレイン酸エステルなどのポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステルが挙げられる。また、化合物(C5)としては、ポリオキシエチレン硬化ひまし油などの、油脂のエチレンオキシド付加物が挙げられる。
<水硬性組成物用分散剤組成物の組成等>
本発明の水硬性組成物用分散剤組成物は、流動性向上の観点から、(A)成分を、固形分中、好ましくは5質量%以上、より好ましくは25質量%以上、更に好ましくは50質量%以上、より更に好ましくは55質量%以上、そして、好ましくは99質量%以下、より好ましくは97質量%以下、更に好ましくは95質量%以下、より更に好ましくは90質量%以下、より更に好ましくは85質量%以下、より更に好ましくは75質量%以下含有する。
なお、水硬性組成物用分散剤組成物について、固形分とは、水以外の成分をいう。
本発明の水硬性組成物用分散剤組成物は、流動性向上の観点から、(B)成分を、固形分中、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.10質量%以上、更に好ましくは0.15質量%以上、より更に好ましくは0.20質量%以上、そして、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは2質量%以下、より更に好ましくは1質量%以下含有する。
本発明の水硬性組成物用分散剤組成物は、流動性向上の観点から、(C)成分を、固形分中、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.10質量%以上、更に好ましくは0.15質量%以上、より更に好ましくは0.20質量%以上、そして、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは2質量%以下、より更に好ましくは1質量%以下含有する。
本発明の水硬性組成物用分散剤組成物は、流動性に優れた水硬性組成物が得られる観点で、(A)成分中のナフタレン環を含むモノマー単位に対する(C)成分の総量のモル比が、好ましくは0.4%以上30%以下である。同様の観点で、前記モル比は、好ましくは1%以上、より好ましくは3%以上、更に好ましくは5%以上、更により好ましくは7%以上、そして、好ましくは16%以下、より好ましくは13%以下、更に好ましくは11%以下である。このモル比は、(A)成分中のナフタレン環を含むモノマー単位の総量と(C)成分の総量に基づいて算出される。具体的には、以下の式により算出される(
以下同様)。
モル比(%)=[〔(C)成分の総量(モル)〕/〔(A)成分中のナフタレン環を含むモノマー単位の総量(モル)〕]×100
また、(A)成分及び(C)成分が2種以上の場合は、そのモルの合計値を用いて計算できる。
(A)成分が、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩の場合、ナフタレン環を含むモノマー単位は、ナフタレンスルホン酸又はその塩とホルムアルデヒドとが脱水縮合反応して形成されたモノマー単位である。(A)成分がナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物のナトリウム塩の場合、当該化合物中のナフタレン環を含むモノマー単位の総量(モル)は、以下の式により算出される。式中、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物のナトリウム塩をNSFと表記する。
NSF中のナフタレン環を含むモノマー単位の総量(モル)=〔NSF中のナフタレン環を含むモノマー単位の質量の総量〕/〔NSF中のナフタレン環を含むモノマー単位の分子量〕
(A)成分中のナフタレン環を含むモノマー単位の質量の総量は、(A)成分がナフタレンスルホン酸又はその塩とホルムアルデヒドとの縮合物の場合、当該化合物の全質量である。
また、(A)成分中のナフタレン環を含むモノマー単位の質量の総量は、(A)成分がナフタレンスルホン酸又はその塩と、ホルムアルデヒドと、ナフタレン環を含まない他のモノマーとの縮合物の場合、当該化合物の全質量から、前記ナフタレン環を含まない他のモノマー及びホルムアルデヒドに由来するモノマー単位の質量を除いた質量である。
前記ナフタレン環を含まない他のモノマーに由来するモノマー単位の質量は、合成時の仕込み量から算出しても良いし、核磁気共鳴スペクトル装置などの共重合質量比を求めることができる一般的な解析装置を用いて算出しても良い。
また、(A)成分中のナフタレン環を含むモノマー単位の分子量は、(A)成分がナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物のナトリウム塩の場合、ナフタレンスルホン酸ナトリウムの分子量(230.2)とホルムアルデヒド(30.0)の和から縮合反応の副生成物である水(18.0)を引いた数値、すなわち242.2のように決定できる。
また、(C)成分の分子量は、分子を構成する原子量の総和から求めてもよいし、例えばChemBioDraw(PerkinElmer社製)のようなソフトウェアを用いて算出してもよい。
本発明の水硬性組成物用分散剤組成物は、水硬性組成物の均一性の観点から、(A)成分と(B)成分の質量比である(A)成分/(B)成分が、好ましくは0.1以上、より好ましくは1以上、更に好ましくは10以上、そして、好ましくは100以下、より好ましくは90以下、更に好ましくは80以下である。
本発明の水硬性組成物用分散剤組成物は、(A)成分、(B)成分、(C)成分以外に、高炉スラグ微粉末、細骨材、再乳化樹脂粉末、流動化剤、硬化促進剤及び凝結遅延剤といった成分を含有することができる。これらの成分は、必要に応じて、後述する本発明の無機粉体用分散剤組成物や水硬性組成物に配合することもできる。
高炉スラグ微粉末としては、JISA 6206「コンクリート用高炉スラグ微粉末」で規定される高炉スラグ微粉末が好ましい。また、高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積は、好ましくは3000cm/g以上、より好ましくは3500cm/g以上、更に好ましくは4000cm/g以上、そして、好ましくは8000cm/g以下、より好ましくは6000cm/g以下、更に好ましくは5000cm/g以下である。高炉スラグ微粉末のブレーン比表面積は、JISR 5201に準じて求められる。
細骨材としては、最大粒子径が0.85mm以下であり、細骨材100質量%中に0.6mm超の粒子径を有する粗粒分を5質量%未満含むものが好ましい。このような細骨材として、珪砂、川砂、陸砂、海砂、砕砂等の砂類、スラグ細骨材、再生細骨材、アルミナセメントクリンカー、から適宜選択して用いることができる。細骨材としては、珪砂、川砂、陸砂、海砂及び砕砂等の砂類、及びアルミナセメントクリンカーから選択したものを好適に用いることができる。
再乳化樹脂粉末は、その主成分組成に限らず使用することができ、これにより耐摩耗性が向上することができる。紫外線に対する抵抗性等の耐候性の点から、好ましくは、酢酸ビニル/アクリルの共重合体を主成分とするものである。これにより、硬化体表面がより優れた耐久性・耐候性を有することができる。
流動化剤としては、減水効果を合わせ持つ、メラミンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物、カゼイン、カゼインカルシウム、ポリカルボン酸系、ポリエーテル系及びポリエーテルポリカルボン酸系等の市販の流動化剤が、その種類を問わず使用できる。
硬化促進剤としては、炭酸リチウム、塩化リチウム、硫酸リチウム、硝酸リチウム及び水酸化リチウム等の無機リチウム塩、シュウ酸リチウム、酢酸リチウム、酒石酸リチウム、リンゴ酸リチウム及びクエン酸リチウム等の有機リチウム塩、並びにアルミン酸ナトリウムを挙げることができる。炭酸リチウムは、硬化促進効果、入手容易性及び価格の面から好ましい。
凝結遅延剤としては、公知のものを用いることができる。一例として、オキシカルボン酸類等の有機酸や、グルコース、マルトース、デキストリン等の糖類、重炭酸ナトリウムやリン酸ナトリウム等を、それぞれの成分を単独で又は2種以上の成分を併用して用いることができる。
本発明の水硬性組成物用分散剤組成物は、形態が、液体、固体の何れでもよいが、固体が好ましい。固体は、粉末が好ましい。ここで、粉末は、粒状、フレーク状、ペレット状、顆粒状などを含む固体粒子の意味である。粉末の形状は、定形、不定形、いずれでもよい。本発明の水硬性組成物用分散剤組成物が粉末である場合、平均粒径は、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは0.5μm以上、更に好ましくは1μm以上、そして、好ましくは2000μm以下、より好ましくは1500μm以下、更に好ましくは1000μm以下である。
本発明の水硬性組成物用分散剤組成物は、下記組成の基準セメントペーストに、セメント100質量部に対して0.8質量部添加した場合に、当該セメントペーストの粘度を13,000mPa・s以下とすることができる。好ましくは、本発明の水硬性組成物用分散剤は、下記組成の基準セメントペーストに、セメント100質量部に対して、(A)成分が0.35質量部、(B)成分が0.30質量部、(C)成分が0.15質量部となるように添加した場合に、当該セメントペーストの粘度を13,000mPa・s以下とすることができる。ここで、セメントペーストの粘度は、20℃、B型粘度計(VISCOTESTER VT−04、リオン株式会社製)、ローターNo.1、回転数62.5rpmの条件で測定したものである。
*基準セメントペーストの組成
・セメント:400g、太平洋セメント株式会社製普通ポルトランドセメントと住友大阪セメント株式会社製普通ポルトランドセメントの1:1(質量比)混合物、比重3.16
・水道水:160g
〔無機粉体用分散剤組成物〕
本発明の無機粉体用分散剤組成物に用いられる(A)成分、(B)成分及び(C)成分の具体例及び好ましい態様は、それぞれ、本発明の水硬性組成物用分散剤組成物で述べたものと同じである。
無機粉体としては、特に限定されないが、以下のものが挙げられる。無機粉体のうち、水硬性粉体に対して用いるものが、本発明の水硬性組成物用分散剤組成物である。
(1)セメント、石膏などの水硬性粉体
(2)フライアッシュ、シリカフューム、火山灰、けい酸白土などのポソラン作用を持つ粉体
(3)石炭灰、高炉スラグ、けい藻土などの潜在水硬性粉体
(4)カオリン、ケイ酸アルミニウム、クレー、タルク、マイカ、ケイ酸カルシウム、セリサイト、ベントナイトなどのケイ酸塩
(5)炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、塩基性炭酸鉛などの炭酸塩
(6)硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩
(7)ストロンチウムクロメート、ピグメントイエローなどのクロム酸塩
(8)モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸カルシウム亜鉛、モリブデン酸マグネシウムなどのモリブデン酸塩
(9)アルミナ、酸化アンチモン、酸化チタニウム、酸化コバルト、四酸化三鉄、三酸化ニ鉄、四酸化三鉛、一酸化鉛、酸化クロムグリーン、三酸化タングステン、酸化イットリウムなどの金属酸化物
(10)水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化鉄、メタチタン酸などの金属水酸化物
(11)炭化ケイ素、炭化タングステン、炭化ホウ素、炭化チタンなどの金属炭化物
(12)窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、ジルコニア、チタン酸バリウム、サチンホワイト、カーボンブラック、グラファイト、クロムイエロー、硫化水銀、ウルトラマリン、パリスブルー、チタニウムイエロー、クロムバーミリオン、リトポン、アセト亜ヒ酸銅、ニッケル、銀、パラジウム、チタン酸ジルコン酸鉛などの、上記に(1)〜(11)に分類されない他の無機粉体
本発明の無機粉体用分散剤組成物は、無機粉体スラリーに用いることができる。無機粉体スラリーは、無機粉体と、水と、(A)成分と、(B)成分と、(C)成分とを含有するスラリーである。無機粉体が水硬性粉体である場合、スラリーは、本発明の水硬性組成物である。
本発明のスラリーに用いられる(A)成分と(B)成分と(C)成分の具体例及び好ましい態様は、それぞれ、本発明の水硬性組成物用分散剤組成物で述べたものと同じである。
無機粉体スラリーとしては、例えば無機粉体として高炉スラグを使用したスラリー(以下、高炉スラグスラリーという)が挙げられる。高炉スラグスラリーは、高炉スラグ100質量部に対して、本発明の無機粉体用分散剤組成物を、固形分で0.01質量部以上5.0質量部含有することが好ましい。高炉スラグスラリーは、高炉スラグ100質量部に対して、水を、好ましくは40質量部以上、より好ましくは45質量部以上、そして、好ましくは250質量部、より好ましく230質量部以下含有する。
〔水硬性組成物〕
本発明は、水硬性粉体と、水と、(A)成分と、(B)成分と、(C)成分とを含有する水硬性組成物を提供する。(A)成分、(B)成分、及び(C)成分は、本発明の水硬性組成物用分散剤組成物を添加して用いて水硬性組成物を調製してもよく、それぞれを別々に水硬性粉体と水とを含む系に添加して水硬性組成物を調製してもよい。
本発明の水硬性組成物に使用される水硬性粉体とは、水和反応により硬化する物性を有する粉体のことであり、セメント、石膏等が挙げられる。好ましくは普通ポルトランドセメント、ビーライトセメント、中庸熱セメント、早強セメント、超早強セメント、耐硫酸塩セメント等のセメントである。また、セメント等に高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフュームなどのポゾラン作用及び/又は潜在水硬性を有する粉体や、石粉(炭酸カルシウム粉末)等が添加された高炉スラグセメント、フライアッシュセメント、シリカフュームセメント等でもよい。
本発明の水硬性組成物は、水/水硬性粉体比〔スラリー中の水と水硬性粉体の質量百分率(質量%)、通常W/Pと略記されるが、粉体がセメントの場合、W/Cと略記される。〕が、水が少ない配合でも流動性を発現できる点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上、更に好ましくは20質量%以上であり、そして、好ましくは90質量%以下、より好ましくは70質量%以下、更に好ましくは50質量%以下である。
本発明の水硬性組成物に用いられる(A)成分、(B)成分及び(C)成分の具体例及び好ましい態様は、それぞれ、本発明の水硬性組成物用分散剤組成物で述べたものと同じである。
本発明の水硬性組成物は、水硬性粉体100質量部に対して、(A)成分を、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.2質量部以上、更に好ましくは0.3質量部以上、より更に好ましくは0.4質量部以上、より更に好ましくは0.5質量部以上、そして、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは3質量部以下、より更に好ましくは1質量部以下含有する。
本発明の水硬性組成物は、水硬性粉体100質量部に対して、(B)成分を、好ましくは0.05質量部以上、より好ましくは0.10質量部以上、更に好ましくは0.15質量部以上、より更に好ましくは0.20質量部以上、そして、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは2質量部以下、より更に好ましくは1質量部以下含有する。
本発明の水硬性組成物は、流動性に優れる観点で、(A)成分中のナフタレン環を含むモノマー単位に対する(C)成分の総量のモル比が、好ましくは0.4%以上30%以下である。同様の観点で、前記モル比は、好ましくは1%以上、より好ましくは3%以上、更に好ましくは5%以上、更により好ましくは7%以上、そして、好ましくは16%以下、より好ましくは13%以下、更に好ましくは11%以下である。
本発明の水硬性組成物は、水硬性粉体100質量部に対して、(C)成分を、好ましくは0.05質量部以上、より好ましくは0.10質量部以上、更に好ましくは0.15質量部以上、より更に好ましくは0.20質量部以上、そして、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、更に好ましくは2質量部以下、より更に好ましくは1質量部以下含有する。
本発明の水硬性組成物は、水硬性粉体100質量部に対して、流動性の観点から、(A)成分と(B)成分と(C)成分とを合計で、好ましくは0.05質量部以上、より好ましくは0.10質量部以上、更に好ましくは0.15質量部以上、より更に好ましくは0.20質量部以上、そして、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、更に好ましくは10質量部以下、より更に好ましくは5質量部以下含有する。
本発明の水硬性組成物は、水硬性組成物の均一性の観点から、(A)成分と(B)成分の質量比である(A)成分/(B)成分が、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.05以上、更に好ましくは0.1以上、そして、好ましくは100以下、より好ましくは50以下、更に好ましくは10以下である。
本発明の水硬性組成物は粘度(20℃)が、13,000mPa・s以下であることが好ましい。ここで、粘度は、前記基準セメントペーストについて述べた方法で測定したものである。また、本発明の水硬性組成物が骨材を含有する場合、当該粘度は、骨材を除いた組成による水硬性組成物の粘度であってよい。
本発明の水硬性組成物は、骨材を含有することが好ましい。骨材としては、細骨材及び粗骨材から選ばれる骨材が挙げられる。細骨材として、JIS A0203−2014中の番号2311で規定されるものが挙げられる。細骨材としては、川砂、陸砂、山砂、海砂、石灰砂、珪砂及びこれらの砕砂、高炉スラグ細骨材、フェロニッケルスラグ細骨材、軽量細骨材(人工及び天然)及び再生細骨材等が挙げられる。また、粗骨材として、JIS A0203−2014中の番号2312で規定されるものが挙げられる。例えば粗骨材としては、川砂利、陸砂利、山砂利、海砂利、石灰砂利、これらの砕石、高炉スラグ粗骨材、フェロニッケルスラグ粗骨材、軽量粗骨材(人工及び天然)及び再生粗骨材等が挙げられる。細骨材、粗骨材は種類の違うものを混合して使用してもよく、単一の種類のものを使用してもよい。
水硬性組成物がコンクリートの場合、粗骨材の使用量は、水硬性組成物の強度の発現とセメント等の水硬性粉体の使用量を低減し、型枠等への充填性を向上する観点から、嵩容積は、好ましくは50%以上、より好ましくは55%以上、更に好ましくは60%以上であり、そして、好ましくは100%以下、より好ましくは90%以下、更に好ましくは80%以下である。嵩容積は、コンクリート1m中の粗骨材の容積(空隙を含む)の割合である。
また、水硬性組成物がコンクリートの場合、細骨材の使用量は、型枠等への充填性を向上する観点から、好ましくは500kg/m以上、より好ましくは600kg/m以上、更に好ましくは700kg/m以上であり、そして、好ましくは1000kg/m以下、より好ましくは900kg/m以下である。
水硬性組成物がモルタルの場合、細骨材の使用量は、好ましくは800kg/m以上、より好ましくは900kg/m以上、更に好ましくは1000kg/m以上であり、そして、好ましくは2000kg/m以下、より好ましくは1800kg/m以下、更に好ましくは1700kg/m以下である。
水硬性組成物としては、コンクリート等が挙げられる。なかでもセメントを用いたコンクリートが好ましい。本発明の水硬性組成物は、セルフレベリング用、耐火物用、プラスター用、軽量又は重量コンクリート用、AE用、補修用、プレパックド用、トレーミー用、地盤改良用、グラウト用、寒中用等の何れの分野においても有用である。
本発明の水硬性組成物は、更にその他の成分を含有することもできる。例えば、再乳化樹脂粉末、流動化剤、硬化促進剤、凝結遅延剤、AE剤、起泡剤、発泡剤、防水剤等〔(A)〜(C)成分に該当するものを除く〕が挙げられる。
〔水硬性組成物用分散剤組成物の製造方法〕
本発明は、(A)成分と、(B)成分と、(C)成分とを混合する、水硬性組成物用分散剤組成物の製造方法を提供する。
本発明の水硬性組成物用分散剤組成物の製造方法に用いられる(A)成分、(B)成分、及び(C)成分の具体例及び好ましい態様は、それぞれ、本発明の水硬性組成物用分散剤組成物で述べたものと同じである。
また、本発明の水硬性組成物用分散剤組成物で述べた事項は、本発明の水硬性組成物用分散剤組成物の製造方法に適宜適用することができる。
本発明の水硬性組成物用分散剤組成物の製造方法は、本発明の水硬性組成物用分散剤組成物を製造する方法として好適である。
本発明の水硬性組成物用分散剤組成物の製造方法としては、(A)成分の粉末と、(B)成分の粉末と、(C)成分の粉末とを混合する、水硬性組成物用粉末分散剤組成物の製造方法が挙げられる。各成分の混合量は、本発明の水硬性組成物用分散剤組成物で述べた好ましい含有量に応じた量とすることが好ましい。
また、本発明の水硬性組成物用分散剤組成物の製造方法としては、(A)成分、(B)成分、(C)成分、及び水を含有する液体組成物を乾燥させて、(A)成分、(B)成分、及び(C)成分を含有する粉末組成物を得る、水硬性組成物用粉末分散剤組成物の製造方法が挙げられる。この方法でも、各成分の量は、本発明の水硬性組成物用分散剤組成物で述べた好ましい含有量に応じた量とすることが好ましい。
〔水硬性組成物の製造方法〕
本発明は、水硬性粉体と、水と、(A)成分と、(B)成分と、(C)成分とを混合する水硬性組成物の製造方法を提供する。
本発明の水硬性組成物の製造方法に用いられる(A)成分、(B)成分、及び(C)成分の具体例及び好ましい態様は、それぞれ、本発明の水硬性組成物用分散剤組成物で述べたものと同じである。
また、本発明の水硬性組成物の製造方法に用いられる水硬性粉体の具体例及び好ましい態様は、本発明の水硬性組成物で述べたものと同じである。
また、本発明の水硬性組成物用分散剤組成物、及び水硬性組成物で述べた事項は、本発明の水硬性組成物の製造方法に適宜適用することができる。
本発明の水硬性組成物の製造方法では、(I)水硬性粉体と、(II)(A)成分、(B)成分、及び(C)成分から選ばれる1種以上の成分とを含有する粉末組成物と、水とを混合することが好ましい。
すなわち、例えば、水硬性粉体、(A)成分、(B)成分、及び(C)成分を含有する粉末組成物(いわゆるプレミックス)を用いることができる。
また、水硬性粉体、(A)成分、及び(B)成分を含有する粉末組成物を用いることができる。この場合は、当該粉末組成物に、(C)成分と水とを含有する液体組成物を混合することが好ましい。
本発明の水硬性粉体の製造方法として、(I)水硬性粉体並びに(II)(A)成分、(B)成分、及び(C)成分から選ばれる1種以上の成分を含有する粉末組成物と、水とを混合する水硬性組成物の製造方法が挙げられる。
また、前記のような粉末組成物を用いないで水硬性組成物を製造することもできる。例えば、水硬性粉体に、(C)成分と水とを含有する液体組成物を混合した後、(B)成分を混合する方法が挙げられる。また、水硬性粉体に、(B)成分と(C)成分と水とを含有する液体組成物を混合することもできる。これらの方法では(A)成分は任意の時点で混合できる。
水硬性粉体と、水と、(A)成分と、(B)成分と、(C)成分との混合は、ハンドミキサー、ディスクミキサー、モルタルミキサー、強制二軸ミキサー等のミキサーを用いて行うことができる。また、好ましくは1分間以上、より好ましくは2分間以上、そして、好ましくは5分間以下、より好ましくは3分間以下混合する。水硬性組成物の調製にあたっては、水硬性組成物で説明した材料や薬剤及びそれらの量を用いることができる。
得られた水硬性組成物は、更に、水硬性組成物を型枠に充填し、もしくはコンクリートやモルタルといった水硬性組成物による構造物の表面に塗布、養生し硬化させる。型枠として、建築物の型枠、コンクリート製品用の型枠等が挙げられる。型枠への充填方法として、ミキサーや容器から直接投入する方法、水硬性組成物をポンプで圧送して型枠に導入する方法等が挙げられる。また、構造物の表面に塗布する方法として、左官用のトンボやコテを用いる方法等が挙げられる。
水硬性組成物の養生の際、硬化を促進するために加熱養生し、硬化を促進させてもよい。ここで、加熱養生は、40℃以上、80℃以下の温度で水硬性組成物を保持して硬化を促進することができる。
本発明により、水硬性粉体と、水と、(A)成分と、(B)成分と、(C)成分とを混合して水硬性組成物を調製し、前記水硬性組成物を硬化させる、硬化体の製造方法が提供される。
本発明の硬化体の製造方法は、
水硬性粉体と、水と、(A)成分と、(B)成分と、(C)成分とを混合して水硬性組成物を調製する工程、
調製された前記水硬性組成物を、構造物の表面に塗布又は型枠に充填する工程、及び
前記水硬性組成物を、必要により養生を行って、硬化させる工程を含み、
必要により、硬化した前記水硬性組成物を脱型する工程、
を含むことができる。前記構造物は、塗布に用いる水硬性組成物とは異なる水硬性組成物により形成された構造物が好ましい。
本発明の水硬性組成物用分散剤組成物、水硬性組成物、水硬性組成物用分散剤組成物の製造方法、及び水硬性組成物の製造方法で述べた事項は、この硬化体の製造方法にも適用することができる。
コンクリート製品である型枠を用いる水硬性組成物の硬化体としては、土木用製品では、護岸用の各種ブロック製品、ボックスカルバート製品、トンネル工事等に使用されるセグメント製品、橋脚の桁製品等が挙げられ、建築用製品では、カーテンウォール製品、柱、梁、床板に使用される建築部材製品等が挙げられる。
〔分散性能の向上方法〕
本発明は、水硬性粉体と、水と、(A)成分とを混合して水硬性組成物を調製する際に、(B)成分と(C)成分とを添加する、(A)成分の水硬性粉体に対する分散性能の向上方法を提供する。(A)成分は、水硬性粉体用の分散剤として知られ、その分散性能によって水硬性組成物の流動性が向上する。しかしながら、(A)成分と(B)成分を併用すると、顕著な増粘性を示し、水硬性組成物の流動性を低下させることが知られている。本発明では、(C)成分を添加することにより、(A)成分と(B)成分を用いた場合よりも、水硬性組成物の流動性が向上する。すなわち、(C)成分を添加することで、(A)成分の水硬性粉体に対する分散性能を向上させるといえる。
本発明の分散性能の向上方法に用いられる(A)成分、(B)成分、及び(C)成分の具体例及び好ましい態様は、それぞれ、本発明の水硬性組成物用分散剤組成物で述べたものと同じである。
また、本発明の分散性能の向上方法に用いられる水硬性粉体の具体例及び好ましい態様は、本発明の水硬性組成物で述べたものと同じである。
また、本発明の水硬性組成物用分散剤組成物、水硬性組成物、水硬性組成物用分散剤組成物の製造方法、及び水硬性組成物の製造方法で述べた事項は、本発明の分散性能の向上方法に適宜適用することができる。
〔使用〕
本発明は、(A)成分と、(B)成分と、(C)成分とを含有する組成物の、水硬性組成物用分散剤としての使用を開示する。
また、本発明は、水硬性粉体と、水と、(A)成分と、(B)成分と、(C)成分とを含有する組成物の、水硬性組成物としての使用を開示する。
これらの使用には、本発明の水硬性組成物用分散剤組成物、無機粉体用分散剤組成物、水硬性組成物、水硬性組成物用分散剤組成物の製造方法、水硬性組成物の製造方法、及び分散性能の向上方法で述べた事項を適宜適用することができる。
また、本発明は、水硬性組成物用分散剤に用いるための、(A)成分と、(B)成分と、(C)成分とを含有する組成物を開示する。
また、本発明は、水硬性組成物に用いるための、水硬性粉体と、水と、(A)成分と、(B)成分と、(C)成分とを含有する組成物を開示する。
これらの組成物には、本発明の水硬性組成物用分散剤組成物、無機粉体用分散剤組成物、水硬性組成物、水硬性組成物用分散剤組成物の製造方法、水硬性組成物の製造方法、及び分散性能の向上方法で述べた事項を適宜適用することができる。
<実施例1及び比較例1>
(1)セメントペーストの調製
下記の配合成分を用いて、下記の配合でセメントペーストを調製した。ハンドミキサーによって下記配合成分を混練(650rpm、30秒の後、820rpm30秒)し、セメントペーストを調製した。表1(b)中、実施例1−2−1〜1−2−16のセメントペーストは、何れも、前記基準セメントペーストについて述べた方法で測定した粘度(20℃)が、13,000mPa・s以下であった。
粉末分散剤〔(A)成分〕、セルロース系増粘剤〔(B)成分〕及びセメントを混合したドライミックスと、水道水とを混合してセメントペーストを調製した。界面活性剤〔(C)成分〕のうちc−1〜c−3は、前記ドライミックス中に配合した。一方、界面活性剤〔(C)成分〕のうちc−4〜c−15は、水道水中に配合した。各成分は、セメントに対する添加量が表1の通りとなるように用いた。表中のセメントに対する添加量は、セメント100質量部に対する質量部であり、(A)成分と(C)成分は純分換算量であり、(B)成分については有姿の添加量である。
*配合成分及び配合量〔(A)〜(C)成分の添加量は表に示す〕
・セメント:400g、太平洋セメント株式会社製普通ポルトランドセメントと住友大阪セメント株式会社製普通ポルトランドセメントの1:1(質量比)混合物、比重3.16
・(A)成分:粉末分散剤、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、マイテイ100(花王株式会社製)
・(B)成分
b−1:セルロース系増粘剤、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、アスカクリーンD、信越化学工業株式会社製
b−2:セルロース系増粘剤、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メトローズ90SH、信越化学工業株式会社製(メトキシ基置換度:1.4、ヒドロキシプロポキシ基置換モル数:0.20)
b−3:セルロース系増粘剤、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、hiメトローズ90SH、信越化学工業株式会社製
b−4:セルロース系増粘剤、ヒドロキシエチルセルロース、HEC AW−15F、住友精化株式会社製(ヒドロキシエトキシ基置換モル数:1.5〜2.5)
・(C)成分
c−1:ポリオキシエチレンステアリルエーテル(エチレンオキシド平均付加モル数50)
c−2:ポリオキシエチレンモノステアレート(エチレンオキシド平均付加モル数150)
c−3:ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル(エチレンオキシド平均付加モル数64、スチレン化はモノ−、ジ−、トリ−スチレン体の混合、平均スチレン置換度:2(ジ体))
c−4:ポリオキシエチレンオレイルエーテルサルフェートナトリウム塩(エチレンオキシド平均付加モル数23)
c−5:ポリオキシエチレンステアリルエーテルサルフェートアンモニウム塩(エチレンオキシド平均付加モル数50)
c−6:ポリオキシエチレンオレイルエーテルサルフェートアンモニウム塩(エチレンオキシド平均付加モル数30)
c−7:ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル(エチレンオキシド平均付加モル数10、プロピレンオキシド平均付加モル数5、アルキル基:ラウリル基及びミリスチル基)
c−8:ポリオキシエチレンC11−C15第二級アルキルエーテル(エチレンオキシド平均付加モル数9)
c−9:ポリオキシエチレン硬化牛脂アミンエーテル(エチレンオキシド平均付加モル数20)
c−10:ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテルサルフェートアンモニウム塩(エチレンオキシド平均付加モル数13、スチレン化はモノ−、ジ−、トリ−スチレン体の混合、平均スチレン置換度:2(ジ体))
c−11:ポリオキシエチレンソルビトールテトラオレート(エチレンオキシド平均付加モル数30)
c−12:ポリオキシエチレン硬化ひまし油(エチレンオキシド平均付加モル数25)
c−13:ポリオキシエチレン硬化牛脂アミンエーテルサルフェートアンモニウム塩(エチレンオキシド平均付加モル数20)
c−14:ポリオキシエチレンラウリルエーテル(エチレンオキシド平均付加モル数47)
c−15:ポリオキシエチレンオレイルエーテル(エチレンオキシド平均付加モル数30)
・水道水:160g
(2)評価
(2−1)セメントペースト流動性の評価
混練直後のセメントペーストを、直径50mm×高さ50mmのフローコーンに充填し、ペーストフローを測定した。結果を表1に示す。
(2−2)増粘剤併用時性能の評価
実施例(一部を除く)について、(2−1)で測定したペーストフローを用いて、下記の計算式よりペーストフロー向上率(%)を算出し、(C)成分併用時性能の評価を行った。結果を表1に示す。
ペーストフロー維持率(%)=(実施例のペーストフロー/基準のペーストフロー)×100
基準は、評価対象となる実施例の組成から、(C)成分を除いた組成の比較例とした。
Figure 2020001982
<実施例2及び比較例2>
(1)モルタルの調製
下記の配合成分を用いて、下記の配合でモルタルを調製した。モルタルは、JISR 5201に規定されるモルタルミキサーを使用して配合成分を混練(60rpm、60秒の後、120rpm、120秒)して調製した。
*配合成分及び配合量〔(A)〜(C)成分の添加量は表に示す〕
・セメント:800g、太平洋セメント株式会社製普通ポルトランドセメントと住友大阪セメント株式会社製普通ポルトランドセメントの1:1(質量比)混合物、比重3.16
・(A)成分:粉末分散剤、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、マイテイ100(花王株式会社製)
・(B)成分:1g(セメント100質量部に対して0.125質量部)、セルロース系増粘剤、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、アスカクリーンD、信越化学工業株式会社製
・(C)成分:ポリオキシエチレンステアリルエーテル(エチレンオキシド平均付加モル数50)
・細骨材:700g、京都府城陽産、表乾比重2.50
・水道水:280g
粉末分散剤〔(A)成分〕、及び界面活性剤〔(C)〕は、セメントに対する添加量が表2の通りとなるように、あらかじめセメント中にドライミックスして用いた。なお、セメントに対する添加量は、セメント100質量部に対する質量部である。
また、一部の例では、細骨材の表面水量を以下の方法で調整したものを用いた。
*細骨材表面水量の調整
表面乾燥状態の前記細骨材に対し、霧吹きで所定の水を噴霧し、JIS A 1111に記載の方法で表面水量を測定し、表面水量が2質量%又は5質量%の細骨材を調製した。
(2)評価
モルタル流動性の評価
混練直後のモルタルを、JISR 5201に記載のフローコーン(上径70mm×下径100mm×高さ60mm)に充填し、モルタルフローを測定した。結果を表2に示す。
Figure 2020001982

Claims (13)

  1. (A)ナフタレン環を含むモノマー単位を有する高分子化合物と、
    (B)セルロース系増粘剤と、
    (C)下記一般式(C1)で表される化合物、下記一般式(C2)で表される化合物、下記一般式(C3)で表される化合物、下記一般式(C4)で表される化合物、及び下記一般式(C5)で表される化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物と、
    を含有する水硬性組成物用分散剤組成物。
    Figure 2020001982

    〔式中、
    Rは、それぞれ独立して、炭素数10以上22以下のアルキル基、炭素数10以上22以下のアルケニル基、炭素数13以上27以下のベンジルフェニル基、又は炭素数14以上30以下のスチレン化フェニル基であり、
    Xは、O又はCOOであり、
    AOは、それぞれ独立して、炭素数2以上4以下のアルキレンオキシ基であり、
    n、mは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、5以上200以下の数であり、
    o、pは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、0以上の数であり、o+pは5以上200以下であり、
    q、rは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、0以上の数であり、q+rは5以上200以下であり、
    Yは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基であり、
    は3個以上20個以下の水酸基を有する多価アルコールから水酸基を除いた残基であり、
    t、uは、それぞれ独立して、整数であり、t+uはRとなる多価アルコールの有する水酸基の数に相当し、
    s1、s2は、AOの平均付加モル数であり、s1×t+s2×uが5以上200以下となる0以上の数である。〕
  2. (A)中のナフタレン環を含むモノマー単位に対する(C)の総量のモル比が、0.4%以上30%以下である、請求項1記載の水硬性組成物用分散剤組成物。
  3. (A)が、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩である、請求項1又は2記載の水硬性組成物用分散剤組成物。
  4. 形態が粉末である、請求項1〜3の何れか1項記載の水硬性組成物用分散剤組成物。
  5. 水硬性粉体と、水と、(A)ナフタレン環を含むモノマー単位を有する高分子化合物と、(B)セルロース系増粘剤と、(C)下記一般式(C1)で表される化合物、下記一般式(C2)で表される化合物、下記一般式(C3)で表される化合物、下記一般式(C4)で表される化合物、及び下記一般式(C5)で表される化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物とを含有する水硬性組成物。
    Figure 2020001982

    〔式中、
    Rは、それぞれ独立して、炭素数10以上22以下のアルキル基、炭素数10以上22以下のアルケニル基、炭素数13以上27以下のベンジルフェニル基、又は炭素数14以上30以下のスチレン化フェニル基であり、
    Xは、O又はCOOであり、
    AOは、それぞれ独立して、炭素数2以上4以下のアルキレンオキシ基であり、
    n、mは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、5以上200以下の数であり、
    o、pは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、0以上の数であり、o+pは5以上200以下であり、
    q、rは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、0以上の数であり、q+rは5以上200以下であり、
    Yは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基であり、
    は3個以上20個以下の水酸基を有する多価アルコールから水酸基を除いた残基であり、
    t、uは、それぞれ独立して、整数であり、t+uはRとなる多価アルコールの有する水酸基の数に相当し、
    s1、s2は、AOの平均付加モル数であり、s1×t+s2×uが5以上200以下となる0以上の数である。〕
  6. (A)中のナフタレン環を含むモノマー単位に対する(C)の総量のモル比が、0.4%以上30%以下である、請求項5記載の水硬性組成物。
  7. 水硬性粉体100質量部に対して、(A)を0.001質量部以上10質量部以下含有する、請求項5又は6記載の水硬性組成物。
  8. 水硬性粉体と、水と、(A)ナフタレン環を含むモノマー単位を有する高分子化合物とを混合して水硬性組成物を調製する際に、
    (B)セルロース系増粘剤と、(C)下記一般式(C1)で表される化合物、下記一般式(C2)で表される化合物、下記一般式(C3)で表される化合物、下記一般式(C4)で表される化合物、及び下記一般式(C5)で表される化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物とを添加する、
    (A)の水硬性粉体に対する分散性能の向上方法。
    Figure 2020001982

    〔式中、
    Rは、それぞれ独立して、炭素数10以上22以下のアルキル基、炭素数10以上22以下のアルケニル基、炭素数13以上27以下のベンジルフェニル基、又は炭素数14以上30以下のスチレン化フェニル基であり、
    Xは、O又はCOOであり、
    AOは、それぞれ独立して、炭素数2以上4以下のアルキレンオキシ基であり、
    n、mは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、5以上200以下の数であり、
    o、pは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、0以上の数であり、o+pは5以上200以下であり、
    q、rは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、0以上の数であり、q+rは5以上200以下であり、
    Yは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基であり、
    は3個以上20個以下の水酸基を有する多価アルコールから水酸基を除いた残基であり、
    t、uは、それぞれ独立して、整数であり、t+uはRとなる多価アルコールの有する水酸基の数に相当し、
    s1、s2は、AOの平均付加モル数であり、s1×t+s2×uが5以上200以下となる0以上の数である。〕
  9. (C)を、(A)中のナフタレン環を含むモノマー単位に対する(C)の総量のモル比が、0.4%以上30%以下となるように添加する、請求項8記載の分散性能の向上方法。
  10. (A)ナフタレン環を含むモノマー単位を有する高分子化合物と、
    (B)セルロース系増粘剤と、
    (C)下記一般式(C1)で表される化合物、下記一般式(C2)で表される化合物、下記一般式(C3)で表される化合物、下記一般式(C4)で表される化合物、及び下記一般式(C5)で表される化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物と、
    を含有する無機粉体用分散剤組成物。
    Figure 2020001982

    〔式中、
    Rは、それぞれ独立して、炭素数10以上22以下のアルキル基、炭素数10以上22以下のアルケニル基、炭素数13以上27以下のベンジルフェニル基、又は炭素数14以上30以下のスチレン化フェニル基であり、
    Xは、O又はCOOであり、
    AOは、それぞれ独立して、炭素数2以上4以下のアルキレンオキシ基であり、
    n、mは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、5以上200以下の数であり、
    o、pは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、0以上の数であり、o+pは5以上200以下であり、
    q、rは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、0以上の数であり、q+rは5以上200以下であり、
    Yは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基であり、
    は3個以上20個以下の水酸基を有する多価アルコールから水酸基を除いた残基であり、
    t、uは、それぞれ独立して、整数であり、t+uはRとなる多価アルコールの有する水酸基の数に相当し、
    s1、s2は、AOの平均付加モル数であり、s1×t+s2×uが5以上200以下となる0以上の数である。〕
  11. (A)中のナフタレン環を含むモノマー単位に対する(C)の総量のモル比が、0.4%以上30%以下である、請求項10記載の無機粉体用分散剤組成物。
  12. (A)ナフタレン環を含むモノマー単位を有する高分子化合物と、
    (B)セルロース系増粘剤と、
    (C)下記一般式(C1)で表される化合物、下記一般式(C2)で表される化合物、下記一般式(C3)で表される化合物、下記一般式(C4)で表される化合物、及び下記一般式(C5)で表される化合物から選ばれる1種又は2種以上の化合物と、
    を含有する組成物の、水硬性組成物用分散剤としての使用。
    Figure 2020001982

    〔式中、
    Rは、それぞれ独立して、炭素数10以上22以下のアルキル基、炭素数10以上22以下のアルケニル基、炭素数13以上27以下のベンジルフェニル基、又は炭素数14以上30以下のスチレン化フェニル基であり、
    Xは、O又はCOOであり、
    AOは、それぞれ独立して、炭素数2以上4以下のアルキレンオキシ基であり、
    n、mは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、5以上200以下の数であり、
    o、pは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、0以上の数であり、o+pは5以上200以下であり、
    q、rは、AOの平均付加モル数であり、それぞれ、0以上の数であり、q+rは5以上200以下であり、
    Yは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1以上4以下のアルキル基であり、
    は3個以上20個以下の水酸基を有する多価アルコールから水酸基を除いた残基であり、
    t、uは、それぞれ独立して、整数であり、t+uはRとなる多価アルコールの有する水酸基の数に相当し、
    s1、s2は、AOの平均付加モル数であり、s1×t+s2×uが5以上200以下となる0以上の数である。〕
  13. 前記組成物において、(A)中のナフタレン環を含むモノマー単位に対する(C)の総量のモル比が、0.4%以上30%以下である、請求項12記載の使用。
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