JP4171623B2 - 軽量気泡コンクリート製造用気泡安定剤 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオートクレーブ養生される軽量気泡コンクリート（オートクレーブ・ライトウエイト・コンクリートの略で以下ＡＬＣと略称する）の製造時に使用される気泡安定剤に関するものである。
より詳しくはＡＬＣ製品をアルミニウム粉末の添加により発泡成形するに際して、微細で均一な球状の独立気泡をＡＬＣ製品中に含有せしめるために、成形時に発泡をコントロールする目的で使用される気泡安定剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＡＬＣ製品に気泡を導入する方法は大別して３通りある。
即ち、セメント、石膏及び生石灰、珪酸質物質等を主要原料とする泥状の組成物（以下スラリーと略称する）を作製したのち、
（１）予め起泡剤を使用して発泡させて得た安定化された泡とスラリーを混合するプレフォーム法。
（２）起泡剤を含むスラリー中で撹拌して発泡させるミックスフォーム法。
（３）スラリーにアルミニウム粉末を混合して型枠内で発泡させるアルミ発泡法。
等であり、これらの製造法のうち、本発明の気泡安定剤はアルミニウム発泡法において使用される。
一般的にこのアルミ発泡法により製造されるＡＬＣは、高品質な製品が得られるためにＡＬＣの製造法として主流となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、アルミ発泡法はＡＬＣ製造時の発泡硬化過程において、気泡を安定化させることが難しく、より高品質なＡＬＣを得るために種々の気泡安定剤が試みられている。
従来、アルミ発泡法における気泡安定剤としてはサポニン、水溶性セルロール、ポバール等の保護コロイド、水ガラス、各種界面活性剤等が使用されていたが、これらではアルミニウム粉末の発泡を阻害したり、或いは成形性に悪影響を及ぼすし、スラリーと比重の大きく異なる水素ガスをスラリー中に微細で均一な球状に細かく分散させるには極めて不十分であり、実用的に満足できる気泡安定剤と言えない。
また、例えば特開昭５５−１５８１６０では有機リン酸エステル化合物を添加する方法、特開昭５９−１９９５６５ではアルケニルコハク酸の水溶性塩を添加する方法、また、特開平１−１０００７２では水溶性セルロースを添加する方法等が提案されているが、上述のＡＬＣ製造時の発泡硬化過程において、気泡を安定化させ得るにはまだ不十分であり、更なる改良が求められていた。
【０００４】
従って本発明の目的は、ＡＬＣ製品をアルミニウム粉末の添加により発泡成形するに際して、微細で均一な球状の独立気泡をＡＬＣ製品中に含有せしめるために、成形時に発泡をコントロールする目的で使用される改良された気泡安定剤を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決するため鋭意研究した結果、アルミ発泡法気泡安定剤として優れた添加剤を見出し本発明に到達したものである。
即ち本発明は、炭素数８〜２２の飽和または不飽和高級脂肪酸塩（１）１０〜５０重量％と、下記一般式（Ａ）
ＲＯ−（ＸＯ）nＨ （Ａ）
（但し、Ｒは炭素数８〜２２のアルキル基、アルケニル基を示し、Ｘはエチレン基および／又はプロピレン基を示し、ｎは１〜５０の整数を示す）
で表わされるポリオキシアルキレンアルキル又はアルケニルエーテル（２）５〜４０重量％と、鉱物油（３）１０〜８５重量％とから成る、３成分を必須成分として含有する混合物からなることを特徴とする、気泡安定性に優れたアルミニウム発泡法軽量気泡コンクリート製造用起泡安定剤及び発泡剤としてアルミニウムを用いる軽量気泡コンクリートの製造方法において、この気泡安定剤を軽量気泡コンクリート原料の無機質に対して０.００１〜０.３重量％添加することを特徴とする、アルミニウム発泡法軽量気泡コンクリートの製造方法である。
【０００６】
以下本発明を詳細に説明する。
本発明において、炭素数８〜２２の飽和または不飽和高級脂肪酸塩（１）を得るための飽和または不飽和高級脂肪酸としてオクチル酸、カプリン酸、ヤシ脂肪酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸、オレイン酸、リノール酸、トール油脂肪酸、エルカ酸、ヒマシ油脂肪酸等があげられる。
また、前記飽和または不飽和高級脂肪酸塩（１）を得るためのアルカリ類としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物や、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアルカノールアミン類、またモルホリン、アミノアルコール、シクロヘキシルアミン等をあげることができるが、効果の点でトリエタノールアミン、モルホリンで中和したオレイン酸、リノール酸、ヒマシ油脂肪酸の飽和または不飽和高級脂肪酸塩が最も好ましい。
【０００７】
次に、本発明に係わる一般式（Ａ）
ＲＯ−（ＸＯ）ｎＨ （Ａ）
で表されるアルキレンオキサイド付加型非イオン界面活性剤であるポリオキシアルキレンアルキル又はアルケニルエーテル（２）は、公知の方法によって即ち高級アルコールにアルキレンオキサイドを付加反応せしめて得られる。
本発明のポリオキシアルキレンアルキル又はアルケニルエーテル（２）を得るために使用される高級アルコールは、炭素数８〜２２の直鎖又は、分岐鎖高級アルコールであり例示するとデシルアルコール、ラウリルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール、ベヘニルアルコール及び２級ドデシルアルコール、２級トリデシルアルコール、２級テトラデシルアルコールなどが挙げられる。
また、アルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドであり、高級アルコールに対するアルキレンオキサイドの付加モル数は、高級アルコール１モルに対しアルキレンオキサイド１〜５０モルの範囲であれば良いが、５０モルを超えると発泡を阻害する。
好ましい範囲は５〜２０モルである。
更にこれらのアルキレンオキサイド付加型非イオン界面活性剤の中で最も好ましいのは炭素数１２〜１４を有する高級アルコールにエチレンオキサイド５〜１０モル付加させたものである。
【０００８】
また、本発明に係わる鉱物油（３）としては、石油原油より精製されるパラフィン系炭化水素が主成分のパラフィン基油、ナフテン系炭化水素が主成分のナフテン基油、その両者の中間組成をもつ中間基油等であるが、気泡コントロール性能の点でナフテン基油を使用することが好ましい。
【０００９】
本発明に使用される気泡安定剤混合物は、前記３種類の化合物を所定の配合割合で混合して得られるが、その配合比は前記の通り高級脂肪酸塩（１）／ポリオキシアルキレンアルキル又はアルケニルエーテル（２）／鉱物油（３）＝１０〜５０重量％／５〜４０重量％／１０〜８５重量％の範囲であることが必須であるが、特に好ましい有効な配合比は高級脂肪酸塩（１）／ポリオキシアルキレンアルキル又はアルケニルエーテル（２）／鉱物油（３）＝２０〜４０重量％／１０〜２０重量％／４０〜６５重量％であり、この場合最も適切な相乗効果を発揮する。
【００１０】
本発明の気泡安定剤混合物の添加量は、ＡＬＣ原料の無機質に対して０.００１〜０.３重量％であるが、効果の点で好ましい使用量は０.００２〜０.０１重量％の範囲である。
０.００１重量％未満の添加では本発明の所望の効果が発現しないし、０.３％を超える添加では、特にＡＬＣ製品中の地割れのような空洞の発生率が増大し、その結果ＡＬＣの品質が劣り好ましくない。
【００１１】
かくして、本発明に係わる特定の高級脂肪酸塩（１）、ポリオキシアルキレンアルキル又はアルケニルエーテル（２）、鉱物油（３）を特定の配合比率で使用すると、従来のＡＬＣ製品の品質を遥かに上回る、地割れのような空洞の発生率が少なく且つ密度、乾燥収縮率、圧縮強度が改良されたＡＬＣ製品を作製できる。
【００１２】
本発明のＡＬＣ用気泡安定剤が優れた効果を発揮する理由について、完全に解明できていないが、本発明の高級脂肪酸塩等の化合物が石灰質原料の水和によって生じるCa⁺⁺イオンの存在により単分子膜が非解離性の金属石鹸を生成し、その分子間の強い凝集力のため固体膜となるので、安定した強固な気泡膜が成形されることになり、生成した水素ガスを安定に閉じ込め、その気泡どうしが互いに融合し粗大化するのを防ぐとともに、本発明のポリオキシアルキレンアルキル又はアルケニルエーテルおよび鉱物油との相乗効果により、極めて安定・微細な気泡の生成効果につながるものと推定しており、このことが本発明の根幹をなしている。
【００１３】
本発明は、その目的を損なわない範囲で混合物の相溶性を向上させるためソルビタン脂肪酸エステル、ソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレン脂肪酸モノ（ジ）エステル等の界面活性剤を付加成分として添加することができる。
以下、本発明を実施例によって説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
【００１４】
【実施例】
＜１＞本発明の気泡安定剤の作製例
１．実施例の混合物１
混合容器にオレイン酸トリエタノールアミン塩、ヒマシ油脂肪酸モルホリン塩各１５重量部と鉱物油（ナフテン系・２０℃粘度４６cps）５５重量部を仕込み混合する。
これにポリオキシエチレンラウリルエーテル１５重量部を加え撹拌混合し本発明の実施例の混合物配合Ｎｏ．１を得た。
【００１５】
２．実施例の混合物２〜１０
実施例の混合物１と同様の方法で表１に示す実施例の混合物（重量％）配合Ｎｏ．２〜１０を得た。
【００１６】
３．比較混合物１１〜１４
本発明の混合物１と同様の方法で表１に示す本発明外の比較混合物（重量％）配合Ｎｏ．１１〜１４を得た。
【００１７】
【表１】

【００１８】
Ａ成分−１ ラウリン酸モノエタノールアミン塩
Ａ成分−２ オレイン酸トリエタノールアミン塩
Ａ成分−３ リノール酸モルホリン塩
Ｂ成分−１ ポリオキシエチレン(７)ラウリルエーテル
Ｂ成分−２ ポリオキシエチレン(９)トリデシルエーテル
Ｂ成分−３ ポリオキシエチレン(５)ポリオキシプロピレン(３)セチル
エーテル
Ｃ成分−１ ナフテン系鉱物油（２０℃粘度 ４６cps）
Ｃ成分−２ パラフィン系鉱物油（２０℃粘度 ６８cps）
Ｄ成分−１ オレイン酸
Ｄ成分−２ ステアリン酸カルシウム塩
Ｄ成分−３ ポリオキシエチレン(６０)ラウリルエーテル
Ａ成分−１〜３、Ｂ成分−１〜３、Ｃ成分−１〜２、Ｄ成分−２は本発明による化合物又は鉱物 油を表し、Ｄ成分１、３は比較例の化合物を表す又、有効成分はすべて１００％品として使用した。
【００１９】
＜２＞気泡安定効果の測定
ＡＬＣの製造はセメント２７.８重量％、生石灰２.９重量％、珪石４８.８重量％、石膏２.５重量％、ＡＬＣの解砕屑１８.０重量％の割合からなる混合物１００重量部に水７４重量部とアルミニウム粉末０.０６５重量部と実施例１〜８及び比較例９〜１３に示される組成の気泡安定剤をそれぞれ０.００１〜０.２重量％加え混練し、このスラリーを予め補強筋が多数垂直にセットされた型枠内に注入した。
スラリーが凝結硬化した後、脱却し、更に１８０℃、１０気圧飽和蒸気圧で５時間のオートクレーブ養生により絶乾状態で密度０.５１となるＡＬＣを得た。次に気泡状態、地割れのような空洞の発生率、密度、圧縮強度、乾燥収縮率を測定した。
気泡状態はＡＬＣの発泡方向の中央部から採取し、切断面を水洗いした後、試験体から３０ｃｍ離れた位置より肉眼により観察した。
地割れのような空洞の発生率は直径２０ｍｍ以上の地割れのような空洞があったＡＬＣの割合で示した。
密度、圧縮強度、乾燥収縮率の試験方法はＪＩＳ−Ａ５４１６に準拠した。
【００２０】
＜３＞実施例１〜８
前記気泡安定効果の測定法に従い、本発明の気泡安定剤である混合物配合Ｎｏ．１〜８を添加した場合の測定結果を求め、それぞれ実施例として表２に記載した。所定の添加量にて本発明の混合物配合Ｎｏ．１〜８を添加した実施例のＡＬＣの気泡は細かく均一で外観や強度に優れていた。
【００２１】
＜４＞比較例１〜６
比較例の混合物配合Ｎｏ．１１〜１４を添加した場合の測定を実施例と同様な方法で行い結果をそれぞれ比較例して表２中に示した。また、本発明の気泡安定剤である混合物配合Ｎｏ．９，１０を所定の添加量を超えて配合した場合の測定結果もそれぞれ比較例として併せて表２に示した。
【００２２】
【表２】

【００２３】
【発明の効果】
表２に示すように本発明の化合物１〜９はＡＬＣスラリーに対し０.００１〜０.３重量％添加することにより気泡は微細で均一なものとなり、その結果、地割れのような空洞の発生率を低減して、密度、乾燥収縮率、圧縮強度、曲げ強度等を向上することができた。

Claims (2)

1. 炭素数８〜２２の飽和または不飽和高級脂肪酸塩（１）１０〜５０重量％と、
   下記一般式（Ａ）
   ＲＯ−（ＸＯ）nＨ （Ａ）
   （但し、Ｒは炭素数８〜２２のアルキル基、アルケニル基を示し、Ｘはエチレン基および／又はプロピレン基を示し、ｎは１〜５０の整数を示す）
   で表わされるポリオキシアルキレンアルキル又はアルケニルエーテル（２）５〜４０重量％と、鉱物油（３）１０〜８５重量％とから成る、３成分を必須成分として含有する混合物からなることを特徴とする、アルミニウム発泡法軽量気泡コンクリート製造用気泡安定剤。
2. 発泡剤としてアルミニウムを用いる軽量気泡コンクリートの製造方法において、請求項１の気泡安定剤を軽量気泡コンクリート原料の無機質に対して０.００１〜０.３重量％添加することを特徴とする、アルミニウム発泡法軽量気泡コンクリートの製造方法