(57)【要約】  本発明は、被覆シートと、この被覆シートに配置された石膏層とを有する石膏ボードに関する。石膏層は、イソシアネート、水、及び化粧しっくいの反応生成物を含有する。イソシアネートは、石膏ボードの耐湿性を上昇させる。石膏ボードを製造するための方法は、イソシアネート、水、及び化粧しっくいを合してスラリーにし、このスラリーを被覆シートに適用して、被覆シート上に石膏層を形成させる工程を有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆シート、及び
前記被覆シート上に配置された石膏層、
を有する石膏ボードであって、
前記石膏層が、
・ジフェニルメタンジイソシアネートを含有する、２５℃で液状のイソシアネート、
・水、及び
・化粧しっくい
からの反応生成物を含有する、前記石膏ボード。
【請求項２】
前記水が、前記化粧しっくいに対して過剰で存在し、前記液状のイソシアネートが、前記過剰の水と反応して、前記石膏中に、前記石膏ボードの耐湿性を向上させるためのポリマーマトリックスを形成する、請求項１に記載の石膏ボード。
【請求項３】
ｉ）前記液状のイソシアネートは、動的粘度が２５℃で約１〜約２５００ｃｐｓであるか、
ｉｉ）前記液状のイソシアネートが、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートとは異なる変性イソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、及びこれらの組み合わせの群から選択されているか、又は
ｉｉｉ）前記ｉ）及び前記ｉｉ）をともに満たす、
請求項１又は２に記載の石膏ボード。
【請求項４】
前記液状のイソシアネートがさらに、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートを含有する、請求項１から３までのいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項５】
ｉ）前記２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートが、前記液状のイソシアネート１００質量部に対して約１０〜約５５質量部の量で存在し、かつ前記４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートが、前記液状のイソシアネート１００質量部に対して約４５〜約９０質量部の量で存在するか、
ｉｉ）前記変性イソシアネートが、前記液状のイソシアネート１００質量部に対して約１５〜約３５質量部の量で存在し、前記４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートが、前記液状のイソシアネート１００質量部に対して約６５〜約８５質量部の量で存在するか、又は、
ｉｉｉ）前記ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートが、前記液状のイソシアネート１００質量部に対して約３０〜約７５質量部の量で存在し、前記４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートが、前記液状のイソシアネート１００質量部に対して約２０〜約７０質量部の量で存在する、
請求項１から４までのいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項６】
ｉ）前記液状のイソシアネートが、前記化粧しっくい１００質量部に対して、約０．１〜約１０質量部の量で反応しているか、
ｉｉ）前記水と前記化粧しっくいが、約０．５〜約１．５の質量比の値で反応しているか、又は
ｉｉｉ）前記ｉ）及び前記ｉｉ）の双方を満たす、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項７】
前記液状のイソシアネートが、前記液状のイソシアネート１００質量部に対して、約１〜約１０質量部の量で活性水素含有種成分と反応して、プレポリマーを形成している、請求項１から６までのいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項８】
前記石膏層が実質的に、
ｉ）補助的な発泡剤、
ｉｉ）セルロース繊維、又は
ｉｉｉ）前記ｉ）と前記ｉｉ）の両方
を含有しないが、前記石膏層中に多数の空隙を有する、請求項１から７までのいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項９】
前記石膏層が、ＡＳＴＭ  Ｃ４７３準拠の規定により、２時間で２０％以下しか水を吸収しない、請求項１から８までのいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項１０】
前記石膏層が、慣用の耐湿性添加剤を実質的に含有しないが、ＡＳＴＭ  Ｃ４７３で規定された耐湿性を有する、請求項１から９までのいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項１１】
以下の工程：
・水、化粧しっくい、及びジフェニルメタンジイソシアネートを含有する２５℃で液状のイソシアネートを合して、スラリーにする工程、及び
・前記スラリーを被覆シートに適用して、当該被覆シート上に石膏層を形成する工程、
を有する、石膏ボードの製造方法。
【請求項１２】
前記水が、前記化粧しっくいに対して過剰で存在し、前記液状のイソシアネートが、前記過剰の水と反応して、前記石膏中に、前記石膏ボードの耐湿性を向上させるためのポリマーマトリックスが形成される、請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記合する工程がさらに、
・前記液状のジイソシアネートと、前記水とを反応させて、組成物にする工程、及び
・前記組成物と、前記化粧しっくいとを反応させてスラリーにする工程
と規定される、請求項１１又は１２に記載の製造方法。
【請求項１４】
被覆シートと、当該被覆シート上に配置された石膏層とを有する石膏ボードであって、前記石膏層が、
・イソシアネート、
・水、及び
・化粧しっくい
を、前記イソシアネートと、前記水との混和性を向上させるための乳化剤の存在下で反応させた生成物を含有し、
前記乳化剤が、スルフェート、スルホネート、及びこれらの組み合わせの群から選択される、前記石膏ボード。
【請求項１５】
前記水が、前記化粧しっくいに対して過剰で存在し、前記イソシアネートが、前記過剰な水と反応して、前記石膏中に、前記石膏ボードの耐湿性を向上させるためのポリマーマトリックスが形成されている、請求項１４に記載の石膏ボード。
【請求項１６】
ｉ）前記イソシアネートが、動的粘度が２５℃で約１〜約２５００ｃｐｓの２５℃で液状のイソシアネート、２５℃で固体のイソシアネート、及びこれらの組み合わせの群から選択されているか、又は
ｉｉ）前記イソシアネートが、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート及び４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートとは異なる変性イソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、及びこれらの組み合わせの群から選択されている、
請求項１４又は１５に記載の石膏ボード。
【請求項１７】
ｉ）前記イソシアネートが、前記化粧しっくい１００質量部に対して約０．１〜約７質量部の量で反応しているか、
ｉｉ）前記水と前記化粧しっくいが、約０．５〜１．５の質量比の値で反応しているか、又は
ｉｉｉ）前記ｉ）及び前記ｉｉ）の双方を満たす、
請求項１４から１６までのいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項１８】
ｉ）前記乳化剤が、アンモニウムエーテルスルフェートを含有するか、
ｉｉ）前記乳化剤が、前記石膏層の１０００平方フィート（ｍｓｆ）当たり、０．１〜約２ポンド（Ｉｂｓ）の量で存在するか、又は
ｉｉｉ）前記ｉ）及び前記ｉｉ）の双方を満たす、
請求項１４から１７までのいずれか１項に記載の石膏ボード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、２０１２年５月１４日に提出の米国仮出願番号61/646,625の優先権と、その全ての利益を主張するものであり、ここで参照によりその全体が明確に組み込まれるものとする。
【０００２】
本発明は一般的に、スラリー、及び当該スラリーから作製される石膏ボードに関する。本発明はより具体的には、前記スラリーから作製される石膏層に関し、この石膏層は、被覆シート上に配置されている。石膏層は、石膏ボードを形成するための、化粧しっくい、水、及びイソシアネートを有する。イソシアネートは、石膏ボードの耐湿性を向上させる。
【背景技術】
【０００３】
石膏ボードは、石膏層を有する２枚の被覆シートから作製される複合材であり、石膏層は通常、これらの被覆シートに挟まれている。石膏層は通常、スラリーから作製される。石膏ボードは、多くの適用で使用するために製造され、それぞれの適用には、特定の性能が要求される。石膏ボードは例えば、構造的な建築パネルとして使用できる。この適用において石膏ボードは、構造の内部と外部（水や湿気にさらされる領域を含む）で使用することができる。
【０００４】
残念ながら、石膏ボードの石膏層には、水を吸収する傾向がある。石膏層は例えば、約７０°Ｆで水に２時間浸漬すると、石膏層１００質量部に対して、最大で４０〜５０質量部の水を吸収できる。石膏層による水の吸収は、石膏ボードの強度低下、また微生物の成長に対する石膏ボードの脆弱性増大につながり、これによって石膏層が被覆シートから剥離してしまう。
【０００５】
工業的には、耐湿性成分（例えばワックス添加剤やシリコーン添加剤）を石膏ボードに組み込むことによって、耐湿性を改善させる試みが行われてきた。これらの添加剤は、石膏ボードの耐湿性を改善させるのに効果的ではあるが、添加剤にはそれぞれ、欠点がある。例えばワックス添加剤は、石膏ボードの耐水性を効果的に改善させるためには、大量の投与が必要となる。シリコーン添加剤は、石膏ボード中に空隙を形成するために使用されるセッケンと不都合な相互作用を起こし、このため工程中でセッケンの必要量が増加する。シリコーン添加剤はさらに、ＶＯＣ放出量を増加させ、揮発性の低分子量オリゴマーを放出し、また可燃性の水素ガスを放出することにより、周囲環境の空気の質に不利な影響をもたらすことがある。
【０００６】
耐湿性成分は通常、石膏層を形成するスラリー中で、完全に混和性ではない。この不完全な混和性は、石膏ボードの耐湿性に否定的な影響を与えることがある。
【０００７】
よって、耐湿性が改善された石膏ボードを供給する可能性が残されている。
【０００８】
本発明の概要とその利点
本発明は、被覆シートと、前記被覆シート上に配置された石膏層とを有する石膏ボードをもたらす。石膏層は、化粧しっくい、水、及びイソシアネートからの反応生成物を含有する。このイソシアネートは２５℃で液状であり、ジフェニルメタンジイソシアネートを含有する。
【０００９】
本発明はさらに、石膏ボードを製造するための方法をもたらす。この方法は、化粧しっくい、水、及びイソシアネート（ジフェニルメタンジイソシアネートを含有し、２５℃で液状のもの）を合して、スラリーにする工程を有する。この方法はまた、このスラリーを被覆シートに適用して、被覆シート上に石膏層を形成する工程を有する。
【００１０】
本発明はさらに、被覆シートと、この被覆シート上に配置された石膏層とを有する石膏ボードを提供する。この石膏層は、化粧しっくい、水、及びイソシアネートからの反応生成物を含有する。この反応生成物は、イソシアネートと水との混和性を向上させる乳化剤の存在下で得られる。この乳化剤は、スルフェート、スルホネート、及びこれらの組み合わせの群から選択される。
【００１１】
イソシアネートは、石膏ボードの物理特性を改善させる。より具体的には、イソシアネートは、水と反応してポリ尿素を形成する。ポリ尿素は、石膏層の耐湿性を向上させる。加えて、乳化剤がイソシアネートと水との混和性を向上させ、これによりポリ尿素の形成が促進される。
【００１２】
本発明の他の利点は、直ちに評価されるだろうが、添付した図面と関連づけて、以下の明細書を参照すれば、理解の一助となろう。
【００１３】
図１Ａは、本発明による石膏ボードの側面図であり、被覆シートと、石膏層を示す。
【００１４】
図１Ｂは、本発明による石膏ボードの側面図であり、石膏層を挟む２枚の被覆シートを示す。
【００１５】
発明の詳細な説明
本発明は、石膏ボード１０をもたらす。石膏ボード１０はまた、一般にドライウォール、プラスターボード、石膏ボード壁、ボード壁などとも言われる。石膏ボード１０は、何らかの用途に限定されることはない。すなわち、石膏ボード１０は、壁、天井、床、タイル地、下端などに使用できる。石膏ボード１０については、以下で詳述する。
【００１６】
石膏ボード１０は、石膏層１２を有する。石膏層１２はまた、従来技術では石膏芯材とも言われる。石膏層１２は通常、慣用の厚さを有するように製造、処理され、その厚さは例えば１インチ未満、又は約１／８から約３／４インチ、又は約１／４から約５／８インチ、又はこれらの値の上限と下限の間にあるあらゆる範囲である。必ずしも必要ではないが、石膏層１２は、石膏層１２の重量を減らすために、多数の空隙を有することができる。
【００１７】
石膏層１２は、化粧しっくい、水、及びイソシアネートからの反応生成物を含有する。石膏層１２はまた、１種以上の添加剤成分を含有することもできる。幾つかの態様では、石膏層１２は実質的に、化粧しっくい、水、及びイソシアネートを反応させた生成物から成る。適切な添加成分の例は、以下でさらに説明、例示する。
【００１８】
化粧しっくいは多くの孔を有し、従来技術では硫酸カルシウム半水和物（ＣａＳＯ4×０．５Ｈ2Ｏ）、か焼石膏、又はパリのプラスターとも呼ばれる。化粧しっくいは水と反応性があり、これによって硫酸カルシウム二水和物（ＣａＳＯ4×２Ｈ2Ｏ）を含有する反応生成物が形成され、これもまた従来技術では、石膏と言われることがある。硫酸カルシウムの水和状態は、特定の時点では変わりうる、又は不明なため、硫酸カルシウム半水和物（ＣａＳＯ4×０．５Ｈ2Ｏ）と、水との反応の間、これらの用語は時に一貫性無く使われるため、従来技術では相互に置き換わることがある。ここで用いるように、「化粧しっくい」は、硫酸カルシウム半水和物（ＣａＳＯ4×０．５Ｈ2Ｏ）であり、「石膏」は、硫酸カルシウム二水和物（ＣａＳＯ4×２Ｈ2Ｏ）である。化粧しっくいは水和状態が０．５超となり、石膏の水和状態（すなわち、約２の水和状態）に近づくことがあり得ると、理解されるべきである。
【００１９】
本発明は、特定の種類の化粧しっくいに限定されることはない。適切な化粧しっくいの例、その供給元、化粧しっくいを得るための反応は、Martin et al.の米国特許第8,016,961号、Sethuramanの米国特許第6,706,128号、Sethuraman et al.の米国特許第6,422,734号、及びSethuraman et al.の米国特許第6,783,587号に記載されており、以降、これらの文献の開示内容が本発明の一般的な範囲と矛盾しない限り、これらの文献に開示された内容は、参照をもって本願に完全に組み込まれたものとする。
【００２０】
水と化粧しっくいは、約０．５〜約１．５の質量比の値で反応させるか、又は約０．７５〜約１．２５、又は約０．８０〜約１．０、又はこれらの値の上限と下限の間にあるあらゆる範囲の質量比の値で反応させる。この反応において化粧しっくいは、かなり短い時間で、二水和状態に再び水和される。この反応に必要な実際の時間は一般的に、使用するか焼炉の種類と、化粧しっくいにするための岩石膏の種類による（例えば、前記特許文献に記載された通り）。反応時間は、添加成分（例えば促進剤や遅延剤）の使用によって、ある程度制御できるが、これについては、以下でさらに述べる。この反応は熱を放出する、すなわち発熱反応である。反応の間、石膏層１２は、（水和）反応生成物が形成／凝固するにつれて、徐々に液状から固い、又は「凝固した」状態に移行する。石膏層１２は液状の場合、一般にスラリーと言われる。石膏層１２は、約１５秒〜約４０秒後に、徐々に硬化する（すなわち、流動性がなくなるか、又は硬くなる）。これは、従来技術では硬化段階とも言われる。硬化の後、石膏層１２は、様々な長さに切り分けることができる。
【００２１】
化粧しっくいは、石膏層１２中で石膏を形成するために、様々な量で使用できる。石膏層１２中に存在する石膏の量は、石膏ボード１０の所望の厚さによる。例えば、厚さが１／２インチの石膏ボード１０が望ましい場合、石膏層１２は通常、１０００平方フィート（ｍｓｆ）当たりのポンド（Ｉｂｓ）で、石膏を約３３７〜約１１８０の量で含有するか、又は約５４８〜約９７０の量、又は約６７４〜約８４３の量、又はこれらの値の上限及び下限の間のあらゆる範囲の量で含有する。ｍｓｆで記載したこれらの石膏量は、石膏層１２の様々な厚さに適合させて適用できる。例えば、厚さ５／８インチのボードの場合、石膏層１２は通常、石膏を、約１７８５〜約２０４０ポンド／ｍｓｆの量で含有する。一般的な寸法と、石膏ボード１０の製造は、以下で更に述べる。
【００２２】
幾つかの態様では、化粧しっくいに対して水が、過剰で存在する。イソシアネートは過剰の水と反応して、石膏層１２中に、石膏ボード１０の耐湿性を向上させるポリマーマトリックスを形成する。ポリマーマトリックスは、スラリー全体に分散され、これにより石膏層１２の硬化段階の間に、石膏層１２が形成される。石膏層１２が一度凝固状態に移行すると、石膏層１２内でのポリマーマトリックスの分散は、阻害される。よってスラリーの激しい撹拌（これにより液状の間に石膏層１２が形成される）は、イソシアネートと、水との反応を促進させて、ポリマーマトリックスを形成するために重要である。激しい撹拌によってまた、石膏層１２中におけるポリマーマトリックスの完全な分散が保証される。
【００２３】
ポリマーマトリックスは通常、ポリ尿素を含有する。ポリ尿素は一般的に、イソシアネートとアミンとの反応から形成される生成物である。本発明では、イソシアネートの第一の割合が、水の一部と反応して、アミンが形成される。より具体的には、イソシアネートの第一の割合が水の一部と反応して、カルバミン酸を形成する。カルバミン酸は不安定なため、すぐに分解して二酸化炭素とアミンになる。アミンはイソシアネートの第二の割合と反応して、ポリ尿素になる。ポリ尿素は石膏層１２を通じて、石膏層１２内の空隙及び石膏中の細孔に達し、内部に入ってくる水を妨げる。このようにしてポリ尿素は、石膏ボード１０の耐湿性を向上させる。ポリ尿素は、水と反応するイソシアネートから形成されるポリ尿素に加えて、又はその代替物として、石膏層１２に添加剤として添加できると理解されるべきである。
【００２４】
様々な態様において、石膏層１２を形成するスラリーは、実質的にポリオール不含である。ここでポリオールとの関連で「実質的に不含」とは、ポリオールが石膏層１２に対して実質的な影響を与えない限り、スラリーが、スラリー１００質量部に対して、５質量部未満、１質量部未満、０．１質量部未満、又はこれらの値の上限と下限の間の範囲でしか、ポリオールを含有しないということである。ポリオールが存在する場合には通常、イソシアネートがポリオールと反応して、ポリ尿素よりはむしろポリウレタンを含有するポリマーマトリックスが形成される。先に述べたように、ポリ尿素は石膏層１２の耐湿性を向上させる。よって、実質的にポリオール不含のスラリーは、イソシアネートを水と反応させることを可能にし、ポリ尿素を含有するポリマーマトリックスが形成される。
【００２５】
イソシアネートには、公知のあらゆるイソシアネートが包含される。イソシアネートには、モノイソシアネート、ジイソシアネート、トリイソシアネート、テトライソシアネート、ポリマーのポリイソシアネート、変性イソシアネート、及び他の芳香族、脂肪族、及び脂環式のポリイソシアネート、又はこれらの組み合わせが含まれる。幾つかの態様においてイソシアネートは、動的粘度が２５℃で約１〜約２５００ｃｐｓである２５℃で液状のイソシアネート、２５℃で固体のイソシアネート、及びこれらの組み合わせの群から選択される。２５℃で液状の適切なイソシアネートの例は、フェニルイソシアネート、シクロヘキシルイソシアネート、２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ウレトイミン変性イソシアネート、カルボジイミド変性イソシアネート、及びポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネートである。２５℃で固体の適切なイソシアネートの例には、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、シクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート、ナフタレン−１，５−ジイソシアネートが含まれる。
【００２６】
多くの態様において、イソシアネートはジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）を含有する。ＭＤＩを含有するイソシアネートは、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（２，４’−ＭＤＩ）、２，４’−ＭＤＩとは異なる変性イソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ＰＭＤＩ）、及びこれらの組み合わせの群から選択することができる。これらの態様において、イソシアネートはさらに、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４’−ＭＤＩ）を含有することができる。
【００２７】
別の態様においてイソシアネートは、２，４’−ＭＤＩ、４，４’−ＭＤＩ、２，４’−ＭＤＩ及び４，４’−ＭＤＩとは異なる変性イソシアネート、ＰＭＤＩ、及びこれらの組み合わせの群から選択される。
【００２８】
変性イソシアネートは、ウレトイミンを含有することができる。ウレトイミンを含有する変性イソシアネートは以下、ウレトイミン変性イソシアネートと呼ぶ。ウレトイミン変性イソシアネートはまた、カルボジイミド変性イソシアネートとして、従来技術では知られている。
【００２９】
通常、顧客は費用、物理的な形態、及び性能に基づき、イソシアネートを選択する。例えば、液状のイソシアネート（例えば２，４’−ＭＤＩ、ＰＭＤＩ、及び変性イソシアネート）は、輸送が容易である。しかしながら４，４’−ＭＤＩやＰＭＤＩといったイソシアネートが、２，４’−ＭＤＩや変性イソシアネートよりも費用面で効率的な一方、２，４’−ＭＤＩや変性イソシアネートは、石膏層１２の耐湿性改善能力が高い。
【００３０】
適切なイソシアネートの他の例には、ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート、水素化ジフェニルメタンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、１−メトキシフェニル−２，４−ジイソシアネート、４，４’−ビフェニレンジイソシアネート、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ジイソシアネート、３，３’−ジフェニル−ジメチルメタン−４，４’−ジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、４，４’，４’’−トリフェニルメタントリイソシアネート、トルエン２，４，６−トリイソシアネート、４，４’−ジメチルジフェニルメタン２，２’−５，５’−テトライソシアネート、並びに、変性イソシアネート（尿素、ビウレット、アロファネート、及びイソシアヌレートを含有するイソシアネートを含有する変性イソシアネートを含むが、これらに限られるわけではない）、及び／又はウレタン基含有ジイソシアネート及び／又はポリイソシアネート（例えば変性ジフェニルメタンジイソシアネート）が含まれる。
【００３１】
適切なイソシアネートの非限定的な例は、米国ニュージャージー州のFlorham Park在、BASF Corporationから市販で手に入る、Lupranate（登録商標）、Lupranat（登録商標）、例えばLupranate（登録商標）M、Lupranate（登録商標）MI、Lupranate（登録商標）MM 103、Lupranate（登録商標）M20、Lupranate（登録商標）M70L、及びLupranat（登録商標）MEという商標名のものである。
【００３２】
イソシアネートは、従来技術で公知のあらゆるＮＣＯ含分（％）を有することができるが、通常は、従来技術から当業者に公知の標準的な化学滴定分析により測定したＮＣＯ含分が、８〜４８質量％である。イソシアネートはまた、あらゆる公称の官能性を有することができるが、通常は公称官能性が、１．７〜３である。さらに、イソシアネートはあらゆる数平均分子量を有することができるが、通常は数平均分子量が、１２５〜５２５ｇ／ｍｏｌである。さらに、液状のイソシアネートは、あらゆる粘度を有することができるが、通常は粘度が２５℃で１〜２５００ｃｐｓである。
【００３３】
イソシアネートは、それぞれ化粧しっくい１００質量部に対して、約０．１〜約１０質量部、又は約０．１〜約７質量部の量、又は約０．１〜約５質量部の量、又は約７〜約９質量部の量、又はこれらの値の上限と下限の間のあらゆる範囲の量で反応させることができる。
【００３４】
１つの態様においてイソシアネートは、２，４’−ＭＤＩ、及び４，４’−ＭＤＩを含有し、ここで２，４’−ＭＤＩはイソシアネート１００質量部に対して約１０〜約５５質量部の量で存在するか、又はこれらの値の最低値と最高値の間のあらゆる範囲で存在し、４，４’−ＭＤＩは、イソシアネート１００質量部に対して約４５〜約９０質量部の量で存在するか、又はこれらの値の最低値と最高値の間のあらゆる範囲で存在する。
【００３５】
別の態様においてイソシアネートは、変性イソシアネート、及び４，４’−ＭＤＩを含有し、ここで変性イソシアネートはイソシアネート１００質量部に対して約１５〜約３５質量部の量で存在するか、又はこれらの値の最低値と最高値の間のあらゆる範囲で存在し、４，４’−ＭＤＩは、イソシアネート１００質量部に対して約６５〜約８５質量部の量で存在するか、又はこれらの値の最低値と最高値の間のあらゆる範囲で存在する。
【００３６】
さらに別の態様においてイソシアネートは、ＰＭＤＩ、及び４，４’−ＭＤＩを含有し、ここでＰＭＤＩはイソシアネート１００質量部に対して約３０〜約７５質量部の量で存在するか、又はこれらの値の最低値と最高値の間のあらゆる範囲で存在し、４，４’−ＭＤＩは、イソシアネート１００質量部に対して約２０〜約７０質量部の量で存在するか、又はこれらの値の最低値と最高値の間のあらゆる範囲で存在する。ここでイソシアネートにおける量について「存在する」という言葉は、反応生成物の形成前、反応の間、又は反応生成物の形成後であり得る。
【００３７】
イソシアネートが２５℃で液体の態様において石膏層１２は、水、化粧しっくい、及び２５℃で液体のイソシアネートの反応生成物を含有し、かつＭＤＩを含有する。これらの態様において、イソシアネートは動的粘度が、約１〜約２５００、又は約１００〜約２５００、或いは約１０〜約６０であるか（ｃｐｓ、２５℃で）、又はこれらの値の最低値と最高値の間のあらゆる範囲である。
【００３８】
イソシアネートが２５℃で液体であるこれら特定の態様においてイソシアネートは、２，４’−ＭＤＩ、２，４’−ＭＤＩとは異なる変性イソシアネート、ＰＭＤＩ、及びこれらの組み合わせの群から選択される。前述のように変性イソシアネートは、ウレトイミンを含有することができる。２，４’−ＭＤＩ及び変性イソシアネートは２５℃で液体であり、２５℃で動的粘度が約１０〜約６０ｃｐｓであるか、又はこれらの値の最低値と最高値の間のあらゆる範囲である。ＰＭＤＩは２５℃で液体であり、２５℃で動的粘度が約１００〜約２５００ｃｐｓであるか、又はこれらの値の最低値と最高値の間のあらゆる範囲である。
【００３９】
加えて上述のように、イソシアネートはさらに４，４’−ＭＤＩを含有することができる。２，４’−ＭＤＩ、及び４，４’−ＭＤＩを含有するイソシアネートは、２５℃で液体で存在することができ、ここで２，４’−ＭＤＩはイソシアネート１００質量部に対して約１０〜約５５質量部の量で存在するか、又はこれらの値の最低値と最高値の間のあらゆる範囲で存在し、４，４’−ＭＤＩは、イソシアネート１００質量部に対して約４５〜約９０質量部の量で存在するか、又はこれらの値の最低値と最高値の間のあらゆる範囲で存在する。
【００４０】
変性イソシアネートと４，４’−ＭＤＩとを含有するイソシアネートもまた、２５℃で液体で存在することができ、ここで変性イソシアネートはイソシアネート１００質量部に対して約１５〜約３５質量部の量で存在するか、又はこれらの値の最低値と最高値の間のあらゆる範囲で存在し、４，４’−ＭＤＩは、イソシアネート１００質量部に対して約６５〜約８５質量部の量で存在するか、又はこれらの値の最低値と最高値の間のあらゆる範囲で存在する。
【００４１】
ＰＭＤＩと４，４’−ＭＤＩとを含有するイソシアネートはまた、２５℃で液体で存在することができ、ここでＰＭＤＩはイソシアネート１００質量部に対して約３０〜約７５質量部の量で存在するか、又はこれらの値の最低値と最高値の間のあらゆる範囲で存在し、４，４’−ＭＤＩは、イソシアネート１００質量部に対して約２０〜約７０質量部の量で存在するか、又はこれらの値の最低値と最高値の間のあらゆる範囲で存在する。
【００４２】
様々な態様において石膏層１２は、イソシアネートと水との混和性を向上させる乳化剤の存在下で、化粧しっくい、水、及びイソシアネートを反応させた生成物を含有する。特定の態様において石膏層１２は、イソシアネートと水との混和性を向上させる乳化剤の存在下で、化粧しっくい、水、及びイソシアネートを反応させた生成物から、実質的に成る。乳化剤は、イソシアネート、水、及び乳化剤の間のあらゆる数の化学反応と物理反応によって、イソシアネートと水との混和性を向上させることができる。乳化剤は通常、親油性部分と、疎水性部分を有する。一般的に、乳化剤の親油性部分はイソシアネートの方を向いて並んでおり、乳化剤の疎水性部分は、イソシアネートと逆に水の方を向いて並んでいて、イソシアネートの周囲にミセルを形成する。こうして乳化剤から形成されるミセルが、イソシアネートと水の間の表面張力を減少させる。表面張力の減少により、イソシアネートと水とのより良好な反応が促進されてポリマーマトリックスが形成され、石膏層１２におけるポリマーマトリックスの完全な分散が保証される。従って乳化剤は、イソシアネートとの組み合わせで、石膏層１２の耐湿性を向上させることができる。
【００４３】
この乳化剤は、スルフェート、スルホネート、及びこれらの組み合わせの群から選択される。本発明の目的に適切な乳化剤の具体的な例には、以下のものが含まれる：アンモニウムエーテルスルフェート；アンモニウムアルキルスルフェート；乳化剤１モル当たりエチレンオキシドを少なくとも平均で１．５モル有するアルキルエーテルスルフェート、Ｃ8〜Ｃ12の炭素鎖でエトキシ化されたスルホネート分子、例えば乳化剤１モル当たりエチレンオキシドを平均で４．０モル有するもの；アルキルアリールスルホネート、Ｃ12〜Ｃ16α−スルホン化されたメチルエステル、α−オレフィンスルホネート、及びこれらの混合物；乳化剤１モル当たりエチレンオキシドを平均で１．５〜２．５モル有するアルキルエーテルスルフェート、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、及びドデシルベンゼンスルホン酸トリエタノールアミン；化学式ＣＨ3（ＣＨ2）bＣＨ2（ＯＣＨ2ＣＨ2）cＯＳＯ3Ｍ2で記載される乳化剤、ここでｂは平均値が６．５〜７．５の範囲であり、ｃは乳化剤１モル当たりのエチレンオキシドの平均モル数であり、その範囲は１．５〜２．５でありＭ2は、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、アンモニウム、第四級アンモニウム、及びこれらの混合物から成る群から選択される；又はｃは約２．２であり、Ｍ2はナトリウム、アンモニウム、アンモニウムの第四級有機誘導体から成る群から選択される。イソシアネートと水との混和性を向上させるため、あらゆる数の乳化剤が使用できる。適切な乳化剤の非限定的な例は、米国イリノイ州Northfield在のStepan Companyから市販のCedepal（登録商標）、例えばCedepal（登録商標）FA-406、米国ユタ州Salt Lake City在のThatcher Chemical Companyから市販のThatcher、例えばThatcher TF、及び米国インディアナ州Lafayette在のGeo Specialty Chemicalsから市販のHyonic（登録商標）PFM、例えばHyonic（登録商標）PFM 30である。
【００４４】
本発明の目的に適切な乳化剤のさらなる具体的な例には、以下のものが含まれる：少なくとも１０個の炭素鎖を有するアルキルスルフェート、乳化剤１モル当たり平均で１．３モル未満のエチレンオキシドしか有さないアルキルエーテルスルフェート、及びこれらの混合物；アンモニウムラウリルスルフェート、及び乳化剤１モル当たり約０．４〜１．３モルのエチレンオキシドを有するアルキルエーテルスルフェート、式Ｒ（ＯＣＨ2ＣＨ2）aＯＳＯ3Ｍ1で示される乳化剤（ここでＲは、分子量が最大約１６９の直鎖又は分枝鎖の炭化水素である）、及びこれらの混合物、ここでａは乳化剤１モル当たりのエチレンオキシドの平均モル数であり、その範囲は０．４〜１．３であり、Ｍ1は、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、アンモニウム、アンモニウムの第四級有機誘導体、及びこれらの混合物から成る群から選択される。適切な乳化剤の非限定的な例は、米国イリノイ州Northfield在のStepan CompanyからAlpha Foamer（登録商標）という名称で市販で手に入る。
【００４５】
乳化剤は通常、１種以上の溶媒を含有する。さらに、乳化剤は通常アニオン性である。しかしながら、乳化剤はカチオン性、非イオン性、両性、双性イオン性などであってもよい。溶媒は通常、水（これにより溶液は水性となる）、アルコール（例えばエタノール、イソプロパノールなど）、又はこれらの組み合わせである。乳化剤は通常、活性乳化剤成分を、乳化剤１００質量部に対して約３０〜約６０質量部含有するか、又はこれらの値の最低値と最高値の間のあらゆる範囲で含有する。上述のように乳化剤の残分は、溶媒（例えば水又はアルコール）であってよく、又はこれらの溶媒の組み合わせであり得る。
【００４６】
乳化剤は、様々な量で使用できる。乳化剤は通常、石膏層（１２）１０００平方フィート（ｍｓｆ）当たり約０．１〜約２ポンド（すなわち石膏層（１２）１０００平方メーター当たり約０．５〜約１０ｋｇ）の量、又は石膏層１２のｍｓｆ当たり約０．４〜約１．２５ポンドの量、又は石膏層１２のｍｓｆ当たり約０．５〜約０．９ポンドの量、又はこれらの値の最低値と最高値の間のあらゆる範囲で存在する。乳化剤は、上記乳化剤の２種以上の組み合わせを含有できると理解されるべきである。特定の態様では、石膏層１２は乳化剤を１種含有する。別の態様では、石膏層１２は、２種又はそれ以上の異なる乳化剤を含有する。
【００４７】
乳化剤を用いる態様において、イソシアネートは２５℃で液体であるか、又は固体である。特定の態様においてイソシアネートは、動的粘度が２５℃で約１〜約２５００ｃｐｓ、又はこれらの値の最低値と最高値の間のあらゆる範囲にある２５℃で液状のイソシアネート、２５℃で固体のイソシアネート、及びこれらの組み合わせの群から選択できる。
【００４８】
乳化剤を用いる場合には通常、２，４−ＭＤＩ、４，４’−ＭＤＩ、２，４’−ＭＤＩ及び４，４’−ＭＤＩとは異なる変性イソシアネート、ＰＭＤＩ、及びこれらの組み合わせの群から選択できる。前述のように変性イソシアネートは、ウレトイミンを含有することができる。乳化剤はイソシアネートと水との混和性をより良好に改善させるため、石膏層１２の耐湿性を向上させるために必要なイソシアネートの量が少なくなる。換言すれば、乳化剤を用いる態様では、石膏層１２におけるイソシアネートの量は、石膏層１２の耐湿性を向上させるために乳化剤が存在しない態様におけるイソシアネートの量よりも少なくてよい。乳化剤を用いる態様においてイソシアネートは、それぞれ化粧しっくい１００質量部に対して約０．１〜約７質量部、又は約０．１〜約６質量部の量、又は約０．１〜約５質量部の量、又はこれらの値の上限と下限の間のあらゆる範囲の量で反応させることができる。
【００４９】
特定の態様では、イソシアネートを活性水素含有種成分と反応させて、プレポリマーにする。イソシアネートが水と反応する前、イソシアネートが水と反応している間、及び／又はイソシアネートが水と反応した後に、イソシアネートは活性水素含有種成分と反応することができる。活性水素含有種成分は、石膏層１２にさらなる物理特性（例えば耐湿性）を付与することができる。さらなる態様において、活性水素含有種成分は、フッ化アルコール、ヒドロキシ官能基を少なくとも１個有するオルガノポリシロキサン、アミン、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される。
【００５０】
フッ化アルコールとは、当業者に公知のあらゆるフッ化アルコールである。フッ化アルコールは、直鎖状、又は分枝鎖状の構造を有することができる。イソシアネートをフッ化アルコールと反応させることにより形成されるプレポリマーは、イソシアネートを水と反応させることによって形成されるポリマーマトリックスによってもたらされる耐湿性に加えて、石膏層１２にさらなる耐湿性を与えることができる。適切なフッ化アルコールの非限定的な例には、２，２，２−トリフルオロエタノール、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，３，４，４，４−ヘキサフルオロ−１−ブタノール、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−メチル−２−プロパノール、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−フェニル−２−プロパノール、２，２，３，３，４，４−ヘキサフルオロ−１，５−ペンタンジオール、１，１，１，３，３，４，４，４−オクタフルオロ−２−ブタノール、２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロ−１，６−ヘキサンジオール、２，２，３，３，４，４，５，５オクタフルオロ−１−ペンタノール、ペンタフルオロフェノール、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８−トリデカフルオロ−１−オクタノール、４−（４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，９−トリデカフルオロノニルオキシ）ベンジルアルコール、及び４−（３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８−トリデカフルオロオクチル）ベンジルアルコールが含まれる。
【００５１】
オルガノポリシロキサンは、ヒドロキシ官能基を少なくとも１個有する、当業者に公知のあらゆるオルガノポリシロキサンであり得る。オルガノポリシロキサンは、直鎖状又はレーキ型の構造を取ることができる。レーキ型構造を有するオルガノポリシロキサンは、加水分解性、又は非加水分解性であり得る。イソシアネートをオルガノポリシロキサンと反応させることにより形成されるプレポリマーは、イソシアネートを水と反応させることによって形成されるポリマーマトリックスによってもたらされる耐湿性に加えて、石膏層１２にさらなる耐湿性を与えることができる。適切なオルガノポリシロキサンの非限定的な例は、米国ペンシルバニア州のAllentown在、Air Products and Chemicals, Inc.からDabco（登録商標）という名称で市販のものであり、例えばDabco（登録商標）DC193、Dabco（登録商標）DC2525、Dabco（登録商標）DC4000、Dabco（登録商標）DC5043、Dabco（登録商標）DC5164、及びDabco（登録商標）DC5258、Dabco（登録商標）DC5357、Dabco（登録商標）DC5577、Dabco（登録商標）DC5582、Dabco（登録商標）DC5598、Dabco（登録商標）DC5604、Dabco（登録商標）DC5943、Dabco（登録商標）DC5986、及びDabco（登録商標）DC6070である。適切なオルガノシロキサンの非限定的な例は、米国ニュージャージー州のParsippany在、Evonik Industries AG からTEGOSTAB（登録商標）という名称で市販のものであり、例えばTEGOSTAB（登録商標）8433、TEGOSTAB（登録商標）8462、TEGOSTAB（登録商標）8465、TEGOSTAB（登録商標）8474、TEGOSTAB（登録商標）8476、TEGOSTAB（登録商標）8484、TEGOSTAB（登録商標）8485、TEGOSTAB（登録商標）8486、TEGOSTAB（登録商標）8488、TEGOSTAB（登録商標）8489、TEGOSTAB（登録商標）8490、TEGOSTAB（登録商標）8491、TEGOSTAB（登録商標）8492、TEGOSTAB（登録商標）8498、TEGOSTAB（登録商標）8511、TEGOSTAB（登録商標）8513、TEGOSTAB（登録商標）8523、TEGOSTAB（登録商標）8526、TEGOSTAB（登録商標）8535、TEGOSTAB（登録商標）8542、TEGOSTAB（登録商標）8570、TEGOSTAB（登録商標）8580、TEGOSTAB（登録商標）8586、TEGOSTAB（登録商標）8587、TEGOSTAB（登録商標）8588、TEGOSTAB（登録商標）8870、及びEGOSTAB（登録商標）9470である。
【００５２】
アミンは、当業者に公知のあらゆるアミンであり得る。アミンは、モノアミン、ジアミン、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される。イソシアネートをアミンと反応させることにより形成されるプレポリマーは、イソシアネートを水と反応させることによって形成されるポリマーマトリックスによってもたらされる耐湿性に加えて、石膏層１２にさらなる耐湿性を与えることができる。イソシアネートをアミンと反応させることにより形成されるプレポリマーは、イソシアネート尿素水素化物とも呼ばれる。適切なアミンの非限定的な例には、４，４’−メチレンビス（２−クロロアニリン）（ＭＯＣＡ）、４，４’−メチレンジアニリン（ＭＤＡ）、４，４’−チオジアニリン（ＴＤＡ）、及び同様のオリゴマーが含まれる。適切なアミンのさらなる非限定的な例は、米国イリノイ州Des Plaines在、UOP社からUNILINK（登録商標）という名称で市販のもの、例えばUNILINK（登録商標）4200、ベルギー国のAlbemarle Corporationから、ETHACURE（登録商標）という名称で市販のもの、例えばETHACURE（登録商標）90、ETHACURE（登録商標）100、及びETHACURE（登録商標）300、及び米国ペンシルバニア州のPittsburgh在、Bayer CorporationからDesmophen（登録商標）という名称で市販のもの、例えばDesmophen（登録商標）1220、及びDesmophen（登録商標）1420である。
【００５３】
活性水素含有種成分は通常、それぞれイソシアネート１００質量部に対して、約１〜約１０質量部、又は約１〜約４質量部の量、又は約４〜約７質量部の量、又は約７〜約１０質量部の量、又はこれらの値の上限と下限の間のあらゆる範囲の量で反応させる。
【００５４】
特定の態様において石膏層１２は、慣用の耐湿添加剤を実質的に含有しないが、それでもASTM C473に規定されたように耐湿性であり、ASTM C473で設定された要件を満たすことができる。代替的に石膏層１２は、慣用の耐湿添加剤を実質的に含有しないが、それでもASTM C1396に規定されたように耐湿性であり、ASTM C1396で設定された要件を満たすことができる。慣用の耐湿添加剤について「実質的に含有しない」という用語は、石膏層１２が慣用の耐湿添加剤を、それぞれ石膏層（１２）１００質量部に対して０．５質量部以下、又は０．４質量部以下、又は０．３質量部以下、又は０．２質量部以下、又は０．１質量部以下しか含有しないということである。石膏ボード１０の耐湿性を向上させようとする従来技術におけるこれまでの取り組みには、慣用の耐湿添加剤、例えばシリコーンやワックスが含まれていた。
【００５５】
別の態様において石膏層１２は、石膏層１２の耐湿性を向上させるために、慣用の耐湿添加剤を含有することができる。これらの他の態様においては、イソシアネートが石膏層１２の強度を向上させ、慣用の耐湿添加剤は、石膏層１２の耐湿性をさらに向上させるために使用される。
【００５６】
前述のように石膏層１２の耐湿性は、イソシアネートを水と反応させることにより形成されるポリマーマトリックスによって得られる。しかしながらイソシアネートの混和性と、ポリマーマトリックスの分散性はまた、石膏層１２の耐湿性に大きな影響を与えることがある。前述のように、石膏層１２を形成するスラリー中の乳化剤を撹拌することによって、イソシアネートの混和性と、石膏層１２へのポリマーマトリックスの分散性をともに向上させることができる。よって撹拌及び／又は乳化剤は、イソシアネートと組み合わせて、石膏層１２の耐湿性をさらに向上させることができる。
【００５７】
石膏層１２の耐湿性は、石膏ボード１０を水中に二時間浸漬する間に、石膏ボード１０が吸収する水の量を特定することによって評価できる。石膏層１２は通常、ASTM C473に従って２時間で水を２０％以下、又は１５％以下、又は１０％以下、吸収する。代替的に石膏層１２は、ASTM C1396に従って２時間で水を２０％以下、又は１５％以下、又は１０％以下、吸収する。石膏ボード１０に吸収される水の割合は通常、石膏ボード１０の質量パーセントを基準とする。
【００５８】
石膏層１２はまた、添加剤成分を含有することもできる。この添加剤成分には、従来技術で知られるあらゆる添加剤が含まれると理解されるべきである。本発明の目的に適切な添加剤の例に含まれるのは、先に組み込んだ参考文献に開示されたもの、また凝集剤、発泡剤、デンプン、促進剤、繊維（例えば紙及び／又はガラス繊維）、カリ、粘土、ホウ酸、可塑剤、難燃剤、防カビ剤、増粘剤、分散剤、又はこれらの組み合わせである。添加成分は様々な量で使用することができ、上記添加剤を１種以上含有することができる。特定の添加剤の具体的な量については、以下の実験部を参照して読み取ることができる。添加剤は、そこで具体的に説明された量より多い量、又は少ない量で使用することができる。
【００５９】
様々な態様において石膏層１２は、セルロース繊維を実質的に含有しない。セルロース繊維について「実質的に含有しない」とは、石膏層１２がセルロース繊維を、それぞれ石膏層（１２）１００質量部に対して、１質量部以下、又は０．７５質量部以下、又は０．５質量部以下しか、又はこれらの値の最低値と最高値の間のあらゆる範囲しか、含有しないということである。セルロース繊維は通常、石膏層１２を構造的に支持するために使用される。より具体的にはイソシアネートは、石膏層１２を形成するスラリー中のセルロース繊維と反応することができ、石膏層１２が強化される。しかしながら、セルロース繊維と反応するイソシアネートは、水と反応してポリマーマトリックスを形成するイソシアネートと競合することがある。このため実質的にセルロース繊維不含の石膏層１２は、イソシアネートを水と反応させてポリマーマトリックスを形成することができ、これにより石膏層１２の耐湿性が向上する。
【００６０】
様々な態様において石膏層１２は、補助的な発泡剤を実質的に含有しないにも拘わらず、石膏層１２中に多数の空孔を有する。補助的な発泡剤について「実質的に含有しない」という用語は、石膏層１２が補助的な発泡剤を、石膏層（１２）１００質量部に対して１質量部以下、又は０．５質量部以下、又は０．２５質量部以下、又は０．１質量部以下しか含有しないということである。補助的な発泡剤に関連して「補助的な」という用語は、石膏層１２中に規定の空孔をもたらすための、発泡剤の追加である。石膏層１２における他の成分によって、石膏層１２における空孔を規定して、石膏ボード１０の質量を減少させることができる。これらの他の成分には例えば、水、及び乳化剤が含まれる。イソシアネートと水が石膏層１２中で反応する間に放出される二酸化炭素は、石膏層１２中の空孔を規定することができる。乳化剤は、慣用のあらゆる泡生成法によって泡を発生させるために使用できる。しかしながら、ここで記載するように乳化剤は、補助的な発泡剤としては考慮されないことに留意されたい。そこで、実質的に補助的な発泡剤不含の石膏層１２は、空孔を有することができ、これにより石膏層１２の質量が減少する。
【００６１】
特定の態様において石膏ボード１０は、被覆シート１４を有する。さらなる態様において石膏ボード１０は、第二の被覆シート１４を有することができる。被覆シート１４は、様々な材料から、例えば紙又はガラス繊維から作製することができる。被覆シート１４は、同種のものであっても、相互に異なっていてもよく、表面シート、裏面シートとも呼ばれる。適切な被覆シート１４の例は、先に組み込んだ参考文献に記載されている。被覆シート１４の特定の種類は、所望の難燃性又は防カビ性をもたらす添加剤又は仕上げ剤を有することができる。
【００６２】
図１Ａに示すように石膏ボード１０は、石膏層１２と、被覆シート１４とを有することができ、ここで石膏層１２は、被覆シート１４に配置されている。図１Ｂに示すように第二の被覆シート１４は通常、石膏層１２に適用され、石膏ボード１０を形成する。しかしながら石膏ボード１０は、一枚の被覆シート１４と、石膏層１２を有することもできる。単数又は複数の被覆シート１４を畳んで、石膏層１２の端部を包むことができる。石膏層１２は通常、被覆シート１４の間にサンドイッチ状に挟まれている。
【００６３】
被覆シート１４は、当業者に公知の慣用の方法によって石膏層１２と結合されていてよい。しかしながら、慣用の耐湿添加剤（例えばシリコーンやワックス）は、石膏層１２を通じて、被覆シート１４に移動しうる。この移動によって、石膏層１２から被覆シート１４が剥離することがある。イソシアネートはポリマーマトリックスの形成によって、このように石膏層１２から被覆シート１４が剥離する可能性を減少させることができる。ポリマーマトリックスは被覆シート１４にまで延伸していてよく、これによって被覆シート１４と石膏層１２との間の結合性が増す。
【００６４】
前述のように石膏層１２は通常、スラリーから形成される。このスラリーは、当業者に慣用の方法によって作製することができる。スラリーを形成するための方法と装置の例は、先に組み込んだ参考文献に記載されている。スラリーは通常、ミキサーとコンベアを用いて作製される。スラリーの成分が用意され、ミキサーに添加される。ミキサーは通常、供給部を１つ以上有しており、それは例えば乾燥成分（例えば化粧しっくい）用の供給部と、１つ以上の湿潤成分（例えば水）用の供給部である。これらの成分はミキサー中で混合され、スラリーが形成される。各成分は、ミキサーに様々な時点で、様々な組み合わせで添加できる。
【００６５】
本発明は、石膏ボード１０を製造するに際して用いるための、石膏層１２用のスラリーを作製するための方法をもたらす。この方法は、水、化粧しっくい、及び２５℃で液状のイソシアネート、及びジフェニルメタンジイソシアネートを用意する工程を有する。この方法はさらに、イソシアネートを水と反応させて、組成物にする工程を有する。この方法はまた、前記組成物と化粧しっくいを反応させて、スラリーにする工程を有する。
【００６６】
本発明は、石膏ボード１０を製造するための方法をもたらす。この方法は、水、化粧しっくい、及び２５℃で液状のイソシアネートと、ジフェニルメタンジイソシアネートとを合して、スラリーにする工程を有する。水、化粧しっくい、及びイソシアネートは、石膏ボード１０を製造するための従来技術で公知のあらゆる方法によって、如何なる順序で合してもよい。１つの態様において、前記合する工程は、イソシアネートと水とを反応させて組成物にする工程、及びこの組成物と化粧しっくいとを反応させてスラリーにする工程としてさらに規定される。別の態様において、前記合する工程は、イソシアネートと化粧しっくいとを反応させて組成物にする工程、及びこの組成物と水とを反応させてスラリーにする工程としてさらに規定される。さらに別の態様において、前記合する工程は、水と化粧しっくいとを反応させて組成物にする工程、及びこの組成物とイソシアネートとを反応させてスラリーにする工程としてさらに規定される。さらに別の態様において、前記合する工程は、イソシアネート、水、及び化粧しっくいを反応させて組成物にする工程としてさらに規定される。
【００６７】
この方法はさらに、被覆シート１４にスラリーを適用して、被覆シート１４に石膏層１２を形成する工程を有する。スラリーを適用する工程は、石膏ボードを作製するために当業者に公知の方法によって行うことができる。
【００６８】
特定の態様において、石膏ボード１０を製造するための方法は、水、化粧しっくい、及びイソシアネートを用意する工程を有する。この方法はさらに、被覆シート１４を用意する工程を有する。合する及び／又は反応させる工程が、ミキサー及び／又はコンベアの使用を含み得ることに留意されたい。石膏ボード１０を作製するための方法は、スラリーの形成前、又はスラリーの形成の間に、乳化剤を用意する工程、合する工程、及び／又は反応させる工程を含み得ることにも留意されたい。
【００６９】
残留している水を石膏層１２から除去するために、石膏ボード１０に熱を適用することができる。残っている水を熱で除去するための方法は、当業者に知られており、例えば乾燥機、又は乾燥室が使用できる。従来技術で知られているように、特定の分散剤／可塑剤は、水の量を減少させるためにも使用でき、これにより、石膏ボード１０を製造するために必要な最終的な乾燥時間／乾燥エネルギーが削減できる。
【００７０】
石膏ボード１０は、場合によっては様々な長さに切り分けることができる。石膏ボード１０の寸法は通常、幅が約４８インチ（約１２０ｃｍ）から約５２インチ（約１３７ｃｍ）であり、厚さが１／４インチ（約６ｍｍ）から約１インチ（約２５ｍｍ）、又は約１／２インチ（約１３ｍｍ）から約５／８インチ（１６ｍｍ）、又は約１／４インチから約３／８インチ（約１０ｍｍ）である。
【００７１】
石膏ボード１０は、異なる端部で作製されていてよく、例えば２つの端部の処理が異なっていてよい：テーパー付けされた端部、ボードの長い方の端部が、端面で幅広の傾斜でテーパー付けされ、これにより主なボード端面とともに埋め込まれ、仕上げすべき材料を接合することができる；平らな端部、表面全体に、仕上げプラスターによる薄いコーティング（スキムコート）を施与する場合に用いられる。本発明は、石膏ボード１０のいかなる形状又は構成に制限されるものではないことに留意されたい。
【００７２】
石膏ボード１０は、様々な物理特性を有していてよい。石膏層１２から作製される石膏ボード１０の質量は、ボードがどれだけ厚いかによる。例えば、厚さ１／２の石膏ボード１０は通常、質量が約１５００ポンド／ｍｓｆ未満、又は約１２００〜１４００ポンド／ｍｓｆ、又は約１２００〜１３５０ポンド／ｍｓｆである。
【００７３】
以下の例には、同様の結果を得ながらも、多くの変形を加えることが可能であることに留意すべきである。従って以下の例は、本発明による石膏層１２の実証的な例であり、本発明を説明するためのものに過ぎず、本発明は何ら制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】１Ａと１Ｂは、本発明による石膏ボードの側面図であり、１Ａは被覆シートと石膏層を示し、１Ｂは石膏層を挟む２枚の被覆シートを示す。
【００７５】
実施例
石膏層１２の例は、スラリーから作製され、耐湿性について、実験室法Ｉによる実験室硬化で評価する。実験室法Ｉによる石膏層１２の作製は、イソシアネートを、水３８ｇに加えて、プラスチックビーカー内で組成物を作製し、スパチュラで手により、約５〜約１０秒、組成物を混合し、化粧しっくい５０グラムを、プラスチックビーカー内の組成物に加えて、スラリーを作製し、３０秒間待ち、スパチュラで手により６０秒間、力強く混合し、漏斗を通じてスラリーを注ぎ、アルミホイル上にパティを作製し、このパティを一晩７０℃で焼き、このパティを３０分で室温に冷却して、石膏層１２を作製する。
【００７６】
実験室法Ｉを用いた耐湿性についての石膏層１２の評価は、石膏層１２を秤量して、浸漬前の質量を特定する工程、石膏層１２を脱イオン水に２時間浸す工程、石膏層１２をペーパータオルで乾燥させる工程、石膏層１２を再度秤量して、浸漬後の質量を特定する工程を有する。実験室法Ｉを用いた石膏層１２の耐湿性は、石膏層１２の吸水性を特定することによって評価する。この吸水性は、浸漬前の質量を浸漬後の質量で割り、そしてその結果を、質量変化のパーセンテージとして表すことにより算出する。
【００７７】
また、石膏層１２をスラリーから作製してもよく、耐湿性について、実験室法ＩＩにより評価することができる。実験室法ＩＩでは、水と化粧しっくいとの質量比の値が、０．７〜１である。
【００７８】
液状イソシアネートについて、実験室法ＩＩを用いたスラリーの作製は、液状イソシアネートを水に添加して、液状組成物を作製する工程、及び化粧しっくいを組成物に加えて、スラリーを形成する工程を有する。固体のイソシアネートについて、実験室法ＩＩを用いたスラリーの形成は、固体のイソシアネートを化粧しっくいに添加して、固体組成物を作製する工程、及び水を固体組成物に加えて、スラリーを形成する工程を有する。
【００７９】
実験室法ＩＩを用いた石膏層１２の作製は、スラリーを浸しながら１５秒間待つ工程、このスラリーを１５秒間、高速レベルで混合する工程、このスラリーをプラスチックカップに注ぐ工程、ここでこのプラスチックカップは通常、パティを形成するためのスラリーを約２００グラム有し、このパティを１５分後にカップから取り出す工程、このスラリーを１４０℃で３０分間乾燥させる工程、このスラリーをさらに、４０℃で少なくとも２日間乾燥させる工程、及びこのパティを１時間で室温に冷却して、石膏層１２を作製する工程を有する。
【００８０】
実験室法ＩＩを用いた耐湿性のための石膏層１２の評価は、石膏層１２を秤量して、浸漬前の質量を特定する工程、石膏層１２を水に２時間浸す工程、石膏層１２から表面の水を除去する工程、石膏層１２を再度秤量して、浸漬後の質量を特定する工程を有する。実験室法ＩＩを用いた石膏層１２の耐湿性は、石膏層１２の吸水性を特定することによって評価する。この吸水性は、浸漬前の質量を浸漬後の質量で割り、そしてその結果を、質量変化のパーセンテージとして表すことにより算出する。
【００８１】
以下の表Ｉは、化粧しっくい、水、及びイソシアネートからの反応生成物を含有する石膏層１２の幾つかの例の吸水性を例示している。これらの石膏層１２は、実験室法Ｉを用いて作製、評価する。しかしながら石膏層１２の吸水性は、実験法ＩＩを用いて作製、評価した場合と、似たものになるであろうことに留意されたい。
【００８２】
表に示したように、化粧しっくい１００質量部に対してイソシアネート約４〜約５部、水、及び化粧しっくいからの反応生成物を含有する石膏層１２は（表中では、化粧しっくいに対するイソシアネートとして％（ｗ／ｗ）で記載）、２時間で水を２０％以下しか、吸収しない。全ての量は、１００質量部の石膏層１２に対する、質量部である。
【表１】
2015525183.tif 000002
【００８３】
1これらの値は、実験を繰り返した平均の吸水性である。各実験についての吸水性は、各例の平均吸水性よりも、高い、及び／又は低いことがある。
【００８４】
例１及び２におけるイソシアネートは、それぞれイソシアネート１００質量部に対して、４，４’−ＭＤＩを５０質量部、及び２，４’−ＭＤＩを５０質量部含有し、これはBASF Corporationから市販で得られるLupranate（登録商標）MIである。
【００８５】
例３におけるイソシアネートは、それぞれイソシアネート１００質量部に対して、４，４’−ＭＤＩを７４質量部、及び２，４’−ＭＤＩを２６質量部含有し、これはBASF Corporationから市販で得られるLupranate（登録商標）Mと、Lupranate（登録商標）MIである。
【００８６】
例４及び５におけるイソシアネートは、それぞれイソシアネート１００質量部に対して、４，４’−ＭＤＩを７３質量部、及び２，４’−ＭＤＩを２質量部、及びウレトイミン変性イソシアネートを２５質量部含有し、これはBASF Corporationから市販で得られるLupranate（登録商標）MM 103である。
【００８７】
例６及び７におけるイソシアネートは、それぞれイソシアネート１００質量部に対して、４，４’−ＭＤＩを２８質量部、及び２，４’−ＭＤＩを３質量部、及びウレトンイミン変性イソシアネートを６９質量部含有し、これはBASF Corporationから市販で得られるLupranate（登録商標）M 70Lである。
【００８８】
実験室硬化で実験室法Ｉを用いて作製した石膏層１２の耐湿性は、製品硬化で慣用の方法により作製された石膏層１２の耐湿性を代表するものではない可能性があることに留意されたい。より具体的には、実験室法Ｉにより作製した石膏層１２には、被覆シート１４、乳化剤、及び添加成分が存在しない。被覆シート１４と添加成分は、イソシアネートと組み合わされて、石膏層１２の耐湿性をさらに改善させることができる。加えて、実験法により作製される石膏層１２は、手で混合され、パティとして作製される一方で、製品硬化で作製される石膏層１２は、製造グレードのミキサーで撹拌され（例えばHobart社製ミキサーで）、シートとして作製される。前述のように、撹拌は石膏層１２の耐湿性に著しい影響を与えるため、Hobart社製ミキサーで混合した石膏層１２は、石膏層１２の耐湿性を改善させ得る。さらに、シートとして作製された石膏層１２は、パティとして作製された石膏層１２よりもより均一なことがあるため、シートとして作製された石膏層１２は、石膏層１２の耐湿性を改善されることができる。
【００８９】
表ＩＩは、上述のように典型的な石膏層１２の成分を示し、添加成分の添加量も記載されている。
【表２】
2015525183.tif 000003
【００９０】
凝集剤は、エチレンオキシド／ポリエチレンオキシドのリバースブロックコポリマーであり、これはBASF Corporationから市販で手に入る。
【００９１】
発泡剤は、アンモニウムエーテルスルフェートであり、これはStepan Companyから市販で手に入る。
【００９２】
促進剤は、ボールミル促進剤であり、スラリーに乾燥状で供給する。
【００９３】
デンプンは、酸変性されたコーンスターチであり、スラリーに乾燥状で供給する。
【００９４】
セルロースエーテルは、エチルヒドロキシセルロースであり、AkzoNobel Corporationから市販で手に入る。セルロースエーテルは増粘剤として働き、スラリーの流動性制御を助ける。これはスラリーに、乾燥状態で供給される。
【００９５】
水には、パルプ水、基準水、及び発泡水が含まれる。
【００９６】
パルプ水は、約１８０ポンド／ｍｓｆの範囲、発泡水は、約１００ポンド／ｍｓｆ〜約５２５ポンド／ｍｓｆの範囲、そして基準水は、約２２０ポンド／ｍｓｆ〜約６６０ポンド／ｍｓｆの範囲であり得る。
【００９７】
添付の請求項は、特定の化合物、組成物、又は詳細な説明に記載された方法に制限されると理解されるべきではなく、これらは添付の請求項の範囲内で全て、特定の態様の範囲内で変わりうると理解されるべきである。ここで記載したマーカッシュ群については、様々な態様の特定の特徴又は形態を記載するものではなく、異なる、特別な、及び／又は予測できない結果が、他のマーカッシュの選択肢とは独立して、各マーカッシュの選択肢から得られることに留意すべきである。マーカッシュ群の各選択肢は、個々に、及び／又は組み合わせに基づいていてよく、添付の請求項の範囲内で特定の態様を充分にサポートすることができる。
【００９８】
また、本発明の様々な態様を記載するにあたり、あらゆる範囲と二次的な範囲は、独立して、また共同して、添付した請求項の範囲に入ると理解されるべきであり、たとえここに具体的な値が明示的に記載されていない場合であっても、全体の、及び／又は部分的な値を含む全ての範囲を記載、考慮していると理解されるべきである。当業者は、挙げられた範囲と二次的な範囲が、本発明の様々な態様を記載、かつ可能にしていることを直ちに理解でき、これらの範囲と二次的な範囲はさらに、半分、三分の一、四分の一、五分の一などに線引きすることができる。単に例として挙げると、「０．１〜０．９」という範囲は、さらに細かく分けることができる。つまり、０．１〜０．３（下限の三分の一）、０．４〜０．６（真ん中の三分の一）、そして０．７〜０．９（上限の三分の一）という具合であり、これらは個々に、また共同して添付した請求項の範囲に入り、個々に、及び／又は共同して添付した請求項の範囲にある特定の態様を充分にサポートする。加えて、範囲を規定又は修正する言語について、例えば「少なくとも」、「より大きい」、「より少ない」、「以下」などという言葉には、二次的な範囲及び／又は上限又は下限が含まれると理解されるべきである。別の例として、「少なくとも１０」という範囲には、内在的に少なくとも１０〜３５という二次的な範囲、少なくとも１０〜２５という二次的な範囲、２５〜３５という二次的な範囲などが含まれ、二次的な範囲はそれぞれ、個々に及び／又は共同していてよく、添付した請求項の範囲にある特定の態様を充分にサポートする。最後に、開示された範囲にある個々の数字は、添付した請求項の範囲内で特定の態様の根拠となり、またこれを充分にサポートすることができる。例えば、１〜９という範囲には、様々な整数、例えば３、また十分の一（又は画分）を含む個々の数値（例えば４．１）が含まれ、これらは添付した請求項の範囲内で特定の態様の根拠となり、またこれを充分にサポートすることができる。
【００９９】
本発明は、ここに説明的に記載されているが、これまで使用されてきた技術が、制限という意味合いでは無く、明細書の用語の本質に意図されていると理解されるべきである。本発明について多くの修正と変形が、上記教示に基づき可能である。本発明は、添付した請求項の範囲で特定されているのとは異なった形で行うことができる。独立及び従属請求項の全ての組み合わせの対象は、単項従属でも多項従属であっても、ここで明示的に考慮されている。
【図１Ａ】
2015525183.tif 000004
【図１Ｂ】
2015525183.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月15日(2015.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆シート、及び
前記被覆シート上に配置された石膏層、
を有する石膏ボードであって、
前記石膏層が、
・ジフェニルメタンジイソシアネートを含有する、２５℃で液状のイソシアネート、
・水、及び
・化粧しっくい
からの反応生成物を含有する、前記石膏ボード。
【請求項２】
前記水が、前記化粧しっくいに対して過剰で存在し、前記液状のイソシアネートが、前記過剰の水と反応して、前記石膏中に、前記石膏ボードの耐湿性を向上させるためのポリマーマトリックスを形成する、請求項１に記載の石膏ボード。
【請求項３】
ｉ）前記液状のイソシアネートは、動的粘度が２５℃で約１〜約２５００ｃｐｓであるか、
ｉｉ）前記液状のイソシアネートが、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートとは異なる変性イソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、及びこれらの組み合わせの群から選択されているか、又は
ｉｉｉ）前記ｉ）及び前記ｉｉ）をともに満たす、
請求項１又は２に記載の石膏ボード。
【請求項４】
前記液状のイソシアネートがさらに、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートを含有する、請求項３に記載の石膏ボード。
【請求項５】
前記石膏層が実質的に、
ｉ）補助的な発泡剤、
ｉｉ）セルロース繊維、又は
ｉｉｉ）前記ｉ）と前記ｉｉ）の両方
を含有しないが、前記石膏層中に多数の空隙を有する、請求項１から４までのいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項６】
前記石膏層が、ＡＳＴＭ  Ｃ４７３準拠の規定により、２時間で２０％以下しか水を吸収しない、請求項１から５までのいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項７】
前記石膏層が、慣用の耐湿性添加剤を実質的に含有しないが、ＡＳＴＭ  Ｃ４７３で規定された耐湿性を有する、請求項１から６までのいずれか１項に記載の石膏ボード。
【請求項８】
以下の工程：
・水、化粧しっくい、及びジフェニルメタンジイソシアネートを含有する２５℃で液状のイソシアネートを合して、スラリーにする工程、及び
・前記スラリーを被覆シートに適用して、当該被覆シート上に石膏層を形成する工程、
を有する、石膏ボードの製造方法。
【請求項９】
前記水が、前記化粧しっくいに対して過剰で存在し、前記液状のイソシアネートが、前記過剰の水と反応して、前記石膏中に、前記石膏ボードの耐湿性を向上させるためのポリマーマトリックスが形成される、請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
被覆シートと、当該被覆シート上に配置された石膏層とを有する石膏ボードであって、前記石膏層が、
・イソシアネート、
・水、及び
・化粧しっくい
を、前記イソシアネートと、前記水との混和性を向上させるための乳化剤の存在下で反応させた生成物を含有し、
前記乳化剤が、スルフェート、スルホネート、及びこれらの組み合わせの群から選択される、前記石膏ボード。
【請求項１１】
前記水が、前記化粧しっくいに対して過剰で存在し、前記イソシアネートが、前記過剰な水と反応して、前記石膏中に、前記石膏ボードの耐湿性を向上させるためのポリマーマトリックスが形成されている、請求項１０に記載の石膏ボード。
【請求項１２】
ｉ）前記乳化剤が、アンモニウムエーテルスルフェートを含有するか、
ｉｉ）前記乳化剤が、前記石膏層の１０００平方フィート（ｍｓｆ）当たり、０．１〜約２ポンド（Ｉｂｓ）の量で存在するか、又は
ｉｉｉ）前記ｉ）及び前記ｉｉ）の双方を満たす、
請求項１０又は１１に記載の石膏ボード。
【国際調査報告】
2015525183.tif 000006
2015525183.tif 000007