JP2020535097A - 石膏ボードの調製に使用するための高い冷水溶解度を有する移動性デンプン - Google Patents
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Abstract
スタッコ、水、および少なくとも約２５％の冷水溶解度を有する少なくとも１つの移動性デンプンから形成された石膏ボードが開示される。一般に、デンプンは、ＶＭＡ法に従って決定される場合、約２０センチポアズ未満（例えば、約１センチポアズ〜約２０センチポアズ）の粘度を有する。関連するスラリーおよび石膏ボードを調製する方法も開示される。
Description
硬化石膏は、建築構造および改築のためのパネルおよび他の製品を含む、多くの製品で使用されている周知の材料である。１つのそのようなパネル（多くの場合、石膏ボードと称される）は、２つのカバーシート間に挟持された硬化石膏芯の形態であり（例えば、紙直面ボード）、建物の内壁および天井の乾式壁構造で一般的に使用される。多くの場合、「スキムコート」と称される１つ以上の緻密層が、通常は紙−芯界面において、芯のいずれかの側に含まれてもよい。
石膏（硫酸カルシウム二水和物）は、天然に存在し、岩石の形態で採掘することができる。また、煙道ガス脱硫などの工業工程の副産物として、合成形態（当該技術分野では「シンギプ」と称される）である可能性もある。どちらの供給源（天然または合成）からでも、石膏を高温で焼成して、スタッコ（すなわち、硫酸カルシウム半水和物および／または無水石膏の形態の焼石膏）を形成し、再水和して、所望の形状（例えば、ボードとして）の硬化石膏を形成することができる。ボードの製造中、スタッコ、水、および必要に応じて他の原料が、典型的には、ピンミキサ（その用語は当該技術分野において使用される）内で混合される。スラリーは、ミキサから、スキムコート（存在する場合）のうちの１つがすでに適用された（多くの場合、ミキサの上流で）カバーシートを運ぶ移動コンベヤ上に形成および放出される。スラリーは、紙上に広げられる（スキムコートは、任意に紙上に含まれる）。スキムコートの有無にかかわらず、別のカバーシートがスラリー上に適用されて、例えば、形成プレートなどを用いて、所望の厚さのサンドイッチ構造を形成する。混合物は、鋳造され、硬化されて、焼石膏と水との反応により硬化（すなわち、再水和）石膏を形成して、結晶性水和石膏（すなわち、硫酸カルシウム二水和物）のマトリックスを形成する。硬化石膏結晶のインターロッキングマトリックスの形成を可能にし、それにより、生成物中の石膏構造に強度を付与するのは、焼石膏の所望の水和である。熱は、残りの遊離（すなわち、未反応）水を除去して、乾燥生成物を得るために必要とされる（例えば、窯内で）。
石膏ボードの調製には、異なる種類のデンプンが使用され得る。デンプンは一般に、２種類のポリサッカライド（アミロースおよびアミロペクチン）を含有し、炭水化物として分類される。石膏ボードの調製におけるデンプンの１つの用途は、石膏芯の強度を高めることである。分子のサイズが製造工程中の石膏層におけるデンプンの動きを制限するため、そのようなデンプンは一般に非移動性である。多くの場合、強度増強デンプンは、典型的には熱的手段によりアルファ化される。一般に、アルファ化デンプンは、冷水で分散液、ペースト、またはゲルを形成することができる。アルファ化デンプンは、水需要の低減を含む、デンプンの所望の特性を調整するために化学的に変性（例えば、酸変性）され得る。例えば、共通に割り当てられている米国特許第９，５４０，８１０号、ならびに米国特許出願第１３／８３５，００２号および同第１４／４９４，５４７号を参照されたい。他の種類の強度増強デンプンには、アルファ化され得ないアルキル化（例えば、エチル化）デンプンが含まれる。
強度増強非移動性デンプンの使用に加えて、より小さな分子サイズを有する移動性デンプンが、紙−芯結合を高める試みで使用されている。これらの移動性デンプンは、典型的に、非移動性強度増強デンプンよりも分子サイズが一般により小さくなるように酸変性されている。既存の移動性デンプンは、完全に満足できるものではなかった。多くの場合、デンプンは、紙−芯の界面に十分に移動しない。これは、表面か焼を引き起こす可能性があり、製造における浪費および非効率につながる可能性がある望ましくない状態である。したがって、改善された移動性デンプンが当該技術分野で必要とされている。
この背景技術の記載が、読み手を補助するために本発明者らにより作られており、従来技術の参照としても、示された問題のうちのいずれもそれら自体が当該技術分野において理解されたという指示としてもみなされるものではないことが理解されるであろう。記載された原理は、いくつかの点および実施形態では、他のシステムに固有の問題を緩和することができるが、保護された技術革新の範囲は、本明細書に記述された任意の特定の問題を解決する特許請求の範囲に記載された本発明の能力によりではなく、添付の特許請求の範囲により定義される。
本開示は、石膏ボード、スラリー、および石膏ボードを生産する方法に関する。高い冷水溶解度（すなわち、少なくとも約２５％）を有する移動性デンプン（例えば、酸変性されている）が使用される。移動性デンプンは、望ましくは、ＶＭＡ法に従って決定される場合、約２０センチポアズ未満の粘度を有する。ＶＭＡ法は、例えば、米国特許第９，５４０，８１０号に記載されている。望ましくは、これらの特徴を有する移動性デンプンは、カバーシート（例えば、紙）と石膏層との間の界面に効果的に移動することができる。本開示による高い冷水溶解度および２０センチポアズ未満の粘度を有する移動性デンプンを使用して調製された石膏ボードは、表面か焼の発生の低減および／またはカバーシート−石膏層結合の改善を呈する。
したがって、一態様では、本開示は、石膏ボードを提供する。石膏ボードは、２つのカバーシート間に配置された硬化石膏芯を備える。芯は、スラリーから形成される。スラリーは、スタッコ、水、および少なくとも１つの移動性デンプンを含む。移動性デンプンは、少なくとも約２５％の冷水溶解度、およびＶＭＡ法に従って決定される場合、約２０センチポアズ未満の粘度を有する。
別の態様では、本開示は、スタッコ、水、および少なくとも１つの移動性デンプンを含むスラリーを提供する。移動性デンプンは、少なくとも約２５％の冷水溶解度、およびＶＭＡ法に従って決定される場合、約２０センチポアズ未満の粘度を有する。
別の態様では、本開示は、石膏ボードを作製する方法を提供する。本方法は、少なくとも水、スタッコ、および少なくとも１つの移動性デンプンを混合して、スラリーを形成することを含む。スラリーは、第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間に配置されて、湿潤アセンブリを形成する。湿潤アセンブリは、ボードに切断される。ボードを乾燥させる。移動性デンプンは、少なくとも約２５％の冷水溶解度、およびＶＭＡ法に従って決定される場合、約２０センチポアズ未満の粘度を有する。
別の態様では、本開示は、石膏ボードを作製する方法において表面か焼の発生を低減する方法を提供する。本方法は、少なくとも１つの移動性デンプンをスタッコスラリーに導入することを含む。移動性デンプンは、例えば、酸変性されていてもよく、少なくとも約２５％の冷水溶解度、およびＶＭＡ法に従って決定される場合、約２０センチポアズ未満の粘度を有する。スラリーは、第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間に配置されて、湿潤アセンブリを形成する。湿潤アセンブリは、ボードに切断される。ボードを乾燥させる。乾燥したボードは、少なくとも約２５％の冷水溶解度および約２０センチポアズ未満の粘度を有する移動性デンプンをスラリーに含まない方法から調製されたボードと比較して、表面か焼の発生の低減を呈する。
別の態様では、本開示は、石膏ボードにおけるカバーシート−石膏層結合を改善する方法を提供する。いくつかの実施形態では、カバーシートは、紙から形成される。本方法は、少なくとも１つの移動性デンプンをスタッコスラリーに導入することを含む。移動性デンプンは、例えば、酸変性されていてもよく、少なくとも約２５％の冷水溶解度、およびＶＭＡ法に従って決定される場合、約２０センチポアズ未満の粘度を有する。スラリーは、第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間に配置されて、湿潤アセンブリを形成する。湿潤アセンブリは、ボードに切断される。ボードは乾燥している。乾燥したボードは、少なくとも約２５％の冷水溶解度および約２０センチポアズ未満の粘度を有する移動性デンプンを含まないスラリーから形成されたボードと比較して、改善されたカバーシート−石膏層結合を呈する。
本開示は、高い冷水溶解度（すなわち、少なくとも約２５％）および低粘度（すなわち、ＶＭＡ法に従って測定される場合、約２０センチポアズ以下）を有する移動性デンプンが、石膏ボード、例えば、ウォールボードの製造で使用され得るという驚くべきかつ予想外な発見について少なくとも部分的に述べる。「ウォールボード」という用語は、壁表面での使用に限定されず、天井、仕切りなどで使用される石膏ボードも指し得ることが理解されよう。移動性デンプンは、典型的には、酸変性されている。
本発明者らは、高レベルの冷水溶解度および低粘度が、驚くべきことにかつ予想外に、ボード製造工程中、（ａ）それが導入される石膏スラリー層と、（ｂ）カバーシート（例えば、紙）との間の界面により効果的に移動することを発見した。特定の理論に縛られることを望まないが、デンプンの不溶性部分が製造中にその場で糊化（そのような糊化により、デンプンは水溶性かつより流動性になる）した後に移動するため、より多くの不溶性移動性デンプン（例えば、２１％未満の溶解度を有する）が効果的に移動しないと考えられる。対照的に、より高い冷水溶解度および低粘度を有する移動性デンプンは、どんな糊化前でもデンプンの可動性を可能にし、結果として、デンプンは、製造工程中にカバーシート−石膏層の界面に移動する、より多くの時間および能力を有することになる。例えば、Ａｒｃｈｅｒ Ｄａｎｉｅｌｓ Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬにより供給されるＬＣ−２１１などの移動性デンプンは、本開示によるより低い粘度を有する冷水溶解性移動性デンプンよりも望ましくない。ＬＣ−２１１は、本開示による冷水可溶性で低粘度の移動性デンプンよりも溶解度が低く（約２０％）、かつより高い粘度（およびより高い分子の高さ）を有する。
本開示による、高い冷水溶解度および低粘度を有する移動性デンプンの使用により、表面か焼および最終燃焼の発生が低減され、かつカバーシートと、移動性デンプンを含有するスラリーから形成された石膏層との間の結合が改善される。表面か焼は、石膏層の表面が芯よりも速く乾燥する場合に発生し得、その結果、表面か焼温度（例えば、一般に約１２０℃〜約１８０℃）に達するが、芯はより高い遊離含水量に起因して、より低温のままになる。表面か焼は、石膏の結晶構造を破壊する可能性があり、その結果、強度が低く、柔らかく、チョーク状の材料になるため、望ましくない。表面か焼により、石膏結晶がカバーシートマトリックスに浸透する能力を損なうため望ましくない。この能力により、どの程度良好なカバーシート−石膏層結合が達成され得るということが考えられる。本開示による高い冷水溶解度および低い粘度を有する移動性デンプンは、デンプンの増強された移動を可能にすることによりこれらの欠点に対処し、表面か焼の発生の低減および石膏層とカバーシートとの間の結合の改善をもたらす。
本明細書に記載されるように、任意の好適な種類のデンプン原料を使用して、高い冷水溶解度および低粘度を有する移動性デンプンが形成され得る。本明細書で使用する場合、デンプン材料は、任意の好適な割合のデンプン成分（例えば、材料中の７５％以上のデンプン成分）を含む材料（小麦粉など）であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、デンプン材料は、トウモロコシデンプン、エンドウ豆デンプン、小麦デンプン、アルキル化デンプン、酸化デンプン、小麦粉含有デンプン、例えば、トウモロコシ粉の形態であり得る。
本開示による移動性デンプンは、典型的には、加水分解のために酸変性または酵素変性さて、分子量を低減する。特定の理論に縛られることを望まないが、酸または酵素変性は、マルトデキストリンをデンプン高分子から切り離すと考えられている。酸変性デンプンを調製するために、未変性デンプンの酸性懸濁水溶液または未変性デンプンと酸との乾燥混合物（＜２０％水分）のいずれかが高温で処理され得ることが理解されよう。反応時間、酸レベル、および反応温度を調整することにより、解重合の程度が変更され得る。例えば、適切な流動性が、例えば、工程中の実験室制御により決定されるように達成されたとき、酸加水分解反応は、酸を中和するか、または温度を室温に低減することにより停止され得る。したがって、酸変性デンプンは、様々な流動性で調製され得る。また、酸変性デンプンは、直接または中和後にさらに精製せずに使用され得る。最も一般的に使用されるデンプン変換酵素は、α−アミラーゼ（アルファ−アミラーゼ）である。酵素加水分解反応は、ｐＨを調整するか、または加熱することにより停止され得る。
移動性デンプンは、高い、すなわち、約２５％を超える冷水溶解度を有する。様々な実施形態では、移動性デンプンが本明細書に記載される低粘度も有する限り、冷水溶解度の任意の上限が有効であり得る（最大１００％）。例えば、いくつかの実施形態では、移動性デンプンは、少なくとも約３０％、少なくとも約３５％、少なくとも約４０％、少なくとも約４５％、少なくとも約５０％などの冷水溶解度を有する。いくつかの実施形態では、移動性デンプンは、例えば、２５％〜約９０％、約２５％〜約８０％、約２５％〜約７０％、約２５％〜約６０％、約２５％〜約５０％、約２５％〜約４０％、約２７％〜約９０％、約２７％〜約８０％、約２７％〜約７０％、約２７％〜約６０％、約２７％〜約５０％、約２７％〜約４０％、約３０％〜約９０％、約３０％〜約８０％、約３０％〜約７０％、約３０％〜約６０％、約３０％〜約５０％、約３０％〜約７０％、約３５％〜約９０％、約３５％〜約８０％、約３５％〜約７０％、約３５％〜約６０％、約３５％〜約５０％、約４０％〜約９０％、約４０％〜約８０％、約４０％〜約７０％、約４０％〜約６０％、約４０％〜約５０％などの冷水溶解度を有する。
デンプンの冷水溶解度は、以下の方法により測定される。湿潤デンプンは、ビーカーに水（８０ｍＬ、室温（２５℃））および乾燥デンプン（４．０００ｇ）を攪拌しながら添加することにより形成される。湿潤デンプンは２０分間攪拌され、次いで、１００ｍｌのメスシリンダーに移される。水が１００ｍＬラインまで添加され、次いで、シリンダーは、３回反転されて、スラリーが混合される。湿潤デンプンは、室温で３０分間放置される。上澄み（１０ｇ）は、スラリーの上部から風袋計量したパンに移される。パンは一晩（４３℃）加熱され、その後、残りの固体が計量される。デンプンの溶解度（％）は、式：溶解度（％）＝溶解性固体の重量／（０．４×１００）で記載される。
移動性デンプンは、ＶＭＡ法による約２０センチポアズ以下の低粘度を有する。粘度は、デンプンの分子サイズおよび分子量を示し、これは、移動性デンプンの粘度が低いほど、一般に、分子量および分子サイズが低くなることを示す。例えば、いくつかの実施形態では、移動性デンプンは、約１センチポアズ〜１９．５センチポアズ、約１センチポアズ〜１９センチポアズ、約１センチポアズ〜約１５センチポアズ、約１センチポアズ〜約１２センチポアズ、約１センチポアズ〜約１０センチポアズ、約１センチポアズ〜約８センチポアズ、約１センチポアズ〜約５センチポアズ、約３センチポアズ〜１９．５センチポアズ、約３センチポアズ〜約１５センチポアズ、約３センチポアズ〜約１０センチポアズ、約３センチポアズ〜約７センチポアズ、約５センチポアズ〜１９．５センチポアズ、約５センチポアズ〜約１５センチポアズ、約５センチポアズ〜約１２センチポアズ、約５センチポアズ〜約８センチポアズ、約７センチポアズ〜１９．５センチポアズ、約７センチポアズ〜約１５センチポアズ、約７センチポアズ〜約１２センチポアズ、約７センチポアズ〜約１０センチポアズなどの粘度を有する。
移動性デンプンは、いくつかの実施形態では乾燥形態であるスタッコスラリーに添加され得るが、別の実施形態では、必要に応じて、湿潤状態で（例えば、溶液で）添加され得る。移動性デンプンは、例えば、表面か焼の発生を低減するのに、かつ／またはカバーシート−石膏層結合を改善するのに有効であるように、スタッコスラリー中に任意の好適な量で存在し得る。例えば、いくつかの実施形態では、移動性デンプンは、スラリーから形成されたボードの１０００平方フィートあたり約１〜約８ポンド、例えば、ボードの１０００平方フィートあたり約１〜約５ポンド、ボードの１０００平方フィートあたり約１〜約３ポンド、ボードの１０００平方フィートあたり約３〜約８ポンド、ボードの１０００平方フィートあたり約３〜約５ポンド、ボードの１０００平方フィートあたり約５〜約８ポンドなどの移動性デンプンの量である。いくつかの実施形態では、移動性デンプンは、スタッコの約０．１重量％〜約１重量％、例えば、スタッコの約０．２重量％〜約０．５重量％の量、またはスタッコの約０．３重量％〜約０．４重量％の量で存在する。
本開示によるデンプンの移動量は、石膏層およびカバーシートの界面近くの有機含有量を測定することにより決定され得る。例えば、石膏層の断面は、カバーシートに平行な水平面に沿って等しい厚さの３つのセグメントに分割され得る。好ましくは、全有機含有量は、カバーシートに隣接するセグメントで最も高い。そのようないくつかの実施形態では、最低の有機含有量は、カバーシートから最も遠いセグメントにある。有機含有量は、既知の熱重量分析器、ＴＧＡ／ＤＳＣ３＋（Ｍｅｔｔｌｅｒ−Ｔｏｌｅｄｏ，Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，ＯＨ）を使用して決定され得る。この手順は、試料を窒素の存在下で２５℃〜２００℃に加熱し、次いで、酸素の存在下で２００℃〜５００℃に加熱することを伴う。２００℃〜５００℃の間で燃え尽きる材料は、全有機材料を表す。
スタッコスラリーは、通常、製造工程中にピンまたはピンレスのメインミキサの内部で形成される。スラリーは、本開示による移動性デンプン、水、スタッコ、起泡剤（時には単に「泡」と称されることもある）、および必要に応じて他の添加剤を含むように配合される。同時係属中の米国特許出願第１５／１８６，１７６号、同第１５／１８６，２１２号、同第１５／１８６，２３２号、および同第１５／１８６，２５７号に記載されているような集中層を含む実施形態におけるように、別個の石膏スラリーから形成された複数の石膏層が使用され得、これらの集中層配置は、参照により本明細書に組み込まれる。スタッコは、硫酸カルシウムアルファ半水和物、硫酸カルシウムベータ半水和物、および／または無水石膏の形態であり得る。スタッコは、繊維質または非繊維質であり得る。起泡剤は、硬化石膏の連続結晶マトリックス内に空気間隙分布を形成するために含まれ得る。
添加剤をミキサに導入する様式は、様々であり得る。例えば、構成要素の様々な組み合わせを事前混合してからミキサに加えてもよく、例えば、１つ以上の乾燥添加剤および／または１つ以上の湿潤添加剤を事前混合してもよい。本明細書で使用する場合、「スラリーに添加する」ことにより、原料を任意の好適な方法で事前混合してからミキサに加えてもよく、石膏スラリー（「スタッコスラリー」と呼ばれることもある）が本明細書に記載するように形成されることが理解されるであろう。添加剤は、湿潤または乾燥形態で石膏スラリーに含まれ得る。湿潤形態の場合、添加剤を任意の好適な濃度で含むことができ、他の湿潤添加剤と事前に混合することができる。
いくつかの実施形態では、起泡剤は、主重量部分の不安定構成要素と、少重量部分の安定構成要素（例えば、不安定および安定／不安定のブレンドが組み合わされる場合）とを含む。安定構成要素に対する不安定構成要素の重量比は、硬化石膏芯内に空気間隙分布を形成するのに有効である。例えば、米国特許第５，６４３，５１０号、同第６，３４２，２８４号、および同第６，６３２，５５０号を参照されたい。好適な間隙分布および壁厚（独立して）は、特により低密度のボード（例えば、約３５ｐｃｆ未満）で強度を高めるのに有効であり得ることが分かっている。例えば、ＵＳ２００７／００４８４９０およびＵＳ２００８／００９００６８を参照されたい。一般に、直径約５μｍ以下の間隙を有する蒸発水間隙もまた、前述の空気（泡）間隙と共に総間隙分布に寄与する。いくつかの実施形態では、約５ミクロン以下の孔径を有する間隙に対する約５ミクロンを超える孔径を有する間隙の体積比は、約０．５：１〜約９：１、例えば、約０．７：１〜約９：１、約０．８：１〜約９：１、約１．４：１〜約９：１、約１．８：１〜約９：１、約２．３：１〜約９：１、約０．７：１〜約６：１、約１．４：１〜約６：１、約１．８：１〜約６：１、約０．７：１〜約４：１、約１．４：１〜約４：１、約１．８：１〜約４：１、約０．５：１〜約２．３：１、約０．７：１〜約２．３：１、約０．８：１〜約２．３：１、約１．４：１〜約２．３：１、約１．８：１〜約２．３：１などである。いくつかの実施形態では、起泡剤は、例えば、スタッコの約０．５重量％未満、例えば、約０．０１重量％〜約０．５重量％、約０．０１重量％〜約０．４重量％、約０．０１重量％〜約０．３重量％、約０．０１重量％〜約０．２重量％、約０．０１重量％〜約０．１重量％、０．０２重量％〜約０．４重量％、約０．０２重量％〜約０．３重量％、約０．０２重量％〜約０．２重量％などの量であるラリー中に存在する。
促進剤（例えば、湿潤石膏促進剤、耐熱促進剤、気候安定化促進剤）および遅延剤などの添加剤はよく知られており、必要に応じてスタッコスラリーに含められ得る。例えば、米国特許第３，５７３，９４７号および同第６，４０９，８２５号を参照されたい。促進剤および／または遅延剤が含まれるいくつかの実施形態では、促進剤および／または遅延剤は各々、例えば、スタッコの約０重量％〜約１０重量％（例えば、約０．１重量％〜約１０％重量％）、例えば、約０重量％〜約５重量％のスタッコ（例えば、約０．１重量％〜約５重量％）の固形ベースの量でスタッコスラリー中にあり得る。例えば、十分な強度でより軽量な製品を可能にするための強度を付与するため、永久変形を回避するため、例えば、製品が製造ラインを下って移動するコンベヤ上に設定されているときにグリーン強度を促進するため、耐火性を促進するため、耐水性を促進するなどのために、必要に応じて他の添加剤が含まれ得る。
本開示による高い冷水溶解度および低粘度の移動性デンプンは、任意の好適な重量または密度のボードの調製に使用され得る。いくつかの実施形態では、移動性デンプンは、例えば、カバーシートに浸透するための石膏結晶密度がより低い、約３５ｐｃｆ以下の密度を有するより低密度のボードで特に有用である。いくつかの実施形態では、ボード強度を高めるために、スラリーは、米国特許出願第６２／５５０，３７３号、同第１５／９７１，７６６号、同第１５／９３４，０８８号、および同第１６／０２７，０２８号に記載されているような未調理のデンプン、例えば、米国特許第９，５４０，８１０号、ならびに米国特許出願第１３／８３５，００２号および同第１４／４９４，５４７号に記載されているようなアルキル化デンプンなどの、ＶＭＡ法による約２０センチポアズを超える粘度を有するアルファ化デンプンなどの強度添加剤をさらに含む。強度添加剤は、例えば、スタッコの約０．１重量％〜約２０重量％、例えば、スタッコの約０．５重量％〜約１０重量％の量で含まれ得る。
スラリーは、いくつかの実施形態では流動性を高めるために少なくとも１つの分散剤を任意に含み得る。他の原料と同様に、分散剤は、芯スラリー中に、乾燥状態で他の乾燥原料と共に、かつ／または液体状態で他の液体原料と共に含まれ得る。分散剤の例としては、ナフタレンスルホン酸およびホルムアルデヒドの縮合生成物である、ポリナフタレンスルホン酸およびその塩（ポリナフタレンスルホン酸塩）および誘導体などのナフタレンスルホン酸塩；ならびにポリカルボン酸エーテルなどのポリカルボキシレート分散剤、例えば、ＰＣＥ２１１、ＰＣＥ１１１、１６４１、１６４１Ｆ、もしくはＰＣＥ ２６４１型分散剤、例えば、ＭＥＬＦＬＵＸ ２６４１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ ２６５１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ １６４１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ ２５００Ｌ分散剤（ＢＡＳＦ）、およびＣｏａｔｅｘ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣＯＡＴＥＸ Ｅｔｈａｃｒｙｌ Ｍ；ならびに／またはリグノスルホン酸塩もしくはスルホン化リグニンが挙げられる。リグノスルホン酸塩は、亜硫酸蒸解を使用した木材パルプの生産からの副生成物である、水溶性アニオン高分子電解質ポリマーである。本開示の実施形態の原理の実施において有用なリグニンの一例は、Ｒｅｅｄ Ｌｉｇｎｉｎ Ｉｎｃ．から入手可能なＭａｒａｓｐｅｒｓｅ Ｃ−２１である。
低分子量分散剤は概して好ましい。低分子量ナフタレンスルホン酸塩分散剤は、より高い粘度、より高い分子量の分散剤よりも低い水需要の傾向があるため、好ましい。したがって、約３，０００〜約１０，０００（例えば、約８，０００〜約１０，０００）の分子量が好ましい。別の例として、ＰＣＥ２１１型分散剤に関して、いくつかの実施形態において、分子量は約２０，０００〜約６０，０００であってもよく、それは、６０，０００を超える分子量を有する分散剤よりも小さい遅延を呈する。
ナフタレンスルホン酸塩の一例は、ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なＤＩＬＯＦＬＯである。ＤＩＬＯＦＬＯは、水中４５％ナフタレンスルホン酸塩溶液であるが、例えば、約３５重量％〜約５５重量％の固形分の範囲内の他の水溶液もまた、容易に入手可能である。ナフタレンスルホン酸塩は、例えば、ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なＬＯＭＡＲ Ｄなど、乾燥固形分または粉末形態で使用され得る。別の例示的なナフタレンスルホン酸塩は、Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐ．から入手可能なＤＡＸＡＤである。
含まれる場合、分散剤は、例えば、スタッコの約０．１重量％〜約５重量％、例えば、約０．１重量％〜約４重量％、約０．１重量％〜約３重量％、約０．２重量％〜約３重量％、約０．５重量％〜約３重量％、約０．５重量％〜約２．５重量％、約０．５重量％〜約２重量％、約０．５重量％〜約１．５重量％などの任意の好適な（固形分／固形分）量で含まれ得る。
必要に応じて、１つ以上のリン酸塩含有化合物がスラリーに任意に含まれ得る。例えば、いくつかの実施形態において有効なリン酸塩含有構成要素としては、水溶性構成要素が挙げられ、イオン、塩、または酸、すなわち、縮合リン酸の形態であってもよく、それらのそれぞれは、２つ以上のリン酸単位；縮合リン酸塩の塩またはイオン（それぞれが２つ以上のリン酸塩単位を含む）；およびオルトリン酸塩の一塩基塩または一価イオン、ならびに水溶性環状ポリリン酸塩を含む。例えば、米国特許第６，３４２，２８４号、同第６，６３２，５５０号、同第６，８１５，０４９号、および同第６，８２２，０３３号を参照されたい。
リン酸塩組成物は、本発明のいくつかの実施形態によるリン酸塩含有構成要素は、グリーン強度、永久的な変形（例えば、たわみ）への抵抗性、寸法安定性などを強化することができる。例えば、トリメタリン酸ナトリウム、トリメタリン酸カリウム、トリメタリン酸リチウム、およびトリメタリン酸アンモニウムを含む、トリメタリン酸塩化合物が使用され得る。トリメタリン酸ナトリウム（ＳＴＭＰ）が好ましいが、例えば、テトラメタリン酸ナトリウム、約６〜約２７の反復リン酸塩単位を有し、分子式Ｎａｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１（式中、ｎ＝６〜２７）を有するヘキサメタリン酸ナトリウム、分子式Ｋ４Ｐ２Ｏ７を有するピロリン酸四カリウム、分子式Ｎａ３Ｋ２Ｐ３Ｏ１０を有するトリポリリン酸三ナトリウム二カリウム、分子式Ｎａ５Ｐ３Ｏ１０を有するトリポリリン酸ナトリウム、分子式Ｎａ４Ｐ２Ｏ７を有するピロリン酸四ナトリウム、分子式Ａｌ（ＰＯ３）３を有するトリメタリン酸アルミニウム、分子式Ｎａ２Ｈ２Ｐ２Ｏ７を有する酸性ピロリン酸ナトリウム、１，０００〜３，０００の反復リン酸塩単位を有し、分子式（ＮＨ４）ｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１（式中、ｎ＝１，０００〜３，０００）を有するポリリン酸アンモニウム、または２以上の反復リン酸単位を有し、分子式Ｈｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１（式中、ｎは２以上である）を有するポリリン酸を含む、他のリン酸塩が好適であり得る。
リン酸塩は、乾燥形態または水中形態（例えば、約５％〜約２０％のリン酸塩溶液、例えば、約１０％の溶液）で含まれ得る。含まれる場合、リン酸塩は、スタッコの約０．０１重量％〜約０．５重量％、例えば、スタッコの約０．０３重量％〜約０．４重量％、約０．１重量％〜約０．３重量％、または約０．１２重量％〜約０．４重量％などの任意の好適な量（固形分／固形分ベース）であり得る。
スラリー配合物は、任意の好適な水／スタッコ比、例えば、約０．４〜約１．３で作製され得る。例えば、いくつかの実施形態では、水／スタッコ比は、約０．４〜約１．２、約０．４〜約１．１、約０．４〜約１、約０．４〜約０．９、約０．４〜約０．８５、約０．４５〜約０．８５、約０．５〜約１．３、約０．５〜約１、約０．５〜約０．９、約０．５５〜約０．８５、約０．５５〜約０．８、約０．６〜約１．３、約０．６〜約１．２、約０．６〜約１、約０．６〜約０．９、約０．６〜約０．８５、約０．６〜約０．８などであり得る。
カバーシートは、任意の好適な材料および坪量で形成され得る。有利には、移動性デンプンおよび強度添加剤（例えば、未調理のデンプン、アルファ化デンプン、エチル化デンプンなど）を含むスラリーから形成されたボード芯は、例えば、いくつかの実施形態では、（例えば、約３５ｐｃｆ以下の密度を有する）より軽量のボードであっても、４５ｌｂｓ／ＭＳＦ（例えば、約３３ｌｂｓ／ＭＳＦ〜４５ｌｂｓ／ＭＳＦ）などの低坪量カバーシートを有するボードに十分な強度を提供する。しかしながら、必要に応じて、いくつかの実施形態では、例えば、釘抜き抵抗をさらに高めるために、または取り扱いを強化して、例えば、エンドユーザにとって望ましい「感触」特性を促進するために、より重い坪量が使用され得る。
いくつかの実施形態では、特により低密度ボードの強度を高めるために、カバーシートのうちの一方または両方が紙から形成され得、例えば、少なくとも約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ（例えば、約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約６５ｌｂｓ／ＭＳＦ、約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約６０ｌｂｓ／ＭＳＦ、約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約５５ｌｂｓ／ＭＳＦ、約５０ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約６５ｌｂｓ／ＭＳＦ、約５０ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約６０ｌｂｓ／ＭＳＦなど）の坪量を有し得る。必要に応じて、いくつかの実施形態では、一方のカバーシート（例えば、設置時の「表面」側）が、例えば、釘抜き抵抗および取り扱いを強化するために、前述のより高い坪量を有し得、もう一方のカバーシート（例えば、ボードが設置されたときに「裏面」のシート）は、必要に応じてやや低い坪量（例えば、約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ未満、例えば、約３３ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ（例えば、約３３ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約４０ｌｂｓ／ＭＳＦ）の坪量を有し得る。
ボード重量は、厚さの関数である。ボードは一般に異なる厚さで作製されるため、ボード密度は、ボード重量の尺度として本明細書で使用される。本開示の実施形態による移動性デンプンの利点は、様々なボード密度、例えば、約１０ｐｃｆ〜約４２ｐｃｆ、約１２ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、約１６ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約３７ｐｃｆなど、約４２ｐｃｆ以下にわたって見ることができる。しかしながら、本発明の好ましい実施形態は、例えば、約１２ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約１２ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約１２ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆ、約１６ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約１６ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆ、約１６ｐｃｆ〜約２４ｐｃｆ、約１８ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約１８ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約２７ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約２７ｐｃｆ〜約３４ｐｃｆ、約３０ｐｃｆ〜約３４ｐｃｆ、約２７ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆなどのより低い密度で特に有用である。
いくつかの実施形態では、本発明によるボードは、ＡＳＴＭ標準Ｃ４７３−１０、方法Ｂによる試験プロトコルに適合する。例えば、いくつかの実施形態では、ボードが１／２インチの厚さで鋳造されるとき、ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０、方法Ｂに従って決定される場合、少なくとも約６５ｌｂの釘引き抵抗を有する（例えば、少なくとも約６８ｌｂ、少なくとも約７０ｌｂ、少なくとも約７２ｌｂ、少なくとも約７５ｌｂ、少なくとも約７７ｌｂ、各々の場合も、１１０ｌｂ以上などの好適な上限を有する）。曲げ強度に関して、いくつかの実施形態では、１／２インチ厚のボートに鋳造されるとき、ボードは、ＡＳＴＭ規格 Ｃ４７３に従って決定された、機械方向に少なくとも約３６ｌｂ（例えば、８０ｌｂ以上など、任意の好適な上限を有するそれぞれの場合で、少なくとも約３８ｌｂ、少なくとも約４０ｌｂなど）および／または機械横方向に少なくとも約１０７ｌｂ（例えば、１４０ｌｂ以上など、任意の好適な上限を有するそれぞれの場合で、少なくとも約１１０ｌｂ、少なくとも約１１２ｌｂなど）の曲げ強度を有する。いくつかの実施形態では、これらの規格は、本明細書で記載されるようなより低密度のボード（例えば、約３５ｐｃｆ以下）に関してさえ適合し得る。
好ましい実施形態では、本明細書に記載されるような冷水溶解性移動性デンプンを使用してスラリーから作製されたボードは、カバーシート−石膏層結合に関してを含む、良好な強度性能をもたらす。例えば、いくつかの実施形態では、ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ ４７３−０７に従って測定される場合、少なくとも約１５０ｌｂｓ（例えば、約１５０ｌｂｓ〜約４００ｌｂｓ）の機械横方向上向き（フレックスＣＦＵ）の曲げ強度を有する。いくつかの実施形態では、ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ ４７３−０７に従って測定される場合、少なくとも約１５０ｌｂｓ（例えば、約１５０ｌｂｓ〜約４００ｌｂｓ）の機械横方向下向き（フレックスＣＦＤ）の曲げ強度を有する。いくつかの実施形態では、ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ ４７３−０７に従って測定される場合、少なくとも約５０ｌｂｓ（例えば、約５０ｌｂｓ〜約３００ｌｂｓ）の縦方向上向き（フレックスＰＦＵ）の曲げ強度を有する。いくつかの実施形態では、ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ ４７３−０７に従って測定される場合、少なくとも約５０ｌｂｓ（例えば、約５０ｌｂｓ〜約３００ｌｂｓ）の縦方向下向き（フレックスＰＦＤ）での曲げ強度を有する。横方向は、製造ラインが移動する方向と垂直な方向を指し、縦方向は、製造ラインが移動する方向と平行な方向を指す。ボードは、例えば、ボードの表および裏で使用されている紙の違いに起因する可能性のある強度の違いを判断するために、上向きおよび下向きの両方で測定され得る。
いくつかの実施形態では、ボードは、約５０％未満（例えば、約０％〜約５０％）の表紙および芯の分離を指すボンドＦ不良を有する。いくつかの実施形態では、ボードは少なくとも約１１ｌｂｓのボードから表紙を引き離す力を指すボンドＦ荷重を有する。いくつかの実施形態では、ボードは、少なくとも約１１ｌｂｓの裏紙および芯の分離を指すボンドＢ不良を有する。いくつかの実施形態では、ボードは、少なくとも約１１ｌｂｓの裏紙をボードから引き離す力を指すボンドＢ荷重を有する。前述の結合試験は、ＡＴＳ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｓｔ装置を使用して測定される。ボードの試料試験片を縦方向に５インチ、横方向に６インチ切断する。試験片の長手方向に平行な、深さ１／８インチのストレートスコア（切り込み）を、１つのエッジから２インチ作成する。スコアの反対側の界面の結合荷重が評価される。試験片の芯は、結合不良を引き起こすことなく、スコアに沿って慎重に破断される。試験片は、試験治具に固定される。スコアは、試験治具の頂点の上に正確に配置され、試験片のエッジは治具で四角にされる。治具は平らな表面にボルトで固定されているため、クロスヘッドは、試料片の前エッジに沿って垂直方向の力を発揮する。クロスヘッドが位置付けされ、試験が開始される。試料片が破損した後、クロスヘッドは、その開始位置に戻るはずである。
最終硬度は、端の表面上に紙がない状態で、ボードの長さ（すなわち、８フィートの長さ）に沿ってボードの連続ストリップをナイフで切断することにより、スチールパンチをボードの端に押し込むのに必要な力を指す。いくつかの実施形態では、ボードは、少なくとも約１１ｌｂｓの最終硬度を有する。いくつかの実施形態では、ボードは、ＭＴＳシステム（モデル＃ＳＡＴＥＣ）を使用して、０．０４インチ／分の速度で（１５〜４０ｐｓｉ／分の一定速度で）負荷を連続的に適用し、衝撃を加えないことにより測定する場合、少なくとも約３００ｐｓｉのボード圧縮強度（ＢＣＳ）を有する。様々な実施形態では、本開示によるボードは、本明細書で論じられる前述の特性の任意の組み合わせを実証し得る。
本開示の実施形態に従った生成物は、典型的な製造ラインで作製され得る。例えば、ボード製造技術は、例えば、米国特許第７，３６４，６７６号および米国特許出願公開第２０１０／０２４７９３７号に記載されている。簡単に言えば、石膏ボードの場合、工程は、典型的には、カバーシートを移動コンベヤ上に放出することを伴う。石膏ボードは通常「裏向き」に形成されるため、このカバーシートは、そのような実施形態において、「正面」カバーシートである。
石膏スラリーの乾燥および／または湿潤成分は、ミキサ（例えば、ピンまたはピンレスミキサ）に供給され、そこで、攪拌されて、石膏スラリーを形成する。ミキサは、本体と、放出導管とを備える（例えば、当該技術分野において既知のゲート−キャニスタ−ブートの配列、または米国特許第６，４９４，６０９号および同第６，８７４，９３０号に記載の配列）。いくつかの実施形態では、放出導管は、例えば、米国特許出願公開第２０１２／０１６８５２７ Ａ１号（出願第１３／３４１，０１６号）および米国特許出願公開第２０１２／０１７０４０３ Ａ１号（出願第１３／３４１，２０９号）に記載されるものなど、単一の供給口または複数の供給口のいずれかを有するスラリー分配器を含み得る。それらの実施形態では、複数供給口を有するスラリー分配器を使用することにより、放出導管は、米国特許出願公開第２０１２／０１７０４０３ Ａ１号に記載のものなど、好適な分流器を含み得る。起泡剤は、必要に応じて、ミキサの放出導管内（例えば、米国特許第５，６８３，６３５号および同第６，４９４，６０９号に記載のゲート内）、または本体内に加えられ得る。起泡剤を含む全ての原料が添加された後に、放出管から放出されたスラリーは、一次石膏スラリーであり、ボード芯を形成する。このボード芯スラリーは、移動している正面カバーシート上に放出される。
正面カバーシートは、スラリーの比較的緻密な層の形態の薄いスキムコートと任意に結合関係にあってもよい。また、当該技術分野において既知のハードエッジが、例えば、正面スキムコートを形成する同じスラリー流から形成され得る。泡剤が放出管に挿入される実施形態において、二次石膏スラリーの流れは、ミキサ本体から除去されて、高密度スキムコートスラリーを形成することができ、それは次いで、当該技術分野において既知の正面スキムコートおよびハードエッジを形成するために使用され得る。含まれる場合、通常、正面スキムコートおよびハードエッジは、芯スラリーが、通常ミキサの上流に堆積される前に、移動している正面カバーシート上に堆積される。放出導管から放出された後、芯スラリーは、必要に応じて、正面カバーシート（任意に、スキムコートを有する）にわたって分割され、第２のカバーシート（典型的には、「背面」カバーシート）で被覆されて、最終生成物の前駆体であるサンドイッチ構造の形態で、湿潤アセンブリを形成する。第２のカバーシートは、第２のスキムコートを任意に有してもよく、それは、存在する場合、正面スキムコートと同じ、または異なる二次（高密度）石膏スラリーから形成され得る。カバーシートは、紙、繊維マット、または他の種類の材料（例えば、ホイル、プラスチック、ガラスマット、不織布材料、例えば、セルロースおよび無機充填剤のブレンドなど）から形成されてもよい。
これにより提供された湿潤アセンブリは、生成物が所望の厚さにサイズ決定される（例えば、形成プレートを介して）形成ステーション、およびそれが所望の長さに切断される１つ以上のナイフ区分に運ばれる。湿潤アセンブリは、硬化されて、硬化石膏のインターロッキング結晶マトリックスを形成し、余分な水は、乾燥工程を使用して除去される（例えば、窯を通してアセンブリを輸送することにより）。また、堆積したスラリーから大きい間隙または空気ポケットを取り除くために、石膏ボードの製造において振動を使用することが一般的である。上記の手順の各々、ならびにそのような手順を実施するための工程および装置は、当該技術分野で既知である。
本発明は、以下の例示的な実施形態によりさらに例示される。しかしながら、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
（１）本明細書に記載されるような石膏ボード、スラリー、または石膏ボードを調製する方法。
（２）２つのカバーシート間に配置された硬化石膏芯を備える石膏ボードであって、この芯が、スタッコと、水と、少なくとも約２５％の冷水溶解度、およびＶＭＡ法に従って決定される場合、約２０センチポアズ未満の粘度を有する少なくとも１つの移動性デンプンとを含むスラリーから形成される、石膏ボード。
（３）移動性デンプンが、酸変性されている、実施形態２に記載の石膏ボード。
（４）移動性デンプンが、約３０％を超える冷水溶解度を有する、実施形態２または３に記載の石膏ボード。
（５）移動性デンプンが、約４０％を超える冷水溶解度を有する、実施形態４に記載の石膏ボード。
（６）移動性デンプンが、約２５％〜約７０％の冷水溶解度を有する、実施形態２または３に記載の石膏ボード。
（７）移動性デンプンが、約２５％〜約６０％の冷水溶解度を有する、実施形態２または３に記載の石膏ボード。
（８）移動性デンプンが、約２５％〜約５０％の冷水溶解度を有する、実施形態２または３に記載の石膏ボード。
（９）移動性デンプンが、約１センチポアズ〜１９．５センチポアズの粘度を有する、実施形態１〜８のいずれか１つに記載の石膏ボード。
（１０）移動性デンプンが、約１センチポアズ〜１９センチポアズの粘度を有する、実施形態１〜８のいずれか１つに記載の石膏ボード。
（１１）移動性デンプンが、約１センチポアズ〜約１５センチポアズの粘度を有する、実施形態１〜８のいずれか１つに記載の石膏ボード。
（１２）移動性デンプンが、スラリーから形成されたボードの１０００平方フィートあたり約１〜約８ポンドの移動性デンプンの量で存在する、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載の石膏ボード。
（１３）スラリーが、アルファ化デンプンをさらに含む、実施形態１〜１２のいずれか１つに記載の石膏ボード。
（１４）スラリーが、アルキル化デンプンをさらに含む、実施形態１〜１３のいずれか１つに記載の石膏ボード。
（１５）スラリーが、分散剤をさらに含む、実施形態１〜１４のいずれか１つに記載の石膏ボード。
（１６）スラリーが、ポリリン酸塩をさらに含む、実施形態１〜１５のいずれか１つに記載の石膏ボード。
（１７）ポリリン酸塩が、トリメタリン酸ナトリウムである、実施形態１６に記載の石膏ボード。
（１８）スタッコと、水と、少なくとも約２５％の冷水溶解度、およびＶＭＡ法に従って決定される場合、約２０センチポアズ未満の粘度を有する少なくとも１つの移動性デンプンとを含むスラリー。
（１９）移動性デンプンが、酸変性されている、実施形態１８に記載のスラリー。
（２０）移動性デンプンが、約３０％を超える冷水溶解度を有する、実施形態１８または１９に記載のスラリー。
（２１）移動性デンプンが、約４０％を超える冷水溶解度を有する、実施形態２０に記載のスラリー。
（２２）移動性デンプンが、約２５％〜約７０％の冷水溶解度を有する、実施形態１８または１９に記載のスラリー。
（２３）移動性デンプンが、約２５％〜約６０％の冷水溶解度を有する、実施形態１８または１９に記載のスラリー。
（２４）移動性デンプンが、約２５％〜約５０％の冷水溶解度を有する、実施形態１８または１９に記載のスラリー。
（２５）移動性デンプンが、約１センチポアズ〜１９．５センチポアズの粘度を有する、実施形態１８〜２４のいずれか１つに記載のスラリー。
（２６）移動性デンプンが、約１センチポアズ〜１９センチポアズの粘度を有する、実施形態１８〜２４のいずれか１つに記載のスラリー。
（２７）移動性デンプンが、約１センチポアズ〜約１５センチポアズの粘度を有する、実施形態１８〜２４のいずれか１つに記載のスラリー。
（２８）移動性デンプンが、スラリーから形成されたボードの１０００平方フィートあたり約１〜約８ポンドの移動性デンプンの量で存在する、実施形態１８〜２７のいずれか１つに記載のスラリー。
（２９）スラリーが、アルファ化デンプンをさらに含む、実施形態１８〜２８のいずれか１つに記載のスラリー。
（３０）スラリーが、アルキル化デンプンをさらに含む、実施形態１８〜２９のいずれか１つに記載のスラリー。
（３１）スラリーが、分散剤をさらに含む、実施形態１８〜３０のいずれか１つに記載のスラリー。
（３２）スラリーが、ポリリン酸塩をさらに含む、実施形態１８〜３１のいずれか１つに記載のスラリー。
（３３）ポリリン酸塩が、トリメタリン酸ナトリウムである、実施形態３２に記載のスラリー。
（３４）石膏ボードを作製する方法であって、（ａ）少なくとも水、スタッコ、および少なくとも１つの移動性デンプンを混合して、スラリーを形成することと、（ｂ）第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間にスラリーを配置して、湿潤アセンブリを形成することと、（ｃ）湿潤アセンブリをボードに切断することと、（ｄ）ボードを乾燥させることと、を含み、移動性デンプンが、少なくとも約２５％の冷水溶解度、およびＶＭＡ法に従って決定される場合、約２０センチポアズ未満の粘度を有する、方法。
（３５）移動性デンプンが、酸変性されている、実施形態３４に記載の方法。
（３６）移動性デンプンが、約３０％を超える冷水溶解度を有する、実施形態３４または３５に記載の方法。
（３７）移動性デンプンが、約４０％を超える冷水溶解度を有する、実施形態３６に記載の方法。
（３８）移動性デンプンが、約２５％〜約７０％の冷水溶解度を有する、実施形態３４または３５に記載の方法。
（３９）移動性デンプンが、約２５％〜約６０％の冷水溶解度を有する、実施形態３４または３５に記載の方法。
（４０）移動性デンプンが、約２５％〜約５０％の冷水溶解度を有する、実施形態３４または３５に記載の方法。
（４１）移動性デンプンが、約１センチポアズ〜１９．５センチポアズの粘度を有する、実施形態３４〜４０のいずれか１つに記載の方法。
（４２）移動性デンプンが、約１センチポアズ〜１９センチポアズの粘度を有する、実施形態３４〜４０のいずれか１つに記載の方法。
（４３）移動性デンプンが、約１センチポアズ〜約１５センチポアズの粘度を有する、実施形態３４〜４０のいずれか１つに記載の方法。
（４４）移動性デンプンが、スラリーから形成されたボードの１０００平方フィートあたり約１〜約８ポンドの移動性デンプンの量で存在する、実施形態３４〜４３のいずれか１つに記載の方法。
（４５）スラリーが、アルファ化デンプンをさらに含む、実施形態３４〜４４のいずれか１つに記載の方法。
（４６）スラリーが、アルキル化デンプンをさらに含む、実施形態３４〜４５のいずれか１つに記載の方法。
（４７）スラリーが、分散剤をさらに含む、実施形態３４〜４６のいずれか１つに記載の方法。
（４８）スラリーが、ポリリン酸塩をさらに含む、実施形態３４〜４７のいずれか１つに記載の方法。
（４９）ポリリン酸塩が、トリメタリン酸ナトリウムである、実施形態４８に記載の方法。
前述は、単に実施形態の例であることに留意されたい。他の例示的な実施形態は、本明細書の記載全体から明らかである。これらの実施形態の各々が、本明細書で提供される他の実施形態と様々に組み合わせて使用されてもよいことも、当業者には理解されるであろう。
以下の実施例（複数可）は、本発明をさらに例示するが、当然のことながら、その範囲を何ら制限するものと解釈されるべきではない。
この実施例では、スタッコスラリーで冷水溶解性移動性デンプンを使用する利点を実証する。冷水溶解性移動性デンプンを含有するスラリーから形成された石膏ボードは、石膏ボードのカバーシートと石膏層との間の結合に関してなどを含む、改善された強度を提供した。
特に、毎分２１０フィート（ｆｐｍ）の生産ライン速度で稼働する石膏ウォールボード製造ラインで２つのボードを調製した。１つのボードは、デキストロースを含まず、冷水溶解性移動性デンプンを含むスラリーから形成し、これを、デキストロースを含むが、冷水溶解性デンプンを含まないスラリーから形成された別のボードと比較した。デキストロースは、表面か焼からの保護を提供する能力を有すると考えられているため、比較試験のために選択されたが、製造コストを考慮するとあまり望ましくない。比較ボードＡ（スラリー組成物Ａ）およびボードＢ（スラリー組成物Ｂ）を調製するためのそれぞれのスラリー配合を表１に記載する。
スラリーは、スタッコ、水、デキストロースまたは冷水溶解性移動性デンプン、および必要に応じて任意の添加剤を含有した。防火等級性能（タイプＸ）を有するようにボードＡおよびＢを調製し、したがって、これらのボードは、防火等級性能が本開示の実施形態の実施において必要ではないため任意であるバーミキュライトおよびガラス繊維を前述の他の原料と共に含んだ。石膏ウォールボード製造ラインで組み合わされた乾燥および湿潤混合物から、組成物ＡおよびＢを調製した。石膏ウォールボード製造ラインの湿潤エンドにあるミキサで、水、分散剤、遅延剤、分散剤、およびトリメタリン酸ナトリウム１０％溶液を計量することにより、各湿潤混合物を調製した。トリメタリン酸ナトリウム１０％溶液は、１０部（重量）のトリメタリン酸ナトリウムを９０部（重量）の水に溶解することにより調製したが、遅延剤溶液は、ジエチレントリアミン五酢酸の五ナトリウム塩（Ｖｅｒｓｅｎｅｘ（商標）８０、ＤＯＷ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩから市販されている）の水溶液から構成された。残りの原料、特にスタッコ、耐熱促進剤、およびデンプン（存在する場合）を計量し、スクリューフィーダーを備えたミキサに計量して入れた。耐熱性促進剤は、擦り砕かれた粉末プラスタおよびデキストロースからなった。
ボード密度（および、重量）を低減するために、泡を添加した。発泡体調製のために、Ｈｙｏｎｉｃ（商標）ＰＦＭ−３３石鹸（ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ａｍｂｌｅｒ，ＰＡから入手可能）の０．５％溶液を形成し、次いで、空気と混合して空気泡を作製した。泡リングを使用して、空気泡をスラリーに添加した。
酸加水分解の度合いを高めることにより、高度に酸変性したソルガムおよび／またはトウモロコシデンプンから高い冷水溶解度を有するデンプン（ＨＳ−ＬＣ２１１）を調製した。Ｆｉｒｅ Ｃｏｄｅ Ｘの評価を取得するのに有用な５／８インチの厚さのボードを調製するのに、デキストロースの代わりにこのデンプンを使用した。スタッコに対する水の比率は、０．７９であった。安定した石鹸に対する不安定な石鹸の比率は、８５：１５であった。
冷水溶解度を有する移動性デンプンで作製されたボードの特性を、デキストロースで作製されたボードの特性と比較した。結果を表２に示す。フレックスＣＦＵは、機械横方向、上向きのボードの曲げ強度を指す。フレックスＣＦＤは、機械横方向、下向きのボードの曲げ強度を指す。フレックスＰＦＵは、縦方向、上向きのボードの曲げ強度を指す。フレックスＰＦＤは、縦方向、下向きのボードの曲げ強度を指す。ボンドＦ不良は、表紙および芯の分離を指す。ボンドＦ荷重は、ボードから表紙を引き離す力を指す。ボンドＢ不良は、裏紙および芯の分離を指す。ボンドＢ荷重は、ボードから裏紙を引き離す力を指す。ＡＳＴＭ最終硬度は、スチールパンチを端に押し込むのに必要な力を指す。ＢＣＳは、ボードの圧縮強度を指す。
表２に見られるように、紙−芯結合性能を含むボード強度特性は、冷水溶解性移動性デンプンの使用で有効であり、デキストロースで調製したボードに匹敵した。表側および裏側の両方の結合不良は５０％未満であり、両側の結合荷重は１１ｌｂｓを超えていた。冷水溶解性移動性デンプンで作製されたボードは、良好な紙と芯との結合を示した。最終硬度は、１６．６ｌｂｓであり、これは、有意な最終か焼がないことを示す。全体として、冷水溶解性移動性デンプンで調製されたボードは、すべての品質要件に合格し、デキストロースから形成されたボードと同様の性能を示した。
本明細書に列挙される公開、特許出願、および特許を含む全ての参考文献は、各参考文献が参照により組み込まれることが個々にかつ具体的に示され、その全体が本明細書に記載されているのと同じ程度まで、参照により本明細書に組み込まれる。
本発明を記載する文脈において（特に、以下の特許請求の範囲の文脈において）、「ａ」、および「ａｎ」、および「ｔｈｅ」、および「少なくとも１つ」という用語、ならびに同様の指示語の使用は、本明細書で別途記載のない限り、または文脈が明らかに矛盾しない限り、単数および複数の両方を包含するよう解釈されるものである。１つ以上の項目のリストが後に続く「少なくとも１つ」という用語（例えば、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」）の使用は、本明細書で別途記載のない限り、または文脈が明らかに矛盾しない限り、列挙された項目（ＡまたはＢ）から選択された１つの項目、または列挙された項目（ＡおよびＢ）のうちの２つ以上の任意の組み合わせを意味するよう解釈されるものである。「結合関係」という用語は、２つの層が直接接触していることを必要としない。「備えること」、「有すること」、「含むこと」、および「含有すること」という用語は、特に断りのない限り、非限定的な用語（すなわち、「含むがこれに限定されない」を意味する）と解釈されるべきである。本明細書における値の範囲の列挙は、本明細書において別段の指示がない限り、その範囲内にある各個別の値を個々に参照する簡単な方法として役立つことを単に意図し、各個別の値は、あたかも本明細書に個々に列挙されているかのように、本明細書に組み込まれる。本明細書に記載される全ての方法は、本明細書で別途記載のない限り、または文脈で明らかに矛盾しない限り、任意の好適な順序で実施され得る。本明細書に提供されるありとあらゆる例または例示的な用語（例えば、「など」）の使用は、本発明の理解をより容易にすることを単に意図し、特許請求の範囲に別途記載されない限り、本発明の範囲に制限を課さない。本明細書における用語は、特許請求の範囲に記載されていない要素を本発明の実施にとって不可欠であるとして示すものと解釈されるべきではない。
本発明を実施するための本発明者らに既知の最良の様式を含む、本発明の好ましい実施形態が、本明細書に記載されている。それらの好ましい実施形態の変形は、上記の記載を読むことで当業者に明らかになり得る。本発明者らは、当業者がそのような変形を必要に応じて用いることを期待し、本発明者らは、本発明が、本明細書に具体的に記載されるものとは別の方法で実施されることを意図する。したがって、本発明は、適用される法律により許容される、本明細書に添付の特許請求の範囲において列挙される主題の全ての修正物および同等物を含む。さらに、全ての可能な変形における上記の要素の任意の組み合わせが、本明細書で別途記載のない限り、または文脈で明らかに矛盾しない限り、本発明により包含される。
Claims (10)
- ２つのカバーシート間に配置された硬化石膏芯を備える石膏ボードであって、前記芯が、スタッコと、水と、少なくとも約２５％の冷水溶解度、およびＶＭＡ法に従って決定される場合、約２０センチポアズ未満の粘度を有する少なくとも１つの移動性デンプンと、を含むスラリーから形成される、石膏ボード。
- 前記移動性デンプンが、酸変性されており、少なくとも約３５％の冷水溶解度を有する、請求項１に記載の石膏ボード。
- 前記移動性デンプンが、約１センチポアズ〜１９．５センチポアズの粘度を有する、請求項１または２に記載の石膏ボード。
- 前記スラリーが、アルファ化デンプン、アルキル化デンプン、および／またはトリメタリン酸ナトリウムのうちの１つ以上をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の石膏ボード。
- スタッコと、水と、少なくとも約２５％の冷水溶解度、およびＶＭＡ法に従って決定される場合、約２０センチポアズ未満の粘度を有する少なくとも１つの移動性デンプンと、を含む、スラリー。
- 前記移動性デンプンが酸変性されており、少なくとも約３５％の冷水溶解度を有し、約１センチポアズ〜約１５センチポアズの粘度を有する、請求項５に記載のスラリー。
- 前記スラリーが、アルファ化デンプン、および／またはアルキル化デンプンと、分散剤と、ポリリン酸塩と、をさらに含む、請求項５または６に記載のスラリー。
- 石膏ボードを作製する方法であって、
（ａ）少なくとも水、スタッコ、および少なくとも１つの移動性デンプンを混合して、スラリーを形成することと、
（ｂ）第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間に前記スラリーを配置して、湿潤アセンブリを形成することと、
（ｃ）前記湿潤アセンブリをボードに切断することと、
（ｄ）前記ボードを乾燥させることと、を含み、
前記移動性デンプンが、少なくとも約２５％の冷水溶解度、およびＶＭＡ法に従って決定される場合、約２０センチポアズ未満の粘度を有する、方法。 - 前記移動性デンプンが酸変性されており、前記移動性デンプンが、約３５％を超える冷水溶解度を有し、前記移動性デンプンが、約１センチポアズ〜約１９センチポアズの粘度を有する、請求項８に記載の方法。
- 前記スラリーが、アルファ化デンプン、アルキル化デンプン、および／またはポリリン酸塩のうちの１つ以上をさらに含む、請求項８または９に記載の方法。
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