(57)【要約】  ２つのカバーシートの間に配置された硬化石膏コアを含む石膏ボードが開示される。硬化石膏コアは、スタッコと、水と、本明細書に記載されるＶＭＡ法に従って測定されるように約２０ｃＰ〜約３００ｃＰの粘度を有する少なくとも１つのアルファ化デンプンとを含むスラリーから形成される。デンプンは、スタッコの１０重量％よりも大きい量で存在する。好ましい実施形態では、ボードは、約３１ｐｃｆ以下などのより低い密度でさえ良好な強度特性を有する。また、石膏壁板およびスラリーを作製する関連方法も開示される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのカバーシートの間に配置された硬化石膏コアであって、前記コアが、スタッコと、水と、ＶＭＡ法に従って測定されるように約２０ｃＰ〜約３００ｃＰの粘度を有する少なくとも１つのアルファ化デンプンとを含むスラリーから形成され、前記デンプンが、前記スタッコの１０重量％よりも大きい量で存在する、硬化石膏コアと、
ＡＳＴＭ  Ｃ４７３−１０、方法Ｂに従って決定されるように、約３１ｐｃｆ以下の密度および少なくとも約１１ｌｂｓのコア硬度を有するボードと、を備える、石膏ボード。
【請求項２】
前記アルファ化デンプンが、約２０ｃＰ〜約２００ｃＰの粘度を有する、請求項１に記載の石膏ボード。
【請求項３】
前記アルファ化デンプンが、約３０ｃＰ〜約１５０ｃＰの粘度を有する、請求項２に記載の石膏ボード。
【請求項４】
前記アルファ化デンプンが、前記スタッコの約１０．１重量％〜約２５重量％の量で存在する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項５】
前記アルファ化デンプンが、前記スタッコの約１２重量％〜約２５重量％の量で存在する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項６】
前記ボードが、約１５ｐｃｆ〜約３１ｐｃｆの密度を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項７】
前記ボードが、約１５ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆの密度を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項８】
前記ボードが、約１９ｐｃｆ〜約２４ｐｃｆの密度を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項９】
前記ボードが、約１７０ｐｓｉ〜約２５０ｐｓｉの圧縮強度を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項１０】
前記デンプンが、２５℃で測定したときに少なくとも約７０％の冷水溶解性を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項１１】
２５℃で測定したときに水中で１０％のスラリー中の前記アルファ化デンプンが、約６０ｃＰ〜約１６０ｃＰの冷水粘度を有する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項１２】
石膏ボードの作製方法であって、
ａ）少なくとも水と、スタッコと、ＶＭＡ法に従って測定されるように約２０ｃＰ〜約３００ｃＰの粘度を有する少なくとも１つのアルファ化デンプンとを混合することであって、前記デンプンが、前記スタッコの１０重量％よりも大きい量で存在する、混合することと、
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、
前記乾燥したボードが、ＡＳＴＭ  Ｃ４７３−１０、方法Ｂに従って決定されるように、約３１ｐｃｆ以下の密度および少なくとも約１１ｌｂｓのコア硬度を有する、方法。
【請求項１３】
前記アルファ化デンプンが、約３０ｃＰ〜約２００ｃＰの粘度を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記アルファ化デンプンが、前記スタッコの約１０．１重量％〜約２５重量％の量で存在する、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記アルファ化デンプンが、前記スタッコの約１２重量％〜約２５重量％の量で存在する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ボードが、約１５ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆの密度を有する、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
水と、スタッコと、ＶＭＡ法に従って測定されるように約２０ｃＰ〜約３００ｃＰの粘度を有するアルファ化デンプンとを含む、スラリーであって、前記デンプンが、前記スタッコの１０重量％よりも大きい量で存在し、
前記スラリーが硬化石膏組成物を含むボードとして鋳造および乾燥されたとき、前記硬化石膏組成物が、実質的に硫酸カルシウム二水和物の連続結晶質マトリクスを含み、前記ボードが、約３１ｐｃｆ以下の密度を有し、２分の１インチ（約１．３ｃｍ）の厚さにおいて、前記ボードが、以下：（ｉ）少なくとも約６５ｌｂ（約２９ｋｇ）の釘抜き抵抗、（ｉｉ）少なくとも約１１ｌｂ（約５ｋｇ）の平均コア硬度、ならびに（ｉｉｉ）機械方向で少なくとも約３６ｌｂ（約１６ｋｇ）および／または機械横方向で約１０７ｌｂ（約４８．５ｋｇ）の平均曲げ強度、のうちの少なくとも１つを満たし、前記釘抜き抵抗、前記コア硬度、および前記曲げ強度が、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３−１０、方法Ｂに従って決定される、スラリー。
【請求項１８】
前記アルファ化デンプンが、約３０ｃＰ〜約２００ｃＰの粘度を有する、請求項１７に記載のスラリー。
【請求項１９】
前記アルファ化デンプンが、前記スタッコの約１０．１重量％〜約２５重量％の量で存在する、請求項１７または１８に記載のスラリー。
【請求項２０】
前記ボードが、約１５ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆの密度を有する、請求項１７〜１９のいずれか１項に記載のスラリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、２０１６年６月１７日に出願された米国特許出願第１５／１８６，１４７号の利益を主張し、それは参照により組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
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。いくつかのデンプンは、典型的には熱的手段によってアルファ化される。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。
【０００３】
アルファ化デンプンの１つの用途は、石膏壁板の調製におけるものである。
ボードの製造中、スタッコ（すなわち、硫酸カルシウム半水和物および／または硫酸カルシウム無水石膏の形態の焼き石膏）、水、デンプン、および必要に応じて他の成分が、典型的には用語が当該技術分野で使用されるようなピンミキサ中で混合される。スラリーが形成され、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（多くの場合ミキサの上流で）適用されたカバーシートを担持する移動コンベヤ上に排出される。スラリーは、紙上に広げられる（スキムコートが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、成形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。
【０００４】
混合物は、鋳造および硬化されて、焼き石膏と水との反応によって硬化（すなわち、再水和）石膏を形成して、結晶質水和石膏のマトリクス（すなわち、硫酸カルシウム二水和物）を形成する。硬化石膏結晶のインターロッキングマトリ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、焼き石膏の所望の水和である。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、熱が必要である（例えば、窯中で）。
【０００５】
多くの場合、アルファ化デンプンは、水必要量をプロセスに加える。水必要量を補い、製造中に十分な流動性を可能にするために、水分量がスタッコスラリーに添加されなければならない。この過剰な水は、乾燥時間の増加、製造ライン速度の低下、およびエネルギーコストの上昇を含む、製造中の非効率性を生じさせる。システムにおける水の量の低減は、ボード重量および強度を含む市販用製品の他の重要な側面の妥協なしでは非常に困難であることが判明している。
【０００６】
別の課題は、強度を維持しながら石膏ボードの重量を低減することである。ボードの強さの１つの尺度は、時には単純に「釘抜き」と呼ばれる「釘抜き抵抗」である。ボードの重量を低減するために、発泡剤がスラリーに導入されて、最終製品中に空気間隙を形成することができる。石膏ボードエンベロープ内で塊を空気で置き換えることは、重量を減少させるが、その塊の損失はまた、強度の低下をもたらす。その強度の損失を補うことは、当該技術分野における重量低減の努力の重大な障害である。
【０００７】
この背景技術の説明は、読者を助けるために本発明者らによって作成されたものであり、従来技術の参照としても、示された問題のいずれかそれ自体が当該技術分野で認識されたという指示としても見なされるものではない。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ってではなく、添付の特許請求の範囲によって定義される。
【発明の概要】
【０００８】
一態様では、本開示は、２つのカバーシートの間に配置された硬化石膏コアを備えるボード（例えば、石膏壁板）を提供する。硬化石膏コアは、スタッコと、水と、本明細書に記載されるＶＭＡ法に従って測定されるように約２０ｃＰ〜約３００ｃＰの粘度を有する少なくとも１つのアルファ化デンプンとを含むスラリーから形成される。デンプンは、スタッコの１０重量％よりも大きい量で存在する。好ましい実施形態では、ボードは、約３１ｐｃｆ以下などのより低い密度でさえ良好な強度特性を有する。例えば、２分の１インチ（約１．３ｃｍ）の厚さにおいて、ボードは、好ましくは以下：少なくとも約１７０ｐｓｉの圧縮強度、少なくとも約６５ｌｂ（約２９ｋｇ）の釘抜き抵抗、少なくとも約１１ｌｂ（約５ｋｇ）の平均コア硬度、機械方向で少なくとも約３６ｌｂ（約１６ｋｇ）および／もしくは機械横方向で約１０７ｌｂ（約４８．５ｋｇ）の平均曲げ強度、または本明細書に記載される他の強度特性のうちの少なくとも１つを満たす。釘抜き抵抗、コア硬度、および曲げ強度は、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３−１０、方法Ｂに従って決定される。
【０００９】
別の態様では、本開示は、石膏壁板の作製方法を提供する。方法は、少なくとも水、スタッコ、およびＶＭＡ法に従って測定されるように約２０ｃＰ〜約３００ｃＰの粘度を有する少なくとも１つのアルファ化デンプンを混合することを含む。デンプンは、スタッコの１０重量％よりも大きい量で存在する。本方法はまた、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、湿潤アセンブリをボードに切断することと、ボードを乾燥させることとを含む。好ましい実施形態では、ボードは、より低い密度でさえ良好な強度特性を有する。例えば、２分の１インチ（約１．３ｃｍ）の厚さにおいて、ボードは、好ましくは以下：少なくとも約１７０ｐｓｉの圧縮強度、少なくとも約６５ｌｂ（約２９ｋｇ）の釘抜き抵抗、少なくとも約１１ｌｂ（約５ｋｇ）の平均コア硬度、機械方向で少なくとも約３６ｌｂ（約１６ｋｇ）および／もしくは機械横方向で約１０７ｌｂ（約４８．５ｋｇ）の平均曲げ強度、または本明細書に記載される他の強度特性のうちの少なくとも１つを満たす。釘抜き抵抗、コア硬度、および曲げ強度は、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３−１０、方法Ｂに従って決定される。
【００１０】
別の態様では、本開示は、水と、スタッコと、ＶＭＡ法に従って測定されるように約２０ｃＰ〜約３００ｃＰの粘度を有するアルファ化デンプンとを含むスラリーを提供する。デンプンは、スタッコの１０重量％よりも大きい量で存在する。スラリーが硬化石膏組成物を含むボードとして鋳造および乾燥されたとき、硬化石膏組成物は、実質的に硫酸カルシウム二水和物の連続結晶質マトリクスを含む。ボードは、良好な強度特性を維持しながら、低密度、例えば、約３１ｐｃｆ以下の密度で作製され得る。好ましい実施形態では、かつ２分の１インチ（約１．３ｃｍ）の厚さにおいて、ボードは、以下：少なくとも約１７０ｐｓｉの圧縮強度、少なくとも約６５ｌｂ（約２９ｋｇ）の釘抜き抵抗、少なくとも約１１ｌｂ（約５ｋｇ）の平均コア硬度、機械方向で少なくとも約３６ｌｂ（約１６ｋｇ）および／もしくは機械横方向で約１０７ｌｂ（約４８．５ｋｇ）の平均曲げ強度、または本明細書に記載される他の強度特性のうちの少なくとも１つを満たす。釘抜き抵抗、コア硬度、および曲げ強度は、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３−１０、方法Ｂに従って決定される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】１６重量％の水分含量で押し出されたデンプンの糊化プロファイルを示す、粘度（左ｙ軸）および摂氏温度（右ｙ軸）対時間（ｘ軸）をプロットしたアミログラムであり、試験スラリーの固形分は、実施例２に記載されるように１０重量％であった。
【図２】１３重量％の水分含量で押し出されたデンプンの糊化プロファイルを示す、粘度（左ｙ軸）および摂氏温度（右ｙ軸）対時間（ｘ軸）をプロットしたアミログラムであり、試験スラリーの固形分は、実施例２に記載されるように１０重量％であった。
【図３】３重量％の量のミョウバンで処理したアルファ化部分加水分解デンプンと、０．０５重量％および０．０６２５重量％のそれぞれの量の遅延剤とを含有する２つのスラリー、ならびに７７３センチポアズの粘度を有する従来のアルファ化コーンスターチと、実施例３に記載されるように０．０５重量％の量の遅延剤とを含有する第３のスラリーの温度（華氏）上昇硬化（ＴＲＳ）水和速度を示す、温度対時間をプロットしたグラフである。
【図４】実施例５に記載されるように、様々な重量百分率のデンプンで示されるボード圧縮強度の棒グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の実施形態は、石膏ボード（例えば、石膏壁板）、石膏ボードの調製方法、およびスラリーを提供する。石膏ボードは、２つのカバーシートの間に配置された硬化石膏コアを含む。コアは、スタッコと、水と、ＶＭＡ法に従って測定されるように約２０ｃＰ〜約３００ｃＰの粘度を有する、特定の種類の中程度の粘度デンプンを有する少なくとも１つのアルファ化デンプンとを含むスラリーから形成される。好ましい実施形態では、デンプンは、スタッコの１０重量％よりも大きい量（例えば、約１０重量％〜約２５重量％）の量で存在する。有利に、ボードは、十分な強度特性を有しながら、超軽量ボードであり得る。
【００１３】
所望の中程度の粘度、特に約２０ｃＰ〜約３００ｃＰの粘度範囲を達成するために、デンプンは、典型的にはアルファ化部分加水分解デンプンの形態である。驚くべきことに、かつ予想外に、そのような粘度範囲では、典型的には部分的加水分解を用いて、デンプンは、ボードを形成するために上昇したレベルでスラリーに添加されて、ボード強度を増加させることができる（例えば、スタッコの少なくとも１０重量％の量で）。本発明者らはまた、アルファ化され、かつ部分的に加水分解されたデンプンが、より少ない水を必要とすることを発見した。いくつかの実施形態では、デンプンは、押し出される。
【００１４】
いくつかの実施形態では、デンプンは、好ましくは、押出機において単一ステップでデンプンをアルファ化および酸修飾することによって調製される。例えば、ＵＳ  ２０１５／００１０７６７を参照されたく、その方法は、参照により組み込まれる。押出機における単一ステップでデンプンをアルファ化および酸修飾することは、別々のステップでデンプンをアルファ化および酸修飾することと比較して、かなりの利点を有する。例えば、アルファ化部分加水分解デンプンを作製する方法は、本明細書に記載される所望の特性（例えば、粘度、流動性、冷水溶解性など）を犠牲にすることなく、より高いボード出力、より高速な製造、およびより低いエネルギーコストを可能にする。
【００１５】
加えて、押出条件（例えば、高温および高圧）は、デンプンの酸加水分解速度を有意に増加させることができることが分かっている。驚くべきことに、かつ予想外に、この単一ステッププロセスは、ミョウバンなどの弱酸および／またはデンプン酸修飾のためのより少量の強酸を使用することを可能にする。いずれの酸形態も、酸からのプロトンがデンプンの加水分解を触媒する機構を提供する。従来の酸修飾プロセスは、精製および中和ステップを含む。弱酸（例えば、ミョウバン）および／または少量の強酸の使用は、本開示のいくつかの実施形態に従って、任意の中和ステップ、および中和ステップから生じる塩のデンプンを精製するために従来のシステムにおいて典型的に必要とされる後続の精製ステップの必要性を回避する。
【００１６】
本開示の実施形態に従った押出プロセスは、単一ステップでデンプンをアルファ化することができ、かつデンプン分子を部分的に加水分解することができる。加水分解は、押出機からの加水分解に起因して生じ得、かつ／または以下に記載されるように、酸の添加（すなわち、酸修飾）に起因して生じ得る。したがって、１ステップでの押出プロセスは、物理的修飾（アルファ化）および化学的修飾（酸修飾、部分的酸加水分解）の両方を提供する。アルファ化は、デンプンが（例えば、石膏ボードなどの最終製品に）強度を付与する能力を提供する。酸修飾は、例えば、石膏ボード製造プロセスにおいて、水必要量が低くなるまでデンプンを有利に部分的に加水分解する。したがって、本開示の実施形態に従ったデンプンの調製方法の生成物は、アルファ化部分加水分解デンプンであり得る。
【００１７】
押出は、望ましくは、高効率の酸修飾反応を提供することができる。押出機におけるアルファ化および酸修飾は、本明細書に記載される高温および／または高圧で起こり、例えば、より低い温度（例えば、５０℃）および圧力での従来の酸加水分解速度よりも約３０，０００倍以上速くあり得る酸加水分解速度をもたらすことができる。酸加水分解の速度は、デンプン前駆体中の低水分（約８重量％〜約２５重量％）レベルの使用によって、したがって反応物の濃度の増加によってさらに増加する。酸修飾のこの高い効率のため、本発明者らは、驚くべきことに、かつ予想外に、弱酸または非常に低レベルの強酸がデンプン前駆体中で使用されて、最適な酸修飾を達成し、従来のシステムのコストおよび時間がかかり、非効率的な要件である中和および精製の必要性を回避することができることを発見した。
【００１８】
いくつかの実施形態によると、加水分解は、デンプンを、アルファ化部分加水分解デンプンの所望の粘度によって本明細書に定義される最適なサイズ範囲内のより小さい分子に変換するように設計される。デンプンが過度に加水分解されると、過度に小さい分子（例えば、オリゴ糖または糖）に変換される可能性があり、それは、所望の粘度のアルファ化部分加水分解デンプンによって提供されるものよりも低いボード強度をもたらす可能性がある。
【００１９】
アルファ化部分加水分解デンプンは、（ｉ）少なくとも水、非アルファ化デンプン、および酸を混合して、約８重量％〜約２５重量％の水分含量を有する湿潤デンプン前駆体を形成することによって調製され得る。酸は、（１）カルシウムイオンをキレート化することを実質的に回避する弱酸、（２）デンプンの約０．０５重量％以下の量の強酸、または（３）これらの任意の組み合わせであってもよい。湿潤デンプン前駆体は、本明細書に記載されるような上昇したダイ温度および／または圧力で、押出機において１ステップでアルファ化および酸修飾される。デンプンは、例えば、本明細書に記載されるように、所望の粘度をもたらす程度に加水分解される。
【００２０】
したがって、いくつかの実施形態では、アルファ化部分加水分解デンプンは、少なくとも水、非アルファ化デンプン、およびカルシウムイオンのキレート化を実質的に回避する弱酸を混合して、約８重量％〜約２５重量％の水分含量を有する湿潤デンプン前駆体を作製することによって作製され得る。次いで、湿潤デンプンは、押出機に供給される。約１５０℃（約３００°Ｆ）〜約２１０℃（約４１０°Ｆ）のダイ温度の押出機中にある間、湿潤デンプンは、少なくとも部分的に加水分解されるようにアルファ化および酸修飾される。
【００２１】
さらなる実施形態では、アルファ化部分加水分解デンプンは、少なくとも水、非アルファ化デンプン、および強酸を混合して、約８重量％〜約２５重量％の水分含量を有する湿潤デンプン前駆体を作製することによって作製され得、強酸は、デンプンの約０．０５重量％以下の量である。次いで、湿潤デンプンは、押出機に供給される。約１５０℃（約３００°Ｆ）〜約２１０℃（約４１０°Ｆ）のダイ温度の押出機中にある間、湿潤デンプンは、少なくとも部分的に加水分解されるようにアルファ化および酸修飾される。
【００２２】
望ましくは、得られたアルファ化部分加水分解デンプンは、スタッコスラリーに含まれたときに水必要量が低く、好ましい実施形態では、良好な強度を有するボード（例えば、石膏ボード）の製造で有用であり得る。したがって、別の態様では、本開示は、押出機における単一ステップでのアルファ化および酸修飾の方法で調製されたデンプンを使用して、石膏ボードを作製する方法を提供する。いくつかの実施形態では、アルファ化部分加水分解デンプンは、当該技術分野で既知の他のアルファ化デンプンと比較して、水必要量が低い。
【００２３】
結果として、本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンは、良好な流動性を有するスタッコスラリーに含まれ得る（例えば、ピンミキサへの供給ラインによって）。いくつかの実施形態では、さらにより高い強度およびより低いボード密度が達成され得るように、過剰な水がシステムに添加される必要がないため、より大量の本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンが含まれ得る。得られたボードは、良好な強度特性（例えば、良好なコア硬度、釘抜き抵抗、圧縮強度など、または本明細書に提供されるそれぞれに対する値の任意の組合せに基づくそれらの間の任意の関係を有すること）を示す。有利に、石膏ボードの製造中に本開示の方法に従って調製されたデンプンを含むことは、強度の向上のために超低密度製品の製作を可能にする。石膏ボードは、例えば、石膏壁板（しばしば乾式壁と称される）の形態であってもよく、これは、壁だけでなく、当該技術分野で理解されるような天井および他の場所にも使用されるボードを包含することができる。
【００２４】
アルファ化および酸修飾
デンプンは、炭水化物として分類され、２つの種類のポリサッカライド、すなわち直鎖アミロースおよび分枝アミロペクチンを含有する。デンプン顆粒は、例えば、偏光下で見られるときに半結晶性であり、室温で水に不溶性である。ゼラチン化は、デンプン顆粒の結晶構造が融解し、デンプン分子が水中に溶解され、良好な分散液をもたらすように、デンプンが水中に配置され、加熱（「調理」）されるプロセスである。デンプン顆粒をゼラチン化形態に変換する場合、デンプン顆粒は水不溶性であるため、最初に、デンプン顆粒は、水中でほとんど粘度を与えないことが分かっている。温度が上昇するにつれて、デンプン顆粒は膨潤し、結晶構造はゼラチン化温度で融解する。ピーク粘度は、デンプン顆粒が最大の膨潤を有するときに達成される。さらに加熱すると、デンプン顆粒を破壊し、デンプン分子を水中に溶解し、粘度が急激に低下する。冷却後、デンプン分子は再会合して、３Ｄゲル構造を形成し、ゲル構造により粘度が増加する。アルファ化形態で販売される市販のデンプンもあれば、顆粒形態で販売される市販のデンプンもある。いくつかの実施形態によると、顆粒形態は、少なくともある程度のゼラチン化を受ける。例示すると、デンプンは、本明細書においてスタッコスラリーとも称される石膏スラリーに添加する前にアルファ化される（典型的にはミキサ、例えばピンミキサ中で）。
【００２５】
したがって、本明細書で使用される場合、「アルファ化された」とは、デンプンが、例えば石膏スラリーに含まれる前に、任意の程度のゼラチン化を有することを意味する。いくつかの実施形態では、アルファ化デンプンは、スラリーに含まれたときに部分的にゼラチン化され得るが、高温に曝露されると、例えば過剰な水を除去する乾燥ステップ中に窯の中で完全にゼラチン化される。いくつかの実施形態では、アルファ化デンプンは、デンプンが、粘度変性混和（ＶＭＡ）法に従った条件下にあるとき、いくつかの実施形態の中程度の粘度特性を満たす限り、窯を出た後でさえ完全にゼラチン化されていない。
【００２６】
粘度が本明細書で言及される場合、他に指示がない限り、それはＶＭＡ法に従う。この方法によると、粘度は、羽根形状（直径２８ｍｍ、長さ４２．０５ｍｍ）を有する標準カップ（直径３０ｍｍ）である同心シリンダを備えたＤｉｓｃｏｖｅｒｙ  ＨＲ−２  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｌｔｄ）を使用して測定される。
【００２７】
デンプンが得られると、デンプンが完全にゼラチン化されているかどうかを決定するために、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）技術が使用され得る。ＤＳＣステップは、デンプンが完全にゼラチン化されているかどうかを観察するために、例えば、老化が起こっていないことを確認するために利用され得る。デンプンを完全にデンプン化するために必要とされる温度に応じて、２つの手順のうちの１つが採用され得、これはまた、当業者が理解するようにＤＳＣによって決定され得る。
【００２８】
手順１は、ＤＳＣが、デンプンが完全にゼラチン化されているか、またはゼラチン化温度が９０℃以下であることを明らかにする場合に利用される。手順２は、ゼラチン化温度が９０℃を超える場合に利用される。デンプンが水中にある間に粘度が測定されるため、手順２は、密閉容器中での圧力調理を使用して、水を著しく蒸発させることなく１００℃を超える温度への過熱を可能にする。後述されるように、ゼラチン化は、開放しシステムであり、かつゼラチン化のための加圧条件を作り出すことができないレオメータで行われるため、手順１は、既に完全にゼラチン化されたデンプンまたは最大９０℃のデンプン化温度を有するデンプンのためのものである。したがって、手順２は、より高いゼラチン化温度を有するデンプンのために行われる。いずれにしても、粘度が測定されたときに総重量５０ｇになるように、デンプン（７．５ｇ、乾燥基準）が水に添加される。
【００２９】
手順１では、デンプンは、水中に分散され（デンプンおよび水の総重量の１５％のデンプン）、試料は、直ちにシリンダセルに移される。セルは、アルミニウムホイルで被覆される。試料は、５℃／分および２００秒−１の剪断速度で２５℃から９０℃に加熱される。試料は、２００秒−１の剪断速度で１０分間、９０℃で保持される。試料は、５℃／分および２００秒−１の剪断速度で９０℃から８０℃に冷却される。試料は、０秒−１の剪断速度で１０分間、８０℃で保持される。試料の粘度は、８０℃および１００秒−１の剪断速度で２分間測定される。粘度は、３０秒〜６０秒の間に取られた測定値の平均である。
【００３０】
手順２は、９０℃を超えるゼラチン化温度を有するデンプンのために使用される。デンプンは、デンプン産業で周知の方法（例えば、圧力調理によるもの）に従ってゼラチン化される。ゼラチン化デンプン水溶液（総重量の１５％）は、直ちにレオメータ測定カップに移され、８０℃で１０分間平衡化される。試料の粘度は、８０℃および１００秒−１の剪断速度で２分間測定される。粘度は、３０秒から６０秒までの測定の平均値である。
【００３１】
ビスコグラフおよびＤＳＣは、デンプンのゼラチン化を記載する２つの異なる方法である。デンプンのゼラチン化の程度は、例えば、計算のためにピーク面積（結晶の融解）を使用したＤＳＣからのサーモグラムによって決定され得る。ビスコグラム（ビスコグラフからの）は、部分的ゼラチン化の程度を決定するためにはあまり望ましくないが、デンプンの粘度変化、ゼラチン化の最大値、ゼラチン化温度、老化、保持の間の粘度、冷却の終了時の粘度などのデータを得るための良好なツールである。ゼラチン化の程度については、ＤＳＣ測定が、過剰な水の存在下で、特に６７重量％以上で行われる。デンプン／水混合物の含水量が６７％未満である場合、含水量が減少するにつれて、ゼラチン化温度が上昇する。利用可能な水が制限されている場合、デンプン結晶を融解することは困難である。デンプン／水混合物の含水量が６７％に到達すると、デンプン／水混合物にさらにどれほどの水が添加されても、ゼラチン化温度は一定に保たれる。ゼラチン化開始温度は、ゼラチン化の開始温度を示す。ゼラチン化終了温度は、ゼラチン化の終了温度を示す。ゼラチン化のエンタルピーは、ゼラチン化中に融解した結晶構造の量を表す。デンプンＤＳＣサーモグラムからのエンタルピーを使用することによって、ゼラチン化の程度が決定され得る。
【００３２】
異なるデンプンは、異なるゼラチン化開始温度、最終温度、およびゼラチン化エンタルピーを有する。したがって、異なるデンプンは、異なる温度で完全にゼラチン化され得る。デンプンが過剰な水中でのゼラチン化の最終温度を超えて加熱されると、デンプンは完全にゼラチン化されていることが理解されるであろう。加えて、任意の特定のデンプンについては、デンプンがゼラチン化の最終温度未満に加熱される場合、デンプンは、部分的にゼラチン化されている。したがって、過剰な水の存在下のデンプンが、例えばＤＳＣによって決定されるように、ゼラチン化終了温度未満に加熱される場合、部分的であり完全ではないゼラチン化が起こる。完全なゼラチン化は、過剰な水の存在下のデンプンが、例えばＤＳＣによって決定されるように、ゼラチン化終了温度を超えて加熱されると起こる。ゼラチン化の程度は、例えば、デンプンをゼラチン化終了温度未満に加熱して、部分的ゼラチン化を形成することなどによって、異なる方法で調節され得る。例えば、デンプンを完全にゼラチン化するためのエンタルピーが４Ｊ／ｇである場合、ＤＳＣがデンプンのゼラチン化エンタルピーをわずか２Ｊ／ｇと示したとき、これは、デンプンの５０％がゼラチン化されていることを意味する。完全にゼラチン化されたデンプンは、ＤＳＣによって測定されたとき、ＤＳＣサーモグラムゼラチン化ピークを有さないであろう（エンタルピー＝０Ｊ／ｇ）。
【００３３】
上述のように、ゼラチン化の程度は、約７０％以上などの任意の好適な量であってもよい。しかしながら、ゼラチン化の程度が小さいほど、顆粒デンプンにより緊密に近似し、本開示のいくつかの実施形態の強度の向上、良好な（より完全な）分散液、および／または水必要量の低減を十分には活用できない場合がある。したがって、いくつかの実施形態では、より高い程度のゼラチン化、例えば、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、少なくとも約９９％の、または完全な（１００％の）ゼラチン化が存在することが好ましい。より低い程度のゼラチン化を伴うデンプンは、石膏ボードの場合に窯中で起こる追加のゼラチン化（例えば１００％への）で、スラリーに添加され得る。スラリーへの添加の目的で、「完全にゼラチン化された」によって、デンプンがそのゼラチン化温度以上で十分に調理されるか、または別様にＤＳＣ技術から見ることができるような完全なゼラチン化を達成することが理解されるであろう。冷却時にある程度のわずかな老化が予想され得るが、デンプンは、当業者が認識するように、いくつかの実施形態では、石膏スラリーへの添加のために「完全にゼラチン化された」ものとなおも理解されるであろう。対照的に、本明細書で考察されるＶＭＡ法の目的で、そのような老化は、粘度測定を行う際に受け入れられない。
【００３４】
デンプン分子は、例えば、所望の分子量を達成するために、グルコース単位間のグリコシド結合を加水分解するために、酸修飾され得る。分子量の低下が達成されるような酸修飾デンプンの１つの利点は、水必要量が減少することである。同様に酸修飾されなかった従来のアルファ化デンプンは、非常に高い水必要量があり、これはより高いエネルギーコストに関連する。修飾が、より効率的で、かつあまりコスト集約的ではない傾向があるため、ゼラチン化の前に行われることが一般に好ましいと従来考えられてきた。しかしながら、驚くべきことに、かつ予想外に、本発明者らは、アルファ化および酸修飾が、順次ではなく同時に起こることができるように、単一ステップに組み込まれ得ることを発見した。
【００３５】
デンプンの調製方法
いくつかの実施形態によると、押出機に入る前に、湿潤デンプン前駆体が調製される。湿潤デンプン前駆体は、任意の好適な方法によって調製され得る。例えば、いくつかの実施形態では、湿潤デンプン前駆体は、水、ならびに（ａ）カルシウムイオンのキレート化を実質的に回避する弱酸、および／または（ｂ）少量の強酸である酸を、デンプン原料に添加することによって調製される。
【００３６】
本開示のいくつかの実施形態の中程度の粘度特性を満たすものなど、アルファ化部分加水分解デンプンを作製するために使用され得る限り、任意の好適なデンプン原料が、湿潤デンプン前駆体を調製するために選択され得る。本明細書で使用される場合、「デンプン」は、デンプン構成成分を含む組成物を指す。したがって、デンプンは、１００％純粋なデンプンであってもよく、またはデンプン構成成分が、デンプン組成物の少なくとも約７５重量％を構成する限り、タンパク質および繊維などの小麦粉に通常見られるものなどの他の構成成分を有してもよい。デンプンは、小麦粉の少なくとも約７５重量％のデンプン（例えば、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％など）を有する小麦粉など、デンプンを含有する小麦粉（例えば、コーンフラワー）の形態であってよい。本開示のアルファ化部分加水分解デンプンの前駆体を調製するために、任意の好適な非修飾デンプンまたは小麦粉が使用され得る。例えば、デンプンは、ＣＣＭ２６０黄色コーンミール、ＣＣＦ６００黄色コーンフラワー（Ｂｕｎｇｅ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ）、Ｃｌｉｎｔｏｎ  １０６（ＡＤＭ）、および／またはＭｉｄｓｏｌ  ５０（ＭＧＰ  Ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓ）であってもよい。
【００３７】
湿潤デンプン前駆体は、所望のレベルのアルファ化および酸修飾が押出機において達成されるように、任意の好適な水分含量を有するように調製され得る。いくつかの実施形態では、例えば、湿潤デンプン前駆体は、全て湿潤デンプン前駆体の総重量に基づき、総デンプン前駆体の約８重量％〜約２５重量％、例えば、約８重量％〜約２３重量％、約８重量％〜約２１重量％、約８重量％〜約２０重量％、約８重量％〜約１９重量％、約８重量％〜約１８重量％、約８重量％〜約１７重量％、約８重量％〜約１６重量％、約８重量％〜約１５重量％、約約９重量％〜約２５重量％、約９重量％〜約２３重量％、約９重量％〜約２１重量％、約９重量％〜約２０重量％、約９重量％〜約１９重量％、約９重量％〜約１８重量％、約９重量％〜約１７重量％、約９重量％〜約１６重量％、約９重量％〜約１５重量％、約１０重量％〜約２５重量％、約１０重量％〜約２３重量％、約１０重量％〜約２１重量％、約１０重量％〜約２０重量％、約１０重量％〜約１９重量％、約１０重量％〜約１８重量％、約１０重量％〜約１７重量％、約１０重量％〜約１６重量％、約１０重量％〜約１５重量％、約１１重量％〜約２５重量％、約１１重量％〜約２３重量％、約１１重量％〜約２１重量％、約１１重量％〜約２０重量％、約１１重量％〜約１９重量％、約１１重量％〜約１８重量％、約１１重量％〜約１７重量％、約１１重量％〜約１６重量％、約１１重量％〜約１５重量％、約１２重量％〜約２５重量％、約１２重量％〜約２３重量％、約１２重量％〜約２１重量％、約１２重量％〜約２０重量％、約１２重量％〜約１９重量％、約１２重量％〜約１８重量％、約１２重量％〜約１７重量％、約１２重量％〜約１６重量％、約１２重量％〜約１５重量％、約１３重量％〜約２５重量％、約１３重量％〜約２３重量％、約１３重量％〜約２１重量％、約１３重量％〜約２０重量％、約１３重量％〜約１９重量％、約１３重量％〜約１８重量％、約１３重量％〜約１７重量％、約１３重量％〜約１６重量％、約１３重量％〜約１５重量％、約１４重量％〜約２５重量％、約１４重量％〜約２３重量％、約１４重量％〜約２１重量％、約１４重量％〜約２０重量％、約１４重量％〜約１９重量％、約１４重量％〜約１８重量％、約１４重量％〜約１７重量％、約１４重量％〜約１６重量％、または約１４重量％〜約１５重量％の量などの水分含量を有する。湿潤デンプンを調製するとき、本明細書に記載される水分含量は、周囲水分ならびにび添加された水を含むことが理解されるであろう。
【００３８】
いかなる特定の理論にも束縛されることを望まないが、水分含量が低いほど、押出機における摩擦が大きくなると考えられる。いくつかの実施形態では、摩擦が、湿潤デンプンが押出機を通ってあまりに容易に動くことを防止するように、湿潤デンプンは、湿潤デンプンが押出機を通って供給されるときに十分な機械的エネルギー入力を可能にする水分含量を有するように調製され得る。摩擦の増加は、デンプン中の水素結合の破壊を増加させる可能性がある。
【００３９】
カルシウムイオンのキレート化を実質的に回避する任意の好適な弱酸が、湿潤デンプン中に混合されてもよい。いかなる特定の理論にも束縛されることを望まないが、キレート化は、弱酸を含み、例えば、カルシウムとの配位錯体を形成するか、または別様に石膏スラリー内の石膏結晶の形成を妨げる。そのような干渉は、形成された石膏結晶の数の低減、結晶の形成の遅延（速度の減少）、石膏結晶間の相互作用の減少などであり得る。カルシウムイオンをキレート化しないことに関する「実質的に」という用語は、一般に、利用可能なカルシウムイオンの少なくとも９０％（例えば、少なくとも９２％、少なくとも９５％、少なくとも９６％、少なくとも９７％、少なくとも９８％、または少なくとも９９％）が酸にキレート化されていないことを意味する。
【００４０】
本開示の実施形態に従った弱酸は、約１〜約６、例えば約１〜約５、約１〜４、約１〜３、約１〜２、約１．２〜約６、約１．２〜約５、約１．２〜約４、約１．２〜約３、約１．２〜約２、約２〜約６、約２〜約５、約２〜約４、約２〜約３、約３〜約６、約３〜約５、約３〜約４、約４〜約６、または約４〜約５のｐＫａ値を有するものとして定義され得る。当該技術分野で理解されているように、ｐＫａ値は、酸の強度の尺度であり、ｐＫａ値が低いほど、酸が強くなる。
【００４１】
カルシウムイオンのキレート化を実質的に回避する弱酸は、例えば、カルシウムイオンと結合する傾向がある複数のカルボキシル官能基（ＣＯＯ−）などの多重結合部位の欠如によって特徴付けられる。いくつかの実施形態では、例えば、キレート化が最小限である（すなわち、実質的に回避される）か、または石膏結晶形成が、弱酸の非存在下での結晶形成に対して実質的に影響されないように、弱酸は、多重ＣＯＯ−基などの最小限の量の多重結合部位を有するか、または多重ＣＯＯ−基などの多重結合部位を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、例えば、硫酸アルミニウム（ミョウバン）が、カルシウムイオンのキレート化を実質的に回避するため、湿潤デンプンの調製で使用するのに適した弱酸である。ミョウバンは、多重結合部位を有しない。
【００４２】
いくつかの実施形態では、ミョウバンは、所望の固形分のミョウバンを含有する液体など、任意の好適な形態で湿潤デンプン前駆体に添加される。例えば、液体ミョウバンが水溶液中に含まれ得、ミョウバンは、任意の好適な量で存在する。他の弱酸も同様に添加され得る。
【００４３】
アルファ化部分加水分解デンプンが所望の粘度および低い水必要量で調製され、糖に過剰に加水分解されないように、湿潤デンプンは、カルシウムイオンのキレート化を実質的に回避する任意の好適な量の弱酸を含むように混合され得る。例えば、いくつかの実施形態では、そのような弱酸は、デンプンの重量に基づき、約０．５重量％〜約５重量％、例えば、約０．５重量％〜約４．５重量％、例えば約０．５重量％〜約４重量％、約０．５重量％〜約３．５重量％、約０．５重量％〜約３重量％、約１重量％〜約５重量％、約１重量％〜約４．５重量％、約１重量％〜約４重量％、約１重量％〜約３．５重量％、約１重量％〜約３重量％、約１．５重量％〜約５重量％、約１．５重量％〜約４．５重量％、約１．５重量％〜約４重量％、約１．５重量％〜約３．５重量％、約１．５重量％〜約３重量％、約２重量％〜約５重量％、約２重量％〜約４．５重量％、約２重量％〜約４重量％、約２重量％〜約３．５重量％、約２重量％〜約３重量％、約２．５重量％〜約５重量％、約２．５重量％〜約４．５重量％、約２．５重量％〜約４重量％、約２．５重量％〜約３．５重量％、または約２．５重量％〜約３重量％の量で含まれる。これらの量は、弱酸構成成分を包含し、弱酸が溶液中にある場合、水または溶液の他の構成成分を排除することが理解されるであろう。
【００４４】
湿潤デンプン前駆体は、任意に、酒石酸などのカルシウムイオンをキレート化することができる二次酸をさらに含むように調製され得る。したがって、いくつかの実施形態では、酒石酸などの二次酸は、カルシウムイオンをキレート化しない任意の好適な弱酸と組み合わされ得る。酒石酸は、石膏結晶化を遅らせることが知られている。しかしながら、酸修飾を介した加水分解反応が最適化されるように、非キレート化弱酸と組み合わせて、酒石酸は、石膏結晶化の実質的な遅延を回避することができる。酒石酸の他に、コハク酸またはリンゴ酸などの他の二次酸が、ミョウバンの加速効果を上回らない限り、有益であり得る。いくつかの実施形態では、湿潤デンプン前駆体は、ミョウバンおよび酒石酸の両方を含む。
【００４５】
含まれる場合、二次酸（例えば、酒石酸）は、任意の好適な量で存在し得る。例えば、酒石酸は、デンプンの重量に基づき、約０．１重量％〜約０．６重量％、例えば、約０．１重量％〜約０．４重量％、約０．２重量％〜約０．３重量％の量で存在し得る。
【００４６】
いくつかの実施形態では、押出機内部のデンプンの搬送性を改善するために、油が任意に湿潤デンプンに添加され得る。考えられる油としては、いくつかの実施形態では、キャノーラ油、植物油、コーン油、大豆油、またはこれらの任意の組み合わせが挙げられる。例えば、いくつかの実施形態では、キャノーラ油または上記の代替物のうちの１つは、デンプンの約０重量％〜約０．２５重量％、例えば、約０．１重量％〜約０．２重量％、約０．１重量％〜約０．１５重量％、約０．１５重量％〜約０．２５重量％、約０．１５重量％〜約０．２重量％、または約０．２重量％〜約０．２５重量％の量で任意に添加され得る。
【００４７】
いくつかの実施形態によると、湿潤デンプン前駆体は、水、非アルファ化デンプン、および少量の強酸を混合することによって調製される。いくつかの実施形態では、強酸は、約−１．７以下のｐＫａを有する。任意のそのような強酸が使用され得、いくつかの実施形態では、強酸は、硫酸、硝酸、塩酸、またはこれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、硫酸イオンが石膏ボード中の石膏結晶化を加速させることができるため、単独での、または他の酸との組み合わせた硫酸が好ましい。
【００４８】
強酸の量は、デンプンの約０．０５重量％以下、例えば、デンプンの約０．０４５重量％以下、約０．０４重量％以下、約０．０３５重量％以下、約０．０３重量％以下、約０．０２５重量％以下、約０．０２重量％以下、約０．０１５重量％以下、約０．０１重量％以下、約０．００５重量％以下、約０．００１重量％、０．０００５重量％以下、例えば、約０．０００１重量％〜約０．０５重量％、約０．０００１重量％〜約０．０４５重量％、約０．０００１重量％〜約０．０４重量％、約０．０００１重量％〜約０．０３５重量％、約０．０００１重量％〜約０．０３重量％、約０．０００１重量％〜約０．０２５重量％、約０．０００１重量％〜約０．０２重量％、約０．０００１重量％〜約０．０１５重量％、約０．０００１重量％〜約０．０１重量％、約０．０００１重量％〜約０．００５重量％、約０．０００１重量％〜約０．００１重量％、約０．０００１重量％〜約０．０００５重量％など、比較的小さい。これらの量は、強酸構成成分を包含し、強酸が溶液中にある場合、水または溶液の他の構成成分を排除することが理解されるであろう。例えば、従来の強酸修飾は、約３５％のデンプン固体を有する２％硫酸溶液（３５ｇのデンプンに対して２ｇの硫酸）を使用する。パーセントは、純粋な硫酸構成成分に基づく。これは、硫酸構成成分の重量を湿潤デンプンの重量で割ったものとして計算される。例えば、硫酸が水に基づき５０重量％である（これは、溶液の重量の半分が純粋な硫酸であることを意味する）場合、デンプンに対する酸の重量％を計算すると、硫酸溶液の重量は２倍になる。例示するために、デンプン１００ｇに対して、０．１重量％を達成するために、０．１ｇの純粋な硫酸が添加される。硫酸溶液の濃度が５０％である場合、０．１重量％を達成するために、０．２ｇの５０％硫酸溶液が添加される。
【００４９】
異なる等級の酸（９５％超、９８％、９９．９９％）が存在することが理解されるであろう。これらの差は、デンプン前駆体中の強酸の量に関して、「約」という用語によって包含される。当業者は、異なる等級を含むように本明細書に記載される重量％を容易に決定することが可能であろう。本開示のいくつかの実施形態に従って使用される強酸の量は、例えば、デンプン３５ｇに対して少なくとも約２ｇの硫酸を使用した従来のシステムに含まれていたものよりもかなり小さい。いくつかの実施形態では、上記のような少量の強酸が、本明細書に記載されるように、ミョウバンなどのカルシウムイオンをキレートしない弱酸と組み合わせて使用され得る。
【００５０】
いくつかの実施形態は、湿潤デンプン前駆体が押出機において単一ステップでアルファ化および酸修飾されるように、押出機を通って湿潤デンプン前駆体を供給することを提供する。押出機は、ポリマーを融解し、ダイを通してそれを送り出すことによって、ポリマーを所望の形状に融解および加工するために一般的に使用される機械であることが理解されるであろう。押出機はまた、ポリマーを着色染料、強化繊維、鉱物充填剤などの他の成分と混合することもできる。押出機の目的は、それに供給される成分の全てを分散および分配し、成分を一定温度および圧力で融解することである。
【００５１】
押出機の構成および配置は、当該技術分野において既知である。一般に、押出機は、供給材料を送達するためのフィードホッパーと、可塑剤（例えば、水）でポリマーを調整するためのヒートジャケットを備えるプレコンディショナと、加熱ゾーンを備える押出機モジュラーヘッドと、ダイアセンブリとを備える。押出機は、一般に、フィードオーガー、ナイフ、およびスクリュ（複数可）を含む。フィードオーガーは、湿潤デンプン前駆体を押出機に搬送するのを助けるために存在する。ナイフは、紐状のアルファ化部分加水分解デンプンを小さいペレットに切断し、それによりペレットが粉砕され得るようにするために存在する。スクリュ（複数可）は、湿潤デンプン前駆体を混合し、押出機を通して湿潤デンプン前駆体を搬送し、機械的剪断を提供するのを助ける。押出機は、当業者によって理解されるように、一軸スクリュまたは二軸スクリュの種類を有することができる。例えば、Ｌｅｓｚｅｋ  Ｍｏｓｃｉｃｋｉ，Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ−Ｃｏｏｋｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ＷＩＬＥＹ−ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇ  ＆  Ｃｏ．ＫＧａＡ，２０１１を参照されたい。
【００５２】
一軸スクリュ押出機では、スクリュは、一般に、フィーダのスロートから固体を輸送し、それらを圧縮するための深いチャネルを有するフィードセクションと、スクリュのチャネルが漸進的に深くなくなり、ポリマーが融解する圧縮セクションと、融解したポリマーをダイに搬送する浅いチャネルを有する計量セクションとを備える。いくつかのスクリュは、混合デバイス（例えば、スクリュから延在するピン）を含むように設計されている。
【００５３】
二軸スクリュ押出機は、一般に、同じ方向（すなわち、共回転）または反対方向（すなわち、逆回転）のいずれかに回転する２つのスクリュを有する。２つのスクリュは、噛み合っていないか、または完全に噛み合っているフライトで回転してもよい。一軸スクリュ押出機の場合、供給されている材料がスクリュチャネル全体を充填する一方で、二軸スクリュ押出機の場合は、下流のフィードポートまたは排出口がある特定の成分の添加のために利用され得るように、スクリュチャネルの一部のみが充填される。
【００５４】
ダイアセンブリは、一般に、プレートと、スペーサと、ダイヘッドとを備える。材料を押し出すとき、プロセスは、材料が不定の長さで押し出されるように、連続的であってもよく、または材料がばらばらに押し出されるように、半連続的であってもよい。押し出されている材料は、高温または低温であってもよい。
【００５５】
本開示は、押出機中でアルファ化部分加水分解デンプンを調製する方法を提供する。一軸スクリュ押出機（例えば、Ｓｏｕｔｈ  Ｂｅｌｏｉｔ，ＩＬに位置するＡｍｅｒｉｃａｎ  Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから入手可能なＡｄｖａｎｔａｇｅ  ５０）、または二軸スクリュ押出機（例えば、Ｓａｂｅｔｈａ，ＫＳに位置するＷｅｎｇｅｒから入手可能なＷｅｎｇｅｒ  ＴＸ５２）などの任意の好適な押出機が使用され得る。
【００５６】
本明細書に記載されるように、非アルファ化デンプン、カルシウムイオンをキレート化することを実質的に回避する弱酸および／または少量の強酸の形態の酸、ならびに水が混合され、押出機に供給される。いくつかの実施形態では、追加の水が押出機に添加されてもよい。押出機中にある間、加熱要素および機械的剪断の組み合わせがデンプンを融解およびアルファ化し、弱酸がデンプンを本明細書に記載されるような望ましい粘度によって示される所望の分子量に部分的に加水分解する。押出機中の条件はまた、機械的エネルギーのため、デンプン分子を分解させ、これは酸修飾の同じ効果を部分的にもたらす。いくつかの実施形態に従った押出機中の条件（例えば、高い反応温度および高圧）がこの化学反応を促進するため、弱酸および／または少量の強酸が使用され得ると考えられる。したがって、好ましい実施形態の方法は、デンプン酸修飾の効率を改善する。
【００５７】
主スクリュは、所望の混合および機械的剪断が達成されるように、任意の好適な速度で操作され得る。例えば、いくつかの実施形態では、主スクリュは、約３５０ＲＰＭ（±約１００ＲＰＭ）の速度で操作され得る。フィードオーガーは、所望の供給速度を達成するために、任意の好適な速度で操作され得る。例えば、いくつかの実施形態では、フィードオーガーは、約１４ＲＰＭ（±約５ＲＰＭ）の速度で操作され得る。
【００５８】
ナイフは、任意の好適な速度で操作され得る。例えば、様々な実施形態では、ナイフは、約４００ＲＰＭ〜約１，０００ＲＰＭ、例えば約４００ＲＰＭ〜約９００ＲＰＭ、約４００ＲＰＭ〜約８００ＲＰＭ、約４００ＲＰＭ〜約７００ＲＰＭ、約４００ＲＰＭ〜約６００ＲＰＭ、約４００ＲＰＭ〜約５００ＲＰＭ、約５００ＲＰＭ〜約１，０００ＲＰＭ、約５００ＲＰＭ〜約９００ＲＰＭ、約５００ＲＰＭ〜約８００ＲＰＭ、約５００ＲＰＭ〜約７００ＲＰＭ、約５００ＲＰＭ〜約６００ＲＰＭ、約６００ＲＰＭ〜約１，０００ＲＰＭ、約６００ＲＰＭ〜約９００ＲＰＭ、約６００ＲＰＭ〜約８００ＲＰＭ、約６００ＲＰＭ〜約７００ＲＰＭ、約７００ＲＰＭ〜約１，０００ＲＰＭ、約７００ＲＰＭ〜約９００ＲＰＭ、約７００ＲＰＭ〜約８００ＲＰＭ、約８００ＲＰＭ〜約１，０００ＲＰＭ、約８００ＲＰＭ〜約９００ＲＰＭ、または９００ＲＰＭ〜約１，０００ＲＰＭの速度で操作され得る。
【００５９】
湿潤デンプンは、材料を燃焼させることなく湿潤デンプンが十分にアルファ化されるように、任意の好適な温度で、ダイを有する押出機中でアルファ化および酸修飾され得る。例えば、湿潤デンプンは、約１５０℃（約３００°Ｆ）〜約２１０℃（約４１０°Ｆ）、例えば、様々な実施形態では、約１５０℃〜約２０５℃（約４００°Ｆ）、約１５０℃〜約１９９℃（約３９０°Ｆ）、約１５０℃〜約１９３℃（約３８０°Ｆ）、約１５０℃〜約１８８℃（約３７０°Ｆ）、約１５０℃〜約１８２℃（約３６０°Ｆ）、約１５４℃（約３１０°Ｆ）〜２１０℃、約１５４℃〜約２０５℃（約４００°Ｆ）、約１５４℃〜約１９９℃、約１５４℃〜約１９３℃、約１５４℃〜約１８８℃、約１５４℃〜約１８２℃、約１６０℃（約３２０°Ｆ）〜約２１０℃、約１６０℃〜約２０５℃（約４００°Ｆ）、約１６０℃〜約１９９℃、約１６０℃〜約１９３℃、約１６０℃〜約１８８℃、約１６０℃〜約１８２℃、約１６６℃（約３３０°Ｆ）〜約２１０℃、約１６６℃〜約２０５℃、約１６６℃〜約１９９℃、約１６６℃〜約１９３℃、約１６６℃〜約１８８℃、約１６６℃〜約１８２℃、約１７１℃（約３４０°Ｆ）〜約２１０℃、約１７１℃〜約２０５℃、約１７１℃〜約１９９℃、約１７１℃〜約１９３℃、約１７１℃〜約１８８℃、約１７１℃〜約１８２℃、約１７７℃（約３５０°Ｆ）〜約２１０℃、約１７７℃〜約２０５℃、約１７７℃〜約１９９℃、約１７７℃〜約１９３℃、約１７７℃〜約１８８℃、または約１７７℃〜約１８２℃の温度で、ダイを有する押出機中でアルファ化および酸修飾され得る。押出機のダイは、本明細書に記載される任意の十分な温度であり得るが、ダイ温度は、一般に、デンプン結晶の融解温度を超える。
【００６０】
ゲル化の程度は、例えば、少なくとも約７０％以上、例えば、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％、少なくとも約９９％、または完全（１００％）など、任意の好適な量であってもよい。下記のように壁板を作製する場合、そのようなより低い程度のゼラチン化を有するデンプンがスタッコスラリーに添加され得、例えば、追加のゼラチン化（例えば、１００％）が窯中で行われる。
【００６１】
アルファ化および酸修飾に対する適切な条件が達成されるように、押出機中の圧力は、任意の好適なレベルであってもよい。押出機内部の圧力は、押し出されている原料、水分含量、ダイ温度、およびスクリュ速度によって決定され、これは、当業者によって認識されるであろう。例えば、押出機中の圧力は、少なくとも約２，０００ｐｓｉ（約１３，８００ｋＰａ）、例えば、少なくとも約２，２５０ｐｓｉ（約１５，５００ｋＰａ）、少なくとも約２，５００ｐｓｉ（約１７，２００ｋＰａ）、少なくとも約２，７５０ｐｓｉ（約１９，０００ｋＰａ）、少なくとも約３，０００ｐｓｉ（約２０，６５０ｋＰａ）、少なくとも約３，５００ｐｓｉ（約２４，１００ｋＰａ）、少なくとも約４，０００ｐｓｉ（約２７，６００ｋＰａ）、または少なくとも約４，５００ｐｓｉ（約３１，０００ｋＰａ）であってもよい。いくつかの実施形態では、圧力は、約２，０００ｐｓｉ〜約５，０００ｐｓｉ（３４，５００ｋＰａ）、例えば、約２，０００ｐｓｉ〜約４，５００ｐｓｉ、約２，０００ｐｓｉ〜約４，０００ｐｓｉ、約２，０００ｐｓｉ〜約３，５００ｐｓｉ、約２，０００ｐｓｉ〜約３，０００ｐｓｉ、約２，０００ｐｓｉ〜約２，５００ｐｓｉ、約２，５００ｐｓｉ〜約５，０００ｐｓｉ、約２，５００ｐｓｉ〜約４，５００ｐｓｉ、約２，５００ｐｓｉ〜約４，０００ｐｓｉ、約２，５００ｐｓｉ〜約３，５００ｐｓｉ、約２，５００ｐｓｉ〜約３，０００ｐｓｉ、約３，０００ｐｓｉ〜約５，０００ｐｓｉ、約３，０００ｐｓｉ〜約４，５００ｐｓｉ、約３，０００ｐｓｉ〜約４，０００ｐｓｉ、約３，０００ｐｓｉ〜約３，５００ｐｓｉ、約３，５００ｐｓｉ〜約５，０００ｐｓｉ、約４，０００ｐｓｉ〜約５，０００ｐｓｉ、約４，０００ｐｓｉ〜約４，５００ｐｓｉ、または約４，５００ｐｓｉ〜約５，０００ｐｓｉであってもよい。
【００６２】
アルファ化部分加水分解デンプンを押出機において単一ステップで調製することは、連続して２つのステップでデンプンをアルファ化および酸修飾するよりもかなり速いことが分かっている。任意の他の方法で調製されたデンプンよりもかなり大量のアルファ化部分加水分解デンプンが、好ましい実施形態に従った方法で調製され得る。より高い生産量およびより速い生産速度は、高温および／または高圧での高い反応速度による。いくつかの実施形態では、アルファ化および酸修飾は、約５分未満、例えば、約４分未満、例えば、約３分未満、約２分未満、約９０秒未満、約７５秒未満、約１分未満、約４５秒未満、約３０秒未満、約２５秒未満、約２０秒未満、約１５秒未満、または約１０秒未満に起こる。加えて、いくつかの実施形態では、アルファ化および酸修飾は、上記の点のうちのいずれか２つによって制約された押出機中の速度で起こる。例えば、アルファ化および酸修飾速度は、約１０秒〜５分、例えば、約１０秒〜約４分、約１０秒〜約３分、約１０秒〜約２分、約１０秒〜約９０秒、約１０秒〜約７５秒、約１０秒〜約１分、約１０秒〜約４５秒、約１０秒〜約３０秒、約１０秒〜約２５秒、約１０秒〜約２０秒、または約１０秒〜約１５秒であってもよい。
【００６３】
アルファ化部分加水分解デンプンを調製する方法は、任意の十分な速度で起こる連続的な方法であってもよい。いくつかの実施形態では、デンプンは、少なくとも約１００ｋｇ／時間、例えば、少なくとも約１５０ｋｇ／時間、少なくとも約２００ｋｇ／時間、少なくとも約２５０ｋｇ／時間、少なくとも約３００ｋｇ／時間、少なくとも約３５０ｋｇ／時間、少なくとも約４００ｋｇ／時間、少なくとも約４５０ｋｇ／時間、５００ｋｇ／時間、少なくとも約５５０ｋｇ／時間、例えば、少なくとも約６００ｋｇ／時間、少なくとも約６５０ｋｇ／時間、少なくとも約７００ｋｇ／時間、少なくとも約７５０ｋｇ／時間、少なくとも約８００ｋｇ／時間、少なくとも約８５０ｋｇ／時間、少なくとも約９００ｋｇ／時間、少なくとも約９５０ｋｇ／時間、少なくとも約１，０００ｋｇ／時間、少なくとも約１，０５０ｋｇ／時間、少なくとも約１，１００ｋｇ／時間、少なくとも約１，１５０ｋｇ／時間、少なくとも約１，２００ｋｇ／時間、少なくとも約１，２５０ｋｇ／時間、少なくとも約１，３００ｋｇ／時間、少なくとも約１，３５０ｋｇ／時間、少なくとも約１，４００ｋｇ／時間、少なくとも約１，４５０ｋｇ／時間、または少なくとも約１，５００ｋｇ／時間の押出機中の生産速度でアルファ化および酸修飾される。加えて、いくつかの実施形態では、押出機中の生産速度は、上記の点のうちのいずれか２つによって制約され得る。例えば、生産速度は、約１００ｋｇ／時間〜約１，５００ｋｇ／時間（例えば、約１００ｋｇ／時間〜約１，５００ｋｇ／時間、約１００ｋｇ／時間〜１，０００ｋｇ／時間、約２５０ｋｇ／時間〜約１，５００ｋｇ／時間、約２５０ｋｇ／時間〜約１，０００ｋｇ／時間、約６００ｋｇ／時間〜約１，２５０ｋｇ／時間、約６５０ｋｇ／時間〜約１，２００ｋｇ／時間、約７００ｋｇ／時間〜約１，１００ｋｇ／時間、約７５０ｋｇ／時間〜約１，０００ｋｇ／時間など）であってもよい。
【００６４】
いくつかの実施形態では、押出機中の条件（例えば、高温および高圧）が、単一ステップでデンプンを効率的かつ十分にアルファ化および酸修飾するのを特に助長することが、本発明者らによって発見された。押出機が湿潤デンプンを混合すると、非常に高い摩擦を生じさせ、それにより熱を生成する。剪断力は、押出機中のスクリュとチャンバとの間の空間が非常に小さいため、押出機中のスクリュによってもたらされる。特定の機械的エネルギー（ＳＭＥ）は、単位質量当たりの物体の機械的エネルギーを表す。ＳＭＥは、水分含量に依存する。高い水分含量（例えば、流動性の目的の）は、低い粘度および低い摩擦、したがってより小さいＳＭＥをもたらす。より多くの水分が存在する場合、低い粘度および低い摩擦のため、より小さいＳＭＥが生じる。本明細書に記載される本開示の湿潤デンプン前駆体中の水分含量は、効果的なＳＭＥを提供する。
【００６５】
押出機において、本明細書に記載されるいくつかの実施形態によって提供される条件により、デンプンは、非常に効率的にアルファ化される。いかなる特定の理論にも束縛されることを望まないが、いくつかの実施形態に従った押出機中の良好な混合は、押出機中の反応のためにより少ない水を必要とすると考えられる。非常に低い水分含量は、反応物の高濃度を促進し、これは、化学反応速度を加速させることができる。押出機の高温もまた、反応速度を大幅に加速させる。デンプンが押出機から出るとき、それがアルファ化され、部分的に加水分解されるように、反応は起こっている。
【００６６】
従来の酸修飾では、デンプンは、強酸溶液に添加される。この従来の方法は、連続してではなく、本明細書に記載されるように、押出機において単一ステップでデンプンを同時にアルファ化および酸修飾する驚くべき、かつ予想外の方法よりもかなり多くの水および酸を使用する。従来の酸修飾は、数時間かかる。反応が行われた後、酸は中和され、精製され、かつ洗い流される必要がある。中和および精製ステップは、時間およびコストがかかる。
【００６７】
従来の酸修飾においてカルシウムイオンのキレート化を実質的に回避する弱酸または少量の強酸を使用することは、従来は望ましくないと考えられていた。これは、従来の方法では、酸が弱いほど、または強酸の量が少ないほど、酸修飾がより時間がかかるためである。したがって、従来の酸修飾においては、大量の強酸（例えば、約−１．７未満のｐＫａを有する）が望ましかった。驚くべきことに、かつ予想外に、アルファ化部分加水分解デンプンが、本明細書に記載される弱酸または少量の強酸を使用する本開示の実施形態に従って、押出機中で調製される場合、弱酸性条件および石膏結晶化への少ない干渉のそれぞれにより、中和および精製ステップの必要がない。いくつかの実施形態では、アルファ化部分加水分解デンプン中に酸が依然として存在し得る。
【００６８】
デンプンの特性、および石膏ボードでデンプンを使用する利点
いくつかの実施形態に従って押出機中で調製されるデンプンは、アルファ化部分加水分解デンプンであってもよい。いくつかの実施形態では、デンプンは、本明細書に記載されるように、必要に応じて様々な特性（例えば、中程度の粘度、冷水溶解性、冷水粘度など）を有するように調製され得る。
【００６９】
いくつかの実施形態に従って押出機中で調製されたアルファ化部分加水分解デンプンは、石膏ボードで使用するのに好適であり得る。例えば、石膏ボードでの適用のために、アルファ化および酸修飾は、本明細書に記載される本開示の実施形態に従って所望の粘度（したがって、分子量範囲）を達成することによって、例えば、強度目的で有益である。本明細書で考察される壁板の作製方法において、スタッコスラリーに導入されるデンプンは、少なくとも約７０％ゼラチン化、例えば、少なくとも約７５％ゼラチン化、少なくとも約８０％ゼラチン化、少なくとも約８５％ゼラチン化、少なくとも約９０％がゼラチン化、少なくとも約９５％ゼラチン化、少なくとも約９７％ゼラチン化、または１００％ゼラチン化（すなわち、完全にゼラチン化）され得る。
【００７０】
さらに、本開示の実施形態に従って、本明細書に記載されるカルシウムイオンのキレート化を実質的に回避する弱酸を含む湿潤デンプンを、押出機に供給することによって、デンプンが加水分解され、これにより、所望の粘度が達成され、したがって所望の分子量範囲が達成されていることを示す。それにより、粘度は、当業者によって理解されるように、アルファ化部分加水分解デンプンの分子量を示す。
【００７１】
いくつかの実施形態では、いくつかの実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンは、アルファ化部分加水分解デンプンが、ＶＭＡ法に従った条件に供されたときに「中程度」の粘度を有する（すなわち、約２０センチポアズ〜約３００センチポアズの粘度を有する）ように調整され得、水中のアルファ化部分加水分解デンプンは、アルファ化部分加水分解デンプンおよび水の総重量の１５重量％である。したがって、ＶＭＡ法は、アルファ化部分加水分解デンプンが、ＶＭＡ法の条件に供されたときに中程度の粘度特性を示すかどうかを判断するために使用される。これは、アルファ化部分加水分解デンプンが、これらの条件下で石膏スラリーに添加されなければならないことを意味しない。むしろ、アルファ化部分加水分解デンプンをスラリーに添加する場合、それは、湿潤（水中の様々な濃度のデンプン中で）または乾燥形態であってもよく、本明細書に記載されるように、または別様にＶＭＡ法に記載される条件下で完全にゼラチン化される必要はない。
【００７２】
いくつかの実施形態では、アルファ化デンプンの中程度の粘度は、約２０センチポアズ〜約３００センチポアズ、例えば、約２０センチポアズ〜約２５０センチポアズ、約３０センチポアズ〜約２００センチポアズ、または約５０センチポアズ〜約３００センチポアズであってもよい。本開示の実施形態では、ＶＭＡ法で試験されたときのアルファ化デンプンの粘度は、例えば、表１Ａおよび１Ｂに列挙されるようなものであってもよい。表中、「Ｘ」は「約［最上行の対応する値］〜約［最左列の対応する値］」の範囲を表す。示された値は、アルファ化デンプンの粘度をセンチポアズ（ｃＰ）で表す。提示を容易にするために、各値が「約」その値を表すことが理解されるであろう。例えば、表１Ａの最初の「Ｘ」は、「約２０センチポアズ〜約２５センチポアズ」の範囲である。
【００７３】
【表１Ａ】
2019517984.tif 000003
【００７４】
【表１Ｂ】
2019517984.tif 000004
【００７５】
したがって、本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンの粘度は、表１Ａまたは１Ｂに記載された上記の終点のうちのいずれかの間およびそれらを含む範囲を有することができる。あるいは、いくつかの実施形態では、アルファ化部分加水分解デンプンは、本明細書に記載されるブラベンダー法に従って測定された約５ブラベンダー単位（ＢＵ）〜約３３ＢＵ、例えば、約１０ＢＵ〜約３０ＢＵ、約１２ＢＵ〜約２５ＢＵ、または約１５ＢＵ〜約２０ＢＵの粘度（１０％固形分、９３℃）を有する。
【００７６】
いくつかの実施形態では、本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンは、それらが適用される製品（例えば、壁板）の強度に大きな利点を提供することができる。デンプンは、３つのヒドロキシル基を含有するグルコースモノマーを含有するため、デンプンは、石膏結晶への水素結合のための多くの部位を提供する。いかなる特定の理論にも束縛されることを望まないが、いくつかの実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンの分子サイズは、デンプン分子の最適な可動性を可能にして、デンプン分子を石膏結晶と整列させて、石膏結晶へのデンプンの良好な結合を促進して、例えば、水素結合を介して、得られた結晶質石膏マトリクスを強化すると考えられる。
【００７７】
より長い鎖長およびより高い分子量（粘度が高すぎる）、ならびにより短い鎖長およびより低い分子量（粘度が低すぎる）のそれぞれのいずれかを有する、例えば、より高い粘度を有する、本明細書に記載される方法とは別の方法に従って調製された従来のアルファ化デンプンは、同じ利益の組み合わせを提供しない。本発明者らは、例えば、中程度の粘度（デンプンの中程度の分子量を表す）を有する溶解デンプン分子が、いくつかの実施形態において、デンプン分子の最適な可動性を可能にして、デンプン分子を石膏結晶と整列させて、良好なデンプンおよび石膏の水素結合ならびにコア強度を促進することを発見した。
【００７８】
本開示のいくつかの実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンはまた、いくつかの実施形態において、水必要量に関して利点を提供する。従来のアルファ化デンプンを石膏スラリーに添加することは、追加の水が所望の程度のスラリー流動性を維持するために、石膏スラリーに添加されることを必要とする。これは、従来のアルファ化デンプンが粘性を増加させ、石膏スラリーの流動性を低下させるためである。したがって、従来の系におけるアルファ化デンプンの使用は、石膏スラリー中にさらに過剰な水が必要とされるような水必要量の増加をもたらしていた。
【００７９】
本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプン、特に所望の中程度の粘度を有するものは、特に従来のデンプンと比較して、石膏スラリー中の水必要量に対する効果が低減されるように、より少ない水を必要とする。さらに、より少ないデンプンが使用され得るような、本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンの効率により、本開示のいくつかの実施形態に従って、水必要量に対するプラスの影響がさらに有意になり得る。このより低い水必要量は、製造中にかなりの効率を提供する。例えば、過剰な水は、乾燥のためのエネルギー投入を必要とする。乾燥に対応するために、ライン速度が減速されなければならない。したがって、石膏スラリー中の水負荷を低減することによって、より少ないエネルギー資源およびコスト、並びにより速い生産速度が見られる。いくつかの実施形態では、石膏スラリー中の水必要量の増加は、例えば、異なる方法によって調製された、３００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（例えば、約７７３センチポアズの粘度を有するコーンスターチ）などの他のデンプンが必要とする水必要量の増加よりも小さい。
【００８０】
押出機中でアルファ化および酸修飾されるのに十分である限り、アルファ化部分加水分解デンプンを調製する際に、任意の好適な非アルファ化デンプンが選択され得る。本明細書で使用される場合、「デンプン」は、デンプン構成成分を含む組成物を指す。したがって、デンプンは、１００％純粋なデンプンであってもよく、またはデンプン構成成分が、デンプン組成物の少なくとも約７５重量％を構成する限り、タンパク質および繊維などの小麦粉に通常見られるものなどの他の構成成分を有してもよい。デンプンは、小麦粉の少なくとも約７５重量％のデンプン（例えば、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％など）を有する小麦粉など、デンプンを含有する小麦粉（例えば、コーンフラワー）の形態であってよい。一例として、かつ何ら限定されないが、デンプンは、デンプンを含有するコーンフラワーの形態であってもよい。
【００８１】
いくつかの実施形態では、いくつかの実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンは、所望の冷水溶解性を有するように調製され得る。従来のアルファ化技術は、デンプンを冷水可溶性にすることを伴い、一般に、過剰量の水中でデンプンを調理する必要がある。しかしながら、これらの従来技術は、効率的ではない。加熱および機械的剪断の組み合わせを可能にする、本開示の実施形態に従った押出は、驚くべきことに、かつ予想外に、１つのステッププロセスで、冷水溶解性と共に低い水分含量を有するアルファ化部分加水分解デンプンを生成するために使用され得る、エネルギー効率の良い方法である。冷水溶解性は、室温（約２５℃）で水に任意の量の溶解性を有すると定義される。冷水に溶解性を示すデンプンは、石膏製品（例えば、壁板）の強度に大きな利点を提供し得ることが分かった。好ましい実施形態の冷水可溶性デンプンは、約７０％を超える冷水溶解性を有し、硬化石膏コアに添加されると、石膏コアの強度を増加させることができる。一般に、より高い冷水溶解性は、より高い程度のゼラチン化およびより高い強度を示すことが分かっている。アルファ化デンプンの水への溶解性は、室温の水に溶解するデンプンの量をデンプンの総量で割ったものとして定義される。
【００８２】
いくつかの実施形態では、本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンの冷水溶解性は、少なくとも約７０％、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％、例えば、約７０％〜約１００％、約７５％〜約１００％、約８０％〜約１００％、約８５％〜約１００％、約９０％〜約１００％、約９５％〜約１００％、約７０％〜約９９％など、約７５％〜約９９％、約８０％〜約９９％、約８５％〜約９９％、約９０％〜約９９％、約９５％〜約９９％である。好ましい実施形態では、押し出されたアルファ化部分加水分解デンプンの冷水溶解性は、約９０％〜約１００％である。
【００８３】
いかなる特定の理論にも束縛されることを望まないが、押出中の機械的エネルギーおよび熱エネルギーの組み合わせは、本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンの冷水溶解性の原因であると考えられる。デンプンが押出を受けると、デンプン分子間の水素結合が破壊されると考えられる。押し出されたデンプンが水に溶解されると、デンプンは、水分子と水素結合を形成する。アルファ化プロセスの後、押し出されたアルファ化部分加水分解デンプン分子は、自由に石膏結晶と水素結合でき、したがって、石膏製品により高い強度を付与する。したがって、冷水に溶解性を示すデンプンは、石膏壁板の強度を改善するため、従来のデンプンと比較して必要とされるデンプンは少ない。
【００８４】
いくつかの実施形態では、アルファ化部分加水分解デンプンは、本明細書に記載されるブラベンダー法に従って測定された約１０ＢＵ〜約１００ＢＵ、例えば、約２０ＢＵ〜約１００ＢＵ、約３０ＢＵ〜約１００ＢＵ、約４０ＢＵ〜約９０ＢＵ、約５０ＢＵ〜約８０ＢＵ、または約６０ＢＵ〜約７０ＢＵの冷水粘度（１０％固形分、２５°Ｃ）を有する。いくつかの実施形態では、デンプンは、２番スピンドルを有し、３０ｒｐｍの回転速度でのブルックフィールド粘度計で測定されるように、２５℃で測定されたときに約６０ｃＰ〜約１６０ｃＰの水中のデンプンの１０％スラリーの冷水粘度を有する。例えば、２５℃で測定されたときの水中のデンプンの１０％スラリーの冷水粘度は、約６０ｃＰ〜約１５０ｃＰ、約６０ｃＰ〜約１２０ｃＰ、約６０ｃＰ〜約１００ｃＰ、約７０ｃＰ〜約１５０ｃＰ、約７０ｃＰ〜約１２０ｃＰ、約７０ｃＰ〜約１００ｃＰ、約８０ｃＰ〜約１５０ｃＰ、約８０ｃＰ〜約１２０ｃＰ、約８０ｃＰ〜約１００ｃＰ、約９０ｃＰ〜約１５０ｃＰ、約９０ｃＰ〜約１２０ｃＰ、約１００ｃＰ〜約１５０ｃＰ、または約１００ｃＰ〜約１２０ｃＰであってもよい。
【００８５】
ボード作製におけるデンプンの使用
いくつかの実施形態では、ボード（例えば、石膏壁板）は、少なくとも水、非アルファ化デンプン、および酸を混合して、約８重量％〜約２５重量％の水分含量を有する湿潤デンプン前駆体を形成することによって、アルファ化部分加水分解デンプンを形成することによって作製され得、酸は、カルシウムイオンのキレート化を実質的に回避する弱酸、デンプンの約０．０１重量％以下の量の強酸、またはこれらの任意の組み合わせから選択される。
【００８６】
次いで、湿潤デンプン前駆体は、ダイの温度が約１５０℃（約３００°Ｆ）〜約２１０℃（約４１０°Ｆ）である押出機に供給され、そこで、湿潤デンプンが、少なくとも部分的に加水分解されるようにアルファ化および酸修飾される。次いで、アルファ化部分加水分解デンプンは、少なくとも水およびスタッコと混合されて、スラリーを形成することができ、それは次いで、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ことができる。次いで、湿潤アセンブリは、ボードに切断され得、それは次いで、乾燥させられる。好ましくは、ボードの硬化石膏コアは、異なる方法で調製されたデンプンで作製された硬化石膏コアよりも大きい圧縮強度を有する。
【００８７】
驚くべきことに、かつ予想外に、好ましい実施形態によると、（例えば、石膏結晶マトリクスの強度を高めることによって）得られたボードコアの強度を高めるために、増加された量のアルファ化デンプンが使用され得ることが分かっている。したがって、好ましい実施形態では、アルファ化デンプンは、スタッコの１０重量％を超える量で、ボードコアを形成するためのスラリーに添加される。
【００８８】
例えば、いくつかの実施形態では、アルファ化デンプンは、スタッコの約１０．１重量％〜スタッコの約２５重量％、例えば、スタッコの約１０．１重量％〜スタッコの約２２重量％、スタッコの約１０．１重量％〜スタッコの約２０重量％、スタッコの約１０．１重量％〜スタッコの約１５重量％、スタッコの約１１重量％〜スタッコの約２５重量％、スタッコの約１１重量％〜スタッコの約２２重量％、スタッコの約１１重量％〜スタッコの約２０重量％、スタッコの約１１重量％〜スタッコの約１５重量％、スタッコの約１２重量％〜スタッコの約２５重量％、スタッコの約１２重量％〜スタッコの約２２重量％、スタッコの約１２重量％〜スタッコの約２０重量％、スタッコの約１２重量％〜スタッコの１５重量％、スタッコの約１３重量％〜スタッコの約２５重量％、スタッコの約１３重量％〜スタッコの約２２重量％、スタッコの約１３重量％〜スタッコの約２０重量％、スタッコの約１３重量％〜スタッコの約１５重量％、スタッコの約１４重量％〜スタッコの約２５重量％、スタッコの約１４重量％〜スタッコの約２２重量％、スタッコの約１４重量％〜スタッコの約２０重量％、スタッコの約１５重量％〜スタッコの約２５重量％、スタッコの約１５重量％〜スタッコの約２２重量％、スタッコの約１５重量％〜スタッコの約２０重量％、スタッコの約１５重量％〜スタッコの約１８重量％、スタッコの約１８重量％〜スタッコの約２５重量％、スタッコの約１８重量％〜スタッコの約２２重量％、またはスタッコの約２０重量％〜スタッコの約２５重量％の量で提供され得る。
【００８９】
有利に、増加された量のアルファ化デンプン（例えば、デンプン基準で１０重量％を超える）の使用に起因するボードコアへの利益の増加により、石膏壁板は、特に超軽量密度（したがって重量（密度が特定の厚さにおけるボード重量の関数であるため））で調製され得る。好ましい実施形態では、得られたボードは、約３１ｐｃｆ以下、例えば、約３０ｐｃｆ以下、約２９ｐｃｆ以下、約２８ｐｃｆ以下、約２７ｐｃｆ以下、約２６ｐｃｆ以下、約２５ｐｃｆ以下、約２４ｐｃｆ以下、約２３ｐｃｆ以下、約２２ｐｃｆ以下、約２１ｐｃｆ、または約２０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有するように調製され得る。いくつかの実施形態では、ボードは、約１５ｐｃｆ〜約３１ｐｃｆ、例えば、約１５ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約１５ｐｃｆ〜約２９ｐｃｆ、約１５ｐｃｆ〜約２８ｐｃｆ、約１５ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆ、約１５ｐｃｆ〜約２６ｐｃｆ、約１５ｐｃｆ〜約２５ｐｃｆ、約１５ｐｃｆ〜約２４ｐｃｆ、約１５ｐｃｆ〜約２３ｐｃｆ、約１５ｐｃｆ〜約２２ｐｃｆ、約１５ｐｃｆ〜約２１ｐｃｆ、約１５ｐｃｆ〜約２０ｐｃｆ、約１５ｐｃｆ〜約１９ｐｃｆ、約１５ｐｃｆ〜約１８ｐｃｆ、約１９ｐｃｆ〜約３１ｐｃｆ、約１９ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約１９ｐｃｆ〜約２９ｐｃｆ、約１９ｐｃｆ〜約２８ｐｃｆ、約１９ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆ、約１９ｐｃｆ〜約２６ｐｃｆ、約１９ｐｃｆ〜約２５ｐｃｆ、約１９ｐｃｆ〜約２４ｐｃｆ、約１９ｐｃｆ〜約２３ｐｃｆ、約１９ｐｃｆ〜約２２ｐｃｆ、または約１９ｐｃｆ〜約２１ｐｃｆの乾燥密度を有する。
【００９０】
本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンは、様々な用途のためのいくつかの実施形態では、他のデンプンと組み合わせてスラリーに添加され得る。例えば、以下に記載されるような石膏壁板の場合、本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンは、特に水必要量のある程度の増加が受け入れられる場合、他のデンプンと組み合わされて、コア強度および紙−コア結合の両方を高めることができる。
【００９１】
したがって、本開示のいくつかの実施形態では、石膏スラリーは、本開示の実施形態に従って調製された１つ以上のアルファ化部分加水分解デンプン、ならびに１つ以上の他の種類のデンプンを含み得る。他のデンプンは、例えば、２０センチポアズ未満の、および／または３００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を含むことができる。一例は、アルファ化コーンスターチ（例えば、約７７３センチポアズなど、５００センチポアズを超える粘度を有する）である。他のデンプンはまた、例えば、酸修飾デンプンなどの非アルファ化デンプン、ならびにアルキル化デンプン、例えば、エチル化デンプン（それらはゼラチン化されていない）などの形態であってもよい。デンプンの組み合わせは、石膏スラリーに添加する前に、（例えば、乾式混合物中、任意にスタッコなどの他の構成成分と、または他の湿潤成分との湿潤混合物中で）予混合されてもよく、またはそれらは、石膏スラリーに１つずつ含まれ得るか、またはそれらの任意の変化形であってもよい。本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンおよび他のデンプンの任意の好適な割合が含まれ得る。
【００９２】
例えば、本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンのデンプン含量は、石膏スラリーに添加される全デンプン含量の百分率として、例えば、少なくとも約１０重量％、例えば、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９９％、少なくとも約１００％、またはそれらの間の任意の範囲であってもよい。いくつかの実施形態では、本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンおよび他のデンプンの比は、約２５：７５、約３０：７０、約３５：６５、約５０：５０、約６５：３５、約７０：３０、約７５：２５などであってもよい。
【００９３】
デンプン構成成分に加えて、スラリーは、いくつかの実施形態では、水と、スタッコと、発泡剤（単に「発泡体」と呼ばれる時もある）と、必要に応じて他の添加剤とを含むように配合される。驚くべきことに、かつ予想外に、いくつかの実施形態、特に中程度の粘度を示すものによると、本開示の実施形態に従って押出機中で調製されたアルファ化部分加水分解デンプンなしと同じレベルでスラリーの流動性を維持するために添加される必要がある水の量は、異なる方法に従って調製されたデンプンを使用する場合に必要とされる水の量の増加よりも少ないことが分かっている。スタッコは、硫酸カルシウムα半水和物、硫酸カルシウムβ半水和物、および／または硫酸カルシウム無水石膏の形態であってもよい。スタッコは、繊維状でも非繊維状であってもよい。発泡剤は、硬化石膏の連続結晶質マトリクス内に空気間隙分布を形成するために含まれ得る。いくつかの実施形態では、発泡剤は、主重量部分の不安定構成成分と、少重量部分の安定構成成分（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。安定構成成分に対する不安定構成成分の重量比は、硬化石膏コア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。
【００９４】
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、ＵＳ  ２００７／００４８４９０およびＵＳ  ２００８／００９００６８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（発泡体）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、発泡剤は、例えば、スタッコの約０．５重量％未満、例えば、全てスタッコの重量で約０．０１％〜約０．５％、約０．０１％〜約０．４％、約０．０１％〜約０．３％、約０．０１％〜約０．２％、約０．０１％〜約０．１％、０．０２％〜約０．４％、約０．０２％〜約０．３％、約０．０２％〜約０．２％などの量でスラリー中に存在する。
【００９５】
いくつかの実施形態では、促進剤（例えば、湿潤石膏促進剤、耐熱促進剤、および気候安定化促進剤）および遅延剤などの添加剤は周知であり、含まれ得る。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／または遅延剤はそれぞれ、固体ベースで、例えば、スタッコの約０重量％〜約１０重量％（例えば、約０．１％〜約１０％）、例えば、スタッコの約０重量％〜約５重量％（例えば、約０．１％〜約５％）の量で、石膏スラリー中に存在してもよい。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、永久変形を回避する、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置かれているときにグリーン強度を促進する、耐火性を促進する、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てもよい。
【００９６】
例えば、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むことができる。本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンおよび他の成分と同様に、分散剤は、コアスラリー中に他の乾燥成分と共に乾燥形態で、および／または他の液体成分と共に液体形態で含まれ得る。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ならびにその塩（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、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などのポリカルボン酸塩分散剤、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、水溶性アニオン性高分子電解質ポリマーであり、亜硫酸蒸解を使用した木材パルプの生産からの副産物である。本開示の実施形態の原理の実施に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。
【００９７】
より低分子量の分散剤が、一般に好ましい。より低分子量のナフタレンスルホン酸塩分散剤は、より高粘度、より高分子量の分散剤よりも水必要量が低い傾向があるために好ましい。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。別の例示として、ＰＣＥ２１１型分散剤の場合、いくつかの実施形態では、分子量は、約２０，０００〜約６０，０００であってもよく、それは、分子量が６０，０００を超える分散剤よりも少ない遅延を示す。
【００９８】
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、固形分が約３５重量％〜約５５重量％の範囲内の他の水溶液も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、乾燥固体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。
【００９９】
含まれる場合、分散剤は、例えば、スタッコの重量に基づき、約０．１重量％〜約５重量％、例えば、約０．１重量％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（固体／固体）量で含まれ得る。
【０１００】
いくつかの実施形態では、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で有用なリン酸塩含有構成成分は、水溶性成分を含み、イオン、塩、または酸の形態、すなわち、それぞれが２つ以上のリン酸単位を含む縮合リン酸、それぞれが２つ以上のリン酸塩単位を含む縮合リン酸塩の塩またはイオン、およびオルトリン酸塩の一塩基塩または一価イオン、ならびに水溶性非環状ポリリン酸塩の形態であってもよい。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。
【０１０１】
いくつかの実施形態で添加される場合、リン酸塩組成物は、グリーン強度、永久変形（例えば、たるみ）に対する耐性、寸法安定性などを高めることができる。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、他のリン酸塩が好適である場合があり、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が挙げられる。
【０１０２】
リン酸塩は、いくつかの実施形態では、乾燥形態または水中の形態（例えば、約５％〜約２０％のリン酸塩溶液、例えば、約１０％溶液）で含まれ得る。含まれる場合、リン酸塩は、スタッコの重量に基づき、約０．０１重量％〜約０．５重量％、例えば、スタッコの重量に基づき、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（固体／固体基準）であってもよい。
【０１０３】
耐水性のためのシロキサンを含む、耐火性（例えば、火災定格）および／または耐水性製品のための好適な添加剤もまた、任意に含まれ得る。好適な耐火性添加剤の例としては、米国特許第８，３２３，７８５号に記載されるような高膨張微粒子、高効率ヒートシンク添加剤、繊維など、またはこれらの任意の組み合わせが挙げられ、そのような添加剤の記載は、参照により本明細に組み込まれる。バーミキュライト、アルミニウム三水和物、ガラス繊維、およびこれらの組み合わせが、いくつかの実施形態で使用され得る。
【０１０４】
例えば、いくつかの実施形態に従って有用な高膨張微粒子は、約１５６０°Ｆ（約８５０℃）で１時間の加熱後に、それらの元の体積の約３００％以上の体積膨張を示し得る。いくつかの実施形態では、約１５６０°Ｆ（約８５０℃）の温度を有するチャンバ中に１時間配置された後、それらの元の体積の約３００％〜約３８０％の体積膨張を有する高膨張バーミキュライトが使用され得る。含まれる場合、バーミキュライトなどの高膨張微粒子は、任意の好適な量で存在し得る。いくつかの実施形態では、それは、スタッコの約１重量％〜約１０重量％、例えば、約３重量％〜約６重量％の量で存在する。
【０１０５】
アルミナ三水和物およびアルミナ水和物としても知られるアルミニウム三水和物（ＡＴＨ）は、その結晶化または化合物含水量のために耐火性を高めることができる。ＡＴＨは、ヒートシンク添加剤の好適な例である。そのような高効率ヒートシンク（ＨＥＨＳ）添加剤は、パネルコアの石膏二水和物構成成分からの脱水および水蒸気の放出を引き起こす温度範囲内で、同等の量の石膏二水和物のヒートシンク容量を超えるヒートシンク容量を有する。そのような添加剤は、典型的には、石膏二水和物と同じまたは同様の温度範囲内で分解し、水蒸気を放出する、アルミニウム三水和物または他の金属水酸化物などの組成物から選択される。同等の量の石膏二水和物と比較して増加したヒートシンク効率を有する他のＨＥＨＳ添加剤（またはＨＥＨＳ添加剤の組み合わせ）が使用され得るが、好ましいＨＥＨＳ添加剤は、石膏二水和物に対して十分に増加したヒートシンク効率を提供して、火災定格または他の高温用途向けの石膏パネルに使用される場合のＨＥＨＳ添加剤の重量の任意の増加または他の望ましくない特性を相殺する。含まれる場合、ＡＴＨなどのヒートシンク添加剤は、任意の好適な量で存在する。いくつかの実施形態では、それは、スタッコの約１重量％〜約８重量％、例えば、約２重量％〜約４重量％の量で含まれる。
【０１０６】
繊維は、鉱物繊維、炭素、および／またはガラス繊維、ならびにそのような繊維の混合物、ならびにパネルに同等の利点を提供する他の同等の繊維を含み得る。いくつかの実施形態では、ガラス繊維が石膏コアスラリーおよび得られた結晶質コア構造に組み込まれる。そのような実施形態のうちのいくつかにおけるガラス繊維は、約０．５〜約０．７５インチの平均長さおよび約１１〜約１７ミクロンの直径を有することができる。他の実施形態では、そのようなガラス繊維は、約０．５〜約０．６７５インチの平均長さおよび約１３〜約１６ミクロンの直径を有し得る。含まれる場合、ガラス繊維などの繊維は、スタッコの約０．１重量％〜約３重量％、例えば、約０．５重量％〜約１重量％などの任意の好適な量で存在する。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、石膏ボード製品は、従来の壁板に見られる耐火性を超える耐火性を示す。耐火性を達成するために、ボードは、本明細書に記載されるように、最終ボード製品の耐火性を高めるある特定の添加剤から任意に形成され得る。一部の耐火ボードは、ボードがアセンブリ中にある間、ある特定の試験に合格したときに「火災定格」と見なされる。
【０１０８】
いくつかの実施形態によると、石膏ボードは、ＵＬ  Ｕ３０５、Ｕ４１９、Ｕ４２３の火災封じ込めおよび構造完全性の要件、ならびに／または同等の火災試験手順および規格に準じた火災等級を満たすか、または超えるように構成され、ここで、ボードは、本明細書で考察される耐火性添加剤を含む。したがって、本開示は、いくつかの実施形態では、本明細書で考察されるような様々なＵＬ規格の火災封じ込めならびに構造完全性の手順および規格に準じた火災等級（例えば、１７分、２０分、３０分、３／４時間、１時間、２時間など）を満たすことが可能である、石膏ボード（例えば、１／２インチまたは５／８インチの厚さで低減された重量および密度）、およびその作製方法を提供する。
【０１０９】
石膏ボードは、例えば、Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  ＵＬ  Ｕ３０５、Ｕ４１９、Ｕ４２３の仕様、およびこれらの火災試験手順のうちのいずれかと同等である任意の他の火災試験手順に従って、アセンブリ中で試験され得る。ＵＬ  Ｕ３０５、Ｕ４１９、およびＵ４２３などのＵｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓの特定の火災試験手順への本明細書における参照は、例えば、対象となっている特定のＵＬ規格と同等である任意の他のエンティティによって公布されるものなどの火災試験手順も含むことが理解されるべきである。
【０１１０】
例えば、いくつかの実施形態における石膏ボードは、ＵＬ設計番号Ｕ３０５、Ｕ４１９、またはＵ４２３のうちのいずれか１つに従って構成されたアセンブリを通る熱の伝達を抑制するのに有効であり、アセンブリは、石膏パネルの単一層を有する第１の側面と、石膏パネルの単一層を有する第２の側面とを有する。アセンブリの第１の側面上の石膏ボードの表面が、ＡＳＴＭ  Ｅ１１９−０９ａの時間−温度曲線に従って加熱される一方で、アセンブリの第２の側面上の石膏パネルの表面は、ＡＳＴＭ  Ｅ１１９−０９ａに準じた温度センサが備わっている。耐火性ボードのいくつかの実施形態では、加熱されると、温度センサの最大単一値は、約５０分後に約３２５°Ｆ未満＋周囲温度であり、かつ／または温度センサの平均値は、約５０分後に約２５０未満＋周囲温度である。いくつかの実施形態では、ボードは、約４０ポンド／立方フィート以下の密度を有する。望ましくは、ボードは、少なくとも約１１ポンド（５ｋｇ）、例えば、少なくとも約１３ポンド（５．９ｋｇ）、または少なくとも約１５ポンド（６．８ｋｇ）のコア硬度など、本明細書に記載される良好な強度を有する。
【０１１１】
いくつかの実施形態では、濃縮層中に耐火性添加剤を有する耐火性石膏ボードのアセンブリの第１の側面上の表面が加熱されると、温度センサの最大単一値は、約５５分後に約３２５°Ｆ未満＋周囲温度であり、かつ／または温度センサの平均値は、約５５分後に約２５０°Ｆ未満＋周囲温度である。他の実施形態では、アセンブリの第１の側面上の石膏ボードの表面が加熱されると、温度センサの最大単一値は、約６０分後に約３２５°Ｆ未満＋周囲温度であり、かつ／またはセンサの平均値は、約６０分後に約２５０°Ｆ未満＋周囲温度である。他の実施形態では、アセンブリの第１の側面上の石膏パネルの表面が加熱されると、温度センサの最大単一値は、約５０分後に約３２５°Ｆ未満＋周囲温度であり、かつ／または温度センサの平均値は、約５０分後に約２５０未満＋周囲温度である。他の実施形態では、アセンブリの第１の側面上の石膏パネルの表面が加熱されると、温度センサの最大単一値は、約５５分後に約３２５°Ｆ未満＋周囲温度であり、かつ／または温度センサの平均値は、約５５分後に約２５０未満＋周囲温度である。他の実施形態では、アセンブリの第１の側面上の石膏パネルの表面が加熱されると、温度センサの最大単一値は、約６０分後に約３２５°Ｆ未満＋周囲温度であり、かつセンサの平均値は、約６０分後に約２５０°Ｆ未満＋周囲温度である。
【０１１２】
いくつかの実施形態では、濃縮層中に耐火性添加剤を有する耐火性石膏ボードは、ＡＳＴＭ  Ｅ１１９−０９ａの下で１時間の火災等級を達成するためにＵＬ設計番号Ｕ３０５に従って構築された場合、アセンブリを通る熱の伝達を阻止するのに有効である。いくつかの実施形態では、ボードは、ＡＳＴＭ  Ｅ１１９−０９ａの下で１時間の火災等級を達成するためにＵＬ設計番号Ｕ４１９に従って構築された場合、アセンブリを通る熱の伝達を阻止するのに有効である。いくつかの実施形態では、石膏ボードは、ＡＳＴＭ  Ｅ１１９−０９ａの下で１時間の火災等級を達成するためにＵＬ設計番号Ｕ４２３に従って構築された場合、アセンブリを通る熱の伝達を阻止するのに有効である。いくつかの実施形態では、ボードは、約２０分以上の断熱指数（ＴＩ）および／または約１０％の高温収縮（Ｓ）を有する。いくつかの実施形態では、ボードは、約０．２以上の高温厚さ膨張の比、（ＴＥ）対Ｓ（ＴＥ／Ｓ）を有する。
【０１１３】
さらに、いくつかの実施形態では、石膏ボードは、約１５６０°Ｆ（８５０℃）に加熱されたときに、ｘ−ｙ方向（幅−長さ）の約１０％未満の高温収縮および約２０％よりも大きいｚ方向（厚さ）の高温収縮を有する、低減された重量および密度の耐火性石膏ボードの形態であり得る。さらに他の実施形態では、壁または他のアセンブリで使用される場合、そのようなアセンブリは、より重く、より高密度の商業用火災定格パネルで作製されたアセンブリと同等の火災試験性能を有する。いくつかの実施形態では、パネルの高温収縮は、典型的には、ｘ−ｙ方向（幅−長さ）で約１０％未満である。いくつかの実施形態では、ｚ方向の高温厚さ膨張対ｘ−ｙ高温収縮の比は、１５７０°Ｆ（８５５℃）で少なくとも約２〜約１７超である。
【０１１４】
いくつかの実施形態では、本開示の原理に従って形成された耐火性石膏ボードおよびその作製方法は、約１８００°Ｆ（９８０℃）で１時間加熱されたときに約８５％以上の平均収縮抵抗を示すパネルを提供することができる。他の実施形態では、石膏ボードは、約１８００°Ｆ（９８０℃）で１時間加熱されたときに約７５％以上の平均収縮抵抗を示す。
【０１１５】
本開示に従ったある程度火災に関連した製品のボードは、約１７分以上、例えば、約２０分以上、約３０分以上、約４５分以上、約６０分以上などの断熱指数（ＴＩ）、ならびに／またはｘ−ｙ方向で約１０％未満の高温収縮（約１５６０°Ｆ（８５０℃）の温度で）、および約２０％よりも大きいｚ方向の膨張を有することができる。耐火性の実施形態は、比較的高い密度を有することができ、例えば、石膏ボードは、約４０ポンド／立方フィート以下（例えば、３７ｐｃｆ以下、３５ｐｃｆ以下、３３ｐｃｆ以下、または本明細書に列挙された他の密度）の密度（Ｄ）を有することができる。カバーシート間の石膏層は、約０．６分／ポンド／立方フィート（０．０３８分／（ｋｇ／ｍ３））以上のＴＩ／Ｄ比を石膏ボードに提供するのに有効であり得る。
【０１１６】
耐火性または耐水性添加剤は、所望かつ有効であるように任意の好適な量で含まれ得る。例えば、含まれる場合、耐火性または耐水性添加剤は、スタッコの約０．５重量％〜約１０重量％、例えば、スタッコの約１重量％〜約１０重量％、約１重量％〜約８重量％、約２重量％〜約１０重量％、約２重量％〜約８重量％などの量であってもよい。
【０１１７】
含まれる場合、いくつかの実施形態では、シロキサンは、好ましくはエマルジョンの形態で添加される。次いで、スラリーが成形され、シロキサンの重合を促進して高架橋シリコーン樹脂を形成する条件下で乾燥させられる。シロキサンの重合を促進して高架橋シリコーン樹脂を形成する触媒が、石膏スラリーに添加され得る。いくつかの実施形態では、Ｗａｃｋｅｒ−Ｃｈｅｍｉｅ  ＧｍｂＨ（Ｍｕｎｉｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ）によってＳＩＬＲＥＳ  ＢＳ  ９４の名称で販売されている無溶媒メチル水素シロキサン流体が、シロキサンとして使用され得る。この製品は、水または溶媒を含有しないシロキサン流体である。いくつかの実施形態では、乾燥成分の重量に基づき、約０．３％〜約１．０％のＢＳ  ９４シロキサンが使用され得ることが企図される。例えば、いくつかの実施形態では、乾燥スタッコ重量に基づき、約０．４％〜約０．８％のシロキサンを使用することが好ましい。
【０１１８】
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。しかしながら、本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンは、他のデンプン（例えば、異なる方法に従って調製された従来のアルファ化デンプン）と比較して、デンプンを調節するためにスラリーに添加される必要がある水の量を低減するため、スラリーは、いくつかの実施形態では、特に低重量／密度で、他のデンプン含有石膏スラリーにとって従来であるものよりも低い水／スタッコ比の投入量で配合され得る。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１．１、約０．４〜約０．９、約０．４〜約０．８５、約０．４５〜約０．８５、約０．５５〜約０．８５、約０．５５〜約０．８、約０．６〜約０．９、約０．６〜約０．８５、約０．６〜約０．８などであってもよい。
【０１１９】
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、本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンを含むスラリーから形成されたボードコアは、いくつかの実施形態では、より軽量のボード（例えば、約３５ｐｃｆ以下の密度を有する）についてさえ、例えば、４５ｌｂｓ／ＭＳＦ未満（例えば、約３３ｌｂｓ／ＭＳＦ〜４５ｌｂｓ／ＭＳＦ）などのより低い坪量のカバーシートを有するボードにおいてさえ、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。
【０１２０】
いくつかの実施形態では、特により低密度ボードの強度（例えば、釘抜き強度）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）の坪量を有することができる。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、設置時に「表面」の紙面）が釘抜き抵抗および取り扱いを強化するために、上記のより高い坪量を有することができる一方で、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、または約３３ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約４０ｌｂｓ／ＭＳＦの坪量）を有することができる。
【０１２１】
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、本明細書ではボード重量の尺度として使用される。本明細書に記述されるように、本開示の好ましい実施形態は、本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンによって提供される強化された強度が、良好な強度および他のデンプンから作製されたボードよりも低い水必要量を有する、より軽量のボードの使用を有利に可能にする。例えば、好ましい実施形態に従ったアルファ化デンプンの増加された量は、良好な強度特性を有する超軽量ボード（例えば、３１ｐｃｆ以下の密度の）を調製するために使用され得る。しかしながら、本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンの利点は、様々なボード密度、例えば、約４０ｐｃｆ以下、例えば約２０ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約３７ｐｃｆなどにわたって見られる。
【０１２２】
他の実施形態では、ボード密度は、約２０ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、例えば、約２０ｐｃｆ〜約３４ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約３３ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約３２ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約３１ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約２９ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約２８ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約２６ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約２５ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約２４ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約２３ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約２２ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約３４ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約３３ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約３２ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約３１ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約２９ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約２８ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約２６ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約２５ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約２４ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約２３ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約３４ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約３３ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約３２ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約３１ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約２９ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約２８ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆ、または約２４ｐｃｆ〜約２６ｐｃｆであってもよい。
【０１２３】
本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンがスラリーに添加されて、本開示に従った製品に強度強化を提供することができ、それは、より低い重量／密度で特に有益であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、本開示の実施形態に従って作製されたボードは、実施例４に記載される方法に従って試験されたように、２９ｐｃｆの密度で少なくとも約４００ｐｓｉ（２，７５０ｋＰａ）の圧縮強度を有する。有利に、本明細書に記載される様々なボード密度においける様々な実施形態において、いくつかの実施形態に従った方法によって生産されたボードは、少なくとも約１７０ｐｓｉ（１，１７０ｋＰａ）、例えば、約１７０ｐｓｉ〜約１，０００ｐｓｉ（６，９００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ〜約９００ｐｓｉ（６，２００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ〜約８００ｐｓｉ（５，５００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ〜約７００ｐｓｉ（４，８００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ〜約６００ｐｓｉ（４，１００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ〜約５００ｐｓｉ（３，４５０ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ〜約４５０ｐｓｉ（３，１００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ〜約４００ｐｓｉ（２，７６０ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ〜約３５０ｐｓｉ（２，４１０ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ〜約３００ｐｓｉ（２，０７０ｋＰａ）、または約１７０ｐｓｉ〜約２５０ｐｓｉ（１，７２０ｋＰａ）の圧縮強度を有するように調製され得る。いくつかの実施形態では、ボードは、少なくとも約４５０ｐｓｉ（３，１００ｋＰａ）、少なくとも約５００ｐｓｉ（３，４５０ｋＰａ）、少なくとも約５５０ｐｓｉ（３，８００ｋＰａ）、少なくとも約６００ｐｓｉ（４，１００ｋＰａ）、少なくとも約６５０ｐｓｉ（４，５００ｋＰａ）、少なくとも約７００ｐｓｉ（４，８００ｋＰａ）、少なくとも約７５０ｐｓｉ（５，２００ｋＰａ）、少なくとも約８００ｐｓｉ（５，５００ｋＰａ）、少なくとも約８５０ｐｓｉ（５，８５０ｋＰａ）、少なくとも約９００ｐｓｉ（６，２００ｋＰａ）、少なくとも約９５０ｐｓｉ（６，５５０ｋＰａ）、または少なくとも約１，０００ｐｓｉ（６，９００ｋＰａ）の圧縮強度を有する。加えて、いくつかの実施形態では、圧縮強度は、上記の点のうちのずれか２つによって制約され得る。例えば、圧縮強度は、約４５０ｐｓｉ〜約１，０００ｐｓｉ（例えば、約５００ｐｓｉ〜約９００ｐｓｉ、約６００ｐｓｉ〜約８００ｐｓｉなど）であってもよい。
【０１２４】
いくつかの実施形態では、本開示に従って作製されたボードは、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３−１０に従った試験プロトコルを満たす。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場合、ボードは、ＡＳＴＭ  Ｃ４７３−１０、方法Ｂに従って決定されるように、少なくとも約６５ｌｂｆ（重量ポンド）、例えば、少なくとも約６８ｌｂｆ、少なくとも約７０ｌｂｆ、少なくとも約７２ｌｂｆ、少なくとも約７５ｌｂｆ、少なくとも約７７ｌｂｆなどの釘抜き抵抗を有する。様々な実施形態では、釘抜き抵抗は、約６８ｌｂｆ〜約１００ｌｂｆ、例えば、約６８ｌｂｆ〜約９５ｌｂｆ、約６８ｌｂｆ〜約９０ｌｂｆ、約６８ｌｂｆ〜約８５ｌｂｆ、約６８ｌｂｆ〜約８０ｌｂｆ、約６８ｌｂｆ〜約７７ｌｂｆ、約６８ｌｂｆ〜約７５ｌｂｆ、約６８ｌｂｆ〜約７２ｌｂｆ、約６８ｌｂｆ〜約７０ｌｂｆ、約７０ｌｂｆ〜約１００ｌｂｆ、約７０ｌｂｆ〜約９５ｌｂｆ、約７０ｌｂｆ〜約９０ｌｂｆ、約７０ｌｂｆ〜約８５ｌｂｆ、約７０ｌｂｆ〜約８０ｌｂｆ、約７０ｌｂｆ〜約７７ｌｂｆ、約７０ｌｂｆ〜約７５ｌｂｆ、約７０ｌｂｆ〜約７２ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約１００ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約９５ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約９０ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約８５ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約８０ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約７７ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約７５ｌｂｆ、約７５ｌｂｆ〜約１００ｌｂｆ、約７５ｌｂｆ〜約９５ｌｂｆ、約７５ｌｂｆ〜約９０ｌｂｆ、約７５ｌｂｆ〜約８５ｌｂｆ、約７５ｌｂｆ〜約８０ｌｂｆ、約７５ｌｂｆ〜約７７ｌｂｆ、約７７ｌｂｆ〜約１００ｌｂｆ、約７７ｌｂｆ〜約９５ｌｂｆ、約７７ｌｂｆ〜約９０ｌｂｆ、約７７ｌｂｆ〜約８５ｌｂｆ、または約７７ｌｂｆ〜約８０ｌｂｆであってもよい。
【０１２５】
曲げ強度に関して、いくつかの実施形態では、１／２インチの厚さのボードに鋳造する場合、ボードは、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３、方法Ｂに従って決定されるように、機械方向で少なくとも約３６ｌｂｆ（例えば、少なくとも約３８ｌｂｆ、少なくとも約４０ｌｂｆなど）、および／または機械横方向で少なくとも約１０７ｌｂｆ（例えば、少なくとも約１１０ｌｂｆ、少なくとも約１１２ｌｂｆなど）の曲げ強度を有する。様々な実施形態において、ボードは、約３６ｌｂｆ〜約６０ｌｂｆ、例えば、約３６ｌｂｆ〜約５５ｌｂｆ、約３６ｌｂｆ〜約５０ｌｂｆ、約３６ｌｂｆ〜約４５ｌｂｆ、約３６ｌｂｆ〜約４０ｌｂｆ、約３６ｌｂｆ〜約３８ｌｂｆ、約３８ｌｂｆ〜約６０ｌｂｆ、約３８ｌｂｆ〜約５５ｌｂｆ、約３８ｌｂｆ〜約５０ｌｂｆ、約３８ｌｂｆ〜約４５ｌｂｆ、約３８ｌｂｆ〜約４０ｌｂｆ、約４０ｌｂｆ〜約６０ｌｂｆ、約４０ｌｂｆ〜約５５ｌｂｆ、約４０ｌｂｆ〜約５０ｌｂｆ、または約４０ｌｂｆ〜約４５ｌｂｆの機械方向の曲げ強度を有することができる。様々な実施形態において、ボードは、約１０７ｌｂｆ〜約１３０ｌｂｆ、例えば、約１０７ｌｂｆ〜約１２５ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆ〜約１２０ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆ〜約１１５ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆ〜約１１２ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆ〜約１１０ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆ〜約１３０ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆ〜約１２５ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆ〜約１２０ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆ〜約１１５ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆ〜約１１２ｌｂｆ、約１１２ｌｂｆ〜約１３０ｌｂｆ、約１１２ｌｂｆ〜約１２５ｌｂｆ、約１１２ｌｂｆ〜約１２０ｌｂｆ、または約１１２ｌｂｆ〜約１１５ｌｂｆの機械横方向の曲げ強度を有することができる。
【０１２６】
加えて、いくつかの実施形態では、ボードは、ＡＳＴＭ  Ｃ４７３−１０、方法Ｂに従って決定されるように、少なくとも約１１ｌｂｆ、例えば、少なくとも約１２ｌｂｆ、少なくとも約１３ｌｂｆ、少なくとも約１４ｌｂｆ、少なくとも約１５ｌｂｆ、少なくとも約１６ｌｂｆ、少なくとも約１７ｌｂｆ、少なくとも約１８ｌｂｆ、少なくとも約１９ｌｂｆ、少なくとも約２０ｌｂｆ、少なくとも約２１ｌｂｆ、または少なくとも約２２ｌｂｆの平均コア硬度を有することができる。いくつかの実施形態では、ボードは、約１１ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、例えば、約１１ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約２１ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約２０ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約１９ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約１８ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約１７ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約１６ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約１５ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約１４ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約１３ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約１２ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約２１ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約２０ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約１９ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約１８ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約１７ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約１６ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約１５ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約１４ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約１３ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約２１ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約２０ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約１９ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約１８ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約１７ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約１６ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約１５ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約１４ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ〜約２１ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ〜約２０ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ〜約１９ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ〜約１８ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ〜約１７ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ〜約１６ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ〜約１５ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ〜約２１ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ〜約２０ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ〜約１９ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ〜約１８ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ〜約１７ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ〜約１６ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ〜約２１ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ〜約２０ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ〜約１９ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ〜約１８ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ〜約１７ｌｂｆ、約１７ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、約１７ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、約１７ｌｂｆ〜約２１ｌｂｆ、約１７ｌｂｆ〜約２０ｌｂｆ、約１７ｌｂｆ〜約１９ｌｂｆ、約１７ｌｂｆ〜約１８ｌｂｆ、約１８ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、約１８ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、約１８ｌｂｆ〜約２１ｌｂｆ、約１８ｌｂｆ〜約２０ｌｂｆ、約１８ｌｂｆ〜約１９ｌｂｆ、約１９ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、約１９ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、約１９ｌｂｆ〜約２１ｌｂｆ、約１９ｌｂｆ〜約２０ｌｂｆ、約２１ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、約２１ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、または約２２ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆのコア硬度を有することができる。
【０１２７】
本開示のいくつかの実施形態をもたらす中程度の粘度特性に少なくとも部分的に起因して、これらの基準（例えば、釘抜き抵抗、曲げ強度、およびコア硬度）は、本明細書に記載される超軽量密度ボード（例えば、約３１ｐｃｆ以下）に関してでさえ満たされ得る。
【０１２８】
本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンが、異なる方法に従って調製された従来のアルファ化デンプンと同等であるか、またはそれを上回る温度上昇硬化（ＴＲＳ）水和速度を示すことが、本発明者らによって発見されている。所望の硬化時間は、配合に依存し得、所望の硬化時間は、プラント条件および利用可能な原料に応じて、当業者によって決定され得る。
【０１２９】
本開示の実施形態に従った製品は、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。簡潔に、石膏ボードの場合、プロセスは、典型的には、移動コンベヤ上にカバーシートを排出することを伴う。石膏ボードは、通常「表面を下」にして形成されるため、そのような実施形態においては、このカバーシートは、「表面」のカバーシートである。
【０１３０】
石膏スラリーの乾燥構成成分および／または湿潤構成成分が、ミキサ（例えば、ピンミキサ）に供給され、そこでそれらは、撹拌されて石膏スラリーを形成する。ミキサは、本体および排出導管（例えば、当該技術分野で既知のゲート−キャニスター−ブーツ構成、または米国特許第６，４９４，６０９号および同第６，８７４，９３０号に記載される配置）を備える。いくつかの実施形態では、排出導管は、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むことができる。それらの実施形態では、複数の供給口を有するスラリー分配器を使用して、排出導管は、米国特許出願公開第２０１２／０１７０４０３  Ａ１号に記載されるものなど、好適なフロースプリッタを含むことができる。発泡剤は、ミキサの排出導管中に（例えば、米国特許第５，６８３，６３５号および同第６，４９４，６０９号に記載されるようなゲート中に）、または必要に応じて本体中に添加され得る。発泡剤を含む全ての成分が添加された後に排出導管から排出されるスラリーは、一次石膏スラリーであり、ボードコアを形成する。このボードコアスラリーは、移動している表面カバーシート上に排出される。
【０１３１】
表面カバーシートは、比較的高密度のスラリー層の形態の薄いスキムコートを有してもよい。また、当該技術分野で既知の硬質縁部が、例えば、表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。発泡体が排出導管に挿入される実施形態では、二次石膏スラリーの流れが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ようなスキムコートおよび硬質縁部を形成するために使用され得る。含まれる場合、通常、表面スキムコートおよび硬質縁部は、コアスラリーが堆積される前、通常はミキサの上流で、移動している表面カバーシート上に堆積される。排出導管から排出された後、コアスラリーは、必要に応じて表面カバーシート（任意にスキムコートを有する）上に広げられ、第２のカバーシート（典型的には「裏面」カバーシート）で被覆されて、最終製品のボード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、表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、繊維状マット、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。
【０１３２】
それによって提供された湿潤アセンブリは、製品が所望の厚さに（例えば、形成用プレートを介して）寸法決定される形成ステーション、および所望の長さに切断される１つ以上のナイフセクションに搬送される。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質マトリクスを形成し、過剰な水は、乾燥プロセスを使用して（例えば、窯を通してアセンブリを輸送することによって）除去される。驚くべきことに、かつ予想外に、本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンを有する本開示に従って調製されたボードが、デンプンの低い水必要量の特性により、乾燥プロセスにおいて著しく短い時間を必要とすることが分かっている。これは、エネルギーコストを低減するために有利である。
【０１３３】
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。上記のステップの各々、ならびにそのようなステップを実施するためのプロセスおよび装置は、当該技術分野で既知である。
【０１３４】
本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンは、例えば、石膏壁板、防音（例えば天井）タイル、接合混合物、石膏−セルロース繊維製品、例えば、石膏−木材繊維壁板などの様々な製品を配合するのに使用され得る。いくつかの実施形態では、そのような製品は、本開示の実施形態に従ったスラリーから形成され得る。
【０１３５】
したがって、本開示の実施形態に従って押出機中で調製されたアルファ化部分加水分解デンプンは、本開示の実施形態における紙面石膏ボード以外の製品において、本明細書に記載されるような有益な効果を有し得る。例えば、本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンは、ボードカバーシートが繊維状マットの形態であるマット面製品（例えば、織布）で使用され得る。マットは、水透過性を低下させる仕上げを任意の有することができる。そのようなマット面製品を作製する際に含まれ得る他の成分、ならびに繊維状マットのための材料、および製造方法は、例えば、米国特許第８，０７０，８９５号ならびに米国特許出願公開第２００９／０２４７９３７号で考察されている。
【０１３６】
加えて、石膏−セルロース製品は、セルロースホスト粒子（例えば、木材繊維）、石膏、本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプン、および必要に応じて他の成分（例えば、シロキサンなどの耐水性添加剤）の形態であってもよい。他の成分および製造方法は、例えば、米国特許第４，３２８，１７８号、同第４，２３９，７１６号、同第４，３９２，８９６号、同第４，６４５，５４８号、同第５，３２０，６７７号、同第５，８１７，２６２号、および同第７，４１３，６０３号で考察されている。
【０１３７】
実施形態の実例
一実施形態では、石膏ボードは、２つのカバーシートの間に配置された硬化石膏コアを含み、コアは、スタッコと、水と、ＶＭＡ法に従って測定されるように約２０ｃＰ〜約３００ｃＰの粘度を有する少なくとも１つのアルファ化デンプンとを含むスラリーから形成され、デンプンは、スタッコの１０重量％よりも大きい量で存在する。ボードは、約３１ｐｃｆ以下の密度を有し、かつ２分の１インチ（約１．３ｃｍ）の厚さにおいて、ボードは、以下：少なくとも約１７０ｐｓｉの圧縮強度、少なくとも約６５ｌｂｆ（約２９ｋｇ）の釘抜き抵抗、少なくとも約１１ｌｂｆ（約５ｋｇ）の平均コア硬度、機械方向で少なくとも約３６ｌｂｆ（約１６ｋｇ）および／もしくは機械横方向で約１０７ｌｂ（約４８．５ｋｇ）の平均曲げ強度、または本明細書に記載される他の強度特性のうちの少なくとも１つを満たす。釘抜き抵抗、コア硬度、および曲げ強度は、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３−１０、方法Ｂに従って決定される。
【０１３８】
別の実施形態では、アルファ化デンプンは、約２０ｃＰ〜約２００ｃＰの粘度を有する。
【０１３９】
別の実施形態では、アルファ化デンプンは、約３０ｃＰ〜約１５０ｃＰの粘度を有する。
【０１４０】
別の実施形態では、アルファ化デンプンは、スタッコの約１０．１重量％〜約２５重量％の量で存在する。
【０１４１】
別の実施形態では、アルファ化デンプンは、スタッコの約１２重量％〜約２５重量％の量で存在する。
【０１４２】
別の実施形態では、ボードは、約１５ｐｃｆ〜約３１ｐｃｆの密度を有する。
【０１４３】
別の実施形態では、ボードは、約１５ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆの密度を有する。
【０１４４】
別の実施形態では、ボードは、約１９ｐｃｆ〜約２４ｐｃｆの密度を有する。
【０１４５】
別の実施形態では、ボードは、約１７０ｐｓｉ〜約２５０ｐｓｉの圧縮強度を有する。
【０１４６】
別の実施形態では、デンプンは、２５℃で測定されたときに少なくとも約７０％（例えば、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％など）の冷水溶解性を有する。
【０１４７】
別の実施形態では、デンプンは、２５℃で測定されたときに約６０ｃＰ〜約１６０ｃＰの水中のデンプンの１０％スラリーの冷水粘度を有する。
【０１４８】
別の実施形態では、石膏壁板を作製する方法は、少なくとも水、スタッコ、およびＶＭＡ法によって測定されるように約２０ｃＰ〜約３００ｃＰの粘度を有する少なくとも１つのアルファ化デンプンを混合することを含み、デンプンは、スタッコの１０重量％よりも大きい量で存在する。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、ボードは、乾燥させられる。ボードは、約３１ｐｃｆ以下の密度を有し、２分の１インチ（約１．３ｃｍ）の厚さにおいて、ボードは、以下：少なくとも約１７０ｐｓｉの圧縮強度、少なくとも約６５ｌｂｆ（約２９ｋｇ）の釘抜き抵抗、少なくとも約１１ｌｂｆ（約５ｋｇ）の平均コア硬度、機械方向で少なくとも約３６ｌｂｆ（約１６ｋｇ）および／もしくは機械横方向で約１０７ｌｂ（約４８．５ｋｇ）の平均曲げ強度、または本明細書に記載される他の強度特性のうちの少なくとも１つを満たす。釘抜き抵抗、コア硬度、および曲げ強度は、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３−１０、方法Ｂに従って決定される。
【０１４９】
別の実施形態では、アルファ化デンプンは、約３０ｃＰ〜約２００ｃＰの粘度を有する。
【０１５０】
別の実施形態では、アルファ化デンプンは、スタッコの約１０．１重量％〜約２５重量％の量で存在する。
【０１５１】
別の実施形態では、アルファ化デンプンは、スタッコの約１２重量％〜約２５重量％の量で存在する。
【０１５２】
別の実施形態では、ボードは、約１５ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆの密度を有する。
【０１５３】
別の実施形態では、スラリーは、水と、スタッコと、ＶＭＡ法に従って測定されたときに、約２０ｃＰ〜約３００ｃＰの粘度を有するアルファ化デンプンとを含み、デンプンは、スタッコの１０重量％よりも大きい量で存在し、スラリーが硬化石膏組成物を含むボードとして鋳造および乾燥されたとき、硬化石膏組成物は、実質的に硫酸カルシウム二水和物の連続結晶質マトリクスを含み、前述のボードは、約３１ｐｃｆ以下の密度を有し、２分の１インチ（約１．３ｃｍ）の厚さにおいて、ボードは、以下：少なくとも約６５ｌｂｆ（約２９ｋｇ）の釘抜き抵抗、少なくとも約１１ｌｂｆ（約５ｋｇ）の平均コア硬度、ならびに機械方向で少なくとも約３６ｌｂｆ（約１６ｋｇ）および／または機械横方向で約１０７ｌｂ（約４８．５ｋｇ）の平均曲げ強度のうちの少なくとも１つを満たし、釘抜き抵抗、コア硬度、および曲げ強度は、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３−１０、方法Ｂに従って決定される。
【０１５４】
別の実施形態では、アルファ化デンプンは、約３０ｃＰ〜約２００ｃＰの粘度を有する。
【０１５５】
別の実施形態では、アルファ化デンプンは、スタッコの約１０．１重量％〜約２５重量％の量で存在する。
【０１５６】
別の実施形態では、ボードは、約１５ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆの密度を有する。
【０１５７】
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。
【０１５８】
以下の実施例は、本発明をさらに例示するが、当然のことながら、決してその範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【０１５９】
実施例１
本実施例は、アルファ化部分加水分解デンプンの調製を例示する。
【０１６０】
特定の特性（例えば、粘度、流動性、強度）の様々な試験のために、本開示の実施形態に従って調製された９つのアルファ化部分加水分解デンプンを調製した。これらの９つのデンプン（組成物１Ｄ〜１Ｌ中）を、３つの市販デンプン（組成物１Ａ〜１Ｃ中）と共に試験した。
【０１６１】
Ｂｕｎｇｅ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）のＣＣＭ  ２６０黄色コーンミールとして市販されている１００ｋｇの量の脱胚芽コーンフラワー、異なる量の硫酸アルミニウム（ミョウバン）、カルシウムイオンのキレート化を実質的に回避する弱酸、および／または酒石酸（弱酸の総量の２０重量％未満）、ならびに異なる量の水を混合することによって、湿潤デンプン前駆体を調製した。湿潤デンプン前駆体を、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｓｏｕｔｈ  Ｂｅｌｏｉｔ，ＩＬ）からＡｄｖａｎｔａｇｅ  ５０として市販されている一軸スクリュ押出機に供給した。押出機では、湿潤デンプン前駆体のアルファ化および酸修飾を、単一ステップでそれらが同時に起こるように行った。
【０１６２】
表２は、酸の存在下でのコーンフラワーの押出のパラメータを記載する。押出の滞留時間（すなわち、アルファ化および酸修飾の時間）は、３０秒未満であった。全てのパーセントは、総湿重量に基づく水分を除き、水、デンプン、および他の添加剤の合計として表されるデンプンの総重量に基づく。
【０１６３】
得られたアルファ化部分加水分解デンプンを、組成物１Ａ（比較）に指定された７７３センチポアズの粘度を有する従来のアルファ化コーンスターチ、ならびに組成物１Ｂ（比較）および組成物１Ｃ（比較）にそれぞれ指定された、Ｃｌｉｎｔｏｎ  ２７７（ＡＤＭ，Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬ）およびＣａｌｉｂｅｒ  １５９（Ｃａｒｇｉｌｌ，Ｗａｙｚａｔａ，ＭＮ）として市販されている、酸修飾コーンスターチの押出によって調製された２つの低水必要量デンプンと比較評価した。
【０１６４】
【表２】
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【０１６５】
表３は、組成物１Ｄ〜１Ｌに対する押出のための様々な水分含量および押出中の酸含量を詳述する。組成物１Ｄ〜１Ｈおよび１Ｌを１６重量％の水分含量で調製した一方で、組成物１Ｉ〜１Ｋを１３重量％の水分含量で調製した。組成物１Ｄ〜１Ｇおよび組成物１Ｉ〜１Ｌを、１重量％〜４重量％の範囲の量の液体ミョウバンで調製した一方で、組成物１Ｈは、液体ミョウバンと酒石酸とを含んだ。
【０１６６】
【表３】
2019517984.tif 000006
【０１６７】
以下の実施例２〜４は、表３に記載の組成物を様々な特性に関して試験する。実施例２では、組成物１Ｂ〜１Ｌをアミログラフ試験において粘度に関して評価した。実施例３は、組成物１Ａ、１Ｄ〜１Ｉ、および１Ｋ〜１Ｌのうちの１つで調製したスラリーを流動性に関して試験し、それを、スランプ試験を用いて評価した。組成物１Ｆおよび１Ｌを、同じ水分含量および酸の量を使用して調製したが、実施例３では、流動性を対照１Ａと同じ硬化速度で評価したため、異なる量の遅延剤を有した。
【０１６８】
次いで、このデータを、スラリーに対して５０％水和時間を測定することによってさらに裏付けた。これは、スラリーの硬化に要した時間を示した。実施例４は、組成物１Ａ、１Ｄ〜１Ｉ、および１Ｋ〜１Ｌのうちの１つで調製したスラリーを強度に関して試験し、それを本明細書に記載される圧縮強度試験を用いて評価した。
【０１６９】
実施例２
本実施例は、本開示の実施形態に従って押出機中で調製されたアルファ化部分加水分解デンプンの粘度を例示する。組成物１Ｄ〜１Ｋを、押出された市販の酸修飾デンプン（組成物１Ｂ〜１Ｃ）と比較して、具体的には、酸の量（例えば、ミョウバン）および押出機を通して供給される湿潤デンプンの水分のレベルによって定義される水分含量に基づき、粘度がどのように変化するかに関して試験した。
【０１７０】
試験の準備において、デンプンスラリーが１０重量％の量で組成物を含有するように、組成物を水と混合してデンプンスラリーにした。「溶液」という用語が、デンプンが完全にゼラチン化され、かつ完全に溶解している場合に使用され、「スラリー」という用語が、デンプンが完全に溶解していない場合に使用されることに留意されたい。次いで、各組成物を、本明細書に記載されるアミログラフ技術によって異なる温度における粘度に関して試験した。試験の結果を図１および２にプロットし、それらは、粘度（左ｙ軸）および温度（右ｙ軸）対時間（ｘ軸）をプロットすることによって、異なる温度におけるアルファ化部分加水分解デンプンの粘度を評価するアミログラムである。温度曲線は、各試料に対して重ね合わされる。各試料に対して、同じ温度プロファイルを使用した。他の曲線は、デンプンの粘度を示す。
【０１７１】
２５℃での初期粘度は、組成物１Ｂ〜１Ｋのうちのいずれか１つを含有するスラリー系の流動性の指標であった。２５℃は、デンプンがスタッコおよび他の成分と混合されてボードを作製する温度である。さらに、この温度では、デンプンの粘度は、スタッコスラリーの流動性と負の相関がある。
【０１７２】
最低粘度（９３℃）は、組成物１Ｂ〜１Ｋのうちのいずれかの分子量の指標であった。９３℃の温度で、デンプン分子は完全に水に溶解する。９３℃でのデンプン溶液の粘度は、デンプンの分子量と正の相関があり、それは、部分加水分解から生じる。
【０１７３】
図１は、５０分の期間（ｘ軸）にわたる粘度（左ｙ軸）および温度（右ｙ軸）をプロットするアミログラムである。本明細書に記載される比較組成物１Ｂおよび１Ｃならびに組成物１Ｄ〜１Ｈを、溶液の重量に基づき１０重量％の量でデンプン溶液に混合した。塊を形成することを回避するために、低速で２０秒間混合しながら、Ｗａｒｉｎｇブレンダの混合カップ中でデンプンを水に添加した。次いで、デンプン溶液を、Ｖｉｓｃｏｇｒａｐｈ−Ｅ（Ｃ．Ｗ．Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ（登録商標）Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．，Ｓｏｕｔｈ  Ｈａｃｋｅｎｓａｃｋ，ＮＪ）を使用して評価した。本明細書で言及されるブラベンダー粘度測定手順によると、粘度は、Ｃ．Ｗ．Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ  Ｖｉｓｃｏｇｒａｐｈ、例えば、動的測定のために反作用トルクを使用するＶｉｓｃｏｇｒａｐｈ−Ｅを使用して測定される。本明細書で定義されるように、ブラベンダー単位は、７５ＲＰＭで７００ｃｍｇのカートリッジを用いて、１６液量オンス（約５００ｃｃ）の試料カップサイズを使用して測定されることに留意されたい。当業者であれば、ブラベンダー単位が、そこに記載されるように、センチポアズ（例えば、測定カートリッジが７００ｃｍｇの場合、ｃＰ＝ＢＵ×２．１）またはクレブス単位などの他の粘度測定値に変換され得ることも容易に認識するであろう。１６重量％の水分含量で押し出された組成物１Ｄ〜１Ｈの糊化プロファイルが、比較組成物１Ｂおよび１Ｃと共に図１に示される。
【０１７４】
組成物１Ｄ〜１Ｈを考慮すると、ミョウバンが１重量％から４重量％に増加したとき、初期粘度が７０ブラベンダー単位（ＢＵ）から１０ＢＵに減少したと同時に、分子量も同様に減少した。組成物１Ｄ〜１Ｈの初期粘度および９３℃での粘度は、組成物１Ｂおよび１Ｃの粘度と同じくらい低く低下した。組成物１Ｂおよび１Ｃは、低水必要量デンプンの従来の粘度限界を表す。
【０１７５】
図１に示される組成物１Ｄ〜１Ｈの結果は、押出中に最適な酸修飾が達成され得ることを実証する。これらの結果はさらに、アルファ化部分加水分解デンプンを調製する方法が、デンプンの粘度（分子量）をうまく低下させたことを示唆する。７０℃〜９０℃の間に粘度ピークは観察されず、組成物１Ｄ〜１Ｈが完全にゼラチン化されていたことを示している。組成物１Ｄ〜１Ｈが完全にゼラチン化されていなければ、粘度が上昇していたであろう。デンプン組成物の完全なゼラチン化を、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって確認した。
【０１７６】
図２は、５０分の期間（ｘ軸）にわたる粘度（左ｙ軸）および温度（右ｙ軸）をプロットする第２のアミログラムである。全て本明細書に記載されている、比較組成物１Ｂおよび１Ｃならびに組成物１Ｉ〜１Ｋを、溶液の重量に基づき１０重量％の量でデンプン溶液に混合した。塊を形成することを回避するために、低速で２０秒間混合しながら、Ｗａｒｉｎｇブレンダの混合カップ中でデンプンを水に添加した。次いで、Ｖｉｓｃｏｇｒａｐｈ−Ｅを使用してデンプン溶液を評価した。１３重量％の水分含量で押し出された組成物１Ｉ〜１Ｋの糊化プロファイルが、比較組成物１Ｂおよび１Ｃと共に図２に示される。
【０１７７】
組成物１Ｄ〜１Ｈで観察された同様の傾向が、組成物１Ｉ〜１Ｋで観察された。具体的には、本明細書に記載されるように押出機中でアルファ化部分加水分解デンプンを調製する方法は、組成物１Ｉ〜１Ｋの粘度をうまく低下させた。
【０１７８】
ミョウバンが１重量％から３重量％に増加したとき、初期粘度が７５ＢＵから１４ＢＵに減少したと同時に、分子量も減少した。組成物１Ｉ〜１Ｋの初期粘度および９３℃での粘度は、組成物１Ｂおよび１Ｃの粘度と同じくらい低く低下した。
【０１７９】
加えて、図２に示される組成物１Ｉ〜１Ｋの結果は、押出中に最適な酸修飾が達成され得ることを実証する。７０℃〜９０℃の間に粘度ピークは観察されず、組成物１Ｉ〜１Ｋが完全にゼラチン化されていたことを示している。
【０１８０】
さらに、これらの結果は、低い水分含量で、より多くの機械的エネルギー、したがってより多くのデンプン分解が存在し、これにより、デンプンが同じ酸レベルを使用してより小さくなるため、より低い水分含量では、所与の酸レベルで、より高い水分含量よりも多くのデンプン加水分解が達成され得ることを示す。
【０１８１】
実施例３
本実施例は、組成物１Ａ（比較）、１Ｄ〜１Ｉ、および１Ｋ〜１Ｌを含有する石膏スラリーの流動性を例示する。組成物を、当業者によって理解されるスランプ試験を使用して流動性に関して評価した。
【０１８２】
試験の準備において、スラリーを、１．０の水スタッコ比（ＷＳＲ）を使用して、２重量％の量の組成物１Ａ（比較）、１Ｄ〜１Ｉ、および１Ｋ〜１Ｌの各々、ならびに表４で概説される配合物で調製した。
【０１８３】
【表４】
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【０１８４】
デンプンを、９５％を超える純度を有するスタッコと耐熱促進剤とを含む乾燥混合物に秤量した。水、トリメタリン酸ナトリウム（１０重量％溶液）、分散剤、および遅延剤を、Ｈｏｂａｒｔ  Ｍｉｘｅｒの混合ボウルに秤量した。乾燥混合物を、Ｈｏｂａｒｔ（Ｔｒｏｙ，ＯＨ）のＮ５０  ５−Ｑｕａｒｔ  Ｍｉｘｅｒとして入手可能なミキサの混合ボウルに注入し、１０秒間浸漬し、速度ＩＩで３０秒間混合した。発泡体調製のために、Ｈｙｏｎｉｃ（登録商標）ＰＦＭ−３３石鹸（ＧＥＯ（登録商標）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。発泡体発生器を使用して、空気泡をスラリーに添加した。
【０１８５】
次いで、各スラリーを直径４．９２ｃｍ（１．９５インチ）および高さ１０ｃｍ（３．９４インチ）のシリンダに入れた。次いで、シリンダを持ち上げ、スラリーを自由に流動させた。次いで、スラリーの流動性を示すために、形成されたスランプの直径を測定し、表５に記録する。表５には、以下にさらに詳細に説明される５０％水和時間試験の結果も含まれている。組成物１Ｌの遅延剤は、組成物１Ｌが基準組成物１Ａと同じ硬化速度を有するように、０．０５重量％から０．０６２５重量％に増加した。
【０１８６】
【表５】
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【０１８７】
表５から分かるように、組成物１Ｄ〜１Ｉおよび１Ｋで調製されたスラリーは、組成物１Ａ（比較）で調製されたスラリーよりも大きいスランプサイズを示した。それらはまた、組成物１Ａ（比較）よりも速く硬化し、組成物１Ｄ〜１Ｉおよび１Ｋを含有するスラリーが、組成物１Ａを含有するスラリーよりも良好な流動性を有したことを示している。
【０１８８】
加えて、スラリーが同じ速度で硬化したときのスランプサイズを比較する目的で、スラリーに対して５０％水和時間を測定した。当業者が認識するようなソフトウェアを使用して、スラリーの温度プロファイルを測定した。
【０１８９】
スランプ試験が正確であったことを確認するために、具体的には、本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンを含むスラリーで観察された大きいスランプが、遅い水和ではなく、組成物１Ａ（比較）と比較して改善された流動性に起因することを例示するために、この追加の試験を実施した。
【０１９０】
２重量％のミョウバンおよび０．３重量％の酒石酸で調製された組成物１Ｈは、酒石酸およびミョウバンが水和速度に逆効果を有したため、デンプンを効果的に低粘度に加水分解し、水和速度に与える影響は少なかった。
【０１９１】
図３は、温度上昇硬化（ＴＲＳ）水和速度を示す、温度対時間をプロットしたグラフである。０．０５％および０．０６２５％の遅延剤をそれぞれ有する組成物１Ｆおよび１Ｌは、組成物１Ａ（比較）よりも速く、または同じ速度で水和する。
【０１９２】
図３に見られるように、０．０６２５重量％の遅延剤を有する組成物１Ｌは、組成物１Ａ（比較）と同じ水和速度を有した。０．０６５重量％の遅延剤を有する組成物１Ｌのスランプサイズは、１８．４１５ｃｍ（７  １／４’’）であり、組成物１Ａよりも有意に大きかった。
【０１９３】
この結果は、本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンを含むスラリーで観察されるよりも大きいスランプサイズが、より遅い硬化ではなく、高い流動性に起因したことを示唆する。さらに、本開示の実施形態に従って調製されたアルファ化部分加水分解デンプンは、流動性を犠牲にすることなくより少ない水を使用する壁板を可能にする。
【０１９４】
実施例４
本実施例は、組成物１Ａ（比較）、１Ｄ〜１Ｉ、および１Ｋを含有するスラリーで調製された石膏スラリーの強度を例示する。本明細書に記載される圧縮強度試験を使用して、強度を評価した。
【０１９５】
試験の準備のために、組成物１Ａ（比較）、２重量％の量の１Ｄ〜１Ｉ、および１Ｋ〜１Ｌの各々、ならびに上記の表４で概説されたパラメータで調製した。
【０１９６】
１．０の水スタッコ比（ＷＳＲ）および空気泡を使用して、最終密度２９ｐｃｆの石膏ディスクを作製した。デンプンを、スタッコと耐熱促進剤とを含む乾燥混合物に秤量した。水、トリメタリン酸ナトリウム１０％溶液、分散剤、および遅延剤を、Ｈｏｂａｒｔ  Ｍｉｘｅｒの混合ボウルに秤量した。乾燥混合物を、Ｈｏｂａｒｔ（Ｔｒｏｙ，ＯＨ）のＮ５０  ５−Ｑｕａｒｔ  Ｍｉｘｅｒとして入手可能なミキサの混合ボウルに注入し、１０秒間浸漬し、速度ＩＩで３０秒間混合した。発泡体調製のために、Ｈｙｏｎｉｃ（登録商標）ＰＦＭ−３３石鹸（ＧＥＯ（登録商標）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。発泡体発生器を使用して、空気泡をスラリーに添加した。発泡体発生器を、２９ｐｃｆの所望のボード密度を得るのに十分な速度で作動させた。発泡体添加後、スラリーを直ちに鋳型の頂部のわずかに上の点に注入した。プラスタが硬化するとすぐに余剰分を削り取った。鋳型には離型剤（ＷＤ−４０（商標））を噴霧している。ディスクの直径は１０．１６ｃｍ（４インチ）、および厚さは１．２７ｃｍ（０．５インチ）であった。
【０１９７】
ディスクが硬化した後、ディスクを鋳型から取り外し、次いで１１０°Ｆ（４３℃）で４８時間乾燥させた。オーブンから取り出した後、ディスクを室温で１時間冷却させた。ＭＴＳ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｅｄｅｎ  Ｐｒａｉｒｉｅ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）からＳＡＴＥＣ（商標）Ｅ／Ｍ  Ｓｙｓｔｅｍｓとして市販されている材料試験システムを使用して、圧縮強度を測定した。荷重は、０．０４インチ／分の速度で（１５〜４０ｐｓｉ／秒の一定速度で）、連続的に、かつ衝撃なしで加えた。結果は、表６に示される。
【０１９８】
【表６】
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【０１９９】
表６に見られるように、組成物１Ｄ〜１Ｉおよび１Ｋを含有する発泡体ディスクは、組成物１Ａ（比較）を含有した発泡体ディスクと同等の、またはそれより良好な圧縮強度を有し、アルファ化部分加水分解デンプンがそれらの強度強化特性を犠牲にすることなく、水必要量を低減することができたことを示している。
【０２００】
実施例５
本実施例は、組成物５Ａ〜５Ｇのスラリーから調製された石膏ディスク上のデンプンの量を変えることによる強度への影響を実証する。具体的には、組成物５Ａは、それがデンプンを含まないため、比較組成物であった。組成物５Ｂ〜５Ｇは、本明細書に記載されるＶＭＡ法に従って測定されるように、８８ｃＰの粘度を有するアルファ化デンプンの形態のアルファ化部分加水分解デンプンを含んだ（ＵＳ  ２０１４／０１１３１２４  Ａ１も参照されたい）。デンプンは、コーンスターチであった。試料のいずれも遅延剤溶液を含まなかった。組成は、表７に示される。重量パーセントは、スタッコ基準で提供される。
【０２０１】
【表７】
2019517984.tif 000010
【０２０２】
別個のスラリー組成物５Ａ〜５Ｇからディスクを調製した。組み合わせた乾燥および湿潤混合物から各組成物を調製した。Ｃｏｎａｉｒ  Ｃｏｒｐ．（Ｅａｓｔ  Ｗｉｎｄｓｏｒ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ）から市販されているＷａｒｉｎｇブレンダ（モデルＣＢ１５）の混合ボウルに、水、分散剤、遅延剤１％溶液、分散剤、およびトリメタリン酸ナトリウム１０％溶液を秤量することによって、各湿潤混合物を調製した。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って、トリメタリン酸ナトリウム１０％溶液を調製した。残りの成分、特にスタッコ、耐熱性促進剤、およびデンプン（存在する場合）を秤量し、乾燥混合物中で調製した。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。乾燥混合物を、湿潤成分を有するブレンダに注入し、１０秒間浸漬し、次いで高速で１０秒間混合した。
【０２０３】
スラリーを直ちに、ディスク試料を形成するのに適したリング（直径４”および厚さ０．５”）型の鋳型に注入した。鋳型の表面には、以前に、ＷＤ−４０  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ，ＣＡから市販されているＷＤ４０（商標）の形態の離型剤を噴霧している。スラリーを鋳型のリングの頂部のわずかに上の点に注入した。プラスタが硬化するとすぐに、過剰なスラリーを削り取った。ディスクが鋳型中で硬化した後、ディスクを鋳型から取り外し、次いで１１０°Ｆ（４３℃）で４８時間乾燥させた。オーブンから取り出した後、ディスクを室温で１時間冷却させた。乾燥の完了時に、最終ディスクは、直径４インチ（１０．１６ｃｍ）および厚さ０．５インチ（１．２７ｃｍ）の寸法を有した。
【０２０４】
ボード圧縮強度（ＢＣＳ）を測定することによって、強度を試験した。Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｔｅｓｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．からのＡＴＳ  Ｓｙｓｔｅｍｓとして市販されている材料試験システムを使用して、圧縮強度を測定した。荷重を１．０インチ／分の速度で（１５〜４０ｐｓｉ／秒の一定速度で）、連続的に、かつ衝撃なしで加えた。結果は、図４に示される。
【０２０５】
図４は、組成物５Ｄ〜５Ｆを用いて、すなわち１０重量％、１５重量％、２０重量％、および２５重量％のアルファ化デンプンを用いて実施した試験からの結果を示す。図４は、表７の組成物に関する結果を示す。図４に見られるように、結果は、アルファ化および酸修飾デンプン含量がスタッコの０重量％から２５重量％に増加するにつれて、ボード圧縮強度が増加したことを示す。アルファ化および酸修飾デンプンとは対照的に、一般にＶＭＡ法に従って３００ｃＰを超える粘度を有する他のアルファ化デンプンは、より高いデンプン濃度での圧縮強度への影響を減少させたように思える。
【０２０６】
実施例６
本実施例は、ＶＭＡ法に従って測定されるように、８８ｃＰの粘度を有するアルファ化デンプンの増加された量（すなわち、２０重量％、スタッコ基準）を含有するスタッコスラリーの流動性を実証する。デンプンは、コーンスターチ、すなわち、実施例５に記載された粘度の同じデンプンであった。スラリーの組成は、表８に記載される。組成物を調製し、実施例５に記載された成分を使用した。
【０２０７】
【表８】
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【０２０８】
流動性をスランプ試験によって評価した。０．９０の水対スタッコ比（ＷＳＲ）を有するスラリーを、４インチ（１０．１６ｃｍ）の高さであった直径２インチ（５．０８ｃｍ）のシリンダに注入した。シリンダは、各端部が開放しており、平坦で滑らかな表面上の一端部上に配置し、過剰なスラリーを削り取った。次いで、シリンダを直ちに持ち上げて、スラリーを急激に出させてスランプを形成させた。得られたパテの直径を測定した。より大きい直径は、より高い流動性を示した。
【０２０９】
２０重量％（スタッコ基準）の８８ｃＰアルファ化デンプンを含有したスタッコスラリーは、６．７５インチ（１７ｃｍ）のスランプサイズを有し、２０重量％（スタッコ基準）のデンプンを含有するスラリーが加工可能であったことを示している。そのようなスランプサイズは、約６インチのスランプを有するスラリーが、典型的には生産テーブルの全幅に完全に広がることが可能であるため、流動性を示した。これは、スラリーが、デンプンの増加された量にもかかわらず、壁板製造加工に有用であるのに好適であったことを実証した。この加工性は、壁板製造が典型的に壁板サンドイッチ前駆体構造を形成する際に一定量の流動性を必要とするため、有用である。
【０２１０】
実施例７
本実施例は、表９に記載される組成物７のスラリーから調製されたボードコアを有する、２分の１インチ厚さのボードについて、非常に軽いボード（８００ｌｂ／ＭＳＦのボード重量を有する）の様々な特性に対する効果を実証する。
【０２１１】
ボードは、Ｊｏｈｎｓ  Ｍａｎｖｉｌｌｅ，Ｄｅｎｖｅｒ，ＣＯから市販されているＤｕｒａｇｌａｓｓ  ８９２４Ｇ／Ｄｕｒａｇｌａｓｓ８９２４の形態の紙カバーシートまたは非被覆ガラスマットのいずれかを有した。Ｄｕｒａｇｌａｓｓ  ８９２４Ｇをボードの表面上に使用し、Ｄｕｒａｇｌａｓｓ  ８９２４をボードの裏面上に使用した。
【０２１２】
【表９】
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【０２１３】
組み合わせた乾燥および湿潤混合物から組成物を調製した。Ｈｏｂａｒｔ（Ｔｒｏｙ，Ｏｈｉｏ）から市販されているＨｏｂａｒｔ  Ｍｉｘｅｒ（モデルＮ５０）の混合ボウルに、水、分散剤、およびトリメタリン酸ナトリウム１０％溶液を秤量することによって、湿潤混合物を調製した。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って、トリメタリン酸ナトリウム１０％溶液を調製した。デンプンは、ＶＭＡ法に従って測定されるように、８８ｃＰの粘度を有した。デンプンは、コーンスターチであり、実施例５〜６にあるような粘度の同じデンプンであった。それを溶液に添加し、Ｗａｒｉｎｇ  Ｂｌｅｎｄｅｒ（モデルＣＢ  １５）中で３０秒間混合した。残りの成分、特にスタッコおよび耐熱性促進剤を秤量し、乾燥混合物中で調製した。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。乾燥混合物を、湿潤成分を有するブレンダに注入し、１０秒間浸漬し、次いで速度２で２５秒間混合した。
【０２１４】
ディスク密度（したがって重量）を低減するために、発泡体を添加した。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。発泡体発生器を使用して、空気泡をスラリーに添加した。発泡体発生器を、１８．４ｐｃｆのコア密度を得るのに十分な速度で操作した。
【０２１５】
発泡体の添加後、スラリーを直ちに、ボードの表面上の表面紙およびボードの裏面上の裏面紙から作製した１２”×１２”×１／２”のエンベロープ、または非被覆ガラスマットＤｕｒａｇｌａｓｓ  ８９２４Ｇ／Ｄｕｒａｇｌａｓｓ  ８９２４に注入した。石膏が硬化した後、エンベロープ試料を鋳型から取り外し、次いで１１０°Ｆ（４３℃）で４８時間乾燥させた。
【０２１６】
ボード１〜３と特定された３枚のボードを調製した。４８ｌｂ／ＭＳＦ表面（マニラ）紙の形態のカバーシートで、ボード１および３を調製した。２４ｌｂｓ／ＭＳＦの坪量を有したＤｕｒａｇｌａｓｓ  ８９２４Ｇ／Ｄｕｒａｇｌａｓｓ  ８９２４カバーシートで、ボード２を調製した。ボード３は、市販の軽量の対照ボードであり、中程度の粘度のアルファ化デンプンを含まなかったが、代わりに７７３ｃＰのより高粘度のデンプンを含んだスラリーから調製した。表１０Ａは、各ボードのボード重量および密度を提供し、ボード１〜３の各々に対して２枚のボードを調製した。キャリパは、デジタル厚さ測定デバイスによって決定され、乾燥ボードの厚さを指す。
【０２１７】
【表１０Ａ】
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【０２１８】
表１０Ｂに見られるように、１２インチ（３０．５ｃｍ）×１２インチ（３０．５ｃｍ）の実験用ボード（ボード１および２）ならびにプラント生産ボード（ボード３、対照）から、３インチ（７．６ｃｍ）×１０インチ（２５．４ｃｍ）を切断し、Ｉｎｓｔｒｏｎ  Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅモデル番号３３４５（Ｉｎｓｔｒｏｎ  Ｃｏｒｐ，Ｎｏｒｗｏｏｄ，ＭＡ）を使用することによって、曲げ強度特性に関して試験した。曲げ強度は、故障前に試料が支持した最大荷重に関連する。試験片を端部付近で支持し、デバイスの支持体の中間に横荷重を加えることによって、試験したボードの曲げ特性を評価した。ボードの長辺は、表面材料の機械方向または機械横方向であった。支持体は、試験試料の長辺に平行（すなわち、表面材料の機械方向）または垂直（すなわち、表面材料の機械横方向）のいずれかであった。対象となる機械的特性は、以下の等式（１）に基づき計算される破断係数（ＭＯＲ）である。
【０２１９】
【数１】
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【０２２０】
式中、
Ｍ＝破断係数、
Ｐ＝破壊荷重、
Ｌ＝試料が支持されているナイフエッジ間の距離、
ｂ＝平均試験片幅、および
ｄ＝平均試験片深さ。
【０２２１】
曲げ試験の応力−歪み曲線から、Ｉｎｓｔｒｏｎ  Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｔｅｓｔｉｎｇ機械は、弾性係数（ＭＯＥ）を決定する。応力−歪み曲線の線形部分は、ＭＯＥまたはヤング率を示し、非線形部分は、材料の非線形変形を示す。各ボードを、垂直方向に２回、および平行方向に２回試験した。表面材料の「表面を下にした」側を使用して各試験を実施して、表面材料によってもたらされた機械的特性へのその効果を試験した。
【０２２２】
【表１０Ｂ】
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【０２２３】
実験用サイズのＡＳＴＭ  ４７３−１０によって要求される試料サイズへの変更を説明するために、等式１を使用して、表１０Ｂの曲げ荷重情報を調節した。特に、曲げ荷重データを、２分の１インチの厚さで１２インチ（３０．５ｃｍ）×１６インチ（４０．６ｃｍ）のボード試料サイズに対して外挿した。等価曲げ荷重が、表１０Ｂに記載される。
【０２２４】
加えて、各試料について、３フィートオーバーハングに対する安全率を評価した。３フィート以上の安全率は、典型的には、製品が輸送または取り扱い中に動的荷重に供されたときに、完全性を維持するために必要である。
【０２２５】
【表１０Ｃ】
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【０２２６】
表１０Ａ〜１０Ｃに見られるように、等価曲げ荷重を、垂直試験および平行試験の両方において、各実験用ボードに提供した。安全率は、ボードの運動量容量を３フィートオーバーハングの運動量で割ったものによって決定される。したがって、このデータは、重量が低減されたボードが、輸送および取り扱い中に動的荷重に供され、より大きい安全率を得ることを示した。３フィートオーバーハングについて、ボードは、支持されていない３フィートの端部を有して、その自重からのそれ自体に加えた荷重による曲げモーメントを経験した。
【０２２７】
表１０Ａ〜１０Ｃに見られるように、等価曲げ荷重を、垂直試験および平行試験の両方において、各実験用ボードに提供した。モーメント容量は、曲げ試験によって決定され、試験片の全幅に対する２つの支持体間の長さを乗じた、試験片上の曲げ力からの破壊荷重に関連する。３’オーバーハングに対するモーメント能力の比によって定義される安全率は、破壊なしで荷重に対して十分な抵抗を有するボードを確実にするために、３よりも大きい。表１１に見られるように、９．４および８．６におけるボード１および２の値は、７．８における対照ボード３の値よりも高かった。したがって、このデータは、重量が低減されたボードが、輸送および取り扱い中に動的荷重に供され、より大きい安全率を得ることを示した。ボード１のより低重量の８００ｌｂ／ＭＳＦボードの曲げ荷重は、市販の対照ボードよりも低い曲げ荷重を有したが、驚くべきことに、より低重量のボード１が、対照ボード３と比較して３’オーバーハングからのはるかに低いモーメントを有し、より高い安全率をもたらしたことが分かった。
【０２２８】
さらに、３枚の追加のボードを試験し、ボード４〜６と特定した。実験用ボードを上述のように調製した。密度情報は、以下の表１１に示される。ボードを、Ｆｏｘ  ３１４  Ｔｅｓｔ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｗｏｏｄ  Ｄａｌｅ，ＩＬから市販）を使用して熱抵抗に関して、かつ熱流計装置を用いて、定常状態熱伝導特性に関してＡＳＴＭ  Ｃ５１８−１０標準試験方法に従って試験した。
【０２２９】
【表１１】
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【０２３０】
Ｒ値パラメータは、熱伝導率に対して正規化された材料の厚さとして表される。Ｒ値は、建築材料の熱抵抗の尺度である。Ｒの値が高いほど、断熱はより良好である。表１１に見られるように、ボード５および６は、通常の生産ボードの２倍のＲ値を示したが、これは、密度変化のために驚くべき、かつ予想外のものであった。これらのボードは、８８ｃＰの粘度を有するアルファ化デンプンを含有するスラリーから形成され、はるかに高い粘度（例えば、約３００ｃＰを超える）を有するアルファ化デンプンを含有するスラリーから形成されたボードのはるかに高い絶縁性（例えば、Ｒ値の２倍）を有し、ここで、全ての粘度は、ＶＭＡ法に従って測定される。いくつかの実施形態では、本開示に従ったボードは、熱流計装置を用いて、定常状態熱伝導特性に関してＡＳＴＭ  Ｃ５１８−１０標準試験方法に従って測定されるように、少なくとも約１．０ｈ．ｆｔ２．°Ｆ／Ｂｔｕ（例えば、約０．５ｈ．ｆｔ２．°Ｆ／Ｂｔｕ〜約５ｈ．ｆｔ２．°Ｆ／Ｂｔｕ）のＲ値を有する。
【０２３１】
実施例８
本実施例は、中程度の粘度のアルファ化デンプンから調製されたボードによって生成される強度を例示する。
【０２３２】
特に、組成物８Ａ〜８Ｃを含有するスラリーで３つの石膏ディスクを調製した。スラリー、ディスク、および強度を実施例４に記載されるように調製および評価した。組成物８Ａ〜８Ｃの各々は、表１２に記載される配合物を含有した。
【０２３３】
【表１２】
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【０２３４】
スタッコ基準の各場合におけるアルファ化デンプン（ＰＧ）の重量は、２０重量％であった。組成物８Ａ〜８Ｃ間の差は、含まれていたアルファ化デンプンの粘度にあった。組成物８Ａ、８Ｂ、および８Ｃのデンプンは、コーンスターチであった。組成物８Ａにおいて、アルファ化デンプンは、ＶＭＡ法に従って５９ｃＰの粘度を有した。組成物８Ｂが、ＶＭＡ法に従って８８ｃＰの粘度を有するアルファ化デンプンを含んだ一方で、組成物８Ｃは、ＶＭＡ法に従って１９５ｃＰの粘度を有するアルファ化デンプンを含んだ。結果は、表１３に報告される。
【表１３】
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【０２３５】
本実施例は、代表的な中程度の粘度の範囲において増加された量のアルファ化デンプン（２０重量％、スタッコ基準）を使用することによる強度への利点を例示する。表１３に見られるように、３つ全てのディスクは、良好な圧縮強度を示した。これらの値は、実施例４にあるように４００ＰＳＩ未満であるが、２０ｐｃｆの低いボード密度で良好な圧縮強度を表す。
【０２３６】
本発明を説明する文脈における（特に、以下の特許請求の範囲の文脈における）（例えば、酸、原料デンプン、または他の構成成分または項目との関連での）「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対象の使用は、本明細書において別段の指示がない限り、または文脈によって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ものと解釈されるべきである。「少なくとも１つ」という用語に続く１つ以上の項目のリスト（例えば、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」）の使用は、本明細書において別段の指示がない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、列挙された項目（Ａもしくは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と解釈されるべきである。「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、本明細書において別段の指示がない限り、または文脈によって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。本明細書で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、本発明をよりよく説明することを単に意図し、特に特許請求の範囲に記載されない限り、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書におけるいかなる用語も、任意の特許請求の範囲に記載されていない要素を、本発明の実施に不可欠なものとして示すものと解釈されるべきではない。
【０２３７】
本発明を実施するために本発明者らに既知の最良の形態を含む、本発明の好ましい実施形態が、本明細書に記載される。それらの好ましい実施形態の変化形は、上記の説明を読むことにより当業者には明らかになるであろう。本発明者らは、当業者がそのような変化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た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、適用法によって認められるように、添付の特許請求の範囲に列挙された主題の全ての修正物および同等物を含む。さらに、本明細書において別段の指示がない限り、または文脈によって明らかに矛盾しない限り、それらの全ての可能な変化形における上記の要素の任意の組み合わせが、本発明によって包含される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月18日(2018.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのカバーシートの間に配置された硬化石膏コアであって、前記コアが、スタッコと、水と、ＶＭＡ法に従って測定されるように約２０ｃＰ〜約３００ｃＰの粘度を有する少なくとも１つのアルファ化デンプンとを含むスラリーから形成され、前記デンプンが、前記スタッコの１０重量％よりも大きい量で存在する、硬化石膏コアと、
ＡＳＴＭ  Ｃ４７３−１０、方法Ｂに従って決定されるように、約３１ｐｃｆ以下の密度および少なくとも約１１ｌｂｓのコア硬度を有するボードと、を備える、石膏ボード。
【請求項２】
前記アルファ化デンプンが、約２０ｃＰ〜約２００ｃＰの粘度を有する、請求項１に記載の石膏ボード。
【請求項３】
前記ボードが、約１５ｐｃｆ〜約３１ｐｃｆの密度を有する、請求項１または２に記載の石膏ボード。
【請求項４】
前記ボードが、約１７０ｐｓｉ〜約２５０ｐｓｉの圧縮強度を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項５】
前記デンプンが、２５℃で測定したときに少なくとも約７０％の冷水溶解性を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項６】
２５℃で測定したときに水中で１０％のスラリー中の前記アルファ化デンプンが、約６０ｃＰ〜約１６０ｃＰの冷水粘度を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項７】
水と、スタッコと、ＶＭＡ法に従って測定されるように約２０ｃＰ〜約３００ｃＰの粘度を有するアルファ化デンプンとを含む、スラリーであって、前記デンプンが、前記スタッコの１０重量％よりも大きい量で存在し、
前記スラリーが硬化石膏組成物を含むボードとして鋳造および乾燥されたとき、前記硬化石膏組成物が、実質的に硫酸カルシウム二水和物の連続結晶質マトリクスを含み、前記ボードが、約３１ｐｃｆ以下の密度を有し、２分の１インチ（約１．３ｃｍ）の厚さにおいて、前記ボードが、以下：（ｉ）少なくとも約６５ｌｂ（約２９ｋｇ）の釘抜き抵抗、（ｉｉ）少なくとも約１１ｌｂ（約５ｋｇ）の平均コア硬度、ならびに（ｉｉｉ）機械方向で少なくとも約３６ｌｂ（約１６ｋｇ）および／または機械横方向で約１０７ｌｂ（約４８．５ｋｇ）の平均曲げ強度、のうちの少なくとも１つを満たし、前記釘抜き抵抗、前記コア硬度、および前記曲げ強度が、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３−１０、方法Ｂに従って決定される、スラリー。
【請求項８】
前記アルファ化デンプンが、約３０ｃＰ〜約２００ｃＰの粘度を有する、請求項７に記載のスラリー。
【請求項９】
前記ボードが、約１５ｐｃｆ〜約３１ｐｃｆの密度を有する、請求項７または８に記載のスラリー。
【請求項１０】
石膏ボードの作製方法であって、
ａ）請求項７〜９のいずれか１項に記載のスラリーと、
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、
前記乾燥したボードが、ＡＳＴＭ  Ｃ４７３−１０、方法Ｂに従って決定されるように、約３１ｐｃｆ以下の密度および少なくとも約１１ｌｂｓのコア硬度を有する、方法。
【国際調査報告】
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