(57)【要約】    焼石膏の水和速度を促進するための促進剤が開示される。促進剤は、硫酸カルシウム二水和物粒子およびデンプンを含む。デンプンは、少なくとも約２５％（例えば、少なくとも約３５％）の冷水溶解度およびデンプンが９２℃の３０％水性スラリー中にある場合にブラベンダー単位（ＢＵ）約２５以下の粘度を有する。促進剤を調製する方法、スタッコを水和して硬化石膏を形成する方法、スラリー、および石膏ボードを作製する方法も開示される。  【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸カルシウム二水和物粒子、ならびに少なくとも約２５％の冷水溶解度およびデンプンが９２℃の３０％水性スラリー中にある場合にブラベンダー単位（ＢＵ）約２５以下の粘度を有するデンプンを含む、促進剤。
【請求項２】
前記硫酸カルシウム二水和物粒子が、約２０μｍ〜約５０μｍの平均粒径を有する、請求項１に記載の促進剤。
【請求項３】
前記デンプンが、少なくとも約３５％の冷水溶解度を有する、請求項１または２に記載の促進剤。
【請求項４】
前記促進剤が、前記デンプンの存在下で前記硫酸カルシウム二水和物を共粉砕することにより調製される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の促進剤。
【請求項５】
前記デンプンが、前記促進剤の約１重量％〜約１０重量％の量で存在する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の促進剤。
【請求項６】
前記共粉砕がボールミル内で行われる、請求項４に記載の促進剤。
【請求項７】
石膏ボードを調製する方法であって、
（ａ）第１のカバーシートを提供することと、
（ｂ）スタッコと、水と、請求項１〜６のいずれか１項に記載の促進剤とを含むスラリーを混合することと、
（ｃ）前記第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アセンブリを形成することと、
（ｄ）前記アセンブリを切断してボードにすることと、
（ｅ）前記ボードを乾燥させることと、を含む、方法。
【請求項８】
スタッコと、水と、請求項１〜６のいずれか１項に記載の促進剤とを含むスラリーであって、前記スラリーを使用して、約３５ポンド／立方フィート（５６０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有するボードにおける２つのカバーシート間に配置された石膏芯を作製する場合、前記ボードが、ＡＳＴＭ４７３−１０の方法Ｂに従って少なくとも約６５ｌｂｆの釘抜き抵抗を有する、スラリー。
【請求項９】
石膏ボードであって、
２つのカバーシートの間に配置された硬化石膏層を含み、前記硬化石膏層が請求項８に記載のスラリーから形成されており、前記ボードが、約３５ポンド／立方フィート（５６０ｋｇ／ｍ３）以下の密度およびＡＳＴＭ４７３−１０の方法Ｂに従って少なくとも約７２ｌｂｆの釘抜き抵抗を有する、石膏ボード。
【請求項１０】
石膏ボードであって、
（ａ）水と、スタッコと、任意選択的に、硫酸カルシウム二水和物粒子、ならびに少なくとも約２５％の冷水溶解度およびデンプンが９２℃の３０％水性スラリー中にある場合にブラベンダー単位（ＢＵ）約２５以下の粘度を有するデンプンを含む促進剤とを含む第１のスラリーから形成された硬化石膏を含む、第１面および第２面を有する石膏芯と、
（ｂ）第１の芯面に対して結合関係で配置された、請求項８に記載の第２のスラリーから形成された濃縮層とを含み、かつ任意選択的に、以下のうちの１つ以上：
ｉ．前記濃縮層が、ボード芯の平均芯硬度より少なくとも約１．５倍大きい平均芯硬度を有すること、
ｉｉ．前記促進剤が芯の形成時に存在する場合、前記濃縮層が、前記ボード芯の形成時に使用される耐熱性促進剤の少なくとも約１．２倍から形成されること、
ｉｉｉ．前記ボード芯が、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有すること、
ｉｖ．前記濃縮層が、前記ボード芯の乾燥密度より少なくとも約１．１倍高い乾燥密度を有すること、および
ｖ．前記第１のスラリーが、第１の水−スタッコ比を有し、前記第２のスラリーが、第２の水−スタッコ比を有し、前記第２の水−スタッコ比が、前記第１の水−スタッコ比より少なくとも約１．２倍高いこと、を含む、石膏ボード。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
硬化石膏は、建築構造および改築のためのパネルおよび他の製品を含む、多くの製品で使用されている周知の材料である。１つのそのようなパネル（多くの場合、石膏ボードと称される）は、２つのカバーシート間に挟持された硬化石膏芯の形態であり（例えば、紙直面ボード）、建物の内壁および天井の乾式壁構造で使用されることが一般的である。多くの場合、「スキムコート」と称される１つ以上の緻密層は、通常は紙−芯界面において、芯の両側上に含まれてもよい。
【０００２】
石膏（硫酸カルシウム二水和物）は、天然に存在し、岩石の形態で採掘され得る。また、煙道ガス脱硫などの工業プロセスの副産物として、合成形態（当技術分野では「シンギプ（ｓｙｎｇｙｐ）」と称される）である可能性もある。いずれの供給源（天然または合成）からでも、石膏を高温で焼成して、スタッコ（すなわち、硫酸カルシウム半水和物および／または無水石膏の形態の焼石膏）を形成し、再水和して、所望の形状（例えば、ボードとして）の硬化石膏を形成することができる。ボードの製造中、スタッコと、水と、必要に応じて他の原料とが、一般に、ピンミキサ（その用語は当技術分野において使用される）内で混合される。そうして、スラリーは形成され、ミキサから、スキムコート（存在する場合）のうちの１つがすでに適用された（多くの場合、ミキサの上流で）カバーシートを運ぶ移動コンベヤ上に放出される。スラリーは、紙上に広げられる（任意選択的に紙上にスキムコートを含んで）。スキムコートの有無にかかわらず、別のカバーシートがスラリー上に適用されて、例えば、形成プレートなどの助けをかりて、所望の厚さのサンドイッチ構造を形成する。混合物を成形し、焼石膏と水との反応により硬化（すなわち、再水和）石膏を形成するために硬化させ、結晶性水和石膏（すなわち、硫酸カルシウム二水和物）のマトリックスを形成する。これは硬化石膏結晶のインターロッキングマトリックスの形成を可能にする焼石膏の望ましい水和であり、それにより、生成物中の石膏構造に強度を付与する。熱は、残りの遊離（すなわち、未反応）水を除去して、乾燥生成物を得るために必要とされる（例えば、窯内で）。
【０００３】
多くの場合、水和の効率を高め、硬化時間を制御するために、促進剤材料がスラリー中に含まれる。一般に、促進剤材料は、「石膏種」と称されることもある、微細に粉砕された乾燥した硫酸カルシウム二水和物粒子を含む。石膏粒子は、硬化石膏結晶の核形成を向上させ、それにより、その結晶化速度を増加させると考えられている。当技術分野で既知のように、石膏粒子促進剤材料は、通常の条件下でさえ、老化するとその効果を徐々に失う。この点について、たとえ粉砕されても促進剤の効率の一部が失われ、石膏種は、取り扱い中または保管中に、経時的に著しく効力を失う。従来の促進剤材料の促進効率の損失は、促進剤が熱および／または湿気にさらされると悪化する。
【０００４】
特に熱条件下で石膏種の効率が経時的に失われることを防止するために、硫酸カルシウム二水和物促進剤材料を、例えば、スクロース、デキストロースなどを含む糖、デンプン、ホウ酸、または長鎖脂肪カルボン酸（それらの塩を含む）などの多数の既知の被覆剤のいずれかで被覆することが一般的である。従来の耐熱性促進剤材料は、例えば、促進剤粒子が望ましくないほど凝集するので、および／または被覆剤が多くの場合水溶性であるので、促進剤が水分と接触して効率を失う理由のために、乾燥形態で粉砕および提供される。
【０００５】
促進剤は、例えば、米国特許第３，５７３，９４７号、同第３，９２０，４６５号、同第３，９４７，２８５号、および同第４，０５４，４６１号に記載されている。別の例は、米国特許第６，４０９，８２５号および同第８，０１６，９６０号、ならびに同一出願人による米国特許出願公開第２００６／０２４３１７１号に記載されているように、硫酸カルシウム二水和物粒子と、水と、少なくとも１つの添加剤とを含む湿潤石膏促進剤（ＷＧＡ）である。
【０００６】
前述のアプローチが利用可能であるにもかかわらず、従来の促進剤材料は、依然として数日間しか保管することができないため、促進剤材料は、使用前に短時間で新しく調製する必要がある。したがって、従来の促進剤材料は、数時間を超えて保管し、または長距離にわたり輸送してから使用することはできない。さらに、糖などの一般に使用される添加剤は、原材料コストが高いため、従来の促進剤材料は、作製するのに比較的費用がかかる。ＷＧＡは、ボードの強度が悪影響を与える可能性があるため、超軽量ボードにとって十分に満足のいくものではないことがわかっている。
【０００７】
したがって、当技術分野では、調製するのに比較的低コストであり、長期間にわたりその効果を失わず、かつ超軽量石膏ボードの強度を損なうことのない促進剤材料が必要とされていることが理解されよう。
【０００８】
この背景技術の記載が、読み手を補助するために本発明者らにより作られており、従来技術の参照としても、示された問題のうちのいずれもそれら自体が当技術分野において理解されたという指示としてもみなされるべきではないことが理解されるであろう。記載された原理は、いくつかの点および実施形態では、他のシステムに固有の問題を緩和することができるが、保護された技術革新の範囲は、本明細書に記述された任意の特定の問題を解決する特許請求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り定義される。
【発明の概要】
【０００９】
本発明者らは、驚くべきことに、かつ予想外なことに、焼石膏（スタッコ）を硬化石膏にする水和の速度を促進するための新規の材料を発見した。促進剤材料は、硫酸カルシウム二水和物（すなわち、石膏）粒子、ならびに少なくとも約２５％（例えば、少なくとも約３５％）の冷水溶解度およびデンプンを９２℃の３０％水性スラリー中で試験した場合にブラベンダー単位（ＢＵ）約２５以下の粘度を有する可溶性デンプンを含む。可溶性デンプンは、例えば、酸加水分解デンプンであり得る。促進剤は、スタッコスラリー（石膏スラリーと称されることもある）中で使用されて石膏ボードを作製することができ、さらに、焼石膏を所望の硬化石膏にする水和の速度を調整することができる。好ましい実施形態では、促進剤は耐熱性であり、長期間にわたり保管することができる。したがって、様々な実施形態において、本開示は、本明細書に記載の、促進剤、促進剤を調製する方法、スタッコを水和して硬化石膏を形成する方法、スラリー、または石膏ボードを作製する方法を提供する。
【００１０】
一態様では、本開示は促進剤を提供する。促進剤は、硫酸カルシウム二水和物粒子およびデンプンを含む。デンプンは、少なくとも約２５％（例えば、少なくとも約３５％）の冷水溶解度およびデンプンが９２℃の３０％水性スラリー中にある場合にブラベンダー単位（ＢＵ）約２５以下の粘度を有する。
【００１１】
別の態様では、本開示は、促進剤を調製する方法を提供する。この方法は、硫酸カルシウム二水和物およびデンプンを含む混合物を用意することを含む。デンプンは、少なくとも約２５％（例えば、少なくとも約３５％）の冷水溶解度およびデンプンが９２℃の３０％水性スラリー中にある場合にブラベンダー単位（ＢＵ）約２５以下の粘度を有する。この方法は、デンプンの存在下で硫酸カルシウム二水和物を粉砕して促進剤を形成することをさらに含む。
【００１２】
別の態様では、本開示は、焼石膏を水和して硬化石膏を形成する方法を提供する。この方法は、焼石膏と、水と、促進剤とを含む混合物を形成することを含む。促進剤は、硫酸カルシウム二水和物粒子およびデンプンを含む。デンプンは、少なくとも約２５％（例えば、少なくとも約３５％）の冷水溶解度およびデンプンが９２℃の３０％水性スラリー中にある場合にブラベンダー単位（ＢＵ）約２５以下の粘度を有する。いくつかの実施形態では、水和速度は、焼石膏（スタッコ）スラリー中に含まれる促進剤の量を調整することにより（例えば、促進剤の量を増加させて水和速度を増加させることにより、または促進剤の量を減少させて水和速度を減少させることにより）、調節することができる。
【００１３】
別の態様では、本開示は、石膏ボードを調製する方法を提供する。この方法は、第１のカバーシートを提供することと、スラリーを混合することと、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アセンブリを形成することと、アセンブリを切断してボードにすることと、ボードを乾燥させることと、を含む。スラリーは、スタッコと、水と、促進剤とからなる。促進剤は、硫酸カルシウム二水和物粒子およびデンプンを含む。デンプンは、少なくとも約２５％（例えば、少なくとも約３５％）の冷水溶解度およびデンプンが９２℃の３０％水性デンプンスラリー中にある場合にブラベンダー単位（ＢＵ）約２５以下の粘度を有する。スラリーは、それぞれのカバーシートの内面に面する。
【００１４】
別の態様では、本開示は、スラリーを提供する。スラリーは、スタッコと、水と、促進剤とを含む。促進剤は、硫酸カルシウム二水和物粒子、ならびに少なくとも約２５％（例えば、少なくとも約３５％）の冷水溶解度およびデンプンが９２℃の３０％水性スラリー中にある場合にブラベンダー単位（ＢＵ）約２５以下の粘度を有するデンプンを含む。好ましくは、スラリーを使用して、約３５ポンド／立方フィート（５６０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有するボードにおける２つのカバーシート間に配置された石膏芯を作製する場合、ボードは、ＡＳＴＭ４７３−１０の方法Ｂに従って少なくとも約６５ｌｂｆ（例えば、少なくとも約６８ｌｂｆ、少なくとも約７２ｌｂｆ、少なくとも約７７ｌｂｆなど）の釘抜き抵抗を有する。
【００１５】
別の態様では、本開示は、石膏ボードを提供する。石膏ボードは、芯層および濃縮層を含む。濃縮層は、芯層と上部（面）カバーシートとの間に配置されている。芯層は、第１の面および第２の面を有し、水と、スタッコと、任意選択的に促進剤とを含む第１のスラリーから形成された硬化石膏を含む。濃縮層は、スタッコと、水と、促進剤とを含む第２のスラリーから形成される。促進剤は、硫酸カルシウム二水和物粒子、ならびに少なくとも約２５％（例えば、少なくとも約３５％）の冷水溶解度およびデンプンが９２℃の３０％水性スラリー中にある場合にブラベンダー単位（ＢＵ）約２５以下の粘度を有するデンプンを含む。濃縮層は、第１の芯面に結合関係で配置される。第２の芯面は、下部（裏側）カバーシートに面してもよく、スキムコートまたは第２の濃縮層が、任意選択的にそれらの間にある。任意選択的に、石膏ボードは、以下のうちの１つ以上を呈する：濃縮層が、ボード芯の平均芯硬度より少なくとも約１．５倍大きい平均芯硬度を有すること、促進剤が芯の形成時に存在する場合、濃縮層が、ボード芯の形成時に使用される耐熱性促進剤の少なくとも約１．２倍から形成されること、ボード芯が、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有すること、濃縮層が、ボード芯の乾燥密度より少なくとも約１．１倍高い乾燥密度を有すること、および第１のスラリーが、第１の水−スタッコ比を有し、第２のスラリーが、第２の水−スタッコ比を有し、第２の水−スタッコ比が、第１の水−スタッコ比より少なくとも約１．２倍高いこと。
【００１６】
別の態様では、本開示は、石膏ボードを提供する。石膏ボードは、２つのカバーシート間に配置された硬化石膏層を含む。石膏層は、スラリーから形成される。スラリーは、スタッコと、水と、促進剤とを含む。促進剤は、硫酸カルシウム二水和物粒子、ならびに少なくとも約２５％（例えば、少なくとも約３５％）の冷水溶解度およびデンプンが９２℃の３０％水性スラリー中にある場合にブラベンダー単位（ＢＵ）約２５以下の粘度を有するデンプンを含む。ボードは、約３５ポンド／立方フィート（５６０ｋｇ／ｍ３）以下の密度およびＡＳＴＭ４７３−１０の方法Ｂに従って少なくとも約６５ｌｂｆ（例えば、少なくとも約６８ｌｂｆ、少なくとも約７２ｌｂｆ、少なくとも約７７ｌｂｆなど）の釘抜き抵抗を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例２に記載のような、加熱中に石膏（硫酸カルシウム二水和物）が脱水するために受ける吸熱反応の温度（Ｘ軸）に対する熱流（Ｙ軸）のグラフである。
【図２】実施例２に記載のような、石膏のボールミル粉砕の焼成反応の温度（Ｘ軸）に対する熱流（Ｙ軸）のグラフである。
【図３】実施例２に記載のような、石膏とデキストロースとの混合物のボールミル粉砕の焼成反応の温度（Ｘ軸）に対する熱流（Ｙ軸）のグラフである。
【図４】実施例２に記載のような、石膏と高可溶性デンプンとの混合物のボールミル粉砕の焼成反応の温度（Ｘ軸）に対する熱流（Ｙ軸）のグラフである。
【図５】実施例３に記載のような、ボールミル粉砕された製造工場Ａの粉末石膏およびデンプンから観察された温度上昇硬化（ＴＲＳ）の時間（Ｘ軸）に対する温度（Ｙ軸）のグラフである。
【図６】実施例３に記載のような、天然石の形態のボールミル粉砕された高純度の石膏および異なるデンプンから作製したＨＲＡのマイクロカロリメータの時間（Ｘ軸）に対する熱流（Ｙ軸）のグラフである。
【図７】実施例４に記載のような、石膏と高可溶性デンプンとの混合物のボールミル粉砕の焼成反応の温度（Ｘ軸）に対する熱流（Ｙ軸）のグラフである。
【図８】実施例４に記載のような、高温で調製された実験室製の耐熱性促進剤から観察された温度上昇硬化（ＴＲＳ）の時間（Ｘ軸）に対する温度（Ｙ軸）のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本開示は、少なくとも部分的に、硫酸カルシウム二水和物粒子、ならびに高い冷水溶解度（すなわち、少なくとも約２５％、例えば、少なくとも約３５％）および低い粘度（すなわち、ブラベンダー単位約２５以下）を有する可溶性デンプンを含む新規の促進剤材料の驚くべき予想外の発見に基づいている。これらの材料は、焼石膏を硬化石膏にする水和の速度を促進するために使用される。したがって、促進剤材料は、石膏ボード、例えば、ウォールボードの製造に使用することができる。「ウォールボード」という用語は、壁面上での使用に限定されず、天井、隔壁上などで使用される石膏ボードも指し得ることが理解されよう。可溶性デンプンは、一般に酸変性されている。好ましい実施形態では、促進剤は、暖かい環境での保管後にその効率を維持することができるように耐熱性である。促進剤は、例えば、制御された温度（例えば、約８０°Ｆ（約２６℃）〜約１５０°Ｆ（約６５℃）、例えば、約９０°Ｆ（約３２℃）〜約１３０°Ｆ（約５４℃））のもと、例えば、ボールミルを使用して、硫酸カルシウム二水和物（石膏または粉末石膏と称される）の乾燥粒子を共粉砕することにより調製され得る。
【００１９】
硫酸カルシウム二水和物およびデンプンの粒子を一緒に共粉砕した後に、得られる促進剤は、硫酸カルシウム二水和物粒子およびデンプンを含む混合物の形態にあり、デンプンは、硫酸カルシウム二水和物粒子を被覆していると考えることができる。本明細書で使用される場合、被覆とは、硫酸カルシウム二水和物粒子の活性表面のデンプン保護を指す。この保護には、耐熱性や、長期間の保管後でさえも促進剤効率が維持されることなどが含まれ得る。いくつかの実施形態では、共粉砕後に、促進剤は、約２０μｍ〜約８０μｍ、例えば、約４０μｍ〜約６０μｍの中央粒径を有する硫酸カルシウム粒子を含有する。特定の理論に縛られることを望むものではないが、そのような粒径は、石膏結晶を成長させるのに望ましい表面積を理由に望ましいと考えられている。
【００２０】
本開示の実施形態による促進剤は、任意の好適な時間（例えば、少なくとも約５分、例えば、少なくとも約１０分など）にわたり粉砕されてもよい。例えば、様々な実施形態では、粉砕は、約５分〜約９０分、例えば、約５分〜約８０分、約５分〜約７０分、約５分〜約６０分、約５分〜約５０分、約５分〜約４０分、約５分〜約３０分、約５分〜約２０分、約５分〜約１０分、約１０分〜約８０分、約１０分〜約７０分、約１０分〜約６０分、約１０分〜約５０分、約１０分〜約４０分、約１０分〜約３０分、約１０分〜約２０分、約２０分〜約９０分、約２０分〜約８０分、約２０分〜約７５分、約２０分〜約６５分、約２０分〜約６０分、約２０分〜約５０分、約３０分〜約９０分、約３０分〜約７５分、約３０分〜約６５分、約３０分〜約６０分、約３０分〜約５０分、約４５分〜約９０分、約４５分〜約７５分、約４５分〜約６５分、約４５分〜約６０分、約５０分〜約９０分、約５０分〜約７５分、約５０分〜約６５分、または約５０分〜約６０分などの期間にわたり行われる。
【００２１】
促進剤は、ボールミル粉砕が完了されるときに、例えば、促進剤が製品を製造するためにスタッコスラリーに添加されるときに、任意の好適な温度を有してもよい。低温が好ましく、これにより、ボールミルプロセス中に焼成するリスクが低減される。例えば、いくつかの実施形態では、促進剤は、約２０℃〜約４０℃、例えば、約２５℃〜約３５℃の温度を有し得る。促進剤を活性させて促進剤の効率を改善するために、激しいボールミル粉砕が望ましいことがある。激しい粉砕は、より長い粉砕時間（例えば、少なくとも約３０分、例えば、約３０分〜約９０分）にわたり行われてもよい。通常、石膏粒子の表面上のより多くの活性部位が、激しい粉砕により露出される。粉砕により石膏粒子の表面特性が変化し、石膏種上のより多くの活性部位が露出され、硫酸カルシウム二水和物（スタッコスラリーからの）が露出領域上に堆積して結晶をより急速な硬化を伴って成長させることを可能にするので、促進剤が活性化され効率が改善される。激しい粉砕により、温度がより高くなり（例えば、約４０℃〜約７０℃）、部分的に焼成し易くなる可能性がある。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のようなデンプンが存在することにより、焼成を低減または回避することができる。さらに、必要に応じて、焼成を回避するために、いくつかの実施形態では、ボールミルをウォータージャケットで包んでもよく、この場合、ジャケット内の流水（例えば、水道水）により、石膏粒子を焼成からさらに保護することができる。
【００２２】
促進剤を作製するための材料
促進剤を調製するために使用される乾燥石膏（例えば、天然源からのものまたは合成的に調製されたもの）は、共粉砕の前に任意の好適な中央粒径を有してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、硫酸カルシウム二水和物は、約１００ミクロン〜約２５０ミクロン、例えば、約１００ミクロン〜約２００ミクロン、約１００ミクロン〜約１５０ミクロン、約１００ミクロン〜約１３０ミクロン、約１２０ミクロン〜約１５０ミクロン、約１２０ミクロン〜約１４０ミクロン、約１３０ミクロン〜約１５０ミクロンなどの共粉砕前の中央粒径を有し得る。例えば、中央粒径は、レーザー散乱分析および／または他の好適な技術により決定することができる。好適なレーザー散乱機器は、例えば、Ｈｏｒｉｂａ、Ｍｉｃｒｏｔｒａｃｋ、およびＭａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能である。
【００２３】
本開示に従って使用される乾燥石膏は、好ましくは流動性であり、過剰な水分を実質的に含まない。ボールミルを詰まらせ、ボールミル粉砕プロセスに非効率をもたらす可能性のある塊化または固化を回避するために、流動性および水分制限が望ましい。一般に、本開示の乾燥石膏は、１％未満、例えば、約０．５％以下または約０．３％以下の含水量を有する。いくつかの実施形態では、乾燥石膏は、約０．２％以下、約０．１％以下、約０．０５％以下、または約０％の含水量を有する。
【００２４】
促進剤で使用される粉砕石膏は、任意の好適な粒径分布を有してもよい。粒径分布は、少なくとも部分的に、乾燥石膏を粉砕するために使用される粉砕機器の性質（該当する場合）、例えば、粉砕石膏を調製するために使用されるボールミルおよび粉砕媒体のサイズに応じるであろう。当業者に既知のように、粒径分布は、多くの場合、粒径分布の形状を表すｄ（０．１）、ｄ（０．５）、およびｄ（０．９）値を使用して報告される。一般に、乾燥石膏は、約２００ミクロン以下のｄ（０．９）値、約４０ミクロン以下のｄ（０．５）値、および約３ミクロン以下のｄ（０．１）値を有する。好ましくは、乾燥石膏は、約１８０ミクロン以下、約１６０ミクロン以下、または約１２０ミクロン以下のｄ（０．９）値、約３０ミクロン以下、約２０ミクロン以下のｄ（０．５）値、約２ミクロン以下、約１ミクロン以下のｄ（０．１）値を有する。
【００２５】
促進剤で使用される粉砕石膏は、任意の好適な表面積を有してもよい。一般に、乾燥石膏は、レーザー散乱分析により決定した場合に、約０．１５ｍ２／ｇ以上の表面積を有する。好ましくは、乾燥石膏は、約０．１８ｍ２／ｇ以上または約０．２ｍ２／ｇ以上の表面積を有する。通常、乾燥石膏は、約５ｍ２／ｇ以下、約３ｍ２／ｇ以下、または約２ｍ２／ｇ以下の表面積を有する。好ましい実施形態では、乾燥石膏は、約０．１５ｍ２／ｇ〜約３ｍ２／ｇまたは約０．２ｍ２／ｇ〜約２ｍ２／ｇの表面積を有する。
【００２６】
本発明者らは、促進剤における所望のレベルの冷水溶解度および低粘度を有するデンプンの使用には、驚くべきことに、かつ予想外なことに、従来の酸変性デンプンの使用よりも良好な効率があることを発見した（そのようなデンプンがスタッコスラリー中に含まれる場合、ボード芯とカバーシートとの間の界面に移動するデンプンの傾向を理由に、当技術分野では移動性デンプン（ｍｉｇｒａｔｉｎｇ  ｓｔａｒｃｈ）と称されることもある）。特定の理論に縛られることを望むものではないが、より不溶性のデンプン（例えば、２５％未満の溶解度を有する）および高粘度を有するデンプン（例えば、２５ＢＵ超の粘度を有する）は、石膏粒子をあまり良好には被覆（保護）しないと考えられる。対照的に、より高い冷水溶解性および低粘度を有する可溶性デンプンは、改善された促進剤保護、効率、および／または耐熱性をもたらす。
【００２７】
本明細書に記載のように、高い冷水溶解度および低粘度を有する可溶性デンプンの形成では、任意の好適な種類のデンプン原料が使用されてもよい。本明細書で使用する場合、デンプン材料は、任意の好適な割合のデンプン成分（例えば、材料中の７５％以上のデンプン成分）を含む材料（小麦粉など）であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、デンプン材料は、トウモロコシデンプン、エンドウ豆デンプン、小麦デンプン、アルキル化デンプン、酸化デンプン、小麦粉含有デンプン、例えばトウモロコシ粉などの形態であり得る。促進剤を調製するために使用される乾燥デンプンは、共粉砕の前に任意の好適な粒径を有してもよい。そのような粒径は、粉砕石膏の凝集を防ぐので、いくつかの実施形態において望ましい。例えば、いくつかの実施形態では、共粉砕の前に、デンプンは、約１０ミクロン〜約８０ミクロン、例えば、約２０ミクロン〜約６０ミクロン、約２０ミクロン〜約５０ミクロン、または約２０ミクロン〜約４０ミクロンの中央粒径を有し得る。
【００２８】
本開示による可溶性デンプンは、一般に、加水分解して分子量を低下させるために、酸変性または酵素変性される。特定の理論に縛られることを望むものではないが、酸または酵素変性は、マルトデキストリンをデンプン高分子から切り離すと考えられている。酸変性デンプンを調製するために、未変性デンプンの酸性懸濁水溶液または未変性デンプンと酸との乾燥混合物（水分２０％未満）のいずれかを高温で処理され得ることが理解されよう。反応時間、酸レベル、および反応温度を調整することにより、解重合の程度が変更され得る。例えば、好適な流動性が、例えば、プロセス中の実験室制御により決定されるように達成されたとき、酸加水分解反応は、酸を中和するか、または温度を室温に低減することにより停止され得る。したがって、酸変性デンプンは、様々な流動性で調製され得る。また、酸変性デンプンは、直接または中和後にさらに精製せずに使用され得る。最も一般に使用されるデンプン変換酵素は、α−アミラーゼ（アルファ−アミラーゼ）である。酵素加水分解反応は、ｐＨを調整するか、または加熱することにより停止され得る。
【００２９】
可溶性デンプンは、高い、すなわち、約２５％超（例えば、少なくとも約３５％）の冷水溶解度を有する。様々な実施形態では、可溶性デンプンが本明細書に記載の低粘度も有する限り、冷水溶解度の任意の上限が有効であり得る（最大１００％）。例えば、いくつかの実施形態では、可溶性デンプンは、少なくとも約３０％、少なくとも約３５％、少なくとも約４０％、少なくとも約４５％、少なくとも約５０％などの冷水溶解度を有する。いくつかの実施形態では、可溶性デンプンは、例えば、約２５％〜約９５％、約２５％〜約９０％、約２５％〜約８０％、約２５％〜約７０％、約２５％〜約６０％、約２５％〜約５０％、約２５％〜約４０％、約３０％〜約９５％、約３０％〜約９０％、約３０％〜約８０％、約３０％〜約６０％、約３０％〜約５０％、約３０％〜約７０％、約３５％〜約９５％、約３５％〜約９０％、約３５％〜約８０％、約３５％〜約７０％、約３５％〜約６０％、約３５％〜約５０％、約４０％〜約９５％、約４０％〜約９０％、約４０％〜約８０％、約４０％〜約７０％、約４０％〜約６０％、約４０％〜約５０％などの冷水溶解度を有する。
【００３０】
デンプンの冷水溶解度は、以下の方法により測定される。湿潤デンプンは、ビーカーに水（８０ｍＬ、室温（２５℃））および乾燥デンプン（４．０００ｇ）を撹拌しながら添加することにより形成される。湿潤デンプンは２０分間にわたり撹拌され、次いで、１００ｍｌのメスシリンダーに移される。水が１００ｍＬラインまで添加され、次いで、シリンダーは、３回反転されて、スラリーが混合される。湿潤デンプンは、室温で３０分間にわたり放置される。上澄み（１０ｇ）は、スラリーの上部から風袋計量したパンに移される。パンが一晩加熱（４３℃）された後に、残りの固形分が計量される。デンプンの溶解度（％）は、式：溶解度（％）＝溶解性固形分の重量／（０．４×１００）で記載される。
【００３１】
デンプンが９２℃の３０％水性スラリー中にある場合、粘度はブラベンダー法に従って測定される。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．ブラベンダービスコグラフ、例えば、動的測定に反作用トルクを使用するビスコグラフ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、ＲＰＭ７５の７００ｃｍｇのカートリッジで、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。当業者はまた、そこに記載されているように、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ブラベンダー単位を変換することができることを容易に認識するであろう。可溶性デンプンは、低粘度を有する。粘度は、デンプンの分子サイズおよび分子量を示し、これは、可溶性デンプンの粘度が低いほど、通常、分子量および分子サイズが小さくなることを示す。例えば、いくつかの実施形態では、可溶性デンプンは、約２５ＢＵ以下、例えば、約１ＢＵ〜約２５ＢＵ、約１ＢＵ〜約２３ＢＵ、約１ＢＵ〜約２０ＢＵ、約１ＢＵ〜１９ＢＵ、約１ＢＵ〜約１５ＢＵ、約１ＢＵ〜約１２ＢＵ、約１ＢＵ〜約１０ＢＵ、約１ＢＵ〜約８ＢＵ、約１ＢＵ〜約５ＢＵ、約３ＢＵ〜１９．５ＢＵ、約３ＢＵ〜約１５ＢＵ、約３ＢＵ〜約１０ＢＵ、約３ＢＵ〜約７ＢＵ、約５ＢＵ〜１９．５ＢＵ、約５ＢＵ〜約１５ＢＵ、約５ＢＵ〜約１２ＢＵ、約５ＢＵ〜約８ＢＵ、約７ＢＵ〜１９．５ＢＵ、約７ＢＵ〜約１５ＢＵ、約７ＢＵ〜約１２ＢＵ、約７ＢＵ〜約１０ＢＵなどの粘度を有する。
【００３２】
可溶性デンプンおよび硫酸カルシウム二水和物粒子は各々、任意の好適な量で促進剤中に含まれてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、デンプンは、促進剤の約１重量％〜約１０重量％、例えば、促進剤の約１重量％〜約７重量％、約１重量％〜約５重量％、約１重量％〜約３重量％、約２重量％〜約１０重量％、約２重量％〜約７重量％、約２重量％〜約５重量％、約３重量％〜約１０重量％、約３重量％〜約７重量％、約３重量％〜約５重量％、約５重量％〜約１０重量％、約５重量％〜約７重量％、または約７重量％〜約１０重量％の量で存在する。いくつかの実施形態では、硫酸カルシウム二水和物は、促進剤の約９０重量％〜約９９重量％、例えば、促進剤の約９０重量％〜約９７重量％、約９０重量％〜約９５重量％、約９０重量％〜約９２重量％、約９２重量％〜約９９重量％、約９２重量％〜約９７重量％、約９２重量％〜約９５重量％、約９５重量％〜約９９重量％、約９５重量％〜約９７重量％、約９７重量％〜約９９重量％の量で存在する。
【００３３】
促進剤の調製における材料の粉砕
本開示に従って石膏とデンプンとをまとめて乾式粉砕する際の使用に好適な粉砕機器は、当業者に周知であり、任意の好適な乾式粉砕アセンブリ、例えば、アーシャムミル（Ｅｒｓｈａｍ  ｍｉｌｌ）などのボールミルを含んでもよい。一般に、ミルアセンブリは、粉砕すべき材料と粉砕媒体とが部分的に充填された、水平軸の周りを回転する円筒形チャンバを含む。例えば、円筒形チャンバ内のボール粉砕媒体の体積は、約４０％〜約６０％である。円筒形チャンバの直径は、一般に、約２フィート〜約４フィートである。いくつかの実施形態では、粉砕アセンブリは、水冷されてミル全体にわたり一定の粉砕温度を維持することができるようにジャケットで覆われている。いくつかの実施形態では、ミルアセンブリ内の温度は、約７４℃（約１６５°Ｆ）を上回らない。ミルアセンブリは、多くの場合、ミルから自由水分を除去するために通気口が空けられる。
【００３４】
多くの場合、粉砕アセンブリは連続的に動作し、材料は、一方の端でミルに供給され、もう一方の端で排出される。ミルアセンブリの経路は、任意の好適な長さを有してもよく、一般に、約８フィート（２．４ｍ）〜約３０フィート（９．１ｍ）の範囲にある。ミルの直径もミルアセンブリのサイズに応じて異なり、一般に、１８インチ（４５．７ｃｍ）〜６０インチ（１５２．４ｃｍ）の範囲にある。材料がミルに導入される供給速度は、必要に応じて変わってもよく、少なくとも部分的に、粉砕アセンブリ、ミルサイズ、粉砕媒体、製造ラインの速度、および所望の結果に応じる。供給速度は、当業者により理解されるように、これらの要因に応じて、例えば、約１００ｌｂｓ／時（４５．５ｋｇ／時）〜約３０００ｌｂｓ／時（１１３．６ｋｇ／時）の範囲にあり得る。いくつかの実施形態では、供給速度は、約１８０ｌｂｓ／時（８１．８ｋｇ／時）である。
【００３５】
ボール粉砕媒体は、任意の好適な材料を含んでもよく、例えば、粉砕媒体は、１つ以上の金属、１つ以上のセラミック、またはそれらの組み合わせを含み得る。一般に、ボールは、ステンレス鋼、炭素鋼、クロム合金鋼などからなる群から選択される金属を含む。好適なセラミック材料としては、ジルコニア、アルミナ、セリア、シリカ、ガラスなどが挙げられる。好ましくは、ボールは、ステンレス鋼を含むか、または実質的にこれからなる。
【００３６】
さらに、ミルアセンブリの関連で使用される粉砕媒体は、任意の好適なサイズおよび密度を有してもよい。粉砕媒体のサイズおよび密度により、少なくとも部分的に、粉砕石膏の中央粒径が決定されるであろう。望ましくは、粉砕媒体は、約１０ｍｍ〜約５０ｍｍの平均直径を有する。いくつかの実施形態では、粉砕媒体は、約２０ｍｍ〜約４０ｍｍの平均直径を有する。例えば、いくつかの実施形態では、ボール粉砕媒体は、直径１インチ（２５．４ｍｍ）または１．５インチ（３８．１ｍｍ）のボールである。粉砕媒体は、任意の好適な密度、例えば、約２．５ｇ／ｃｍ３以上の密度を有し得る。いくつかの実施形態では、粉砕媒体は、約４ｇ／ｃｍ３以上の密度を有する。例えば、粉砕媒体は、約６ｇ／ｃｍ３以上の密度を有する。
【００３７】
いくつかの実施形態では、高い湿度レベルにより、石膏粉砕プロセスの効率が制限される可能性があり、そのため、粉砕ステップ中に低い湿度を維持することが望ましい。これらの実施形態では、乾式粉砕チャンバの湿度は、一般に、約５０％以下、または約４０％以下、約３０％以下、または約２０％以下である。
【００３８】
本開示に従って乾燥石膏を使用して調製される促進剤は、バッチプロセスまたは連続プロセスで調製することができる。促進剤がバッチプロセスで調製される場合、乾燥石膏およびデンプンは、単一のステップで混合される。促進剤が連続プロセスで調製される場合、乾燥石膏およびデンプンは、連続的に混合物に添加され、その一方で、混合物の一部が、促進剤としての使用のために連続的に取り出される。一態様では、促進剤は、（ｉ）乾燥石膏およびデンプンを組み合わせて混合物を形成することと、（ｉｉ）促進剤を形成するのに十分な時間にわたり石膏−デンプン混合物を共粉砕することと、を含む、プロセスにより調製される。ステップ（ｉｉ）に従って共粉砕することにより調製された石膏混合物は、さらなる変性なしで促進剤として使用することができる。ステップ（ｉ）および（ｉｉ）は、順次または同時に実施することができる。
【００３９】
共粉砕は、本明細書で考察されたような所望のサイズ特性を達成するために、任意の好適な期間にわたり行われてもよい。いくつかの実施形態では、粉砕は、約５分〜約６０分、例えば、約５分〜約３０分にわたり行われる。
【００４０】
スタッコスラリー
スタッコスラリーは、通常、製造プロセス中にピンまたはピンレスのメインミキサの内部で形成される。スラリーは、本開示による可溶性デンプンと、水と、スタッコと、起泡剤（単に「泡」と称されることもある）と、遅延剤と、所望の他の添加剤とを含むように配合される。同時係属中の米国特許出願第１５／１８６，１７６号、同第１５／１８６，２１２号、同第１５／１８６，２３２号、および同第１５／１８６，２５７号に記載されているような濃縮層を含む実施形態におけるように、別個の石膏スラリーから形成された多数の石膏層が使用され得、これらの濃縮層配置は、参照により本明細書に組み込まれる。スタッコは、硫酸カルシウムアルファ半水和物、硫酸カルシウムベータ半水和物、および／または無水石膏の形態にあり得る。スタッコは、繊維質または非繊維質であり得る。起泡剤は、硬化石膏の連続結晶マトリックス内に空気間隙分布を形成するために含まれ得る。促進剤は、任意の好適な量でスタッコスラリー中に含まれてもよく、例えば、促進剤は、焼石膏の約０．５重量％〜約５重量％、例えば、焼石膏の約１重量％〜約３重量％の量で存在する。
【００４１】
添加剤をミキサに導入する様式は、様々であり得る。例えば、構成要素の様々な組み合わせを事前混合してからミキサに加えてもよく、例えば、１つ以上の乾燥添加剤および／または１つ以上の湿潤添加剤を事前混合してもよい。本明細書で使用する場合、「スラリーに添加する」ことにより、原料を任意の好適な方法で事前混合してからミキサに加えてもよく、石膏スラリー（「スタッコスラリー」と称されることもある）が本明細書に記載のように形成されることが理解されるであろう。添加剤は、湿潤または乾燥形態で石膏スラリー中に含まれ得る。湿潤形態の場合、添加剤を任意の好適な濃度で含むことができ、他の湿潤添加剤と事前混合することができる。
【００４２】
いくつかの実施形態では、起泡剤は、主重量部分の不安定構成要素と、少重量部分の安定構成要素（例えば、不安定および安定／不安定のブレンドが組み合わされる場合）とを含む。安定構成要素に対する不安定構成要素の重量比は、硬化石膏芯内に空気間隙分布を形成するのに有効である。例えば、米国特許第５，６４３，５１０号、同第６，３４２，２８４号、および同第６，６３２，５５０号を参照されたい。好適な間隙分布および壁厚（独立して）は、特により低密度のボード（例えば、約３５ｐｃｆ未満）で強度を高めるのに有効であり得ることが分かっている。例えば、ＵＳ２００７／００４８４９０およびＵＳ２００８／００９００６８を参照されたい。一般に、直径約５μｍ以下の間隙を有する蒸発水間隙もまた、前述の空気（泡）間隙と共に総間隙分布に寄与する。いくつかの実施形態では、約５ミクロン以下の孔径を有する間隙に対する約５ミクロン超の孔径を有する間隙の体積比は、約０．５：１〜約９：１、例えば、約０．７：１〜約９：１、約０．８：１〜約９：１、約１．４：１〜約９：１、約１．８：１〜約９：１、約２．３：１〜約９：１、約０．７：１〜約６：１、約１．４：１〜約６：１、約１．８：１〜約６：１、約０．７：１〜約４：１、約１．４：１〜約４：１、約１．８：１〜約４：１、約０．５：１〜約２．３：１、約０．７：１〜約２．３：１、約０．８：１〜約２．３：１、約１．４：１〜約２．３：１、約１．８：１〜約２．３：１などである。いくつかの実施形態では、起泡剤は、例えば、スタッコの約０．５重量％未満、例えば、約０．０１％〜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％などの量であるスラリー中に存在する。
【００４３】
本開示による高い冷水溶解度（すなわち、少なくとも約２５％、例えば、少なくとも約３５％）および低粘度の可溶性デンプンを含有する促進剤は、任意の好適な重量または密度のボードの調製に使用され得る。いくつかの実施形態では、可溶性デンプンを含有する促進剤には、強度の損失が悪化する可能性のある、より低い密度、例えば、約３５ｐｃｆ以下の密度のボードでの特定の有用性がある。いくつかの実施形態では、ボード強度を高めるために、スタッコスラリーは、２５ＢＵ超の粘度のアルファ化デンプン、米国特許出願第６２／５５０，３７３号に記載のような未調理のデンプン、米国特許第９，５４０，８１０号、ならびに米国特許出願第１３／８３５，００２号および同第１４／４９４，５４７号に記載のようなアルキル化デンプンなどの、強度添加剤をさらに含む。強度添加剤は、例えば、スタッコの約０．１重量％〜約２０重量％、例えば、スタッコの約０．５重量％〜約１０重量％の量で、スタッコスラリー中に含まれ得る。
【００４４】
いくつかの実施形態では、スタッコスラリーは、流動性を高めるために少なくとも１つの分散剤を任意選択的に含んでもよい。他の原料と同様に、分散剤は、芯スラリー中に、乾燥状態で他の乾燥原料と共に、かつ／または液体状態で他の液体原料と共に含まれ得る。分散剤の例としては、ナフタレンスルホン酸およびホルムアルデヒドの縮合生成物である、ポリナフタレンスルホン酸およびその塩（ポリナフタレンスルホン酸塩）および誘導体などのナフタレンスルホン酸塩；ならびにポリカルボン酸エーテルなどのポリカルボキシレート分散剤、例えば、ＰＣＥ２１１、ＰＣＥ１１１、１６４１、１６４１Ｆ、もしくはＰＣＥ  ２６４１型分散剤、例えば、ＭＥＬＦＬＵＸ  ２６４１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ  ２６５１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ  １６４１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ  ２５００Ｌ分散剤（ＢＡＳＦ）、およびＣｏａｔｅｘ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣＯＡＴＥＸ  Ｅｔｈａｃｒｙｌ  Ｍ；ならびに／またはリグノスルホン酸塩もしくはスルホン化リグニンが挙げられる。リグノスルホン酸塩は、亜硫酸蒸解を使用した木材パルプの生産からの副生成物である、水溶性アニオン高分子電解質ポリマーである。本開示の実施形態の原理の実施において有用なリグニンの一例は、Ｒｅｅｄ  Ｌｉｇｎｉｎ  Ｉｎｃ．から入手可能なＭａｒａｓｐｅｒｓｅ  Ｃ−２１である。
【００４５】
低分子量分散剤は概して好ましい。低分子量ナフタレンスルホン酸塩分散剤は、より高い粘度、より高い分子量の分散剤よりも低い水需要の傾向があるため、好ましい。したがって、約３０００ダルトン〜約１０，０００ダルトン（例えば、約８０００ダルトン〜約１０，０００ダルトン）の分子量が好ましい。別の例として、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ダルトン〜約６０，０００ダルトンであり得て、これは、６０，０００ダルトン超の分子量を有する分散剤よりも少ない遅延を呈する。
【００４６】
ナフタレンスルホン酸塩の一例は、ＧＥＯ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なＤＩＬＯＦＬＯである。ＤＩＬＯＦＬＯは、水中４５％ナフタレンスルホン酸塩溶液であるが、例えば、約３５重量％〜約５５重量％の固形分の範囲内の他の水溶液もまた、容易に入手可能である。ナフタレンスルホン酸塩は、例えば、ＧＥＯ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なＬＯＭＡＲ  Ｄなど、乾燥固形分または粉末形態で使用され得る。別の例示的なナフタレンスルホン酸塩は、Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なＤＡＸＡＤである。
【００４７】
含まれる場合、分散剤は、例えば、スタッコの約０．１重量％〜約５重量％、例えば、約０．１重量％〜約４重量％、約０．１重量％〜約３重量％、約０．２重量％〜約３重量％、約０．５重量％〜約３重量％、約０．５重量％〜約２．５重量％、約０．５重量％〜約２重量％、約０．５重量％〜約１．５重量％などの任意の好適な（固形分／固形分）量で、スタッコスラリー中に含まれ得る。
【００４８】
必要に応じて、１つ以上のリン酸塩含有化合物がスタッコスラリー中に任意選択的に含まれ得る。例えば、いくつかの実施形態において有用なリン酸塩含有構成要素としては、水溶性構成要素が挙げられ、イオン、塩、または酸、すなわち、縮合リン酸の形態であってもよく、それらの各々は、２つ以上のリン酸単位；縮合リン酸塩の塩またはイオン（各々が２つ以上のリン酸塩単位を含む）；およびオルトリン酸塩の一塩基塩または一価イオン、ならびに水溶性環状ポリリン酸塩を含む。例えば、米国特許第６，３４２，２８４号、同第６，６３２，５５０号、同第６，８１５，０４９号、および同第６，８２２，０３３号を参照されたい。
【００４９】
本開示のいくつかの実施形態によるリン酸塩含有構成要素は、グリーン強度、永久的な変形（例えば、たわみ）への抵抗性、寸法安定性などを強化することができる。例えば、トリメタリン酸ナトリウム、トリメタリン酸カリウム、トリメタリン酸リチウム、およびトリメタリン酸アンモニウムを含む、トリメタリン酸塩化合物が使用され得る。トリメタリン酸ナトリウム（ＳＴＭＰ）が好ましいが、例えば、テトラメタリン酸ナトリウム、約６〜約２７の反復リン酸塩単位を有し、分子式Ｎａｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１（式中、ｎ＝６〜２７）を有するヘキサメタリン酸ナトリウム、分子式Ｋ４Ｐ２Ｏ７を有するピロリン酸四カリウム、分子式Ｎａ３Ｋ２Ｐ３Ｏ１０を有するトリポリリン酸三ナトリウム二カリウム、分子式Ｎａ５Ｐ３Ｏ１０を有するトリポリリン酸ナトリウム、分子式Ｎａ４Ｐ２Ｏ７を有するピロリン酸四ナトリウム、分子式Ａｌ（ＰＯ３）３を有するトリメタリン酸アルミニウム、分子式Ｎａ２Ｈ２Ｐ２Ｏ７を有する酸性ピロリン酸ナトリウム、１，０００〜３，０００の反復リン酸塩単位を有し、分子式（ＮＨ４）ｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１（式中、ｎ＝１，０００〜３，０００）を有するポリリン酸アンモニウム、または２以上の反復リン酸単位を有し、分子式Ｈｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１（式中、ｎは２以上である）を有するポリリン酸を含む、他のリン酸塩が好適であり得る。
【００５０】
リン酸塩は、乾燥形態または水中形態（例えば、約５％〜約２０％、例えば、約１０％のリン酸塩溶液）で、スタッコスラリー中に含まれ得る。含まれる場合、リン酸塩は、スタッコの約０．０１重量％〜約０．５重量％、例えば、スタッコの約０．０３重量％〜約０．４重量％、約０．１重量％〜約０．３重量％、または約０．１２重量％〜約０．４重量％などの任意の好適な量（固形分／固形分ベース）であり得る。
【００５１】
スタッコスラリー配合物は、任意の好適な水／スタッコ比、例えば、約０．４〜約１．３で作製され得る。例えば、いくつかの実施形態では、水／スタッコ比は、約０．４〜約１．２、約０．４〜約１．１、約０．４〜約１、約０．４〜約０．９、約０．４〜約０．８５、約０．４５〜約０．８５、約０．５〜約１．３、約０．５〜約１、約０．５〜約０．９、約０．５５〜約０．８５、約０．５５〜約０．８、約０．６〜約１．３、約０．６〜約１．２、約０．６〜約１、約０．６〜約０．９、約０．６〜約０．８５、約０．６〜約０．８などであり得る。
【００５２】
カバーシート
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てもよい。有利には、移動性デンプンおよび強度添加剤（例えば、未調理のデンプン、アルファ化デンプン、エチル化デンプンなど）を含むスラリーから形成されたボード芯は、例えば、いくつかの実施形態では、（例えば、約３５ｐｃｆ以下の密度を有する）より軽量のボードであっても、４５ｌｂｓ／ＭＳＦ（例えば、約３３ｌｂｓ／ＭＳＦ〜４５ｌｂｓ／ＭＳＦ）などの低坪量カバーシートを有するボードに十分な強度を提供する。しかしながら、必要に応じて、いくつかの実施形態では、例えば、釘抜き抵抗をさらに高めるために、または取り扱いを強化して、例えば、エンドユーザにとって望ましい「感触」特性を促進するために、より重い坪量が使用され得る。
【００５３】
いくつかの実施形態では、特により低密度ボードの強度を高めるために、カバーシートのうちの一方または両方が紙から形成され得、例えば、少なくとも約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ（例えば、約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約６５ｌｂｓ／ＭＳＦ、約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約６０ｌｂｓ／ＭＳＦ、約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約５５ｌｂｓ／ＭＳＦ、約５０ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約６５ｌｂｓ／ＭＳＦ、約５０ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約６０ｌｂｓ／ＭＳＦなど）の坪量を有し得る。必要に応じて、いくつかの実施形態では、一方のカバーシート（例えば、設置時の「表面」側）が、例えば、釘抜き抵抗および取り扱いを強化するために、前述のより高い坪量を有し得、もう一方のカバーシート（例えば、ボードが設置されたときに「裏面」のシート）は、必要に応じてやや低い坪量（例えば、約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ未満、例えば、約３３ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ（例えば、約３３ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約４０ｌｂｓ／ＭＳＦ）の坪量を有し得る。
【００５４】
ボード
ボード重量は、厚さの関数である。ボードは一般に異なる厚さで作製されるため、ボード密度は、ボード重量の尺度として本明細書で使用される。本開示の実施形態による移動性デンプンの利点は、様々なボード密度、例えば、４２ｐｃｆ以下、例えば、約１０ｐｃｆ〜約４２ｐｃｆ、約１２ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、約１６ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約３７ｐｃｆなどで見られる。しかしながら、本開示の好ましい実施形態は、より低い密度、例えば、約１２ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約１２ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約１２ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆ、約１６ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約１６ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆ、約１６ｐｃｆ〜約２４ｐｃｆ、約１８ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約１８ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約２７ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約２７ｐｃｆ〜約３４ｐｃｆ、約３０ｐｃｆ〜約３４ｐｃｆ、約２７ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆで特に有用性がある。
【００５５】
幾つかの実施形態では、本開示によるボードは、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３−１０の方法Ｂによる試験手順を満たす。例えば、いくつかの実施形態では、ボードが１／２インチの厚さで成形されるとき、ボードは、ＡＳＴＭ  Ｃ４７３−１０の方法Ｂに従って決定される場合、少なくとも約６５ｌｂの釘抜き抵抗を有する（例えば、少なくとも約６８ｌｂ、少なくとも約７０ｌｂ、少なくとも約７２ｌｂ、少なくとも約７５ｌｂ、少なくとも約７７ｌｂであり、どの場合も、任意の好適な上限は１１０ｌｂ以上などである）。
【００５６】
本開示の促進剤から形成された石膏層は、好ましくは、ＡＳＴＭ  Ｃ４７３−１０に従ったボード芯について決定した場合に、少なくとも約１１ｌｂ、例えば、少なくとも約１５ｌｂ、少なくとも約２０ｌｂ、少なくとも約２２ｌｂなどの平均硬度を有する。例えば、いくつかの実施形態では、石膏層は、約１１ｌｂ〜約３０ｌｂ、例えば、約１１ｌｂ〜約２５ｌｂ、約１１ｌｂ〜約２３ｌｂ、約１１ｌｂ〜約２０ｌｂ、約１５ｌｂ〜約３０ｌｂ、約１５ｌｂ〜約２５ｌｂ、約１５ｌｂ〜約２０ｌｂ、約１８ｌｂ〜約３０ｌｂ、約１８ｌｂ〜約２５ｌｂ、約２０ｌｂ〜約３０ｌｂ、約２０ｌｂ〜約２５ｌｂ、約２２ｌｂ〜約３０ｌｂ、約２２ｌｂ〜約２５ｌｂなどの芯硬度を有し得る。
【００５７】
曲げ強度に関して、いくつかの実施形態では、１／２インチ厚のボートに成形されるとき、ボードは、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３に従って決定された、機械方向に少なくとも約３６ｌｂ（例えば、８０ｌｂ以上など、任意の好適な上限を有するそれぞれの場合で、少なくとも約３８ｌｂ、少なくとも約４０ｌｂなど）および／または機械横方向に少なくとも約１０７ｌｂ（例えば、１４０ｌｂ以上など、任意の好適な上限を有する各場合で、少なくとも約１１０ｌｂ、少なくとも約１１２ｌｂなど）の曲げ強度を有する。いくつかの実施形態では、これらの規格は、本明細書で記載されるようなより低密度のボード（例えば、約３５ｐｃｆ以下）に関してさえ適合し得る。
【００５８】
ボードの調製
本開示の実施形態に従った生成物は、一般的な製造ラインで作製され得る。例えば、ボード製造技術は、例えば、米国特許第７，３６４，６７６号および米国特許出願公開第２０１０／０２４７９３７号に記載されている。簡単に言えば、石膏ボードの場合、このプロセスは、一般に、カバーシートを移動コンベヤ上に放出することを伴う。石膏ボードは通常「裏向き」に形成されるため、このカバーシートは、そのような実施形態において、「正面」カバーシートである。
【００５９】
石膏スラリーの乾燥および／または湿潤成分は、ミキサ（例えば、ピンまたはピンレスミキサ）に供給され、そこで、撹拌されて、石膏スラリーを形成する。ミキサは、本体と、放出導管とを備える（例えば、当技術分野において既知のゲート−キャニスタ−ブートの配列、または米国特許第６，４９４，６０９号および同第６，８７４，９３０号に記載の配列）。いくつかの実施形態では、放出導管は、例えば、米国特許出願公開第２０１２／０１６８５２７Ａ１号（出願第１３／３４１，０１６号）および米国特許出願公開第２０１２／０１７０４０３Ａ１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多数の供給口のいずれかを有するスラリー分配器を含み得る。それらの実施形態では、多数の供給口を有するスラリー分配器を使用することにより、放出導管は、米国特許出願公開第２０１２／０１７０４０３Ａ１号に記載のものなど、好適な分流器を含み得る。起泡剤は、必要に応じて、ミキサの放出導管内（例えば、米国特許第５，６８３，６３５号および同第６，４９４，６０９号に記載のゲート内）、または本体内に加えられ得る。起泡剤を含む全ての原料が添加された後に、放出管から放出されたスラリーは、一次石膏スラリーであり、ボード芯を形成する。このボード芯スラリーは、移動している正面カバーシート上に放出される。
【００６０】
正面カバーシートは、スラリーの比較的緻密な層の形態の薄いスキムコートと任意選択的に結合関係にあってもよい。また、当技術分野において既知のハードエッジが、例えば、正面スキムコートを形成する同じスラリー流から形成され得る。泡が放出管に挿入される実施形態において、二次石膏スラリーの流れは、ミキサ本体から除去されて、高密度スキムコートスラリーを形成することができ、それは次いで、当技術分野において既知の正面スキムコートおよびハードエッジを形成するために使用され得る。含まれる場合、通常、正面スキムコートおよびハードエッジは、芯スラリーが、通常ミキサの上流に堆積される前に、移動している正面カバーシート上に堆積される。放出導管から放出された後、芯スラリーは、必要に応じて、正面カバーシート（任意選択的に、スキムコートを有する）にわたって分割され、第２のカバーシート（一般に、「背面」カバーシート）で被覆されて、最終生成物の前駆体であるサンドイッチ構造の形態で、湿潤アセンブリを形成する。第２のカバーシートは、第２のスキムコートを任意選択的に有してもよく、それは、存在する場合、正面スキムコートと同じ、または異なる二次（高密度）石膏スラリーから形成され得る。カバーシートは、紙、繊維マット、または他の種類の材料（例えば、ホイル、プラスチック、ガラスマット、不織布材料、例えば、セルロースおよび無機充填剤のブレンドなど）から形成されてもよい。
【００６１】
これにより提供された湿潤アセンブリは、生成物が所望の厚さにサイズ決定される（例えば、形成プレートを介して）形成ステーション、およびそれが所望の長さに切断される１つ以上のナイフ区分に運ばれる。湿潤アセンブリは、硬化石膏のインターロッキング結晶マトリックスを形成するために硬化することを可能にし、余分な水は、乾燥プロセスを使用して除去される（例えば、窯を通してアセンブリを輸送することにより）。また、堆積したスラリーから大きい間隙または空気ポケットを取り除くために、石膏ボードの製造において振動を使用することが一般的である。上記の手順の各々、ならびにそのような手順を実施するためのプロセスおよび機器は、当技術分野で既知である。
【００６２】
いくつかの実施形態において、促進剤は、硬化石膏を形成するために焼石膏および水を含む混合物に添加されると、焼石膏の５０％水和時間を、約１０分以下、例えば８分以下、例えば、約０．５分〜約４分にすることが可能になる。５０％水和時間は、温度上昇硬化（ＴＲＳ）試験を使用することで、総水和熱の５０％を放出する時間により決定される。試験では、焼石膏と、水と、任意選択的な添加剤（例えば、本開示の促進剤）とを含有するスラリーが、１０秒にわたり浸漬され、次にブレンダー内で高速で１０秒にわたり混合される。スラリーは、断熱ボックス内のカップに注がれる。熱電対がスラリーに挿入される。硬化スラリーの温度は、温度の上昇が止まるまで記録される。開始温度と終了温度との平均に達するまでの時間は、５０％水和時間として定義される。
【００６３】
例示的な実施形態
本発明は、以下の例示的な実施形態によりさらに例示される。しかしながら、本発明は以下の実施形態によって限定されるものではない。
【００６４】
（１）本明細書に記載の、促進剤、促進剤を調製する方法、スタッコを水和して硬化石膏を形成する方法、スラリー、または石膏ボードを作製する方法。
【００６５】
（２）硫酸カルシウム二水和物粒子、ならびに少なくとも約２５％（例えば、少なくとも約３５％）の冷水溶解度およびデンプンが９２℃の３０％水性スラリー中にある場合にブラベンダー単位（ＢＵ）約２５以下の粘度を有するデンプンを含む、促進剤。
【００６６】
（３）硫酸カルシウム二水和物粒子が、約６０μｍ以下、例えば、約５０μｍ以下の平均粒径を有する、実施形態２に記載の促進剤。
【００６７】
（４）硫酸カルシウム二水和物粒子が、約４０μｍ〜約７０μｍ、例えば、約５０μｍ〜約６０μｍの平均粒径を有する、実施形態２に記載の促進剤。
【００６８】
（５）デンプンが、促進剤の約１重量％〜約１０重量％の量で存在する、実施形態２〜４のいずれか１つに記載の促進剤。
【００６９】
（６）硫酸カルシウム二水和物が、促進剤の約９０重量％〜約９９重量％の量で存在する、実施形態２〜５のいずれか１つに記載の促進剤。
【００７０】
（７）促進剤が、硬化石膏を形成するために焼石膏および水を含む混合物に添加されると、焼石膏の５０％水和時間を、約１０分以下、例えば、８分以下、例えば、約０．５分〜約４分にすることができる、実施形態２〜６のいずれか１つに記載の促進剤。
【００７１】
（８）硫酸カルシウム二水和物、ならびに少なくとも約２５％（例えば、少なくとも約３５％）の冷水溶解度およびデンプンが９２℃の３０％水性スラリー中にある場合にブラベンダー単位（ＢＵ）約２５以下の粘度を有するデンプンを含む混合物を用意することと、（ｂ）デンプンの存在下で硫酸カルシウム二水和物を共粉砕して促進剤を形成することと、を含む、促進剤を調製する方法。
【００７２】
（９）硫酸カルシウム二水和物粒子が、共粉砕前に約１００μｍ〜約１５０μｍおよび／または共粉砕後に約２０μｍ〜約８０μｍの平均粒径を有する、実施形態８に記載の方法。
【００７３】
（１０）デンプンが、共粉砕前に約２０μｍ〜約１００μｍの平均粒径を有する、実施形態８または９に記載の方法。
【００７４】
（１１）デンプンが、促進剤の約１重量％〜約１０重量％の量で存在する、実施形態８〜１０のいずれか１つに記載の方法。
【００７５】
（１２）共粉砕がボールミル内で行われる、実施形態８〜１１のいずれか１つに記載の方法。
【００７６】
（１３）粉砕が、約５分〜約６０分、例えば、約５分〜約３０分にわたり行われる、実施形態８〜１２のいずれか１つに記載の方法。
【００７７】
（１４）焼石膏を水和して硬化石膏を形成する方法であって、焼石膏と、水と、促進剤とを含む混合物を形成し、促進剤が、硫酸カルシウム二水和物粒子、ならびに少なくとも約２５％（例えば、少なくとも約３５％）の冷水溶解度およびデンプンが９２℃の３０％水性スラリー中にある場合にブラベンダー単位（ＢＵ）約２５以下の粘度を有するデンプンを含む、方法。
【００７８】
（１５）混合物中に含まれる促進剤の量を変更することにより水和速度を調節することができる、実施形態１４に記載の方法。
【００７９】
（１６）促進剤が、焼石膏の約０．５重量％〜約５重量％、例えば、焼石膏の約１重量％〜約３重量％の量で存在する、実施形態１４または１５に記載の方法。
【００８０】
（１７）焼石膏の５０％水和時間が、約１０分以下、例えば、８分以下、例えば、約０．５分〜約４分である、実施形態１４〜１６のいずれか１つに記載の方法。
【００８１】
（１８）石膏ボードを調製する方法であって、（ａ）第１のカバーシートを用意することと、（ｂ）スタッコと、水と、硫酸カルシウム二水和物粒子、ならびに少なくとも約２５％（例えば、少なくとも約３５％）の冷水溶解度およびデンプンが９２℃の３０％水性デンプンスラリー中にある場合にブラベンダー単位（ＢＵ）約２５以下の粘度を有するデンプンを含む促進剤とを含むスラリーを混合することと、（ｃ）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アセンブリを形成することと、（ｄ）アセンブリを切断してボードにすることと、（ｅ）ボードを乾燥させることと、を含む、方法。
【００８２】
（１９）スラリーが、ポリリン酸塩をさらに含む、実施形態１８に記載の方法。
【００８３】
（２０）ポリリン酸塩が、トリメタリン酸ナトリウムである、実施形態１９に記載の方法。
【００８４】
（２１）スラリーが、アルファ化デンプンをさらに含む、実施形態１８〜２０のいずれか１つに記載の方法。
【００８５】
（２２）アルファ化デンプンが、ＶＭＡ法に従って測定した場合に、約２０センチポアズ〜約５００センチポアズの粘度を有する、実施形態２１に記載の方法。
【００８６】
（２３）固形分１５％のデンプン濃度でデンプンを含水スラリー中に入れ、７５ｒｐｍおよび７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ機器を使用し、ここで、デンプンを３℃／分の速度で２５℃〜９５℃まで加熱し、スラリーを９５℃で１０分にわたり保持し、かつデンプンを−３℃／分の速度で５０℃まで冷却して粘度を測定した場合に、スラリーが、約１００のブラベンダー単位〜約９００のブラベンダー単位のピーク粘度を有する未調理のデンプンをさらに含む、実施形態１８〜２２のいずれか１つに記載の方法。
【００８７】
（２４）デンプン被覆が、促進剤の約１重量％〜約１０重量％、例えば、約２重量％〜約５重量％の量で含まれる、実施形態１８〜２３のいずれか１つに記載の方法。
【００８８】
（２５）スタッコと、水と、硫酸カルシウム二水和物粒子、ならびに少なくとも約２５％（例えば、少なくとも約３５％）の冷水溶解度およびデンプンが９２℃の３０％水性スラリー中にある場合にブラベンダー単位（ＢＵ）約２５以下の粘度を有するデンプンを含む促進剤とを含むスラリーであって、スラリーを使用して、約３５ポンド／立方フィート（５６０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有するボードにおける２つのカバーシート間に配置された石膏芯を作製する場合、ボードが、ＡＳＴＭ４７３−１０の方法Ｂに従って少なくとも約６５ｌｂ−ｆ（例えば、少なくとも約６８ｌｂ−ｆ、少なくとも約７２ｌｂ−ｆ、少なくとも約７７ｌｂ−ｆなど）の釘抜き抵抗を有する、スラリー。
【００８９】
（２６）固形分１５％のデンプン濃度でデンプンを含水スラリー中に入れ、７５ｒｐｍおよび７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ機器を使用し、ここで、デンプンを３℃／分の速度で２５℃〜９５℃まで加熱し、スラリーを９５℃で１０分にわたり保持し、かつデンプンを−３℃／分の速度で５０℃まで冷却して粘度を測定した場合に、スラリーが、約１００のブラベンダー単位〜約９００のブラベンダー単位のピーク粘度を有する少なくとも１つの未調理のデンプンをさらに含む、実施形態２５に記載のスラリー。
【００９０】
（２７）スラリーが、アルファ化デンプンをさらに含む、実施形態２５または２６に記載のスラリー。
【００９１】
（２８）アルファ化デンプンが、ＶＭＡ法に従って測定した場合に、約２０センチポアズ〜約５００センチポアズの粘度を有する、実施形態２７に記載のスラリー。
【００９２】
（２９）デンプンが、促進剤の約１重量％〜約１０重量％、例えば、約２重量％〜約５重量％の量で含まれる、実施形態２５〜２８のいずれか１つに記載のスラリー。
【００９３】
（３０）スラリーが、ポリリン酸塩をさらに含む、実施形態２５〜２９のいずれか１つに記載のスラリー。
【００９４】
（３１）ポリリン酸塩が、トリメタリン酸ナトリウムである、実施形態３０に記載のスラリー。
【００９５】
（３２）石膏ボードであって、（ａ）水と、スタッコと、任意選択的に、硫酸カルシウム二水和物粒子、ならびに少なくとも約２５％（例えば、少なくとも約３５％）の冷水溶解度およびデンプンが９２℃の３０％水性スラリー中にある場合にブラベンダー単位（ＢＵ）約２５以下の粘度を有するデンプンを含む促進剤とを含む第１のスラリーから形成された硬化石膏を含む、第１面および第２面を有する石膏芯と、（ｂ）第１の芯面に対して結合関係で配置された、実施形態２５〜３１のいずれか１つに記載の第２のスラリーから形成された濃縮層とを含み、かつ任意選択的に、以下のうちの１つ以上：（ｉ）濃縮層が、ボード芯の平均芯硬度より少なくとも約１．５倍大きい平均芯硬度を有すること、（ｉｉ）促進剤が芯の形成時に存在する場合、濃縮層が、ボード芯の形成時に使用される耐熱性促進剤の少なくとも約１．２倍から形成されること、（ｉｉｉ）ボード芯が、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有すること、（ｉｖ）濃縮層が、ボード芯の乾燥密度より少なくとも約１．１倍高い乾燥密度を有すること、および（ｖ）第１のスラリーが、第１の水−スタッコ比を有し、第２のスラリーが、第２の水−スタッコ比を有し、第２の水−スタッコ比が、第１の水−スタッコ比より少なくとも約１．２倍高いこと、を含む、石膏ボード。
【００９６】
（３３）石膏ボードであって、２つのカバーシートの間に配置された硬化石膏層を含み、芯が実施形態２５〜３１のいずれか１つに記載のスラリーから形成されており、ボードが、約３５ポンド／立方フィート（５６０ｋｇ／ｍ３）以下の密度およびＡＳＴＭ４７３−１０の方法Ｂに従って少なくとも約６５ｌｂｆ（例えば、少なくとも約６８ｌｂｆ、少なくとも約７２ｌｂｆ、少なくとも約７７ｌｂｆなど）の釘抜き抵抗を有する、石膏ボード。
【００９７】
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。
【実施例】
【００９８】
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。示した実施例では、促進剤はボールミル粉砕を使用して形成した。Ｆｒｉｔｓｃｈ製のボール直径０．６インチの小型ベンチトップボールミルＰｌａｎｅｔａｒｙ  Ｍｉｌｌ  Ｐｕｌｖｅｒｉｓｅｔｔｅ  ５（ドイツ、オーバーシュタイン）を使用した。しかしながら、材料の粉砕にはボールミルの使用は必要ではなく、必要に応じて粉砕のための他の技術を使用してもよい。
【００９９】
実施例１
この実施例は、デキストロース、従来の酸変性デンプン、および高可溶性（すなわち、少なくとも約２５％、例えば、少なくとも約３５％）酸変性デンプンの間の溶解度および粘度の差を実証している。
【０１００】
デンプンおよびデキストロースは、類似した化学組成を有するものの、それらの水溶性および分子量は大きく異なる。２つのデンプンについて検討し、１つは、イリノイ州シカゴのＡｒｃｈｅｒ  Ｄａｎｉｅｌｓ  Ｍｉｄｌａｎｄ  ＣｏｍｐａｎｙからＬＣ２１１として市販されている従来の酸変性デンプンであった。もう１つは、酸変性高可溶性デンプン（ＨＳ−ＬＣ２１１）であった。高可溶性酸変性デンプン（ＨＳ−ＬＣ２１１）は、反応温度および／または時間、ならびに酸レベルを増加させることで酸変性を調整することにより調製した。
【０１０１】
分子量を示す冷水溶解度および９２℃（約１９８°Ｆ）でのブラベンダー粘度（粘度が高いほど、分子量が高いことを示す）を表１に一覧にする。
【表１】
2021521087.tif 000002
【０１０２】
実施例２
この実施例は、硫酸カルシウム二水和物粒子と本明細書に記載の可溶性デンプンとの混合物により耐熱性促進剤（ＨＲＡ）が可能になることを実証している。
【０１０３】
背景として、石膏（硫酸カルシウム二水和物）は、加熱中に脱水のための２つの吸熱反応を経る。第１の反応では、二水和物の形態が焼成されて半水和物の形態になり、この反応は、２５０°Ｆ（約１２０℃）で開始し、３１０°Ｆ（約１５４℃）でピークに達する。第２の反応では、半水和物の形態が変換されて無水物の形態になり、この反応は、３７５°Ｆ（約１９０℃）で開始し、４００°Ｆ（約２０４℃）でピークに達する。これらの結果は、図１に示される。
【０１０４】
焼石膏を硬化石膏にする水和の速度を促進するために使用される促進剤（「硬化促進剤」と称されることもある）は、石膏（粉末石膏）をボールミル粉末することにより調製した。焼成温度に対する影響は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により決定した。図２に見られるように、ボールミル粉砕された石膏粒子の形態の促進剤（デキストロースまたはデンプンなどの保護添加剤なし）は、２００°Ｆ（約９３℃）で開始して２８０°Ｆ（約１３８℃）でピークに達するより低い温度へと焼成をシフトさせる。これらのより低い温度に達すると、石膏ボードの調製中に硬化促進剤の焼成および熱損傷が生じる可能性があるため、より低い温度へのシフトは不所望である。
【０１０５】
さらに、（ａ）石膏とデキストロースとの混合物（従来の促進剤と同様）および（ｂ）石膏と高可溶性デンプンとの混合物もボールミル粉砕して、さらなる硬化促進剤を形成した。ボールミル粉砕は、１０分にわたり実施し、粉砕された促進剤は、２９℃（約８４°Ｆ）の最終温度に達した。焼成温度に対する影響は、それぞれ図３および図４に示される。図３に見られるように、石膏とデキストロースとの従来のボールミル粉砕された混合物は、予想通り、焼成温度のシフトを抑制した。驚くべきことに、石膏と可溶性デンプンとのボールミル粉砕された混合物も、図４に見られるように、焼成温度のシフトを望ましく抑制した。これらの結果は、高可溶性デンプン（ＨＳ−ＬＣ２１１）が、促進剤の熱安定性を有利に改善することができることを実証している。
【０１０６】
これらの結果は、高可溶性デンプンが、ボールミル粉砕中に焼成から促進剤を保護することができることを示し、このことは、そのような促進剤の耐熱性を実証している。促進剤の効率も実証されている。なぜなら、高可溶性デンプン（ＨＳ−ＬＣ２１１）は、石膏種が熱損傷を理由に半水和物に変換されるのを防ぐからである。これらの結果は、石膏と高可溶性デンプンとの混合物から作製された促進剤が、石膏とデキストロースとから形成された従来の促進剤と比較して、硬化時間、耐熱性、および効率に関して同じように機能することを示す。
【０１０７】
実施例３
この実施例は、異なる供給源からの石膏粒子を含有する未使用の促進剤および老化した促進剤の「５０％水和時間」を実証している。特に、この実施例は、可溶性デンプンを含有する促進剤が、従来の酸変性デンプンを使用する促進剤と比較して、５０％水和時間が速いことを実証している。
【０１０８】
表２に一覧にされている配合に従って６つのスラリーを作製した。スラリーは、含まれる促進剤の種類が異なっていた。
【表２】
2021521087.tif 000003
【０１０９】
各促進剤が３つの異なる石膏（高純度の天然石、製造工場Ａの合成石膏（シンギプ）、および製造工場Ｂの天然石）のいずれかを含んでいたため、促進剤は、互いに異なっていた。表３に示されるように、選択した石膏を５％の高可溶性デンプン（ＨＳ−ＬＣ２１１）でボールミル粉砕することにより、３つの促進剤３Ａ１、３Ｂ１、および３Ｃ１を形成した。比較として、表４に示されるように、３種類の石膏をそれぞれ、高可溶性なしの５％の従来の酸変性デンプン（ＬＣ−２１１）を用いて形成し、それぞれ比較促進剤３Ａ２、３Ｂ２、および３Ｃ２を形成した。
【０１１０】
表２の配合を使用したスタッコを石膏にする水和反応を評価するために、温度上昇硬化（ＴＲＳ）試験を使用して、促進剤の効率を比較した。より具体的には、ＴＲＳ試験は、スタッコを石膏にする水和反応で生成される発熱を測定することにより実施される。各スラリー配合物を１０秒にわたり浸漬した後に、Ｗａｒｉｎｇブレンダー（モデルＨＧＢＳＧＹＰ４）内にて高速で１０秒にわたり混合した。スラリーを直ちに断熱容器に移した。温度上昇硬化は、スラリーが断熱容器内にある間のスラリーの温度上昇を記録することにより決定した。スラリーの温度上昇を使用して、スタッコの水和速度を測定した。この点に関して、スタッコの水和速度は、開始温度と最終温度との平均に達するまでの時間による温度上昇から決定され、この時間が５０％水和時間として使用される。ＴＲＳにおける時間と促進剤効率とは、５０％の水和に達するまでの時間が短いほど、促進剤の効率が高くなる関係にある。これらの結果は、表３および４に示され、表中、「ＢＭ」は、ボールミル粉砕を指す。
【表３】
2021521087.tif 000004
【表４】
2021521087.tif 000005
【０１１１】
これらの結果は、高可溶性デンプン製の未使用の促進剤の５０％水和時間が、高可溶性なしの従来の酸変性デンプン製の促進剤の５０％水和時間よりも短かったことを示す。図５は、製造工場Ａの粉末石膏および異なるデンプンを共粉砕することで得られる促進剤効率を比較する一般的なＴＲＳプロットを示す。
【０１１２】
促進剤効率もマイクロカロリメータにより評価した。スタッコの水和反応は、各促進剤を使用して評価し、マイクロカロリメータにより発熱を測定した。マイクロカロリメータにおける時間と促進剤効率とは、最大熱流に達するのが速いほど、促進剤効率が高くなる関係にある。図６は、高可溶性デンプン製の促進剤が、従来の酸変性デンプン製の促進剤よりも速く最大熱流に達したことを示す。
【０１１３】
表５および６に見られるように、３Ｄ１、３Ｄ２、３Ｄ１、および３Ｅ２と番号が付けられた老化した促進剤の効率も比較した（５％のデンプンから形成）。促進剤を、老化させるために７０°Ｆ（約２１℃）および湿度５０％の部屋で３日間にわたり保管した。次に、表２の配合を使用して、スタッコ石膏水和反応において促進剤を評価した。老化した各促進剤を使用した各５０％水和時間は、表５および６に示される。
【表５】
2021521087.tif 000006
【表６】
2021521087.tif 000007
【０１１４】
表５および６は、高可溶性デンプン製の老化した促進剤が、従来の酸変性デンプン製の促進剤よりも高い効率を有していたことを示す。これらの結果は、高可溶性デンプンが、老化後であっても、促進剤をより効率的にすることができることを示した。
【０１１５】
実施例４
この実施例は、硫酸カルシウム二水和物粒子と本明細書に記載の５％の可溶性デンプンとの混合物が、比較的高い促進剤温度で有効であることを実証している。これに関して、実際には、いくつかの実施形態では、製造施設での粉砕された促進剤の温度は、比較的高く、例えば、約６０℃（約１４０°Ｆ）であり得る。
【０１１６】
硬化促進剤を、実施例２に概説されるように、石膏（粉末石膏）をボールミル粉末することにより調製した。混合物は、６０分にわたりボールミル粉砕され、粉砕された促進剤の最終温度は、約６０℃（約１４０°Ｆ）に達した。
【０１１７】
焼成温度に対する促進剤の効果は、スタッコを石膏にする水和反応中にＤＳＣ試験により決定した。図７は、高可溶性酸変性デンプン（ＨＳ−ＬＣ２１１）を用いると焼成温度がより高い温度へとシフトすることを示す。図７に見られるように、６０℃（約１４０°Ｆ）の最終温度の石膏と可溶性デンプンとのボールミル粉砕された混合物もまた、望ましく焼成温度のシフトを抑制した。６０分のボールミル粉砕により作製された促進剤は、図４に見られるように、実施例２に記載の１０分にわたりボールミル粉砕された促進剤と同じ傾向を示した。図８は、４．４２分対４．６７分の各５０％水和時間（実施例３に記載）を示す（高可溶性酸変性デンプン（ＨＳ−ＬＣ２１１）対従来の酸変性デンプン（ＬＣ２１１））。
【０１１８】
これらの結果は、高可溶性デンプンが、６０分にわたるボールミル粉砕の後でも促進剤を焼成から保護することができることを実証しており、このことは、促進剤の耐熱性を実証している。促進剤効率も示される。なぜなら、高可溶性デンプン（ＨＳ−ＬＣ２１１）は、石膏種が熱損傷を理由に半水和物に変換されるのを防ぐからである。
【０１１９】
本明細書に列挙される公開、特許出願、および特許を含む全ての参考文献は、各参考文献が参照により組み込まれることが個々にかつ具体的に示され、その全体が本明細書に記載されているのと同じ程度まで、参照により本明細書に組み込まれる。
【０１２０】
本発明を記載する文脈において（特に、以下の特許請求の範囲の文脈において）、「ａ」、および「ａｎ」、および「ｔｈｅ」、および「少なくとも１つ」という用語、ならびに同様の指示語の使用は、本明細書で別途記載のない限り、または文脈が明らかに矛盾しない限り、単数および複数の両方を包含するよう解釈されるものである。１つ以上の項目のリストが後に続く「少なくとも１つ」という用語（例えば、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」）の使用は、本明細書で別途記載のない限り、または文脈が明らかに矛盾しない限り、列挙された項目（ＡまたはＢ）から選択された１つの項目、または列挙された項目（ＡおよびＢ）のうちの２つ以上の任意の組み合わせを意味するよう解釈されるものである。「備えること」、「有すること」、「含むこと」、および「含有すること」という用語は、特に断りのない限り、非限定的な用語（すなわち、「含むがこれに限定されない」を意味する）と解釈されるべきである。本明細書における値の範囲の列挙は、本明細書において別段の指示がない限り、その範囲内にある各個別の値を個々に参照する簡単な方法として役立つことを単に意図し、各個別の値は、あたかも本明細書に個々に列挙されているかのように、本明細書に組み込まれる。本明細書に記載される全ての方法は、本明細書で別途記載のない限り、または文脈で明らかに矛盾しない限り、任意の好適な順序で実施され得る。本明細書に提供されるありとあらゆる例または例示的な用語（例えば、「など」）の使用は、本発明の理解をより容易にすることを単に意図し、特許請求されたと別途記載されない限り、本発明の範囲に制限を課さない。本明細書におけるいかなる用語も、特許請求されていない要素が本発明の実施にとって不可欠として示すものと解釈されるべきではない。
【０１２１】
本発明を実施するための本発明者らに既知の最良の様式を含む、本発明の好ましい実施形態が、本明細書に記載される。それらの好ましい実施形態の変形は、上記の記載を読むことで当業者に明らかになり得る。本発明者らは、当業者がそのような変形を必要に応じて用いることを期待し、本発明者らは、本発明が、本明細書に具体的に記載されるものとは別の方法で実施されることを意図する。したがって、本発明は、適用される法律により許容される、本明細書に添付の特許請求の範囲において列挙された主題の全ての修正物および同等物を含む。さらに、全ての可能な変形における上記の要素の任意の組み合わせが、本明細書で別途記載のない限り、または文脈で明らかに矛盾しない限り、本発明により包含される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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