JPH05293350A - 石膏−水スラリー用分散剤の製造法 - Google Patents

石膏−水スラリー用分散剤の製造法

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JPH05293350A
JPH05293350A JP4098000A JP9800092A JPH05293350A JP H05293350 A JPH05293350 A JP H05293350A JP 4098000 A JP4098000 A JP 4098000A JP 9800092 A JP9800092 A JP 9800092A JP H05293350 A JPH05293350 A JP H05293350A
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JP
Japan
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condensation
water
gypsum
naphthalene
dispersant
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JP4098000A
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Fujio Yamato
富士桜 倭
Shuichi Fujita
修一 藤田
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Kao Corp
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Kao Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合
物水溶性塩からなる石膏−水スラリー用分散剤を製造す
るに当たって、ナフタレンスルホン酸とホルムアルデヒ
ドの縮合時に、ナフタレンスルホン酸中の未反応ナフタ
レンが縮合反応系の全水分に対して 3.5重量%以下にな
るよう縮合用水をスルホン化物に対し添加して縮合反応
させることを特徴とする石膏−水スラリー用分散剤の製
造法。 【効果】 本発明の石膏−水スラリー用分散剤の製造法
により得られる分散剤は優れた分散性を示すことから、
石膏ボードの製造時等の乾燥が早くなり、生産性の向上
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は石膏−水スラリー用分散
剤の製造法に関する。さらに詳しくは石膏ボードを製造
時の石膏−水スラリーの分散性を高め、水を減じる分散
剤の製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、石膏−水スラリー用分散剤として
高度な分散性を示すナフタレンスルホン酸ホルムアルデ
ヒド縮合物(以下ナフタレン系と称す)が知られてい
る。
【0003】ナフタレン系はオリゴマーからポリマー領
域にまで高分子化された化合物であり、縮合反応によっ
て製造されているが、分散性をさらに向上させるために
は分散に有効な分子量領域に縮合物の分子量分布を整え
ることが要求され、従来その対策として縮合反応物の分
別操作を行う方法が提案されている(特開昭59−111964
号公報)。
【0004】しかし、かかる分別操作により縮合物中の
高分子量部分及び/又は低分子量部分を除去して、所望
の分子量部分のみを収得することは可能であるが、除去
した部分の有効利用法が存在せず、また経済的に不利に
なるという問題もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは上記のよ
うな分別操作を行うことなく、石膏−水スラリーの分散
剤として有効な分子量分布幅を有するナフタレンスルホ
ン酸ホルムアルデヒド縮合物水溶性塩を調整することを
目的として種々検討を行った。
【0006】ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮
合物の製造に当たって、一般に低分子量部分の含有割合
の低減は縮合度を上げることで可能であるが、単に縮合
度を上げようとすると、縮合物中の分子量分布幅が拡が
り、特に凝集作用を示す極めて高い高分子量を有する縮
合物の割合が増加して、分散性に最適な分子量分布が得
られないことが判明した。従って、かかる凝集作用を示
す分子量領域の高分子量成分の生成を低減させるような
製造法の開発がポイントとなる。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らはナフタレン
スルホン酸ホルムアルデヒド縮合物の製造において、高
縮合化によって低分子量部分の割合を低減させると共に
凝集作用を示す高分子量部分の生成を低減させるべく種
々検討を行った結果、分散性を低下させる高分子量成分
の生成量はナフタレンスルホン酸中の未反応ナフタレン
の介在によっ増加することが明らかになった。すなわ
ち、この場合ナフタレンスルホン酸のホルムアルデヒド
縮合物系にナフタレンが加わり、多次元の高分子構造体
を形成し、これが分散性に悪影響を与えるものと推定さ
れる。従って、かかるナフタレンスルホン酸中の未反応
ナフタレンを縮合系に存在させないこと、あるいは縮合
系に関与させないことが重要となることがわかった。
【0008】ナフタレンスルホン酸を得るためのナフタ
レンのスルホン化は一般にナフタレンの反応率を高める
ために酸濃度を高めて行われる。具体的にはナフタレン
1モルに対して、濃硫酸や発煙硫酸を 1.2〜1.4 モル
(硫酸換算)という過剰量で反応させる。しかしながら
得られたナフタレンスルホン酸中には未反応ナフタレン
が5〜10モル%(生成ナフタレンスルホン酸1モルに対
して)残存し、この未反応ナフタレンがホルムアルデヒ
ドとの縮合時において凝集作用をもつ高分子成分を増加
させる原因となっている。
【0009】従って、本発明者らは縮合系に未反応ナフ
タレンを残存させない条件で縮合させることに着目して
種々検討の結果、本発明に到ったものである。
【0010】即ち、本発明は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からなる石膏−水スラリー
系分散剤を製造するに当たって、ナフタレンスルホン酸
とホルムアルデヒドの縮合時に、ナフタレンスルホン酸
中の未反応ナフタレンが縮合反応系の全水分に対して、
3.5重量%以下になるよう縮合用水をスルホン化物に対
し添加して反応させることを特徴とする石膏−水スラリ
ー用分散剤の製造法に係るものである。
【0011】本発明においては縮合時に希釈する縮合用
水を従来より大量に加えてスルホン化物中の未反応ナフ
タレンの縮合反応系の全水分に対する濃度を低下させれ
ば、上述した未反応ナフタレンを抽出除去する場合と同
様、凝集性を示す高分子成分の生成を抑制して、石膏に
対する分散性に有効な高分子化を達成し得る。
【0012】一般にナフタレンスルホン酸とホルムアル
デヒドの縮合時間は、酸濃度、ホルマリン量、系濃度、
温度等で決まり、中でも系濃度が大きく関与する。従っ
て縮合を速めるためには縮合時に加える用水量を減じれ
ばよい。一般のナフタレン系分散剤を製造するに当たっ
ては縮合用水は縮合反応を10〜20時間で終了する範囲で
その量を設定して加えられている。
【0013】しかるに、本発明においてはかかる一般の
用水量よりも大量に、即ち、従来の数倍量を加えて系を
希釈する。従ってかかる縮合系を高縮合させるには縮合
時間100 〜200 時間という長時間を必要とするが、未反
応ナフタレンが縮合系内に入らないため、凝集作用を示
す極めて高い高分子部分の減少により、分散性が良好な
高分子量の分布幅を有する縮合物が得られる。
【0014】即ち、通常縮合用水量はスルホン化物に対
して2モル程度であり、ナフタレンスルホン酸中の未反
応ナフタレンは縮合反応系の全水分(スルホン化時に生
成する生成水+添加する縮合用水量)に対して7重量%
程度含まれており、このナフタレンが系内で乳化状態と
なり共縮合される。
【0015】しかるに、本発明によれば縮合用水量を8
モル以上、通常8〜20モル加えて未反応ナフタレンの濃
度を縮合反応中の全水分に対し、 3.5重量%以下にす
る。この様に油成分であるナフタレン濃度を下げること
により、ナフタレンと水に溶解するナフタレンスルホン
酸とが分別されて、ナフタレンが縮合系内に入らず共縮
合が抑制されるものと推察される。
【0016】従って、かかるナフタレンの分別効率の観
点から、縮合用水を加える時期は縮合前から縮合開始の
初期の段階が好ましい。
【0017】本発明により得られるセメント分散剤は重
量平均分子量が 10000〜30000 の範囲であり、現在市販
されているナフタレン系分散剤の重量平均分子量6000〜
9000程度に比較してより大きく、しかも石膏−水スラリ
ー用分散剤として極めて優れた分散性と分散安定性を示
す。重量平均分子量が10000 未満の縮合物では最適な分
散性は得られず、他方本発明の製造法においては30000
を越える重量平均分子量の縮合物を得る事は困難であ
る。尚、本発明により得られる高縮合物は、分子量が高
いにかかわらず分子量分布幅が小さく、分子量分布がシ
ャープ(重量平均分子量/数平均分子量≦10.0)な縮合
物である。
【0018】本発明の石膏−水スラリー用分散剤の製造
法において、水溶性塩とはアンモニウム塩、モノエタノ
ールアミン塩、ジエタノールアミン塩、トリエタノール
アミン塩、モルホリン塩及びアルカリ金属塩で、アルカ
リ金属塩はナトリウム塩、カリウム塩等であればよく、
特に限定するものではない。塩の形とするには、縮合反
応終了物に水酸化カルシウム又は炭酸カルシウムを添加
して未反応硫酸を硫酸カルシウムとして除去した後、目
的のカチオンで中和することによって行われる。
【0019】本発明の製造法で得られる石膏−水スラリ
ー用分散剤は、水溶性高分子や脂肪酸、トリブチルホス
フェート等のリン酸エステルあるいは金属石鹸等との併
用使用も可能である。
【0020】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
【0021】実施例に使用したナフタレンスルホン酸の
製造法を以下に示す。ナフタレンスルホン酸の製造 攪拌機付き反応容器中にナフタレン1モルを仕込み、 1
20℃に昇温し、攪拌しながら98%硫酸1.28モルを加え
る。次に、 160℃に昇温し、4時間攪拌して目的のナフ
タレンスルホン酸を得る。
【0022】ナフタレンスルホン酸中の未反応ナフタレ
ン量 未反応ナフタレン量;7モル%(ナフタレンスルホン酸
に対し) 〔未反応ナフタレンの測定はナフタレンスルホン酸を真
空乾燥して、乾燥減量から水分を減じた量を測定し
た。〕。
【0023】製造例1 ナフタレンスルホン酸(未反応ナフタレン量7モル%)
1モルと縮合用水2.2モルを反応容器に入れ、90℃に昇
温し、37%ホルマリン(ホルムアルデヒドとして0.97モ
ル)を4時間かけて滴下する。この時の未反応ナフタレ
ンは縮合系の全水分(スルホン化反応水+縮合用水+ホ
ルマリン中の水の全合計)に対して 7.2重量%になる。
次いで 105℃に昇温して15時間又は30時間反応して縮合
度の異なる縮合物を得る。縮合物の中和方法はライミン
グソーデーション法(水酸化カルシウムでカルシウム塩
として余剰硫酸を石膏として分別した後、炭酸ナトリウ
ムでナトリウム塩とする方法)で行い、固形分濃度30重
量%になるように調整して比較分散剤を得た。
【0024】製造例2 ナフタレンスルホン酸(未反応ナフタレン量7モル%)
1モルと縮合用水を反応容器に入れ、90℃に昇温し、37
%ホルマリン(ホルムアルデヒドとして1.20モル)を4
時間かけて滴下する。縮合用水は未反応ナフタレン量が
縮合系中の全水分に対して 4.5重量%になるように加え
た。縮合反応を進めるために触媒硫酸としてナフタレン
1モルに対して硫酸を0.3〜0.5 モル%を加えた。次い
で、 105℃に昇温して100 〜150 時間反応して縮合度の
異なる縮合物を得る。縮合物の中和方法はライミングソ
ーデーション法(水酸化カルシウムでカルシウム塩とし
て余剰硫酸を石膏として分別した後、炭酸ナトリウムで
ナトリウム塩とする方法)で行い、固形分濃度20重量%
になるように調整して比較分散剤を得た。
【0025】製造例3 ナフタレンスルホン酸(未反応ナフタレン量7モル%)
1モルと縮合用水を反応容器に入れ、90℃に昇温し、37
%ホルマリン(ホルムアルデヒドとして1.20モル)を2
時間かけて滴下する。縮合用水は未反応ナフタレン量が
縮合系中の全水分に対して 3.5重量%以下になるように
加えた。縮合反応を進めるために触媒硫酸としてナフタ
レン1モルに対して硫酸を 0.3〜0.5 モル%を加えた。
次いで、 105℃に昇温して100 〜150 時間反応して縮合
度の異なる縮合物を得る。縮合物の中和方法はライミン
グソーデーション法(水酸化カルシウムでカルシウム塩
として余剰硫酸を石膏として分別した後、炭酸ナトリウ
ムでナトリウム塩とする方法)で行い、固形分濃度20重
量%になるように調整して本発明分散剤を得た。
【0026】製造例1〜3で製造した分散剤の縮合時
間、分子量、分子量分布幅の結果を表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】表1に示す分子量と分子量分布幅の測定に
ついて下記に示す。 分子量;ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法
(ポリスチレンスルホン酸基準)による重量平均分子
量。 分子量分布幅;分子量の測定から次式を用いて求める。 分子量分布幅=重量平均分子量÷数平均分子量 表1の結果から明らかなように、本発明の分散剤は分子
量が大きいにもかかわらず、分子量分布幅が小さくシャ
ープになっているのが判る。
【0029】製造例1〜3で得られた分散剤の性能試験
結果を表2に示す。性能評価は以下の条件で行った。石膏−水スラリー分散性の評価 材料 CaSO4・1/2 H2O 1000 g 水(水道水) 680 g攪拌 TKオートホモミキサー(特殊機化工業製)を用
い、2000rpm で30秒間攪拌してスラリーを調整した。分散性の評価 スラリー粘度をB型粘度計で測定し、粘度値を分散性の
評価とした。
【0030】
【表2】
【0031】注)*1;石膏に対する添加量(固形分
%)
【0032】
【発明の効果】本発明の製造法により得られる石膏−水
スラリー用分散剤は、優れた分散性を示すことからスラ
リーの減水が可能となり、石膏ボード製造時の乾燥が早
くなることから、生産性の向上と乾燥燃料の低減が可能
となる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド
    縮合物水溶性塩からなる石膏−水スラリー用分散剤を製
    造するに当たって、ナフタレンスルホン酸とホルムアル
    デヒドの縮合時に、ナフタレンスルホン酸中の未反応ナ
    フタレンが縮合反応系の全水分に対して 3.5重量%以下
    になるよう縮合用水をスルホン化物に対し添加して縮合
    反応させることを特徴とする石膏−水スラリー用分散剤
    の製造法。
  2. 【請求項2】 重量平均分子量が10000 〜30000 の縮合
    物を得ることを特徴とする請求項1記載の石膏−水スラ
    リー用分散剤の製造法。
JP4098000A 1992-04-17 1992-04-17 石膏−水スラリー用分散剤の製造法 Pending JPH05293350A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11128715A (ja) * 1997-11-04 1999-05-18 Nippon Shokubai Co Ltd 無機顔料分散剤
JP2008543705A (ja) * 2005-06-09 2008-12-04 ユナイテッド・ステイツ・ジプサム・カンパニー 高デンプン軽量石膏ウォールボード
USRE44070E1 (en) 2005-06-09 2013-03-12 United States Gypsum Company Composite light weight gypsum wallboard
US9802866B2 (en) 2005-06-09 2017-10-31 United States Gypsum Company Light weight gypsum board
US9840066B2 (en) 2005-06-09 2017-12-12 United States Gypsum Company Light weight gypsum board
US11306028B2 (en) 2005-06-09 2022-04-19 United States Gypsum Company Light weight gypsum board
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US10406779B2 (en) 2005-06-09 2019-09-10 United States Gypsum Company Light weight gypsum board
US11306028B2 (en) 2005-06-09 2022-04-19 United States Gypsum Company Light weight gypsum board
US11338548B2 (en) 2005-06-09 2022-05-24 United States Gypsum Company Light weight gypsum board
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