石膏スラリー用起泡剤
【課題】強度の高い石膏ボードの製造においても気泡安定性に優れる石膏スラリー用起泡剤組成物を提供する。
【解決手段】下記一般式（１）で表される、アルケニルフェノールの１種または２種以上にアルキレンオキサイドを付加した化合物を含有することを特徴とする石膏スラリー用起泡剤。ならびに該化合物と、該化合物の硫酸エステル塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアリールエーテル硫酸エステル塩からなる起泡剤組成物。
（式中、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表し、ｎは１〜１００の整数であって、ｎ個のＡＯは同一であっても異なっていてもよい。）
【解決手段】下記一般式（１）で表される、アルケニルフェノールの１種または２種以上にアルキレンオキサイドを付加した化合物を含有することを特徴とする石膏スラリー用起泡剤。ならびに該化合物と、該化合物の硫酸エステル塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアリールエーテル硫酸エステル塩からなる起泡剤組成物。
（式中、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表し、ｎは１〜１００の整数であって、ｎ個のＡＯは同一であっても異なっていてもよい。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は石膏用ボードの製造に適した気泡安定性に優れた石膏スラリー用起泡剤及び起泡剤組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
石膏ボードは軽量化、遮音性、断熱性を目的に気泡を含ませた形で製品化される。その過程において起泡剤によりプレフォームされた泡沫と石膏スラリーとを混ぜて原紙に挟み石膏ボードが製造される。この泡沫を形成する起泡剤としては一般にアルキル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩などが用いられる（特許文献１〜２）。しかしながら、これら起泡剤は発泡性が高いものの安定性に欠け、破泡を招き、ひいては粗大気泡の形成を招くことがあった。また、強度の高い石膏ボードの製造においては、密度の高い石膏スラリーが使用されるため自重による破泡を招く事もある。これらを背景に従来よりも泡安定に優れるに起泡剤が望まれていた。
【特許文献１】特開平６−２３９６７６号
【特許文献２】特開平７−２９１７６１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は気泡安定性に優れる石膏スラリー用起泡剤および起泡剤組成物の提供、特には強度の高い石膏ボードの製造においても気泡安定性に優れる石膏スラリー用起泡剤および起泡剤組成物の提供に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは上記課題を達成するために鋭意検討を行った結果、上記課題に最適な石膏スラリー用起泡剤および起泡剤組成物を見いだし、本発明を完成させるに至った。すなわち本発明は、下記一般式（１）で表される、アルケニルフェノールの１種または２種以上にアルキレンオキサイドを付加した化合物を含有することを特徴とする石膏スラリー用起泡剤である。
【０００５】
【化２】
（式中、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表し、ｎは１〜１００の整数であって、ｎ個のＡＯは同一であっても異なっていてもよい。）
【０００６】
本発明の好ましい態様として前記アルケニルフェノールの１種または２種以上がカルダノールである前記の石膏スラリー用起泡剤がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
前記一般式（１）において、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表す。Ｒの構造には特に限定はないが、不飽和結合数は１以上であればよく、直鎖構造であってもまた分岐構造であってもよい。
【０００８】
前記一般式（１）で表される化合物はどのような方法で製造されたものであってもよい。通常は、アルケニルフェノールの１種又は２種以上に塩基性触媒下アルキレンオキサイドを付加する方法で得ることができる。
【０００９】
前記アルケニルフェノールには、工業的に製造された純品又は複数種の混合物のほか、植物等の天然物から抽出・精製された純品又は複数種の混合物として存在するものも含まれる。例えば上記カシューナッツ殻等から抽出され、カルダノールと総称される、３−［８（Ｚ），１１（Ｚ），１４−ペンタデカトリエニル］フェノール、３−［８（Ｚ），１１（Ｚ）−ペンタデカジエニル］フェノール、３−［８（Ｚ）−ペンタデセニル］フェノール、３−［１１（Ｚ）−ペンタデセニル］フェノールや、いちょうの種子および葉、ヌルデの葉等から抽出される３−［８（Ｚ），１１（Ｚ），１４（Ｚ）−ヘプタデカトリエニル］フェノール、３−［８（Ｚ），１１（Ｚ）−ヘプタデカジエニル］フェノール、３−［１２（Ｚ）−ヘプタデセニル］フェノール、３−［１０（Ｚ）−ヘプタデセニル］フェノール等が挙げられる。これらの中で、分解性が良好※であるカルダノールが好適に使用できる。
※出典：独立行政法人製品評価技術基盤機構（ＮＩＴＥ）ホームページ
【００１０】
前記一般式（１）において、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表すが、具体的にはオキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基が挙げられる。ｎは１〜１００の整数であって、アルキレンオキサイドの付加モル数を示す。本願に係る所望の性能を得る点でｎは３〜５０であれば好ましく、５〜３０であればより好ましい。ｎ個のＡＯは同一であっても異なっていてもよく、異なる場合はブロック付加、ランダム付加のいずれであってもよい。
【００１１】
本発明に係る石膏スラリー用起泡剤は、従来のノニルフェノールアルコキシレート等のアルキルアリールアルコキシレート類と比較して低起泡性である特徴を有する。低起泡性ではあるものの気泡安定性は優れる点から、泡沫密度が高いものと考えられる。
【００１２】
また、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアリールエーテル硫酸エステル塩、もしくは前記一般式（１）で表される化合物を硫酸化、またはカルボキシル化した硫酸エステル塩、及びカルボン酸塩類からなる群から選ばれた１種または２種以上との配合物からのなる形態においても本発明の効果を発現できる。特に、炭素数が２で、平均付加モル数が０．１〜１０のポリオキシエチレン基を有し、アルキル基の炭素数が６〜１６であるポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩が好ましい。ここで、前記硫酸エステル塩、カルボン酸塩を構成するアルカリとしては、アンモニア、アルカノールアミン類、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、カルシウム等のアルカリ土類金属が挙げられる。なお、前記一般式（１）で表される化合物の硫酸エステル塩、カルボン酸塩は公知の硫酸化法およびカルボキシル化により得ることができる。
【００１３】
本発明の石膏スラリー用起泡剤がその他の起泡剤との配合物の形態で用いられる場合には、前記一般式（１）で表される化合物とその他の起泡剤との比率が、質量比で（一般式（１）の化合物）：（その他の起泡剤）＝９９：１〜１：９９が好ましく、気泡安定性の観点からは９０：１０〜５０：５０が特に好ましい。
【００１４】
本発明の石膏スラリー用起泡剤は、石膏スラリーに直接起泡剤を投入するミックス法や、あらかじめ泡沫として石膏スラリー等へ混合するプレフォーム法の何れでもよく、発泡方法については特に限定されない。一般的にはプレフォーム法が多く、添加量は０．０１〜１０重量％水溶液程度で使用される。
【００１５】
本発明の石膏スラリー用起泡剤は、軽量化や断熱を目的とした石膏ボードに使用されるが、特には高い強度を有する石膏ボードに好適である。
【実施例】
【００１６】
次に実施例により本発明を更に詳しく説明する。
製造例１
カルダノール（３−［８（Ｚ），１１（Ｚ），１４−ペンタデカトリエニル］フェノール ３１重量％、３−［８（Ｚ），１１（Ｚ）−ペンタデカジエニル］フェノール ２０重量％、３−［８（Ｚ）−ペンタデセニル］フェノール ４５重量％の混合物。商品名；Distilled Cashew Nut Shell Liquid（インド、SATYA CASHEW CHEMICALS社製。以下同様）を１０００ｍｌオートクレーブに２６３ｇ及び水酸化カリウム０．６ｇを仕込み、系内を窒素置換した後１２０℃に昇温し、次いで系内を５０ｍｍＨｇの減圧にして１時間減圧脱水した。減圧脱水終了後、系内を窒素により常圧に戻し、１５０℃に昇温した後、この温度を保ちながらエチレンオキサイド３８５ｇをゲージ圧力０．２〜０．４ＭＰａの加圧下で２時間かけて反応系内に導入しカルダノールのエトキシ化反応を行った。エチレンオキサイド送入終了後、さらに同温度で１時間熟成を行い、冷却後酢酸０．３８ｇで中和してカルダノールエチレンオキサイド付加物６３６ｇを得た。得られたカルダノールエチレンオキサイド付加物の、カルダノールに対するエチレンオキサイドの平均の付加モル数（以下、単にエチレンオキサイド付加モル数と略称する）は１０．０である。
【００１７】
製造例２
製造例１においてエチレンオキサイドの代わりにエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド（１／１モル比）混合物３５７ｇを反応させた以外は製造例１と同様に反応を行いカルダノールエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド付加物６１０ｇを得た。エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイド付加モル数はともに４．０であり、２種類のアルキレンオキサイドの付加の形態はランダム付加であった。
【００１８】
実施例１〜４及び比較例１、２
製造例１、２で得られた化合物、及びこれらと他の起泡剤とを組合せて得られた起泡剤組成物を用いて実施例１〜４及び比較例１，２の評価を行った。水溶液３０ｍｌをジュサーミキサーにより攪拌し、６００ｍｌの泡沫とした。得られた泡沫の６００ｍｌを半水石膏１０００ｇ及び減水剤を溶解した水４７０ｇ（水石膏比５０％）とともに５Ｌ容量のミキサーに投入して１５秒間混合し、気泡が混入した石膏スラリーを得た。減水剤としてはポリエーテル系減水剤「Ｙ−０２Ｗ」（東邦化学工業（株）製）３ｇ（固形分）を使用した。１Ｌ容積の容器に移し硬化後の容積を測定して損失量を測定した。
【表１】
【００１９】
本発明の起泡剤、及び起泡剤組成物は、水石膏比の低い石膏スラリー、即ち強度の高い石膏ボードの形成工程において、比較例と比べて損失量が少ない結果が得られた。比較例のポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩は添加量が少なく発泡性も充分であるが損失量が大きくなる結果となり、アルキルフェノールエーテルであるノニルフェノールのエトキシレートにおいては発泡性があるものの同様に安定性に劣る結果となった。
【００２０】
本発明によれば、強度の高い石膏ボードの製造においても気泡安定性に優れる石膏スラリー用起泡剤を提供することができ、損失量を少なくして石膏ボードを製造することに有効である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は石膏用ボードの製造に適した気泡安定性に優れた石膏スラリー用起泡剤及び起泡剤組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
石膏ボードは軽量化、遮音性、断熱性を目的に気泡を含ませた形で製品化される。その過程において起泡剤によりプレフォームされた泡沫と石膏スラリーとを混ぜて原紙に挟み石膏ボードが製造される。この泡沫を形成する起泡剤としては一般にアルキル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩などが用いられる（特許文献１〜２）。しかしながら、これら起泡剤は発泡性が高いものの安定性に欠け、破泡を招き、ひいては粗大気泡の形成を招くことがあった。また、強度の高い石膏ボードの製造においては、密度の高い石膏スラリーが使用されるため自重による破泡を招く事もある。これらを背景に従来よりも泡安定に優れるに起泡剤が望まれていた。
【特許文献１】特開平６−２３９６７６号
【特許文献２】特開平７−２９１７６１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は気泡安定性に優れる石膏スラリー用起泡剤および起泡剤組成物の提供、特には強度の高い石膏ボードの製造においても気泡安定性に優れる石膏スラリー用起泡剤および起泡剤組成物の提供に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは上記課題を達成するために鋭意検討を行った結果、上記課題に最適な石膏スラリー用起泡剤および起泡剤組成物を見いだし、本発明を完成させるに至った。すなわち本発明は、下記一般式（１）で表される、アルケニルフェノールの１種または２種以上にアルキレンオキサイドを付加した化合物を含有することを特徴とする石膏スラリー用起泡剤である。
【０００５】
【化２】
（式中、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表し、ｎは１〜１００の整数であって、ｎ個のＡＯは同一であっても異なっていてもよい。）
【０００６】
本発明の好ましい態様として前記アルケニルフェノールの１種または２種以上がカルダノールである前記の石膏スラリー用起泡剤がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
前記一般式（１）において、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表す。Ｒの構造には特に限定はないが、不飽和結合数は１以上であればよく、直鎖構造であってもまた分岐構造であってもよい。
【０００８】
前記一般式（１）で表される化合物はどのような方法で製造されたものであってもよい。通常は、アルケニルフェノールの１種又は２種以上に塩基性触媒下アルキレンオキサイドを付加する方法で得ることができる。
【０００９】
前記アルケニルフェノールには、工業的に製造された純品又は複数種の混合物のほか、植物等の天然物から抽出・精製された純品又は複数種の混合物として存在するものも含まれる。例えば上記カシューナッツ殻等から抽出され、カルダノールと総称される、３−［８（Ｚ），１１（Ｚ），１４−ペンタデカトリエニル］フェノール、３−［８（Ｚ），１１（Ｚ）−ペンタデカジエニル］フェノール、３−［８（Ｚ）−ペンタデセニル］フェノール、３−［１１（Ｚ）−ペンタデセニル］フェノールや、いちょうの種子および葉、ヌルデの葉等から抽出される３−［８（Ｚ），１１（Ｚ），１４（Ｚ）−ヘプタデカトリエニル］フェノール、３−［８（Ｚ），１１（Ｚ）−ヘプタデカジエニル］フェノール、３−［１２（Ｚ）−ヘプタデセニル］フェノール、３−［１０（Ｚ）−ヘプタデセニル］フェノール等が挙げられる。これらの中で、分解性が良好※であるカルダノールが好適に使用できる。
※出典：独立行政法人製品評価技術基盤機構（ＮＩＴＥ）ホームページ
【００１０】
前記一般式（１）において、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表すが、具体的にはオキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基が挙げられる。ｎは１〜１００の整数であって、アルキレンオキサイドの付加モル数を示す。本願に係る所望の性能を得る点でｎは３〜５０であれば好ましく、５〜３０であればより好ましい。ｎ個のＡＯは同一であっても異なっていてもよく、異なる場合はブロック付加、ランダム付加のいずれであってもよい。
【００１１】
本発明に係る石膏スラリー用起泡剤は、従来のノニルフェノールアルコキシレート等のアルキルアリールアルコキシレート類と比較して低起泡性である特徴を有する。低起泡性ではあるものの気泡安定性は優れる点から、泡沫密度が高いものと考えられる。
【００１２】
また、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアリールエーテル硫酸エステル塩、もしくは前記一般式（１）で表される化合物を硫酸化、またはカルボキシル化した硫酸エステル塩、及びカルボン酸塩類からなる群から選ばれた１種または２種以上との配合物からのなる形態においても本発明の効果を発現できる。特に、炭素数が２で、平均付加モル数が０．１〜１０のポリオキシエチレン基を有し、アルキル基の炭素数が６〜１６であるポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩が好ましい。ここで、前記硫酸エステル塩、カルボン酸塩を構成するアルカリとしては、アンモニア、アルカノールアミン類、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、カルシウム等のアルカリ土類金属が挙げられる。なお、前記一般式（１）で表される化合物の硫酸エステル塩、カルボン酸塩は公知の硫酸化法およびカルボキシル化により得ることができる。
【００１３】
本発明の石膏スラリー用起泡剤がその他の起泡剤との配合物の形態で用いられる場合には、前記一般式（１）で表される化合物とその他の起泡剤との比率が、質量比で（一般式（１）の化合物）：（その他の起泡剤）＝９９：１〜１：９９が好ましく、気泡安定性の観点からは９０：１０〜５０：５０が特に好ましい。
【００１４】
本発明の石膏スラリー用起泡剤は、石膏スラリーに直接起泡剤を投入するミックス法や、あらかじめ泡沫として石膏スラリー等へ混合するプレフォーム法の何れでもよく、発泡方法については特に限定されない。一般的にはプレフォーム法が多く、添加量は０．０１〜１０重量％水溶液程度で使用される。
【００１５】
本発明の石膏スラリー用起泡剤は、軽量化や断熱を目的とした石膏ボードに使用されるが、特には高い強度を有する石膏ボードに好適である。
【実施例】
【００１６】
次に実施例により本発明を更に詳しく説明する。
製造例１
カルダノール（３−［８（Ｚ），１１（Ｚ），１４−ペンタデカトリエニル］フェノール ３１重量％、３−［８（Ｚ），１１（Ｚ）−ペンタデカジエニル］フェノール ２０重量％、３−［８（Ｚ）−ペンタデセニル］フェノール ４５重量％の混合物。商品名；Distilled Cashew Nut Shell Liquid（インド、SATYA CASHEW CHEMICALS社製。以下同様）を１０００ｍｌオートクレーブに２６３ｇ及び水酸化カリウム０．６ｇを仕込み、系内を窒素置換した後１２０℃に昇温し、次いで系内を５０ｍｍＨｇの減圧にして１時間減圧脱水した。減圧脱水終了後、系内を窒素により常圧に戻し、１５０℃に昇温した後、この温度を保ちながらエチレンオキサイド３８５ｇをゲージ圧力０．２〜０．４ＭＰａの加圧下で２時間かけて反応系内に導入しカルダノールのエトキシ化反応を行った。エチレンオキサイド送入終了後、さらに同温度で１時間熟成を行い、冷却後酢酸０．３８ｇで中和してカルダノールエチレンオキサイド付加物６３６ｇを得た。得られたカルダノールエチレンオキサイド付加物の、カルダノールに対するエチレンオキサイドの平均の付加モル数（以下、単にエチレンオキサイド付加モル数と略称する）は１０．０である。
【００１７】
製造例２
製造例１においてエチレンオキサイドの代わりにエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド（１／１モル比）混合物３５７ｇを反応させた以外は製造例１と同様に反応を行いカルダノールエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド付加物６１０ｇを得た。エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイド付加モル数はともに４．０であり、２種類のアルキレンオキサイドの付加の形態はランダム付加であった。
【００１８】
実施例１〜４及び比較例１、２
製造例１、２で得られた化合物、及びこれらと他の起泡剤とを組合せて得られた起泡剤組成物を用いて実施例１〜４及び比較例１，２の評価を行った。水溶液３０ｍｌをジュサーミキサーにより攪拌し、６００ｍｌの泡沫とした。得られた泡沫の６００ｍｌを半水石膏１０００ｇ及び減水剤を溶解した水４７０ｇ（水石膏比５０％）とともに５Ｌ容量のミキサーに投入して１５秒間混合し、気泡が混入した石膏スラリーを得た。減水剤としてはポリエーテル系減水剤「Ｙ−０２Ｗ」（東邦化学工業（株）製）３ｇ（固形分）を使用した。１Ｌ容積の容器に移し硬化後の容積を測定して損失量を測定した。
【表１】
【００１９】
本発明の起泡剤、及び起泡剤組成物は、水石膏比の低い石膏スラリー、即ち強度の高い石膏ボードの形成工程において、比較例と比べて損失量が少ない結果が得られた。比較例のポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩は添加量が少なく発泡性も充分であるが損失量が大きくなる結果となり、アルキルフェノールエーテルであるノニルフェノールのエトキシレートにおいては発泡性があるものの同様に安定性に劣る結果となった。
【００２０】
本発明によれば、強度の高い石膏ボードの製造においても気泡安定性に優れる石膏スラリー用起泡剤を提供することができ、損失量を少なくして石膏ボードを製造することに有効である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表される、アルケニルフェノールの１種または２種以上にアルキレンオキサイドを付加した化合物を含有することを特徴とする石膏スラリー用起泡剤。
（式中、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表し、ｎは１〜１００の整数であって、ｎ個のＡＯは同一であっても異なっていてもよい。）
【請求項２】
前記アルケニルフェノールの１種または２種以上がカルダノールである請求項１に記載の石膏スラリー用起泡剤。
【請求項３】
さらにアルキル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアリールエーテル硫酸エステル塩、もしくは前記一般式（１）で表される化合物の硫酸エステル塩、カルボン酸塩からなる群より選ばれる１種または２種以上を含有する請求項１又は２に記載の石膏スラリー用起泡剤組成物。
【請求項１】
下記一般式（１）で表される、アルケニルフェノールの１種または２種以上にアルキレンオキサイドを付加した化合物を含有することを特徴とする石膏スラリー用起泡剤。
（式中、Ｒは炭素数１３〜１７のアルケニル基を表し、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表し、ｎは１〜１００の整数であって、ｎ個のＡＯは同一であっても異なっていてもよい。）
【請求項２】
前記アルケニルフェノールの１種または２種以上がカルダノールである請求項１に記載の石膏スラリー用起泡剤。
【請求項３】
さらにアルキル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアリールエーテル硫酸エステル塩、もしくは前記一般式（１）で表される化合物の硫酸エステル塩、カルボン酸塩からなる群より選ばれる１種または２種以上を含有する請求項１又は２に記載の石膏スラリー用起泡剤組成物。
【公開番号】特開２０１０−４２９６１（Ｐ２０１０−４２９６１Ａ）
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０８３３９（Ｐ２００８−２０８３３９）
【出願日】平成２０年８月１３日（２００８．８．１３）
【出願人】（０００２２１７９７）東邦化学工業株式会社 (188)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１３日（２００８．８．１３）
【出願人】（０００２２１７９７）東邦化学工業株式会社 (188)
【Ｆターム（参考）】
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