(57)【要約】  Ｕ４１９試験手順に供されたとき少なくとも３０分間機能し、選択された実施形態では顕著な耐水特性も有する、少なくとも１７．０分の断熱指標を提供するのに十分な耐火性能を有する、約５／８インチから３／４インチの厚さの軽量かつ低密度の石膏パネル。【選択図】図１
2014510854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚のカバーシートの間に配置された固化石膏コアを含む石膏パネルであって、該パネルは、約２７〜約３７ｌｂ／ｆｔ３（約４３３〜約５９２ｋｇ／ｍ３）の範囲の密度および少なくとも約１７分の断熱指標を有する、石膏パネル。
【請求項２】
前記パネルが、少なくとも約１１ｌｂ（約５ｋｇ）のコア硬度を有し、約０．６２５インチ（約１．５８８ｃｍ）の公称パネル厚において、該パネルは、少なくとも約８５ｌｂ（約３９ｋｇ）の釘引き抜き抵抗を有し、該釘引き抜き抵抗は、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３−０９に従って測定される、請求項１記載の石膏パネル。
【請求項３】
前記パネルが、約１０％またはそれ以下の高温収縮を示す、請求項１または請求項２記載の石膏パネル。
【請求項４】
前記パネルが、約５重量％またはそれ以下の吸水性を有し、該吸水性は、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３−０９に従って測定される、請求項１〜３のいずれか１項記載の石膏パネル。
【請求項５】
前記固化石膏コアが、少なくとも水、漆喰およびデンプンを、デンプンを含まないスラリーから形成された固化石膏コアよりも高いコア硬度を提供するのに有効な量で含むスラリーから形成される、請求項１〜４のいずれか１項記載の石膏パネル。
【請求項６】
前記固化石膏コアが、少なくとも水；漆喰；該漆喰の重量に基づいて約０．５重量％〜約１０重量％の量のデンプン；および該漆喰の重量に基づいて約０．１重量％〜約０．３重量％の量の鉱物繊維、ガラス繊維もしくは炭素繊維またはそれらの組み合わせを含むスラリーから形成される、請求項１〜５のいずれか１項記載の石膏パネル。
【請求項７】
前記スラリーがさらに、（ｉ）前記漆喰の重量に基づいて約０．１重量％〜約３重量％の量の分散剤；（ｉｉ）該漆喰の重量に基づいて約０．１重量％〜約０．５重量％の量のホスフェート含有成分；（ｉｉｉ）該漆喰の重量に基づいて少なくとも約０．４重量％の量のシロキサン；（ｉｖ）該漆喰の重量に基づいて少なくとも約２重量％の量のアルファ化デンプン；または（ｖ）（ｉ）〜（ｉｖ）の任意の組み合わせを含む、請求項５または請求項６記載の石膏パネル。
【請求項８】
前記スラリーがさらに、（ｉ）前記パネルが約５重量％またはそれ以下の吸水性を有するような該パネルの耐水性であって、該吸水性は、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３−０９に従って測定される、耐水性；（ｉｉ）該パネルがシロキサンを含まないスラリーから形成された固化石膏コアを有するパネルの高温収縮より小さい高温収縮を示すような該パネルの高温収縮抵抗性；（ｉｉｉ）該パネルがシロキサンを含まないスラリーから形成された固化石膏コアを有するパネルの高温収縮の約半分またはそれ以下の高温収縮を示すような該パネルの高温収縮抵抗性；または（ｉｖ）（ｉ）〜（ｉｉｉ）の任意の組み合わせを高めるのに有効な量のシロキサンを含む、請求項５〜７のいずれか１項記載の石膏パネル。
【請求項９】
２枚のカバーシートの間に配置された固化石膏コアを含む耐火性石膏パネルであって、該パネルは、約２７〜約３７ｌｂ／ｆｔ３（約４３３〜約５９２ｋｇ／ｍ３）の範囲の密度を有し、該パネルは、ＵＬ  Ｕ４１９またはＵＬ  Ｕ３０５手順に従って作製された該パネルのアセンブリを通る熱の透過を阻害するのに有効であり、一方の表面は、熱源に暴露され、反対の非加熱面は、それに取り付けられた複数のセンサーを備え、該非加熱面上の単一センサーの最高温度は、約３０分の経過時間において約４１５°Ｆ（約２１３℃）未満であり、該熱源は、ＡＳＴＭ規格Ｅ１１９−０９ａに従う時間温度曲線に従い、該センサーは、該アセンブリを作製するために使用された手順に従ったパターンで整列される、耐火性石膏パネル。
【請求項１０】
前記パネルが、前記アセンブリを通る熱の透過を阻害するのに有効であり、前記非加熱面上のセンサーの平均温度が、約３０分の経過時間において約３４０°Ｆ（約１７１℃）未満である、請求項９記載の耐火性石膏パネル。
【請求項１１】
（ｉ）前記パネルが、少なくとも約１１ｌｂ（約５ｋｇ）のコア硬度を有するか；（ｉｉ）該パネルが、約１７分より高い断熱指標を有するか；（ｉｉｉ）約０．６２５インチ（約１．５８８ｃｍ）の公称パネル厚において、該パネルが、少なくとも約８５ｌｂ（約３９ｋｇ）の釘引き抜き抵抗を有し、該釘引き抜き抵抗は、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３−０９に従って測定されるか；（ｉｖ）該パネルが、約１０％またはそれ以下の高温収縮を示すか；（ｖ）該パネルが、約５重量％またはそれ以下の吸水性を有し、該吸水性は、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３−０９に従って測定されるか；または（ｖｉ）（ｉ）〜（ｖ）の任意の組み合わせである、請求項９または請求項１０記載の耐火性石膏パネル。
【請求項１２】
前記アセンブリが、ＵＬ  Ｕ３０５手順に従って作製されるとき、前記パネルは、該アセンブリを通る熱の透過を阻害するのに有効であり、
（ａ）前記非加熱面上の単一センサーの最高温度は、
（ｉ）ＵＬ  Ｕ３０５に従って測定したとき、約４５分の経過時間において約４１５°Ｆ（約２１３℃）未満、もしくは
（ｉｉ）ＵＬ  Ｕ３０５に従って測定したとき、約４５分の経過時間において約２７０°Ｆ（約１３２℃）未満であるか；
（ｂ）該非加熱面上のセンサーの平均温度は、
（ｉ）ＵＬ  Ｕ３０５に従って測定したとき、約３０分の経過時間において約３４０°Ｆ（約１７１℃）未満、もしくは
（ｉｉ）ＵＬ  Ｕ３０５に従って測定したとき、約４５分の経過時間において約２４５°Ｆ（約１１８℃）未満であるか；または
（ｃ）（ａ）および（ｂ）の任意の組み合わせである、
請求項９〜１１のいずれか１項記載の耐火性石膏パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連特許出願の相互参照
この一部継続出願は、２００５年６月９日に出願された米国特許仮出願第６０／６８８，８３９号明細書に対する優先権を主張する２０１０年６月８日に米国特許第７，７３１，７９４号明細書として発行された２００６年６月７日に出願された米国特許出願第１１／４４９，１７７号明細書の継続である２０１０年６月７日に出願された先の米国特許出願第１２／７９５，１２５号明細書の利益を主張し、それらの全内容は、参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
上に引用された先願は、ホスフェート含有成分、アルファ化デンプンおよびナフタレンスルホネート分散剤を含む石膏スラリーを生成する方法、ならびにそれから作製される製品に関する。これらの先願は、パネルを作製するために使用されるスラリーにホスフェート含有成分、アルファ化デンプンおよびナフタレンスルホネート分散剤を投入することによって、軽量かつ低密度の石膏パネルの乾燥強度を高める方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の石膏含有製品（例えば、石膏パネル）は、多くの利点（例えば、低コストおよび易加工性）を有するが、それらの製品を切断または穿孔すると、かなりの量の石膏粉塵が生じ得る。上記の先願において、石膏含有製品を作製するために使用されるスラリー中にデンプンおよび他の原料を投入することによって、そのような製品を作製する際の様々な改良が行われた。デンプンは、石膏パネルを含む石膏含有製品の曲げ強度および圧縮強さを高めることができる。
【０００４】
アルファ化デンプンを含む石膏スラリーの適切な流動性を保証するためには、通常、そのスラリーにおいてかなりの量の水を使用する必要がある。都合の悪いことに、この水の大部分は、加熱することによって最終的に除去されなければならず、それは、加熱プロセスにおいて使用される燃料の高コストに起因して費用のかかるものとなる。この加熱工程は、時間のかかる工程でもある。上記の先願において説明されているように、ナフタレンスルホネート分散剤を使用することにより、スラリーの流動性を高めることができると見出され、ゆえに、水所要量の問題は克服された。さらに、そのナフタレンスルホネート分散剤は、使用量レベルが十分に高いと、アルファ化デンプンと架橋して、乾燥後の石膏結晶に結合できるので、石膏複合体の乾燥強度を高めることも見出された。
【０００５】
ホスフェート含有成分は、これまで、石膏スラリーの水所要量に影響すると認識されていなかった。しかしながら、上記の先願で説明されているように、本発明者らは、特定の分散剤の存在下においてホスフェート含有成分のレベルをこれまで知られていなかったレベルに上昇させることにより、高デンプンレベルの存在下でさえも予想外に少ない量の水を用いて適切なスラリー流動性を得ることが可能になることを発見した。これにより、燃料の使用量が減少し、ならびにその後の水除去プロセス工程に伴うプロセス時間が短縮するので、当然のことながら、これは非常に望ましい。本発明者らは、パネルを作製するために使用されるスラリーにおいてアルファ化デンプンとともにナフタレンスルホネート分散剤を使用することによって石膏パネルの乾燥強度を高めることができることも発見した。
【０００６】
上記の先願の発明は、実質的に平行な２枚のカバーシートの間に形成された固化石膏組成物を含む石膏パネルを含み、その固化石膏組成物は、水、漆喰、アルファ化デンプン、ナフタレンスルホネート分散剤、および必要に応じて水溶性ホスフェート、好ましくは、トリメタリン酸ナトリウムの石膏含有スラリーを使用して作製される。この石膏パネルは、高強度であるが、従来の石膏パネルよりもかなり軽量である。さらに、この実施形態に従って作製されたパネルを切断する際、のこぎりで切断する際、折る際、または穿孔する際にかなり少ない量の粉塵しか生じない。
【０００７】
上記の先願の発明の別の実施形態は、水、漆喰、アルファ化デンプンおよびナフタレンスルホネート分散剤を含む石膏含有スラリーを混合する工程を包含する、石膏パネルを作製する方法を含み、そのアルファ化デンプンは、漆喰の重量に基づいて約１０重量％までの少なくとも約０．５重量％の量で存在する。得られた石膏含有スラリーは、第１の紙カバーシート上に堆積され、第２の紙カバーシートをその堆積されたスラリーの上に置くことにより、石膏パネルを形成させる。その石膏含有スラリーが、切断するのに十分硬化した後、その石膏パネルが切断され、得られた石膏パネルが、乾燥される。その石膏含有スラリーは、必要に応じて、ホスフェート含有成分、例えば、トリメタリン酸ナトリウムを含み得る。適切であるとき、促進剤、結合剤、紙繊維、ガラス繊維および他の公知の原料を含む他の従来の原料もスラリー中に使用され得る。最終的な石膏パネル製品の密度を低下させるために、通常、石鹸の気泡が加えられる。
【０００８】
本発明は、概して、優良な断熱特性、優良な耐熱収縮性、優良な耐火性、および本発明のいくつかの態様では優良な耐水性を有する、軽量かつ低密度の石膏パネルに関する。
【０００９】
建築用途および他の建設用途（例えば、石膏ウォールボードまたは天井パネル）において使用される石膏パネルは、通常、紙、繊維ガラスまたは他の好適な材料から作られたカバーシートを有する石膏コアを含む。石膏パネルは、通常、そのパネルのコアを形成するために使用されるスラリーを調製するために「漆喰」を水および他の原料と混合することによって製造される。
【００１０】
当該分野において広く理解されているように、漆喰は、１つ以上の形態の焼き石膏、すなわち、無水石膏または半水石膏（ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ）を形成させるために脱水（通常、加熱による）に供された石膏を主に含む。その焼き石膏は、天然または合成の起源に由来する、ベータ硫酸カルシウム半水和物、アルファ硫酸カルシウム半水和物、水溶性硫酸カルシウム無水石膏、またはこれらのいずれかもしくはすべての混合物を含み得る。焼き石膏は、パネルのコアを形成するために使用されるスラリーに投入されると、石膏パネルの形成中に完了する水和プロセスを開始する。この水和プロセスは、適切に完了すると、様々な結晶性形状の固化した石膏二水和物（すなわち、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏの形状）の通常連続した結晶性マトリックスをもたらす。
【００１１】
パネルの形成において、上記カバーシートは、通常、連続したウェブ（ｗｅｂ）として提供される。石膏スラリーを、流動物またはリボン状物として第１のカバーシートの上に堆積させる。そのスラリーを、第１のカバーシートの幅全体に所定のおおよその厚さで広げることにより、パネルのコアを形成する。次いで、第２のカバーシートを上部に置き、カバーシートの間に石膏コアを挟むことにより、連続したパネルが形成される。
【００１２】
その連続したパネルは、通常、コアが水和プロセスを継続するのを可能にするためにコンベヤーに乗って運搬される。コアが、十分に水和され、硬化されたら、１つ以上の所望のサイズに切断されることにより、個別の石膏パネルが形成される。次いで、水和プロセスを完了させるのにおよびそのパネルを所望の自由水分のレベル（通常、相対的に低い自由水分の含有量）まで乾燥させるのに十分な温度の窯炉にそれらのパネルを通す。
【００１３】
使用されるプロセスおよびパネルの予想される使用法ならびに他の考慮すべき点に応じて、石膏および他の添加物を含むさらなるスラリー層、細片またはリボン状物が、第１および／または第２のカバーシートに適用されることにより、完成したパネルに特定の特性（例えば、硬化した縁または硬化したパネル面）が提供され得る。同様に、そのプロセスにおいて石膏コアスラリーおよび／または他のスラリーの細片もしくはリボン状物の１ヶ所以上に気泡が加えられることにより、石膏コアまたは完成したパネルのコアの一部の内部に空隙の分布が提供される。
【００１４】
得られたパネルは、所望のパネルサイズ、カバー層組成、コア組成などに応じて、種々の用途において使用するために切断され、加工され得る。石膏パネルの厚さは、通常、それらの予想される使用法および用途に応じて、約１／４インチ〜約１インチで変動する。それらのパネルは、１つ以上の締め付け要素（例えば、ねじ、釘および／または接着剤）を使用して、壁、天井および他の類似のシステムを形成するために使用される種々の構造要素に取り付けられ得る。
【００１５】
完成した石膏パネルが、比較的高温（例えば、高温の炎または気体によってもたらされる温度）に暴露される場合、石膏コアの一部は、そのコアの石膏二水和物結晶から水の放出を引き起こすのに十分な熱を吸収し得る。その熱の吸収および石膏二水和物からの水の放出は、ある時間にわたって、パネルを通る熱伝達またはパネル内の熱伝達を遅延させるのに十分であり得る。ある特定の高温レベルでは、高温の炎または気体は、石膏コアにおける相変化および結晶構造の再配列も引き起こし得る。そのような温度はさらに、石膏コアの結晶構造における塩および不純物の融解または他の錯化を引き起こし得る。さらに、そのような高温の炎または気体の結果として石膏コアによって吸収される熱は、その熱源の温度および暴露時間に応じてコアの一部を再燃焼するのに十分であり得る。
【００１６】
より詳細には、石膏は、下記の式１に従って半水和物に変化するので、石膏コアは、２１２°Ｆ（１００℃）に加熱されると、結晶水の７５％が水蒸気として除去される分解反応を起こす：
ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ→ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ＋１と１／２Ｈ２Ｏ［１］
その半水和物は、硫酸カルシウムである無水石膏に変化するので（式２）、さらに２５０°Ｆ（１２０℃）に加熱すると、残存している結晶水が除去される：
ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ→ＣａＳＯ４＋１／２Ｈ２Ｏ［２］
コアが３９２°Ｆ（２００℃）に達するまでに、その石膏のすべてが、無水石膏相に変換される。これらの転移温度は、おおよそであり、石膏中の不純物または添加物によって変動し得る。反応［１］および［２］を引き起こすのに必要とされる脱水熱は、総計３９０Ｂｔｕ／ｌｂ（９０６ｋＪ／ｋｇ）である。相変化反応によって吸収されるこのエネルギーおよび生成される水蒸気によって放出される熱は、実質的なヒートシンクとして作用し、防火材としての石膏のユニークな品質の多くに関与している。例えば、石膏を７５°Ｆから４００°Ｆ（２４から２０４℃）に加熱するには、等質量のコンクリートを加熱するために必要なエネルギーの７倍超が必要である。
【００１７】
そのプロセスにおける熱エネルギーを吸収し、放散して、石膏が燃焼するとき、その結晶マトリックスの体積は収縮する。その収縮の量は、石膏の元の組成（それは、採掘された鉱床由来の様々な不純物または製造プロセス由来の添加物を含む）に依存する。一般に、収縮の大部分は、石膏が無水石膏に変化する脱水反応［１］および［２］中に起きると想定される。
【００１８】
石膏コアの収縮は、高温（ｈｉｇｈ  ｔｅｍｐｅｒａｔｅ）の炎または気体の存在下における石膏パネルの性能に影響する。その収縮が大きいほど、所与のレベルの耐火性能に達することが困難になり得る。これは、建築アセンブリ自体に応じて悪化し得るかまたは減少し得る。
【００１９】
上記の石膏パネルは、建築アセンブリとして骨組構造または他の支持構造に取り付けられることによってパネルの面の動きが妨げられるので、収縮割れが起きる。その建築アセンブリが、火炎から離れるように曲がる場合、凹面に変形するので、火炎側のパネルは、圧縮される。そのパネルが、その長さおよび幅に沿って横方向および縦方向に圧縮されると、収縮の影響は、減少する。これは、火炎側から炭化し、弱まり、その構造にかけられる垂直荷重下において火炎から離れるように曲がる、木材の大壁で起きる。
【００２０】
対照的に、建築アセンブリが、火炎に向かって曲がる場合、それは、パネルを火炎暴露側に押しつけることにより、張力がかかった凸面になる。その構造の動きは、パネルを引っ張るので、収縮亀裂に対する感度は高まる。これは、金属のスタッドが熱くなり火炎側で最も膨張する軽量スチール枠壁、ならびに下の火炎によって弱まるとき重力荷重によってアセンブリを下向きに曲げる屋根天井および床天井アセンブリで起きる。アセンブリの耐火性に対する全体的な影響は、収縮およびたわみの相対的な割合に左右される。
【００２１】
石膏パネルは、これらの高温加熱の影響の一部または全部のうちの１つの結果として１つ以上の方向におけるパネル寸法の収縮を起こすことがあり、そのような収縮は、そのパネルの構造的完全性の破壊を引き起こすことがある。そのパネルが、壁、天井または他の骨組アセンブリに取り付けられるとき、パネルの収縮は、同じアセンブリに載せられた他のパネルおよびそれらの支持体からパネルを分離させることがあり、場合によっては、そのパネルまたは支持体（またはその両方）を崩壊させることがある。結果として、高温の熱風が、壁または天井構造に入り込むかまたはそれらを通り抜ける可能性がある。
【００２２】
上で説明したように、石膏パネルは、ある時間にわたって比較的高温の影響に抵抗し、それにより、それらのパネルを通るかまたはそれらのパネルの間、およびそれらを使用しているシステム内への（またはそのシステムを通る）高熱レベルの透過が本質的に遅れることがある。耐火性または「耐火等級（ｆｉｒｅ  ｒａｔｅｄ）」と呼ばれる石膏パネルは、一般的に、そのパネルが壁または天井構造を通る熱の透過を遅らせる能力を高めるように考案されており、建物内の火炎の広がりを制御する際に重要な役割を果たす。結果として、建築基準当局ならびに他の関係する公共団体および民間団体は、通常、耐火等級石膏パネルの耐火性能について厳しい規格を設定している。
【００２３】
石膏パネルが火炎およびそれに伴う極度の熱に抵抗する能力は、適切な試験を行うことによって評価され得る。建設業界において日常的に使用されているそのような試験の例としては、Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ（「ＵＬ」）によって公開された試験（例えば、ＵＬ  Ｕ３０５、Ｕ４１９およびＵ４２３試験手順およびプロトコル）ならびに、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（ＡＳＴＭ）によって公開された仕様書Ｅ１１９に記載されている手順が挙げられる。そのような試験は、通常、木製またはスチールのスタッドによって形成された壁枠の各面上へのパネルの単層適用において、石膏パネルを使用して試験アセンブリを組み立てる工程を包含し得る。試験に応じて、そのアセンブリは、荷重に供されてもよいし、供されなくてもよい。そのアセンブリの片側の面は、ある加熱曲線（例えば、ＵＬ  Ｕ３０５、Ｕ４１９およびＵ４２３試験手順ならびにＡＳＴＭ  Ｅ１１９手順において指示されたもの）に従ってある時間にわたって温度上昇に暴露される。
【００２４】
加熱された面の近くの温度およびアセンブリの加熱されていない側の表面の温度を試験中にモニターすることにより、暴露された石膏パネルが遭遇した温度、およびアセンブリを通過して暴露されていないパネルに透過された熱を評価する。その試験は、パネルの構造上の破損が１つ以上生じたときおよび／またはアセンブリの暴露されていない側の温度が所定の閾値を超えたとき、終了する。典型的には、これらの閾値温度は、そのようなセンサーのいずれか１つにおける最高温度および／または暴露されていない石膏パネル面上のセンサーによって検知された温度の平均値に基づく。
【００２５】
試験手順（例えば、ＵＬ  Ｕ３０５、Ｕ４１９およびＵ４２３ならびにＡＳＴＭ  Ｅ１１９に示されている手順）は、概して、アセンブリを通る熱の透過に対するアセンブリの抵抗性を対象にしている。それらの試験は、１つの態様において、そのアセンブリが高温加熱に供されるとき、アセンブリにおいて使用される石膏パネルのｘ−ｙ方向（幅および長さ）の収縮に対する抵抗性の基準も提供する。そのような試験は、壁アセンブリにおけるパネル間に開いた間隙または空間を生じ、その結果、アセンブリの内部の空洞に高温が通過することによる構造的完全性の喪失に対するパネルの抵抗性の基準も提供する。別の態様では、それらの試験は、パネルおよびアセンブリを通る熱の透過に抵抗する石膏パネルの能力の基準を提供する。そのような試験は、建物入居者および消防士／消火システムにそれぞれ火災状態から脱出するまたは火災状態に対処する機会を提供するための特定のシステムの能力を反映すると考えられている。
【００２６】
これまで、耐火等級石膏パネルの耐火性を改善するために、様々なストラテジーが使用された。例えば、パネルにおける水と石膏の両方の存在量を増加させてヒートシンクとして作用する能力を増強するために、パネルの収縮を減少させるために、ならびにパネルの構造的安定性および構造的強度を高めるために、より厚いより高密度なパネルコアが使用されてきた。あるいは、またはパネルコアの密度を高めることに加えて、パネルコアの引張り強さを増加させることによっておよび収縮応力をコアマトリックス全体に分散させることによって石膏パネルの耐火性を高めるためにガラス繊維および他の繊維を含む様々な原料が石膏コアに組み込まれた。同様に、ある量のある特定の粘土（例えば、約１マイクロメートル未満のサイズのもの）およびコロイドケイ酸またはアルミナ添加物（例えば、１マイクロメートル未満のサイズのもの）が、石膏パネルコアにおいて高い耐火性（および高温収縮抵抗性）を提供するためにこれまで使用されてきた。
【００２７】
しかしながら、コアにおける石膏の量を減少させることによって石膏パネルの重量および／または密度を減少させることが、パネルの構造的完全性と火炎条件および高熱条件に対する抵抗性との両方に悪影響を及ぼし得ることは、当該分野において揺るぎないものだった。
【００２８】
耐火等級石膏パネルの耐火性を改善するためにこれまで使用されてきた別のアプローチは、未膨張バーミキュライト（バーミキュライト鉱石とも呼ばれる）および鉱物繊維またはガラス繊維を石膏パネルのコアに加えることだった。そのようなアプローチでは、そのバーミキュライトは、加熱条件下で膨張して、コアの石膏成分の収縮を相殺すると予想される。鉱物／ガラス繊維は、乾燥した石膏の一部と一体になると考えられた。そのようなアプローチは、米国特許第２，５２６，０６６号明細書および米国特許第２，７４４，０２２号明細書で論じられている。しかしながら、両方の参考文献が、ヒートシンクとして作用するのに十分な石膏を提供するために高密度コアに頼っている。それらの文献は、２〜２．３ポンド／平方フィート（２，０００〜２，３００ポンド／１０００平方フィート（「ｌｂ／ｍｓｆ」））の重量および約５０ポンド／立方フィート（「ｐｃｆ」）またはそれ以上の密度を有する１／２インチの厚さの石膏パネルの作製を開示している。米国特許第２，７４４，０２２号明細書は、さらに、米国特許第２，５２６，０６６号明細書に開示されているパネルの石膏含有量（およびしたがって密度および重量）を増加させるおよびそのパネルの鉱物／ガラス繊維の含有量を減少させることにより、さらにより高い石膏ヒートシンク容量が提供されることに関した。米国特許第２，７４４，０２２号明細書などの参考文献はさらに、限定されない限り、バーミキュライトの膨張特性が、コアのスポーリング（つまり、断片化、ピーリングまたはフレーキング）およびバーミキュライトを含むパネルを用いて作製された壁アセンブリの破壊を高温条件において比較的短時間でもたらし得ることを認めた。
【００２９】
別の例において、米国特許第３，４５４，４５６号明細書は、パネルの収縮に抵抗するための耐火等級石膏パネルのコアへの未膨張バーミキュライトの投入を記載している。米国特許第３，４５４，４５６号明細書はまた、所望のヒートシンク容量を提供するために、比較的高い石膏含有量および密度にも頼っている。米国特許第３，４５４，４５６号明細書は、約１９２５ｌｂ／ｍｓｆの最低重量および約４６ｐｃｆの密度を有する完成した１／２インチの石膏パネルについてのパネル重量を開示している。これは、耐火等級用途のために現在商業的に提供されている、より厚いおよびより重い５／８インチの厚さの石膏パネル（約２１７５〜２３００ｌｂ／ｍｓｆ）に相当する密度である。
【００３０】
米国特許第３，４５４，４５６号明細書は、石膏パネルコアにおいてバーミキュライトを使用してパネルの耐火等級（ｆｉｒｅ  ｒａｔｉｎｇ）を高めることにより、有意な限界に陥りやすいことも開示している。例えば、米国特許第３，４５４，４５６号明細書は（米国特許第２，７４４，０２２号明細書と同様に）、コア内のバーミキュライトの膨張が、スポーリングおよび他の破壊的影響に起因してコアを崩壊させ得ることを述べている。米国特許第３，４５４，４５６号明細書は、未膨張バーミキュライト粒子が、コア構造を非常に脆弱にし得るので、そのコアは、弱く、軟らかく、かつ砕けやすくなることも開示している。米国特許第３，４５４，４５６号明細書は、比較的小さい粒子サイズの分布（９０％超が、ｎｏ．５０メッシュサイズ（およそ０．１１７インチ（０．２９７ｍｍ）開口部）より小さい膨張していない粒子であり、１０％未満がｎｏ．５０メッシュサイズよりもわずかに大きい）を有する「ユニークな」未膨張バーミキュライトを使用することにより、石膏パネルにおいてバーミキュライトを使用することによって、そのような有意な固有の限界に対処すると主張している。このアプローチは、その主張するところでは、米国特許第３，４５４，４５６号明細書のｃｏｌ．２のｌ．５２〜７２に説明されているようにパネルに対するバーミキュライト膨張の有害作用を阻害する。
【００３１】
別のアプローチにおいて、米国特許第３，６１６，１７３号明細書は、より軽量またはより低密度として米国特許第３，６１６，１７３号明細書を特徴付ける石膏コアを有する１／２インチの厚さの耐火性石膏パネルに関する。米国特許第３，６１６，１７３号明細書は、そのパネルを、約２，０００ｌｂ／ｍｓｆまたはそれ以上の重量かつ約４８ｐｃｆを超えるコア密度を有する従来技術の１／２インチのパネルと区別した。したがって、米国特許第３，６１６，１７３号明細書は、約３５ｐｃｆ以上、好ましくは、約４０ｐｃｆ〜約５０ｐｃｆの密度を有するパネルを開示している。米国特許第３，６１６，１７３号明細書は、高温条件下でその石膏パネルの収縮を妨げるのに必要とされる量で、かなりの量の小粒径の、粘土、コロイドケイ酸またはコロイドアルミナの無機材料、ならびにガラス繊維をその石膏コアに組み込むことによって、その開示されているコア密度を達成している。
【００３２】
様々な手段によって、石膏パネルの強度および構造的完全性を高めるならびにパネル重量を減少させる他の試みも行われた。例えば、米国特許第７，７３１，７９４号明細書および米国特許第７，７３６，７２０号明細書ならびに米国特許出願公開第２００７／００４８４９０（Ａ１）号明細書、米国特許出願公開第２００８／００９００６８（Ａ１）号明細書および米国特許出願公開第２０１０／０１３９５２８（Ａ１）号明細書を参照のこと。しかしながら、そのような試みは、単独では、火炎条件および高熱条件に対して十分に抵抗性の軽量パネルを作製するには十分でないと考えられた。
【００３３】
多くの用途において、そのようなパネルを通る熱レベルの透過を半時間さえも遅らせる、比較的高熱条件または火炎条件の影響に抵抗する能力を有するそのような軽量石膏パネルを提供することは、当該分野にとって重要な寄与であり得る。しかしながら、一般に、石膏パネルにおけるコアの密度をかなり減少させることにより、パネルの強度特性および構造的完全性が減少し、かつ、パネルを通る熱の透過を半時間さえも遅らせる能力も減少すると考えられている。より詳細には、その強度および構造的完全性が低いと予想され、かつ意図的に低い石膏含有量を有するパネルは、収縮力、および比較的高熱の条件または火炎条件との接触によって引き起こされる他の応力に過度に脆弱であり、かつそのような条件に伴う熱の吸収および遮断において効果的でないと予想されているので、それらのパネルは、これらの用途において特に懸念される。
【００３４】
それにもかかわらず、石膏パネルの重量を減少させることにより、輸送がより容易かつ経済的になり、取扱いおよび設置が容易になることは、十分認識されている。ゆえに、バーミキュライト、粘土、コロイドケイ酸またはコロイドアルミナのような添加物に頼ることなく、火炎および極度の熱に対する抵抗性を必要とする用途においてうまく機能する軽量かつゆえに低密度の石膏パネルが作製され得る場合、それは、耐火性石膏パネルの分野において重要な進歩になり得る。
【００３５】
最後に、固化した石膏は、耐水化剤の非存在下において水に浸漬されると、その水の重量の５０％まで吸収することが注目される。また、耐火性石膏パネルを含む石膏パネルは、水を吸収すると、膨張し、変形し、強度を失い、それにより耐火特性が低下し得る。軽量かつ低密度の耐火性パネルは、より重い従来の耐火性パネルよりもはるかに多い空気および／または水の空隙を有する。これらの空隙は、水の取り込みの速度および程度を高めると予想され、それにより、そのような軽量の耐火性パネルが、より重い従来の耐火性パネルよりも高い水吸収性となる。
【００３６】
これまで、石膏パネルの耐水性を改善する多くの試みが広く行われてきた。固化したパネルに耐水性を付与するために、蝋、樹脂およびアスファルトをはじめとした様々な炭化水素が、パネルを作製するために使用されるスラリーに加えられてきた。この目的のためのシロキサンの使用も周知である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
石膏スラリー中のシロキサンの使用は、シリコーン樹脂を原位置で形成することによって、完成したパネルに耐水性を付与する有用な手段であるが、シロキサンは、軽量かつ低密度のパネルを十分に保護しないと予想される。したがって、当該分野では、シロキサンによって通常付与される耐水性を増強することによって合理的なコストにおいて、改善された耐水性を有する軽量かつ低密度の耐火性石膏パネルを作製する方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
本発明の軽量かつ低密度の石膏パネルは、参照により本明細書中に援用される先の同時係属中の米国特許出願第１２／７９５，１２５号明細書の教示を改良したものである。この‘１２５号出願の発明は、漆喰、分散剤、ホスフェート含有成分およびアルファ化デンプンを含み得る、低密度石膏パネルを形成するためのスラリーを含む。その分散剤は、乾燥漆喰の重量に基づいて約０．１重量％〜３．０重量％の量で存在し得る。アルファ化デンプンは、その配合中の乾燥漆喰の重量に基づいて約１０重量％までの少なくとも約０．５重量％の量で存在し得る。ホスフェート含有成分は、漆喰の重量に基づいて少なくとも約０．１２重量％の量で存在し得る。他のスラリー添加物としては、促進剤、結合剤、紙繊維またはガラス繊維および他の公知の構成物が挙げられ得る。本発明は、そのようなスラリーを用いて作製される軽量かつ低密度の石膏パネルも含む。
【００３９】
いくつかの態様において、本発明は、通常、建設用途のために使用される公称５／８インチの厚さの石膏パネルよりもはるかに軽く低密度であり、パネルを通る高熱レベルの透過を半時間超遅らせる能力を有する、公称５／８インチの厚さの軽量かつ低密度の石膏パネル、およびそのようなパネルを作製するための方法を含む。そのようないくつかの態様において、本発明のパネル（コア＋カバーシート）は、２枚の実質的に平行なカバーシートの間に配置された状態で、約２７〜約３７ポンド／立方フィート（「ｐｃｆ」）、好ましくは、約２９〜約３４ｐｃｆ、より好ましくは、約３０〜約３２ｐｃｆの密度を有する。そのような態様において、本発明のおよそ５／８インチの厚さのパネルの重量は、約１９００ｌｂ／ｍｓｆ未満、好ましくは、約１７４０ｌｂ／ｍｓｆ未満、より好ましくは約１６４０ｌｂ／ｍｓｆ未満である。
【００４０】
なおも他の態様において、本発明の軽量かつ低密度のパネルのための配合およびそのパネルを作製するための方法は、上で述べた耐火特性、約約３７ｐｃｆ未満未満、好ましくは、約３４ｐｃｆ未満、より好ましくは、約３２ｐｃｆ未満の密度、およびＡＳＴＭ  Ｃ１３９６／Ｃ１３９６／Ｍ−０９の規格を満たす釘引き抜き抵抗（ｎａｉｌ  ｐｕｌｌ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を有する石膏パネルを提供する。より詳細には、本発明の実施形態において、そのようなパネルは、少なくとも８７ｌｂの釘引き抜き抵抗を有する。
【００４１】
本発明のなおも他の態様において、公称５／８インチの耐火等級パネルのための固化石膏コア組成物が、少なくとも水、漆喰および下記で特定される他の成分を含む石膏含有スラリーを用いて提供される。１つのそのような実施形態において、その固化石膏コアは、約２５〜約３６ｐｃｆの密度を有し、そのコアは、約１０４０ｌｂｓ／ｍｓｆ〜約１４９０ｌｂｓ／ｍｓｆの量で漆喰；漆喰の約０．３重量％〜約４重量％のアルファ化デンプン；漆喰の約０．１重量％〜約０．３重量％の鉱物繊維、ガラス繊維または炭素繊維、および漆喰の約０．１５重量％〜約０．５重量％のホスフェートを含む。（別段述べられない限り、石膏コアの成分のパーセンテージは、コアスラリーを調製するために使用される漆喰の重量に基づく重量によって述べられる）。
【００４２】
他の態様において、本発明のパネルの石膏コアは、約２７〜約３３ポンド／立方フィートの密度および約１３１５〜約１６１０ポンドｌｂ／ｍｓｆの固化石膏コア重量を有する。そのような態様において、その石膏コアは、約０．５％〜約２．０％のアルファ化デンプン；約０．１％〜約０．３％の鉱物繊維、ガラス繊維または炭素繊維；漆喰および約０．０１％〜約０．１５％のホスフェートも含む。
【００４３】
本発明は、公称３／４インチの厚さを有する石膏パネルの作製および使用も含む。そのようなパネルは、パネル構成物レベルを、上に示された値の約１２０％で有し得る。また、火炎条件および高熱条件に抵抗するそれらの能力は、公称５／８インチの厚さのパネルの少なくとも約１２０％のレベルであり得る。本発明のパネルおよびコア配合の他の態様およびバリエーションは、本明細書中の下記で論じられる。
【００４４】
他の従来の添加物も、望ましい特性をコアに付与するためにおよびそれらの製造を容易にするために、本明細書中に開示されるコアスラリーおよび石膏コア組成物の態様の各々において通例の量で使用され得る。そのような添加物の例は、固化促進剤、固化遅延剤、脱水阻害剤、結合剤、接着剤、分散助剤、均染（ｌｅｖｅｌｉｎｇ）剤または不均染（ｎｏｎｌｅｖｅｌｉｎｇ）剤、増粘剤、殺菌剤、殺真菌剤、ｐＨ調整剤、着色剤、撥水剤（ｗａｔｅｒ  ｒｅｐｅｌｌａｎｔｓ）、充填剤およびそれらの混合物である。
【００４５】
本明細書中に開示される本発明のパネルおよびそれを作製する方法の上で述べた態様および他の態様において、水性の気泡が、下記でさらに論じられる方法を使用して所望の石膏コア密度を提供するのに有効な量でコアスラリーに加えられる。コアスラリーに気泡成分を加えることにより、１つ以上のパネルおよび／またはコアの強度特性に寄与する空隙分布および空隙サイズがもたらされる。同様に、石膏および他の添加物を含むさらなるスラリー層、細片またはリボン状物（それらはコアの他の部分よりも高い密度を有し得る）が、第１または第２のカバーシートに適用されることにより、完成したパネルに特定の特性（例えば、硬化した縁または硬化したパネル面）が提供され得る。
【００４６】
本発明の別の態様は、パネルを通る熱レベルの透過を約半時間またはそれ以上遅らせることができる石膏パネルを作製する方法を含み、その固化石膏コアの成分は、焼き石膏含有水性スラリーから形成される。この態様において、そのスラリーは、アルファ化デンプン、分散剤、ホスフェート、鉱物／ガラス／炭素繊維、気泡および他の添加物、漆喰ならびに水を、約０．６〜約１．２、好ましくは、約０．８〜約１．０、より好ましくは、約０．９の水／漆喰重量比で含む。次いで、そのコアスラリーを、連続したリボン状物として、第１のカバーシートの連続したウェブ上に堆積させ、その上に分散させる。次いで、第２のカバーシートの連続したウェブを、堆積したスラリーの上に置くことにより、所望のおよそ５／８インチ（または３／４インチ）の厚さの概して連続した石膏パネルが形成される。焼き石膏含有スラリーが、切断にとって十分に硬化した後（固化した石膏の連続したマトリックスを形成する焼き石膏の水和によって）、その概して連続した石膏パネルを、所望の長さの個別のパネルに切断し、得られた石膏パネルを乾燥させる。
【００４７】
触媒の必要性、および改善された耐水性を有する耐火性石膏パネルを合理的なコストで作製する方法は、本発明の実施形態（シロキサンの重合が加速され、場合によっては、ＡＳＴＭ１３９８の仕様を満たすために必要とされるシロキサンの量を減少させ得る）によって満たされるか、または超えられる。
【００４８】
より詳細には、シロキサンの重合は、漆喰、クラスＣフライアッシュ、酸化マグネシウム、シロキサンと水とのエマルション、および漆喰の重量に基づいて２．０重量％超のアルファ化デンプンを含むスラリーを用いて改善される。このスラリーは、耐水性／耐火性石膏パネルを作製する方法において使用される（その方法は、シロキサンとアルファ化デンプンと水とのエマルションのスラリーを調製する工程、次いで、そのスラリーを漆喰と酸化マグネシウムとクラスＣフライアッシュとの乾燥混合物と混和する工程を包含する）。次いで、そのスラリーは、先に記載したように石膏パネルを製造するために使用される。得られた生成物は、硫酸カルシウム二水和物結晶およびシリコーン樹脂が混交したマトリックスを含むコアを有する耐火性耐水性石膏パネルを作製するために有用であり、その混交したマトリックスは、そのマトリックス全体に酸化マグネシウムおよびクラスＣフライアッシュの構成要素を含む触媒を分散させる。
【００４９】
酸化マグネシウムとクラスＣフライアッシュとの混合物は、シロキサンの重合を触媒して、上記スラリーから作製される製品における耐水性の発生を加速させる。このように作製される耐火性／耐水性石膏パネルは、シロキサンの重合反応の完了を待つ長い時間を準備しておく必要がない。
【００５０】
この触媒を使用することにより、上記反応の程度も高まり、耐水性が改善される。５重量％未満の吸水性は、フライアッシュとマグネシアとの組み合わせを使用することによって達成可能である。したがって、この触媒は、重合反応を加速させることに加えて、シロキサンがより完全に重合することも可能にし、場合によっては、シロキサンの量を減少させることも可能である。シロキサンは、高価なパネル添加物の１つであるので、使用量レベルの減少は、原材料コストの節約をもたらす。
【００５１】
本発明の別の利点は、パネルの寸法安定性である。この反応を触媒するために使用されるいくつかの化合物は、パネルが乾燥するにつれて有意な膨張を生じる。パネルの内部が膨張すると、外面に亀裂が生じ、パネルに損傷を与える。フライアッシュおよび酸化マグネシウムを使用することにより、完成したパネルにおける膨張が非常に少なくなり、亀裂が非常に少なくなる。重合シリコーン樹脂が高温加熱条件下でのパネルの収縮を減少させることも予想外に見出された。
【００５２】
このフライアッシュとマグネシアとの組み合わせ触媒は、幅広い酸化マグネシウムグレードを使用することによる十分な重合も可能にする。従来技術は、死焼マグネシアがシロキサン重合のための触媒として作用するのに適していることだけを開示しているが、フライアッシュと併用されると、硬焼または軽焼酸化マグネシウムさえも使用され得る。この特徴のおかげで、石膏パネルの製造者は、スラリー中で使用される酸化マグネシウムの供給源をさらに自由に選択することが可能になる。
【００５３】
最後に、２．０重量％超のアルファ化デンプンが、優良な耐水性を達成するためにシロキサンとともに働く。シロキサン／多アルファ化デンプンの組み合わせは、第１に水の浸入を阻止することによって、次いで、そのデンプンによって水が取り込まれた際には、高度に粘稠性のデンプン／水の組み合わせを形成することによって、パネルの縁上のミクロ孔を通過する水の浸入を遅らせると考えられているが、本発明者らは、この理論に拘束されないと意図している。
【００５４】
上記の発明の要旨は、当業者が理解するように、本発明の範囲を限定すると意図されていない。本発明の他の態様および実施形態が、下記および本明細書に添付された図面に開示される。
【００５５】
別段明示的に述べられない限り、列挙されるおよび下記でさらに論じられる図面は、本明細書中に開示される本発明の例示であって、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、本明細書中の実施例８に報告されるようなＵ４１９の条件下の燃焼試験に供された、本発明のパネルを使用している試験アセンブリの暴露されていない非加熱面上の単一センサーの最高温度のプロットおよびセンサー温度の平均値のプロット、ならびにその試験アセンブリの暴露された加熱面上の炉温度に対して使用されたＡＳＴＭ１１９の温度曲線のプロットである。
【図２】図２は、図１に示された単一センサーの最高温度およびセンサーの平均温度に対するデータの拡大プロットである。
【図３】図３は、本明細書中の実施例９に報告されるようなＵ３０５の条件下の燃焼試験に供された、本発明のパネルを使用している試験アセンブリの暴露されていない非加熱面上の単一センサーの最高温度のプロットおよびセンサー温度の平均値のプロット、ならびにその試験アセンブリの暴露された加熱面上の炉温度に対して使用されたＡＳＴＭ１１９の温度曲線のプロットである。
【図４】図４は、図３に示された単一センサーの最高温度およびセンサーの平均温度に対するデータの拡大プロットである。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
同時係属出願の発明のいくつかの実施形態は、漆喰、アルファ化デンプンおよびナフタレンスルホネート分散剤を含む石膏含有スラリーから作製された完成した石膏含有製品を提供する。そのナフタレンスルホネート分散剤は、乾燥漆喰の重量に基づいて約０．１重量％〜３．０重量％の量で存在する。アルファ化デンプンは、その配合中の乾燥漆喰の重量に基づいて約１０重量％までの少なくとも約０．５重量％の量で存在する。そのスラリーにおいて使用され得る他の原料としては、結合剤、紙繊維、ガラス繊維および促進剤が挙げられる。最終的な石膏含有製品、例えば、石膏パネルの密度を低下させるために、通常、石鹸の気泡が、調合されたばかりの石膏含有スラリーに加えられる。
【００５８】
約０．５重量％から約１０重量％までのアルファ化デンプン、約０．１重量％から約３．０重量％までのナフタレンスルホネート分散剤および最低少なくとも約０．１２重量％から約０．４重量％までのホスフェート含有成分（すべて、石膏スラリーにおいて使用される乾燥漆喰の重量に基づいて）の組み合わせが、石膏スラリーの流動性を予想外にかつ有意に増加させる。これにより、石膏パネルなどの石膏含有製品の作製において使用するのに十分な流動性を有する石膏スラリーを生成するために必要とされる水の量が実質的に減少する。標準的な配合の少なくとも約２倍であるトリメタリン酸塩のレベル（トリメタリン酸ナトリウムとして）は、ナフタレンスルホネート分散剤の分散剤活性を押し上げると考えられている。
【００５９】
同時係属出願において使用されるナフタレンスルホネート分散剤には、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ネート）、ならびにナフタレンスルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合物である誘導体が含まれる。特に望ましいポリナフタレンスルホネートとしては、ナフタレンスルホン酸ナトリウムおよびナフタレンスルホン酸カルシウムが挙げられる。そのナフタレンスルホネートの平均分子量は、約３，０００〜２７，０００に及び得るが、その分子量は、約８，０００〜１０，０００であることが好ましい。所与の固体％の水溶液において、より高分子量の分散剤が、より低分子量の分散剤よりも、高い粘度を有し、その配合中により多くの水を要求する。有用なナフタレンスルホン酸塩としては、ＧＥＯ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，Ｏｈｉｏから入手可能なＤＩＬＯＦＬＯ；Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐ．，Ｌｅｘｉｎｇｔｏｎ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓから入手可能なＤＡＸＡＤ；およびＧＥＯ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｌａｆａｙｅｔｔｅ，Ｉｎｄｉａｎａから入手可能なＬＯＭＡＲ  Ｄが挙げられる。そのナフタレンスルホネートは、好ましくは、例えば、３５〜５５重量％の範囲の固体含有量の水溶液として使用される。そのナフタレンスルホネートを、例えば、約４０〜４５重量％の範囲の固体含有量の水溶液の形態で使用することが最も好ましい。あるいは、適切な場合には、そのナフタレンスルホネートは、乾燥した固体または粉末の形態で使用され得る（例えば、ＬＯＭＡＲ  Ｄなど）。
【００６０】
本発明において有用なポリナフタレンスルホネートは、一般構造（Ｉ）を有し：
【化１】
2014510854.tif 000003
式中、ｎは、＞２であり、Ｍは、ナトリウム、カリウム、カルシウムなどである。
【００６１】
好ましくは約４５重量％水溶液としてナフタレンスルホネート分散剤は、石膏複合体配合において使用される乾燥漆喰の重量に基づいて約０．５重量％〜約３．０重量％の範囲内で使用され得る。ナフタレンスルホネート分散剤のより好ましい範囲は、乾燥漆喰の重量に基づいて約０．５重量％〜約２．０重量％であり、最も好ましい範囲は、乾燥漆喰の重量に基づいて約０．７重量％〜約２．０重量％である。対照的に、公知の石膏パネルは、この分散剤を、乾燥漆喰の重量に基づいて約０．４重量％またはそれ以下のレベルで含む。
【００６２】
別の言い方をすれば、乾燥重量に基づくナフタレンスルホネート分散剤は、石膏複合体配合において使用される乾燥漆喰の重量に基づいて約０．１重量％〜約１．５重量％の範囲内で使用され得る。乾燥固体に基づくナフタレンスルホネート分散剤のより好ましい範囲は、乾燥漆喰の重量に基づいて約０．２５重量％〜約０．７重量％であり、最も好ましい範囲（乾燥固体に基づく）は、乾燥漆喰の重量に基づいて約０．３重量％〜約０．７重量％である。
【００６３】
同時係属出願の石膏含有スラリーは、ホスフェート含有成分（例えば、トリメタリン酸塩、例えば、トリメタリン酸ナトリウム）を含み得る。任意の好適な水溶性メタホスフェートまたはポリホスフェートが、本発明に係るホスフェート含有成分として使用され得る。２つのカチオンを有するトリメタリン酸塩である複塩を含むトリメタリン酸塩を使用することが好ましい。特に有用なトリメタリン酸塩としては、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、トリメタリン酸アンモニウムなどまたはそれらの組み合わせが挙げられる。好ましいトリメタリン酸塩は、トリメタリン酸ナトリウムである。トリメタリン酸塩を、例えば約１０〜１５重量％の固体含有量の範囲の水溶液として使用することが好ましい。参照により本明細書中に援用されるＹｕ  ｅｔ  ａｌ．に対する米国特許第６，４０９，８２５号明細書に記載されているように、他の環状または非環状のポリホスフェートも使用することができる。
【００６４】
トリメタリン酸ナトリウムは、石膏含有組成物における公知の添加物であるが、それは、一般に、石膏スラリーにおいて使用される乾燥漆喰の重量に基づいて約０．０５重量％〜約０．０８重量％の範囲で使用される。本発明の実施形態において、トリメタリン酸ナトリウム（または他の水溶性メタホスフェートまたはポリホスフェート）は、石膏複合体配合において使用される乾燥漆喰の重量に基づいて約０．１２重量％〜約０．４重量％の範囲で存在し得る。トリメタリン酸ナトリウム（または他の水溶性メタホスフェートまたはポリホスフェート）の好ましい範囲は、石膏複合体配合において使用される乾燥漆喰の重量に基づいて約０．１２重量％〜約０．３重量％である。
【００６５】
漆喰には、２つの形態アルファおよびベータが存在する。これらの２つのタイプの漆喰は、異なる燃焼手段によって生成される。本発明では、ベータまたはアルファ型の漆喰のいずれを使用してもよい。
【００６６】
デンプン（特にアルファ化デンプンを含む）が、同時係属出願に従って調製される石膏含有スラリーにおいて使用されなければならない。好ましいアルファ化デンプンは、以下の典型的な分析結果：水分７．５％、タンパク質８．０％、油分０．５％、粗繊維０．５％、灰分０．３％を有し；０．４８ｐｓｉの生強度（ｇｒｅｅｎ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を有し；３５．０ｌｂ／ｆｔ３の疎嵩密度を有する、アルファ化トウモロコシデンプン、例えば、Ｂｕｎｇｅ  Ｍｉｌｌｉｎｇ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉから入手可能なアルファ化コーンフラワーである。アルファ化トウモロコシデンプンは、石膏含有スラリーにおいて使用される乾燥漆喰の重量に基づいて約１０重量％までの少なくとも約０．５重量％の量で使用されるべきである。
【００６７】
本発明者らはさらに、約０．１重量％〜３．０重量％のナフタレンスルホネート分散剤の存在下において約１０重量％までの少なくとも約０．５重量％のアルファ化デンプン（好ましくは、アルファ化トウモロコシデンプン）を使用することによって（配合中に存在する乾燥漆喰の重量に基づくデンプンおよびナフタレンスルホネートレベル）、乾燥強度（特に石膏パネルにおける）を予想外に増加させることができることを発見した。この予想外の結果は、水溶性のメタホスフェートまたはポリホスフェートが存在するか否かに関係なく得ることができる。
【００６８】
さらに、アルファ化デンプンが、本発明に従って作製される乾燥石膏パネルにおいて少なくとも約１０ｌｂ／ＭＳＦまたはそれ以上のレベルで使用され得るが、高強度かつ軽量を達成できることが、予想外にも見出された。その石膏パネルにおいて３５〜４５ｌｂ／ＭＳＦもの高いレベルのアルファ化デンプンが有効であることが示されている。
【００６９】
他の有用なデンプンとしては、酸加工デンプン（例えば、Ｂｕｎｇｅ  Ｍｉｌｌｉｎｇ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭｉｓｓｏｕｒｉからＨＩ−ＢＯＮＤとして入手可能な酸加工コーンフラワー）が挙げられる。このデンプンは、以下の典型的な分析結果：水分１０．０％、油分１．４％、可溶分１７．０％，アルカリ性流動性（ａｌｋａｌｉｎｅ  ｆｌｕｉｄｉｔｙ）９８．０％、疎嵩密度３０ｌｂ／ｆｔ３および４．３のｐＨをもたらす２０％スラリーを有する。別の有用なデンプンは、非アルファ化コムギデンプン（例えば、ＡＤＭ／Ｏｇｉｌｖｉｅ，Ｍｏｎｔｒｅａｌ，Ｑｕｅｂｅｃ，Ｃａｎａｄａから入手可能なＥＣＯＳＯＬ−４５）である。
【００７０】
ナフタレンスルホネート分散剤とトリメタリン酸塩との組み合わせが、アルファ化トウモロコシデンプン、および必要に応じて、紙繊維またはガラス繊維と併用されるとき、さらに予想外の結果が本発明によって達成され得る。これらの３つの原料を含む配合物から作製される石膏パネルは、高強度および軽重量を有し、それらの製造において水の所要量が少ないことに起因して、より経済的に望ましい。
【００７１】
参照により本明細書中に援用されるＹｕ  ｅｔ  ａｌ．に対する米国特許第６，４０９，８２５号明細書に記載されているように、本発明の石膏含有組成物において促進剤が使用され得る。１つの望ましい耐熱性促進剤（ＨＲＡ）は、粉末石膏（硫酸カルシウム二水和物）の乾式粉砕物から生成され得る。このＨＲＡを生成するために、糖、デキストロース、ホウ酸およびデンプンなどの少量の添加物（通常、約５重量％）を使用することができる。糖すなわちデキストロースが、現在のところ好ましい。別の有用な促進剤は、参照により本明細書中に援用される米国特許第３，５７３，９４７号明細書に記載されているような「気候安定化促進剤（ｃｌｉｍａｔｅ  ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ）」または「気候安定促進剤（ｃｌｉｍａｔｅ  ｓｔａｂｌｅ  ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ）」（ＣＳＡ）である。
【００７２】
下に記載される本発明の態様は、網羅的であると意図されていないか、または本明細書中に開示される特定の組成物、アセンブリ、方法および操作に本発明を限定すると意図されていない。むしろ、本発明の記載される態様および実施形態は、当業者がその教示を理解できるために、本発明の原理ならびにその応用、操作および使用を説明するために選択されている。
【００７３】
本発明は、漆喰と他の述べられた原料との組み合わせを提供する（その例は、下記の表Ｉに示される）。これらの配合は、以前はそのような軽量かつ低密度の石膏パネルによって達成可能でないと考えられていた、所望の耐火特性を有する耐火性、軽量かつ低密度の石膏パネルを提供する。本発明のパネルは、種々の建設目的に適した釘引き抜き抵抗も提供し、いくつかの態様において、そのような特性は、有意により重くより高密度な市販の耐火等級パネルに匹敵する。なおも他の態様において、壁または他のアセンブリにおいて使用されるとき、そのようなアセンブリは、より重くより高密度な市販の耐火等級パネルを用いて作製されるアセンブリに匹敵する燃焼試験性能を有する。
【００７４】
１つの好ましい態様において、本発明の配合および方法は、約２７〜約３７ｐｃｆのパネル密度（コア＋カバーシート）を有する５／８インチの厚さの石膏パネルを提供する。他の好ましい態様において、パネル密度は、約２９ｐｃｆ〜約３４ｐｃｆまたは約３０〜約３２ｐｃｆである。本発明のそのようなパネルは、かなりより重くより高密度の石膏パネルに匹敵する耐火特性を提供する。
【００７５】
本発明の別の態様において、本明細書中で論じられる成分を含む焼き石膏含有水性スラリーを調製することによって耐火性石膏パネルを作製するための方法が提供され、その焼き石膏（漆喰とも呼ばれる）および水は、１つの態様において約０．６〜約１．２、別の態様において約０．８〜約１．０、さらに別の態様において約０．９という好ましい水／漆喰重量比で水性スラリーを調製するために使用される。そのスラリーは、紙、不織繊維ガラスまたは他の繊維状材料もしくは繊維状材料の組み合わせの連続したカバーシートウェブの上に連続したリボン状物として堆積される。次いで、第２のそのような連続したカバーシートを、堆積されたスラリーリボン状物の上に置くことにより、所望の厚さおよび幅の連続した石膏パネルが形成される。焼き石膏含有スラリーが、切断にとって十分に硬化した後（固化した石膏の連続したマトリックスを形成する焼き石膏の水和によって）、連続した石膏パネルを所望の長さに切断し、得られた石膏パネルを乾燥させる。さらに、乾燥したパネルは、さらなる切断、成形およびトリミング工程に供され得る。
【００７６】
本発明の他の態様において、より高密度の石膏層が、第１のカバーシートにおいてもしくはそのあたりにおよび／またはそのカバーシートの周辺縁に沿って形成され得る。そのより高密度の層は、通常、パネル表面に有益な特性（例えば、高硬度の改善された釘引き抜き強度など）を提供する。カバーシートの周辺縁に沿ったより高密度は、通常、改善された縁硬度および他の有益な特性を提供する。他の態様において、より高密度の層は、いずれかのカバーシート、すなわち、コア／カバーシート構造の等価な部分に適用される。
【００７７】
典型的には、より高密度の層は、従来の手法を用いて（例えば、第１のカバーシート上へのコア層の堆もしくはコアスラリー層の上への第２のカバーシートの適用の前またはそのすぐ近位のカバー層の一方または両方にコーティングを適用することによって）適用される。同様に、外側のより高密度の層は、石膏スラリー（コアスラリーの密度と異なる密度を有する）の細片または細いリボン状物として、第１のシート上へのコアスラリーの堆積の前またはその近位の第１のカバーシートの周辺縁に適用され得る。そのような態様のいくつかにおいて、より高密度の層は、ボード重量の約３％〜約４％を構成する。
【００７８】
１つの態様において、本発明は、ウォールボード、天井板として使用するのにまたは他の建設用途（例えば、外壁（ｅｘｔｅｒｉｏｒ  ｓｈｅａｔｈｉｎｇ）、屋根材など）に適した軽量かつ低密度の５／８インチの厚さの耐火性石膏パネルを提供する。また、上記カバーシートは、耐水コーティングもしくは誤用防止コーティング（ａｂｕｓｅ  ｒｅｓｉｓｔａｎｔ  ｃｏａｔｉｎｇ）、またはいくつかの用途では、石膏、セメント結合材、アクリル材、または特定の建設ニーズに適した他のコーティングで覆われてもよい。それらのパネルは、標準的用途、非標準的用途またはカスタム用途に適した種々の寸法でも形成され得る。そのようなパネルの例は、建物建設の目的のために使用されるパネルに特有の、８フィート、１０および１２フィートの公称長さを有する公称４フィート幅のパネルである。
【００７９】
軽量耐火性パネルのコア密度および総合密度は、同様の寸法を有する従来のパネルと比べてパネルの全重量に対する有意な寄与因子である。したがって、５／８インチの厚さのパネルの場合、パネル重量は、約１３８０ｌｂ／ｍｓｆ〜約１９００ｌｂ／ｍｓｆ、好ましくは、約１４９０ｌｂ／ｍｓｆ〜約１７４０ｌｂ／ｍｓｆ、最も好ましくは、約１５４０ｌｂ／ｍｓｆ〜約１６４０ｌｂ／ｍｓｆであり得る。３／４インチのパネルの厚さの場合、そのパネルの重量は、５／８インチパネルの重量の約１２０％であり得る。
【００８０】
下記の表は、本発明の公称５／８インチの軽量かつ低密度の耐火性石膏パネルのための例示的な配合を示している。
【表１】
2014510854.tif 000004
【００８１】
他の従来の添加物は、本発明の実施において、望ましい特性を付与するおよび製造を容易にする通例の量で使用され得る。そのような添加物の例は、水性の気泡、固化促進剤、固化遅延剤、脱水阻害剤、結合剤、接着剤、分散助剤、均染剤または不均染剤、増粘剤、殺菌剤、殺真菌剤、ｐＨ調整剤、着色剤、撥水剤、充填剤およびそれらの混合物である。
【００８２】
１つの態様において、表Ｉに開示されたものの中の１つ以上の配合を使用して、本発明は、適切な試験プロトコルの火炎封じ込めおよび構造的完全性の要件に従った３０分の耐火等級を満たすかまたはそれを超える石膏パネル用の軽量かつ低密度の公称５／８インチの厚さとして形成されるパネルおよびそれを作製するための方法を提供する。本明細書中に記載されるアプローチと一致する他の配合を使用しても、類似の結果が達成され得る。
【００８３】
軽量と耐火性と強度との組み合わせおよび構造特性は、上記の成分（それらの各々は下で詳細に論じられる）の組み合わせからの予想外の結果に起因すると考えられる。
【００８４】
漆喰。本発明の各態様において、石膏パネルコアの結晶性マトリックスを形成するために使用される漆喰（または焼き石膏）成分は、通常、天然または合成の起源由来の、ベータ硫酸カルシウム半水和物、水溶性硫酸カルシウム無水石膏、アルファ硫酸カルシウム半水和物またはこれらのいずれかもしくはすべての混合物を含む。いくつかの態様において、漆喰は、非石膏鉱物（例えば、微量の粘土、あるいは石膏源に関連するかまたは燃焼中、加工中および／もしくは混合機への漆喰の送達中に加えられる他の成分）を含み得る。
【００８５】
例として、表Ｉで言及されている漆喰の量は、石膏源が、少なくとも９５％の純度を有すると仮定している。したがって、コアスラリーを形成するために使用される上記の表Ｉで述べられたような成分およびそれらの相対量は、漆喰の起源、純度および含有量に応じて変動し得るかまたは改変され得る。例えば、石膏コアスラリーの組成は、石膏の純度、石膏の天然または合成の起源、漆喰の含水量、漆喰の粘土含有量などに応じて、異なる漆喰組成に改変され得る。
【００８６】
デンプン。本発明のパネルおよびそのようなパネルを作製するための方法の１つの重要な態様において、上記の表Ｉで述べられたようなコアスラリー配合は、アルファ化デンプンを含む。生デンプンは、そのデンプンを少なくとも１８５°Ｆの温度の水の中で調理することによって、またはパネルコアにおいて使用されるデンプンにおいてゲル形成を引き起こすための他の周知の方法によって、アルファ化される。そのデンプンは、乾燥した形態で、液体に予め分散された形態で、または両方の組み合わせで、コアスラリーに組み込まれ得る。乾燥した形態では、そのデンプンは、他の乾燥した原料とともにまたは別個の添加手順、工程もしくは段階においてコアスラリー混合機に加えられ得る。予め分散された形態では、そのデンプンは、他の液体原料（例えば、混合用水（ｇａｕｇｉｎｇ  ｗａｔｅｒ））とともにまたは別個の添加手順、工程もしくは段階において加えられ得る。
【００８７】
本発明の実施において使用され得る容易に入手可能なアルファ化デンプンのいくつかの例（それらの市販名によって特定される）は：ＰＣＦ１０００デンプン（Ｌａｕｈｏｆｆ  Ｇｒａｉｎ  Ｃｏ．から入手可能）；ならびにＡＭＥＲＩＫＯＲ８１８およびＨＱＭ  ＰＲＥＧＥＬデンプン（両方がＡｒｃｈｅｒ  Ｄａｎｉｅｌｓ  Ｍｉｄｌａｎｄ  Ｃｏ．から入手可能）である。１つの重要な態様において、デンプン成分には、少なくともアルファ化トウモロコシデンプン（例えば、Ｂｕｎｇｅ  Ｍｉｌｌｉｎｇ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉから入手可能なアルファ化コーンフラワー）が含まれる。そのようなアルファ化デンプンは、以下の典型的な特徴：水分７．５％、タンパク質８．０％、油分０．５％、粗繊維０．５％、灰分０．３％を有し；０．４８ｐｓｉの生強度を有し；３５．０ｌｂ／ｆｔ３の疎嵩密度を有する。
【００８８】
繊維。上記の表Ｉで述べられたような繊維を組み込んでいる本発明の態様およびそのようなパネルを作製するための方法において、それらの繊維には、鉱物繊維、ガラス繊維および／または炭素繊維ならびにそのような繊維の混合物、ならびにパネルに対して同等の利益を提供する他の同等の繊維が含まれ得る。１つの重要な態様において、ガラス繊維が、石膏コアスラリーおよび得られる結晶性コア構造に組み込まれる。それらのガラス繊維は、そのような態様において、約０．５〜約０．７５インチの平均長および約１１〜約１７ミクロンの直径を有し得る。他の態様において、そのようなガラス繊維は、約０．５〜約０．６７５インチの平均長および約１３〜約１６ミクロンの直径を有し得る。さらに他の態様において、約８００℃より高い軟化点を有するＥガラス繊維が使用され、そのような繊維の１つのタイプは、少なくとも約９００℃より高い軟化点を有するＡｄｖａｎｔｅｘ（登録商標）ガラス繊維（Ｏｗｅｎｓ  Ｃｏｒｎｉｎｇから入手可能）である。当業者に公知であるものなどの鉱物綿または炭素繊維が、上で言及されたものなどのガラス繊維の代わりにまたはそれらとともに使用され得る。
【００８９】
ホスフェート。本発明のパネルおよびそのようなパネルを作製するための方法の１つの重要な態様において、リン酸塩またはリン酸イオンの他の起源を含むホスフェート含有成分が、パネル石膏コアを生成するために使用される石膏スラリーに加えられる。そのようなホスフェートの使用は、ホスフェートを含まない混合物から形成された固化した石膏と比べて、パネルの高い強度、永久ひずみに対する抵抗性（例えば、たわみ抵抗性）、寸法安定性および湿潤状態のときの高い強度を石膏コアに提供することに寄与する。そのような多くの態様において、コア中の半水石膏（ｇｙｐｓｕｍ  ｈｅｍｉｈｙｄｒｉｔｅ）が水和し、二水石膏（ｇｙｐｓｕｍ  ｄｉｈｙｄｒｉｔｅ）結晶性コア構造を形成する間に（例えば、形成プロセスの形成プレート部分と窯炉部分との間の時間において）、ホスフェートの起源が、パネルおよびパネルコアに寸法安定性を提供する量で加えられる。さらに、加えられるホスフェートが遅延剤として作用する限り、そのホスフェートの任意の有害な遅延作用を克服するのに必要とされるレベルで適切な促進剤を加えることができることに注意されたい。
【００９０】
本発明において有用なホスフェート含有成分は、水溶性であり、イオン、塩または酸、すなわち、縮合リン酸（それらの各々は、２またはそれ以上のリン酸単位を含む）；縮合リン酸の塩またはイオン（それらの各々は、２またはそれ以上のリン酸単位を含む）；およびオルトホスフェートの一塩基性塩または一価イオン（例えば、米国特許第６，３４２，２８４号明細書；同第６，６３２，５５０号明細書；および同第６，８１５，０４９号明細書（これらのすべての開示が参照により本明細書中に援用される）に記載されているもの）の形態で存在する。ホスフェートのそのようなクラスの好適な例は、当業者に明らかであろう。例えば、任意の好適な一塩基性オルトホスフェート含有化合物が、本発明の実施において使用され得、それらとしては、リン酸一アンモニウム、リン酸一ナトリウム、リン酸一カリウムおよびそれらの組み合わせが挙げられるがこれらに限定されない。好ましい一塩基性リン酸塩は、リン酸一カリウムである。
【００９１】
同様に、任意の好適な水溶性ポリリン酸塩が、本発明に従って使用され得る。そのポリリン酸塩は、環状または非環状であり得る。例示的な環状ポリリン酸塩としては、例えば、トリメタリン酸塩およびテトラメタリン酸塩が挙げられる。そのトリメタリン酸塩は、例えば、トリメタリン酸ナトリウム（本明細書中でＳＴＭＰとも呼ばれる）、トリメタリン酸カリウム、トリメタリン酸リチウム、トリメタリン酸アンモニウムなどまたはそれらの組み合わせから選択され得る。
【００９２】
また、任意の好適な水溶性非環状ポリリン酸塩が、本発明に従って使用され得る。その非環状ポリリン酸塩は、少なくとも２つのリン酸単位を有する。例として、本発明に係る好適な非環状ポリリン酸塩としては、ピロリン酸塩、トリポリリン酸塩、約６〜約２７個の反復リン酸単位を有するヘキサメタリン酸ナトリウム、約６〜約２７個の反復リン酸単位を有するヘキサメタリン酸カリウム、約６〜約２７個の反復リン酸単位を有するヘキサメタリン酸アンモニウムおよびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。本発明に係る好ましい非環状ポリリン酸塩は、約６〜約２７個の反復リン酸単位を有するヘキサメタリン酸ナトリウムである、ＩＣＬ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ＬＰ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭｉｓｓｏｕｒｉからＣＡＬＧＯＮ．ＲＴＭ．として商業的に入手可能である。
【００９３】
好ましくは、ホスフェート含有化合物は、分子式（ＮａＰＯ３）３を有するトリメタリン酸ナトリウム、６〜２７個の反復リン酸単位を有し、分子式Ｎａｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１（式中、ｎ＝６〜２７である）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、１０００〜３０００個の反復リン酸単位を有し、分子式（ＮＨ４）ｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１（式中、ｎ＝１０００〜３０００である）を有するポリリン酸アンモニウム、および２またはそれ以上の反復リン酸単位を有し、分子式Ｈｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１（式中、ｎは２またはそれ以上である）を有するポリリン酸からなる群から選択される。トリメタリン酸ナトリウムが最も好ましく、それは、ＩＣＬ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ＬＰ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉから商業的に入手可能である。
【００９４】
上記のホスフェートは、通常、乾燥した形態でおよび／または水溶液の液体の形態で、コアスラリー混合機に加えられる乾燥原料とともに、その混合機に加えられる液体原料とともに、または他の段階もしくは手順において、加えられる。
【００９５】
分散剤。本発明の軽量かつ低密度の耐火性パネルおよびそのようなパネルを作製するための方法の別の態様において、分散剤が、石膏コアスラリーに含められ得る。その分散剤は、他の乾燥原料とともに乾燥した形態で、および／または他の液体原料とともに水溶液の液体の形態で、コアスラリー混合操作または他の工程もしくは手順において加えられ得る。
【００９６】
１つの重要な態様において、そのような分散剤には、ナフタレンスルホネート（例えば、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（ナフタレンスルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合物である））が含まれ得る。そのような望ましいポリナフタレンスルホネートとしては、ナフタレンスルホン酸ナトリウムおよびナフタレンスルホン酸カルシウムが挙げられる。ナフタレンスルホネートの平均分子量は、約３，０００〜２７，０００に及び得るが、その分子量は約８，０００〜１０，０００であることが好ましい。所与の固体のパーセンテージの水溶液において、より高分子量の分散剤は、より低分子量の分散剤よりも、高い粘度を有し、その配合においてより多くの水を要求する。
【００９７】
有用なナフタレンスルホネートとしては、ＧＥＯ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，Ｏｈｉｏから入手可能なＤＩＬＯＦＬＯ；Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐ．，Ｌｅｘｉｎｇｔｏｎ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓから入手可能なＤＡＸＡＤ；およびＧＥＯ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｌａｆａｙｅｔｔｅ，Ｉｎｄｉａｎａから入手可能なＬＯＭＡＲ  Ｄが挙げられる。それらのナフタレンスルホネートは、好ましくは、例えば、３５〜５５重量％の固体含有量の範囲の水溶液として使用される。それらのナフタレンスルホネートを、例えば、約４０〜４５重量％の固体含有量の範囲の水溶液の形態で使用することが最も好ましい。あるいは、適切な場合には、それらのナフタレンスルホネートは、乾燥した固体または粉末の形態で使用され得る（例えば、ＬＯＭＡＲ  Ｄ）。
【００９８】
あるいは、本発明の他の態様において、石膏スラリーにおける流動性を改善するために有用なポリカルボキシレート分散剤が使用され得る。いくつかのポリカルボキシレート分散剤、特に、ポリカルボン酸エーテルが、好ましいタイプの分散剤である。スラリーにおいて使用される分散剤の好ましいクラスの１つは、２個の反復単位を含む。それは、“Ｇｙｐｓｕｍ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  ａ  Ｔｗｏ−Ｒｅｐｅａｔｉｎｇ  Ｕｎｉｔ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  Ｍａｋｉｎｇ  Ｔｈｅｍ”という表題の米国特許第７，７６７，０１９号明細書（参照により援用される）にさらに記載されている。これらの分散剤は、ＢＡＳＦ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，ＧｍｂＨ（Ｔｒｏｓｔｂｅｒｇ  Ｇｅｒｍａｎｙ）の製品であり、ＢＡＳＦ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．（Ｋｅｎｎｅｓａｗ，ＧＡ）（本明細書中以後「ＢＡＳＦ」）によって供給されており、本明細書中以後、「ＰＣＥ２１１タイプ分散剤」と称される。ＰＣＥ２１１タイプ分散剤の特に有用な分散剤は、ＰＣＥ２１１（本明細書中以後「２１１」）と呼ばれている。本発明において有用なこのシリーズの他のポリマーとしては、ＰＣＥ１１１が挙げられる。ＰＣＥ２１１タイプ分散剤は、２００７年７月１３日に出願された“Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ−Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ”という表題の米国特許出願第１１／８２７，７２２号明細書（米国特許出願公開第２００７／０２５５０３２（Ａ１）号明細書）（参照により本明細書中に援用される）により十分に記載されている。
【００９９】
そのようなＰＣＥ２１１タイプ分散剤のうちの１つのタイプの分子量は、約２０，０００〜約６０，０００ダルトンであり得る。より低分子量の分散剤は、６０，０００ダルトンより大きい分子量を有する分散剤よりも固化時間を遅延させないことが見出されている。一般に、側鎖の長さが長いほど（それにより、全体の分子量が増加する）、なくても済むようになる。しかしながら、石膏を用いた試験から、その分散剤の有効性が、５０，０００ダルトンより高い分子量では低下すると示唆されている。
【０１００】
本発明における分散剤として有用な別のクラスのポリカルボン酸化合物が、参照により本明細書中に援用される米国特許第６，７７７，５１７号明細書に開示されており、本明細書中以後、「２６４１タイプ分散剤」と称される。ＰＣＥ２１１タイプおよび２６４１タイプ分散剤は、ＢＡＳＦ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，ＧｍｂＨ（Ｔｒｏｓｔｂｅｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ）によって製造されており、米国ではＢＡＳＦ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．（Ｋｅｎｎｅｓａｗ，Ｇａ．）によって販売されている。好ましい２６４１タイプ分散剤は、ＭＥＬＦＬＵＸ２６４１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ２６５１ＦおよびＭＥＬＦＬＵＸ２５００Ｌ分散剤としてＢＡＳＦによって販売されている。
【０１０１】
さらに別の好ましい分散剤ファミリーは、ＢＡＳＦによって販売されており、「１６４１タイプ分散剤」と称される。この分散剤は、参照により本明細書中に援用される米国特許第５，７９８，４２５号明細書に十分に記載されている。そのような分散剤のうちの１つは、１６４１タイプ分散剤であり、ＭＥＬＦＬＵＸ１６４１Ｆ分散剤としてＢＡＳＦによって販売されている。使用され得る他の分散剤としては、他のポリカルボン酸エーテル（例えば、Ｃｈｅｓｔｅｒ，ＳＣのＣｏａｔｅｘ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣＯＡＴＥＸ  Ｅｔｈａｃｒｙｌ  Ｍ）およびリグノスルホネートまたはスルホン化リグニンが挙げられる。リグノスルホネートは、亜硫酸パルプ化を使用した木材パルプの生産の副産物である水溶性アニオン性高分子電解質ポリマーである。本発明において有用なリグニンの１つの例は、Ｒｅｅｄ  Ｌｉｇｎｉｎ，Ｇｒｅｅｎｗｉｃｈ，Ｃｏｎｎから入手可能なＭａｒａｓｐｅｒｓｅ  Ｃ−２１である。
【０１０２】
遅延剤／促進剤。漆喰水和反応が起きる速度を改変するために、固化遅延剤（最大約２ｌｂ／ＭＳＦ（９．８ｇ／ｍ２））または乾燥促進剤（最大約３５ｌｂ／ＭＳＦ（１７０ｇ／ｍ２））が、コアスラリーのいくつかの態様に加えられ得る。「ＣＳＡ」は、５％糖と共に粉砕され、２５０°Ｆ（１−２１℃）に加熱されてその糖がカラメルになった、９５％硫酸カルシウム二水和物を含む固化促進剤である。ＣＳＡは、ＵＳＧ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｏｕｔｈａｒｄ，Ｏｋｌａ．ｐｌａｎｔから入手可能であり、参照により本明細書中に援用される米国特許第３，５７３，９４７号明細書に従って調製される。硫酸カリウムが、別の好ましい促進剤である。好ましい促進剤であるＨＲＡは、硫酸カルシウム二水和物の１００ポンドあたり約５〜２５ポンドの糖の比で糖とともに粉砕されたばかりの硫酸カルシウム二水和物である。それは、参照により本明細書中に援用される米国特許第２，０７８，１９９号明細書にさらに記載されている。これらの両方が、好ましい促進剤である。
【０１０３】
湿性石膏促進剤またはＷＧＡとして公知の別の促進剤も、好ましい促進剤である。湿性石膏促進剤の使用およびそれを調製するための方法の説明は、参照により本明細書中に援用される米国特許第６，４０９，８２５号明細書に開示されている。この促進剤は、有機ホスホン酸化合物、ホスフェート含有化合物またはそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つの添加物を含む。この特定の促進剤は、実質的に長寿命を示し、その湿性石膏促進剤が、使用前に調製され得るように、保管され得るようにおよび長距離にわたって輸送され得るように、ある時間にわたってその有効性を維持する。湿性石膏促進剤は、約５〜約８０ポンド／１０００平方フィート（２４．３〜３９０ｇ／ｍ２）の石膏パネルの範囲の量で使用される。
【０１０４】
気泡。別の重要な態様において、上で述べた低いコア密度および軽いパネル重量を提供する量で気泡がコアスラリーに組み込まれ得る。適切な量でのコアスラリーへの気泡の投入、配合およびプロセスは、最終的な乾燥されたパネルのコア内に空隙の所望のネットワークおよび分布をもたらす。この空隙構造は、所望のパネルの構造特性および強度特性を維持しつつ、石膏および他のコア構成物ならびにコアの密度および重量を減少させる。所望の空隙構造をもたらす起泡剤の使用の例としては、米国特許第５，６４３，５１０号明細書（その開示は参照により本明細書中に援用される）で論じられているものが挙げられる。コアスラリーに気泡を加えるためのアプローチは、当該分野で公知であり、そのようなアプローチの１つの例は、米国特許第５，６８３，６３５号明細書（その開示は参照により本明細書中に援用される）で論じられている。
【０１０５】
カバーシート。本発明のいくつかの態様において、第１のカバーシートは、石膏スラリーが分散される低空隙率のマニラ紙（それは、通常、建設用途として使用されるとき、パネルの露出面である）を含む。新聞用紙（Ｎｅｗｓｌｉｎｅ）が、形成プロセス中に石膏コアスラリーの上に置かれる第２のカバーシートとして使用され得る（それは、通常、建設用途として使用されるとき、パネルの隠れる裏面である）。他の用途では、不織繊維ガラスマット、他の繊維状もしくは非繊維状材料のシート材、または紙と他の繊維状材料との組み合わせが、一方または両方のカバーシートとして使用され得る。
【０１０６】
紙または類似のカバーシートを使用する態様において、第１のカバーシートは、第２のカバーシートよりも高密度かつ高坪量である。例えば、いくつかの態様において、第１のカバーシートは、約４０〜６０ｌｂ／ｍｓｆの坪量を有し、第２のカバーシートは、約３５〜４５ｌｂ／ｍｓｆの坪量を有する。そのような重いマニラ紙は、すべての用途および最も詳細には天井用途におけるパネルの釘引き抜き特性および曲げ特性を改善するので、そのような重いマニラ紙を第１のカバーシートとして使用することが好ましい。
【０１０７】
カバーシートは、特定の建設用途（例えば、外壁、屋根材、タイル下地など）に適した表面を提供する材料のコーティングを組み込んでもよく、それらの露出面に加えられていてもよい。
【０１０８】
シロキサン。驚いたことに、石膏の重量に基づいて２重量％超のアルファ化（ｐｒｅｇｅｌａｔｉｎａｉｚｅｄ）デンプンと、石膏の重量に基づいて少なくとも約０．４％、好ましくは少なくとも約０．７重量％のシロキサンとの組み合わせが、５％未満の吸水性を有する石膏パネルをもたらし得る。軽量かつ低密度のパネルが、従来のパネルよりはるかに多い空気および／または水の空隙を有し、これらの空隙のおかげで、軽量パネルがはるかに高い水吸収性となると予想され得るので、これは特に驚くべきことである。重合シリコーン樹脂が、高熱条件下でのパネルの収縮を減少させることも予想外に見出された。
【０１０９】
本発明は、石膏に基づく物品を作製するために使用されるスラリーに重合可能なシロキサンを加えることによって、その石膏に基づく物品の耐水性の改善を広く企図している。好ましくは、そのシロキサンは、エマルションの形態で加えられる。次いで、そのスラリーは、シロキサンの重合を促進して、高度に架橋されたシリコーン樹脂を形成する条件下で成形および乾燥される。高度に架橋されたシリコーン樹脂を形成するシロキサンの重合を促進する触媒が、好ましくは、上記石膏スラリーに加えられる。
【０１１０】
好ましくは、シロキサンは、通常、流動性の直鎖状水素修飾シロキサンであるが、環状水素修飾シロキサンでもあり得る。そのようなシロキサンは、高度に架橋されたシリコーン樹脂を形成することができる。そのような流体は、当業者に周知であり、商業的に入手可能であり、上記特許文献に記載されている。通常、本発明の実施において有用な直鎖状水素修飾シロキサンは、以下の一般式の反復単位を有するシロキサンを含む：
【化２】
2014510854.tif 000005
式中、Ｒは、飽和または不飽和の一価炭化水素ラジカルである。好ましい実施形態において、Ｒは、アルキル基であり、最も好ましくは、Ｒは、メチル基である。重合中に、末端基が縮合によって除去され、シロキサン基が互いに連結されることにより、シリコーン樹脂が形成される。それらの鎖の架橋も起きる。得られたシリコーン樹脂は、それが形成するとき、石膏マトリックスに耐水性を付与する。
【０１１１】
好ましくは、Ｗａｃｋｅｒ−Ｃｈｅｍｉｅ  ＧｍｂＨ（Ｍｕｎｉｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ）によってＳＩＬＲＥＳ  ＢＳ  ９４という名称で販売されている無溶剤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。その製造者は、この製品が、水または溶媒を含まないシロキサン流体であることを示している。乾燥原料の重量に基づいて約０．３〜１．０％のＢＳ９４シロキサンが使用され得ることが企図される。乾燥漆喰重量に基づいて約０．４〜約０．８％のシロキサンを使用することが好ましい。
【０１１２】
上記シロキサンは、水とのエマルションまたは安定な懸濁液に形成される。いくつかのシロキサンエマルションが、このスラリーにおける使用のために企図されている。シロキサンの水とのエマルションは、購入することもできるが、それらは、石膏物品の特性（例えば、石膏パネル製品における紙の接着）を改変しがちな乳化剤を含み得る。ゆえに、乳化剤を使用せずに調製されたエマルションまたは安定な懸濁液が好ましい。好ましくは、その懸濁液は、上記シロキサン流体を水と混合することによって、そのままの状態で形成され得る。そのシロキサン懸濁液が、使用されるまで安定であること、およびそれがスラリーの条件下で十分に分散された状態のままであることが、不可欠である。そのシロキサン懸濁液またはエマルションは、スラリー中に存在し得る自由選択の添加物（例えば、固化促進剤）の存在下において十分に分散された状態のままでなければならない。そのシロキサン懸濁液またはエマルションはまた同様に、石膏パネルが形成される工程を通じて安定な状態のままでなければならない。好ましくは、その懸濁液は、４０分超にわたって安定なままである。より好ましくは、それは、少なくとも１時間にわたって安定なままである。下記の考察および請求項において、用語「エマルション」は、少なくとも漆喰が５０％固化するまで安定である真のエマルションおよび懸濁液を含むと意図される。
【０１１３】
理論に拘束されることを望むものではないが、形成されたパネル内でシロキサンが硬化するとき耐水性が生じ、少なくとも２．０重量％のアルファ化デンプンが、第１に、水の浸入を阻止し、次いで、そのデンプンによって水が取り込まれるときに高度に粘稠性のデンプン／水の組み合わせを形成することによって、パネルの縁上のミクロ孔を通る水の浸入を遅らせるようにそのシロキサンとともに機能すると考えられている。
【０１１４】
シロキサンの重合反応は、自然にゆっくり進むことから、出荷の前に、耐水性を生じさせるのに十分な時間にわたってパネルを保管する必要がある。耐水性を生じさせるときに石膏パネルを保管するのに必要とされる時間を短縮するかまたは排除する、その重合反応を加速させる触媒が知られている。シロキサン重合のために死焼酸化マグネシウムを使用することが、参照により本明細書中に援用される“Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ  Ｗａｔｅｒ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ  Ｇｙｐｓｕｍ−Ｂａｓｅｄ  Ａｒｔｉｃｌｅ”という表題の同時係属中の米国特許出願第１０／９１７，１７７号明細書に記載されている。死焼酸化マグネシウムは、不水溶性であり、スラリーの他の成分とあまり相互作用しない。それは、シロキサンの硬化を加速させ、場合によっては、シロキサンをより完全に硬化させる。それは、一貫した組成で商業的に入手可能である。死焼酸化マグネシウムの特に好ましい起源は、ＢＡＹＭＡＧ９６である。それは、少なくとも０．３ｍ．ｓｕｐ．２／ｇのＢＥＴ表面積を有する。強熱減量は、０．１重量％未満である。その酸化マグネシウムは、好ましくは、乾燥漆喰重量に基づいて約０．１〜約０．５％の量で使用される。
【０１１５】
販売中の酸化マグネシウムには、燃焼温度に応じて、少なくとも３つのグレードがある。「死焼」酸化マグネシウムは、１５００℃〜２０００℃で燃焼され、反応性の全部ではないが大部分が無くなっている。ＭａｇＣｈｅｍ  Ｐ９８−ＰＶ（Ｍａｒｔｉｎ  Ｍａｒｉｅｔｔａ  Ｍａｇｎｅｓｉａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｂｅｔｈｅｓｄａ，Ｍｄ．）は、「死焼」酸化マグネシウムの例である。ＢａｙＭａｇ９６（Ｃａｌｇａｒｙ，Ａｌｂｅｒｔａ，ＣａｎａｄａのＢａｙｍａｇ，Ｉｎｃ．）およびＭａｇＣｈｅｍ１０（Ｍａｒｔｉｎ  Ｍａｒｉｅｔｔａ  Ｍａｇｎｅｓｉａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｂｅｔｈｅｓｄａ，Ｍｄ．）は、「硬焼」マグネシアの例である。「硬焼」酸化マグネシウムは、１０００℃〜約１５００℃の温度で燃焼される。それは、狭い範囲の反応性、高密度を有し、通常、緩徐な分解または化学反応性が必要とされる用途（例えば、動物用飼料および肥料）において使用される。第３のグレードは、約７００℃〜約１０００℃の温度で燃焼することによって生成される「軽焼」または「活性」マグネシアである。このタイプのマグネシアは、プラスチック、ゴム、紙およびパルプ加工、スチール製ボイラー添加物、接着剤ならびに酸中和をはじめとした幅広い用途において使用される。軽焼マグネシアの例としては、ＢａｙＭａｇ３０、ＢａｙＭａｇ４０およびＢａｙＭａｇ３０（−３２５Ｍｅｓｈ）（Ｃａｌｇａｒｙ，Ａｌｂｅｒｔａ，ＣａｎａｄａのＢａｙＭａｇ，Ｉｎｃ．）が挙げられる。
【０１１６】
好ましい触媒が、酸化マグネシウムとクラスＣフライアッシュとの混合物から生成されると見出されている。この様式で混和されるとき、上記の任意のグレードの酸化マグネシウムが有用である。しかしながら、低反応性に起因して、死焼および硬焼酸化マグネシウムが好ましい。酸化マグネシウムの比較的高い反応性は、水素を生成し得る亀裂反応をもたらし得る。水素が発生すると、漆喰が固化した生成物が膨張して、亀裂を引き起こす。膨張は、漆喰が流し込まれる型の破損も引き起こし、結果として、細部の喪失および１つ以上の寸法における生成物の変形が生じる。好ましくは、ＢａｙＭａｇ９６、ＭａｇＣｈｅｍ  Ｐ９８−ＰＶおよびＭａｇＣｈｅｍ１０が、酸化マグネシウムの好ましい起源である。好ましくは、酸化マグネシウムおよびフライアッシュは、混合用水に加えられる前に、漆喰に加えられる。これらのような乾燥成分は、コンベヤーに乗って混合機に移動する際に漆喰に加えられることが多い。
【０１１７】
好ましいフライアッシュは、クラスＣフライアッシュである。クラスＣ水硬性フライアッシュまたはその等価物が、最も好ましいフライアッシュ成分である。クラスＣフライアッシュの典型的な組成物が、表１に示される。ある特定の石炭の加工から得られる２０重量％超の石灰である高石灰含有量のフライアッシュ。参照により本明細書中に援用されるＡＳＴＭ指定Ｃ−６１８は、クラスＣフライアッシュの特徴を記載している。好ましいクラスＣフライアッシュは、Ｂａｙｏｕ  Ａｓｈ  Ｉｎｃ．，Ｂｉｇ  Ｃａｊｕｎ，ＩＩ，ＬＡによって供給されている。好ましくは、フライアッシュは、乾燥漆喰重量に基づいて、約０．１％〜約５％の量で使用される。より好ましくは、フライアッシュは、乾燥漆喰重量に基づいて、約０．２％〜１．５％の量で使用される。
【０１１８】
シロキサンの触媒は、シロキサンのより速いかつより完全な重合および架橋をもたらして、シリコーン樹脂を形成する。漆喰の水和は、硫酸カルシウム二水和物結晶の絡み合ったマトリックスを形成する。その石膏マトリックスが形成している間、シロキサン分子は、シリコーン樹脂マトリックスも形成している。これらは、少なくとも部分的に同時に形成されるので、その２つのマトリックスは、互いに絡み合う。フライアッシュ、酸化マグネシウムおよび下に記載される添加物（それらはスラリー全体に分散されたものである）を含むスラリーに対して過剰量の水および添加物は、間隙の空間においてマトリックス全体に分散されて、パネルコアの全体に耐水性がもたらされる。高レベルのアルファ化デンプンが、シロキサンとともに機能することにより、パネルのより脆弱な縁に沿った水の浸入を遅延させる。
【０１１９】
実施形態において、石膏パネルは、上部のカバーシートと下部のカバーシートとの間に固化石膏コアを含む。そのパネルは、約２７〜約３７ポンド／立方フィートのコア密度および約１７分を超える断熱指標（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ｉｎｄｅｘ）を有する。他の実施形態において、その石膏パネルは、約０．６２５インチの公称厚さを有する。なおも他の実施形態において、その石膏パネルは、約０．６２５インチの公称厚さおよび少なくとも約１８分の断熱指標を有する。
【０１２０】
実施形態において、耐火性石膏パネルは、上部のカバーシートと下部のカバーシートとの間に固化石膏コアを含む。そのパネルは、約２７〜約３７ポンド／立方フィートのコア密度を有する。そのパネルは、ＵＬ  Ｕ４１９手順に従って作製され、燃焼試験に供されたアセンブリ（熱源に曝露される一方の表面および反対側の非加熱面を有する）を通る熱の透過を阻害するのに有効であり、ＵＬ  Ｕ４１９に従って測定したとき、非加熱面上の１ヶ所の最高温度が、約３０分の経過時間において約４１５°Ｆ未満である。他の実施形態において、その耐火性石膏パネルは、上記アセンブリを通る熱の透過を阻害するのに有効であり、ＵＬ  Ｕ４１９に従って測定したとき、非加熱面上の平均温度が、約３０分の経過時間において約３４０°Ｆ未満である。
【０１２１】
実施形態において、耐火性石膏パネルは、上部のカバーシートと下部のカバーシートとの間に固化石膏コアを含む。そのパネルは、約２７〜約３７ポンド／立方フィートのコア密度を有する。そのパネルは、ＵＬ  Ｕ３０５手順に従って作製され、燃焼試験に供されたアセンブリ（熱源に暴露された一方の表面および反対側の非加熱面を有する）を通る熱の透過を阻害するのに有効であり、ＵＬ  Ｕ３０５に従って測定したとき、非加熱面上の１ヶ所の最高温度が、約４５分の経過時間において約４１５°Ｆ未満である。
【０１２２】
他の実施形態において、上記耐火性石膏パネルは、上記アセンブリを通る熱の透過を阻害するのに有効であり、ＵＬ  Ｕ３０５に従って測定したとき、非加熱面上の１ヶ所の最高温度が、約４５分の経過時間において約２７０°Ｆ未満である。なおも他の実施形態において、上記耐火性石膏パネルは、上記アセンブリを通る熱の透過を阻害するのに有効であり、ＵＬ  Ｕ３０５に従って測定したとき、非加熱面上の平均温度が、約４５分の経過時間において約３４０°Ｆ未満である。なおも他の実施形態において、上記耐火性石膏パネルは、上記アセンブリを通る熱の透過を阻害するのに有効であり、ＵＬ  Ｕ３０５に従って測定したとき、非加熱面上の平均温度が、約４５分の経過時間において約２４５°Ｆ未満である。
【０１２３】
実施形態において、石膏パネルは、約２７〜約３７ポンド／立方フィートの密度および１７．０分を超える断熱指標を有する。その石膏パネルは、（ａ）約１２２０〜１７５０ｌｂ／ｍｓｆの固化した石膏；（ｂ）約０．３〜４．０重量％のアルファ化デンプン；（ｃ）約０．１５〜０．５０重量％のホスフェート含有成分；（ｄ）約０．３〜１．５重量％の分散剤；（ｅ）約０．１〜０．３重量％の鉱物繊維、ガラス繊維または炭素繊維；および（ｆ）特定のパネル密度を提供するのに有効な量の気泡空隙を含む。それらの重量パーセントは、固化した石膏の重量に基づき、ｌｂ／ｍｓｆは、公称０．６２５インチの厚さのパネルに対するものである。他の実施形態において、固化した石膏のｌｂ／ｍｓｆが、約０．６２５〜約０．７５インチのパネルの公称厚さに対して比例的に調整される。
【０１２４】
なおも他の実施形態において、石膏パネルは、（ａ）約１３１５〜１６１０ｌｂ／ｍｓｆの固化した石膏；（ｂ）約０．５〜２．０重量％のアルファ化デンプン；（ｃ）約０．１０〜０．１５重量％のホスフェート；（ｄ）約０．５〜１．２重量％の分散剤；（ｅ）約０．１〜０．３重量％の鉱物繊維、ガラス繊維または炭素繊維；および（ｆ）特定のパネル密度を提供するのに有効な量の気泡空隙を含む。それらの重量パーセントは、固化した石膏の重量に基づき、ｌｂ／ｍｓｆ値は、公称５／８インチの厚さのパネルに対するものであり、それより厚いまたは薄いパネルに対しては比例した調整に供される。
【０１２５】
なおも他の実施形態において、石膏パネルは、（ａ）約１３６０〜１４６０ｌｂ／ｍｓｆの固化した石膏；（ｂ）約１．５〜１．８重量％のアルファ化デンプン；（ｃ）約０．１０〜０．１５重量％のホスフェート；（ｄ）約０．７５〜１．０重量％の分散剤；（ｅ）約０．１〜０．３重量％の鉱物繊維、ガラス繊維または炭素繊維；および（ｆ）特定のパネル密度を提供するのに有効な量の気泡空隙を含む。それらの重量パーセントは、固化した石膏の重量に基づき、ｌｂ／ｍｓｆ値は、公称５／８インチの厚さのパネルに対するものであり、それより厚いまたは薄いパネルに対しては比例した調整に供される。
【０１２６】
さらに他の実施形態において、石膏パネルは、紙カバーシートを含み、第１のそのようなカバーシートは、約４０〜６０ｌｂ／ｍｓｆの重量を有する。他の実施形態において、そのパネルの密度は、約２９〜約３４ポンド／立方フィートである。なおも他の実施形態において、そのパネルの密度は、約３０〜約３２ポンド／立方フィートである。
【０１２７】
なおも他の実施形態において、石膏パネルは、固化した石膏の重量に基づいて少なくとも０．４重量％のシロキサンを含む。いくつかの実施形態において、そのパネルの高温収縮は、シロキサンを含まない同じ構成物の量のパネルの高温収縮より小さい。いくつかの実施形態において、石膏パネルは、２重量％超のアルファ化デンプンを含む。いくつかの実施形態において、そのパネルの高温収縮は、シロキサンを含まない同じ構成物の量のパネルの高温収縮より小さい。いくつかの実施形態において、そのパネルの高温収縮は、シロキサンを含まない同じ構成物の量のパネルの高温収縮の約５０％である。
【０１２８】
他の実施形態において、ホスフェート含有成分は、水溶性であり、２つ以上のリン酸単位を含む縮合リン酸、２つ以上のリン酸単位を含む縮合リン酸の塩またはイオン、オルトホスフェートの一塩基性塩または一価イオン、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。いくつかの実施形態において、ホスフェート含有成分は、環状ポリホスフェートを含む。
【０１２９】
実施形態において、石膏パネルのアセンブリは、金属支持体上に据え付けられる。その石膏パネルは、上部のカバーシートと下部のカバーシートとの間に固化石膏コアを含む。そのコアは、約２７〜３７ポンド／立方フィートの密度を有し、ＵＬ  Ｕ４１９試験手順における少なくとも３０分の耐火等級をアセンブリに提供する。いくつかの実施形態において、そのアセンブリの石膏パネルは、木材支持体上に据え付けられ、その石膏パネルは、ＵＬ３０５試験手順における少なくとも３０分の耐火等級を提供する。
【０１３０】
実施形態において、少なくとも１７．０分の断熱指標を有する耐火性石膏パネルを作製するための方法は、スラリーを提供する工程を包含する。そのスラリーは、（ａ）約１０４０〜１４９０ｌｂ／ｍｓｆの漆喰、（ｂ）約０．３〜４．０重量％のアルファ化デンプン、（ｃ）約０．１５〜０．５０重量％のホスフェート、（ｄ）約０．３〜１．５重量％の分散剤、（ｅ）約０．１〜０．３重量％の鉱物繊維、ガラス繊維または炭素繊維、および（ｆ）約２５〜約３６ポンド／立方フィートのコア密度を提供するのに有効な量の気泡を有する。そのスラリーは、第１のカバーシート上に堆積される。そのスラリーは、第２のカバーシートで覆われることにより、パネルを形成する。そのパネルは、そのコアスラリーが水和されるまで、所定の公称厚さで維持される。そのパネルは、所望の寸法に切断される。そのパネルは、乾燥される。上記の重量パーセントは、漆喰の重量に基づき、ｌｂ／ｍｓｆ値は、公称０．６２５インチの厚さのパネルに対するものである。
【０１３１】
他の実施形態において、上記方法における漆喰のｌｂ／ｍｓｆは、約０．６２５〜約０．７５インチのパネルの公称厚さに対して比例的に調整される。なおも他の実施形態において、上記方法によって作製される石膏パネルのアセンブリは、金属支持体上に据え付けられる。そのアセンブリは、ＵＬ  Ｕ４１９試験手順における少なくとも３０分の耐火等級を提供する。
【実施例】
【０１３２】
以下の実施例は、本明細書中に記載される本発明の態様をさらに例証するが、決してその範囲を限定すると解釈されるべきでない。本明細書中で報告されるすべての値（例えば、重量、パーセンテージ、温度、寸法、時間など）は、データに反映されている測定のばらつきおよび誤差限界、ならびにそれらが関係する特定の成分、試験、特性または観察結果に対して当業者が通常遭遇するものの影響下にあり、それらを含む。
【０１３３】
実施例１
サンプル石膏スラリーの配合。
【０１３４】
石膏スラリーの配合を下記の表１に示す。表１中のすべての値が、乾燥漆喰の重量に基づく重量パーセントとして表されている。括弧内の値は、ポンドを単位とする乾燥重量である（公称１／２インチの厚さのパネルに対するｌｂ／ＭＳＦ）。
【表２】
2014510854.tif 000006
【０１３５】
実施例２
パネルの作製
【０１３６】
参照により本明細書中に援用されるＹｕ  ｅｔ  ａｌ．に対する米国特許第６，３４２，２８４号明細書およびＹｕ  ｅｔ  ａｌ．に対する同第６，６３２，５５０号明細書に従って、サンプル石膏パネル（公称約１／２インチ厚）を作製した。これは、これらの特許の実施例５に記載されているように、気泡を別個に生成することおよびその気泡を他の原料のスラリーに投入することを含む。
【０１３７】
実施例１の配合ＡおよびＢならびにコントロールを用いて作製された石膏パネルに対する試験結果を、下記の表２に示す。この実施例および下記の他の実施例におけるような釘引き抜き抵抗、コア硬度および曲げ強度の試験は、ＡＳＴＭ  Ｃ−４７３に従って行われた。さらに、典型的な石膏パネルは、およそ１／２インチの厚さであり、約１６００〜１８００ポンド／１，０００平方フィート材料、すなわちｌｂ／ＭＳＦの重量を有することに注意されたい（「ＭＳＦ」は、１０００平方フィートに対する当該分野の標準的な省略形であり；それは、箱、波形媒体およびウォールボードに対する面積の測定値である）
【表３】
2014510854.tif 000007
【０１３８】
表２に例証されるように、配合ＡおよびＢスラリーを用いて作製された石膏パネルでは、コントロールボードと比べて、有意に重量が減少している。再度、表１を参照すると、配合Ａボードと配合Ｂボードとの比較は、非常に著しい。水／漆喰（ｗ／ｓ）比は、配合Ａおよび配合Ｂにおいて似ている。また、有意に高いレベルのナフタレンスルホネート分散剤が、配合Ｂにおいて使用されている。また、実質的に多いアルファ化デンプン、すなわち約６重量％が使用された配合Ｂでは、配合Ａよりも１００％超の増加によって、顕著な強度の増大が伴った。たとえそうであっても、必要とされる流動性をもたらすための水の必要量は、配合Ｂスラリーでは少ないままであり、その差異は、配合Ａと比較して約１０％だった。両方の配合における少ない水所要量は、実質的に高いレベルのアルファ化デンプンの存在下でさえも石膏スラリーの流動性を高める石膏スラリーにおけるナフタレンスルホネート分散剤とトリメタリン酸ナトリウムとの組み合わせの相乗効果に起因する。
【０１３９】
表２に例証されるように、配合Ｂスラリーを用いて作製された石膏パネルは、配合Ａスラリーを用いて作製されたパネルと比べて実質的に高い強度を有する。増量させたナフタレンスルホネート分散剤およびトリメタリン酸ナトリウムとともに増量させたアルファ化デンプンを組み込むことによって、配合Ｂボードにおける釘引き抜き抵抗は、配合Ａボードよりも４５％改善された。配合Ｂボードでは、配合Ａボードと比べて、曲げ強度の実質的な増加も観察された。
【０１４０】
実施例３
１／２インチ石膏パネルの重量減少試験。
【０１４１】
スラリー配合および試験結果を含むさらなる石膏パネルの例（ボードＣ、ＤおよびＥ）を下記の表３に示す。表３のスラリー配合は、スラリーの主要な成分を含んでいる。括弧内の値は、乾燥漆喰の重量に基づく重量パーセントとして表されている。
【表４】
2014510854.tif 000008
【０１４２】
表３に例証されるように、ボードＣ、ＤおよびＥを、ｗ／ｓ比を一定に維持しつつ、コントロールパネルと比較して実質的に多い量のデンプン、ＤＩＬＯＦＬＯ分散剤およびトリメタリン酸ナトリウム（デンプンおよび分散剤についてはパーセンテージに基づいて約２倍の増加、ならびにトリメタリン酸塩については２〜３倍の増加）を有するスラリーから作製した。それにもかかわらず、釘引き抜き抵抗によって判断される強度は、劇的に影響されず、パネル重量は、有意に減少した。ゆえに、本発明の実施形態のこの実施例では、新しい配合（例えば、ボードＤ）は、適切な強度を維持しつつ、使用可能かつ流動可能なスラリーに調合される増加させたデンプンを提供し得る。
【０１４３】
実施例４
湿潤石膏立方体の強度試験。
【０１４４】
Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｇｙｐｓｕｍ  Ｃｏｒｐ．，Ｃｈｉｃａｇｏ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓから入手可能なＳｏｕｔｈａｒｄ  ＣＫＳボード漆喰およびその実験室の水道水を使用することによって、湿潤立方体の強度試験を行い、それらの湿潤圧縮強さを測定した。以下の実験室試験手順を使用した。
【０１４５】
漆喰（１０００ｇ）、ＣＳＡ（２ｇ）および約７０°Ｆの水道水（１２００ｃｃ）を、各湿潤石膏立方体鋳造物に対して使用した。最初にアルファ化トウモロコシデンプン（２０ｇ，漆喰重量に基づいて２．０％）およびＣＳＡ（２ｇ，漆喰重量に基づいて０．２％）をビニール袋内で漆喰と十分に乾式混合した後、ナフタレンスルホネート分散剤とトリメタリン酸ナトリウムの両方を含む水道水溶液と混合した。使用した分散剤は、ＤＩＬＯＦＬＯ分散剤（表４に示されるとおりの１．０〜２．０％）だった。表４に示されるとおり、様々な量のトリメタリン酸ナトリウムも使用した。
【０１４６】
スラリーを調製するために、上記の乾燥原料および水溶液を、最初に実験室用Ｗａｒｎｉｎｇブレンターにおいて混和し、生成された混合物を１０秒間浸漬させ、次いで、その混合物を１０秒間、低速で混合した。そのように形成されたスラリーを３つの２”Ｘ２”Ｘ２”立方体型に流し込んだ。次いで、その鋳造立方体を型から取り出し、計量し、水分の蒸散を防止するためにビニール袋内に密閉した後、圧縮強さ試験を行った。その湿潤立方体の圧縮強さを、ＡＴＳ装置を使用して測定し、ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）を単位とする平均値として記録した。得られた結果は、以下のとおりだった：
【表５】
2014510854.tif 000009
【０１４７】
表４に例証されるように、本発明の約０．１２〜０．４％の範囲のトリメタリン酸ナトリウムのレベルを有するサンプル４〜５、１０〜１１および１７は、概して、この範囲外のトリメタリン酸ナトリウムを含むサンプルと比べて、湿潤立方体の優れた圧縮強さを提供した。
【０１４８】
実施例５
１／２インチの軽量石膏パネルの工場生産試験。
【０１４９】
さらなる試験を行い（試験ボード１および２）、スラリー配合を含む試験結果を下記の表５に示す。表５のスラリー配合は、スラリーの主要な成分を含んでいる。括弧内の値は、乾燥漆喰の重量に基づく重量パーセントとして表されている。
【表６】
2014510854.tif 000010
【０１５０】
表５に例証されるように、試験ボード１および２を、ｗ／ｓ比をわずかに減少させつつ、コントロールパネルと比較して実質的に多い量のデンプン、ＤＩＬＯＦＬＯ分散剤およびトリメタリン酸ナトリウムを有するスラリーから作製した。それにもかかわらず、釘引き抜き抵抗および曲げ試験によって判断される強度は、維持または改善され、ボード重量は、有意に減少した。ゆえに、本発明の実施形態のこの実施例では、新しい配合（例えば、試験ボード１および２）は、適切な強度を維持しつつ、使用可能かつ流動可能なスラリーに調合される増加させたトリメタホスフェートおよびデンプンを提供し得る。
【０１５１】
実施例６
１／２インチの超軽量石膏パネルの工場生産試験。
【０１５２】
アルファ化トウモロコシデンプンを、水を用いて１０％濃度で調製し（湿潤デンプンの調製）、ＨＹＯＮＩＣ  ＰＦＭ石鹸の混合物（ＧＥＯ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｌａｆａｙｅｔｔｅ，Ｉｎｄｉａｎａから入手可能）を使用したことを除いては、配合Ｂ（実施例１）を使用して実施例２におけるように、さらなる試験を行った（試験ボード３および４）。例えば、６５〜７０重量％／３５〜３０重量％に及ぶＨＹＯＮＩＣ  ＰＦＭ１０／ＨＹＯＮＩＣ  ＰＦＭ３３の混合物を用いて、試験ボード３を作製した。例えば、ＨＹＯＮＩＣ  ＰＦＭ１０／ＨＹＯＮＩＣ  ＰＦＭ３３の７０／３０ｗｔ．／ｗｔ．混合物を用いて、試験ボード４を作製した。試験結果を下記の表６に示す。
【表７】
2014510854.tif 000011
【０１５３】
表６に例証されるように、釘引き抜きおよびコア硬度によって判断される強度の特徴は、ＡＳＴＭ規格より高かった。曲げ強度も、ＡＳＴＭ規格より高いと測定された。また、本発明の実施形態のこの実施例では、新しい配合（例えば、試験ボード３および４）は、適切な強度を維持しつつ、使用可能かつ流動可能なスラリーに調合される増加させたトリメタホスフェートおよびデンプンを提供し得る。
【０１５４】
実施例７
本発明に従って作製された５／８インチの厚さの石膏パネルの高温断熱特性を調べるために、ＡＳＴＭ  Ｐｕｂ．ＷＫ２５３９２に論じられている手順に従った高温断熱試験を行った。
【０１５５】
この試験に反映される熱伝達条件は、そのパネル厚を通る１次元非定常熱伝導に対するエネルギー方程式によって説明され得る：
Δ／Δｘ（ｋ（ΔＴ／Δｘ））＋ｑ＝ρｃｐ（ΔＴ／Δｔ）（１）
【０１５６】
式中、Ｔは、所与の時間ｔおよびそのパネルの深さｘにおける温度である。熱伝導率（ｋ）、密度（ρ）および比熱（ｃｐ）は、高温において非線形の温度依存関数である。発熱速度ｑは、種々の吸熱および発熱反応、例えば、種々の温度および同様に種々の時点において起きる、石膏相変化および表面の紙の燃焼を表している。
【０１５７】
石膏パネルを通る総熱伝導およびゆえにその断熱性能を評価する目的では、通常、各変数を別々に測定および記載する必要はない。熱伝達に対するそれらの正味の蓄積効果を評価することで十分である。
【０１５８】
このために、直径４インチ（１００ｍｍ）の２つの円板からなる試験片をタイプＧのラッパ頭（ｂｕｇｌｅ  ｈｅａｄ）ねじによって互いに留める高温断熱試験を開発した。
【０１５９】
以下を含むコアを使用して作製された石膏パネルから試験片を作製した：
【表８】
2014510854.tif 000012
【０１６０】
上記円板の間の標本の中心に熱電対を配置する。次いで、その標本を、その表面の上を確実に均一に加熱するように設定されたラックの縁に据え付け、予め９３０°Ｆ（５００℃）に加熱されていた炉に入れる。
【０１６１】
その試験片の中心の温度上昇を記録し、試験片を約１０５°Ｆ（４０℃）から約３９０°Ｆ（２００℃）に加熱するのに必要な断熱指標ＴＩ（分を単位とする時間として計算される）を測定する。その試験片の断熱指標は、以下のとおり計算される：
ＴＩ＝ｔ２００℃−ｔ４０℃（２）
【０１６２】
この手順によって収集されたデータから作成された温度プロファイルは、約２１２°Ｆ（１００℃）における石膏から半水和物への遷移および約２８５°Ｆ（１４０℃）付近における半水和物から第１の無水石膏相への転換を示すことが多い。そのようなデータは、いったんこれらの相転移が完了すると、通常、約９３０°Ｆ（５００℃）のオーブン温度未満では有意なさらなる化学反応または相変化反応が起きないので、その温度は、線形の様式で急速に上昇すると示すことも多い。その標本のコア温度が、時間を計り始める約１０５°Ｆ（４０℃）に達するまで待つことによって、許容可能な反復性および再現性が達成された。
【０１６３】
上記の断熱試験を、１５４５ｌｂ／ｍｓｆのパネル重量を有する本発明に従って作製された５／８インチの厚さの石膏パネルから切断された円板において行った。これらのサンプルは、１８．６分の平均断熱指標を有した。比較として、商業的に入手可能なおよそ１５００ｌｂ／ｍｓｆの公称１／２インチの厚さの市販の内部天井パネルに対する平均断熱指標値は、１７．０分だった。本発明のパネル（約３０ｐｃｆのコア密度を有する）が、ほぼ同じ重量のパネルと比べて高い断熱指標を有し得るがより高いコア密度（約３５ｐｃｆ）を有し得ることは、予想外だった。
【０１６４】
実施例８
本発明のパネルのサンプルを、以下を含む約１５４６ｌｂ／ｍｓｆのパネル重量を有する本発明に係る公称５／８インチの厚さの石膏パネルを使用する、ＵＬ  Ｕ４１９の手順に従う燃焼試験に供した：
【表９】
2014510854.tif 000013
【０１６５】
４’×１０’石膏パネルの物理的パラメータは、以下のとおりだった：
【表１０】
2014510854.tif 000014
【０１６６】
Ｕ４１９試験において、１０フィート×１０フィートの壁における壁アセンブリを構築した。使用したスタッドは、約０．０１５インチ〜約０．０３２インチの厚さおよび約３と５／８”または３と１／２”インチ幅×約１と１／４”インチ厚の寸法を有するスチールから形成された商業的に入手可能なライトゲージスチールスタッドだった。そのライトゲージスチールスタッドを、Ｕ４１９仕様書に従ってそのアセンブリにおいて約２４インチ離して配置させた。
【０１６７】
上記ライトゲージスチールスタッドは、パネルを通る熱伝達および暴露されたパネルと暴露されていないパネルとの間のアセンブリ空洞への熱伝達に起因して、熱変形（通常、暴露されたパネルをガスジェット炎に向かわせる）を起こすことが多いので、最も厳しいタイプのＵＬ試験のうちＵ４１９試験手順を考慮する。この変形は、パネルの継ぎ目の分離またはアセンブリの加熱暴露面上の他の不良を引き起こすことが多く、アセンブリの空洞およびアセンブリの暴露されていない非加熱面にガスジェット炎および／または高熱が急速に侵入するのを可能にする。スチールスタッドの厚みが薄いほど、そのスタッドおよびアセンブリの熱変形の可能性が高くなると予想される。
【０１６８】
石膏パネルを水平に、すなわち、アセンブリの各面上の垂直のスタッドに対して垂直に取り付けた。典型的には、２枚の１０フィート×４フィートパネルおよび１枚の１０フィート×２フィートパネルを、枠の各面において使用した。それらのパネルを、アセンブリの各面において中心から８インチ離れた１インチのタイプＳ  ｈｉ／ｌｏｗねじを用いて枠に取り付けた。枠の各面上のパネル間の継ぎ目が互いに整列するようにそれらのパネルを配置した。次いで、その継ぎ目を、紙接着テープおよび接着化合物を用いて密封した。Ｕ４１９の手順に従う試験において、ライトゲージスタッドを形成するために使用されたスチールは、０．０１５インチまたは０．０１８インチの厚さであり、アセンブリは、外部荷重を受けない。
【０１６９】
上記の各試験において、暴露面であるアセンブリの片面を、ＡＳＴＭ規格ＡＳＴＭ１１９によって指定された温度におよび速度でそのアセンブリの暴露面を加熱する一列のガスジェット炉炎に供するように、完成したパネルおよび枠アセンブリを配置した。Ｕ４１９手順に従って、アセンブリの加熱暴露面と、アセンブリの暴露面を加熱するために使用される、温度をモニターする各ガスジェットとの間に、約１４個のセンサー一式を離間させて整列させた。また、それらの手順に従って、アセンブリの反対の加熱されない非暴露面上にセンサー一式を離間させて整列させた。通常、１２個のセンサーを、ＵＬ手順に従ったパターンでアセンブリの非暴露面に取り付けた。それらの手順に従って、各センサーを断熱パッドで覆った。
【０１７０】
上記の燃焼試験手順において、使用した炉温度は、外界温度から開始し、およそ１時間、アセンブリの暴露面に対して１６００°Ｆ超まで上昇させる、ＡＳＴＭ−１１９の加熱曲線に従ったところ、試験の初期および試験の終局付近で最も急速な温度変化が生じた。アセンブリの暴露面上に破滅的な荷重破損があったときか、アセンブリの非暴露面上のセンサーの温度の平均値が、事前に選択された温度（外界より２５０°Ｆ高い）を超えたときか、またはアセンブリの非暴露面上の単一センサーが、第２の事前に選択された温度（外界より３２５°Ｆ高い）を超えたとき、試験を終了した。
【０１７１】
上記のＵ４１９試験中に生成されたデータを図１および２にプロットしている。図１は、試験終了時に最高温度に達した単一センサーによって報告された温度のプロットおよび試験開始から試験終了までのセンサー温度の平均値のプロットである。図１は、アセンブリの露出された加熱面に対する、炉温度に対して使用されたＡＳＴＭ１１９温度曲線のプロットも示している。図２は、図１に示された単一センサーの最高温度およびセンサーの平均温度に対するデータの拡大プロットである。
【０１７２】
図１および２に示されるように、アセンブリの非暴露面上の単一センサーの最高温度とセンサーの平均温度の両方が、炉温度に対して、試験中に徐々に上昇し、試験終了付近で単一センサー温度がより急速に上昇した。例えば、約２０分の経過時間において、アセンブリの非暴露面上のセンサーの最高温度およびセンサーの平均温度は、それぞれ、約１８０°Ｆ未満および約１７５°Ｆ未満だった。約２５分において、センサーの最高温度およびセンサーの平均温度は、それぞれ、約１９５°Ｆ未満および約１９０°Ｆ未満だった。約３０分において、センサーの最高温度およびセンサーの平均温度は、それぞれ、約２３０°Ｆ未満および約２１０°Ｆ未満だった。単一センサーの最高温度は、約３０分の経過時間の後しばらくは３００°Ｆを超えず、約３５分において約４１０°Ｆ未満の温度だった。平均センサーは、３５分を超えて試験が終了するまで３００°Ｆを超えず、約３５分において約２９０°Ｆ未満の温度だった。
【０１７３】
本発明のパネルは、ＵＬ耐火等級を確立するために使用されたような基準も満たした（それは、図１および２に示されているデータによって確かめられる）。本発明のパネルは、「３０分」耐火等級を獲得し得る基準を満たした。他の要件のうち、そのような基準は、試験開始時の外界温度＋２５０°Ｆを超えないアセンブリの非暴露面上のセンサーの平均温度、および試験開始時の外界温度＋３２５°Ｆを超えない個別センサーの最高温度を要求し得る（そのような試験の場合、通常、外界温度は、約９０°Ｆまたはそれ以下である）。これらの基準下でのＵ４１９試験の温度を下記に示す。
【表１１】
2014510854.tif 000015
【０１７４】
ゆえに、この試験は、本発明のパネルが、非常に困難なＵ４１９プロトコルにおいて３０分超にわたって壁または天井構造を通る熱の透過を実質的に遅らせる能力を有することを実証している。したがって、本発明のパネルは、そのパネルの厚さの割にパネルの低コア密度およびパネル軽重量にもかかわらず、建物内での火炎の広がりを制御する際に重要な役割を果たすことができる。
【０１７５】
実施例９
上記の実施例８に記載されたコア配合および紙カバーシートに従って作製された約１５８０ｌｂ／ｍｓｆのパネル重量を有する公称５／８インチの厚さの石膏パネルを使用し、ＵＬプロトコルＵ３０５の手順に従って、本発明のパネルを燃焼試験に供した。
【０１７６】
この試験で使用された本発明の石膏パネルの物理的パラメータは、以下のとおりだった：
【表１２】
2014510854.tif 000016
【０１７７】
この実施例では、Ｕ３０５プロトコルの試験手順は、公称５／８インチの厚さの石膏パネルおよび木製スタッド骨組から作製された耐荷重アセンブリを要求する。Ｕ３０５試験手順に従って、約１６インチ離して配置され、Ｄｏｕｇｌａｓｓ  ｆｉｒの２×４のベースプレートとトッププレートとの間に据え付けられた＃２Ｄｏｕｇｌａｓ  ｆｉｒの２×４スタッド（およそ３．５インチ幅×１．５インチ厚）を使用して作製された骨組（例えば、上記の実施例８で論じられたもの）に本発明のパネルを取り付けた。それらのパネルを、継ぎ目をそのシステムの反対側に整列させて６ｄの釘を用いて水平に取り付け、その継ぎ目をテープ留めし、接合混合物で密封した。約１７，８００ポンドの総荷重をアセンブリの上部にかけた。
【０１７８】
Ｕ３０５試験中に生成されたデータを、図３および４においてプロットする。図３は、試験終了時に最高温度に達した単一センサーによって報告された温度のプロットおよび試験開始から試験終了までのセンサー温度の平均値のプロット。図３は、アセンブリの加熱暴露面上の炉温度に対して使用されたＡＳＴＭ１１９の温度曲線のプロットも示している。図４は、図４に示される単一センサーの最高温度およびセンサーの平均温度に対するデータの拡大プロットである。この試験は、約４６分においてアセンブリの荷重破損に起因して終了した。
【０１７９】
図３および４に示されるように、アセンブリの非暴露面上の単一センサーの最高温度とセンサーの平均温度の両方が、試験中、アセンブリの加熱面上の炉温度に対して徐々に上昇した。例えば、約２０分の経過時間において、センサーの最高温度およびセンサーの平均温度は、それぞれ、約１７５°Ｆ未満および約１６５°Ｆ未満だった。約２５分において、センサーの最高温度およびセンサーの平均温度は、それぞれ約１９０°Ｆ未満および約１８０°Ｆ未満だった。約３０分において、センサーの最高温度およびセンサーの平均温度は、それぞれ約２０５°Ｆ未満および約１９０°Ｆ未満だった。単一センサーの最高温度は、約４５分の経過時間の後まで３００°Ｆを超えず、約３５分では２２５°Ｆ未満；約４０分では約２４５°Ｆ未満；および約４５分では約２７５°Ｆ未満の温度だった。センサーの平均温度は、試験の終了まで３００°Ｆを超えず、約３５分では２０５°Ｆ未満；約４０分では約２３０°Ｆ未満；および約４５分では約２５０°Ｆ未満の温度だった。
【０１８０】
本発明のパネルは、「３０分」耐火等級を確立し得るような基準も満たした（それは、図３および４に示されるデータによって確かめられる）。実施例８で論じられたように、そのような基準は、試験開始時の外界温度＋２５０°Ｆを超えないアセンブリの非暴露面上のセンサーの平均温度および外界温度＋３２５°Ｆを超えない試験開始時の個別センサーの最高温度を要求し得る（そのような試験の場合、通常、外界温度は約９０°Ｆまたはそれ以下である）。これらの基準下でのＵ３０５試験の温度が下記に示され、「超過せず」の結果は、荷重破損に起因して試験が終了する前に、アセンブリの非暴露面上の最高温度限界に達しなかったことを示唆している。
【表１３】
2014510854.tif 000017
【０１８１】
この試験はさらに、本発明のパネルが、そのパネル厚の割にパネルの低コア密度およびパネルの軽重量にもかかわらず実質的な耐火性および防火性を提供する能力を有することを実証している。上記のＵ３０５試験に示されたように、実質的な荷重下でさえも、本発明のパネルを使用して作製されたアセンブリは、Ｕ３０５条件下において３０分超かつ少なくとも４５分までにわたって、壁または天井構造を通る熱の透過を実質的に遅らせる。
【０１８２】
実施例１０
この実施例では、実施例８のパネルを、この通常使用される基準においてパネルの強度特性を測定する釘引き抜き抵抗試験に供した。この釘引き抜き抵抗試験は、石膏パネルのコアの強度と、そのカバーシートの強度と、そのカバーシートと石膏との間の接着の強度との組み合わせの基準である。この試験は、ボードに主な亀裂が生じるまで頭部がパネルを通っている釘を引き抜くために必要な最大の力を測定する。この実施例の試験では、ＡＳＴＭ  Ｃ４７３−０９に従って釘引き抜き抵抗試験を行った。
【０１８３】
簡潔に要約すると、試験した標本を、試験前の２４時間にわたって、約７０°Ｆおよび約５０％相対湿度の条件にした。７／６４インチのドリルビットを使用して、標本の厚さを通るパイロット穴を開けた。次いで、その標本を、中心に直径３インチの穴を有する標本支持プレート上に置いた（それは、試験釘の通過に対して垂直だった）。そのパイロット穴を釘の胴部の先端と整列させた。１インチ／分のひずみ速度で最大荷重に達するまで荷重をかけた。ピーク荷重を通過した後のピーク荷重の９０％において、試験を終え、ピーク荷重を釘引き抜き抵抗として記録する。
【０１８４】
釘引き抜き抵抗の結果を下記の表７に要約する。
【表１４】
2014510854.tif 000018
【０１８５】
本発明の軽量かつ低密度のパネルのこれらの実施例に対する平均釘引き抜き抵抗値は、平均して８７．４ｌｂ−ｆだった。これは、本発明のパネルの低密度にもかかわらず、本発明のパネルが、より重く高密度の耐火等級石膏パネルに匹敵する釘引き抜き抵抗値を達成できることを示唆している。
【０１８６】
実施例１１
石膏スラリー配合にシロキサンを加えること、およびアルファ化デンプンとともにシロキサンを加えることの影響、ならびにそのようなスラリーを用いて作製された本発明のパネルを評価するために、実験室サンプルを作製した。この試験において使用した配合を、下記の表８に詳述する。
【表１５】
2014510854.tif 000019
【０１８７】
２．５分間、約７５００ＲＰＭで運転する高剪断（ｈｉｇｈ  ｓｈｅｅｒ）混合機を使用して、シロキサンエマルションを調製した。そのシロキサンエマルションを漆喰および添加物と混合して、１０秒間の浸漬＋高速のＷａｒｉｎｇブレンダーでの１０秒間の混合を用いてスラリーを調製した。上記のコアスラリー配合によって提供される耐水性を評価するために、そのスラリーを用いて２”×２”×２”立方体を鋳造し、吸水性試験のために約１１６°Ｆで一晩乾燥させた。また、そのコアスラリー配合を使用し、この実施例で論じられる高温収縮試験および断熱試験のために、紙カバーシート間での実験室鋳造によって、公称５／／８インチ厚さを有するおよそ１フィート×１フィートのパネルを形成した。
【０１８８】
上記鋳造立方体を使用して、乾燥立方体を７０°Ｆの水の中に２時間置き、重量増加のパーセンテージを測定することによって、吸水性試験法ＡＳＴＭ  Ｃ１３９６を行った。この試験は、シロキサンだけを加えた上記配合に対して約２２％の吸水レベル、ならびに１％シロキサン／２％アルファ化デンプン（２０グラム）および１％シロキサン／４％アルファ化デンプン（４０グラム）に対してそれぞれ有意に改善された吸水レベルである約３．４％および約２．１％を実証した。
【０１８９】
高温収縮試験を、開発されたおよびＡＳＴＭ  Ｐｕｂ．ＷＫ２５３９２に報告された手順に従って行うことにより、高温条件下における本発明の石膏パネルの収縮特性の定量的基準が提供された。断熱試験を、上記の実施例７で論じられた手順を用いて行った。高温収縮試験および断熱試験のために、直径４インチ（１００ｍｍ）の１０枚の円板を、穴鋸刃を備えたボール盤を使用して上で述べた石膏ボードサンプルの２つから切断した。それらの円板のうちの６枚を高温収縮試験のために使用し、４枚を断熱試験のために使用した。
【０１９０】
上記の高温収縮試験の手順は、石膏パネルが火災条件下で起こし得る高温収縮が、高温条件下のパネル石膏コアにおいて生じ得る燃焼反応に加えてある因子に影響されるという事実を反映するものである。したがって、その試験プロトコルは、試験片を冷却させ得る炉の外側からの空気の流れがないように排気管のない炉を使用する。その炉の温度は、高温の火炎条件に曝露されたとき、石膏コア構造の無水石膏相に生じ得る収縮ならびに燃焼および他の高温の影響の原因となる約１５６０°Ｆ（８５０℃）である。
【０１９１】
スポーリングおよび破損に起因して根拠が薄弱な試験結果を生じ得る上記試験片への熱衝撃を防止するために、約１５６０°Ｆ（８５０℃）に加熱する前に試験片を炉内に入れるように試験プロトコルを改変した。炉を閉め切る前に、最低約２０分間、その温度で標本を保持した。炉を冷却している間、炉の扉を閉めたままにした。温度が室温付近に低下するまで、測定のために標本を取り出さなかった。
【０１９２】
石膏ボードは、異方性であるので、収縮の量は、長さ方向および幅方向でわずかに異なり得る。ゆえに、２回の直交測定が行われ、その測定値を平均して、円板の平均直径を算出した。このアプローチは、標本ごとに一貫した平均直径の測定値を提供すると見出されているので、これらの試験において、互いに対して９０度での２回の測定を行った。典型的には、１つの円板に対する２回の測定値が、０．０１インチ（０．２５ｍｍ）超異なる場合、その円板を却下し、報告される結果からそれらの測定値を除外した。収縮を、典型的には６つの試験片の群に対する熱暴露後の平均直径のパーセント変化として、最も近い０．１％に計算し、「Ｓ」と表示した。
【０１９３】
表７から理解できるように、アルファ化（ｐｒｅｇｅｌａｔｉｎｚｅｄ）デンプンを加えずにシロキサンを加えることによって、改善された耐湿性が提供されることに加えて、パネルサンプルの収縮特性が予想外に改善され、収縮がほぼ６％から約３％に減少した。糊化デンプンを加えていないサンプルおよびシロキサンだけを加えたサンプルと比べて、糊化デンプンを加えることによって、サンプルの収縮が増加した。その収縮は、加えた糊化デンプンの量が増えるに従って増加した。しかしながら、シロキサン添加と糊化デンプン添加との組み合わせは、試験サンプルの高温収縮を予想外にも有意に改善した。例えば、シロキサンを加えることによって、２０グラムの糊化デンプンを含むサンプルの収縮が、７％超から３．５％未満に減少した。同様に、４０グラムの糊化デンプンを含むサンプルにシロキサンを加えることによって、高温収縮が８％超から３％超に減少した。したがって、本発明の石膏パネルにシロキサンを加えることによって、高温収縮に対するさらなる抵抗性が提供され、それは、本発明のパネルの耐火特性を予想外にもさらに改善するはずである。
【０１９４】
本発明を説明する文脈（特に、以下の請求項の文脈）における用語「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」および類似の指示語の使用は、本明細書中で別段示されないかまたは明らかに文脈と矛盾しない限り、単数と複数の両方を包含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、本明細書中で別段示されない限り、単に、その範囲内に入る別個の各値について個別に言及する簡潔な表現方法として機能すると意図されており、別個の各値は、それが個別に本明細書に列挙されたかのように本明細書中に組み込まれる。本明細書中で別段示されないかまたは別段明らかに文脈と矛盾しない限り、本明細書中に記載されるすべての方法が、任意の好適な順序で行われ得る。本明細書中に提供される任意およびすべての例または例示的な語（例えば、「例えば（ｓｕｃｈ  ａｓ）」）の使用は、単に本発明をよりうまく明らかにするために意図されており、別段特許請求されない限り、本発明の範囲を限定しない。本明細書中の語は、特許請求されていない任意のエレメントを本発明の実施に不可欠なものとして示していると解釈されるべきでない。
【０１９５】
本発明者らが承知している本発明を行うための最良の形態を含む本発明の好ましい態様および実施形態が、本明細書中に記載されている。例証された実施形態が単に例示的であると理解されるべきであり、本発明の範囲を限定すると見なされるべきでない。
【図１】
2014510854.tif 000020
【図２】
2014510854.tif 000021
【図３】
2014510854.tif 000022
【図４】
2014510854.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月23日(2013.10.23)
【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枚のカバーシートの間に配置された固化石膏コアを含む石膏パネルであって、
該固化石膏の組成物は、少なくとも水、漆喰およびデンプンから形成され；
該デンプンは、該漆喰の重量に基づいて約０．３重量％〜約１０重量％の量、かつデンプンを含まない石膏組成物と比べて該石膏組成物のコア硬度を高めるのに有効な量で存在し；
該漆喰は、少なくとも約７００ｌｂ／ＭＳＦの量で存在し、該漆喰および水は、少なくとも、実質的に石膏二水和物の結晶性マトリックスを形成するのに有効な量で存在し；
該パネルは、約２７〜約３５ｌｂ／ｆｔ３（約４３３〜約５６１ｋｇ／ｍ３）の範囲の密度、ＡＳＴＭ  Ｃ４７３に従った少なくとも約１１ｌｂ（約５ｋｇ）の平均コア硬度、および少なくとも約１７分の断熱指標を有する、石膏パネル。
【請求項２】
２枚のカバーシートの間に配置された固化石膏コアを含む耐火性石膏パネルであって、該固化石膏の組成物は、少なくとも水、漆喰およびデンプンから形成され；
該デンプンは、該漆喰の重量に基づいて約０．３重量％〜約１０重量％の量、かつデンプンを含まない石膏組成物と比べて該石膏組成物のコア硬度を高めるのに有効な量で存在し；
該漆喰は、少なくとも約７００ｌｂ／ＭＳＦの量で存在し、該漆喰および水は、少なくとも、実質的に石膏二水和物の結晶性マトリックスを形成するのに有効な量で存在し；
該パネルは、約２７〜約３５ｌｂ／ｆｔ３の範囲の密度、およびＡＳＴＭ  Ｃ４７３に従った少なくとも約１１ｌｂの平均コア硬度を有し、
該パネルは、ＵＬ  Ｕ４１９手順に従って作製された該パネルのアセンブリを通る熱の透過を阻害するのに有効であり、一方の表面は、熱源に暴露され、反対の非加熱面は、それに取り付けられた複数のセンサーを備え、該非加熱面上の単一センサーの最高温度は、ＵＬ  Ｕ４１９に従って測定したとき、約３０分の経過時間において約４１５°Ｆ未満であり、該熱源は、ＡＳＴＭ規格Ｅ１１９−０９ａに従う時間温度曲線に従い、該センサーは、ＵＬ  Ｕ４１９手順に従ったパターンで整列される、耐火性石膏パネル。
【請求項３】
前記パネルが、前記アセンブリを通る熱の透過を阻害するのに有効であり、前記非加熱面上のセンサーの平均温度は、ＵＬ  Ｕ４１９に従って測定したとき、約３０分の経過時間において約３４０°Ｆ未満である、請求項２記載の耐火性石膏パネル。
【請求項４】
２枚のカバーシートの間に配置された固化石膏コアを含む耐火性石膏パネルであって、該固化石膏の組成物は、少なくとも水、漆喰およびデンプンから形成され；
該デンプンは、該漆喰の重量に基づいて約０．３重量％〜約１０重量％の量、かつデンプンを含まない石膏組成物と比べて該石膏組成物のコア硬度を高めるのに有効な量で存在し；
該漆喰は、少なくとも約７００ｌｂ／ＭＳＦの量で存在し、該漆喰および水は、少なくとも、実質的に石膏二水和物の結晶性マトリックスを形成するのに有効な量で存在し；
該パネルは、約２７〜約３５ｌｂ／ｆｔ３の範囲の密度およびＡＳＴＭ  Ｃ４７３に従った少なくとも約１１ｌｂの平均コア硬度を有し、
該パネルは、ＵＬ  Ｕ３０５手順に従って作製された該パネルのアセンブリを通る熱の透過を阻害するのに有効であり、一方の表面は、熱源に暴露され、反対の非加熱面は、それに取り付けられた複数のセンサーを備え、該非加熱面上の単一センサーの最高温度は、ＵＬ  Ｕ３０５に従って測定したとき、約３０分の経過時間において約４１５°Ｆ未満であり、該熱源は、ＡＳＴＭ規格Ｅ１１９−０９ａに従う時間温度曲線に従い、該センサーは、ＵＬ  Ｕ３０５に従ったパターンで整列される、耐火性石膏パネル。
【請求項５】
前記パネルが、前記アセンブリを通る熱の透過を阻害するのに有効であり、前記非加熱面上の単一センサーの最高温度が、ＵＬ  Ｕ３０５に従って測定したとき、約４５分の経過時間において約４１５°Ｆ未満である、請求項４記載の耐火性石膏パネル。
【請求項６】
前記パネルが、前記アセンブリを通る熱の透過を阻害するのに有効であり、前記非加熱面上の単一センサーの最高温度が、ＵＬ  Ｕ３０５に従って測定したとき、約４５分の経過時間において約２７０°Ｆ未満である、請求項４記載の耐火性石膏パネル。
【請求項７】
前記パネルが、前記アセンブリを通る熱の透過を阻害するのに有効であり、前記非加熱面上のセンサーの平均温度が、ＵＬ  Ｕ３０５に従って測定したとき、約３０分の経過時間において約３４０°Ｆ未満である、請求項４記載の耐火性石膏パネル。
【請求項８】
前記パネルが、前記アセンブリを通る熱の透過を阻害するのに有効であり、前記非加熱面上のセンサーの平均温度が、ＵＬ  Ｕ３０５に従って測定したとき、約４５分の経過時間において約２４５°Ｆ未満である、請求項７記載の耐火性石膏パネル。
【請求項９】
前記パネルが、少なくとも約２０分の断熱指標を有する、請求項１〜８のいずれか１項記載の石膏パネル。
【請求項１０】
約０．６２５インチ（約１．５８８ｃｍ）のパネル厚において、前記パネルが、少なくとも約８５ｌｂ（約３９ｋｇ）の釘引き抜き抵抗を有し、該釘引き抜き抵抗は、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３−０９に従って測定される、請求項１〜９のいずれか１項記載の石膏パネル。
【請求項１１】
前記パネルが、約１０％またはそれ以下の高温収縮を示す、請求項１〜１０のいずれか１項記載の石膏パネル。
【請求項１２】
前記パネルが、約５重量％またはそれ以下の吸水性を有し、該吸水性は、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３−０９に従って測定される、請求項１〜１１のいずれか１項記載の石膏パネル。
【請求項１３】
前記組成物がさらに、前記漆喰の重量に基づいて約０．１重量％〜約３重量％の量で分散剤を含む、請求項１〜１２のいずれか１項記載の石膏パネル。
【請求項１４】
前記分散剤が、ナフタレンスルホネートである、請求項１３記載の石膏パネル。
【請求項１５】
前記固化石膏コアが、該漆喰の重量に基づいて約０．１重量％〜約０．３重量％の量の少なくとも鉱物繊維、ガラス繊維もしくは炭素繊維またはそれらの組み合わせからさらに形成される、請求項１〜１４のいずれか１項記載の石膏パネル。
【請求項１６】
前記デンプンが、アルファ化デンプンを含む、請求項１〜１５のいずれか１項記載の石膏パネル。
【請求項１７】
前記組成物がさらに、前記漆喰の重量に基づいて約０．１重量％〜約０．５重量％の量でホスフェート含有成分を含む、請求項１〜１６のいずれか１項記載の石膏パネル。
【請求項１８】
前記組成物がさらに、前記パネルの耐水性を高めるのに有効な量でシロキサンを含み、該パネルは、約５重量％またはそれ以下の吸水性を有し、該吸水性は、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３−０９に従って測定される、請求項１〜１７のいずれか１項記載の石膏パネル。
【請求項１９】
前記組成物がさらに、前記パネルの高温収縮抵抗性を高めるのに有効な量でシロキサンを含み、該パネルは、シロキサンを含まない組成物から形成された固化石膏コアを有するパネルの高温収縮より小さい高温収縮を示す、請求項１〜１８のいずれか１項記載の石膏パネル。
【請求項２０】
前記パネルの高温収縮が、シロキサンを含まない組成物から形成された固化石膏コアを有するパネルの高温収縮の約５０％またはそれ以下である、請求項１９記載の石膏パネル。
【請求項２１】
前記固化石膏が、約０．６〜約１．２の水／漆喰比を有するスラリーから形成される、請求項１〜２０のいずれか記載の石膏パネル。
【請求項２２】
耐火性石膏パネルを作製するための方法であって、該方法は、
（ａ）少なくとも水、漆喰およびデンプンを有する石膏スラリーを調製する工程であって；
該デンプンは、該漆喰の重量に基づいて約０．３重量％〜約１０重量％の量、かつデンプンを含まない石膏組成物と比べて該石膏組成物のコア硬度を高めるのに有効な量で存在し；
該漆喰は、少なくとも約７００ｌｂ／ＭＳＦの量で存在し、該漆喰および水は、少なくとも、実質的に石膏二水和物の結晶性マトリックスを形成するのに有効な量で存在する、工程；
（ｂ）該石膏スラリーを第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間に配置することにより、固化石膏コアを含むアセンブリを形成する工程；
（ｃ）該アセンブリを所定の寸法のパネルに切断する工程；および
（ｄ）該パネルを乾燥させる工程；
を包含し、該パネルは、約２７〜約３５ｌｂ／ｆｔ３（約４３３〜約５６１ｋｇ／ｍ３）の範囲の密度、ＡＳＴＭ  Ｃ４７３に従った少なくとも約１１ｌｂ（約５ｋｇ）の平均コア硬度、および少なくとも約１７分の断熱指標を有する、方法。
【請求項２３】
（ｅ）少なくとも１枚のカバーシートを耐水コーティングまたは誤用防止コーティングでコーティングする工程をさらに包含する、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
少なくとも１つの支持構造および請求項１〜２０のいずれか記載の石膏パネルを備えるアセンブリであって、該石膏パネルが、少なくとも１つの締め付け要素を使用して該支持構造に取り付けられている、アセンブリ。
【請求項２５】
壁または天井システムを形成する、請求項２４記載のアセンブリ。
【請求項２６】
請求項２４または請求項２５記載のアセンブリを作製する方法であって、
（ａ）少なくとも１つの支持構造を提供する工程；および
（ｂ）少なくとも１つの締め付け要素を使用して該支持構造に前記石膏パネルを取り付けることにより、建築アセンブリを形成する工程
を包含する、方法。
【請求項２７】
請求項２４または請求項２５記載のアセンブリを通る熱の透過を阻害する方法であって、該アセンブリの一方の表面を熱源に暴露する工程、および非加熱面を提供するように反対の表面を直接熱源に暴露せずに維持する工程を包含し、
（ａ）該非加熱面上の単一センサーの最高温度は、
（ｉ）ＵＬ  Ｕ３０５に従って測定したとき、約４５分の経過時間において約４１５°Ｆ（約２１３℃）未満、もしくは
（ｉｉ）ＵＬ  Ｕ３０５に従って測定したとき、約４５分の経過時間において約２７０°Ｆ（約１３２℃）未満であるか；
（ｂ）該非加熱面上のセンサーの平均温度は、
（ｉ）ＵＬ  Ｕ３０５に従って測定したとき、約３０分の経過時間において約３４０°Ｆ（約１７１℃）未満、もしくは
（ｉｉ）ＵＬ  Ｕ３０５に従って測定したとき、約４５分の経過時間において約２４５°Ｆ（約１１８℃）未満であるか；または
（ｃ）（ａ）と（ｂ）の任意の組み合わせである、方法。
【国際調査報告】
2014510854.tif 000024
2014510854.tif 000025