東南アジアのコンクリート混和剤メーカーにおけるPCE混和剤の不均一性の解決

マレーシアに拠点を置くコンクリート混和剤メーカーは、マレーシアとベトナム全土の生コンクリート工場や建設化学品販売業者向けに、ポリカルボン酸系高性能減水剤液状混和剤を製造・販売していた。同社は、液状PCE混和剤を自社で合成し、ポリカルボン酸系高性能減水剤粉末原料として粉末を用い、包装・流通前に固形分濃度を目標値に調整・希釈する。同社の主力製品は液体PCE製品であり、両市場の30以上の生コンクリート工場に供給している。

課題

4か月にわたり、この混和剤メーカーは、両市場の生コンクリート工場の顧客から、性能に関する苦情を多数受け取っていた。苦情の内容は、表現こそ違えど、同じ問題であった。すなわち、標準配合量の液体PCE混和剤を混合したコンクリートは、同じ水セメント比でもバッチごとにスランプ値にばらつきが見られた。一部のバッチでは、規定通り180～200mmのスランプ値が得られた。しかし、他のバッチでは、配合設計と配合量が同一であるにもかかわらず、140～160mmのスランプ値しか得られず、作業性を回復するために現場作業員が水を追加する必要が生じ、その過程で水セメント比が損なわれてしまった。

混和剤メーカーは社内品質試験を実施し、溶解・希釈工程に変更がないにもかかわらず、液状PCE製品の減水性能が製造バッチ間でばらつきがあることを確認した。液状製品の固形分濃度は、試験した全バッチで40％と規格内であった。液状製品の粘度も一定であった。しかし、コンクリート中の減水性能はバッチ間で8～12％のばらつきがあり、これが顧客が経験している40～60mmのスランプ値の変動に直接つながっていた。

根本原因調査の結果、PCE粉末原料に問題があることが判明した。製造業者はポリカルボン酸系高性能減水剤粉末CAS 25133-97-5は、一般的な製品仕様書は提供されたものの、バッチごとの有効成分含有量証明書は提供されなかった地域サプライヤーから入手した。連続して納入された6回のPCE粉末から保管されたサンプルを独自に試験したところ、サプライヤーが95%以上と規定していたにもかかわらず、6バッチ全体で有効成分含有量が88～97%の範囲であることが判明した。有効成分含有量が88%の場合、固形分40%の完成液状混和剤中の有効分散剤濃度は、有効成分含有量が97%の場合よりも大幅に低く、コンクリート工場の顧客が経験していたような、ばらつきのある減水性能につながっていた。

添加剤メーカーは、有効成分の変動を調整することなく、すべての粉末バッチを同じ固形分濃度40％に希釈していた。そのため、有効成分濃度が低いバッチでは、固形分濃度は同じでも、ポリマーの有効濃度が著しく低い液体添加剤が生成されていた。固形分濃度の測定だけでは、粉末中の有効成分濃度の変動を検出するには不十分だった。なぜなら、水分、灰分、低分子量オリゴマーなどの不活性成分も、活性ポリマーとともに測定される固形分濃度に寄与していたからである。

解決策

EastChemに連絡した後、技術チームは有効成分変動メカニズムの詳細な説明と提案を受け取りました。ポリカルボン酸系高性能減水剤粉末CAS番号25133-97-5、バッチごとの有効成分含有量が95%以上であることが標準供給慣行です。

EastChem社は、3つの連続生産バッチから評価用サンプルを、有効成分含有量、水分含有量、かさ密度、粒度分布を記載したバッチごとの証明書とともに提供しました。混和剤メーカーは、各評価バッチを溶解・希釈して固形分濃度を40%とし、同一の配合設計、同一の添加量で、EastChem社のPCE粉末と既存の供給品を比較する並行コンクリート配合試験を実施しました。

試験結果から、EastChem社の3つのバッチすべてにおいて、同一の添加量で減水率が2%以内の液体混和剤が得られ、すべての試験配合においてコンクリートのスランプ値が目標値から15mm以内であることが確認されました。これは、以前の供給品で経験していた40～60mmのばらつきに比べて大幅な改善です。EastChem社のバッチ全体で95%以上の有効成分含有量が一定であったため、下流工程でのコンクリート性能に関する苦情の原因となっていた分散剤濃度のばらつきが解消されました。

高性能減水剤原料であるEastChem PCE粉末は、有効成分含有量が一貫して高いため、より低い添加量で同等の減水効果が得られることから、混和剤メーカーは従来の配合に比べて、生コンクリート顧客への標準添加量を8～10%削減することができました。この添加量削減により、生コンクリート顧客のコンクリート1立方メートルあたりのコストが改善し、混和剤メーカーはこれを主要なコンクリート工場顧客との供給契約再交渉における交渉材料として活用しました。

結果

マレーシアの同社は、混和剤メーカー向けのPCE粉末供給業者をEastChemに切り替えてから3か月以内に、マレーシアとベトナムの生コンクリート顧客からのコンクリート性能に関する苦情が解消されたと報告した。品質管理チームは、EastChemのバッチごとの証明書に基づいた合理化された受入検査プロセスを導入し、以前の供給業者からの納品ごとに実施していた独立した検査と比較して、原材料の受入検証にかかる時間とコストを削減した。

その後、この混和剤メーカーは、社内でのPCE合成試験用のHPEGモノマーについてもEastChemとの供給関係を拡大し、主力製品ラインの原材料調達と技術サポートを単一のサプライヤーに集約しました。マレーシアの生産施設と、成長を続けるベトナムの生コンクリート市場に直接供給するためにベトナムに新設される混合施設の両方に必要なPCE粉末を網羅する12ヶ月間の供給契約が締結されました。

お客様の声

以前使用していたPCE粉末の有効成分含有量のばらつきは、コンクリート工場のお客様からスランプに関する苦情が寄せられるまで、私たちには全く分かりませんでした。EastChem社はすぐに問題を特定し、生産前にすべての納品を検証できるバッチ証明書を提供してくれました。切り替えてからは、性能に関する苦情は一切ありません。

品質管理者、コンクリート混和剤メーカー、マレーシア

よくある質問？

PCE粉末の品質管理において、固形分含有量よりも有効成分含有量の認証が重要な理由はなぜですか？

固形分含有量の測定では、活性ポリマー、保護添加剤由来の灰分、分散性能に寄与しない低分子量オリゴマーなど、PCE粉末中のすべての非揮発性成分を捉えます。活性含有量は、コンクリート中の減水効果を発揮する有効なポリマーの割合を具体的に測定します。固形分含有量が95%で同一のPCE粉末でも、活性含有量が88～97%と異なる場合があり、同じ添加量でもコンクリート中の減水性能が大きく異なる可能性があります。

PCE粉末の有効成分含有量が変動する場合、混合剤メーカーは液体PCEの配合をどのように調整すべきでしょうか？

バッチごとの有効成分含有量データが入手可能な場合、混和剤メーカーは溶解時の粉末と水の比率を調整することで、有効成分含有量が異なるバッチ間でも最終液状製品中の有効ポリマー濃度を均一化できます。この調整には、供給業者からのバッチごとの有効成分含有量証明書が必要です。バッチごとのデータがない場合、有効成分含有量のばらつきが最終液状混和剤に直接反映され、本事例で述べたようなコンクリート性能のばらつきが生じます。

EastChemは供給できますか？ポリカルボン酸系高性能減水剤粉末CAS番号25133-97-5、バッチごとの品質証明書付き？

はい。EastChemでは、PCE粉末の出荷ごとに、有効成分含有量、水分含有量、かさ密度、粒度分布を記載したバッチごとの証明書を標準で提供しています。証明書は出荷前に発行され、生産使用前の受入検査を可能にします。液体PCE混合製剤の試験用に、バッチごとの証明書付き評価サンプルをご希望の場合は、弊社の技術チームまでお問い合わせください。