(57)【要約】  本明細書には、少なくとも１つの高効率吸熱性添加剤を有する石膏製品が開示されている。石膏製品、例えば石膏パネルは、少なくとも１つの添加剤が存在するため、温度上昇の際に極高熱の有害効果を受けにくい。【選択図】図２
2015514602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの被覆シートにより少なくとも部分的に覆われた固化石膏コアを含み、
前記被覆シートの少なくとも１つが、紙およびアルミニウム三水和物を含む石膏製品。
【請求項２】
前記アルミニウム三水和物が、前記アルミニウム三水和物を有していない前記石膏製品の高温断熱指数と比べて、前記石膏製品の高温断熱指数を増加させるのに効果的な量で存在する、請求項１に記載の石膏製品。
【請求項３】
前記紙が、少なくとも紙パルプおよび前記アルミニウム三水和物から形成されており、前記アルミニウム三水和物が、乾燥時に、前記紙パルプの約５重量％〜約４０重量％の量で存在する、請求項１または２に記載の石膏製品。
【請求項４】
前記石膏製品が、パネルであり、前記パネルが、約２７ｌｂ／ｆｔ３（約４３０ｋｇ／ｍ３）〜約３７ｌｂ／ｆｔ３（約５９０ｋｇ／ｍ３）の密度、および約１７分より大きな高温断熱指数を有し、前記高温断熱指数が、ＡＳＴＭ刊行物ＷＫ２５３９２により決定される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の石膏製品。
【請求項５】
前記石膏製品がパネルであり、前記パネルが、約２７ｌｂ／ｆｔ３（約４３０ｋｇ／ｍ３）〜約３７ｌｂ／ｆｔ３（約５９０ｋｇ／ｍ３）の密度を有し、前記パネルが、ＵＬ  Ｕ４１９手順により調製された前記パネルの構築体を介する熱伝達を抑制するのに効果的であり、前記手順では、１つの表面が熱源に曝されており、反対側の非加熱表面が、それに取り付けられた複数のセンサを含み、前記非加熱表面の最大単一センサ温度が、ＵＬ  Ｕ４１９に従って測定すると、約３０分間の経過時間では約４１５°Ｆ未満であり、前記熱源が、ＡＳＴＭ基準Ｅ１１９−０９ａによる時間−温度曲線に従い、前記センサが、ＵＬ  Ｕ４１９手順によるパターンで配列されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の石膏製品。
【請求項６】
前記構築体が、前記パネル間に絶縁体を含む、請求項５に記載の石膏製品。
【請求項７】
２つの被覆シート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、
前記固化石膏コアが、少なくとも水、スタッコ、およびアルミニウム三水和物から形成され、
前記パネルが、約２７ｌｂ／ｆｔ３（約４３０ｋｇ／ｍ３）〜約３７ｌｂ／ｆｔ３（約５９０ｋｇ／ｍ３）の密度、および約１７分を超える高温断熱指数を有し、前記高温断熱指数が、ＡＳＴＭ刊行物ＷＫ２５３９２により決定される石膏パネル。
【請求項８】
前記アルミニウム三水和物が、前記スタッコの約２重量％〜約１０重量％の量で存在する、請求項７に記載の石膏パネル。
【請求項９】
２つの被覆シート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、
前記固化石膏コアが、少なくとも水、スタッコ、およびアルミニウム三水和物から形成され、
前記パネルが、約２７ｌｂ／ｆｔ３（約４３０ｋｇ／ｍ３）〜約３７ｌｂ／ｆｔ３（約５９０ｋｇ／ｍ３）の密度を有し、前記パネルが、ＵＬ  Ｕ４１９手順により調製された前記パネルの構築体を介する熱伝達を抑制するのに効果的であり、前記手順では、１つ表面が熱源に曝されており、反対側の非加熱表面が、それに取り付けられた複数のセンサを含み、前記非加熱表面の最大単一センサ温度が、ＵＬ  Ｕ４１９に従って測定すると、約３０分間の経過時間では約４１５°Ｆ未満であり、前記熱源が、ＡＳＴＭ基準Ｅ１１９−０９ａによる時間−温度曲線に従い、前記センサが、ＵＬ  Ｕ４１９手順によるパターンで配列されている石膏パネル。
【請求項１０】
前記構築体が、前記パネル間に絶縁体を含む、請求項９に記載の石膏パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、２０１２年２月１７日に出願された米国特許仮出願第６１／６００，５７４号の利益を請求するものであり、この文献は、参照によりその全体が組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
完成した石膏製品、高温の火炎またはガスにより生産されたもの等は、比較的高温に曝された場合、石膏の一部が十分な熱を吸収して、コアの二水石膏結晶から水の放出を開始させることができる。熱の吸収、および二水石膏からの水の放出は、石膏製品を介したまたは石膏製品内の熱伝達を一時的に遅延させるのに十分であり得る。石膏製品は、高温が直接それを介して通過するのを防止する障壁として作用することができる。石膏製品により吸収された熱は、熱源の温度および接触時間に応じて、石膏の一部を本質的に再焼成するのに十分であり得る。また、ある温度レベルでは、石膏製品に加えられた熱は、相変化を引き起こして、石膏の硬石膏化、および結晶構造の再編成をもたらす場合がある。幾つかの場合、塩および不純物の存在は、相転移温度に影響を及ぼし、結晶形態に違いをもたらす場合がある。
【０００３】
ある期間にわたる比較的高温の影響に耐える石膏パネルが生産されており、それらは、パネルを介したまたはパネル間の、およびそれらを使用したシステムへの（またはシステム介した）高熱レベルの通過を本質的に遅延することができる。耐火性または「防火性」と呼ばれる石膏パネルは、典型的には、熱が壁または天井構造を通過するのを遅延させるパネルの能力を増強するように配合されており、建物内の延焼を抑制する重要な役割を果たしている。そのため、建築法規当局および他の関連公的および民間団体は、典型的には、防火石膏パネルの耐火性能の基準を厳格に設定している。
【０００４】
石膏パネルが、火炎およびそれに伴う極高熱に耐える能力は、一般に認められている試験を実施することにより評価することができる。そのような試験の例は、ＵＬ  Ｕ３０５、Ｕ４１９、およびＵ４２３試験手順およびプロトコール等の、Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ（「ＵＬ」）により公開されているもの、ならびに米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）により公開されているＥ１１９仕様、例えばＥ１１９−０９ａに記載されている手順等、建設業界で日常的に使用されている。そのような試験の幾つかは、石膏パネルを使用した試験用構築体、通常は、木材または鋼鉄スタッドで形成された壁枠の両面に施工した単層のパネルを構築することを含む。試験に応じて、構築体に負荷力かけてもよく、またはかけなくともよい。ＵＬ  Ｕ３０５、Ｕ４１９、およびＵ４２３により構築された構築体等の構築体の一方の側の表面は、例えば、ＡＳＴＭ  Ｅ１１９手順で考察されているもの等の加熱曲線に従って、ある期間にわる温度上昇に曝される。
【０００５】
構築体の加熱側付近の温度および非加熱側の表面の温度が、試験中にモニターされ、熱に曝された石膏パネルが経験した温度および構築体から非曝露パネルに伝達された熱が評価される。試験は、パネルの１つまたは複数の構造が破損した場合、および／または構築体の非曝露側の温度が、所定の閾値を超えた場合に終了する。典型的には、これらの閾値温度は、そのようなセンサのいずれか１つでの最高温度、および／または構築体の非加熱側の温度センサの平均値に基づく。
【０００６】
ＵＬ  Ｕ３０５、Ｕ４１９、およびＵ４２３、ならびにＡＳＴＭ  Ｅ１１９に示されているもの等の試験手順は、全体として構築体を介した熱伝達に対する構築体の耐性に関する。また、上記試験は、１つの態様では、構築体が高温加熱に曝された場合に、構築体に使用される石膏パネルのｘ−ｙ方向（幅および長さ）の収縮に対する耐性の尺度を提供する。また、そのようなテストは、壁構築体のパネル間の開口間隙または空間の原因となり、その結果として構築体の内部空洞内を高温が通過することになる、構造完全性の喪失に対するパネルの耐性の尺度を提供する。別の態様では、上記試験は、パネルおよび構築体を介した熱伝達に耐える、石膏パネルの能力の尺度を提供する。そのような試験は、指定のシステムが、建物入居者および消防士／防火システムに、火災状態に対処または避難するための機会を提供する能力を反映する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
過去においては、種々の戦略が、防火石膏パネルの耐火性を評価するために使用された。例えば、密度がより低い石膏パネルと比べてより多くの石膏が使用されており、したがって吸熱体として作用して、パネル収縮を低減し、パネルの構造安定性および強度を増加させる、石膏（硫酸カルシウム二水和物）内に化学的に結合された水の量が増加された、より薄くより高密度なパネルコアが提供されている。あるいは、コアの引張強さを増加させることにより、および収縮応力をコアマトリクス全体に配分することにより石膏パネルの耐火性を増強するために、ガラス繊維および他の繊維を含む種々の成分が、石膏コアに組み込まれている。同様に、過去には、約１マイクロメートル未満のサイズのもの等の、ある量の粘土、および１マイクロメートル未満のサイズのもの等のコロイドシリカまたはアルミナ添加剤が、石膏パネルコアに耐火性（および高温収縮耐性）の増加を提供するために使用されている。しかしながら、石膏パネルのコアの重量および／または密度の低減は、パネルの構造完全性ならびに火災および高温状態に対する耐性に有害な効果を及ぼすだろう。
【０００８】
別の手法では、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）およびミネラル繊維またはガラス繊維が、石膏パネルのコアに添加されている。そのような手法では、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補償することが予想される。ミネラル／ガラス繊維は、石膏マトリックスの部分を共に保持すると考えられていた。例えば、極高温の損傷効果を受けにくい、例えば、より低重量の石膏製品を開発する必要性が依然として存在している。
【０００９】
この背景技術の説明は、読者を支援するために作成されており、従来技術の参照として受け取られるべきではなく、また、提示されている問題のいずれかそれ自体が、当技術分野において理解されていたことを示すものでもないことが理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本発明による石膏パネルの例示的な配合物の表である（表Ｉａ）。
【図１Ｂ】本発明による石膏パネルの例示的な配合物の表である（表Ｉｂ）。
【図２】実施例１で参照されている本発明の幾つかの実施形態による、ボード試料の分単位での平均断熱指数（ＴＩ）時間を、裏面紙のアルミニウム三水和物（ＡＴＨ）含有量の関数として示すグラフである。各ボード試料データ点では、ｌｂ／ｍｓｆで表わされるボード重量が示されている。
【図３Ａ】様々な量のＡＴＨを有する実施例２Ａの試料１〜２の高温断熱指数（ＴＩ）、高温収縮性（Ｓ）、および高温熱膨張（ＴＥ）試験の表である（表ＩＩａ）。
【図３Ｂ】様々な量のＡＴＨを有する実施例２Ａの試料３〜９の高温断熱指数（ＴＩ）、高温収縮性（Ｓ）、および高温熱膨張（ＴＥ）試験の表である（表ＩＩｂ）。
【図３Ｃ】様々な量のＡＴＨを有する実施例２Ａの試料１〜９の高温断熱指数（ＴＩ）、高温収縮性（Ｓ）、および高温熱膨張（ＴＥ）試験の表である（表ＩＩｃ）。
【図４】本発明の幾つかの実施形態による、図３ａの表ＩＩｂの試験データ、例えば実施例２Ａ、試料３〜９から取った高温断熱指数（ＴＩ）に対するスタッコの重量による重量パーセントとしてのＡＴＨの量をプロットした図である。
【図５Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、様々な量のＡＴＨを有する実施例２Ｂの試料１０〜１４の高温断熱指数（ＴＩ）、高温収縮性（Ｓ）、および高温熱膨張（ＴＥ）試験の表である（表ＩＩＩａ）。
【図５Ｂ】本発明の幾つかの実施形態による、様々な量のＡＴＨを有する実施例２Ｂの試料１５〜１７の高温断熱指数（ＴＩ）、高温収縮性（Ｓ）、および高温熱膨張（ＴＥ）試験の表である（表ＩＩＩｂ）。
【図５Ｃ】本発明の幾つかの実施形態による、様々な量のＡＴＨを有する実施例２Ｂの試料１０〜１７の高温断熱指数（ＴＩ）、高温収縮性（Ｓ）、および高温熱膨張（ＴＥ）試験の表である（表ＩＩＩｃ）。
【図６Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、ＡＴＨを有する実施例２Ｃの試料１８〜２０の高温断熱指数（ＴＩ）、高温収縮性（Ｓ）、および高温熱膨張（ＴＥ）試験の表（表ＩＶａ）である。
【図６Ｂ】本発明の幾つかの実施形態による、ＡＴＨを有する実施例２Ｃの試料１８〜２０の高温断熱指数（ＴＩ）、高温収縮性（Ｓ）、および高温熱膨張（ＴＥ）試験の表（表ＩＶｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の代替的な態様および特徴は、以下の詳細な説明および添付の図面から理解されるだろう。本明細書で開示された高効率吸熱性添加剤（ＨＥＨＳ添加剤）を有する石膏製品に関する原理は、他のおよび様々な実施形態での実施が可能であり、種々の点での改変が可能であることが理解されるだろう。したがって、以下の詳細な説明は、例示および説明に過ぎず、開示された原理の範囲を限定するものではないことが理解されるべきである。
【００１２】
本発明の幾つかの実施形態は、少なくとも１つの被覆シート、例えば、紙および少なくとも１つの高効率吸熱性添加剤、例えば、アルミニウム三水和物を含む、から本質的になる、またはこれからなる被覆シートの少なくとも１つにより、少なくとも部分的に被覆された固化石膏コアを含む、これから本質的になる、またはこれからなる石膏製品を提供する。
【００１３】
本発明の幾つかの実施形態は、２つの被覆カバー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、固化石膏コアが、少なくとも水、スタッコ、および少なくとも１つの高効率吸熱性添加剤、例えばＡＴＨから形成されており、パネルが、約２７ｌｂ／ｆｔ３（約４３０ｋｇ／ｍ３）〜約３７ｌｂ／ｆｔ３（約５９０ｋｇ／ｍ３）の密度、および約１７分を超える高温断熱指数を有する石膏パネルに関する。高温断熱指数は、ウェブアドレスｗｗｗ．ａｓｔｍ．ｏｒｇ／ＤＡＴＡＢＡＳＥ．ＣＡＲＴ／ＷＯＲＫＩＴＥＭＳ／ＷＫ２５３９２．ｈｔｍ、またはＡＳＴＭインターナショナルから他の形態または形式で入手可能である、ＡＳＴＭ  ＷＫ２５３９２報告書−石膏パネル製品の物理的試験のための標準試験法Ｃ４７３−０９の改訂版（以降、「ＡＳＴＭ刊行物ＷＫ２５３９２」）に示されている手順により決定することができる。
【００１４】
また、本発明の幾つかの実施形態は、２つの被覆シート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、固化石膏コアが、少なくとも水、スタッコ、および少なくとも１つの高効率吸熱性添加剤、例えばＡＴＨから形成されており、パネルが、約２７ｌｂ／ｆｔ３（約４３０ｋｇ／ｍ３）〜約３７ｌｂ／ｆｔ３（約５９０ｋｇ／ｍ３）の密度を有しており、パネルが、ＵＬ  Ｕ４１９手順に従って調製された上記パネルの構築体からの熱伝達を抑制するのに効果的であり、この手順では、１つの表面が熱源と接触し、反対側の非加熱の表面が、それに取り付けられた複数のセンサを含み、非加熱表面の最大単一センサ温度が、ＵＬ  Ｕ４１９に従って測定すると、約３０分の経過時間では約４１５°Ｆ未満であり、熱源が、ＡＳＴＭ基準Ｅ１１９−０９ａによる時間−温度曲線に従い、センサが、ＵＬ  Ｕ４１９手順によるパターンで配列されている石膏パネルを提供する。
【００１５】
石膏製品の製造では、物理的強度等の有益な特性を失わずに、製品の重量を低減させることが有利である。例えば、壁板ボードの場合、引掻き耐性およびコア硬度等のコア強度特徴には、壁板ボード産業が設定する最低基準がある。また、タイプＸ分類に必要なもの等の壁板ボード耐火性能を満たすことは、軽量化に必要とされるボードの石膏含有量の低減のため難しい。石膏の一部を除去することにより、高温での結合水分の喪失等の、石膏が示す吸熱能力がある程度、効果的に減少する。本発明の幾つかの実施形態は、少なくとも１つの高効率吸熱性添加剤の存在により、石膏の喪失を補償する。
【００１６】
本発明の実施形態では、石膏製品、または石膏製品を製作するための方法に有用な構成成分は、本明細書では高効率吸熱性添加剤（「ＨＥＨＳ添加剤」）と呼ばれる１つまたは複数の添加剤を含む。ＨＥＨＳ添加剤は、石膏製品の二水石膏成分からの脱水および水蒸気放出を引き起こす温度範囲で、同等量の二水石膏の吸熱能力を超える吸熱能力を有する。そのような添加剤は、二水石膏と同じまたは同様の温度範囲で分解し、水蒸気を放出する、アルミニウム三水和物または水酸化マグネシウム等の他の金属水酸化物等の化合物から選択することができる。同等量の二水石膏と比べて吸熱効率が高い他のＨＥＨＳ添加剤（またはＨＥＨＳ添加剤の組み合わせ）を使用することができるが、好ましいＨＥＨＳ添加剤は、防火用または他の高温応用用の石膏製品に使用した際に、二水石膏と比べて著しく高い吸熱器効率を提供し、あらゆる重量の増加またはＨＥＨＳ添加剤の他の望ましくない特性を相殺する。
【００１７】
例えば、実施形態では、１つまたは複数のＨＥＨＳ添加剤は、著しい温度増加に曝されると、熱を吸収する吸熱反応を起こすことになる。幾つかのそのような実施形態では、ＨＥＨＳ添加剤（複数可）の１単位質量当たりの分解熱（脱水反応でもよい）は、少なくとも約６８５ジュール／グラム、他の実施形態では、少なくとも約１０００ジュール／グラムを消費し、更に別の実施形態では、約１１００〜約１４００ジュール／グラムを消費する。分解熱は、例えば、下記の表に列挙されている通りであってもよい。表中、「Ｘ」は、「約［最上段行の対応値］〜約［最左列の対応値］」の範囲を表わす。例えば、最初の「Ｘ」は、「約１０００ジュール／グラム〜約１１００ジュール／グラム」の範囲である。
【００１８】
【表１】
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したがって、分解熱は、任意の前述の終点間および終点を含む範囲を有していてもよい。そのような実施形態では、ＨＥＨＳ添加剤（複数可）は、石膏製品、例えば石膏パネル中の二水石膏よりも著しく高い、関連温度範囲での１単位質量当たりの分解熱を有することができる。したがって、ＨＥＨＳ添加剤は、二水石膏の脱水により消費されるよりも、より多くのエネルギー（ジュール／グラム）を加熱中に消費する。
【００１９】
幾つかの実施形態では、ＨＥＨＳ添加剤（複数可）の最低分解温度は、約４０℃以上である。他の実施形態では、ＨＥＨＳ添加剤（複数可）の分解温度は、約４０℃〜約１０００℃；他の実施形態では、約１５０℃〜約４５０℃；他の実施形態では、約１５０℃〜約３００℃の範囲である。更に別の実施形態では、ＨＥＨＳ添加剤（複数可）は、約１５０℃で吸熱性熱分解を開始し、ＡＳＴＭ−Ｅ１１９温度曲線の典型的な１時間の終点温度である約９８０℃の温度で、実質的にまたは完全に分解される。分解温度は、例えば、下記の表に列挙されている通りであってもよい。表中、「Ｘ」は、「約［最上段行の対応値］〜約［最左列の対応値］」の範囲を表わす。例えば、最初の「Ｘ」は、「約１００℃〜約２００℃」の範囲である。
【００２０】
【表２】
2015514602.tif 000004
したがって、分解温度は、任意の前述の終点間および終点を含む範囲を有していてもよい。
【００２１】
１つの好ましいＨＥＨＳ添加剤は、結晶化した、またはそうでなければ結合された、または錯体化した水を含有する、アルミナ三水和物およびアルミナ水和物としても知られているアルミニウム三水和物（ＡＴＨ）を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。ＡＴＨは、典型的には、室温で非常に安定している。約１８０℃〜２０５℃より高温で、ＡＴＨは、典型的には、水蒸気を放出する吸熱性分解を起こす。そのようなＡＴＨ添加剤の分解熱は、約１０００ジュール／グラムよりも大きく、１つの好ましい実施形態では、約１１７０ジュール／グラムである。理論により束縛されないが、ＡＴＨ添加剤は、２０５℃超に加熱されると、以下のように分解して、結晶水のおよそ３５％を水蒸気として放出する：Ａｌ（ＯＨ）３−＞Ａｌ２Ｏ３・３Ｈ２Ｏ。ＡＴＨをＨＥＨＳ添加剤として使用する実施形態では、任意の好適なＡＴＨを使用することができる。実施形態では、オハイオ州アクロンのＡｋｒｏｃｈｅｍ  Ｃｏｒｐ．等の商業的供給業者からのＡＴＨを使用することができる。任意の好適な等級のＡＴＨを使用することができる。１つの例は、ＡＴＨ等級番号ＳＢ−３６である。ＡＴＨ等級番号ＳＢ−３６は、約２５ミクロンの中央値粒子サイズおよび約１ｍ２／ｇの表面積を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。他の実施形態では、任意の好適な中央値粒子サイズおよび表面積を有する他の好適な等級のＡＴＨを使用することができる。
【００２２】
他の実施形態では、ＨＥＨＳ添加剤（複数可）は、水酸化マグネシウムを含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。これらの実施形態では、水酸化マグネシウムＨＥＨＳ添加剤は、好ましくは、１８０℃〜２０５℃を超える温度で、約１３５０ジュール／グラム等、約１０００ジュール／グラムよりも大きな分解熱を有する。そのような実施形態では、オハイオ州アクロンのＡｋｒｏｃｈｅｍ  Ｃｏｒｐ．を含む商業的供給業者から市販されているもの等、任意の好適な水酸化マグネシウムを使用することができる。
【００２３】
好ましいＨＥＨＳ添加剤の増加した吸熱能力を使用して、ＨＥＨＳ添加剤を用いずに形成された産物に比べて、本明細書で開示された石膏製品の断熱特性を増加させることができる。本明細書で開示された石膏製品に組み込まれるＨＥＨＳ添加剤（複数可）の量および組成は、製品の所望の重量および密度、製品を形成するために使用されるスタッコの純度、製品配合、他の添加剤、および他の類似助剤の存在に応じて様々である。好ましいＨＥＨＳ添加剤が組み込まれている石膏パネル用の幾つかの好ましいコア配合の例は、図１（表Ｉａ）に要約されている。ＨＥＨＳ添加剤は、乾燥形態および／またはスラリー形態で添加することができ、乾燥成分は、典型的にはコアスラリーミキサーに添加され、液体成分はミキサーまたは他の段階または手順で添加される。
【００２４】
１つのそのような好ましい実施形態では、石膏製品は、ＨＥＨＳ添加剤を有していない石膏製品の高温断熱指数に比べて、石膏製品、例えば石膏パネルの高温断熱指数を増加させるのに有効な量で存在するＨＥＨＳ添加剤を含む焼成石膏スラリーから製作される。そのような量は、約２重量％〜約５重量％のスタッコ、約２重量％〜約７重量％のスタッコ、最大約１５重量％の量のスタッコであってもよい。そのような好ましい実施形態の幾つかでは、ＨＥＨＳ添加剤をコア配合物に組み込むことにより、配合中のスタッコ含有量を低減して、石膏製品の重量および密度を低減することが可能になる。ＨＥＨＳ添加剤の量は、例えば、下記の表に列挙されている通りであってもよい。表中、「Ｘ」は、「約［最上段行の対応値］〜約［最左列の対応値］」の範囲を表わす。例えば、最初の「Ｘ」は、「スタッコの重量に基づき約２重量％〜約３重量％」の範囲である。
【００２５】
【表３】
2015514602.tif 000005
したがって、量は、任意の前述の終点間および終点を含む範囲を有していてもよい。
【００２６】
ＨＥＨＳ添加剤の使用の１つの例では、取り除いたスタッコに対するＨＥＨＳ添加剤の重量比は、約１：１〜約１：２である。この比率が約１：２である、言いかえれば、約４０〜５０ｌｂｓ／ｍｓｆ（約０．２ｋｇ／ＳＱＭ）のＨＥＨＳ添加剤がコア配合物に組み込まれる１つのそのような例では、８０〜１００ｌｂｓ／ｍｓｆ（約０．４〜０．５ｋｇ／ＳＱＭ）のスタッコが、配合物から取り除かれる。したがって、この例では、約４０〜５０ｌｂｓ／ｍｓｆ（約０．２ｋｇ／ＳＱＭ）の軽量化が、製品の断熱特性を実質的に変化させずに達成される。（用語「ｍｓｆ」または「ＭＳＦ」は、１０００平方フィートの標準的略語であり、例えば、箱、段ボール媒体、および壁板ボード等の面積測定量である。用語「ＳＱＭ」は、平方メートルである。）
【００２７】
ＨＥＨＳ添加剤対コア配合物から除去されたスタッコにの比率は、使用されるＨＥＨＳ添加剤、その吸熱特性、特定のスタッコの吸熱特性、石膏コアの配合、製品の所望の断熱特性、所望の軽量化、および製品の物理的特性、および関連懸案事項に応じて様々であってもよい。アルミニウム三水和物を使用する幾つかの好ましい実施形態では、ＨＥＨＳ添加剤対除去スタッコの比率は、幾つかの実施形態では約１：２であり、他の実施形態では約１：３であり、更に別の実施形態では約１：４である。ＨＥＨＳ添加剤（複数可）対除去スタッコの比率は、ＨＥＨＳ添加剤組成物および応用が異なれば、異なる場合がある。
【００２８】
幾つかの実施形態では、ＨＥＨＳ添加剤、例えばＡＴＨは、熱に対する第１の障壁を提供するために、石膏製品の面材層、例えば面材紙の１つもしくは複数または全てに添加される。紙の熱吸収能力の増強は、熱が製品から移動する速度を遅延する。石膏製品が壁板ボードを含む実施形態では、熱移動の遅延は、その後ろの建築部材を保護することができる。加えて、ＨＥＨＳ添加剤は、面材紙の表面燃焼特性の向上を提供することができる。幾つかの実施形態では、ＨＥＨＳ添加剤は、紙コアの成分として配合することにより面材紙に組み込まれるか、および／または紙の表面に局所的に塗布される。幾つかの実施形態では、石膏製品は、ＨＥＨＳ添加剤を含む前面被覆シート、後面被覆シート、または両被覆シートを含む。
【００２９】
幾つかの実施形態では、ＨＥＨＳ添加剤粒子は、紙製造中の粉砕パルプに添加される。この場合、ＨＥＨＳ添加剤は、他の充填材（例えば、炭酸カルシウム）が添加されるのと同じ様式で充填材として添加することができ、製紙に使用される他の成分（糊剤）に追加してもよい。プレスおよび乾燥を含む製紙操作の残りは、通常の様式で続行することができる。
【００３０】
ＨＥＨＳ添加剤を有していない紙および／または石膏製品の高温断熱指数と比べて、紙および／または紙が使用されている石膏製品の高温断熱指数を増加させるのに有効な量でＨＥＨＳ添加剤粒子が存在する添加レベルで、製紙中の粉砕パルプにＨＥＨＳ添加剤粒子を添加することができる。これは、乾燥パルプの約５重量％から約４０重量％である。紙中のＨＥＨＳ添加剤の量は、例えば、下記の表に列挙されている通りであってもよい。表中、「Ｘ」は、「約［最上段行の対応値］〜約［最左列の対応値］」の範囲を表わす。例えば、最初の「Ｘ」は、「紙パルプの乾燥重量に基づき約５重量％〜約６重量％」の範囲である。
【００３１】
【表４】
2015514602.tif 000006
【００３２】
【表５】
2015514602.tif 000007
【００３３】
【表６−１】
2015514602.tif 000008
【表６−２】
2015514602.tif 000009
したがって、量は、任意の前述の終点間および終点を含む範囲を有していてもよい。
【００３４】
ＨＥＨＳ添加剤は、紙の表面に局所的に塗布することができ、そこでは、ＨＥＨＳ添加剤を有していない紙および／または石膏製品の高温断熱指数と比べて、紙および／または紙が使用されている石膏製品の高温断熱指数を増加させるのに有効な量でＨＥＨＳ添加剤が存在する。幾つかの実施形態では、局所塗布は、最大５０％の固形分でＨＥＨＳ添加剤を有する水系媒体からなる少なくとも１つの部分的コーティングの形態であり、ボード生産設備で塗布することができる。乾燥に際して、紙の表面のＨＥＨＳ添加剤（ＨＥＨＳ添加剤は、紙の表面にわたって分配されていてもよい）は、火災状況下の寿命を向上させるための熱保護障壁を生成することができる。
【００３５】
実施形態では、任意の好適な被覆シートを使用することができる。例えば、マニラ紙またはクラフト紙等の紙シートは、幾つかの実施形態では被覆シートとして使用することができる。幾つかの実施形態では、ボードが相当量の水分に曝されてもよいもの等の好適な被覆シートは、繊維マット等のマットを含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。
【００３６】
有用な被覆シート紙には、以下のものが含まれる：イリノイ州シカゴのＵｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｇｙｐｓｕｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＭａｎｉｌａ  ７−ｐｌｙおよびＮｅｗｓ−Ｌｉｎｅ  ５−ｐｌｙ；インディアナ州ニューポートのＣａｒａｕｓｔａｒから入手可能なＧｒｅｙ−Ｂａｃｋ  ３−ｐｌｙおよびＭａｎｉｌａ  Ｉｖｏｒｙ  ３−ｐｌｙ；ならびにイリノイ州シカゴのＵｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｇｙｐｓｕｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＭａｎｉｌａ  ｈｅａｖｙ紙およびＭＨ  Ｍａｎｉｌａ  ＨＴ（高張力）紙。例示的な背面被覆シート紙は、５−ｐｌｙ  Ｎｅｗｓ−Ｌｉｎｅである。例示的な表面被覆シート紙には、ＭＨ  Ｍａｎｉｌａ  ＨＴ（高張力）紙およびＭａｎｉｌａ  ７−ｐｌｙが含まれる。
【００３７】
本明細書で使用される場合、用語「マット」は、メッシュ材料を含む。繊維マットには、任意の好適な繊維マット材料が含まれ得る。例えば、幾つかの実施形態では、被覆シートは、ガラス繊維、ポリマー繊維、ミネラル繊維、または有機繊維等、またはそれらの組み合わせから作られたマットであり得る。ポリマー繊維には、これらに限定されないが、ポリアミド繊維、ポリアラミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維（例えば、ポリエチレンテレフタラート）（ＰＥＴ））、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、およびポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）が含まれる。有機繊維の例には、綿およびレーヨン等が含まれる。加えて、幾つかの実施形態は、上記に記載の繊維のいずれか１つまたは複数を実質的に含まない。本明細書で使用される場合、「実質的に含まない」は、組成物が、被覆シートの重量に基づき、０重量％の繊維を含有するか、繊維を含有しないか、または非効果的量もしくは極微量の繊維しか含有しないことを意味する。非効果的量の例は、当業者であれば理解するように、繊維の使用目的を達成するための閾値量未満の量である。極微量は、当業者であれば理解するように、成分に応じて、被覆シートの重量に基づき、例えば、０．１％以下、０．０５％以下、０．０１％以下、０．００５％以下、または０．００１％以下の繊維であり得る。
【００３８】
本発明の幾つかの実施形態でボードと共に使用される繊維マットは、織布または不織布マット等の多くの形態で市販されている。不織布マットは、結合剤により共に結合された繊維を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなっていてもよい。結合剤は、尿素ホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド、ステアリン酸化メラミンホルムアルデヒド、ポリエステル、アクリル、ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニルまたはアクリルで修飾または混合された尿素またはメラミンホルムアルデヒド等、およびスチレンアクリルポリマー等、またはそれらの組み合わせ等の、マット産業で典型的に使用される任意の結合剤であり得る。加えて、幾つかの実施形態は、上記に記載の結合剤のいずれか１つまたは複数を実質的に含まない。本明細書で使用される場合、「実質的に含まない」は、組成物が、被覆シートの重量に基づき、０重量％の結合剤を含有するか、結合剤を含有しないか、または非効果的量もしくは極微量の結合剤しか含有しないことを意味する。非効果的量の例は、当業者であれば理解するように、結合剤の使用目的を達成するための閾値量未満の量である。極微量は、当業者であれば理解するように、成分に応じて、被覆シートの重量に基づき、例えば、０．１％以下、０．０５％以下、０．０１％以下、０．００５％以下、または０．００１％以下の結合剤であり得る。
【００３９】
マットの繊維は、疎水性であってもよく、または親水性であってもよい。また、それらは、コーティングされていてもよく、またはコーティングされていなくともよい。好適なタイプの繊維マットの選択は、ボードが使用される応用のタイプに部分的に依存するだろう。例えば、ボードが、耐水性を必要とする応用に使用される場合、疎水性繊維を繊維マットに使用することができる。
【００４０】
約１．２ｌｂ／１００ｆｔ２（約５９ｇ／ＳＱＭ）〜約２．０ｌｂ／１００ｆｔ２（約９８ｇ／ＳＱＭ）の重量を有し、樹脂コーティングが、マット重量の約４０％〜約５０％を占める、Ｊｏｈｎｓ−Ｍａｎｖｉｌｌｅから入手可能なＤｕｒａｇｌａｓｓ不織ガラス繊維マットが有用である。他の有用な繊維マットには、これらに限定されないが、織物ガラスマットおよび非セルロース織布が含まれる。加えて、幾つかの石膏製品実施形態は、上記に記載の不織被覆シートを含んでいない。
【００４１】
２つの被覆シートが存在する実施形態では、第２の被覆シートは、材料およびコアに対する配向性の両方が第１の被覆シートと同じであってもよく、またはボードの反りが低減または除去されるように、第１の被覆シートと十分に類似した膨張および収縮特性および／または結合特徴を有していてもよい。ＨＥＨＳ添加剤を含む被覆シートを有する実施形態では、被覆シートは、任意の好適な重量およびカリパーを有していてもよい。
【００４２】
本発明の幾つかの実施形態は、少なくとも１つの被覆シートにより少なくとも部分的に被覆された固化石膏コアを含む石膏製品であり、被覆シートの少なくとも１つは、紙および少なくとも１つの高効率吸熱性添加剤、例えば、アルミニウム三水和物（ＡＴＨ）を含む。
【００４３】
幾つかの実施形態では、紙の重量は、約３５ｌｂ／ｍｓｆ（約０．１７ｋｇ／ＳＱＭ）〜約６０ｌｂ／ｍｓｆ（約０．３ｋｇ／ＳＱＭ）の範囲である。幾つかの態様では、第１の被覆シートは、約４０ｌｂ／ｍｓｆ（約０．２ｋｇ／ＳＱＭ）〜約６０ｌｂ／ｍｓｆ（約０．３ｋｇ／ＳＱＭ）の基本重量を有し、第２の被覆シートは、約３５ｌｂ／ｍｓｆ（約０．１７ｋｇ／ＳＱＭ）〜約５５ｌｂ／ｍｓｆ（約０．２７ｋｇ／ＳＱＭ）、例えば、約４５ｌｂ／ｍｓｆ（約０．２２ｋｇ／ＳＱＭ）〜約５５ｌｂ／ｍｓｆ（約０．２７ｋｇ／ＳＱＭ）、または約４８ｌｂ／ｍｓｆ（約０．２３ｋｇ／ＳＱＭ）〜約５３ｌｂ／ｍｓｆ（約０．２６ｋｇ／ＳＱＭ）の基本重量を有する。そのような重量マニラ紙を第１の被覆シートとして使用することにより、天井応用を含む全ての応用でパネルの引掻きおよび曲げ特性を向上させることができる。幾つかの実施形態では、紙カリパーは、約０．０１３インチ（約０．３３ｍｍ）〜約０．０１８インチ（約０．４６ｍｍ）の範囲である。
【００４４】
幾つかの実施形態では、石膏パネルは、２つの被覆カバー間に配置された固化石膏コアを含むか、これから実質的になるか、またはこれからなり、固化石膏コアは、少なくとも水、スタッコ、および少なくとも１つの高効率吸熱性添加剤、例えばＡＴＨから形成されており、パネルは、約２７ｌｂ／ｆｔ３（約４３０ｋｇ／ｍ３）〜約３７ｌｂ／ｆｔ３（約５９０ｋｇ／ｍ３）の密度、および約１７分を超える高温断熱指数を有する。
【００４５】
幾つかの実施形態では、石膏製品、例えばパネルは、他の実施形態のパネルの密度とは異なる密度を有する。幾つかの実施形態では、密度は、約１０ｌｂ／ｆｔ３（または「ポンド／立方フィート」（ｐｃｆ））〜約４０ｌｂ／ｆｔ３、または約２５ｌｂ／ｆｔ３〜約４０ｌｂ／ｆｔ３である。密度は、例えば、下記の表に列挙されている通りであってもよい。表中、「Ｘ」は、「約［最上段行の対応値］〜約［最左列の対応値］」の範囲を表わす。例えば、最初の「Ｘ」は、「約１０ｌｂｓ／ｆｔ３〜約１５ｌｂｓ／ｆｔ３」の範囲である。
【００４６】
【表７】
2015514602.tif 000010
他の実施形態では、密度は、例えば、下記の表に列挙されている通りであってもよい。表中、「Ｘ」は、「約［最上段行の対応値］〜約［最左列の対応値］」の範囲を表わす。例えば、最初の「Ｘ」は、「約２７ｌｂｓ／ｆｔ３〜約２８ｌｂｓ／ｆｔ３」の範囲である。
【００４７】
【表８】
2015514602.tif 000011
したがって、密度は、任意の前述の終点間および終点を含む範囲を有していてもよい。
【００４８】
石膏パネルが、火災およびそれに伴う極高熱に耐える能力は、適切な試験を実施することにより評価することができる。建設業界で日常的に使用されているそのような試験の例には、ＵＬ  Ｕ３０５、Ｕ４１９、およびＵ４２３試験手順およびプロトコール等の、Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ（「ＵＬ」）により公開されているもの、ならびに米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）により公開されているＥ１１９仕様書に記載されている手順等が含まれる。そのような試験の幾つかは、例えば、木材または鋼鉄スタッドで形成された壁枠の両面にパネルを単層で施工した石膏パネルを使用した試験用構築体を構築することを含む。試験に応じて、構築体に負荷力かけてもよく、またはかけなくともよい。構築体の１つの側の面は、ＵＬ  Ｕ３０５、Ｕ４１９、およびＵ４２３試験手順、ならびにＡＳＴＭ  Ｅ１１９手順で求められているもの等の加熱曲線により、ある期間にわたる温度上昇に曝される。
【００４９】
構築体の加熱側に近接した温度、および非加熱側の表面の温度が、試験中にモニターされ、熱に曝された石膏パネルが経験する温度、および構築体から非曝露パネルに伝達された熱が評価される。試験は、パネルの１つまたは複数の構造が破損した場合、および／または構築体の非曝露側の温度が、所定の閾値を超えた場合に終了する。典型的には、これらの閾値温度は、そのようなセンサの任意の１つの最高温度、および／または非曝露石膏パネルの表面のセンサが感知した温度の平均に基づく。
【００５０】
ＵＬ  Ｕ３０５、Ｕ４１９、およびＵ４２３、ならびにＡＳＴＭ  Ｅ１１９に示されているもの等の試験手順は、全体として構築体を介した熱伝達に対する構築体の耐性に関する。また、上記試験は、１つの態様では、構築体が高温加熱にかけられた場合に、構築体に使用される石膏パネルの、ｘ−ｙ方向（幅および長さ）の収縮に対する耐性の尺度を提供する。また、そのような試験は、壁構築体のパネル間の開口間隙または空間の原因となり、その結果として構築体の内部空洞内を高温が通過することになる構造完全性の喪失に対する、パネルの耐性の尺度を提供する。別の態様では、上記試験は、パネルおよび構築体を介した熱伝達に耐える石膏パネルの能力の尺度を提供する。そのような試験は、指定のシステムが、建物入居者および消防士／防火システムに、それぞれ火災状態から避難または対処するための機会を提供する能力を反映すると考えられている。
【００５１】
１つまたは複数の石膏製品、例えばパネルが熱の効果に耐える能力は、製品外側に断熱材を使用することにより支援することができる。また、断熱材を使用すると、例えば、石膏パネルによる熱通過の防止を支援するこことができる。例えば、上記に記載されているように、壁構築体は、木材または鋼鉄スタッドで形成された壁枠の両面に施工されている単層の石膏パネルで構築されていてもよく、そのような構築体は、スタッドと石膏パネルとの間の構築体内部に空間を含有するだろう。これらの空洞または空間のチャンバーは、空でもよく（つまり、単に空気を含有している）、または完全にもしくは部分的に充填されていてもよい（例えば、断熱材で）。断熱材の存在は、構築体の１つの面材石膏パネルから別の面材石膏パネルへのチャンバーを介した熱移動を低減することができる。したがって、断熱材を使用して、全体として壁構築体を介した熱移動を低減することができる。
【００５２】
構築体の１つまたは複数のチャンバー内に断熱材が存在すると、熱移動を低減することができ、構築体の１つまたは複数の石膏パネルは、より低重量／低密度を有することができる。石膏パネルコアに耐火性添加剤、例えばＨＥＨＳ添加剤が存在する場合と同様に、石膏製品の外側、例えばチャンバーに断熱材が存在すると、配合物のスタッコ含有量の低減が可能になり、石膏製品の重量および密度を減らすことができる。チャンバーの断熱材と組み合わせて、耐火性添加剤、例えばＨＥＨＳ添加剤を使用すると、重量／密度のさらなる低減が可能になる場合がある。
【００５３】
上述のように石膏製品の外側に断熱材を存在させるのは、壁構築体に限定されず、一般的な壁に限定されない。石膏パネルの重量／密度の低減は、充填可能なチャンバーが存在するあらゆる構築で実現することができる。例えば、この原理は、壁に加えて、天井（例えば、天井タイルを有する）、床（例えば、床タイルを有する）等に適用される。また、チャンバーは、複数の側が石膏製品、例えば石膏パネルにより囲まれていてもよく、または１つの側のみが石膏製品により囲まれていてもよい。
【００５４】
幾つかの実施形態では、石膏製品は、重量が低減されるが、外部断熱材の非存在下で、例えば上述のような、ある試験手順に依然として合格し、同じ石膏製品は、外部断熱材の存在下で更なる試験手順に合格する。石膏製品に耐火性添加剤、例えばＨＥＨＳ添加剤を使用することにより、および／または製品の外側に断熱材を使用することにより、耐火性が最大化され、重量／密度が最小限に抑えられるように、石膏製品を設計することができる。そのような最適化は、種々の建築環境での安全性要件を満たすことになる製品の設計に有用であり得る。例えば、商業用と住宅用では、例えば、壁構築体が異なる場合がある（スタッド、スタッド間隔等に、鋼鉄製が使用されるかまたは木製が使用されるか）。
【００５５】
熱移動が低減される限り、任意の好適な量の任意の好適な断熱材を、石膏製品の外部に使用することができる。好適な断熱材の例には、ミネラルウールおよびガラス繊維が含まれる。
【００５６】
ある実施形態では、石膏パネルは、２つの被覆シート間に配置された固化石膏コアを含むか、これから本質的になるか、またはこれからなり、固化石膏コアは、少なくとも水、スタッコ、および少なくとも１つの高効率吸熱性添加剤、例えばＡＴＨから形成されており、パネルは、約２７ｌｂ／ｆｔ３（約４３０ｋｇ／ｍ３）〜約３７ｌｂ／ｆｔ３（約５９０ｋｇ／ｍ３）の密度を有しており、パネルは、Ｕ４１９手順に従って調製された上記パネルの構築体を介する熱伝達を抑制するのに効果的であり、この手順では、１つの表面が熱源に曝され、反対側の非加熱の表面が、それに取り付けられた複数のセンサを含み、非加熱表面の最大単一センサ温度が、ＵＬ  Ｕ４１９に従って測定すると、約３０分間の経過時間では約４１５°Ｆ未満であり、熱源は、ＡＳＴＭ基準Ｅ１１９−０９ａによる時間−温度曲線に従い、センサは、ＵＬ  Ｕ４１９手順によるパターンで配列されている。
【００５７】
更に他の実施形態では、石膏パネルは、２つの被覆シート間に配置された固化石膏コアを含むか、これから本質的になるか、またはこれからなり、固化石膏コアは、少なくとも水、スタッコ、および少なくとも１つのＨＥＨＳ、例えばアルミニウム三水和物から形成されており、パネルは、約２５ｌｂ／ｆｔ３（約４００ｋｇ／ｍ３）〜約４０ｌｂ／ｆｔ３（約６４０ｋｇ／ｍ３）の密度を有しており、パネルは、それぞれＵＬ  Ｕ３０５、Ｕ４１９、およびＵ４２３手順の、少なくとも３０分間、他の実施形態では１時間の防火パネル基準を満たすように、ＵＬ  Ｕ３０５、Ｕ４１９、およびＵ４２３手順に従って調製された上記パネルの構築体からの熱伝達を抑制するのに有効である。
【００５８】
他の実施形態では、石膏製品は、少なくとも１つのＨＥＨＳ添加剤、例えばＡＴＨを含む天井タイルを含む。幾つかの実施形態では、天井タイルは、吸音パネルである。幾つかの実施形態の吸音パネルは、ミネラルウール、真珠岩、結合剤、および必要に応じて他の成分の水−フェルト希釈水性分散系による従来の製紙プロセスに類似した様式で調製される。そのようなプロセスでは、当業者であれば理解するように、分散系は、フォードリニエマシンまたはオリバーマット製造械のもの等の、移動有孔支持体ワイヤを流れる。分散系は、まず重力排水により、その後真空吸引により脱水される。湿潤マットは、加熱対流式オーブンで乾燥し、乾燥された材料は、所望の寸法に切断され、随意に塗料で上塗りされ、完成したパネルが得られる。本発明ではないが、この様式で調製されたパネルの例は、ＵＳＧ  Ｉｎｔｅｒｉｏｒｓから市販されているＡＵＲＡＴＯＮＥ（登録商標）天井タイルである。
【００５９】
幾つかの他の実施形態の吸音パネルは、湿式パルプ成形またはキャストプロセスにより製作される。このプロセスによると、例えば、粒状ミネラルウール繊維、充填剤、着色剤、加熱デンプン等の結合剤、および水を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる成形組成物を調製して、パネルを成形またはキャストする。組成物を、紙または紙で裏打ちされた金属箔で覆われた好適なトレーに設置し、その後、形成プレートを用いて組成物を所望の厚さにスクリードする。その後、ミネラルウール組成物で満たしたトレーを、オーブンに入れて乾燥する。本発明ではないが、この様式で調製されたパネルの例は、ＵＳＧ  Ｉｎｔｅｒｉｏｒｓから市販されているＡＣＯＵＳＴＯＮＥ（登録商標）天井タイルである。そのようなプロセスに関する更なる詳細は、米国特許第１，７６９，５１９号に提供されており、この文献は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００６０】
幾つかの他の実施形態の吸音パネルは、他の製造技術を使用することにより、例えば、ミネラル繊維および／または凝集体ならびにアニオン安定化ラテックス結合剤の希釈水性分散系を形成することにより、陽イオン性ポリアクリルアミド等の少量の凝集剤の添加により、結合剤固形物をミネラル繊維材料に結合させることにより、およびスラリーを支持体ワイヤの第１の浸漬区画に通して、もつれた構造体の組織内空間に水を有する開放性のもつれた構造体を形成することにより、製作される。物体から水を取り除き、開放性のもつれた構造に加熱乾燥空気を通すことにより、開放性構造を崩壊させずに物体を乾燥させる。そのようなプロセスは、例えば、ＵＳＧ  Ｉｎｔｅｒｉｏｒｓから入手可能なＭＡＲＳ（商標）パネルを製造するために使用される。そのようなプロセスに関する更なる詳細は、米国特許第５，２５０，１５３号に提供されており、この文献は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００６１】
幾つかの他の実施形態の吸音パネルは、他の製造技術を使用することにより製作される。１つのプロセスは、例えば、水、ミネラルウール、熱可塑性結合材、および／またはデンプンを含む希釈スラリー混合物を形成すること、および希釈スラリーを多孔性担体に分配して、重力排水により水を重力で取り除くことによりスラリーを脱水して基材マットにすることを含む。真空装置を調節して、重力脱水した基材マットを徐々に減圧し、基材マットを圧縮することになる静圧に基材マットを曝すことなく、基材マットを更に脱水する。基材マットを乾燥させ、低密度および優れた音吸収特性を有する吸音天井製品を形成する。そのようなプロセスに関する更なる詳細は、米国特許第７，８６２，６８７号に提供されており、この文献は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００６２】
吸音天井タイルにＡＴＨを使用することにより、その表面燃焼特性および耐火性を向上させることができる。天井タイルにＨＥＨＳ添加剤（複数可）を適用する方法は、幾つかの実施形態では、表面コーティングによるものであり、または他の実施形態では、結合繊維によるものである。表面コーティングの場合、例えばコーティング総固形物重量に基づき、約０．１重量％〜約２５重量％のＡＴＨを、コーティング中の他の充填剤およびラテックスと混合することができる。その結果生じたコーティングを、天井タイル基材マットの表面にスプレーまたはローラー塗布することができる。その後、湿潤コーティングを含有するマットを、約１２０℃から約２５０℃の温度に設定したオーブンで乾燥させることができる。結合繊維の場合、例えば、結合繊維の重量に基づき、約０．１重量％〜約２０重量％のＡＴＨを、まずマスターバッチのポリマー樹脂と混合することができる。その後、ポリマー樹脂を糸引きして、複合繊維にすることができる。ＨＥＨＳ添加剤、例えばＡＴＨは、複合繊維のコアまたはシースのいずれにも使用することができる。その後、複合繊維を、天井タイルの他の成分と混合することができる。混合物を、ｗｅｔｆｅｌｔプロセス（例えば、ＵＳＧ  ＩｎｔｅｒｉｏｒｓによるＡＵＲＡＴＯＮＥ（登録商標））により、ａｉｒｌａｙプロセス（例えば、米国特許出願公開第２００９／０２５３３２３号および第２００９／０２５２９４１号に記載されているようなもの、各々の文献は、参照により本明細書に組み込まれる）、またはキャストプロセス（例えば、ＵＳＧ  ＩｎｔｅｒｉｏｒｓによるＡＣＯＵＳＴＯＮＥ（登録商標））により、天井タイルの基材マットに形成することができる。例えば、ＡＴＨを含有する結合繊維は、例えば、約１２０℃〜約２５０℃の温度のオーブン中で、熱により活性化することができる。
【００６３】
幾つかの実施形態では、吸音パネルは、吸音層に固化石膏（つまり、硫酸カルシウム二水和物）を含む。そのような吸音パネルは、天井タイルの吸音特性を増強するために、例えば、ドリルされた、パンチされた、またはそうでなければパネルの深さ全体を貫通するように形成されていてもよい非常に大きな機械的に形成された穴を含んでいてもよい。デンマークのＤａｎｏｌｉｎｅ  ｏｆ  Ｖａｌｂｙから、およびＢｒｉｔｉｓｈ  Ｇｙｐｓｕｍから市販されている吸音パネルに見出されるもの等の、このタイプの吸音パネルの穴は、通常は、少なくとも１センチメートルの直径を有する。幾つかの実施形態では、そのような天井タイルは、吸音機能性裏打ちシートを含むことができる。吸音機能性裏打ちシートは、大きな機械的に形成された穴により伝達される音を吸収または消散させるガラスフリースまたはポリマー材料を含むことができる。天井パネル／吸音タイルは、米国特許出願公開第２００７／０２７７９４８号および第２０１１／０３１９５４３号、ならびに米国特許第７，３６４，０１５号および第７，８５１，０５７号に更に記載されており、これらの文献の各々は、参照により組み込まれる。
【００６４】
他の実施形態では、石膏製品は、少なくとも１つのＨＥＨＳ添加剤、例えばＡＴＨを含む接合化合物を含む。接合化合物は、防火応用の石膏パネルに使用される任意の接合化合物であり得る。幾つかの実施形態では、接合化合物は、水、焼成石膏、および使用可能な粘性スラリーを形成するのに望ましい、例えば充填剤、増粘剤、固化調節添加剤、および結合材等の他の成分を含むプラスター材料を含む。接合化合物は、枠組に設置された２つの隣接した壁板ボード間の接合部に塗布することができ、テープまたはメッシュ支持体に塗布されていることが多い。接合化合物を塗布する際に、典型的には、２つの壁板ボード間の接合部を滑らかにし、２枚の壁板ボードの各々の少なくとも部分をぼかして、接合部を隠し、見た目には均一な一体的外観を提供する。幾つかの接合化合物を使用して塗布すると、所望の効果を達成することができることが非常に多い。
【００６５】
接合化合物は、各塗布後に固化および乾燥させることができる。固化および乾燥プロセス中、焼成石膏は水と反応して、水和石膏または硫酸カルシウム二水和物結晶のマトリックスを形成する。固化石膏結晶の連結マトリックスの形成を可能にするのは焼成石膏の所望の水和であり、それにより、塗布された接合化合物の石膏構造に強度が付与される。接合化合物が固化および乾燥すると、複合体表面構造は、典型的には、均一に連続した壁表面の外観を生成するように装飾される。
【００６６】
火炎試験では、石膏ボードシステムは、接合部は、混合済みの（乾燥タイプ）接合化合物で充填されている、石膏ボード間の接合部で破損する場合がある。軽量の接合化合物は、無機充填剤、炭酸カルシウム（方解石−ＣａＣＯ３）、および膨張真珠岩、乾燥製品のほとんどの容積を占める場合がある低密度充填材を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）は、主要な結合剤であり得る。乾燥接合化合物は、ＰＶＡが約２００〜約３００°Ｆで分解し始めるため破損する場合があり、このポリマー、ならびに接合化合物中の他のポリマー添加剤は、温度が６００°Ｆを超えると発火する場合がある。例えば、配合物中の炭酸カルシウムを、固形物の総重量により約５％〜約２０％のレベルでＡＴＨに置換することにより、熱源の導入時に、接合化合物の物理的特性に悪影響を及ぼさずに、この分解プロセスを大幅に遅延させることができる。
【００６７】
種々の実施形態では、接合化合物は、乾燥または混合済みであり得る。乾燥接合化合物は、乾燥粉末形態で使用者に提供される。使用者は、接合化合物の使用準備ができたら、乾燥接合化合物に水を添加することができる。このタイプの接合化合物は、水を添加したら、硬化するまでに数分から数時間内の比較的短い使用期間を有し、湿潤状態で保管することができない。
【００６８】
対照的に、水は、製造中に混合済みの接合化合物の組成物に添加され、使用するまで比較的長期間（例えば、数か月）湿潤状態で保管することができる接合化合物が提供される。混合済み化合物は、使用前に化合物に添加する水をほとんどまたは全く必要としない場合がある。
【００６９】
種々の実施形態では、混合済み化合物は、乾燥タイプまたは固化タイプであってもよい。乾燥タイプの化合物は、蒸発による水の喪失時に硬化し、固化タイプの化合物は、焼成石膏（硫酸カルシウム半水和物）と水との間に生じる化学反応の結果として硬化する。
【００７０】
ＨＥＨＳ添加剤と共に使用するのに好適な接合化合物の他の例は、米国特許第６，４０６，５３７号および第６，８０５，７４１号、ならびに米国特許出願公開第２００８／０３０５２５２号に更に記載されており、これらの文献の各々は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００７１】
幾つかの他の実施形態の石膏製品は、少なくとも１つのＨＥＨＳ添加剤を含む石膏繊維パネルを含む。石膏繊維パネルは、例えば、湿式フェルトプロセス、または半乾式プロセスを使用して製造することができる。幾つかの実施形態では、ＡＴＨは、下敷きまたはタイル下地板応用に使用される繊維強化石膏配合物に添加するのが有益であり、熱性能の向上は、石膏壁板ボードで観察されるものに類似している場合がある。例えば、石膏量の約５％〜約２０％のＡＴＨを添加すると、更なる熱収縮能力に余裕があるため、この製品の熱挙動および耐火性が向上する。
【００７２】
１つの応用分野は、屋根カバーボードである。従来の石膏繊維屋根カバーボードは、１０００°Ｆを大きく上回る温度の断続的な火炎下および定常的な燃焼焼き印下で可燃性ウッドデッキを保護するその能力についてカバーボードが評価されるＵＬ  ７９０手順に基づいて試験すると、その耐火性が限定的であるため、応用が制限される場合があった。石膏繊維ボードに、少なくとも１つのＨＥＨＳ添加剤、例えばＡＴＨを組み込むことにより、ＨＥＨＳ添加剤（複数可）を有していない石膏繊維ボードと比べて、ＵＬ  ７９０手順に基づくその熱性能を向上させることができる。
【００７３】
幾つかの実施形態では、本発明による少なくとも１つのＨＥＨＳ添加剤を含む石膏繊維ボードは、米国特許第５，８１７，２６２号および／または第５，３２０，６７７号に教示されているように製作することができる。これらの文献の各々は、参照により本明細書に組み込まれる。一般的に、複合石膏／繊維材料を製作するプロセスは、約０．５重量％〜約３０重量％、好ましくは３重量％〜２０重量％の木質繊維を、対応する補完材の土、非焼成石膏と混合することから始まる。乾燥混合物を、十分な液体、好ましくは水と混合し、約７０重量％〜約９５重量％の水を有する希釈スラリーを形成する。スラリーは、およそ２８５〜３０５°Ｆの温度でオートクレーブ等の圧力容器中で加工することができ、これは、石膏を針状硫酸カルシウム半水和物結晶に変換するのに十分である。穏やかな撹拌または混合でスラリーを連続的に撹拌し、あらゆる繊維塊を解体し、粒子を全て懸濁させておくことが望ましい。半水和物が形成され、溶液から半水和物結晶として析出した後、スラリーがオートクレーブから放出される際に、産物スラリーに対する圧力を開放することができる。この時点で、任意の他の所望の添加剤を、スラリーに添加することができる。スラリーを、熱いうちに、ヘッドボックスに添加して、スラリーを多孔性フェルトコンベヤに分配することができる。コンベヤに載っている間に、フェルトコンベヤを介して水を吸い取り、コンベヤ表面でろ過ケーキを形成させる真空ポンプの作用により、スラリーを脱水することができる。９０％もの未結合水を、真空ポンプによりろ過ケーキから除去することができる。加熱スラリーの温度は、それが実質的に脱水され、ボードに湿式プレスされるまで、約１６０°Ｆを超える温度で維持することができる。水除去の結果として、ろ過ケーキを、再水和が始まり得る温度に冷却することができる。しかしながら、許容される時間内で再水和を達成するのに十分な程度に温度を低下させるためには、外部冷却を提供することが更に必要とされる場合がある。
【００７４】
広範な再水和が起こる前に、ろ過ケーキを、所望厚さおよび／または密度のボードに湿式プレスすることができる。ボードに、特殊な表面性状またはラミネート表面仕上げを付与する場合、プロセスのこのステップ中にまたはステップ後に付与することができる。圧力を徐々に増加させると共に生じて、産物の完全性を保存することができる湿式プレス中には、以下の２つのことが起こる：（１）さらなる水分、例えば残留水分の約５０％〜６０％を除去することができ、（２）さらなる水分を除去した結果として、ろ過ケーキを、更に冷却し、迅速な再水和が生じる温度に冷却することができる。硫酸カルシウム半水和物は、水和して石膏になり、その結果、針状カルシウム半水和物結晶は、木質繊維中および周辺の原位置で石膏結晶に変換される。再水和が完了した後、必要に応じて、ボードを切断および縁取りして、その後乾燥のために窯炉を通過させてもよい。乾燥温度は、表面の石膏の再焼成を一切回避するのに十分な程度に低く保つことができる。
【００７５】
幾つかの他の実施形態では、セメント系製品は、少なくとも１つのＨＥＨＳ添加剤、例えばＡＴＨを含む構造用セメント質パネルを含む。幾つかの実施形態では、セメント質パネルは、別々の繊維強化材により、またはメッシュ強化材の層間に分散されているセメント質結合剤の少なくとも１つまたは複数の層を含む。幾つかの実施形態では、補強材は、ガラス繊維メッシュ、または固化可能なスラリーの層にまたは層の間に、ローラーからシート様に塗布することができる同等物であり得る。石膏−セメント組成物は、米国特許第５，６８５，９０３号；第５，８５８，０８３号；第５，９５８，１３１号に一般的に記載されており、これらの文献の各々の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。構造用セメントパネルは、米国特許第７，４４５，７３８号に記載の様式で多層プロセスにより形成することができ、この文献は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００７６】
現在は約３／４”の厚さで製作されている構造用セメント質パネルは、結合剤配合物のおよそ３分の２の石膏を含むことができ、残りはポルトランドセメント、シリカフューム、および石灰である。石膏画分は、パネルに、その優れた耐火性能、表面燃焼特徴、および不燃性特徴を付与する。この石膏の一部を、スタッコの重量に基づき約５〜約２０重量％のＨＥＨＳ添加剤、例えばＡＴＨに置換（または付加）することにより、この製品の熱性能が更に増強され、より薄い切片の製造が可能になる。約１／４”〜約５／８”のサイズを含むより薄い切片は、適切な強度を有するより軽量でより薄い製品が望ましい、壁、シース、および屋根応用に使用することができる。ＨＥＨＳ添加剤、例えばＡＴＨは、スラリーと混合され充填材になる前に、配合物の一部として乾燥粉末全てと一緒に添加することができる。これは、スラリー鮮度特性または硬化強度に影響を及ぼさない。
【００７７】
本明細書に記載の石膏製品は、少なくとも１つのＨＥＨＳ添加剤、および個々にまたは任意の組み合わせで選択される以下の成分を含むか、これから本質的になるか、またはこれからからなっていてもよい。
【００７８】
スタッコ：石膏コアの結晶マトリックスを形成するために使用されるスタッコ（または焼成石膏）成分は、典型的には、天然または合成供給源に由来する、ベータ硫酸カルシウム半水和物、水溶性硫酸カルシウム硬石膏、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全てを含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。幾つかの実施形態では、スタッコは、少量の粘土、または石膏供給源に伴うかまたは焼成中、加工中、および／もしくはミキサーへのスタッコの送達中に添加される他の成分等の非石膏ミネラルを含む。
【００７９】
例として、図１の表Ｉａに参照されているスタッコの量は、石膏供給源が、少なくとも約９５％の純度を有することが仮定されている。したがって、上記の表Ｉで言及されているもの等の、コアスラリーを形成するために使用される成分およびそれらの相対量は、スタッコ供給源、純度、および含有量に応じて、変更または改変することができる。例えば、使用される石膏コアスラリーの組成および高膨張バーミキュライトの量は、石膏純度、石膏の天然または合成供給源、スタッコ含水量、スタッコ粘土含有量等に応じて、異なるスタッコ組成物毎に改変することができる。
【００８０】
高膨張微粒子：本発明により形成された、重量および密度が低減された石膏製品、例えばパネルは、火災およびそれに伴う極高熱条件に対する耐性の点で、従来の防火石膏パネルに典型的な石膏半水和物の増量に依存せずに、または「５等級」未膨張バーミキュライト（典型的には約０．０１５７インチ（約０．４０ｍｍ）未満の粒子サイズを有する）と呼ばれるもの等の、主に従来の比較的低膨張性のバーミキュライトに依存せずに、独特の予期しない結果を達成することができる。例えば、本発明のパネルの幾つかの実施形態では、５等級バーミキュライト（米国等級システム）および市販の防火石膏パネルに使用されている他の低膨張バーミキュライトと比べて高容積の膨張性を有するバーミキュライトの形態の高膨張性微粒子を使用することができる。
【００８１】
本明細書で「高膨張バーミキュライト」と参照されるバーミキュライトは、約１５６０°Ｆ（約８５０℃）で１時間加熱した後で、原体積の約３００％以上の膨張体積を有する。対照的に、５等級未膨張バーミキュライトは、典型的には、約１５６０°Ｆ（約８５０℃）で、約２２５％の膨張体積を有する。また高膨張バーミキュライトと同等の特性を有する他の微粒子を、本発明の幾つかの実施形態で同様に使用することができる。幾つかの実施形態では、約１５６０°Ｆ（約８５０℃）の温度を有するチャンバーに１時間入れた後、原体積の約３００％〜約３８０％の膨張体積を示す高膨張バーミキュライトを使用することができる。
【００８２】
１つのそのような高膨張バーミキュライトは、４等級未膨張バーミキュライト（米国等級システム）と呼ばれることが多い（米国特許第３，４５４，４５６号では、そのような高膨張バーミキュライトは、防火石膏壁板ボードに有用な成分としては拒絶された）。幾つかの実施形態では、本発明の製品に使用される高膨張バーミキュライト中の粒子の少なくとも約５０％は、約５０メッシュ（つまり、開口部が、約０．０１１７インチ（約０．２９７ｍｍ）超）よりも大きい。幾つかの実施形態では、少なくとも約７０％の粒子は、約７０メッシュ（つまり、開口部が、約０．００８３インチ（約０．２１０ｍｍ）超）よりも大きい。
【００８３】
他の実施形態では、異なるおよび／または外国の等級システムで分類されている高膨張バーミキュライトを使用することができる。そのような高膨張バーミキュライトは、本明細書で考察されているものに典型的な実質的に同様の膨張および／または耐熱特徴を有する。例えば、幾つかの実施形態では、欧州、南米、または南アフリカの０等級（ミクロン）または１等級（極微細）と分類されているバーミキュライトを使用することができる。
【００８４】
幾つかの実施形態では、バーミキュライト粒子の最大約５０％が約５００マイクロメートル未満であり、バーミキュライト粒子の最大約６０％が約５００マイクロメートル〜約１０００マイクロメートルであり、バーミキュライト粒子の最大約４０％が約１０００マイクロメートル〜約１５００マイクロメートルであり、バーミキュライト粒子の最大約２０％が約１５００マイクロメートル〜約３０００マイクロメートルである粒子分布を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる高膨張バーミキュライトを使用することができる。幾つかの実施形態では、高膨張バーミキュライトは、以下の分布によるバーミキュライト粒子を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなっていてもよい：粒子の約２５％〜約４５％が約５００マイクロメートル未満であり、粒子の約４０％〜６０％が約５００マイクロメートル〜約１０００マイクロメートルであり、粒子の最大約２０％が約１０００マイクロメートル〜約１５００マイクロメートルであり、粒子の最大約１０％が約１５００マイクロメートル〜約３０００マイクロメートルである。更に他の実施形態では、高膨張バーミキュライトは、以下の分布によるバーミキュライト粒子を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなっていてもよい：粒子の約５％〜約２０％が約５００マイクロメートル未満であり、粒子の約３５％〜６０％が約５００マイクロメートル〜約１０００マイクロメートルであり、粒子の約２０％〜約４０％が約１０００マイクロメートル〜約１５００マイクロメートルであり、粒子の最大約２０％が約１５００マイクロメートル〜約３０００マイクロメートルである。
【００８５】
更に他の実施形態では、本明細書で考察されている高膨張バーミキュライトと同様の加熱下での容積膨張挙動を示すように化学的に処理またはそうでなければ改変されたバーミキュライトも使用することができる。製品、例えばパネル、本発明の幾つかの実施形態に有用な高膨張バーミキュライトは、他のバーミキュライト、バーミキュライト混合物、および／またはバーミキュライト含有組成物（および他の粒子サイズおよびサイズ分布）、ならびに本明細書で開示されているパネルに典型的なパネル収縮および膨張特徴を提供する同等の膨張特性を有する他の粒子材料を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。また、他の好適な高膨張バーミキュライトおよび他の微粒子は、本明細書で開示されている重量および密度が低減された耐火石膏製品を提供する材料ではないという点で、本明細書で開示されたものと異なっていてもよい。
【００８６】
幾つかの実施形態では、本発明の重量および密度が低減された耐火石膏製品に使用される高膨張バーミキュライトは、様々な供給業者から市販されている市販の米国４等級バーミキュライトを含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。商業的生産業者の各々は、例えば、モース硬度、水分総量、自由水分、バルク密度、比割合、アスペクト比、陽イオン交換容量、溶解性、ｐＨ（蒸留水中の）、膨張比、膨張温度、および融点等の物理的特性の仕様を有する高膨張バーミキュライトを提供することができる。供給源が異なる高膨張バーミキュライトを使用した異なる実施形態では、これらの物理的特性は異なることになることが企図される。
【００８７】
幾つかの実施形態では、高膨張バーミキュライト粒子は、一般的に、石膏製品のコア部分全体に分布されている。他の実施形態では、高膨張バーミキュライト粒子は、一般的に、石膏製品のコア部分全体に均一に分布されている。
【００８８】
高膨張バーミキュライトは、一般的に、製品コアの低密度部分全体に無作為に分布されていてもよい。幾つかの実施形態では、製品のより高密度部分に、例えば、パネル表面（複数可）に隣接する上述の密度増加石膏層に、またはパネル縁部に沿ったより高密度のコアの部分等に、異なるバーミキュライト分布を有することが望ましい。他の実施形態では、高膨張バーミキュライトは、パネルの硬化縁部および表面等の、パネルのそうしたより高密度部分から実質的に除外されている。パネルのより高密度部におけるバーミキュライト粒子の含有量および分布のこのような変動は、バーミキュライトを他の適切な手段によりパネルの低密度コア部分用のスラリーに導入することにより、エッジミキサーを使用することにより、または当業者に知られている他の手段により、パネルのこれら部分に使用するためにコアスラリーミキサーからコアスラリーを糸引きする結果であってもよい。
【００８９】
これらは、コア全体に分布した、及び本発明の製品の幾つかの実施形態では他の製品中の粒子の分布と比べて特定の分布を示す高膨張粒子の量の更なる相当な変動であってもよい。高膨張粒子の量および分布におけるそのような変動は、他の要因の中でも、バーミキュライトの量およびタイプ、またはスラリーに組み込まれている他の粒子、高膨張粒子サイズおよびサイズ分布、コアスラリー組成、ならびにコアスラリーの混合および分布手順に依存するだろう。同様に、コア内の特定の粒子、粒子特性、および粒子サイズの分布は、様々であってもよく、製品形成プロセス中のコアスラリーの混合および分配中の同様の要因に依存する場合がある。
【００９０】
幾つかの実施形態では、高膨張粒子分布は、製品の通常使用中または高温および／もしくは火災状態中にコアの構造強度および完全性を著しく低減する、製品コアの部分での高膨張粒子の高濃度状態を回避する。これには、典型的な商業生産で遭遇するわずかな変動は含まれないだろう。また、高膨張粒子分布は、製品の特定の所望の応用のために、コアの１つまたは複数の部分の粒子濃度を変更することができる。
【００９１】
幾つかの実施形態では、製品の低密度コアにおける高膨張粒子の分布は、コアスラリーの混合中、スラリーを最初の被覆シートに通過させている間、および／またはスラリーを被覆シート全体に分布させている間に生じる。幾つかの実施形態では、高膨張粒子は、他の乾燥または半乾燥材料と共に、コアスラリーの混合および調製中にコアスラリーミキサーに添加される。あるいは、幾つかの他の実施形態では、高膨張粒子は、製品石膏コアの所望の部分内に高膨張粒子を広く分布させる他の手順、ステップ、または段階にて添加される。
【００９２】
加えて、幾つかの実施形態は、上述のような高膨張微粒子、例えばバーミキュライトのいずれか１つまたは複数を実質的に含んでいない。本明細書で使用される場合、「実質的に含んでいない」は、組成物が、スタッコの重量に基づき０重量％の高膨張微粒子を含有するか、または高膨張微粒子を含有しないか、または非効果的量または極微量の高膨張微粒子しか含有していないことを意味する。非効果的量の例は、当業者であれば理解するように、高膨張微粒子の使用目的を達成するための閾値量未満の量である。極微量は、当業者であれば理解するように、成分に応じて、スタッコの重量に基づき、例えば、０．１％以下、０．０５％以下、０．０１％以下、０．００５％以下、０．００１％以下の高膨張微粒子であり得る。
【００９３】
デンプン：当業者であれば理解するように、本発明の幾つかの実施形態の石膏製品、例えばパネルを調製するために使用されるコアスラリー配合物の実施形態は、デンプンを含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。本発明のパネルの幾つかの実施形態およびそのようなパネルを調製するための方法では、図１の表Ｉａに言及されているもの等のコアスラリー配合物は、アルファ化デンプンまたは機能的に同等のデンプンを含んでいる。生デンプンは、少なくとも１８５°Ｆの温度の水中でデンプンを処理することにより、または製品コアに使用されるデンプンのゲル形成を引き起こすための他の周知の方法により、アルファ化することができる。デンプンは、乾燥形態で、予め分散された液体形態で、または両方の組み合わせでコアスラリーに組み込まれてもよい。乾燥形態の場合、デンプンは、他の乾燥成分と共に、または別々の添加手順、ステップ、または段階で、コアスラリーミキサーに添加することができる。予め分散された形態の場合、デンプンは、例えば、計量水等の他の液体成分と共に、または別々の添加手順、ステップ、または段階で添加することができる。
【００９４】
本発明の実施で使用することができる容易に入手可能なアルファ化デンプンの幾つかの例は、Ｃａｒｇｉｌｌ，Ｉｎｃ．またはＡｒｃｈｅｒ  Ｄａｎｉｅｌｓ  Ｍｉｄｌａｎｄ  Ｃｏから市販されている予めゲル化された黄色コーンフラワーデンプンである。幾つかの実施形態では、デンプン成分は、ミズーリ州セントルイスのＢｕｎｇｅ  Ｍｉｌｌｉｎｇから入手可能なアルファ化コーンフラワー等の、少なくともアルファ化コーンスターチを含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。そのようなアルファ化デンプンは、以下の典型的な特徴：約７．５％の水分、約８．０％のタンパク質、約０．５％の油分、約０．５％の粗繊維、約０．３％の灰を有し、約０．４８ｐｓｉの生強度を有し、約３５ｌｂ／ｆｔ３（約５６０ｋｇ／ｍ３）のバルク密度を有する。更に他の実施形態では、コアスラリー配合物は、本発明の目的に好適な１つまたは複数の市販のヒドロキシエチルデンプンを含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。
【００９５】
幾つかの実施形態では、コアスラリー配合物は、ヒドロキシエチルデンプンを含む。本明細書で使用される場合、「ヒドロキシエチルデンプン」は、デンプンの遊離ヒドロキシル基の一部をヒドロキシエチル基で官能化するのに好適な試薬と反応させた天然、修飾、または処理デンプンである。ヒドロキシエチルデンプンは、場合によっては、エチル化デンプンと呼ばれる。デンプンは、例えば、デキストリン化、酸修飾、酵素修飾、機械的剪断、エーテル化、エステル化、架橋、および陽イオン化等、またはそれらの任意の組み合わせにより、ヒドロキシエチル化の前または後のいずれで修飾または処理することができる。
【００９６】
幾つかの実施形態では、アイオワ州マスカティーンのＧｒａｉｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されており、ＣＯＡＴＭＡＳＴＥＲ（登録商標）Ｋ９８Ｆエチル化コーンスターチとして販売されているヒドロキシエチルデンプンを使用することができる。他の実施形態では、インディアナ州ハモンドのＰａｃＭｏｏｒｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓから市販されており、Ｓ−Ｓｉｚｅ  ３０Ｇとして販売されているヒドロキシエチルデンプンを使用することができる。他の実施形態では、デンプンは、Ｔａｔｅ＆Ｌｙｌｅの２０１５Ｇｕｍまたは２０４０Ｇｕｍであってもよい。更に他の実施形態では、以下の典型的な分析を示す修飾コーンスターチを含む別の好適なヒドロキシエチルデンプンを使用することができる：１０〜１３％の水分、５．０〜７．５のｐＨ、９５％から１００メッシュまでの粒子サイズ、約１．５０の比重、約１０，０００ｇ／ｍｏｌを超える分子量、および約３５ｐｃｆ（約５６０ｋｇ／ｍ３）のバルク密度。上記のデンプンはいずれも、個々にまたは組み合わせて使用することができる。更に他の実施形態では、他のヒドロキシエチルデンプンを、個々にまたは組み合わせて使用することができる。また、米国特許出願公開第２００８／００７００２６号を参照されたい。この文献は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００９７】
他の実施形態では、石膏製品は、ＨＩ−ＢＯＮＤとしてミズーリ州セントルイスのＢｕｎｇｅ  Ｍｉｌｌｉｎｇから入手可能な酸修飾コーンフラワー等の酸修飾デンプンを含む他の有用なデンプンを含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。このデンプンは、以下の典型的な特徴を有する：約１０．０％の水分、約１．４％の油分、約１７．０％の冷水可溶物、約９８．０％のアルカリ流動度、約３０ｌｂ／ｆｔ３のバルク密度（約４８０ｋｇ／ｍ３）、および約４．３のｐＨをもたらす約２０％のスラリー。別の有用なデンプンは、カナダ、ケベック州モントリオールのＡＤＭ／Ｏｇｉｌｖｉｅから入手可能なＥＣＯＳＯＬ−４５等の非アルファ化コムギデンプンである。
【００９８】
幾つかの実施形態では、石膏製品は、本明細書に記載の複数の種類のデンプンを含むか、から本質的になるか、またはなる。他の実施形態では、石膏製品は、複数の方法で修飾することができる１つまたは複数のデンプンを含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。例えば、上述のように、デンプンは、ヒドロキシエチル化、および例えば酸修飾されていてもよい。また、別の例として、生デンプンを処理して、アルファ化を達成し、その後酸修飾してもよい。更に別の例として、デンプンは、ヒドロキシエチル化、アルファ化、および酸修飾されていてもよい。上述のように、石膏製品のデンプンはいずれも、本明細書に記載の１つまたは複数の方法で修飾することができる。
【００９９】
加えて、幾つかの実施形態は、上記に記載のデンプンのいずれか１つまたは複数、例えばアルファ化デンプンを実質的に含まない。本明細書で使用される場合、「実質的に含まない」は、組成物が、スタッコの重量に基づき、０重量％のデンプンを含有するか、デンプンを含有しないか、または非効果的量または極微量のデンプンしか含有しないことを意味する。非効果的量の例は、当業者であれば理解するように、デンプンの使用目的を達成するための閾値量未満の量である。極微量は、当業者であれば理解するように、成分に応じて、スタッコの重量に基づき、例えば、０．１％以下、０．０５％以下、０．０１％以下、０．００５％以下、または０．００１％以下のデンプンであり得る。
【０１００】
繊維：図１の表Ｉａで言及されているもの等の繊維が組み込まれている幾つかの実施形態、およびそのようなパネルを調製するための方法では、繊維は、ミネラル繊維、炭素および／またはガラス繊維、ならびにそのような繊維の混合物、ならびに同等の利点をパネルに提供する他の同等な繊維を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。幾つかの実施形態では、ガラス繊維は、石膏コアスラリーおよびその結果生じた結晶コア構造に組み込まれる。そのような実施形態の幾つかでは、ガラス繊維は、約０．５インチ（約１３ｍｍ）〜約０．７５インチ（約１９ｍｍ）の平均長さ、および約１１ミクロン〜約１７ミクロンの直径を有していてもよい。他の実施形態では、そのようなガラス繊維は、約０．５（約１３ｍｍ）〜約０．６７５インチ（約１７ｍｍ）の平均長さ、および約１３ミクロン〜約１６ミクロンの直径を有していてもよい。更に他の実施形態では、約８００℃を超える軟化点を有するＥ−ガラス繊維が使用され、１つのそのような繊維タイプは、少なくとも約９００℃を超える軟化点を有するＡｄｖａｎｔｅｘ（登録商標）ガラス繊維である（Ｏｗｅｎｓ  Ｃｏｒｎｉｎｇから入手可能）。当業者に知られているもの等のミネラルウールまたは炭素繊維は、本明細書で言及されているもの等のガラス繊維の代わりに、またはガラス繊維と組み合わせて使用することができる。
【０１０１】
加えて、幾つかの実施形態は、上記に記載の繊維のいずれか１つまたは複数を実質的に含まない。本明細書で使用される場合、「実質的に含まない」は、組成物が、スタッコの重量に基づき、０重量％の繊維を含有するか、繊維を含有しないか、または非効果的量または極微量の繊維しか含有しないことを意味する。非効果的量の例は、当業者であれば理解するように、繊維の使用目的を達成するための閾値量未満の量である。極微量は、当業者であれば理解するように、成分に応じて、スタッコの重量に基づき、例えば、０．１％以下、０．０５％以下、０．０１％以下、０．００５％以下、または０．００１％以下の繊維であり得る。
【０１０２】
リン酸塩：幾つかの実施形態では、図１の表Ｉａで言及されているもの等のリン酸塩またはリン酸イオンの他の供給源を、石膏製品、例えば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添加する。石膏製品は、リン酸塩を含むか、これから本質的になる、またはこれからなる。そのようなリン酸塩の使用は、リン酸塩を含有していない混合物から形成された固化石膏と比較して、強度が増加し、恒久的変形に耐性であり（例えば、たれ耐性）、寸法安定性を有する石膏コアの提供に寄与することができる。そのような実施形態の幾つかでは、製品および製品コアに寸法安定性または湿潤強度を供給し、コアの石膏半水和物が水和して、石膏二水和物結晶コア構造を形成する量で、リン酸塩供給源が添加される（例えば、形成プロセスのプレートから釜炉区間まで時間中に）。加えて、添加されたリン酸塩が遅延剤として作用する程度に、リン酸塩のあらゆる有害遅延効果を克服するのに必要なレベルの適切な促進剤を添加することができることが留意される。リン酸塩は、通常は、乾燥形態および／または液体形態で添加され、乾燥成分は典型的にはコアスラリーミキサーに添加され、液体成分はミキサーまたは他の段階または手順で添加される。
【０１０３】
本発明に有用なリン酸塩含有成分には、水溶性成分が含まれ、イオン、塩、または酸、すなわち、各々が２つ以上のリン酸ユニットを含む縮合リン酸、各々が２つ以上のリン酸塩ユニットを含む縮合リン酸塩の塩またはイオン、および例えば、米国特許第６，３４２，２８４号、第６，６３２，５５０号、および第６，８１５，０４９号に記載のもの等のオルトリン酸塩の一塩基塩または一価イオンの形態であってもよく、これらの文献の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。そのようなクラスのリン酸塩の好適な例は、当業者であれば明白であろう。例えば、これらに限定されないが、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を含む任意の好適な一塩基オルトリン酸塩含有化合物を、本発明の原理の実施に使用することができる。好ましい一塩基性リン酸塩は、リン酸一カリウムである。
【０１０４】
同様に、任意の好適な水溶性ポリリン酸塩を、本発明により使用することできる。ポリリン酸塩は、環式または非環式であってもよい。例示的な環式ポリリン酸塩には、例えば、トリメタリン酸塩およびテトラメタリン酸塩が含まれる。トリメタリン酸塩は、例えば、トリメタリン酸ナトリウム（本明細書では、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、およびトリメタリン酸アンモニウム、またはそれらの組み合わせ等から選択することができる。
【０１０５】
同様に、任意の好適な水溶性非環式ポリリン酸塩を、本発明により使用することできる。非環式ポリリン酸塩は、少なくとも２つのリン酸塩ユニットを有する。例として、本発明による好適な非環式ポリリン酸塩には、これらに限定されないが、以下のものが含まれる：ピロリン酸塩、トリポリリン酸塩、約６〜約２７個の反復リン酸塩ユニットを有するヘキサメタリン酸ナトリウム、約６〜約２７個の反復リン酸塩ユニットを有するヘキサメタリン酸カリウム、約６〜約２７個の反復リン酸塩ユニット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。本発明による好ましい非環式ポリリン酸塩は、ミズーリ州セントルイスのＩＣＬ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ＬＰから市販されているＣＡＬＧＯＮ（登録商標）であり、これは、約６〜約２７個の反復リン酸塩ユニットを有するヘキサメタリン酸ナトリウムである。
【０１０６】
好ましくは、リン酸塩含有化合物は、以下のものからなる群から選択される：分子式（ＮａＰＯ３）３を有するトリメタリン酸ナトリウム、約６〜約２７個の反復リン酸塩ユニットを有し、分子式Ｎａｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１を有し、式中ｎ＝６〜２７であ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二カリウム三ナトリウム、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個の反復リン酸塩ユニットおよび分子式（ＮＨ４）ｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１を有し、式中ｎ＝１０００〜３０００であるポリリン酸アンモニウム、または２つ以上の反復リン酸塩ユニットを有し、分子式Ｈｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１を有し、式中ｎが２以上であるポリリン酸。トリメタリン酸ナトリウムが最も好ましく、ミズーリ州セントルイスのＩＣＬ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ＬＰから市販されている。
【０１０７】
加えて、幾つかの実施形態は、上述のようなリン酸塩、例えばトリメタリン酸ナトリウムのいずれか１つまたは複数を実質的に含まない。本明細書で使用される場合、「実質的に含まない」は、組成物が、スタッコの重量に基づき０重量％のリン酸塩を含有するか、リン酸塩を含有しないか、または非効果的量または極微量のリン酸塩しか含有しないことを意味する。非効果的量の例は、当業者であれば理解するように、リン酸塩の使用目的を達成するための閾値量未満の量である。極微量は、当業者であれば理解するように、成分に応じて、スタッコの重量に基づき、例えば、０．００１％以下、０．０００５％以下、または０．０００１％以下のリン酸塩であり得る。
【０１０８】
分散剤：他の実施形態では、図１の表Ｉａで言及されているもの等の分散剤が、石膏コアスラリーに含まれていてもよい。本明細書に記載の石膏製品は、分散剤を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなっていてもよい。分散剤は、他の乾燥成分と共に乾燥形態で、および／または他の液体成分と共に液体形態で、コアスラリーミキサーに、または他のステップ若しくは手順で添加することができる。
【０１０９】
幾つかの実施形態では、そのような分散剤には、ナフタリンスルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合産物であるポリナフタリ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）および誘導体等のナフタレンスルホン酸塩が含まれていてもよい。そのような望ましいポリナフタレンスルホン酸塩には、ナフタレンスルホン酸ナトリウムおよびカルシウムが含まれる。ナフタレンスルホン酸塩の平均分子量は、約３，０００〜２７，０００の範囲であり得るが、分子量は、約８，０００〜１０，０００であることが好ましい。所与の固形物割合の水溶液では、より高い分子量の分散剤は、より高い粘性を有し、より低分子量の分散剤よりも多くの水需要が配合物にもたらされる。
【０１１０】
有用なナフタレンスルホン酸塩には、オハイオ州クリーブランドのＧＥＯ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なＤＩＬＯＦＬＯ；マサチューセッツ州レキシントンのＨａｍｐｓｈｉｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐ．から入手可能なＤＡＸＡＤ；およびインディアナ州ラファイエットのＧＥＯ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なＬＯＭＡＲ  Ｄが含まれる。例えば、ナフタレンスルホン酸塩は、好ましくは、固形分が約３５重量％〜約５５重量％の範囲の水溶液として使用される。ナフタレンスルホン酸塩は、例えば、固形分が約４０重量％〜約４５重量％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、ナフタレンスルホン酸塩は、例えば、ＬＯＭＡＲ  Ｄ等の乾燥固体または粉末形態で使用することができる。
【０１１１】
あるいは、他の実施形態では、ポリカルボキシラート分散剤等の、石膏スラリーの流動度を向上させるために有用な当業者に知られている分散剤を使用することができる。幾つかのポリカルボキシラート分散剤、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。スラリーに使用するための１つの好ましいクラスの分散剤は、２つの反復ユニットを含んでおり、米国特許第７，７６７，０１９号に更に記載されており、この文献は、「Ｇｙｐｓｕｍ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  ａ  Ｔｗｏ−Ｒｅｐｅａｔｉｎｇ  Ｕｎｉｔ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  Ｍａｋｉｎｇ  Ｔｈｅｍ」という名称であり、参照により本明細書に組み込まれる。これらの分散剤の例は、ＢＡＳＦ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ、ＧｍｂＨ（ドイツ、トロストベルク）の製品であり、ＢＡＳＦ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．（ジョージア州ケニソー）（以下、「ＢＡＳＦ」）により供給され、以下では「ＰＣＥ２１１型分散剤」として参照される。ＰＣＥ２１１型分散剤の特に有用な分散剤は、ＰＣＥ２１１（以下では「２１１」）と称される。本発明に有用なこのシリーズの他のポリマーには、ＰＣＥ１１１が含まれる。ＰＣＥ２１１型分散剤は、２００７年７月１３日に出願され、「Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ−Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ」という名称であり、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第１１／８２７，７２２号（米国特許出願公開第２００７／０２５５０３２号Ａ１）に、より完全に記載されている。
【０１１２】
そのようなＰＣＥ２１１型分散剤の１つのタイプの分子量は、約２０，０００〜約６０，０００ダルトンであってもよい。より低分子量の分散剤は、６０，０００ダルトンを超える分子量を有する分散剤よりも、固化時間のより少ない遅延を引き起こす。一般的に、側鎖の長さがより長いと、全体的な分子量の増加がもたらされ、より良好な分散性が提供される。しかしながら、石膏で試験すると、分散剤の効力は、分子量が５０，０００ダルトンを超えると低減されることが示されている。
【０１１３】
本発明の分散剤として有用な別のクラスのポリカルボキシラート化合物は、米国特許第６，７７７，５１７号に開示されており、以下では「２６４１型分散剤」と呼ばれる。この文献は、参照により本明細書に組み込まれる。ＰＣＥ２１１型および２６４１型分散剤の例は、ＢＡＳＦ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ、ＧｍｂＨ（ドイツ、トロストベルク）により製造され、米国ではＢＡＳＦ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．（ジョージア州ケニソー）から販売されている。好ましい２６４１型分散剤は、ＭＥＬＦＬＵＸ  ２６４１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ  ２６５１Ｆ、およびＭＥＬＦＬＵＸ  ２５００Ｌ分散剤として、ＢＡＳＦから販売されている。
【０１１４】
更に別の好ましい分散剤ファミリーが、ＢＡＳＦから販売されており、「１６４１型分散剤」と呼ばれる。１６４１型分散剤は、米国特許第５，７９８，４２５号に、より完全に記載されており、この文献は、参照により本明細書に組み込まれる。そのような１６４１型分散剤の１つは、ＭＥＬＦＬＵＸ  １６４１Ｆ分散性として、ＢＡＳＦから販売されている。使用することができる他の分散剤には、サウスカロライナ州チェスターのＣｏａｔｅｘ，  Ｉｎｃ．から入手可能なＣＯＡＴＥＸ  Ｅｔｈａｃｒｙｌ  Ｍ等の他のポリカルボキシラートエーテル、およびリグノスルホナート、またはスルホン化リグニンが含まれる。リグノスルホナートは、水溶性陰イオン性高分子電解質ポリマーであり、亜硫酸パルプ化を使用した木質パルプ生産の副産物である。本発明に有用なリグニンの１つの例は、コネチカット州グリニッジのＲｅｅｄ  Ｌｉｇｎｉｎ  Ｉｎｃ．から入手可能なＭａｒａｓｐｅｒｓｅ  Ｃ−２１である。
【０１１５】
加えて、幾つかの実施形態は、分散剤、例えば上記に記載のナフタレンスルホン酸塩のいずれか１つまたは複数を実質的に含まない。本明細書で使用される場合、「実質的に含まない」は、組成物が、スタッコの重量に基づき、０重量％の分散剤を含有するか、分散剤を含有しないか、または非効果的量または極微量の分散剤しか含有しないことを意味する。非効果的量の例は、当業者であれば理解するように、分散剤の使用目的を達成するための閾値量未満の量である。極微量は、当業者であれば理解するように、成分に応じて、スタッコの重量に基づき、例えば、０．１％以下、０．０５％以下、０．０１％以下、０．００５％以下、または０．００１％以下の分散剤であり得る。
【０１１６】
遅延剤／促進剤：固化遅延剤（５／８インチ厚のパネルでは、最大約２ｌｂ／ＭＳＦ（およそ９．８ｇ／ｍ２））または乾燥促進剤（５／８インチ厚のパネルでは、最大約３５ｌｂ／ＭＳＦ（およそ１７０ｇ／ｍ２））を、コアスラリーの幾つかの実施形態に添加して、スタッコ水和反応が起こる速度を変更することができる。本明細書に記載の石膏製品は、遅延剤／促進剤を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなっていてもよい。「ＣＳＡ」は、約５％の糖と共粉砕された約９５％の硫酸カルシウム二水和物を含み、２５０°Ｆ．（１〜２１℃）に加熱して糖をカラメル化した、好ましい固化促進剤の例である。ＣＳＡは、ＵＳＧ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能であり、米国特許第３，５７３，９４７号に従って製作することができる。この文献は、参照により本明細書に組み込まれる。硫酸カリウムは、好ましい促進剤の別の例である。「ＨＲＡ」は、別の例示的な好ましい促進剤であり、１００ポンドの硫酸カルシウム二水和物当たり約５〜約２５ポンドの糖の比率で、糖と共に粉砕されたばかりの硫酸カルシウム二水和物である。ＨＲＡは、米国特許第２，０７８，１９９号で更に説明されており、この文献は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０１１７】
湿潤石膏促進剤として知られている別の促進剤、即ち「ＷＧＡ」も、好ましい促進剤である。湿潤石膏促進剤の使用および製作方法の説明は、米国特許第６，４０９，８２５号に開示されており、この文献は、参照により本明細書に組み込まれる。この促進剤は、有機ホスホン酸化合物、リン酸塩含有化合物、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つの添加剤を含む。この特定の促進剤は、相当な長寿命を示し、湿潤石膏促進剤が、使用前に製作、保管、および長距離輸送さえできるように、その有効性を長期間にわたって維持する。湿潤石膏促進剤は、５／８インチ厚の壁板ボード製品の１０００平方フィート当たり約５ポンド〜約８０ポンドの範囲（およそ２４．３〜３９０ｇ／ｍ２）の量で使用することができる。
【０１１８】
加えて、幾つかの実施形態は、上記に記載の遅延剤／促進剤のいずれか１つまたは複数を実質的に含まない。本明細書で使用される場合、「実質的に含まない」は、組成物が、スタッコの重量に基づき、０重量％の遅延剤／促進剤を含有するか、遅延剤／促進剤を含有しないか、または非効果的量または極微量の遅延剤／促進剤しか含有しないことを意味する。非効果的量の例は、当業者であれば理解するように、遅延剤／促進剤の使用目的を達成するための閾値量未満の量である。極微量は、当業者であれば理解するように、成分に応じて、スタッコの重量に基づき、例えば、０．１％以下、０．０５％以下、０．０１％以下、０．００５％以下、または０．００１％以下の遅延剤／促進剤であり得る。
【０１１９】
発泡体：発泡体を、コア密度および製品重量の低減を提供する量で、コアスラリーに導入することができる。本明細書に記載の石膏製品は、発泡体を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなっていてもよい。発泡体を、適切な量、配合、およびプロセスでコアスラリーに導入することにより、最終乾燥製品のコア内に、所望のネットワークおよび分布の空気空洞および空気空洞間の壁を生成することができる。幾つかの実施形態では、発泡体組成物および発泡体導入系により提供される空気空洞のサイズ、分布、および／または空気空洞間の壁厚は、本明細書で考察されているもの、ならびに製品に同等の密度、強度、および関連特性を提供するものによる。この空気空洞構造は、中でもコア圧縮強度、パネル剛性、曲げ強度、引掻き強度耐性等の、製品強度特性を実質的に維持しつつ（または、幾つかの例では、向上させつつ）、石膏および他のコア成分ならびにコア密度および重量の低減を可能にする。
【０１２０】
幾つかの実施形態では、約５／８インチの公称パネル厚では、本発明の石膏パネルおよびそれを製作するための方法は、ＡＳＴＭ基準Ｃ４７３−０９によると、少なくとも約７０ｌｂ（約３２ｋｇ）と決定される引掻き耐性を有するパネルを提供する。他の実施形態では、パネルは、ＡＳＴＭ基準Ｃ４７３−０９によると、少なくとも約８５ｌｂ（約３９ｋｇ）と決定される引掻き耐性を有していてもよい。
【０１２１】
幾つかのそのような実施形態では、空気空洞の平均等価球直径は、少なくとも約７５μｍ、他の実施形態では、少なくとも約１００μｍであってもよい。幾つかの他の実施形態では、空気空洞の平均等価球直径は、約７５μｍ〜約４００μｍであってもよい。更に他の実施形態では、空気空洞の平均等価球直径は、約１００μｍ〜約３５０μｍであってもよく、標準偏差は、約１００〜約２２５であってもよい。他の実施形態では、空気空洞の平均等価球直径は、約１２５μｍ〜約３２５μｍであってもよく、標準偏差は、約１００〜約２００であってもよい。
【０１２２】
幾つかの実施形態では、約１５％〜約７０％の空気空洞は、約１５０μｍ以下の等価球直径を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。他の実施形態では、約４５％〜約９５％の空気空洞は、約３００μｍ以下の等価球直径を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなり、約５％〜約５５％の空気空洞は、約３００μｍ以上の等価球直径を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。他の実施形態では、約４５％〜約９５％の空気空洞は、約３００μｍ以下の等価球直径を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなり、約５％〜約５５％の空気空洞は、約３００μｍ〜約６００μｍの等価球直径を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。本明細書で平均空気空洞を考察する場合、約５μｍ以下の石膏コア中の空洞は、空気空洞の数または空気空洞サイズの平均値を計算するのに考慮されない。
【０１２３】
また、これらのおよび幾つかの他の実施形態では、そのような実施形態の空洞間の壁の厚さ、分布、および配置は、単独でおよび／または所望の空気空洞サイズ分布および配置と組み合わせて、製品強度特性を実質的に維持（または幾つかの場合では向上）させつつ、製品コア密度および重量の減少を可能にする。幾つかのそのような実施形態では、空気空洞を分離する壁の平均厚は、少なくとも約２５μｍであってもよい。幾つかの実施形態では、石膏コア内の空気空洞を規定および分離する壁は、約２５μｍ〜約２００μｍの、他の実施形態では約２５μｍ〜約７５μｍの、更に別の実施形態では約２５μｍ〜約５０μｍの平均厚を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。更に他の実施形態では、石膏コア内の空気空洞を規定および分離する壁は、約５〜約４０の標準偏差で約２５μｍ〜約７５μｍの平均厚を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。更に他の実施形態では、石膏コア内の空気空洞を規定および分離する壁は、約１０〜約２５の標準偏差で約２５μｍ〜約５０μｍの平均厚を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる。
【０１２４】
理論により束縛されないが、考察されている空気空洞サイズ分布および配置ならびに壁厚および分布を有する実施形態は、例えば、本明細書で開示された高膨張バーミキュライトと共に使用されると、石膏製品の高温特性向上を支援すると考えられる。発泡体空洞および壁厚は、高膨張バーミキュライトが高温条件で膨張する際に石膏コア構造に実質的欠陥が生成されるのを低減または実質的に阻むことを支援すると考えられる。
【０１２５】
所望の空洞および壁構造を生成するための発泡剤の使用の例には、米国特許第５，６４３，５１０号で考察されているもの等が含まれ、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。幾つかの実施形態では、第１のより安定性が高い発泡剤および第２の安定がより低い発泡剤の組み合わせを、コアスラリー混合物に使用することができる。他の実施形態では、所望の密度および製品強度要件が満たされる限り、１つのタイプの発泡剤のみが使用される。発泡体をコアスラリーに添加するための手法は、当技術分野で知られており、そのような手法の例は、米国特許第５，６４３，５１０号および第５，６８３，６３５号で考察されており、これらの文献の各開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０１２６】
加えて、幾つかの実施形態は、上記に記載の発泡体のいずれか１つまたは複数を実質的に含まない。本明細書で使用される場合、「実質的に含まない」は、組成物が、スタッコの重量に基づき、０重量％の発泡体を含有するか、発泡体を含有しないか、または非効果的量または極微量の発泡体しか含有しないことを意味する。非効果的量の例は、当業者であれば理解するように、発泡体の使用目的を達成するための閾値量未満の量である。極微量は、当業者であれば理解するように、成分に応じて、スタッコの重量に基づき、例えば、０．１％以下、０．０５％以下、０．０１％以下、０．００５％以下、または０．００１％以下の発泡体であり得る。
【０１２７】
シロキサン：幾つかの実施形態では、本発明の石膏製品、例えばパネルの耐水性は、パネルを製作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添加することにより向上させることができる。石膏製品は、シロキサンを含むか、これから本質的になるか、またはこれからなっていてもよい。好ましくは、シロキサンは、エマルジョンの形態で添加される。その後、シロキサンの重合を促進する条件化でスラリーを形作り、乾燥して、高度架橋シリコーン樹脂を形成する。シロキサンの重合を促進して高度架橋シリコーン樹脂を形成する触媒を、石膏スラリーに添加することができる。
【０１２８】
好ましくは、シロキサンは、一般的に、流動性直鎖水素修飾シロキサンであるが、環式水素修飾シロキサンであってもよい。そのようなシロキサンは、高度架橋シリコーン樹脂を形成することが可能である。そのような流体は、当業者に周知であり、市販されており、特許文献に記載されている。典型的には、本発明に有用な直鎖水素修飾シロキサンは、以下の一般式の反復ユニットを有するものを含むか、これから本質的になるか、またはこれからなる：
【０１２９】
【化１】
2015514602.tif 000012
式中、Ｒは、飽和または不飽和の一価炭化水素ラジカルを表わす。好ましい実施形態では、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、末端基を、縮合により除去することができ、シロキサン基は互いに結合して、シリコーン樹脂を形成する。また、鎖の架橋結合が生じる場合がある。その結果生じるシリコーン樹脂は、それが形成される際に、石膏マトリックスに耐水性を付与する。
【０１３０】
好ましくは、Ｗａｃｋｅｒ−Ｃｈｅｍｉｅ  ＧｍｂＨ（ドイツ、ミュンヘン）からＳＩＬＲＥＳ  ＢＳ９４という名称で販売されている無溶媒メチル水素シロキサン液が、シロキサンとして使用される。この製造業者は、この製品が水または溶媒を含有していないシロキサン液体であることを示している。乾燥成分の重量に基づき約０．３〜約１．０％のＢＳ９４シロキサンを使用することができる。乾燥スタッコ重量に基づき約０．４％〜約０．８％のシロキサンの使用が好ましい。
【０１３１】
シロキサンは、水とのエマルジョンまたは安定懸濁液を形成することができる。幾つかのシロキサンエマルジョンが、このスラリーでの使用に企図される。シロキサンの水中エマルジョンは、購入することもできるが、それらは、石膏製品の紙ボンド等の石膏品の特性を変更する傾向がある乳化剤を含んでいる場合がある。したがって、乳化剤を使用せずに調製されたエマルジョンまたは安定懸濁液が好ましい。好ましくは、懸濁液は、シロキサン液体を水と混合することにより、原位置で形成されるだろう。シロキサン懸濁液は、使用するまで安定条件で維持され、スラリー条件下で十分に分散を維持する。シロキサン懸濁液またはエマルジョンは、スラリー中に存在する場合がある、固化促進剤等の随意の添加剤の存在下で、十分に分散した状態を維持する。シロキサン懸濁液またはエマルジョンは、同様に、石膏製品が同様に形成されるステップを通して安定性を保つように維持される。好ましくは、懸濁液は、４０分間を超えて安定性を維持する。より好ましくは、少なくとも１時間にわたって安定を維持する。用語「エマルジョン」は、少なくともスタッコが約５０％固化するまで安定している真性エマルジョンおよび懸濁液を含むことが意図される。
【０１３２】
シロキサン重合反応は、自然にゆっくりと進行するため、製品を十分な期間保管して、発送前に耐水性を生じさせる必要がある。触媒は、重合反応を加速することが知られており、耐水性が生じるように石膏製品を保管するのに必要な時間を低減または排除する。シロキサン重合のための死焼酸化マグネシウムの使用は、米国特許第７，８９２，４７２号に記載されており、この文献の名称は、「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ  Ｗａｔｅｒ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ  Ｇｙｐｓｕｍ−Ｂａｓｅｄ  Ａｒｔｉｃｌｅ」であり、参照により本明細書に組み込まれる。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の相互作用が少ない。死焼酸化マグネシウムは、シロキサンの硬化を加速し、ある場合には、シロキサンをより完全に硬化させる。一貫した組成を有する死焼酸化マグネシウムが、市販されている。死焼酸化マグネシウムの特に好ましい供給源は、ＢＡＹＭＡＧ９６である。ＢＡＹＭＡＧ９６は、少なくとも０．３ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有する。強熱減量は、約０．１重量％未満である。酸化マグネシウムは、好ましくは、乾燥スタッコ重量に基づき、約０．１％〜約０．５％の量で使用される。
【０１３３】
焼成温度に応じて、少なくとも３つの等級の酸化マグネシウムが市販されている。「死焼」酸化マグネシウムは、１５００℃〜２０００℃で焼成されており、全てではないにしても、ほとんどの反応性が除去されている。ＭａｇＣｈｅｍ  Ｐ９８−ＰＶ（Ｍａｒｔｉｎ  Ｍａｒｉｅｔｔａ  Ｍａｇｎｅｓｉａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ、メリーランド州ベテスダ）は、「死焼」酸化マグネシウムの一例である。ＢａｙＭａｇ９６（Ｂａｙｍａｇ，Ｉｎｃ．カナダ、アルバータ州カルガリー）およびＭａｇＣｈｅｍ１０（Ｍａｒｔｉｎ  Ｍａｒｉｅｔｔａ  Ｍａｇｎｅｓｉａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ、メリーランド州ベテスダ）は、「死焼」マグネシアの一例である。「死焼」酸化マグネシウムは、１０００℃〜約１５００℃の温度で焼成されている。「死焼」酸化マグネシウムは、反応性の幅が狭く、高密度であり、通常は、動物飼料および肥料等の、ゆっくりとした分解または化学反応性が必要とされる応用に使用される。第３の等級は、約７００℃から約１０００℃の温度で焼成することにより生成される「軽焼」または「苛性」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、鋼鉄ボイラー添加剤、接着剤、および酸中和を含む広範な応用に使用される。軽焼マグネシアの例には、ＢａｙＭａｇ３０、ＢａｙＭａｇ４０、およびＢａｙＭａｇ３０（−３２５メッシュ）（ＢａｙＭａｇ，Ｉｎｃ．カナダ、アルバータ州カルガリー）が含まれる。
【０１３４】
参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，８０３、２２６号で言及されているように、好ましい触媒は、酸化マグネシウムおよびクラスＣフライアッシュの混合物で作られている。このように混合すると、いずれの等級の酸化マグネシウムも有用である。しかしながら、反応性が低減されているため、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反応性が比較的高いと、水素を生成する場合があるクラッキング反応に結びつく場合がある。水素が生成されると、製品が膨張し、スタッコが固化したところでクラックが引き起こされる。また、膨張は、スタッコが注がれる金型の破壊を引き起こし、製品の細部が失われ、製品が１つまたは複数の方向で変形してしまう結果となる。好ましくは、ＢａｙＭａｇ９６、ＭａｇＣｈｅｍ  Ｐ９８−ＰＶ、およびＭａｇＣｈｅｍ１０は、酸化マグネシウムの好ましい供給源である。好ましくは、酸化マグネシウムおよびフライアッシュは、計量水に添加する前にスタッコに添加される。これらのもの等の乾燥成分は、コンベヤに沿ってミキサーへと移動する際に、スタッコに添加されることが多い。
【０１３５】
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同等物が、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は、米国特許第７，８０３，２２６号の表Ｉに示されている。石灰が約２０重量％を超える高石灰含有量フライアッシュは、ある石炭の加工から得られる。参照により本明細書に組み込まれるＡＳＴＭ指定Ｃ−６１８には、クラスＣフライアッシュの特徴が記載されている。好ましいクラスＣフライアッシュは、ルイジアナ州ビッグ・ケイジャンＩＩのＢａｙｏｕ  Ａｓｈ  Ｉｎｃ．から供給されている。好ましくは、フライアッシュは、乾燥スタッコ重量に基づき、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、乾燥スタッコ重量に基づき、約０．２％〜約１．５％の量で使用される。
【０１３６】
シロキサンの触媒作用は、シロキサンのより迅速でより完全な重合および架橋結合をもたらし、シリコーン樹脂を形成する。スタッコの水和は、硫酸カルシウム二水和物結晶の連結マトリックスを形成する。また、シロキサン分子は、石膏マトリックスが形成されている間に、シリコーン樹脂マトリックスを形成している。これらは、少なくとも部分的に同時に形成されるため、２つのマトリックスは、互いに絡み合う。スラリー全体に分散された過剰な水ならびにフライアッシュ、酸化マグネシウム、および下述の添加剤を含むスラリーに対する添加剤は、間隙空間のマトリックスの全体に分散され、製品コアにわたって耐水性を達成する。幾つかの実施形態では、好適な量のアルファ化デンプンまたは機能的に等価なデンプンは、シロキサンと共に作用し、製品のより脆弱な縁部に沿った水の侵入を遅延させる。
【０１３７】
加えて、幾つかの実施形態は、上述のシロキサンのいずれか１つまたは複数を実質的に含まない。本明細書で使用される場合、「実質的に含まない」は、組成物が、スタッコの重量に基づき、０重量％のシロキサンを含有するか、シロキサンを含有しないか、または非効果的量または極微量のシロキサンしか含有しないことを意味する。非効果的量の例は、当業者であれば理解するように、シロキサンの使用目的を達成するための閾値量未満の量である。極微量は、当業者であれば理解するように、成分に応じて、スタッコの重量に基づき、例えば、０．１％以下、０．０５％以下、０．０１％以下、０．００５％以下、または０．００１％以下のシロキサンであり得る。
【０１３８】
幾つかの実施形態では、本発明の製品の調製に使用されるコアスラリー配合物は、スタッコの重量に基づき約２重量％を超える量のアルファ化デンプン（または機能的に等価なデンプン）と、スタッコの重量に基づき少なくとも約０．４重量％、好ましくは少なくとも約０．７重量％の量のシロキサンとの組み合わせを含むか、これから本質的になるか、またはこれからなっていてもよく、これは、約５％未満の吸水率を有する石膏製品を生成することができる。低密度製品は、従来の製品よりも著しくより大きな総容積を有し、空気および／または水の空洞を含むため、この耐水性特性は、特に有用であり得る。空洞容積の増加は、軽量製品を著しくより吸水性にすることが予想されるだろう。理論により束縛されることは望まないが、シロキサンが、形成された製品内で硬化すると、耐水性が発生し、少なくとも約２．０重量％のアルファ化デンプンが、シロキサンと共に作用して、まず水侵入を阻止し、その後デンプンによる水の取込みの際に、非常に粘性のデンプン／水の混合物を形成によることにより、製品縁部のミクロポアを介する水侵入を遅延させると考えられる。他の実施形態では、ヒドロキシエチルデンプン、またはアルファ化デンプンと機能的に等価なデンプンを、シロキサンと組み合わせて使用することができる。
【０１３９】
幾つかの実施形態では、石膏製品には、石膏製品を生成するために一般に使用される添加剤等の、他の好適な添加剤が含まれる。本明細書に記載の石膏製品は、これらの添加剤を含むか、これから本質的になるか、またはこれからなっていてもよい。そのような添加剤には、限定ではないが、以下のものが含まれる：ミネラルウール、真珠岩、粘土（例えば、カオリン）、炭酸塩（例えば、炭酸カルシウム）、ポリエステル、または他のポリマー等の構造添加剤、シリコーン、ならびに発泡剤、充填剤、糖、ホウ酸塩（曹灰硼鉱、灰硼石等）、およびホウ酸等の化学添加物、結合剤（例えば、デンプンおよびラテックス）、非ＨＥＨＳ添加剤色素または着色剤、殺真菌剤、殺生物剤、およびアミド化合物（例えば、硫酸塩−尿素複合体、炭酸塩−尿素複合体、ホウ酸塩−尿素複合体、またはマグネシウム−尿素複合体）等。これらのおよび他の添加剤の幾つかの使用例は、以下の文献に記載されている：例えば、米国特許第６，３４２，２８４号；第６，６３２，５５０号；第６，８００，１３１号；第５，６４３，５１０号；第５，７１４，００１号；および第６，７７４，１４６号；ならびに米国特許出願公開第２００４／０２３１９１６号Ａ１；第２００２／００４５０７４号Ａ１、および第２００５／００１９６１８号Ａ１。これらの文献の各々は、参照により本明細中に組み込まれる。加えて、幾つかの実施形態は、上記に記載の添加剤のいずれか１つまたは複数を実質的に含まない。本明細書で使用される場合、「実質的に含まない」は、組成物が、スタッコの重量に基づき、０重量％の添加剤を含有するか、添加剤を含有しないか、または非効果的量または極微量の添加剤しか含有しないことを意味する。非効果的量の例は、当業者であれば理解するように、添加剤の使用目的を達成するための閾値量未満の量である。極微量は、当業者であれば理解するように、成分に応じて、スタッコの重量に基づき、例えば、０．１％以下、０．０５％以下、０．０１％以下、０．００５％以下、または０．００１％以下の添加剤であり得る。また、石膏製品は、カーバイドを実質的に含まない場合がある。
【０１４０】
本発明の幾つかの実施形態の石膏ボードは、望ましい強度特徴を有するが、それでも超軽量であり、例えば、米国特許出願公開第２００７／００４８４９０号、第２００８／００９００６８号、および／または第２０１１／０１９５２４１号により製作することができる。これらの文献の各々は、参照により本明細書に組み込まれる。また、パラメーターの比率、例えば、ＴＩ対乾燥重量の比率またはＴＩ対密度の比率は、あらゆる実施形態に不可欠であることも企図される。本明細書に記載の任意のパラメーターは、２つの異なるパラメーターの各々の１つ値に基づく個々の値として、または２つの異なるパラメーターの各々の幾つかの値に基づく全体的な値としてのいずれかで、本明細書に記載の任意の他のパラメーターの比率として更に決定することができる（直線の傾き等の数学的関係性を決定するために、１つの値を別の値に対してプロットする場合等）。そのような比率を使用して、例えば、別のパラメーターの低減を補償または可能にするために、または別のパラメーターの許容される値を依然として提供する１つのパラメーターの低減の限度を決定するために必要な１つのパラメーターの増加を決定することができる。
【０１４１】
本発明の幾つかの実施形態の壁板ボードを含む石膏製品は、当技術分野で周知の技術を使用して製造することができる。例えば、米国特許第７，３６４，６７６号には、ミキサー、スラリーを調製するためのミキサー、および形成位置から、スラリーの連続堆積を受け取るための、表面材（例えば、被覆シート）の連続移動層を含むプロセスが開示されている。マット面ボードの製造は、例えば、同時係属で同一出願人の米国特許出願公開第２００８／０１９００６２号、第２００９／００２９１４１号、および第２０１０／０１４３６８２号に開示されており、これらの各々は、参照により本明細書に組み込まれる。手短かに言えば、上記プロセスは、典型的には、コンベヤまたはコンベヤ上にある形成テーブルに表面材を放出し、その後、それをミキサーの放出導管下に配置する（例えば、当技術分野で知られているゲート−キャニスタ−ブーツ配置、または米国特許第６，４９４，６０９号および第６，８７４，９３０号に記載の配置）ことを含む。当業者であれば理解するように、ボード製品は、典型的には、最初の表面材が、ボード設置後にボードの「表面」としての役割を果たすように、「表を下にして」形成される。セメント質組成物スラリーの成分を、放出導管を含むミキサーに供給し、それらを撹拌してスラリーを形成する。発泡体を放出導管に（例えば、米国特許第５，６８３，６３５号および第６，４９４，６０９号に記載のゲート等に）添加してもよい。スラリーを、表面材上に放出する。必要に応じて、スラリーを表面材に塗り広げる。例えば、米国特許第７，３６４，６７６号を参照されたい。多層コアボードの場合、最初のコア層を表面材上に直接塗布してもよく、または塗布する前にスキムコートを、表面材に塗布してもよい。スキムコートは、本明細書で考察されているように、表面材がコア層に結合するのを支援し、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１０／０２４７９３７号に記載のように、スラリーがボードの縁部を形成することもできるセメント質組成物の非常に薄く非常に高密度の層である。手短かに言えば、幾つかの実施形態では、スキムコートのスラリーを、表面材に塗布し、その後ローラーで表面材に塗り広げる。ローラーは、過剰なスキムコートスラリーが、ローラーの端部と表面材の端部との間の表面材上に収集されるように、表面材の幅より狭いことが多い。このスキムコートスラリーは、ボードの縁部を形成する。あるいは、別々のエッジホースを、縁部の配置に使用してもよい。スキムコートに関する更なる詳細は、米国特許第７，７３６，７２０号に提供されており、この文献は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０１４２】
幾つかの実施形態では、スラリーは、パネル前駆体である湿潤構築体を形成するように、第１の被覆シートと第２の被覆シートとの間に配置される。この点について、本明細書で使用される場合、「との間に配置される」は、被覆シートがスキムコートを含むことができると理解されるように、スキムコートを、コアと１つまたは両方の被覆シートとの間に随意に塗布または包含することができることを意味すると理解されるだろう。
【０１４３】
その延長線で、本発明の幾つかの実施形態の石膏パネルは、ＡＳＴＭ  １３９６／Ｃ  １３９６Ｍ−０６に基づきタイプＸのボードとして分類される１時間耐火性格付けを満たすように、それを介する熱伝達を抑制するのに効果的な構築体に使用することができる。幾つかの他の実施形態では、構築体は、例えば、ＵＬ  Ｕ４１９およびＵ４２３等の他のＵＬ構築体の仕様と一致する本発明の石膏パネルを使用して構築することができる。更に他の実施形態では、本発明の石膏パネルは、Ｕ３０５、Ｕ４１９、およびＵ４２３の少なくとも１つと実質的に等価な他の構築体に使用することができる。そのような構築体は、３０分基準に合格し、幾つかの実施形態では、１時間基準に合格し、他の実施形態では、Ｕ３０５、Ｕ４１９、Ｕ４２３、および他の等価な耐火試験手順の防火および該当するホース流試験に合格することができる。
【０１４４】
したがって、ある実施形態では、石膏製品は、少なくとも１つの被覆シートにより少なくとも部分的に覆われた固化石膏コア；紙およびアルミニウム三水和物を含む被覆シートの少なくとも１つを含む。
【０１４５】
別の実施形態では、石膏製品は、石膏パネルであり、固化石膏コアは、２つの被覆シートの間に配置されている。
【０１４６】
別の実施形態では、アルミニウム三水和物は、アルミニウム三水和物を有していない石膏製品の高温断熱指数と比べて、石膏製品の高温断熱指数を増加させるのに効果的な量で存在する。
【０１４７】
別の実施形態では、紙は、少なくとも紙パルプおよびアルミニウム三水和物から形成される。
【０１４８】
別の実施形態では、アルミニウム三水和物は、乾燥時に、紙パルプの約５重量％〜約４０重量％の量で存在する。
【０１４９】
別の実施形態では、紙は、アルミニウム三水和物の少なくとも部分的なコーティングを含む。
【０１５０】
別の実施形態では、紙は、水酸化マグネシウムを更に含む。
【０１５１】
別の実施形態では、固化石膏コアは、石膏結晶マトリックスを含み、パネルは、約３５ｐｃｆ（約５６０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有する。
【０１５２】
別の実施形態では、パネルは、約２７ｌｂ／ｆｔ３（約４３０ｋｇ／ｍ３）〜約３７ｌｂ／ｆｔ３（約５９０ｋｇ／ｍ３）の密度、および約１７分よりも大きな高温断熱指数を有し、高温断熱指数は、ＡＳＴＭ刊行物ＷＫ２５３９２により決定される。
【０１５３】
別の実施形態では、パネルは、約２７ｌｂ／ｆｔ３（約４３０ｋｇ／ｍ３）〜約３７ｌｂ／ｆｔ３（約５９０ｋｇ／ｍ３）の密度を有し、パネルは、ＵＬ  Ｕ４１９手順により調製された上記パネルの構築体を介する熱伝達を抑制するのに効果的であり、この手順では、１つ表面が熱源に曝されており、反対側の非加熱表面が、それに取り付けられた複数のセンサを含み、非加熱表面の最大単一センサ温度が、ＵＬ  Ｕ４１９に従って測定すると、約３０分間の経過時間では約４１５°Ｆ未満であり、熱源は、ＡＳＴＭ基準Ｅ１１９−０９ａによる時間−温度曲線に従い、センサは、ＵＬ  Ｕ４１９手順によるパターンで配列されている。
【０１５４】
別の実施形態では、構築体は、上記パネル間に絶縁体を含む。
【０１５５】
別の実施形態では、石膏パネルは、２つの被覆カバー間に配置された固化石膏コアを含み、固化石膏コアは、少なくとも水、スタッコ、およびアルミニウム三水和物から形成されており、パネルは、約２７ｌｂ／ｆｔ３（約４３０ｋｇ／ｍ３）〜約３７ｌｂ／ｆｔ３（約５９０ｋｇ／ｍ３）の密度、および約１７分を超える高温断熱指数を有しており、高温断熱指数は、ＡＳＴＭ刊行物ＷＫ２５３９２に従って決定される。
【０１５６】
別の実施形態では、アルミニウム三水和物は、スタッコの約２重量％〜約１０重量％の量で存在する。
【０１５７】
別の実施形態では、少なくとも１つの被覆シートは、少なくとも紙パルプおよびアルミニウム三水和物から形成される紙である。
【０１５８】
別の実施形態では、被覆シートは、アルミニウム三水和物の少なくとも部分的なコーティングを含む。
【０１５９】
別の実施形態では、石膏パネルは、２つの被覆シート間に配置された固化石膏コアを含み、固化石膏コアは、少なくとも水、スタッコ、およびアルミニウム三水和物から形成されており、パネルは、約２７ｌｂ／ｆｔ３（約４３０ｋｇ／ｍ３）〜約３７ｌｂ／ｆｔ３（約５９０ｋｇ／ｍ３）の密度を有しており、パネルは、Ｕ４１９手順に従って調製された上記パネルの構築体を介する熱伝達を抑制するのに効果的であり、この手順では、１つの表面が熱源に曝され、反対側の非加熱の表面が、それに取り付けられた複数のセンサを含み、非加熱表面の最大単一センサ温度が、ＵＬ  Ｕ４１９に従って測定すると、約３０分間の経過時間では約４１５°Ｆ未満であり、熱源は、ＡＳＴＭ標準Ｅ１１９−０９ａによる時間−温度曲線に従い、センサは、ＵＬ  Ｕ４１９手順によるパターンで配列されている。
【０１６０】
別の実施形態では、アルミニウム三水和物は、スタッコの約２重量％〜約１０重量％の量で存在する。
【０１６１】
別の実施形態では、少なくとも１つの被覆シートは、少なくとも紙パルプおよびアルミニウム三水和物から形成される紙である。
【０１６２】
別の実施形態では、被覆シートは、アルミニウム三水和物の少なくとも部分的なコーティングを含む。
【０１６３】
別の実施形態では、構築体は、上記パネル間に絶縁体を含む。
【０１６４】
上記は、実施形態の例に過ぎないことが留意されるべきである。他の例示的な実施形態は、本明細書の説明の全体から明白である。また、当業者であれば、これらの実施形態の各々は、本明細書で提供されている他の実施形態との種々の組み合わせで使用してもよいことが理解されるだろう。
【実施例】
【０１６５】
以下の例により、本発明が更に説明されるが、無論、その範囲を限定するものとは、いかなる点でも解釈されるべきでない。
【０１６６】
実施例１
この例では、石膏ボードの被覆シートとして使用される紙の配合物中での１つの好ましいＨＥＨＳ添加剤、ＡＴＨの使用が示されている。
【０１６７】
０（対照）、５、１０、１５、２０、および５０重量％のＡＴＨが、乾燥パルプの代わりに添加された手漉きシートの試料を製作した。パルプは、スラリー化された再利用段ボール古紙を含み、それに、糊剤および表示量のＡＴＨを添加した。その後、このスラリーを微細ふるいで脱水し、圧延して１２”×１２”サイズの薄いシートを形成し、その後、およそ２００°Ｆの温度で乾燥した。その後、これらのシートを、裏面紙としてボード試料の製作に使用した。
【０１６８】
ボードコア配合は、全ての試料で同じであり、２．１５の水−スタッコ比、１％の耐熱促進剤（ＨＲＡ）、０．７％の予めゲル化したデンプン、７％のバーミキュライト、０．１４％のトリメタリン酸ナトリウム、０．１３％のナフタレンスルホン酸塩分散剤、および０．５％のガラス繊維からなっていた（パーセントは全て、スタッコの重量による）。表面紙の坪量は、全てのボード試料で５２ｌｂｓ／ｍｓｆだった。キャストした後、１２”×１２”ボード試料（５／８インチ厚）を、重量が一定になるまで１１０°Ｆで乾燥させた。これにより、所与の配合パラメーターで、およそ１６００〜１６３５ｌｂｓ／ＭＳＦのボード重量がもたらされた。
【０１６９】
下記の試験を、ＡＳＴＭ刊行物ＷＫ２５３９２に従って実施した。熱性能の場合、縁部から離れたボード試料から、４つの４”円板を断熱試験用に抽出した。この試験は、石膏ボード試料の熱遮蔽能力を測定し、問題のボードの２つの円板間にサーモカップルをはさむことを含んでいた。その後、この構築体を、５００℃の炉に７５分間入れておき、サーモカップル温度が４０℃から２００℃に上昇するのに必要な時間を、「断熱（ＴＩ）」時間として分単位で記録した。各ボード試料から得られた４つの円板毎に、２つの構築体を試験した。
【０１７０】
上記条件の各々の平均ＴＩが、図２に示されている。図２には、各条件のボード重量がｌｂ／ｍｓｆで示されており、ボードには重量の一貫性が見られる。全体として、この一連の試験では、ＡＴＨ含有量が増加すると共に、ＴＩがほぼ単調に増加したことが測定された。２０％未満のＡＴＨ含有量では、ＴＩは、ＡＴＨが１０％増加する毎に、およそ０．８分（４８秒）の比率で増加した。２０％を超えるＡＴＨでは、ＴＩの向上は消失し、この特定の一連の試験では、２０％が最適だった可能性が高いことが示された。
【０１７１】
実施例２
この例では、石膏パネル用スラリーの配合物での、好ましいＨＥＨＳ添加剤、ＡＴＨの使用が示されている。
【０１７２】
本発明の幾つかの好ましい実施形態に有用な石膏コア配合物に使用される１つの好ましいＨＥＨＳ添加剤、アルミニウム三水和物（ＡＴＨ）の有効性に関する実験室研究を実施した。これらの配合物を使用して製作した試料パネルの特性を、高温断熱指数（「ＴＩ」）および高温収縮（「ＳＨ％」）および高温厚さ膨張（「ＴＥ％」）の点で評価した。本明細書で考察されている実施例２Ａ、２Ｂ、および２Ｃでは、コア配合物試料１〜２０について各実施例で考察されている配合に従って、様々な量のスタッコ、高膨張バーミキュライト、ＡＴＨ、耐熱促進剤（「ＨＲＡ」）、アルファ化デンプン、トリメタリン酸ナトリウム、ガラス繊維、ナフタレンスルホン酸塩分散剤、および水を使用して、コア配合物を調製した。
【０１７３】
各成分の量は、重量「部」で提供されており、これは、ポンド、グラム、または他の測定単位であってもよい。コア配合物の成分の値が、パーセントとして表わされている場合、それは、スタッコ成分に対する重量パーセントとしての成分量を指す。成分の量が、１０００平方フィート当たりのポンド（ｌｂ／ｍｓｆ）で表わされる場合、報告値は、配合物中の成分の重量に基づく、約５／８インチ厚（およそ０．６２５インチ、１５．９ｍｍ）のパネルの１０００平方フィート中の成分の重量と等価な近似計算値である。
【０１７４】
各試料配合物毎に、乾燥成分を、ワーリングミキサーで水と混合して、一貫した十分に混合された石膏スラリーを提供した。その後、２つのおよそ１２インチ×１２インチ（３０．５ｃｍ×３０．５ｃｍ）で、厚さが約５／８インチ（およそ０．６２５インチ、１５．９ｍｍ）のパネルを、各試料配合物を用いて形成した。パネルを形成するために、各試料配合物に由来するスラリーを、約４８ｌｂ／ｍｓｆの上層紙と約４２ｌｂ／ｍｓｆの下層紙との間に手作業でキャストした。
【０１７５】
キャストパネルの各々を、スタッコの水和が実質的に完了するまで固化させ、その後約３５０°Ｆ（約１７７℃）で約２０分間、および約１１０°Ｆ（約４０℃）で４８時間乾燥した。配合物の含水量を使用して、固化乾燥手作業キャスト試料の表示重量および密度を提供した。発泡体は、試料配合物に添加しなかった。配合物試料１〜２０から形成されたパネルの以下の近似値は、図３、５、および６、表ＩＩａ〜ＩＶｂに報告されている：パネル密度（１立方フィート当たりのポンド）、高膨張バーミキュライト％、ｌｂ／ｍｓｆでの近似スタッコ重量、近似ＡＴＨ％、およびｌｂ／ｍｓｆでのＡＴＨの近似重量。
【０１７６】
各パネルから、１０個の４インチ円板を切り出した。２組（１０個の円板のうちの４個の円板）を、高温断熱指数試験に使用した。残りの６個の円板を、高温収縮および高温厚さ膨張試験に使用した。高温断熱指数の結果は、２回の測定の平均値である（つまり、２組の各々からの測定の平均値）。報告された高温収縮および高温厚さ膨張パーセントは、６回の測定の平均である（つまり、６個の円板からの測定の平均）である。高温断熱指数試験（分単位で報告されている）は、ＡＳＴＭ刊行物ＷＫ２５３９２に記載されており、下記で考察されているプロトコールを使用して実施した。高温収縮および高温厚さ膨張試験（寸法の変化％で報告されている）は、ＡＳＴＭ刊行物ＷＫ２５３９２に記載されており、下記で考察されているプロトコールを使用して実施した。この試験のデータは、各組の試験した円板の結果の平均（つまり、ＴＩを試験した２組の円板、および収縮および膨張を試験した６個の円板の結果の平均）として、図３、５、および６の表に報告されている。
【０１７７】
実施例２Ａ〜２Ｃで考察されている高温断熱指数（「ＴＩ」）試験では、所与の重量のＡＴＨが、高温断熱指数を増加させるのに、同等重量のスタッコよりも効率的であることが示されている。これらの試験結果は、高膨張バーミキュライトの存在下または非存在下で、一般的に約４０〜５０ｌｂｓ／ｍｓｆのＡＴＨが、約１００ｌｂｓ／ｍｓｆ以上のスタッコと同様の断熱保護を提供することができることを示す（このスタッコ量は、スタッコ供給源および純度により変わる場合がある）。また、この試験は、パネルの高温収縮および高温厚さ膨張特性に対する著しい有害効果を示さずに、ＡＴＨを、高膨張バーミキュライトと共に使用することができることを示す。実施例２Ａ〜２Ｃのパネルは、一般的に約１０％以下の高温収縮値、および約０．２以上の高温厚さ膨張（ｚ−方向）対高温収縮の比（ＴＥ／Ｓ）を継続して示した。幾つかの配合物では、データは、ＡＴＨ添加剤が、パネルの高温収縮および高温厚さ膨張特性を向上させることも示している。これらの試験は、実験室で生成された試料で実施したが、完全に生産用の配合物、およびコア配合物に発泡体を添加して、乾燥パネルの固化石膏コアに空気空洞を生成することを含むプロセスを使用しても同等の結果が得られるだろうと予想される。
【０１７８】
実施例２Ａ
この例では、合成石膏供給源から調製されたスタッコ（スタッコＡ）を使用して、試料１〜９のコア配合物を調製した。この合成石膏スタッコを用いて生成された石膏パネルは、典型的には、高純度の天然石膏から形成されたパネルと比べてより高い高温収縮を示す。基本コア配合物を、以下の近似重量を使用して製作した：６００部（試料１〜８）または５７９部（試料９）のスタッコＡ；６部のＨＲＡ；４．２部のアルファ化デンプン；０．８４部のトリメタリン酸ナトリウム；０部（試料１）または４２部（試料２〜９）の高膨張バーミキュライト（それぞれスタッコの０重量％または７重量％）；３部のガラス繊維；０．８部のナフタレンスルホン酸塩分散剤；０部（試料１）、１２部（試料４）、２１．１部（試料２、５、および９）、３０部（試料６）、４２．２部（試料７）、および６０部（試料８）のＡＴＨ（それぞれ２重量％、４重量％、５重量％、７重量％、および１０重量％のスタッコ）；ならびに１２９０部の水。
【０１７９】
コア配合物試料１〜９の各々を、キャストしてパネルにし、高温断熱指数、高温収縮、および高温厚さ膨張を試験した。試料配合物の各々に由来するキャスト乾燥パネルは、それぞれ表ＩＩａおよびＩＩｂ、図３Ａおよび３Ｂに報告されている密度、高膨張バーミキュライト含有量、スタッコ、ＡＴＨ、およびＴＩの近似値を示した。また、表ＩＩａには、ＡＴＨ（試料１）を有していないコア配合物と、スタッコ含有量が低減された４％ＡＴＨを有するコア配合物（試料２）との違いが報告されており、この場合は、両方とも、高膨張バーミキュライトを有していない。同様に、表ＩＩｂには、ＡＴＨを有していないコア配合物（試料３）と、スタッコの量が減少されており、ＡＴＨの量が増加されたコア配合物（試料４〜９）とのＴＩ値の違いが報告されており、これらは全て、７％の高膨張バーミキュライトを含有していた。表ＩＩｃ、図３Ｃには、コア配合物試料１〜９の各々から製作されたパネルの近似的な密度、高膨張バーミキュライト％、ＡＴＨ％、高温収縮結果、および高温厚さ膨張結果が報告されている。
【０１８０】
表ＩＩａには、約２０ポンド／ｍｓｆのスタッコ低減にも関わらず、パネルのＴＩを約１分増加させるのに効果的な量（ここでは、４重量％のスタッコ）のＡＴＨを添加できることが示されている。この利点は、高膨張バーミキュライトを使用せずに達成された。表ＩＩｂには、スタッコの７重量％の高膨張バーミキュライトを使用すると共に、ＡＴＨの量をスタッコ含有量に対して０％から１０％もの高さまで増加させたコア配合物、試料３〜９の効果が示されている。
【０１８１】
試料配合物３〜９では、約２３分から約２６分へのＴＩの増加がもたらされた。これらの配合物にＡＴＨを添加した効果は、図４に更に要約されている。図４には、試料配合物３〜９で製作されたパネルのＡＴＨ％対分単位のＴＩがプロットされている。図４および表ＩＩｂに示されているように、試料５および６ではコア配合物中のスタッコ量を約２５ｌｂ／ｍｓｆ低減したにも関わらず、約５％までのＡＴＨでは、試料配合物３〜６のＴＩは約２分も増加した。同様に、１０％のＡＴＨを有し、スタッコが約１５ｌｂｓ／ｍｓｆ低減された試料配合物８のＴＩは、約３．３分も増加した。また、同じ近似スタッコ含有量を有する一連のサンプル、試料５および６および７および８の各々の試験結果は、ＡＴＨの量を増加させることにより、ＴＩ値の増加がもたらされることを示している。
【０１８２】
また、ＡＴＨを有する配合物試料３〜９は、高温収縮および高温厚さ膨張結果の向上を示している。ＡＴＨを有しておらず、高膨張バーミキュライトを有していない配合物試料１は、約１９％の高温収縮および約−２４％の高温厚さ膨張を示した。試料２に４％ＡＴＨを添加すると、高温収縮が約９％に改善され、高温厚さ膨張は、約−１１．５％に改善された。約７％の高膨張バーミキュライトを試料３〜９に添加することにより、著しいスタッコ低減（例えば、試料８）にも関わらず、高温収縮が約５％に、および高温厚さ膨張が約１８％に更に改善されたことが示される。
【０１８３】
更に、試料９の配合物は、約４％のＡＴＨおよび約７％の高膨張バーミキュライトを使用して、配合物のスタッコ含有量を少なくとも約７５ｌｂ／ｍｓｆ低減させつつ、２３分以上の所望のＴＩを達成することが可能であることを示している。また、配合物試料９は、そのような低減されたスタッコ含有量を有するコア配合物が、収縮パーセントを少なくとも約１２％低減させることにより高温収縮特性を向上させ、膨張パーセントを約３０％以上増加させることにより高温厚さ膨張特性を向上させることができることを示している。配合物試料３および９ならびに試料４および５を用いて製作したパネルを比較すると、同様のＴＩ特性を維持しつつ、約１部のＡＴＨ対少なくとも約１．７部〜約２部のスタッコの比率で、ＡＴＨをスタッコの代わりに用いることができることが示される。置換比率は、スタッコの供給源およびコア配合物に応じて、非常に様々である場合がある。更に、所与のスタッコ配合物の場合、置換比率は、ＴＩの低減が望ましい場合は増加させてもよく、またはより大きなＴＩ特性が所望の場合は、減少させてもよい。
【０１８４】
実施例２Ｂ
この例では、比較的高純度の天然石膏供給源から調製されたスタッコ（スタッコＢ）を使用して、試料１０〜１７のコア配合物を調製した。基本コア配合物を、以下の近似重量を使用して製作した：１０００部のスタッコＢ；１０部のＨＲＡ；７部のアルファ化デンプン；１．４部のトリメタリン酸ナトリウム；７０部の高膨張バーミキュライト（スタッコの約７重量％）；５部のガラス繊維；１．４部のナフタレンスルホン酸塩分散剤；０部（試料１０）、１７．６部（試料１１）、３５．２部（試料１２および１７）、および７０．４部（試料１３〜１６）のＡＴＨ（それぞれ２重量％、４重量％、および７重量％のスタッコ）；ならびに１８００部（試料１０〜１４）、１９００部（試料１５）、および２１５０部（試料１６および１７）の水。
【０１８５】
コア配合物試料１０〜１７の各々を、キャストしてパネルにし、高温断熱指数、高温収縮、および高温厚さ膨張を試験した。試料配合物の各々に由来するキャスト乾燥パネルは、それぞれ図５Ａおよび５Ｂ、表ＩＩＩａおよびＩＩＩｂに報告されている密度、高膨張バーミキュライト含有量、スタッコ、ＡＴＨ％、およびＴＩの近似値を示した。表ＩＩＩａには、スタッコＢを使用して製作され、ＡＴＨを有していないコア配合物（試料１０）と、ＡＴＨの量が増加され、スタッコ含有量に変化がないコア配合物（試料１１〜１４）とのＴＩの違いが報告されている。それらの配合物の各々は、約７％の高膨張バーミキュライトを含有していた。表ＩＩＩｂには、約７％（試料１５および１６）および約４％（試料１７）のＡＴＨを有するコア配合物間のＴＩ結果の違いが報告されている。約１００ｌｂ／ｍｓｆ当量のスタッコを、配合物試料１６および１７から取り除き、それらの試料は全て、７％高膨張バーミキュライトを含有していた。表ＩＩＩｃ、図５Ｃには、コア配合物試料１０〜１７の各々から製作されたパネルの近似的な密度、高膨張バーミキュライト含有量、ＡＴＨ％、高温収縮結果、および高温厚さ膨張結果が報告されている。
【０１８６】
表ＩＩＩａには、ここでは約０．１〜約１．５分の一定のスタッコ含有量を用いて、ＴＩ増加をもたらすのに有効な量のＡＴＨ（ここでは、２％、４％、および７％）を添加することが有益であることが示されている。表ＩＩＩｂには、ＡＴＨ％が一定に保持され、１００ポンドのスタッコが取り除かれているコア配合物試料１５および１６の効果が示されている。これにより、１．３分のＴＩ低減がもたらされたが、ＴＩは約２４分を超えており、試料１５および１６は両方とも、防火応用に許容されるだろう。同様に、試料１７では、ＡＴＨ量を約４％に低減させることができ、コア配合物のスタッコ量を、約１００ｌｂ／ｍｓｆ当量に低減させることができるが、ＴＩは、約２３分に維持されることが示されている。これも、防火応用に許容されると考えられる。表ＩＩＩｂの結果は、有効量のＡＴＨを使用して、配合物に使用されるスタッコの量を低下させつつ、ＴＩを所定のレベル（例えば、約２３分）に維持することができることを示す。
【０１８７】
表ＩＩＩｃ、図５Ｃには、コア配合物試料１０〜１７を用いて製作されたパネルの高温収縮および高温厚さ膨張結果が示されている。これらの結果は、スタッコＢおよび配合物試料１０〜１７を使用した高温収縮および高温厚さ膨張結果が、ＡＴＨを添加しても物質的に変わらないことを示す。これは、約１００ｌｂ／ｍｓｆ当量のスタッコを低減させた配合物の場合にさえ当てはまる（試料１６および１７を参照）。
【０１８８】
実施例２Ｃ
この例では、比較的低純度の天然石膏供給源（およそ８０％が石膏、残りは粘土および他の不純物）から調製されたスタッコ（スタッコＣ）を使用して、試料１８〜２０のコア配合物を調製した。基本コア配合物を、以下の近似重量を使用して製作した：１０００部（試料１８および２０）または９７５部（試料１９）のスタッコＣ；１０部のＨＲＡ；１０部のアルファ化デンプン；２部のトリメタリン酸ナトリウム；１００部の高膨張バーミキュライト（スタッコの約１０重量％）；５部のガラス繊維；５部のナフタレンスルホン酸塩分散剤；０部（試料１８）および２５部（試料１９および２０）のＡＴＨ（それぞれ０重量％および３重量％のスタッコ）；ならびに１７５０部（試料１８）、１７２５部（試料１９）、および１７００部（試料２０）の水。
【０１８９】
コア配合物試料１８〜２０の各々を、キャストしてパネルにし、高温断熱指数、高温収縮、および高温厚さ膨張を試験した。試料配合物の各々に由来するキャスト乾燥パネルは、それぞれＩＶａおよびＩＶｂ、図６Ａおよび６Ｂに報告されている密度、高膨張バーミキュライト含有量、スタッコ、ＡＴＨ、およびＴＩの近似値を示した。表ＩＶａには、ＡＴＨを有していない、スタッコＣを使用して製作したコア配合物（試料１８）と、スタッコの約３重量％のＡＴＨを有し、スタッコＣの量が、約１４５０ｌｂ／ｍｓｆ（試料１９）当量から約１４８０ｌｂ／ｍｓｆへと約３０ポンド増加されたコア配合物（試料２０）とのＴＩ値の違いが報告されている。配合物の各々は、スタッコの約１０重量％の高膨張バーミキュライトを含有していた。表ＩＶｂには、コア配合物試料１８〜２０の各々から製作されたパネルの密度、高膨張バーミキュライト含有量、ＡＴＨ％、ならびに高温収縮および高温厚さ膨張結果が報告されている。
【０１９０】
表ＩＶａには、これらの配合物を用いて製作されたパネルのＴＩを約１分（試料１８を試料１９および２０と比較して）増加させるのに有効な量のＡＴＨ（ここでは、スタッコの約３重量％）を添加することが有益であることが示されている。また、表ＩＶａには、約３０ｌｂ／ｍｓｆのスタッコＣを配合物（試料２０）に添加して、著しい量の充填材（不純物）をコアに添加することでは、パネルのＴＩが向上しなかったことが示されている。表ＩＶｂには、幾つかの配合物では、スタッコの約３重量％のＡＴＨを添加することにより、約１０％以下等の高温収縮（Ｓ）の許容値、および正の膨張等の高温厚さ膨張の許容値が保持されることが示されている。幾つかの場合、スタッコの約２５重量部のＡＴＨを添加することにより、高温収縮性を向上させることができる（試料１８を試料１９と比較して）。
【０１９１】
ＡＳＴＭ刊行物ＷＫ２５３９２で考察されている手順による高温断熱指数試験。
この手順は、石膏パネルの高温断熱特徴の単純で代表的な試験を提供する。この試験に反映される熱移動条件は、ボードの厚さを介する１次元非定常熱伝導のエネルギー式により記述することができる：
Δ／Δｘ（ｋ（ΔＴ／Δｘ））＋ｑ＝ρｃｐ（ΔＴ／Δｔ）
式中、Ｔは、所与の時間ｔおよびボードの深さｘにおける温度である。熱伝導度（ｋ）、密度（ρ）、および比熱（ｃｐ）は、高温では非線形温度依存性の関数である。熱生成速度ｑは、異なる温度にて、それに応じて異なる時点で生じる様々な吸熱および発熱反応、例えば石膏相転移および表面紙燃焼を表わす。
【０１９２】
石膏ボードを介する総熱伝導、その断熱性能を評価する目的では、典型的には、各変数を別々に測定および記述する必要はない。熱移動に対するそれらの正味累積効果を評価することで十分である。この目的のために、ＡＳＴＭ刊行物ＷＫ２５３９２に記載の単純な高温断熱指数試験が開発された。「高温断熱指数」は、本明細書で使用される場合、本明細書に記載のものと一致する高温試験および試料条件下での石膏パネルの断熱特徴の尺度を指す。各試験標本は、タイプＧバルジねじにより共に留められた、直径４インチ（１００ｍｍ）の２つの円板からなる。サーモカップルを、標本の中心に設置する。その後、標本を、その表面にわたって均一な加熱を保証するように設計されたラックの縁部に取り付け、約９３０°Ｆ（５００℃）に予熱された炉に配置する。試験標本の中心部での温度上昇を記録し、試験標本を約１０５°Ｆ（４０℃）から約３９０°Ｆ（２００℃）に加熱するのに必要な分単位の時間として高温断熱指数、ＴＩを計算した。試験標本の高温断熱指数は、以下のように計算される：
ＴＩ＝ｔ２００℃−ｔ４０℃
【０１９３】
この手順により収集したデータから導き出された温度プロファイルは、約２１２°Ｆ（１００℃）で石膏から半水和物への転移を示し、約２８５°Ｆ（１４０℃）付近で半水和物から最初の硬石膏相への変換を示すことが多い。また、そのようなデータは、著しい更なる化学的または相変化反応が、約９３０°Ｆ（５００℃）のオーブン温度未満では、典型的には生じないため、これらの相転移が完了すると、温度は、直線的に急上昇する。標本コア温度が約１０５°Ｆ（４０℃）に達するまで待機して、時間計測を開始することにより、許容される反復性および再現性を達成することができる。
【０１９４】
「高温収縮」および「高温厚さ膨張」を測定する試験は、ＡＳＴＭ刊行物ＷＫ２５３９２にて開発および報告されていた。
コア密着性問題に加えて、高温に曝されることによる石膏コアの収縮も、壁ユニットおよび／または防火障壁等の、構築パネル構造の物理的な完全性の喪失に寄与する。「高温収縮」を測定する試験は、ＡＳＴＭ刊行物ＷＫ２５３９２にて開発および報告されており、高温条件下の石膏パネルの収縮特徴の定量的尺度を提供する。このテスト手順は、石膏パネルが火災条件下で経験する可能性がある高温収縮が、高温条件下でパネル石膏コアに生じる可能性がある焼成反応に加えて他の要因により影響を受けるという事実を反映する。したがって、試験プロトコールでは、試験標本を冷却する可能性のある炉の外部からの空気流がないように、無排気炉が使用される。また、炉温度は、約１５６０°Ｆ（８５０℃）であり、高温火災条件に曝された際に、石膏コア構造の硬石膏相に生じる場合のある収縮ならびに焼成および他の高温効果を考慮に入れている。「高温収縮」は、本明細書で使用される場合、本明細書に記載のものと一致する高温試験および試料条件下での石膏パネルの収縮特徴の尺度を指す。「高温厚さ膨張」は、本明細書で使用される場合、本明細書に記載のものと一致する高温試験および試料条件下での石膏パネルのｚ−方向の膨張特徴の尺度を指す。
【０１９５】
用語「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」および本発明を説明する文脈での（特に、以下の実施形態の文脈での）類似の参照対象の使用は、本明細書にて別様に指定されていない限り、または文脈が明らかに矛盾しない限り、単数および複数を両方とも包含すると解釈されるべきである。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「含有する」は、別様の指定がない限り、非限定的用語（つまり、「含むが、それらに限定されない」ことを意味する）として解釈されるべきである。また、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」（またはその等価用語）が記載されている全て箇所にて、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、「から本質的になる」および「からなる」を組み込むとみなされる。したがって、要素（複数可）を「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」実施形態は、記載されている要素（複数可）「から本質的になる」および「からなる」実施形態を支援する。「から本質的になる」が記載されている箇所は全て、「からなる」を組み込むとみなされる。したがって、要素（複数可）を「から本質的になる」実施形態は、記載されている要素（複数可）「からなる」実施形態を支援する。本明細書での数値範囲の記載は、本明細書に別様の指定がない限り、範囲以内に入る各々の個別の数値を個々に参照するための簡易方法として役目を果たすことが意図されているに過ぎず、各々の個別の数値は、あたかもそれが本明細書に個々に記載されているかのように、本明細書に組み込まれる。本明細書に記載の方法は全て、本明細書で別様に指定されていない限り、または文脈が明らかに矛盾しない限り、任意の好適な順序で実施することができる。本明細書で提供されているありとあらゆる例または例示的言語（例えば「等」）の使用は、本発明より良好に説明することが意図されているに過ぎず、別様の記述がない限り、本発明の範囲に対する限定を提起しない。本明細書の言語は、別様の記述がない限り、本発明の実施に不可欠なあらゆる要素を示すと解釈されるべきでない。
【０１９６】
本発明を実施するための本発明者らに知られている最も良好な方法を含む、本発明の好ましい実施形態が、本明細書に記載されている。それらの好ましい実施形態の変型が、当業者であれば、上述の記載を読むと明白になるだろう。本発明者らは、当業者がそのような変型を適宜使用することを予期しており、本発明者らは、本発明が、そうでなければ本明細書の具体的な記述とは異なって実施されることを意図している。したがって、本発明は、準拠法により許可されるように、本明細書に添付されている実施形態に記載の主題の改変および等価物を全て含む。更に、その考え得る全ての変型における上述要素の任意の組み合わせは、本明細書に別様の指定がない限り、または文脈と明白に矛盾しない限り、本発明により包含される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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