(57)【要約】石膏スラリー中の泡のサイズの分布の改善されたコントロールおよびそれから製造される建築用パネル中のより望ましい空隙の分布をもたらす、水、水硬性成分の乾燥重量に基づいて少なくとも５０重量％の焼成した石膏を含む水硬性成分、泡、消泡剤、およびポリカルボキシレート分散剤を含む石膏スラリー、およびそれから製造された石膏の建築用パネルの提供。該消泡剤の少なくとも一部は、該ポリカルボキシレートに結合しており、そしてポリプロピレンオキシド誘導基、ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド誘導基、ポリジメチルシロキサン基およびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる疎水性構造要素を含む。【選択図】図１
2010536696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水、
水硬性成分の乾燥重量に基づいて少なくとも５０重量％の焼成した石膏を含む水硬性成分、
泡、
消泡剤、
ポリカルボキシレート分散剤
を含むことを特徴とする石膏スラリー。
【請求項２】
該消泡剤の少なくとも一部が、該ポリカルボキシレートに結合しており、そしてポリプロピレンオキシド誘導基、ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシド誘導基、ポリジメチルシロキサン基およびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる疎水性構造要素を含む請求項１の石膏スラリー。
【請求項３】
該消泡剤が、シリコーン油、シリコーン含有エマルション、重合可能なシロキサン、有機変性ポリシロキサン、直鎖または環式の水素変性シリコーン樹脂、ボレートエステル、アルコキシレート、ポリオキシアルキレンコポリマー、消泡性を有するアセチレン性ジオールおよび式Ｐ（Ｏ）（Ｏ−Ｒ８）３（式中、Ｐは燐を表し、Ｏは酸素を表し、そしてＲ８はＣ２−Ｃ２０アルキル基である）を有する化合物からなる群から選ばれる請求項１の石膏スラリー。
【請求項４】
該ポリカルボキシレート分散剤が、第１および第２の繰り返し単位から本質的になり、ここで該第１の繰り返し単位は、オレフィン性不飽和モノカルボン酸繰り返し単位またはそのエステルまたは塩、或いはオレフィン性不飽和スルホン酸繰り返し単位またはその塩であり、該第２の繰り返し単位は、一般式
【化１３】
2010536696.tif 000018
（式中、Ｒ１は
【化１４】
2010536696.tif 000019
により示され、Ｒ２は水素または脂肪族Ｃ１−Ｃ５炭化水素基であり、Ｒ３は非置換または置換アリール基好ましくはフェニルであり、そしてＲ４は水素または脂肪族Ｃ１−Ｃ２０炭化水素基、脂環式Ｃ５−Ｃ８炭化水素基、置換Ｃ６−Ｃ１４アリール基または式
【化１５】
2010536696.tif 000020
（式中、Ｒ５およびＲ７は、互いに独立して、アルキル、アリール、アラルキルまたはアルキルアリール基であり、Ｒ６は、二価のアルキル、アリール、アラルキルまたはアルキルアリール基である）で示される基であり、ｐは０、１，２，３であり、ｍおよびｎは、独立して、２，３，４，５の整数であり、ｘおよびｙは、独立して、１から３５０の整数でありそしてｚは０から２００の整数である）
で示される請求項１の石膏スラリー。
【請求項５】
界面活性剤をさらに含み、ここで該界面活性剤は、エチレンオキシド／プロピレンオキシドブロックコポリマー、アルコールエチルオキシドＲ９−（ＥＯ）−Ｈ（式中、Ｒ９は、１−２０炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、アセチレン性ジオール、モノアルキルポリアルキレン、エトキシル化ノニルフェノール、アルキルエーテルスルホネートおよびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる）、スチレン／マレイン酸コポリマー、脂肪族アルコールアルコキシレートおよびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項４の石膏スラリー。
【請求項６】
界面活性剤をさらに含む請求項４の石膏スラリー。
【請求項７】
請求項１のスラリーから作られたことを特徴とする石膏の建築用パネル。
【請求項８】
請求項５のスラリーから作られたことを特徴とする石膏の建築用パネル。
【請求項９】
該界面活性剤は、エチレンオキシド／プロピレンオキシドブロックコポリマー、アルコールエチルオキシドＲ９−（ＥＯ）−Ｈ（式中、Ｒ９は、１−２０炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、アセチレン性ジオール、モノアルキルポリアルキレン、エトキシル化ノニルフェノール、アルキルエーテルスルホネートおよびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる）、スチレン／マレイン酸コポリマー、脂肪族アルコールアルコキシレートおよびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる請求項８の石膏ボード。
【請求項１０】
該消泡剤の少なくとも一部が、該ポリカルボキシレートへ結合しており、そして疎水性構造要素を含む請求項８の石膏ボード。
【請求項１１】
発泡用水中の１つ以上の石けんの最初の重量濃度で１つ以上の石けんおよび発泡用水を有する水性石けん混合物を形成する工程、
水性石けん混合物から泡を予め発生させる工程、
焼石膏を混ぜる水、水硬性成分の乾燥重量に基づいて少なくとも５０重量％の焼成した石膏を含む水硬性成分、消泡剤およびポリカルボキシレート分散剤をともに混合することによって石膏スラリーを製造する工程、
スラリーと予め発生した泡とを組み合わせて、芯中で空隙のサイズ分布を有する発泡した石膏の芯を作る工程、
最初の濃度とは異なる第２の濃度による形成工程を行い、次に該予備発生工程、製造工程および組み合わせ工程を行うことにより、最初の濃度での組み合わせ工程で生成した芯中の空隙のサイズ分布を変更する工程
を含むことを特徴とする石膏製品の製法。
【請求項１２】
該変更工程が、直径０．２５ｍｍより小さい空隙の体積の総計が０．２５ｍｍより大きい空隙の体積の総計以下である場合、水性石けん混合物中の石けんの濃度を減少させることをさらに含む請求項１１の方法。
【請求項１３】
ポリカルボキシレート分散剤および消泡剤を、独立して、焼石膏を混ぜる水、発泡用水またはその両者に添加し、
焼成した石膏および焼石膏を混ぜる水を含む石膏スラリーを用意し、
発泡用水および１つ以上の発泡剤から泡を製造し、
泡と石膏スラリーとを組み合わせて、発泡した石膏スラリーを作り、発泡した石膏スラリーをパネルに形成し、
パネルを硬化することを特徴とする形成された石膏パネルの製法。
【請求項１４】
該添加工程のポリカルボキシレート分散剤として、複数のエーテル結合ポリオキシアルキレン鎖を含むポリカルボキシレート分散剤を選ぶ請求項１３の方法。
【請求項１５】
該製造工程の１つ以上の発泡剤が、不安定な泡を生成する第１の発泡剤、および安定な泡を生成する第２の発泡剤を含む請求項１３の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡石膏スラリーに関する。さらに詳細には、本発明は、発泡した泡の分布を生成する消泡剤を含む発泡石膏スラリーに関する。
【背景技術】
【０００２】
石膏スラリーは、建築用パネルを製造するのに有用である。石膏の建築用パネルは、建築空間の仕上げのために、手頃な価格で性能の優れた製品を提供する。石膏は、また硫酸カルシウム２水和物としても知られているが、加熱されて結晶水を追い出して硫酸カルシウム硬石膏（ａｎｈｙｄｒｉｔｅ）および／または硫酸カルシウム半水和物（またスタッコ、焼成石膏または焼石膏（Ｐｌａｓｔｅｒ  ｏｆ  Ｐａｒｉｓ）としても知られている）を生成する。建築用パネルは、スタッコと水とを組み合わせることにより製造される。焼成された石膏および水は組み合わされ、そして石膏結晶の相互連絡したマトリックスが形成される。焼成された石膏の水和後、過剰な水は加熱により追い出され、得られた生成物は、修飾的な仕上げ例えばペンキまたは壁紙を行うことのできる良好な表面を有する比較的強いパネルである。
【０００３】
石膏の建築用パネルはコストの点で優れているが、それらは比較的重い。パネルは、重量のために、移動にあたってバッチを小さくしなけばならない。パネルを取り扱う職人が取り付ける場合、かれらは、パネルを持ち上げそして確保されるべき箇所にそれらを保持するのに疲れてしまう。さらに、重いパネルは輸送するのにコストがかかる。製品の密度をコントロールする方法の１つは、液状のスラリーへ石けんに基づく発泡体を添加することによる。スタッコは、次に発泡した泡のまわりに硬化し、石膏マトリックスに空隙が生ずる。パネル中の望ましくない性質を避けるために、泡のサイズをコントロールするのが重要である。もし泡が余りに小さいと、小さい泡を多くすることが、密度に変化を生じさせるために必要になる。局限された空間に多くの泡が存在するとき、得られた石膏マトリックスは、低い圧縮強さを有する。余りに大きな泡は、強さを弱めそして表面仕上げ紙の下に、外から見えないふくれを形成する。
【０００４】
もし種々のサイズの空隙をもつ石膏が形成されると、強くしかも表面の欠陥のない建築用パネルを生成することができる。種々の石けんは、種々の性質をもつ泡を生成する。いくつかの石けんは、非常に強くしかも安定な泡を形成し、それらは壊れそして合体する傾向が殆どない。安定な石けんは、空気の随伴を最大にしそして石膏スラリーにおける使用量を最少にするようにするものと規定される。他の石けんは、安定ではなく、泡を形成するが、石膏の存在によってより不安定になる。安定な泡を形成する石けんと不安定な泡を形成する石けんとの組み合わせは、石膏スラリー中の大きな泡の空隙の生成をコントロールできる。本発明のいくつかの態様は、本明細書において参考として引用される特許文献１に記載されている石けんの組み合わせを利用する。
【０００５】
石膏を生成するのに必要な水の量を減らすことも望ましい。焼成した石膏を水和するのに必要な量より過剰な水は、キルンの乾燥により除かれる。乾燥するキルンを操作する燃料のコストは、流動性をさらに改善すること、または流動可能な石膏スラリーを形成するのに必要な水の量を減らすことを都合の良いものにする。
【０００６】
ポリカルボキシレート分散剤の使用により水の使用量を減らす試みでは、ポリカルボキシレート分散剤が、望ましい泡のサイズの分布の形成、大きな空隙の形成をコントロールする能力に干渉することが分かった。パネルの強さは、非常に安定な非常に小さい泡の形成により影響を受ける。従来のポリカルボキシレート分散剤を添加すると、泡の表面の化学的性質を明らかに変化させ、望ましい芯の構造を得るのをさらに困難にする。望ましい芯の構造は、スラリー中の泡または硬化した石膏中の空隙（多数の大きな空隙を含む）の分布を得るように操作された構造である。
ポリカルボキシレート分散剤は、また石膏スラリーの最終の硬化および硬化プロセスの両者を行うことができる。硬化のみを行う遅延剤が使用できる。そのため、水の使用量、空隙のサイズの分布、硬化時間および燃料の使用量の望ましい組み合わせを有するパネル製品を得るために、水、石けん、分散剤、遅延剤および促進剤の量のバランスをとる必要があることは、当業者にとって明らかであると思われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＵＳ５６３５１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これらの問題の少なくとも１つは、本発明により排除または減らすことができる。さらに詳細には、本発明は、石膏スラリー中の泡のサイズの分布の改善されたコントロールおよびそれから製造される建築用パネル中のより望ましい空隙の分布をもたらす。大きな泡のサイズの改善されたコントロールは、水；水硬性成分の乾燥重量に基づく少なくとも５０重量％の焼成した石膏を含む水硬性成分；発泡剤；消泡剤およびポリカルボキシレート分散剤を含むスラリーを用いて得られる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
いくつかの態様は、スラリーへの添加前に組み合わされる消泡剤および分散剤の混合物または組み合わせを含む。消泡剤およびスラリーは、本発明の少なくとも１つの態様において物理的混合で組み合わされる。少なくとも１つの他の態様では、消泡剤は、分散剤のポリマーの構造に結合する。結合した消泡剤と物理的混合物との組み合わせも有用である。
【００１０】
石膏パネルの製法は、発泡用水中の１つ以上の石けんの最初の濃度（重量による）で１つ以上の石けんおよび発泡用水を有する水性の石けん混合物を形成することを含む。泡は、水性の石けん混合物から予め発生する。石膏スラリーは、焼石膏を混ぜる水、水硬性成分の乾燥重量に基づく少なくとも５０重量％の焼成した石膏を含む水硬性成分；消泡剤およびポリカルボキシレート分散剤をともに混合することにより製造される。スラリーと予め発生した泡とは組み合わされて、芯中に空隙のサイズが分布した発泡した石膏の芯を作る。芯中の空隙のサイズの分布は、最初の濃度とは異なる第２の濃度で形成工程を行い、次に該前発生工程、製造工程および組み合わせ工程を行うことにより変化する。
【００１１】
発泡した石膏パネルの他の態様は、焼石膏を混ぜる水、発泡用水またはその両者へ、ポリカルボキシレート分散剤および消泡剤を、それぞれ別々に添加することを含む方法により製造される。焼成した石膏および焼石膏を混ぜる水を有する石膏スラリーが作られる。泡は、発泡用水および１つ以上の発泡剤から製造され、次に石膏スラリーと組み合わされて発泡した石膏スラリーを作る。発泡した石膏スラリーは、パネルに形成されそして硬化される。
【００１２】
さらに、消泡剤が分散剤とともに発泡したスラリーへ添加されたとき、流動性に改善が見られる。この増加した流動可能性は、所定の流動可能性についてスラリーへ添加される水の量を減らす能力、または分散剤の量を減らす能力を生じさせる。いずれの場合にも、可能性のあるコストの低下が、乾燥用燃料の使用の減少、または分散剤の使用の直接的な低下の何れかから得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】２つの異なる分散剤に関する空隙の直径の関数としての空隙の体積のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の態様の１つは、石膏スラリーに関する。スラリーは、水、水硬性成分、発泡剤、消泡剤およびポリカルボキシレート分散剤を含む。別に示されていない限り、スラリーの成分は、全乾燥水硬性成分の重量に基づく重量により計量される。
水硬性成分は、水硬性成分の乾燥重量に基づいて少なくとも５０重量％の焼成した石膏を含む。好ましくは、水硬性成分中の焼成した石膏の量は、５０％より多い。本発明の他の態様は、水硬性の成分の乾燥重量に基づいて６５％より多いまたは８０％より多い焼成した石膏を含む水硬性成分を利用する。多くのウォールボード製品では、水硬性の材料は実質的にすべての焼成した石膏である。任意の形の焼成した石膏が使用でき、アルファスタッコまたはベータスタッコを含むが、これらに限定されない。硫酸カルシウム焼石膏（ａｎｈｙｄｒｉｔｅ）、合成石膏または粉末石膏（ｌａｎｄｐｌａｓｔｅｒ）の使用も含まれる。セメントおよびフライアッシュを含む他の水硬性の材料は、随意にスラリーに含まれる。
【００１５】
発泡剤はスラリーに添加されて仕上がった製品の密度をコントロールする。従来の発泡剤（発泡した石膏製品を製造するのに有用であることが知られている）の任意のものも使用できる。多くのこのような発泡剤は、周知であり、そして市販されていて入手が容易であり、例えばＧｅｏ  Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ａｍｂｌｅｒ，ＰＡからの石けん製品である一連のＨＹＯＮＩＣを挙げることができる。発泡剤および発泡した石膏製品を製造する方法は、本明細書で参考として引用されるＵＳ５６８３６３５に開示されている。この特許は、第１の発泡剤および第２の発泡剤の比を変えることによって、大きな泡を泡のサイズの分布に含ませることを教示している。発泡した泡のサイズのコントロールは、仕上がったパネル製品の強さにとり重要である。第１の発泡剤は、発泡剤の全重量に基づいて約６５−約８５重量％である。
【００１６】
不安定な泡を生ずるのに有用な第１の発泡剤の例は、以下の式（１）を有する。
ＣＨ３（ＣＨ２）ｘ（ＣＨ２）（ＯＣＨ２）ｙＯＳＯ３−Ｍ
（式中、ｘは２−２０の数であり、ｙは０−１０の数でありしかも発泡剤の少なくとも５０重量％で０より大きく、そしてＭはカチオンである）。
安定な泡を生ずるのに有用な第２の発泡剤の例は、以下の式（２）を有する。
【００１７】
Ｒ′−ＯＳＯ３−Ｍ
（式中、Ｒ′は２−２０炭素原子を含むアルキル基であり、そしてＭはカチオンである）。好ましくは、Ｒ′は８−１２炭素原子を含むアルキル基である。第１の発泡剤または第２の発泡剤の何れかのカチオンは、それぞれ別々に、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、アンモニウム、第４級アンモニウムおよびこれらの混合物の少なくとも１つを含む。
【００１８】
ポリカルボキシレート分散剤とともに１つ以上の消泡剤を添加することは、泡のサイズをさらに変えさせ、そのため、より大きな空隙の生成をコントロールできることが分かっている。スタッコが硬化すると、硫酸カルシウム２水和物結晶の相互連結したマトリックスが、泡のまわりに形成され、硬化した材料に空隙を残す。以下の記述において、空隙のサイズの分布の例は、それが石膏パネルの芯に適用されるとされているが、しかし、本発明のスラリーが他の石膏に基づく製品においても用いられることも含まれる。
【００１９】
図１は、分散剤中の変化が空隙のサイズの分布をいかに変えるかの例である。いくつかのポリカルボキシレート分散剤が使用されるとき、多数の小さい安定な泡がスラリーに形成される。これは、グラフにおいて「３５６」として示される、ＭＥＬＦＬＵＸ  ＰＣＥ３５６Ｌ／３５％ＮＤにより作られた石膏製品の空隙のサイズの分布のグラフで分かる。「４１０」とラベルされた石膏製品（ＭＥＬＦＬＵＸ  ＰＣＥ４１０Ｌ／３５％ＦＦから作られる）中に消泡剤および任意の界面活性剤を含ませることは、小さい空隙の数を減らし、そして空隙の直径のより広い分布と大きな空隙の増加した数をもたらす。空隙の直径の広い分布を有する同様な密度の石膏製品は、多数の小さい空隙を有するものより強い。
【００２０】
本発明のいくつかの態様は、安定な石けんおよび不安定な石けんのブレンドを用いる。少なくとも１つの態様において、安定な石けんは、８−１２炭素原子の長さのアルキル鎖および１−４単位の長さのエトキシ基鎖を有する従来の石けんである。不安定な石けんの例は、６−１６炭素単位の長さのアルキル鎖を有する未エトキシル化石けんである。いくつかの態様は、非常に多い量の安定な石けんを利用する。
【００２１】
発泡剤が製品に添加されるとき、ポリカルボキシレート分散剤は、随意に、分けて焼石膏に混ぜられる水と発泡用水とに添加されるか、または２つの異なる分散剤は、硫酸カルシウム半水和物へのその添加前に、焼石膏と混ぜられる水および発泡用水で使用される。この方法は、本明細書で参考として引用されるＵＳ１１／１５２４０４に開示されている。
【００２２】
本発明に含まれる分散剤はポリカルボキシレート分散剤である。使用される分散剤の範囲は、水硬性成分含量に基づいて約０．０１−約１．０重量％の分散剤固体である。いくつかの態様では、ポリカルボキシレート分散剤は、複数のエーテル結合ポリオキシアルキレン鎖を含む。有用なポリカルボキシレート分散剤の２つの例は、ＭＥＬＦＬＵＸ  １６４１Ｆ（「１６４１」）分散剤およびＭＥＬＦＬＵＸ  ２６４１Ｆ（「２６４１」）分散剤である。両者は、ＢＡＳＦ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ＧｍｂＨ、Ｔｒｏｓｔｂｅｒｇ、ドイツから入手できる。１６４１分散剤は、本明細書において参考として引用されるＵＳ５７９８４２５に記載されている。それは、ビニルエーテル基およびオレフィン性不飽和カルボン酸エステル基を有する２元モノマーコポリマーである。ポリカルボキシレート分散剤の他の好適な群は、２６４１分散剤により例示される３元モノマーシステムである。コポリマーおよびその製法は、本明細書において参考として引用されるＵＳ６７７７５１７に記載されている。
【００２３】
スラリーのいくつかの態様で用いられる他の分散剤は、２つの繰り返し単位を含む。第１の繰り返し単位は、オレフィン性不飽和モノカルボン酸繰り返し単位、そのエステルまたは塩、或いはオレフィン性不飽和硫酸繰り返し単位またはその塩である。第１の繰り返し単位の例は、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、アリルスルホン酸およびビニルスルホン酸である。一価または二価の塩は、酸基の水素の代わりとして好適である。水素はまた、炭化水素基により置換されてエステルを形成する。好ましい繰り返し単位は、アクリル酸またはメタクリル酸を含む。
第２の繰り返し単位は、以下の式（１）を満足する。
【００２４】
【化１】
2010536696.tif 000003
（式中、Ｒ１は、以下の式（２）
【００２５】
【化２】
2010536696.tif 000004
による不飽和（ポリ）アルキレングリコールエーテル基から誘導される）。
【００２６】
式（１）および（２）において、アルケニル繰り返し単位は、随意に、ポリマー構造とエーテル結合との間にＣ１−Ｃ３アルキル基を含む。ｐの値は、０，１，２，３の整数である。好ましくは、ｐは０または１の何れかである。Ｒ２は、水素原子または脂肪族Ｃ１−Ｃ５炭化水素基の何れかであり、それは、直鎖、分枝鎖、飽和または不飽和である。Ｒ３は、非置換または置換のアリール基、好ましくはフェニルである。好ましい繰り返し単位の例は、アクリル酸およびメタクリル酸を含む。
【００２７】
式（４）のポリエーテル基は、複数のＣ２−Ｃ４アルキル基を含み、酸素原子により結合された少なくとも２つのアルキル基を含む。ｍおよびｎは、独立して、２，３，４，５の整数であり、好ましくはｍおよびｎの少なくとも１つは２である。ｘおよびｙは、独立して、１−３５０からの整数である。ｚの値は、０から２００の整数である。Ｒ４は、水素または脂肪族Ｃ１−Ｃ２０炭化水素基、脂環式Ｃ５−Ｃ８炭化水素基、置換Ｃ６−Ｃ１４アリール基または以下の式（３）、（４）および（５）の少なくとも１つに対応する基である。
【００２８】
【化３】
2010536696.tif 000005
【００２９】
【化４】
2010536696.tif 000006
【００３０】
【化５】
2010536696.tif 000007
上記の式において、Ｒ５およびＲ７は、互いに独立して、アルキル、アリール、アラルキルまたはアルキルアリール基を表す。Ｒ６は、二価のアルキル、アリール、アラルキルまたはアルキルアリールである。
【００３１】
この群の分散剤は、「ＭＥＬＦＬＵＸ  ＰＣＥ」分散剤と呼ぶことができる。ウォールボードにおいて有用であると知られているこのシリーズのポリマーは、ＭＥＬＦＬＵＸ  ＰＣＥ  ２１１Ｌ／３５％ＮＤ、ＭＥＬＦＬＵＸ  ＰＣＥ  ２３９Ｌ／３５％ＮＤ、ＭＥＬＦＬＵＸ  ＰＣＥ  ２６７Ｌ／３５％ＮＤおよびＭＥＬＦＬＵＸ  ＰＣＥ  ３５６Ｌ／３５％ＮＤを含む。この群の分散剤およびそれらの製法は、本明細書において参考として引用されるＵＳ１１／４５１６２５にさらに記載されている。他の好適な分散剤は、ＭＥＬＦＬＵＸ  ＰＣＥ  ４１０Ｌ／３５％ＦＦ（「４１０」）であり、その製法は特許出願されている。
【００３２】
分散剤の分子量は、好ましくは、約２００００−約６００００ダルトンである。驚くべきことに、より低い分子量の分散剤が６００００ダルトンより大きい分子量を有する分散剤よりも硬化時間の遅延を生じさせる。しかし、石膏によるテストは、分散剤の有効性は約６００００ダルトンより大きい分子量で減ることを示している。
【００３３】
多くのポリマーは、異なる分布を用いて同じ２つの繰り返し単位により製造できる。酸含有繰り返し単位対ポリマー含有繰り返し単位の比は、電荷密度に直接関連する。好ましくは、コポリマーの電荷密度は、コポリマー１ｇあたり約３００−約３０００μ当量の範囲にある。しかし、電荷密度の増加が分散剤の遅延作用の増大をさらに生じさせることも見いだされている。低い電荷密度を有する分散剤は、高い電荷密度を有する分散剤よりも硬化時間を少々遅らせる。硬化時間における遅延が、高い電荷密度の分散剤により得られる効力の増加とともに増大するため、少ない水、良好な流動可能性および妥当な硬化時間を有するスラリーを製造することは、或る範囲の電荷密度を維持することを要する。好ましくは、コポリマーの電荷密度は、コポリマー１ｇあたり約６００−約２０００μ当量の電荷の範囲にある。
【００３４】
このＭＥＬＦＬＵＸ  ＰＣＥ分散剤は、石膏と使用するのに特に良く適している。理論により束縛されることを望まないが、酸繰り返し単位が半水和物結晶に結合し、一方構造における第２の繰り返し単位の長いポリエーテル鎖が分散の機能を行うものと考えられる。ポリエーテル鎖の長さ、全分子量および電荷密度のバランスをとることは、石膏用の分散剤をデザインするのに重要な因子である。ＭＥＬＦＬＵＸ  ＰＣＥは、他の分散剤よりも遅延作用が低いので、或る種の石膏製品の製造プロセスを阻害しない。分散剤は、任意の有効量で使用される。おおよそ、選択された分散剤の量は、スラリーの望ましい流動性に依存する。水の量の減少に従って、一定のスラリーの流動性を維持するために、より多い分散剤が必要になる。好ましくは、分散剤は、スタッコの乾燥重量に基づいて約０．０１−約０．５％の量で使用される。より好ましくは、分散剤は、同じ基準で約０．０５−約０．２％の量で使用される。液状の分散剤の計量にあたって、ポリマー固体のみが、分散剤の使用量の計算に考慮され、そして水／スタッコの比を計算するとき、分散剤からの水が考慮される。この分散剤は、ボードが１０分以内に少なくとも５０％硬化する高速ウォールボード製造プロセスのデザインを可能にする。たとえ促進剤がなくても、少なくとも５０％の硬化が１０分以内に達成できる。
【００３５】
コポリマー分散剤を作る繰り返し単位の重合は、当業者にとり周知の任意の方法によって実施される。好ましい重合法は、本明細書において参考として引用されるＵＳ２００６／０２８１８８６に教示されている。
【００３６】
１つ以上の消泡剤は、スラリーに添加されて泡の安定性を低下させ、それにより泡のサイズの分布を増大させる。１つ以上の消泡剤をこのポリカルボキシレート分散剤へ添加すると、活性な泡を生ずることが分かっている。活性な泡は、連続して合体し、泡のサイズ分布を維持する。スタッコが硬化するとき、硫酸カルシウム２水和物結晶の相互連結マトリックスは、泡のまわりに形成され、硬化材料中に空隙を残す。任意の消泡剤は、スラリーへ添加でき、非イオン性界面活性剤、例えばエチレンオキシド／プロピレンオキシド−（ＰＯ−ＥＯ）−単位を含むコポリマー（Ｄｏｗ  Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩのＤｏｗｆａｘ）、それぞれＥＯ−ＰＯ−ＥＯまたはＰＯ−ＥＯ−ＰＯブロックポリマー（ＢＡＳＦのＰＬＵＲＯＮＩＣ）、またはポリシロキサン分散剤例えばＷａｃｋｅｒ  Ｃｈｅｍｉｅ  ＡＧによるシロキサンを含む。
【００３７】
分散剤とは別に添加されるいくつかの態様では、シリコーン化合物は、安定なエマルションの形の重合可能なシロキサンである。いくつかの態様では、それはミキサーでスラリーへ添加される。スラリーは、次に成形され、そしてシロキサンの重合を促進する条件下で乾燥されて非常に架橋結合したシリコーン樹脂を形成する。好ましくは、非常に架橋結合し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もスラリーへ添加される。
【００３８】
シロキサンは、しばしば、流体状の直鎖の水素変性シロキサンであるが、環状の水素変性シロキサンも含む。このようなシロキサンは、非常に架橋結合したシリコーン樹脂を形成できる。これらの流体は、当業者にとり周知であり、そして市販されている。典型的な例では、有用な直鎖の水素変性シロキサンは、一般式Ｒ′′ＨＳｉＯ２／２（式中、Ｒ′′は、飽和または不飽和の一価の炭化水素基を表す）のものである。好ましい態様では、Ｒ′′はアルキル基を表し、最も好ましくはＲ′′はメチルである。
【００３９】
シロキサンエマルションは、好ましくは、スラリーを形成するのに使用される水と十分に混合するに足る時間をシロキサンエマルションが得るために、スラリーが形成される前に、焼石膏と混ぜられる水に添加される。シロキサンエマルションは、好ましくは、焼石膏と混ぜられる水への添加前に安定化され、そして特に随意の添加物の添加後そして次のプロセス工程中、スラリーに十分に分散される。安定なシロキサン／水エマルションは、随意に１−２秒間高強力ミキサー中でシロキサン流体と少量の水とを組み合わせることによって作られる。どんな乳化用化合物も要しない。このようにして形成されたエマルションは、十分に安定しており、そのためシリコーン流体は焼石膏に混ぜられる水と混合しそして重合が生じている間分散されたままである。予め作られたシロキサンエマルションも使用できる。
【００４０】
本発明のいくつかの態様は、シロキサンとしてＷａｃｋｅｒ−Ｃｈｅｍｉｅ  ＧｍｂＨから名称ＳＩＬＲＥＳ  ＢＳ−９４で販売されているメチル水素ポリシロキサンを利用する。好ましくは、乾燥スタッコの重量に基づいて０．３−約１．０重量％のＢＳ−９４流体が使用される。少なくとも１つの態様は、同じ基準で約０．４−約０．８重量％の量でシロキサン流体を用いる。粉末状のメチル水素ポリシロキサン、例えばＷＡＣＫＥＲ  ＢＳ  Ｐｏｗｄｅｒ  ＡおよびＷＡＣＫＥＲ  ＢＳ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｇも使用できる。
【００４１】
水素ポリシロキサンは、反応性シラノール化合物を形成することにより硬化する。その場での（ｉｎ  ｓｉｔｕ）シロキサンの重合は、徐々に進行し、完全に硬化するのに数日または数週間を要する。触媒の添加は、シロキサンの硬化速度を改善する。従来技術で周知のアルカリ土類酸化物および水酸化物を含む任意の触媒が使用できる。少なくともいくつかの態様は、死焼したまたは激しく焼いた酸化マグネシウム触媒を利用する。Ｂａｙｍａｇ  ９６（Ｂａｙｍａｇ  Ｉｎｃ．Ｃａｌｇａｒｙ、Ａｌｂｅｒｔａ，ＣＡ）は、触媒として適した市販されている死焼した酸化マグネシウムである。
【００４２】
比較的少量の触媒を必要とする。乾燥焼成石膏の重量に基づいて、約０．１−約０．５重量％、好ましくは０．２−約０．４重量％が使用される。好ましくは、触媒は、０．１重量％より少ない燃焼時の損失を有し、そして少なくとも０．３ｍ２／ｇの表面積を有する。シロキサンの硬化のための酸化マグネシウム触媒の使用に関する追加の情報は、本明細書において参考として引用される２００６年２月１６日に公開されたＵＳ２００６／００３５１１２に見いだされる。
【００４３】
消泡剤は、随意に多数の種々のやり方でスラリーへ添加される。少なくとも１つの態様では、消泡剤および分散剤は、独立した化合物として別々に添加される。分散剤対消泡剤の重量比は、約１０００：１−約１：１に及ぶ。ポリカルボキシレート分散剤とともに消泡剤をスラリーへ添加することが含まれるが、発泡用水への消泡剤の添加も可能である。
【００４４】
本発明の他の態様では、消泡剤は、石膏スラリーへの添加前に、液体組成物中で分散剤および随意の界面活性剤と組み合わされる。ＭＥＬＦＬＵＸ  ＰＣＥ  ４１０Ｌ／３５％ＦＦ（ＢＡＳＦ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ＧｍｂＨ）は、消泡剤、随意の界面活性剤および水と組み合わされた分散剤の例であり、それは時間の経過とともに改善された安定性をもたらしそしてウォールボードの製造に均質な添加を可能にする。任意の界面活性剤が使用され、水性混合物中で消泡剤を安定化する。有用な界面活性剤は、エチレンオキシド／プロピレンオキシドブロックコポリマー、アルコールエチルオキシドＲ１３−（ＥＯ）−Ｈ（式中、Ｒ１３は１−２０炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、アセチレン性ジオール、モノアルキルポリアルキレン、エトキシル化ノニルフェノール、アルキルエーテルスルホネートおよびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる）、スチレン／マレイン酸コポリマー、脂肪族アルコールアルコキシレートまたは２−２０炭素原子の炭素鎖長およびポリアルキレン基を有するアルコールを含む。これらの界面活性剤の組み合わせの使用も含まれる。分散剤対界面活性剤の重量比は、約１０００：１−約１：１である。
【００４５】
消泡剤の第１の部分が分散剤の鎖へ結合し、一方消泡剤の第２の部分が結合しない本発明のさらなる態様が含まれる。これは、例えば、消泡剤の第１の部分のみが分散剤ポリマーの鎖へうまく結合したときに生ずるものと思われる。消泡剤の第２の部分は、次に水性混合物に存在して、結合された消泡剤によりもたらされるそれに加えて、消泡作用をもたらすものと考えられる。もし水性混合物中に存在するならば、結合しない消泡剤は、混合物中に物理的に分散するものと思われる。もし石膏スラリー中に存在するならば、結合しない消泡剤は、スラリー中に実質的に分散するものと思われる。
【００４６】
消泡剤が分散剤に結合した第３の部分として存在するとき、追加のモノマーは、約５モル％以内、または約０．０５−約３モル％の量でコポリマー中に存在しなければならない。第３の部分の例は、以下の式（６）または（７）の構造を含む。
【００４７】
【化６】
2010536696.tif 000008
【００４８】
【化７】
2010536696.tif 000009
【００４９】
式（６）では、Ｒ８は、構造単位がアクリル酸誘導体またはメタクリル酸誘導体であるかどうかに応じてＨまたはＣＨ３である。式（７）では、Ｒ９は、水素、１−２０炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５−８炭素原子を有する脂環式炭化水素基、６−１４炭素原子を有するアリール基であり、それらはまた置換されていてもよい。Ｓは、−Ｈ、−ＣＯＯａＭまたは−ＣＯＯＲ１１（ただし、ａは１／２または１であり、Ｍは水素、一価または二価の金属カチオン、アンモニウムイオンまたは有機アミン基であり、Ｒ１１は３−２０炭素原子を有する脂肪族炭化水素基、５−８炭素原子を有する脂環式炭化水素基または６−１４炭素原子を有するアリール基である）である。脂肪族炭化水素基は、直鎖、分枝鎖、飽和または不飽和である。好ましい脂環式炭化水素基は、シクロペンチル基またはシクロヘキシル基であり、好ましいアリール基はフェニル基またはナフチル基である。Ｔが−ＣＯＯＲ５である場合、Ｓは−ＣＯＯａＭまたは−ＣＯＯＲ５である。ＴおよびＳの両者が−ＣＯＯＲ５であるとき、相当する構造単位はジカルボン酸エステルから誘導される。約０．１−５モル％の構造単位が消泡部分である。
【００５０】
これらのエステル基とは別に、構造単位は、また他の疎水性構造要素を含む。これらは、以下の式（８）のポリプロピレンオキシドまたはポリプロピレンオキシド−ポリエチレンオキシド誘導基を含む。
【００５１】
【化８】
2010536696.tif 000010
ｘは１から１５０であり、ｙは０から１５である。ポリプロピレンオキシド（ポリエチレンオキシド）誘導基は、式（７）に相当する構造単位のエチル基へ基Ｕ１を経て結合できるが、ただしＵ１は−ＣＯ−ＮＨ−、−Ｏ−または−ＣＨ２−Ｏ−である。構造単位は、従って、アミド、ビニルエーテルまたはアリルエーテル（式（６）の構造単位に相当する）である。Ｒ１０は、従ってＲ９（前記）について規定されたものであるか、または式（９）
【００５２】
【化９】
2010536696.tif 000011
（式中、Ｕ２は−ＮＨ−ＣＯ−、−Ｏ−、−ＯＣＨ２−およびＳは前記同様である）である。これらの化合物は、式（６）に相当する二官能性アルケニル化合物のポリプロピレンオキシド（−ポリエチレンオキシド）誘導体である。
【００５３】
さらなる疎水性構造要素として、式（６）の化合物は、ポリジメチルシロキサン基を含むことができ、式（６）は、Ｔ＝Ｗ−Ｒ７に相当する。Ｗは式（１０）
【００５４】
【化１０】
2010536696.tif 000012
（以下、ポリジメチルシロキサン基とする）で示され、Ｒ７はＲ２と同じであり、ｎは２から１００である。
【００５５】
ポリジメチルシロキサン基は、式（６）のエチレン基に直接結合するばかりか、基−ＣＯ−［ＮＨ−（ＣＨ２）ｓ］−Ｗ−Ｒ１２または−ＣＯ−Ｏ（ＣＨ２）−Ｗ−Ｒ１２（式中、Ｒ１２は好ましくはＲ９について規定されたのと同じであり、ｓは１または２であり、ｚは０から２である）を経て結合する。Ｒ１２は、また以下の式（１１）または（１２）の基でもある。
【００５６】
【化１１】
2010536696.tif 000013
【００５７】
【化１２】
2010536696.tif 000014
化合物は、式（６）の二官能性エチレン化合物であり、それはそれぞれのアミド基またはエステル基を経て互いに結合しており、１つのエチレン基のみが共重合されている。
【００５８】
同じような状態は、Ｔが（ＣＨ２）ｚ−Ｖ−（ＣＨ２）ｚ−ＣＨ＝ＣＨ−Ｒ２（式中、ｚは０から４であり、Ｖはポリジメチルシロキサン基Ｗまたは−Ｏ−ＣＯ−Ｃ６Ｈ４−ＣＯ−Ｏ−基の何れかであり、Ｒ８は前記同様である）である式（６）の化合物に適用される。これらの化合物は、対応するジアルキルフェニルジカルボン酸エステルまたはジアルキレンポリジメチルシロキサンの誘導体から誘導される。
別に、他のコモノマー例えばスチレンまたはアクリルアミドは、２つの第１級モノマーと共重合する。疎水性の成分が使用できる。好ましいのは、エステル構造単位を有する化合物、ポリプロピレンオキシドまたはポリプロピレンオキシド−ポリエチレンオキシド（ＰＯ／ＰＥ）、ポリブチレンオキシド−ポリオキシエチレン（ＰＢ／ＰＥ）またはポリスチレンオキシド−ポリエチレンオキシド（ＰＳ／ＰＥ）単位である。ＵＳ５７９８４２５および６７７７５１７に開示されている化合物も好ましい。
【００５９】
水性混合物は、次に好ましくはミキサーの前に焼石膏と混ぜられる水に添加されて、水を発泡するか、または別の流れとしてミキサーへ添加される。他のプロセス工程中の溶液の添加も含まれる。
【００６０】
水は、流動可能なスラリーを作る任意の量でスラリーへ添加される。使用されるべき水の量は、それが使用しようとしている用途、使用されている分散剤そのもの、スタッコの性質および使用される添加物に応じて、極めて変化する。ウォールボードに関する水対スタッコの比（「ＷＳＲ」）は、好ましくは、スタッコの乾燥重量に基づいて約０．１−約０．９である。普通約０．２−約０．８５のＷＳＲが好ましい。フローリング組成物は、好ましくは、約０．１７−約０．４５、より好ましくは約０．１７−約０．３４のＷＳＲを用いる。成型可能または注型可能な製品は、好ましくは、約０．１−約０．３、より好ましくは約０．１６−約０．２５のＷＳＲで水を用いる。ＷＳＲは、ＭＥＬＦＬＵＸ  ＰＣＥ分散剤の穏やかな添加に基づく実験室のテストにおいて０．１以下に減少する。
【００６１】
スラリーを作るのに使用される水は、スラリーおよび硬化プラスターの両者の性質の最高のコントロールを行うには、実際上できる限り純粋でなければならない。塩および有機化合物は、スラリーの硬化時間を変えるのに周知であり、促進剤から硬化阻害剤に広く変化する。いくつかの不純物は、２水和物の結晶の相互連絡マトリックスが形成するとき、構造を不規則にし、硬化製品の強さを低下させる。製品の強さおよびコンシステンシーは、従って、実際上できる限り汚染物がない水の使用によって増大する。
【００６２】
驚くべきことに、ＭＩＬＦＬＵＸ  ＰＣＥ群の分散剤とともに或る遅延剤を用いることが、分散剤の効力に予想されない増大をもたらすことも分かっている。通常、遅延剤の第１の部分がスラリーへ添加されて、ミキサー中の固体の形成およびそれに伴うスラリー接触部分を防ぐ。もし焼成した石膏が硬化を始めると、２水和物の結晶がミキサーの内部およびそれとスラリーとの接触部分に付着する。或る遅延剤は、結晶化の開始を遅らせ、それにより硬化した石膏の塊が形成されるのを防ぎ、一方スラリーはミキサーの内側およびそれとスラリーとの接触部分にあり、それは後で離れて製品および／またはその製造にマイナスに働く。硬化遅延剤の第１の部分は、通常、約１Ｌｂ／ＭＳＦ（４．９ｇ／ｍ２）以内の量で添加される。個々のスラリーに使用される遅延剤の正確な量は、使用される石膏および他の原料の性質、焼成のタイプ、存在する添加物の量およびタイプに応じて、極めて変化する。
【００６３】
しかし、ＭＥＬＦＬＵＸ  ＰＣＥ分散剤の存在下、遅延剤の第２の部分は、ミキサーをきれいに保ちそして実質的に石膏の固体をなくするのに必要なそれより多い、スラリーを流動化するのに必要な水、分散剤またはその両者の量を減らす能力を有するように思われる。さらに、ＰＣＥ投与量は、遅延剤を直線的に増して添加するとき、直線的に変化することなく減る。例えば、ＶＥＲＳＥＮＥＸ  ８０Ｅキレート剤（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）とＭＥＬＦＬＵＸ  ４１０／３５％ＦＦ分散剤との相乗的使用は、一定の流動性および同様な硬化特性のスラリーを作るとき、３７％以下の分散剤の量の減少を可能にすることを示してきた。本発明のいくつかの態様では、遅延剤の第２の部分は、遅延剤の第１の部分に加えて、約０．０５−約０．３Ｌｂ／ＭＳＦである。他の態様では、第２の遅延剤に関する範囲は、約０．０５−約０．５Ｌｂ／ＭＳＦまたは約０．５−約１Ｌｂ／ＭＳＦである。プロセスにおいて発生するすべての問題を克服するには、より多量の第２の部分の使用量を用いる。もし製品が、ナイフで切断できるほど柔らかであるならば、或る量の促進剤が添加されて遅延剤の作用を克服する。
【００６４】
第１の遅延剤の部分および第２の遅延剤の部分は、別々に、または組み合わせた添加物としてスラリーへ加えられる。遅延剤は、遅延剤の第１の部分、遅延剤の第２の部分またはその両者として用いられる。本発明のいくつかの態様は、ジエチレントリアミンペンタアセテート（ＤＴＰＡ）遅延剤を利用する。少なくとも１つの態様は、ＶＥＲＳＥＮＥＸ  ８０Ｅとして知られているペンタナトリウムＤＴＰＡを用いる。アミノトリ（メチレンホスホン酸）のペンタナトリウム塩（Ｄｅｑｕｅｓｔ  ２００６分散剤、Ｔｈｅｒｍｐｈｏｓ  Ｔｒａｄｉｎｇ  ＧｍｂＨ）、酒石酸、コハク酸、クエン酸、マレイン酸およびそれらの対応する塩（Ｎａ，Ｋ、ＮＨ４、Ｌｉ）を含む他の遅延剤は、ＰＣＥの効力において同様な改善を示すことが予想される。
【００６５】
さらなる添加物は、また石膏スラリーが用いられる特定の用途にとり典型的なやり方で、スラリーへ添加される。乾いた促進剤（約４５Ｌｂ／ＭＳＦ（２１９ｇ／ｍ２）以内）は添加されて、水和反応が生ずる速度を変性する。「ＣＳＡ」は、５％の糖とともに砕かれそして華氏２５０度（１２１℃）に加熱して糖をカラメル化した９５％硫酸カルシウム２水和物を含む硬化促進剤である。ＣＳＡは、Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｇｙｐｓｕｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｏｕｔｈａｒｄ、ＯＫプラントから入手でき、そして本明細書において参考として引用されるＵＳ３５７３９４７に従って作られる。硫酸カリウム、硫酸アルミニウム、硫酸ナトリウムおよび重硫酸ナトリウムは、しばしば好ましい促進剤である。ＨＲＡは、硫酸カルシウム２水和物１００ポンドあたり約３−２５ポンドの比の糖とともに、新しく砕かれた硫酸カルシウム２水和物である。それは、さらにＵＳ２０７８１９９に記載されており、本明細書において参考として引用される。糖は、本明細書において参考として引用されるＵＳ４０１９９２０に教示されているように、その代わりとして澱粉が使用できる。他の促進剤は、当業者に周知のやり方で、使用できる。
【００６６】
石膏促進剤またはＷＧＡとして知られている他の促進剤も好ましい促進剤である。含水石膏促進剤の使用およびその製法の記述は、本明細書において参考として引用されるＵＳ６４０９８２５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これらの混合物からなる群から選ばれる少なくとも１つの添加剤を含む。含水石膏促進剤は、ボード製品の１０００平方フィートあたり約５−約８０ポンド（２４．３−３９０ｇ／ｍ２）に及ぶ量で使用される。
【００６７】
本発明のいくつかの態様では、添加物は、石膏スラリーに含まれて最終製品の１つ以上の性質を変性する。添加物は、当業者に周知である方法および量で使用される。濃度は、仕上げボードパネルの１０００平方フィートあたりの量（「ＭＳＦ」）で示される。ガラス繊維または紙繊維は、随意にスラリーへ添加される。ワックスエマルションまたはシロキサンは、石膏スラリーへ添加されて、仕上げ石膏ボードパネルの耐水性を改善する。
【００６８】
トリメタホスフェート化合物は、いくつかの態様では石膏スラリーへ添加されて、製品の強さを増大させそして硬化石膏のたわみ抵抗性を改善する。好ましくは、トリメタホスフェート化合物の濃度は、焼成した石膏の重量に基づいて約０．００４−約２．０％である。トリメタホスフェート化合物を含む石膏組成物は、本明細書で参考として引用されるＵＳ６３４２２８４および６６３２５５０に開示されている。トリメタホスフェート塩の例は、トリメタホスフェートのナトリウム塩、カリウム塩またはリチウム塩、例えばＡｓｔａｒｉｓ、ＬＬＣ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯから入手できるものを含む。スラリーのｐＨを上げる石灰または他の変性剤とともにトリメタホスフェートを用いるとき、注意すべきである。約９．５のｐＨより上では、トリメタホスフェートは、製品を強めそしてスラリーを極めて遅延させる能力を失う。
【００６９】
ウォールボードへの他の可能性のある添加物は、かびの成長を遅らせる殺生物剤である。選択された殺生物剤およびウォールボードに関する目指す用途に応じて、殺生物剤は、表面、石膏の芯またはその両者に添加される。殺生物剤の例は、硼酸、ピリチオン塩および銅塩を含む。殺生物剤は、表面または石膏の芯へ添加される。使用されるとき、殺生物剤は、５００ｐｐｍより少ない量で表面に使用される。
【００７０】
さらに、石膏組成物は、随意に、澱粉例えばアルファ化澱粉または酸変性澱粉を含む。アルファ化澱粉を含むと、硬化かつ乾燥した石膏注型品の強さを拡大し、そして紙の剥離の危険を最少にするか、または避けることができる。当業者は、澱粉原料をアルファ化する方法、例えば少なくとも華氏約１８５度（８５℃）の温度で水中で澱粉原料を煮沸する方法または他の方法を理解しているものと思われる。アルファ化澱粉の好適な例は、Ｂｕｎｇｅ  Ｍｉｌｌｉｎｇ  Ｉｎｃ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓｅ，ＭＯ）から入手できるＰＣＦ  １０００澱粉、およびＡｒｃｈｅｒ  Ｄａｎｉｅｌｓ  Ｍｉｄｌａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙから両者とも入手できるＡＭＥＲＩＫＯＲ  ８１８およびＨＱＭ  ＰＲＥＧＥＬを含むが、これらに限定されない。もし含まれるならば、乾いた粉末または液状の形の何れかのアルファ化澱粉は、それがスタッコの重量の約０．５−約１５％の固体の量で存在するように、硬化石膏組成物を形成するのに使用される混合物へ添加される。
【００７１】
他の周知の添加剤も必要に応じ使用されて、製品の特定の性質を変性する。糖例えばデキストロースは、ボードの末端で紙との結合を改善するのに使用される。もし硬さが必要ならば、硼酸が通常添加される。防火性は、バーミキュライトの添加により改善できる。これらおよび他の周知の添加剤は、本発明のスラリーおよびウォールボードに使用できる。
【００７２】
操作では、焼成した石膏がミキサーに向かってコンベヤーで運ばれる。ミキサーに入る前に、乾いた添加剤、例えば乾いた硬化促進剤が粉末状の焼成した石膏へ添加される。他の添加剤も水中へ添加できる。これは、添加剤が液体の形である場合に特に都合が良い。ほとんどの添加剤にとり、スラリー中に添加剤を含ませるのに厳密さは必要がなく、そして好都合であればどんな装置または方法でも用いて、それらは添加できる。ＭＥＬＦＬＵＸ  ＰＣＥ分散剤を用いるときに重要なことは、スタッコの添加前に分散剤を水へ添加することである。
【００７３】
発泡したスラリーは、柔らかい柔軟なブーツ状の囲いでボードラインへ運ばれ、そこで紙の表面仕上げシートの上に置かれそしてシートの幅一杯に拡げられる。第２の紙の表面仕上げシートが、随意にスラリーの表面に置かれて、連続する石膏ボードのサンドウィッチ状物を形成する。サンドウィッチ状物は、次に形成プレートの下を通り、その表面が柔らかいスラリーをプレスし、そして形成するボードを一定の厚さにならす。
【００７４】
いくつかの態様では、石膏製品は、空隙のサイズの分布を「微調整」するために、反復するプロセスにより作られる。特別の製品の最適な空隙のサイズ分布は、いくつかの場合、特定の地域の市場の事情により、一部限定される。原料または他のプロセスの条件の変化は、また空隙のサイズ分布に影響する。望ましい空隙のサイズ分布を得るために、または変化する条件の下で分布を維持するために、空隙のサイズ分布について変化または補正をするのが好都合である。いくつかの態様では、空隙のサイズ分布は、ポリカルボキシレート分散剤および消泡剤の量およびタイプが固定されていた後でも、変化できる。この方法を用いて調節されることになるが、他のプロセス条件特に水対スタッコの比は、実質的に一定に保持されるものとする。
【００７５】
この方法では、１つ以上の石けんおよび発泡用水の水性石けん混合物の最初の濃度を変化させる。種々の態様について水性石けん混合物中の石けんの重量濃度の有用な範囲は、約０．１−約２％、約０．１−約１．５％、約０．２−約１％、約０．１５−約０．７５％、約０．３−約０．７５％、約２．５−約０．５％、約０．２−約０．４％、そして約１−約２％である。
【００７６】
泡は、水性石けん混合物から予め発生する。泡を作る方法の１つは、石けん溶液と空気とを混合する泡発生器を用いる方法である。攪拌、乱流または混合を含む任意の混合方法が使用されて、石けんと空気とを組み合わせて泡を形成させる。水および空気の量は、特定の密度の泡を生ずるようにコントロールされる。泡の体積の調節は、乾いた製品の重量全体をコントロールするのに使用される。
【００７７】
このような発泡剤混合物は、「別に（オフライン）」予めブレンドされており、すなわち発泡した石膏製品を作るプロセスとは別なプロセスでブレンドされる。しかし、混合プロセスの一体的な「直結した（オンライン）」部分として同時かつ連続して第１および第２の発泡剤をブレンドするのが好ましい。これは、例えば、異なる発泡剤の別々の流れをポンプで移動させ、そして泡発生器（次に焼成した石膏スラリー中に挿入されそして混合される水性の泡の流れを発生するのに用いられる）でまたはその直前で流れを一緒にすることによって達成できる。この方法でブレンドすることにより、ブレンド中の第１および第２の発泡剤の比は、（例えば、別々の流れの１つまたは両者の流速を変えることによって）簡単かつ能率的に調節されて、発泡した硬化石膏製品において望ましい空隙の特徴を達成できる。このような調節は、最終製品の検査に応じてなされて、そのような調節が必要かどうかを決定する。このような「直結」ブレンド工程および調節工程の詳細な記述は、前に参考として引用したＵＳ５６４３５１０および５６８３６３５にある。
【００７８】
石膏スラリーは、焼石膏を混ぜる水、水硬性の成分、消泡剤およびポリカルボキシレート分散剤を混合し、均質なスラリーが得られるまでそれらを混合することにより製造される。分散剤は、好ましくは、焼石膏を混ぜる水と発泡用水との間に分かれて焼石膏を混ぜる水、発泡用水に添加されるか、またはミキサーへ直接添加される。乾いた成分は、スタッコを運ぶコンベヤーで組み合わされ、そしてミキサーへコンベヤーにより移動する。コンベヤーが動くにつれ、粘土および硬化促進剤を含む随意の乾いた成分がスタッコへ添加される。乾いた成分および焼石膏を混ぜる水は、高せん断ミキサーへ連続的に添加されて、石膏スラリーを形成する。随意の含水成分例えば抗たわみ剤および硬化遅延剤は、ミキサーへ直接添加される。焼石膏を混ぜる水、分散剤またはその両者の量は、以下に詳述される一定のスランプパティサイズを維持するために変化する。
【００７９】
スラリーおよび予め発生した泡は組み合わされて、発泡した石膏の芯を作る。石膏スラリーと予め発生した泡とを組み合わす方法の１つは、泡を加圧しそしてそれをスラリー中に押し込むことである。少なくとも１つの態様は、泡の環を使用して泡を分配する。泡の環は、それを通ってスラリーが流れる成形装置である。それは、スラリーが環を通るとき、加圧した泡をスラリー中に放出するための１つ以上のジェットまたはスロットを含む。泡の環の使用は、本明細書で参考として引用するＵＳ５６８３６３５に開示されている。泡とスラリーとを組み合わせる他の方法は、ミキサーへ泡を直接加えることである。
【００８０】
発泡した石膏の芯の空隙のサイズの分布は、水性石けん混合物中の石けんの濃度を調節することにより、細かくコントロールできる。発泡した石膏の芯が作られた後に、石膏の芯の内部の調査は、空隙の構造を明らかにする。空隙のサイズ分布の変化は、最初または前の濃度から石けんの濃度を変えることにより生ずる。もし内部が小さい空隙の余りに大きな部分をもつならば、水性石けん混合物中の石けん濃度は低下する。もし余りに多くの非常に大きな楕円または不規則な形状の空隙が見いだされるならば、石けんの濃度は上げなければならない。最適な空隙のサイズ分布は、製品、使用される場所または原料により変化するが、このプロセスの技術は、それがどのように規定されるかに関係なく、望ましい空隙のサイズ分布に向かって操作するのに有用である。多くの態様における望ましい空隙のサイズ分布は、使用している石膏について高い強さの芯を生じさせるものである。
【００８１】
例えば、いくつかの態様では、発泡した石膏の芯は、０．２５ｍｍより小さい空隙の体積の総計が０．２５ｍｍより大きい空隙の体積の総計よりも少ない空隙のサイズ分布を有しなければならない。空隙の全体積の実質的にすべては、実質的に直径約１．４ｍｍ以下の空隙でなければならない。これらの基準が満足されないと、水性石けん混合物中の石けんの濃度は調節され、そしてさらなるサンプルが調べられる。水性石けん混合物中の石けんの濃度は、もし約０．２５ｍｍより小さい空隙の体積の総計が余りに大きいと、低下されねばならない。もし空隙の全体積の極めて大きな部分が、１．４ｍｍより大きい直径を有する空隙であるならば、水性石けん混合物中の石けんの濃度は、上げなければならない。上記の基準は、いくつかの特定の態様の最適な芯の構造の２つの側面に過ぎない。
【００８２】
このプロセスは、必要に応じ可能な限りしばしば反復されて、望ましい空隙のサイズ分布を生ずるかまたは維持する。それは、また空隙のサイズ分布を変える他の方法、例えば分散剤のタイプまたは量の変化、泡の密度または安定な石けん対不安定な石けんの比の変化と組み合わせて、空隙のサイズ分布をより大きくコントロールするのに有用である。
【実施例１】
【００８３】
プラントの試験を行って、ナフタレンスルホネート縮合物分散剤（「ＮＳ」）とポリカルボキシレート分散剤とを比較した。試験中、石膏建築用パネルの２１５ｆｔ／分という一定の線速度を生成した。各サンプルおよびプロセス条件で使用される成分は、以下の表１に示される。特に示さない限り、残った成分のそれぞれの量は、建築用パネル製品の１０００平方フィートあたりのポンドでリストされる。「ＷＳＲ」は、水対スタッコの比であり、発泡用水、添加水および焼石膏を混ぜる水が含まれる。ガラス繊維は、スタッコの重量に基づいて０．３２％の量ですべてのサンプルへ添加された。これら２つの成分は、サンプルのそれぞれへ添加された。
【００８４】
２つのポリカルボキシレート分散剤を用いた。ＭＥＬＦＬＵＸ  ＰＣＥ  ３５６Ｌ／３５％ＮＤ（「３５６」）は、消泡剤および随意の界面活性剤なしの水中の分散剤であった。ＭＥＬＦＬＵＸ  ＰＣＥ  ４１０Ｌ／３５％ＦＦは、ポリカルボキシレート分散剤、消泡剤、界面活性剤および水の水性混合物であった。
使用されるＮＳ分散剤は、Ｄｉｌｏｆｌｏ−ＣＡ（Ｇｅｏ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、Ｌａｆａｙｅｔｔｅ、ＩＮ）であった。泡の製造では、Ｐｏｌｙｓｔｅｐ  Ｂ２５およびＳｔｅｏｌ  ＣＳ２３０石けん（Ｓｔｅｐａｎ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｎｏｒｔｈｆｉｅｌｄ、ＩＬ）を使用した。
【００８５】
スラリーの製造中、使用された分散剤の量は、スランプテストにより測定される、実質的に均一な流動可能性のスラリーを生ずるために変化した。ＨＲＡの量は、次に切断ナイフにとり良好な硬度になる最低の量に調節された。
【００８６】
【表１】
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【００８７】
スタッコ、ＨＲＡ、澱粉および粘土を含む乾いた成分は、ミキサーへの連続的な添加前に組み合わされた。焼石膏と混ぜる水および分散剤をミキサーへ連続的に添加した。その間、石けんを発泡用水と組み合わせて、ミキサーの外で泡を発生させた。スラリーがミキサーから連続的に放出されるにつれ、泡を加圧下スラリー中に押し込んだ。スラリーが柔らかいホースを下って形成用テーブルへ移動するときの乱流は、泡とスラリーとをともに十分にブレンドした。
【００８８】
形成用テーブルにおいて、スラリーは表面仕上げ紙の上に付着された。表面仕上げ用の紙の第２のシートをスラリーの上面に置き、ボードの「サンドウィッチ状物」を形成した。サンドウィッチ状物を次に形成用プレートの下を通して、紙の幅一杯にスラリーを平らに分配し、そして均一な厚さのサンドウィッチ状物を生成させた。連続するサンドウィッチ状物を、次にナイフでパネルに切断しそしてキルンで乾燥した。
【００８９】
表１から分かるように、少ない量の分散剤が、ＮＳ分散剤に比べてポリカルボキシレート分散剤を含むサンプルで使用された。その上、消泡剤および界面活性剤を含んだ４１０分散剤は、ポリカルボキシレート分散剤単独より少ない使用量で使用できた。遅延剤および石けんの量は、ときには、反復する製造プロセスの一部として、ポリカルボキシレート分散剤により減らされた。分散剤の量の減少は、それによる可能なコスト削減を生ずる。
【実施例２】
【００９０】
西部の石膏源からの焼成した石膏約６００ｇを用いて、０．６４の水対スタッコ比（ＷＳＲ）をもつスラリーを作った。ＭＥＬＦＬＵＸ  ＰＣＥ  ４１０Ｌ／３５％ＦＦを、スランプテストで一定のパティサイズを生ずる量で添加した。
泡を別の泡発生器で発生させ、混合時間の最後の部分中ミキサーへ添加した。泡は、約０．７５％の石けんを含む石けんと発泡用水との混合物により泡発生器で作った。石けんは、ＨＹＯＮＩＣ  ＰＦＭ−３３（Ｇｅｏ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、Ａｍｂｌｅｒ，ＰＡ）とＳｔｅｏｌ  ＣＳ−３３０（Ｓｔｅｐａｎ  Ｃｏ．Ｎｏｒｔｈｆｉｌｄ、ＩＬ）との９０：１のブレンドであった。以下のやり方は、残りのプロセスの条件を示す。
【００９１】
混合の順序およびやり方は、以下の通りである。
（１）水、分散剤および添加物をＨｏｂａｒｔミキサーのボウルに入れ、次に手で混ぜた。
（２）促進剤および特定の添加剤を予めブレンドされたスタッコをボウルへ加え、機械的な混合が始まる前に短い時間浸漬した。
（３）混合中、泡を密度コントロールのために添加した。泡の添加量は、目標とする密度に応じて変えた。
（４）スラリーを、泡の添加が終わった後に、さらに混合した。
（５）スラリーを次にスランプ、硬化時間、密度および芯の構造についてテストした。
【００９２】
テストが本当に分散剤の量を減らす能力に反映されているかどうかを確実にするために、遅延剤の量が変化したとき他のパラメーターを調節する必要があった。水／スタッコ比、スランプ、硬化時間およびドライ密度を一定に保った。スランプテストは、本明細書において参考として引用されるＵＳ２００６−０２８１８３７に記載されている。
【００９３】
すべてのテストは、同じ量の水で行われて、水／スタッコ比を同じにした。もし泡の量が変化したならば、焼石膏と混ぜる水は、水全部が一定に保持されるように調節された。遅延剤の量が変化した後、分散剤の量は、１８±０．５ｃｍの目標スランプを維持するように調節された。
【００９４】
遅延剤の増量は、ときには、硬化時間の延長を生じ、この場合、促進剤の量は、１００±５秒の一定の硬化時間を維持するように調節された。以下の表２では、「量」は、Ｌｂ／ＭＳＦで遅延剤の量をいい、「硬化」は硬化時間（秒）をいい、そして「ＣＳＡ」はＣＳＡ促進剤の量（ｇ）をいう。  
【００９５】
「ＰＣＥ」は、ＭＥＬＦＬＵＸ  ＰＣＥ４１０Ｌ／３５％ＦＦ分散剤の量（ｇ）をいい、一方「使用量」は、乾いた焼成した石膏の重量の重量％として分散剤の乾燥基準の量である。分散剤の量における変化は、スラリーの発泡特性を変えることができ、そのため泡の量を変えて、３７±１Ｌｂ／ｆｔ３の石膏注型物の目標とするドライ密度を維持した。この注型物のための型は、高さ９．１ｃｍの２０７ｍＬ容カップであり、そして縁まで満たした。注型物が硬化しつつある間スラリーがカップの縁から２ｍｍより深く沈降した場合、泡は十分に安定ではなかったことになり、そのため、テストを高い濃度の安定な石けんで繰り返した。石膏注型品の内部の検査により、泡の構造が明らかになった。もしすべてのサンプルが小さい泡を有したならば、テストは、低い石けんの濃度で繰り返した。もし非常に大きな楕円状または不規則な形状の泡が見いだされたならば、テストは、高い石けん濃度で繰り返した。石けん、分散剤および促進剤における調節が、注型品が実質的に同じようになされたとき、ＰＣＥ減少％は、コントロールサンプルで使用されるＰＣＥの量の％として使用されるＰＣＥの量の相違として計算された。
【００９６】
【表２】
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これらの実験で示されるＰＣＥ減少％は直線状ではなく、そして遅延剤と消泡部分をもつ分散剤との間の相乗作用を示す。
【実施例３】
【００９７】
西部石膏源からの焼成した石膏約６００ｇを用いて、０．７３０の水／スタッコ比（ＷＳＲ）を有するスラリーを作った。このＷＳＲは、完全に分散剤または遅延剤なしで１８±０．５ｃｍのスランプパティサイズを達成するために、選ばれた。
【００９８】
泡は、別の泡発生器で発生されそして混合時間の最後の部分中ミキサーへ添加された。泡は、約０．７５％の石けんを含む石けんと発泡用水との混合物により泡発生器で作った。石けんは、ＨＹＯＮＩＣ  ＰＦＭ−３３（Ｇｅｏ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、Ａｍｂｌｅｒ，ＰＡ）とＳｔｅｏｌ  ＣＳ−３３０（Ｓｔｅｐａｎ  Ｃｏ．Ｎｏｒｔｈｆｉｌｄ、ＩＬ）との種々のブレンドであって、すべての場合に同様な芯の空隙の分布を生じた。以下のやり方は、残りのプロセスの条件を示す。
【００９９】
混合の順序およびやり方は、以下の通りである。
（１）水、分散剤および添加剤をＨｏｂａｒｔミキサーのボウルに入れ、次に手で混ぜた。
（２）促進剤および特定の添加剤を予めブレンドされたスタッコをボウルへ加え、機械的な混合が始まる前に短い時間浸漬した。
（３）混合中、泡を密度コントロールのために添加した。泡の添加量は、目標とする密度に応じて変えた。
（４）スラリーを、泡の添加が終わった後に、さらに混合した。
（５）スラリーを次にスランプ、硬化時間、密度および芯の構造についてテストした。
【０１００】
このテストは、遅延剤が添加されたスラリーおよび添加されないスラリー、そして分散剤が添加されたスラリーおよび添加されないスラリーについて４つの条件を含んだ。それぞれの条件について、以下のパラメーターを実質的に一定に保った。硬化時間、ドライ密度目標値、スランプパティサイズおよび芯の空隙分布。スランプテストは、本明細書において参考として引用されるＵＳ２００６−０２８１８３７に記載されている。
【０１０１】
泡の量を望ましい密度を達成するために変化させると、焼石膏を混ぜた水を調節して発泡用水における変化をバランスすることができた。分散剤の量は、遅延剤の存在下または不存在下で作られたスラリーを比べるとき、実験３および実験４において一定に保たれた。同様に、遅延剤の量は、分散剤の存在下または不存在下で作られたスラリーを比べるとき、実験２および実験４において一定に保たれた。
【０１０２】
促進剤の量は、１１５±５秒の望ましい硬化時間を達成するように調節され、そしてＷＳＲは、検討中１８±０．５ｃｍの目標スランプを維持するように調節された。
分散剤またはＷＳＲの量の変化は、スラリーの発泡特性を変えることができ、そのため、泡の量は、４１±１Ｌｂ／ｆｔ３のドライ密度目標値を達成するために変化した。スラリーの一部を用いて、高さ９．１ｃｍの２０７ｍＬ容カップを満たした。もしスラリーがカップの縁から２ｍｍよりも深く沈降し、その間注型物が硬化しつつあったならば、泡は、十分に安定ではなく、そのため、より高い濃度の安定な石けんを用いてテストを繰り返した。石膏注型品の内部を検査して、泡の構造を明らかにした。もしすべてのサンプルが小さい泡をもったならば、テストを、より低い石けん濃度で繰り返した。もし非常に大きな楕円状または不規則な形状の泡が見いだされたならば、テストを、より高い石けん濃度で繰り返した。石けん、促進剤および水の調節は、各条件による製品が実質的に同じになるまで、行われた。「ＷＳＲの減少」は、各条件に関するＷＳＲ対実験１からのコントロールサンプルの差を比較することによって計算された。
【０１０３】
以下の表３において、「遅延剤」はＬｂ／ＭＳＦにおける遅延剤の量をいい、「硬化」は硬化時間（秒）をいい、そして「ＣＳＡ」はＣＳＡ促進剤の量（ｇ）をいう。
「分散剤」は、分散剤のタイプを示し、一方「分散剤（ｇ）」は３５％固体の含水基準での分散剤の量を示す。「使用量」は、乾いた石膏重量の％で示される分散剤の乾燥基準の量である。
【０１０４】
ＰＣＥ−４１０分散剤および遅延剤による実験４のＷＳＲ減少は０．０９５であった。これは、実験２（０．０１０ＷＳＲ減少である遅延剤単独の影響）および実験３（０．０７５ＷＳＲ減少であるＰＣＥ単独の影響）の個々の作用の合計より大きい。これは、この遅延剤とそれに結合した消泡部分をもつ分散剤との間の相乗作用を立証する。
【０１０５】
【表３】
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発泡したスラリーおよびそれから作られた建築用パネルの特別の態様が示されそして記述されたが、変化および改変が、その広い側面でそして請求の範囲に記載された本発明から離れることなく、それについて行われることが、当業者により理解されるだろう。
【図１】
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【国際調査報告】
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