CN109362230A - 石膏墙板以及相关的方法和浆料 - Google Patents

石膏墙板以及相关的方法和浆料 Download PDF

Info

Publication number
CN109362230A
CN109362230A CN201680086706.1A CN201680086706A CN109362230A CN 109362230 A CN109362230 A CN 109362230A CN 201680086706 A CN201680086706 A CN 201680086706A CN 109362230 A CN109362230 A CN 109362230A
Authority
CN
China
Prior art keywords
weight
starch
pounds
lbfs
cubic feet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201680086706.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Y·桑
A·C·李
W·D·宋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
United States Gypsum Co
Original Assignee
United States Gypsum Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by United States Gypsum Co filed Critical United States Gypsum Co
Publication of CN109362230A publication Critical patent/CN109362230A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B13/00—Layered products comprising a a layer of water-setting substance, e.g. concrete, plaster, asbestos cement, or like builders' material
    • B32B13/04—Layered products comprising a a layer of water-setting substance, e.g. concrete, plaster, asbestos cement, or like builders' material comprising such water setting substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
    • C04B28/145—Calcium sulfate hemi-hydrate with a specific crystal form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
    • C04B28/16—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements containing anhydrite, e.g. Keene's cement
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/4501—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with preformed sheet-like elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5076—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with masses bonded by inorganic cements
    • C04B41/5085—Calcium sulfate cements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/40—Symmetrical or sandwich layers, e.g. ABA, ABCBA, ABCCBA
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/536—Hardness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/546—Flexural strength; Flexion stiffness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2315/00—Other materials containing non-metallic inorganic compounds not provided for in groups B32B2311/00 - B32B2313/04
    • B32B2315/18—Plaster
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2419/00—Buildings or parts thereof
    • B32B2419/04—Tiles for floors or walls
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00612—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as one or more layers of a layered structure
    • C04B2111/0062—Gypsum-paper board like materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Revetment (AREA)
  • Producing Shaped Articles From Materials (AREA)

Abstract

公开了一种石膏板，其包含布置于两块覆盖片材之间的凝固的石膏芯。凝固的石膏芯由包含灰泥、水以及至少一种预胶凝淀粉的浆料形成，如根据本文所述的VMA方法所测量，所述预胶凝淀粉具有约20厘泊至约300厘泊的粘度。淀粉按灰泥的重量计以大于10％的量存在。在优选的实施例中，板甚至在较低的密度(例如约31磅/立方英尺或更小)下也具有良好的强度特性。还公开了一种制造石膏墙板的相关方法和浆料。

Description

石膏墙板以及相关的方法和浆料
与相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2016年6月17日提交的美国专利申请第15/186,147号的权益，其通过引用并入本文。
背景技术
淀粉一般含有两种类型的多糖(直链淀粉和支链淀粉)，并归类为碳水化合物。一些淀粉被预胶凝化，通常通过热处理预胶凝化。通常，预胶凝淀粉可与冷水形成分散剂、糊剂或凝胶。
预胶凝淀粉的一种用途是制备石膏墙板。在板的制造过程中，将灰泥(即硫酸钙半水合物形式和/或硫酸钙硬石膏形式的煅烧石膏)、水、淀粉以及其它适当的成分混合，通常在如本领域中所使用的术语销式混合器中混合。形成浆料并从混合器排放到移动的带有覆盖片材的输送带上，所述覆盖片材具有施加的(通常在混合器上游)一层撇渣面层(如果存在的话)。将浆料散布在纸上(纸上任选地包括撇渣面层)。将具有或不具有撇渣面层的另一张覆盖片材施加到浆料上，在(例如)成形板等的帮助下形成具有期望厚度的夹层结构。
将混合物流延并让其硬化，通过煅烧石膏与水的反应形成结晶水合石膏(即硫酸钙二水合物)的基质，从而形成凝固的(即再水合的)石膏。所期望的煅烧石膏的水合使得形成凝固石膏晶体的联锁基质，从而赋予产物的石膏结构强度。需要加热(例如在窑中)将剩余的游离(即未反应的)水除去，得到干燥产物。
通常，预胶凝淀粉增加了过程中的需水量。为了抵偿需水量并在制造过程中具有足够的流动性，必须向灰泥浆料中添加水物质。该过量的水会在制造中导致低效率，包括干燥时间增长、生产线速度减慢以及能量消耗更高。已经证明很难降低系统中的水的量而又不影响商业产品的其它关键方面，包括板的重量和强度。
另一个困难是在保持强度的同时降低石膏板的重量。板的强度的一个量度是″钉拉阻力″，有时简单称作″钉拉力″。为了降低板的重量，可向浆料中引入发泡剂，在最终产物中形成气隙。在石膏板外壳中将实体替换为空气会降低重量，但是该实体的损失也会导致强度较低。抵偿该强度的损失是本领域中降低重量的尝试的主要障碍。
应理解，发明人之所以创建该背景描述是为了帮助读者，不应理解为对现有技术的参考，也不是表明所指出的任何问题本身已经被现有技术所知晓。尽管所描述的原理在一些方面和实施例中可缓和其它系统中固有的问题，但应理解，所保护的创新的范围由所附权利要求书界定，而不是由要求保护的本发明解决本文指出的任何特定的问题的能力来界定。
发明内容
在一个方面，本公开提供了一种板(例如石膏墙板)，其包含布置于两块覆盖片材之间的凝固的石膏芯。凝固的石膏芯由包含灰泥、水以及至少一种预胶凝淀粉的浆料形成，如根据本文所述的VMA方法所测量，所述预胶凝淀粉具有约20厘泊至约300厘泊的粘度。淀粉按灰泥的重量计以大于10％的量存在。在优选的实施例中，板甚至在较低的密度(例如约31磅/立方英尺或更小)下也具有良好的强度特性。例如，在半英寸(约1.3厘米)的厚度下，板优选满足以下中的至少一个：至少约170磅/平方英寸的抗压强度、至少约65磅(约29千克)的钉拉阻力、至少约11磅(约5千克)的平均芯硬度、机器方向至少约36磅(约16千克)的平均挠曲强度和/或机器横向约107磅(约48.5千克)的平均挠曲强度或者本文所述的其它强度特性。钉拉阻力、芯硬度以及挠曲强度按照ASTM标准C473-10的方法B测定。
在另一个方面，本公开提供了一种制造石膏墙板的方法。所述方法包含将至少水、灰泥以及至少一种预胶凝淀粉混合，如根据VMA方法所测量，所述预胶凝淀粉具有从约20厘泊至约300厘泊的粘度。淀粉按灰泥的重量计以大于10％的量存在。所述方法还包含将浆料布置于第一覆盖片材与第二覆盖片材之间，形成一个湿组件；将湿组件切成板；并将板干燥。在优选的实施例中，板甚至在较低的密度下也具有良好的强度特性。例如，在半英寸(约1.3厘米)的厚度下，板优选满足以下中的至少一个：至少约170磅/平方英寸的抗压强度、至少约65磅(约29千克)的钉拉阻力、至少约11磅(约5千克)的平均芯硬度、机器方向至少约36磅(约16千克)的平均挠曲强度和/或机器横向约107磅(约48.5千克)的平均挠曲强度或者本文所述的其它强度特性。钉拉阻力、芯硬度以及挠曲强度按照ASTM标准C473-10的方法B测定。
在另一个方面，本公开提供了一种浆料，其包含水、灰泥以及预胶凝淀粉，如根据VMA方法所测量，所述预胶凝淀粉具有从约20厘泊至约300厘泊的粘度。淀粉按灰泥的重量计以大于10％的量存在。当将浆料流延并干燥为包含凝固石膏组合物的板时，凝固石膏组合物包含基本上为硫酸钙二水合物的连续晶体基质。板可在低密度(例如约31磅/立方英尺或更小的密度)下制造，同时保持良好的强度特性。在优选的实施例中，并且在半英寸(约1.3厘米)的厚度下，所述板满足以下中的至少一个：至少约170磅/平方英寸的抗压强度、至少约65磅(约29千克)的钉拉阻力、至少约11磅(约5千克)的平均芯硬度、机器方向至少约36磅(约16千克)的平均挠曲强度和/或机器横向约107磅(约48.5千克)的平均挠曲强度或者本文所述的其它强度特性。钉拉阻力、芯硬度以及挠曲强度按照ASTM标准C473-10的方法B测定。
附图说明
图1是将粘度(左侧y轴)和摄氏温度(右侧y轴)相对于时间(x轴)作图得到的淀粉粘度曲线，其如实例2中所述显示了以16重量％的水分含量挤出的淀粉的糊化曲线，其中测试浆料的固体含量为10重量％。
图2是将粘度(左侧y轴)和摄氏温度(右侧y轴)相对于时间(x轴)作图得到的淀粉粘度曲线，其如实例2中所述显示了以13重量％的水分含量挤出的淀粉的糊化曲线，其中测试浆料的固体含量为10重量％。
图3是将温度相对于时间作图得到的图，其如实例3中所述显示了两种浆料(其含有以3重量％的明矾以及0.05重量％和0.0625重量％的阻滞剂处理的预胶凝的部分水解淀粉)和第三种浆料(其含有粘度为773厘泊的常规预胶凝玉米淀粉和0.05重量％的阻滞剂)的温度(华氏温度)升高凝固(TRS)水合速率。
图4是如实例5中所述在各种重量百分比的淀粉下显示的板抗压强度的条形图。
具体实施方式
本公开的实施例提供了石膏板(例如石膏墙板)、制备石膏板的方法以及浆料。石膏板包含布置于两块覆盖片材之间的凝固的石膏芯。所述芯由包含灰泥、水以及至少一种预胶凝淀粉的浆料形成，所述预胶凝淀粉具有特定类型的中等范围粘度的淀粉，如根据VMA方法所测量，其具有约20厘泊至约300厘泊的粘度。在优选的实施例中，淀粉按灰泥的重量计以大于10％的量存在(例如约10重量％至约25重量％)。有利地，所述板可以是超轻重量板，同时具有足够的强度特性。
为了获得期望的中等范围粘度，特别是约20厘泊至约300厘泊的粘度范围，淀粉通常为预胶凝的部分水解的淀粉形式。令人惊讶且出乎意料的是，在这种粘度范围的情况下，通常在部分水解的情况下，可将升高的含量的淀粉添加至浆料，以形成板并增加板的强度(例如以按灰泥的重量计至少10％的量)。发明人还发现，预胶凝的和部分水解的淀粉需要的水更少。在一些实施例中，淀粉被挤出。
在一些实施例中，淀粉优选通过在挤出机中，以单个步骤将淀粉预胶凝化和酸改性来制备。参见(例如)US2015/0010767，其方法通过引用并入本文。与在分开的步骤中将淀粉预胶凝化和酸改性相比，在挤出机中以单个步骤将淀粉预胶凝化和酸改性具有显著优势。例如，制造预胶凝的部分水解的淀粉的方法有着更高的板输出量、更快的生产以及更低的能量消耗而又不会牺牲如本文所述的期望的特性(例如粘度、流动性、冷水溶解度等)。
另外，发现挤出条件(例如高温和高压)可显著增加淀粉的酸水解速率。令人惊讶且出乎意料的是，该单步法使得可以使用弱酸(例如明矾)和/或更少量的强酸进行淀粉酸改性。任意一种酸形式均提供其中来自酸的质子催化淀粉水解的机制。常规的酸改性方法包括纯化和中和步骤。根据本公开的一些实施例，使用弱酸(例如明矾)和/或少量的强酸会避免对于任何中和步骤和随后的纯化步骤的需要，而常规系统则通常需要纯化步骤来纯化中和步骤产生的淀粉盐。
根据本公开的实施例，挤出方法可将淀粉预胶凝化，并且可在单个步骤中将淀粉分子部分水解。如下所述，水解可由于从挤出机水解而发生，并且/或者可由于添加酸而发生(即酸改性)。因此，单步挤出方法会同时提供物理改性(预胶凝化)和化学改性(酸改性，部分酸水解)。预胶凝化会提供淀粉(例如在像石膏板这样的最终产物上)赋予强度的能力。酸改性在(例如)石膏板制造方法中有益地将淀粉部分水解，从而降低需水量。因此，根据本公开的实施例制备淀粉的方法的产物可以是预胶凝的和部分水解的淀粉。
挤出可理想地提供高效的酸改性反应。挤出机中的预胶凝化和酸改性如本文所述在升高的温度和/或压力下发生，并且可在较低温度(例如50℃)和/或压力下产生可比常规酸水解速率快(例如)大约30,000倍或更大的酸水解速率。通过在淀粉前体中使用低的水分(约8重量％至约25重量％)含量并(因此)通过增加的反应物浓度进一步增加酸的水解速率。由于这一高效的酸改性，发明人令人惊讶且出乎意料地发现，可在淀粉前体中使用弱酸或者很低含量的强酸来获得最佳的酸改性，并且避免了常规系统所需的昂贵、耗时、低效的中和跟纯化。
根据一些实施例，水解旨在将淀粉转化为在最佳尺寸范围内的更小分子，所述范围在本文中由期望的预胶凝的部分水解的淀粉的粘度界定。如果淀粉被过度水解，它可能会被转化为过小的分子(例如低聚醣或糖)，从而可能会导致板强度小于由具有期望的粘度的预胶凝的部分水解的淀粉提供的板强度。
预胶凝的部分水解的淀粉可通过以下制备：(i)将至少水、非预胶凝淀粉以及酸混合，形成水分含量为约8重量％至约25重量％的湿淀粉前体。所述酸可以是：(1)基本上避免了螯合钙离子的弱酸、(2)按淀粉的重量计约0.05重量％或更少的强酸或者(3)其任意组合。湿淀粉前体如本文所述在升高的模头温度和/或压力下在挤出机中，以单个步骤预胶凝化和酸改性。淀粉(例如)如本文所述被水解某一程度以产生期望的粘度。
因此在一些实施例中，预胶凝的部分水解的淀粉可通过以下方式制造：将至少水、非预胶凝淀粉以及基本上避免了螯合钙离子的弱酸混合，以制造水分含量为约8重量％至约25重量％的湿淀粉前体。然后将湿淀粉进料至挤出机中。在挤出机中，在约150℃(约300°F)至约210℃(约410°F)的模头温度下将湿淀粉预胶凝化和酸改性，以便至少部分将其水解。
在进一步的实施例中，预胶凝的部分水解的淀粉可通过以下方式制造：将至少水、非预胶凝淀粉以及强酸混合，以制造水分含量为约8重量％至约25重量％的湿淀粉前体，其中所述强酸的量按淀粉的重量计为约0.05重量％或更少。然后将湿淀粉进料至挤出机中。在挤出机中，在约150℃(约300°F)至约210℃(约410°F)的模头温度下将湿淀粉预胶凝化和酸改性，以便至少部分将其水解。
理想地，在优选的实施例中，所得预胶凝的部分水解的淀粉在包括在灰泥浆料中时具有低的需水量，并且可用来制造具有良好强度的板(例如石膏板)。因此，在另一个方面，本公开提供了使用淀粉制造石膏板的方法，所述淀粉使用预胶凝化和酸改性方法在挤出机中以单个步骤制备。在一些实施例中，预胶凝的部分水解的淀粉与本领域中已知的其它预胶凝淀粉相比具有低的需水量。
因此，根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉可包括在具有良好流动性的灰泥浆料中(例如通过通向销式混合器的进料管线)。在一些实施例中，由于不需要向系统中添加过量的水，因此可包括更多量的根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉，以便可以获得甚至更高的强度和更低的板密度。所得板展现出良好的强度特性(例如基于本文提供的每一者的值的任意组合具有良好的芯硬度、钉拉阻力、抗压强度等，或者其间的任意关系)。有利地，在石膏板的制造过程中包括根据本公开的方法制备的淀粉由于强度增强而使得能够产生超低密度的产物。石膏板可以是(例如)石膏墙板形式(通常称作干墙)，其可包括如本领域所知不仅用于墙壁还用于天花板以及其它位置的这种板。
预胶凝化和酸改性
淀粉归类为碳水化合物，并且含有两种类型的多糖，即直链淀粉和支链淀粉。淀粉颗粒(例如)如在偏振光下所观察是半结晶的，在室温下不溶于水。胶凝化是将淀粉置于水中并将其加热(″蒸煮″)的方法，以便将淀粉颗粒的晶体结构熔融并将淀粉分子溶于水中，从而产生良好的分散。发现在将淀粉颗粒转化为胶凝形式时，由于淀粉颗粒是水溶性的，因此淀粉颗粒最开始在水中提供很小的粘度。随着温度增加，淀粉颗粒膨胀，晶体结构在胶凝化温度下熔融。当淀粉颗粒具有最大膨胀时获得峰值粘度。进一步加热会将淀粉颗粒打碎，并将淀粉分子溶于水中，同时粘度急剧降低。冷却之后，淀粉分子会重新缔结，形成3D凝胶结构，同时粘度由于凝胶结构而增加。一些商业淀粉以预胶凝形式销售，而其它淀粉则以粒状形式销售。根据一些实施例，粒状形式经受至少一定程度的胶凝化。为了说明起见，将淀粉预胶凝化，然后将其添加至石膏浆料，其在本文中还称作灰泥浆料(通常在混合器中，例如在销式混合器中)。
因此，如本文所使用，″预胶凝的″是指将淀粉(例如)包括在石膏浆料中之前具有任何程度的胶凝化。在一些实施例中，当预胶凝淀粉包括在浆料中时可以是部分胶凝化的，但是当在(例如)窑中在干燥步骤过程中曝露于升高的温度时变得完全胶凝化，以除去过量的水。在一些实施例中，预胶凝淀粉不是完全胶凝化的，甚至在离开窑时也不是完全胶凝化的，只要淀粉在根据粘度改性剂(VMA)方法的条件下满足一些实施例的中等范围粘度特征。
当本文中提及粘度时，它按照VMA方法测定，除非另外指出。根据这一方法，粘度使用带有同心圆筒、具有叶片几何形状(直径为28毫米，长度为42.05毫米)标准杯(直径为30毫米)的Discovery HR-2Hybrid Rheometer(TA Instruments有限公司)测量。
当获得淀粉时，可使用差示扫描量热法(DSC)技术来确定淀粉是否完全胶凝化。DSC步骤可用来观察淀粉是否完全胶凝化，(例如)以便确定未发生凝沉。可根据将淀粉完全胶凝化需要的温度采用两个步骤之一，所述温度如本领域普通技术人员所理解也可以通过DSC测定。
在DSC显示淀粉完全胶凝或者具有90℃或更低的胶凝化温度时采用步骤1。在胶凝化温度高于90℃时采用步骤2。由于是当淀粉在水中时测量粘度，因此步骤2在密封容器中使用加压蒸煮，以便容许过热至高于100℃的温度而不会导致水显著蒸发。步骤1用于已经完全胶凝化的淀粉，或者具有至多90℃的胶凝化温度的淀粉，这是由于如以下所讨论，胶凝化在流变仪中发生，而流变仪是一个开放系统，不能针对胶凝化产生加压条件。因此对于具有更高胶凝化温度的淀粉就按照步骤2。不管哪种方式，在测量粘度时都将淀粉(7.5克，以干重计)添加至水中得到50克的总重。
在步骤1中，将淀粉分散于水中(淀粉为淀粉和水的总重的15％)，并立即将样品转移至圆柱形槽中。所述槽盖有铝箔。以5℃/分钟和200s-1的剪切速率将样品从25℃加热至90℃。在200s-1的剪切速率下将样品在90℃下保持10分钟。以5℃/分钟和200s-1的剪切速率将样品从90℃冷却至80℃。在0s-1的剪切速率下将样品在80℃下保持10分钟。样品粘度在80℃和100s-1的剪切速率下测量2分钟。粘度是在30秒至60秒之间获得的测量值的平均值。
步骤2用于具有大于90℃的胶凝化温度的淀粉。淀粉根据淀粉行业中众所周知的方法(例如提供加压蒸煮)胶凝化。立即将胶凝的淀粉水溶液(总重的15％)转移至流变仪测量杯中，并在80℃下平衡10分钟。样品粘度在80℃和100s-1的剪切速率下测量2分钟。粘度是30秒至60秒的测量值的平均值。
Viscograph和DSC是用来描述淀粉胶凝化的两种不同方法。可通过(例如)DSC热分析图，例如使用峰面积(晶体熔融)进行计算来确定淀粉的胶凝化程度。不太希望使用粘度曲线(来自Viscograph)来确定部分胶凝化的程度，但是它是获得数据，例如淀粉的粘度变化、胶凝化最大值、胶凝化温度、凝沉、保持期间的粘度、冷却结束时的粘度等的良好工具。对于胶凝化程度，在过量的水的存在下进行DSC测量，特别是在处于或高于67重量％的水的存在下进行DSC测量。如果淀粉/水混合物的水含量小于67％，那么胶凝化温度会随着水含量的降低而增加。当可用的水受限时，难以将淀粉晶体熔融。当淀粉/水混合物的水含量达到67％时，胶凝化温度会保持恒定，不管向淀粉/水混合物中添加了多少的水。胶凝化起始温度表示胶凝化开始时的温度。胶凝化结束温度表示胶凝化结束时的温度。胶凝化的焓代表晶体结构在胶凝化过程中熔融的量。可通过使用淀粉DSC热分析图的焓确定胶凝化程度。
不同的淀粉具有不同的胶凝化起始温度、结束温度、以及胶凝化焓。因此，不同的淀粉可在不同的温度下变得完全胶凝化。应理解，当淀粉在过量的水中被加热至超过胶凝化结束时的温度时淀粉被完全胶凝化。另外，对于任何特定的淀粉，如果淀粉被加热至低于胶凝化结束时的温度，那么淀粉将会被部分胶凝化。因此，例如，如通过DSC所测定，当淀粉在过量的水的存在下被加热至低于胶凝化结束温度时会发生部分和不完全的胶凝化。例如，如通过例如DSC所测定，当淀粉在过量的水的存在下被加热至高于胶凝化结束温度时会发生完全胶凝化。胶凝化程度可以不同的方式调节，诸如(例如)通过将淀粉加热至低于胶凝化结束温度，以形成部分胶凝化。例如，如果将淀粉完全胶凝化的焓是4焦耳/克，那么当DSC显示淀粉的胶凝化焓仅为2焦耳/克时，这表示50％的淀粉被胶凝化。当通过DSC测量时完全胶凝的淀粉不会具有DSC热分析图胶凝化峰(焓＝0焦耳/克)。
如所述，胶凝化程度可以是任何合适的量，例如约70％或更大等。但是，越小的胶凝化程度将会越接近粒状淀粉，并且可能不能充分利用本公开的一些实施例的强度增强、更佳的(更完全的)分散以及/或者需水量的减少。因此，在一些实施例中，优选存在较高的胶凝化程度，例如至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％、至少约95％、至少约97％、至少约99％或完全(100％)的胶凝化。可向浆料中添加具有较低胶凝化程度的淀粉，在石膏板的情况下，在窑中发生进一步的胶凝化(例如至100％)。为了向浆料中添加，通过″完全胶凝的″应理解淀粉在其胶凝化温度或者在其胶凝化温度以上充分蒸煮，或者从DSC技术可以看出获得完全胶凝化。本领域普通技术人员应认识到，在一些实施例中，尽管在冷却时预期可能会发生一些小程度的凝沉，但是淀粉对于向石膏浆料中的添加仍应理解为″完全胶凝的″。相比之下，为了本文所讨论的VMA方法，在进行粘度测量时则不接受这种凝沉。
淀粉分子可被酸改性，例如将葡萄糖单元之间的糖苷键水解，获得期望的分子量。将淀粉酸改性以便降低分子量的一个益处是需水量会降低。未同样酸改性的常规预胶凝淀粉具有很高的需水量，而这导致更高的能量消耗。传统上认为，改性通常优选在胶凝化之前发生，这是由于这样往往更有效并且成本更低。但是令人惊讶且出乎意料的是，发明人发现预胶凝化和酸改性可合并到单个步骤中，以便它们可同时发生而不是连续发生。
制备淀粉的方法
根据一些实施例，在进入挤出机中之前制备湿淀粉前体。湿淀粉前体可通过任何合适的方法制备。例如在一些实施例中，湿淀粉前体通过向淀粉原料中添加水和酸来制备，所述酸是(a)基本上避免了螯合钙离子的弱酸和/或(b)少量的强酸。
可选择任何合适的淀粉原料来制备湿淀粉前体，只要它可用来制造预胶凝的部分水解的淀粉，例如满足本公开的一些实施例的中等范围粘度特征的淀粉。如本文所使用，″淀粉″是指一种包括淀粉组分的组合物。照此，淀粉可以是100％纯的淀粉，或者可具有其它组分，例如面粉中通常存在的那些(例如蛋白和纤维)，只要淀粉组分按淀粉组合物的重量计构成至少约75％。淀粉可以是含有淀粉的面粉(例如玉米面粉)形式，例如按面粉的重量计具有至少约75％(例如至少约80％、至少约85％、至少约90％、至少约95％等)的淀粉的面粉。可使用任何合适的未改性的淀粉或面粉来制备本公开的预胶凝的部分水解的淀粉的前体。例如，淀粉可以是CCM260黄玉米粗粉、CCF600黄玉米面粉(Bunge North America)、Clinton 106(ADM)以及/或者Midsol 50(MGP Ingredients)。
可将湿淀粉前体制备成具有任何合适的水分含量，以便在挤出机中获得期望的预胶凝化和酸改性水平。例如在一些实施例中，期望湿淀粉前体按总的淀粉前体的重量计具有约8重量％至约25重量％的水分含量，例如约8重量％至约23重量％，例如约8重量％至约21重量％、约8重量％至约20重量％、约8重量％至约19重量％、约8重量％至约18重量％、约8重量％至约17重量％、约8重量％至约16重量％、约8重量％至约15重量％、约9重量％至约25重量％、约9重量％至约23重量％、约9重量％至约21重量％、约9重量％至约20重量％、约9重量％至约19重量％、约9重量％至约18重量％、约9重量％至约17重量％、约9重量％至约16重量％、约9重量％至约15重量％、约10重量％至约25重量％、约10重量％至约23重量％、约10重量％至约21重量％、约10重量％至约20重量％、约10重量％至约19重量％、约10重量％至约18重量％、约10重量％至约17重量％、约10重量％至约16重量％、约10重量％至约15重量％、约11重量％至约25重量％、约11重量％至约23重量％、约11重量％至约21重量％、约11重量％至约20重量％、约11重量％至约19重量％、约11重量％至约18重量％、约11重量％至约17重量％、约11重量％至约16重量％、约11重量％至约15重量％、约12重量％至约25重量％、约12重量％至约23重量％、约12重量％至约21重量％、约12重量％至约20重量％、约12重量％至约19重量％、约12重量％至约18重量％、约12重量％至约17重量％、约12重量％至约16重量％、约12重量％至约15重量％、约13重量％至约25重量％、约13重量％至约23重量％、约13重量％至约21重量％、约13重量％至约20重量％、约13重量％至约19重量％、约13重量％至约18重量％、约13重量％至约17重量％、约13重量％至约16重量％、约13重量％至约15重量％、约14重量％至约25重量％、约14重量％至约23重量％、约14重量％至约21重量％、约14重量％至约20重量％、约14重量％至约19重量％、约14重量％至约18重量％、约14重量％至约17重量％、约14重量％至约16重量％、或者约14重量％至约15重量％，全部按湿淀粉前体的总重计。应理解，在制备湿淀粉时，本文所述的水分含量包括环境的水分以及添加的水。
尽管不希望受到任何特定理论的约束，但是据信较低的水分含量会在挤出机中导致较大的摩擦。在一些实施例中，可将湿淀粉制备成具有的一定的水分含量，所述水分含量容许在将湿淀粉进料通过挤出机时充分输入机械能，以便摩擦防止湿淀粉太容易移动通过挤出机。增加的摩擦可增加淀粉中氢键的断裂。
可将基本上避免了螯合钙离子的任何合适的弱酸混合到湿淀粉中。不希望受到任何特定理论的束缚，螯合包括弱酸(例如)与钙形成配位复合物，或者干扰石膏浆料内石膏晶体的形成。这种干扰可以是减少形成的石膏晶体的数量、阻滞(降低速率)晶体的形成、减小石膏晶体间的相互作用等。与未螯合钙离子相关的术语″基本上″通常是指至少90％(例如至少92％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％或者至少99％)的可用钙离子未与酸螯合。
弱酸根据本公开的实施例可定义为pKa值为约1至约6的那些，例如约1至约5、约1至4、约1至3、约1至2、约1.2至约6、约1.2至约5、约1.2至约4、约1.2至约3、约1.2至约2、约2至约6、约2至约5、约2至约4、约2至约3、约3至约6、约3至约5、约3至约4、约4至约6或者约4至约5。如本领域所理解，pKa值是酸的强度的量度，pKa值越低，酸越强。
基本上避免了螯合钙离子的弱酸的特征在于(例如)缺少多结合位点，例如容易与钙离子结合的多个羧基官能团(COO-)。在一些实施例中，弱酸具有最少量的多结合位点，例如多-COO-基团，或者基本上不合多结合位点，例如多-COO-基团，以便(例如)螯合最小化(即基本上避免)，或者石膏晶体的形成与在不存在弱酸的情况下的晶体形成相比基本上不受影响。在一些实施例中，例如，硫酸铝(明矾)是用来制备湿淀粉的一种适当的弱酸，这是由于它基本上避免螯了合钙离子。明矾不具有多结合位点。
在一些实施例中，明矾以任何合适的形式添加至湿淀粉前体中，例如以具有期望的固体含量的明矾的液体形式。例如，液体明矾可包括在水溶液中，其中明矾以任何合适的量存在。类似地，可添加其它弱酸。
可将湿淀粉混合，以包括任何合适量的基本上避免了螯合钙离子的弱酸，以便制备的预胶凝的部分水解的淀粉具有期望的粘度和低的需水量，并且不被过度水解为糖。例如，在一些实施例中，按淀粉的重量计以约0.5重量％至约5重量％的量包括这种弱酸，例如约0.5重量％至约4.5重量％，例如约0.5重量％至约4重量％、约0.5重量％至约3.5重量％、约0.5重量％至约3重量％、约1重量％至约5重量％、约1重量％至约4.5重量％、约1重量％至约4重量％、约1重量％至约3.5重量％、约1重量％至约3重量％、约1.5重量％至约5重量％、约1.5重量％至约4.5重量％、约1.5重量％至约4重量％、约1.5重量％至约3.5重量％、约1.5重量％至约3重量％、约2重量％至约5重量％、约2重量％至约4.5重量％、约2重量％至约4重量％、约2重量％至约3.5重量％、约2重量％至约3重量％、约2.5重量％至约5重量％、约2.5重量％至约4.5重量％、约2.5重量％至约4重量％、约2.5重量％至约3.5重量％或者约2.5重量％至约3重量％。应理解，这些量包括弱酸组分，当弱酸在溶液中时不包括溶液中的水或其它组分。
可制备湿淀粉前体，以任选地进一步包含可螯合钙离子的二元酸，例如酒石酸。因此，在一些实施例中，像酒石酸这样的二元酸可与不会螯合钙离子的任何合适的弱酸组合。已知酒石酸会阻滞石膏的结晶。但是，与非螯合弱酸组合，酒石酸可避免石膏结晶的显著阻滞，以便将通过酸改性的水解反应优化。除了酒石酸之外，像丁二酸或苹果酸这样的其它二元酸也可能是有益的，只要它们不会超过明矾的加速作用。在一些实施例中，湿淀粉前体包括明矾和酒石酸。
如果包括的话，二元酸(例如酒石酸)可以任何合适的量存在。例如，酒石酸按淀粉的重量计可以约0.1重量％至约0.6重量％的量存在，例如约0.1重量％至约0.4重量％、约0.2重量％至约0.3重量％。
在一些实施例中，可任选地向湿淀粉中添加油，以改进淀粉在挤出机中的可输送性。在一些实施例中，可能的油包括芥花油、植物油、玉米油、大豆油或其任意组合。例如，在一些实施例中，芥花油或者以上所述的替代之一可任选地按淀粉的重量计以约0重量％至约0.25重量％的量添加，例如约0.1重量％至约0.2重量％、约0.1重量％至约0.15重量％、约0.15重量％至约0.25重量％、约0.15重量％至约0.2重量％或者约0.2重量％至约0.25重量％。
根据一些实施例，湿淀粉前体通过将水、非预胶凝淀粉以及少量的强酸混合来制备。在一些实施例中，强酸具有约-1.7或更小的pKa。任何这种强酸均可使用，在一些实施例中，强酸包含硫酸、硝酸、氢氯酸或其任意组合。在一些实施例中，单独的硫酸或者与其它的酸组合的硫酸是优选的，这是由于硫酸根离子可加速石膏板中石膏的结晶。
强酸的量较少，例如按淀粉的重量计约0.05重量％或更少，例如约0.045重量％或更少、约0.04重量％或更少、约0.035重量％或更少、约0.03重量％或更少、约0.025重量％或更少、约0.02重量％或更少、约0.015重量％或更少、约0.01重量％或更少、约0.005重量％或更少、约0.001重量％或更少、约0.0005重量％或更少，例如按淀粉的重量计约0.0001重量％至约0.05重量％、约0.0001重量％至约0.045重量％、约0.0001重量％至约0.04重量％、约0.0001重量％至约0.035重量％、约0.0001重量％至约0.03重量％、约0.0001重量％至约0.025重量％、约0.0001重量％至约0.02重量％、约0.0001重量％至约0.015重量％、约0.0001重量％至约0.01重量％、约0.0001重量％至约0.005重量％、约0.0001重量％至约0.001重量％、约0.0001重量％至约0.0005重量％。应理解，这些量包括强酸组分，当强酸在溶液中时不包括溶液中的水或其它组分。例如，常规的强酸-改性使用2％的硫酸溶液，淀粉固体为约35％(35克淀粉使用2克硫酸)。所述百分比基于纯的硫酸组分。它计算为硫酸组分的重量除以湿淀粉的重量。例如，如果硫酸基于水为50重量％(这意味着溶液一半的重量为纯硫酸)，那么硫酸溶液的重量在计算加入淀粉中的酸的重量％时加倍。为说明起见，对于100克淀粉，添加0.1克纯硫酸获得0.1重量％。如果硫酸溶液的浓度为50％，那么就添加0.2克50％的硫酸溶液以获得0.1重量％。
应理解，存在不同级别的酸(＞95％、98％、99.99％)。这些差别被与淀粉前体中强酸的量相关的术语″约″包括。本领域普通技术人员能够容易地确定本文所述的重量％以包括不同的级别。与对于35克淀粉使用(例如)至少约2克硫酸的常规系统中包括的强酸的量相比，根据本公开的一些实施例使用的强酸的量显著更小。在一些实施例中，如上所述少量的强酸可与如本文所述的不会螯合钙离子的弱酸(例如明矾)组合使用。
一些实施例将湿淀粉前体进料通过挤出机，以便湿淀粉前体在挤出机中以单个步骤预胶凝化和酸改性。应理解，挤出机是一种通常用来通过将聚合物熔融并将其泵送通过模头从而将聚合物熔融并加工为期望的形状的机器。挤出机还可将聚合物与其它成分混合，例如彩色染料、加强纤维、矿物填料等。挤出机的目的是将进料至其中的所有成分分散和分布，并在恒定的温度和压力下将所述成分熔融。
挤出机的配置和布置在本领域中是已知的。一般而言，挤出机包含递送进料材料的进料漏斗、预处理器(其包含用来调理聚合物与增塑剂(例如水)的加热套)、包含加热区的挤出机模组化头以及模头组件。挤出机通常包括螺旋式输送机、刀片以及螺杆。使用螺旋式输送机是为了帮助将湿淀粉前体输送到挤出机中。使用刀片是为了将线状预胶凝的部分水解的淀粉切成小珠粒，以便可将其碾碎。螺杆帮助混合湿淀粉前体，输送湿淀粉前体通过挤出机，并提供机械剪切。本领域普通技术人员应理解，挤出机可以是单螺杆或双螺杆种类。参见，例如Leszek Moscicki，《挤出-蒸煮技术(Extrusion-Cooking Techniques)》，WILEY-VCH Verlag&Co.KGaA，2011.
在单螺杆挤出机中，螺杆通常包含进料部分、压缩部分以及计量部分，所述进料部分具有深的通道用来从进料器的喉部输送固体并将其压缩，所述压缩部分处的螺杆通道逐渐变浅并将聚合物熔融，所述计量部分具有浅的通道，其将熔融聚合物输送至模头。一些螺杆被设计为包括混合装置(例如从螺杆延伸的销)。
双螺杆挤出机通常具有两根螺杆，其以相同方向旋转(即共转)或以相反方向旋转(即反向旋转)。两根螺杆可与非互相啮合式或完全互相啮合式的螺棱一起旋转。在单螺杆挤出机的情况下，进料的材料会填充整个螺杆通道，而在双螺杆挤出机的情况下，只有一部分螺杆通道被填充，以便下游的进料口或进料孔可用来添加某些成分。
模头组件通常包含板片、垫片以及模头。当挤出材料时，过程可以是连续的，以便材料以不中断的长度挤出，或者是半连续的，以便材料以碎块挤出。挤出的材料可以是热的或冷的。
本公开提供了在挤出机中制备预胶凝的部分水解的淀粉的方法。可使用任何合适的挤出机，例如单螺杆挤出机(例如可从位于伊利诺伊州南伯洛伊特的AmericanExtrusion International得到的Advantage 50)或双螺杆挤出机(例如可从位于堪萨斯州萨贝萨的Wenger得到的Wenger TX52)。
如本文所述，将非预胶凝淀粉、酸(基本上避免了螯合钙离子的弱酸形式和/或少量的强酸形式)以及水混合并进料至挤出机中。在一些实施例中，可向挤出机中添加更多的水。在挤出机中时，加热元件和机械剪切的组合将淀粉熔融和预胶凝化，弱酸将淀粉部分水解为期望的分子量，其如本文所述的期望的粘度所表明。由于机械能，挤出机中的条件还会导致淀粉分子降解，其会部分产生与酸改性相同的作用。据信，由于挤出机中的条件(例如高的反应温度和高压)根据一些实施例会促进这一化学反应，因此可使用弱酸和/或少量的强酸。因此，优选实施例的方法改进了淀粉酸改性的效率。
主螺杆可以任何合适的速度操作，以便获得期望的混合和机械剪切。例如，在一些实施例中，主螺杆可以约350RPM(±约100RPM)的速度运转。螺旋式输送机可以任何合适的速度运转，以获得期望的进料速率。例如，在一些实施例中，螺旋式输送机可以约14RPM(±约5RPM)的速度运转。
刀片可以任何合适的速度运转。例如在各种实施例中，刀片可以约400RPM至约1,000RPM的速度运转，例如约400RPM至约900RPM、约400RPM至约800RPM、约400RPM至约700RPM、约400RPM至约600RPM、约400RPM至约500RPM、约500RPM至约1,000RPM、约500RPM至约900RPM、约500RPM至约800RPM、约500RPM至约700RPM、约500RPM至约600RPM、约600RPM至约1,000RPM、约600RPM至约900RPM、约600RPM至约800RPM、约600RPM至约700RPM、约700RPM至约1,000RPM、约700RPM至约900RPM、约700RPM至约800RPM、约800RPM至约1,000RPM、约800RPM至约900RPM或者约900RPM至约1,000RPM。
湿淀粉可在具有模头的挤出机中在任何合适的温度下预胶凝化和酸改性，以便湿淀粉被充分预胶凝化而不会将材料烧坏。例如，湿淀粉可在具有模头的挤出机中在约150℃(约300°F)至约210℃(约410°F)的温度下预胶凝化和酸改性，例如在各种实施例中为约150℃至约205℃(约400°F)、约150℃至约199℃(约390°F)、约150℃至约193℃(约380°F)、约150℃至约188℃(约370°F)、约150℃至约182℃(约360°F)、约154℃(约310°F)至约210℃、约154℃至约205℃(约400°F)、约154℃至约199℃、约154℃至约193℃、约154℃至约188℃、约154℃至约182℃、约160℃(约320°F)至约210℃、约160℃至约205℃(约400°F)、约160℃至约199℃、约160℃至约193℃、约160℃至约188℃、约160℃至约182℃、约166℃(约330°F)至约210℃、约166℃至约205℃、约166℃至约199℃、约166℃至约193℃、约166℃至约188℃、约166℃至约182℃、约171℃(约340°F)至约210℃、约171℃至约205℃、约171℃至约199℃、约171℃至约193℃、约171℃至约188℃、约171℃至约182℃、约177℃(约350°F)至约210℃、约177℃至约205℃、约177℃至约199℃、约177℃至约193℃、约177℃至约188℃或者约177℃至约182℃。尽管挤出机的模头可以是如本文所述的任何足够的温度，但是模头温度通常会超过淀粉晶体的熔融温度。
胶凝化程度可以是任何合适的量，例如至少约70％或更大，例如至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％、至少约95％、至少约97％、至少约99％或完全(100％)的胶凝化。在如以下所述制造墙板的情况下，可向灰泥浆料中添加具有这种更低胶凝化程度的淀粉，例如，进一步的胶凝化(例如至100％)在窑中发生。
挤出机中的压力可处于任何合适的水平，以便获得适当的预胶凝化和酸改性条件。本领域普通技术人员应理解，挤出机中的压力由挤出的原料、水分含量、模头温度以及螺杆速度确定。例如，挤出机中的压力可以是至少约2,000磅/平方英寸(约13,800千帕斯卡)，例如至少约2,250磅/平方英寸(约15,500千帕斯卡)、至少约2,500磅/平方英寸(约17,200千帕斯卡)、至少约2,750磅/平方英寸(约19,000千帕斯卡)、至少约3,000磅/平方英寸(约20,650千帕斯卡)、至少约3,500磅/平方英寸(约24,100千帕斯卡)、至少约4,000磅/平方英寸(约27,600千帕斯卡)或者至少约4,500磅/平方英寸(约31,000千帕斯卡)。在一些实施例中，所述压力可以是约2,000磅/平方英寸至约5,000磅/平方英寸(34,500千帕斯卡)，例如约2,000磅/平方英寸至约4,500磅/平方英寸、约2,000磅/平方英寸至约4,000磅/平方英寸、约2,000磅/平方英寸至约3,500磅/平方英寸、约2,000磅/平方英寸至约3,000磅/平方英寸、约2,000磅/平方英寸至约2,500磅/平方英寸、约2,500磅/平方英寸至约5,000磅/平方英寸、约2,500磅/平方英寸至约4,500磅/平方英寸、约2,500磅/平方英寸至约4,000磅/平方英寸、约2,500磅/平方英寸至约3,500磅/平方英寸、约2,500磅/平方英寸至约3,000磅/平方英寸、约3,000磅/平方英寸至约5,000磅/平方英寸、约3,000磅/平方英寸至约4,500磅/平方英寸、约3,000磅/平方英寸至约4,000磅/平方英寸、约3,000磅/平方英寸至约3,500磅/平方英寸、约3,500磅/平方英寸至约5,000磅/平方英寸、约4,000磅/平方英寸至约5,000磅/平方英寸、约4,000磅/平方英寸至约4,500磅/平方英寸或者约4,500磅/平方英寸至约5,000磅/平方英寸。
发现在挤出机中以单个步骤制备预胶凝的部分水解的淀粉比在连续的两步中将淀粉预胶凝化和酸改性显著更快。与使用任何其它方法制备的淀粉相比，使用根据优选实施例的方法可制备显著更大的量的预胶凝的部分水解的淀粉。更高的生产量和更快的输出速率是由于高温和/或高压下的高反应速率。在一些实施例中，预胶凝化和酸改性在小于约5分钟内发生，例如小于约4分钟，例如小于约3分钟、小于约2分钟、小于约90秒、小于约75秒、小于约1分钟、小于约45秒、小于约30秒、小于约25秒、小于约20秒、小于约15秒或者小于约10秒。另外，在一些实施例中，在挤出机中以由上述任何两点限制的速率预胶凝化和酸改性。例如，预胶凝化和酸改性的速率可在约10秒与5分钟之间，例如在约10秒与约4分钟之间、在约10秒与约3分钟之间、在约10秒与约2分钟之间、在约10秒与约90秒之间、在约10秒与约75秒之间、在约10秒与约1分钟之间、在约10秒与约45秒之间、在约10秒与约30秒之间、在约10秒与约25秒之间、在约10秒与约20秒之间或者在约10秒与约15秒之间。
制备预胶凝的部分水解的淀粉的方法可以是一个以任任足够的速率发生的连续过程。在一些实施例中，淀粉在挤出机中以至少约100千克/小时的生产输出速率预胶凝化和酸改性，例如至少约150千克/小时、至少约200千克/小时、至少约250千克/小时、至少约300千克/小时、至少约350千克/小时、至少约400千克/小时、至少约450千克/小时、500千克/小时、至少约550千克/小时，例如至少约600千克/小时、至少约650千克/小时、至少约700千克/小时、至少约750千克/小时、至少约800千克/小时、至少约850千克/小时、至少约900千克/小时、至少约950千克/小时、至少约1,000千克/小时、至少约1,050千克/小时、至少约1,100千克/小时、至少约1,150千克/小时、至少约1,200千克/小时、至少约1,250千克/小时、至少约1,300千克/小时、至少约1,350千克/小时、至少约1,400千克/小时、至少约1,450千克/小时或者至少约1,500千克/小时。另外，在一些实施例中，挤出机中的生产输出速率可由上述的任意两点限定。例如，生产输出速率可在约100千克/小时与约1,500千克/小时之间(例如，在约100千克/小时与约1,500千克/小时之间、在约100千克/小时与1,000千克/小时之间、在约250千克/小时与约1,500千克/小时之间、在约250千克/小时与约1,000千克/小时之间、在约600千克/小时与约1,250千克/小时之间、在约650千克/小时与约1,200千克/小时之间、在约700千克/小时与约1,100千克/小时之间、在约750千克/小时与约1,000千克/小时之间等)。
发明人发现，在一些实施例中，挤出机中的条件(例如高温和高压)特别有助于在单个步骤中将淀粉有效且充分地预胶凝化和酸改性。当挤出机将湿淀粉混合时，它会产生很高的摩擦，从而产生热。由于挤出机中螺杆与腔室之间的空间很小，因此螺杆在挤出机中产生剪切力。单位机械能(SME)描述目标单位质量的机械能。SME将取决于水分含量。较高的水分含量(例如为了流动性的目的)会产生低的粘度和低的摩擦，并因此产生较小的SME。如果存在较多的水分，那么由于低粘度和低摩擦就会产生较小的SME。本公开的湿淀粉前体中的水分含量如本文所述会提供有效的SME。
在挤出机中，由于如本文所述的一些实施例提供的条件，淀粉被高效地预胶凝化。尽管不希望受到任何特定理论的约束，但是据信，挤出机中良好的混合根据一些实施例在挤出机中需要更少的水进行反应。很低的水分含量有助于高浓度的反应物，其可加快化学反应速率。挤出机的高温也会显著加快反应速率。当淀粉离开挤出机时，反应已经发生，以至于它被预胶凝化和部分水解。
在常规酸改性中，淀粉被添加至强酸溶液中。与令人惊讶和出乎意料的如本文所述在挤出机中以单个步骤而不是以连续方式将淀粉同时预胶凝化和酸改性的方法相比，该常规方法使用显著更多的水和酸。常规酸改性需要数小时。反应发生之后，需要将酸中和、纯化并洗涤。中和和纯化步骤耗时且昂贵。
传统上认为，在常规酸改性中使用基本上避免了螯合钙离子的弱酸或少量的强酸不是所期望的。这是由于在常规方法中酸越弱或者强酸的量越少，酸改性需要的时间越长。因此，在常规酸改性中需要使用大量的强酸(例如pKa低于约-1.7)。令人惊讶且出乎意料的是，当根据本公开的实施例在挤出机中如本文所述使用弱酸或少量强酸制备预胶凝的部分水解的淀粉时，由于分别具有中等酸性的条件和对石膏结晶的更小的干扰，因此不需要中和步骤和纯化步骤。在一些实施例中，在预胶凝的部分水解的淀粉中可能仍然存在酸。
淀粉的特性和在石膏板中使用淀粉的优势
根据一些实施例，挤出机中制备的淀粉可以是任何预胶凝的部分水解的淀粉。在一些实施例中，可根据需要如本文所述将淀粉制备成具有各种特性(例如中等范围粘度、冷水溶解度、冷水粘度等)。
根据一些实施例在挤出机中制备的预胶凝的部分水解的淀粉可适合用于石膏板。例如，对于在石膏板中的应用，预胶凝化和酸改性通过根据如本文所述的本公开实施例获得期望的粘度(并且因此分子量范围)有利于(例如)强度目的。在本文所讨论的制造墙板的方法中，引入灰泥浆料中的淀粉可以至少约70％被胶凝化，例如至少约75％被胶凝化、至少约80％被胶凝化、至少约85％被胶凝、至少约90％被胶凝化、至少约95％被胶凝化、至少约97％被胶凝化或者100％被胶凝化(即完全被胶凝化)。
另外，根据本公开的实施例，将如本文所述包含基本上避免了螯合钙离子的弱酸的湿淀粉进料至挤出机中将淀粉水解，以便获得期望的粘度，从而表明了获得期望的分子量范围。本领域普通技术人员应理解，因此粘度表明预胶凝的部分水解的淀粉的分子量。
在一些实施例中，当预胶凝的部分水解的淀粉经受根据VMA方法的条件(预胶凝的部分水解的淀粉以预胶凝的部分水解的淀粉和水的总重的15重量％的量存在于水中)时，根据一些实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉可被制备成具有″中等范围″的粘度(即具有约20厘泊至约300厘泊的粘度)。因此，VMA方法用来确定预胶凝的部分水解的淀粉在经受VMA方法的条件时是否会展现出中等范围的粘度特征。这并不意味着预胶凝的部分水解的淀粉必须在这些条件下添加至石膏浆料。而是，当向浆料中添加预胶凝的部分水解的淀粉时，它可以是湿润形式(在水中各种浓度的淀粉)或者干燥形式，并且它不需要如本文所述或者在VMA方法中给出的条件下完全胶凝化。
在一些实施例中，预胶凝淀粉的中等范围的粘度可以是约20厘泊至约300厘泊，例如约20厘泊至约250厘泊、约30厘泊至约200厘泊或者约50厘泊至约300厘泊。在本公开的实施例中，当使用VMA方法测试时，预胶凝淀粉的粘度可以(例如)如表1A和1B中所列。在各表中，″X″表示″约[顶行中相应的值]至约[最左边一列相应的值]″的范围。所指示的值表示预胶凝淀粉以厘泊(cP)计的粘度。应理解，为了便于说明，每个值代表″约″该值。例如，表1A中的第一个″X″是范围″约20厘泊至约25厘泊″。
表1A
表1B
因此，根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉的粘度可具有在表1A或1B中给出的以上所述任一终点之间并包括表1A或1B中给出的以上所述任一终点的范围。可替代地，在一些实施例中，预胶凝的部分水解的淀粉根据本文所述的布氏法测量具有约5布氏单位(BU)至约33布氏单位的粘度(10％固体，93℃)，例如约10布氏单位至约30布氏单位、约12布氏单位至约25布氏单位或者约15布氏单位至约20布氏单位。
在一些实施例中，根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉可为应用它们的产品(例如墙板)的强度提供显著益处。由于淀粉含有包括三个羟基的葡萄糖单体，因此淀粉提供许多至石膏晶体的氢键位点。尽管不希望受到任何特定理论的约束，但是据信根据一些实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉的分子大小容许淀粉分子的最佳机动性以将淀粉分子与石膏晶体密切结合，从而促进淀粉与石膏晶体的良好结合，以便通过例如氢键加强所得晶体石膏的基质。
例如，根据另一种方法而不是本文所述的方法制备的具有更高粘度的常规预胶凝淀粉将分别具有更长的链长和更高的分子量(太高的粘度)以及更短的链长和更低的分子量(太低的粘度)，不会提供相同的益处组合。发明人发现，在一些实施例中以，例如中等范围粘度(代表中等范围分子量的淀粉)溶解的淀粉分子容许淀粉分子最佳的机动性，以将淀粉分子与石膏晶体密切结合，从而促进良好的淀粉与石膏的氢键和芯的强度。
在一些实施例中，根据本公开的一些实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉还提供需水量方面的益处。向石膏浆料中添加常规预胶凝淀粉需要向石膏浆料中添加更多的水，以便保持期望水平的浆料流动性。这是由于常规预胶凝淀粉会增加石膏浆料的粘度并降低石膏浆料的流动性。因此，在常规系统中使用预胶凝淀粉引起需水量的增加，以至于在石膏浆料中需要甚至更多过量的水。
根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉，特别是具有期望的中等范围粘度的淀粉，需要的水更少，从而减少了对石膏浆料中需水量的影响被，特别是与常规淀粉相比。另外，由于根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉的效率，因此可使用更少的淀粉，对需水量的正面影响根据本公开的一些实施例可能甚至更显著。这一更低的需水量在制造过程中提供相当高的效率。例如，过量的水需要输入能量进行干燥。管线速度必须降低以便适应干燥。因此，通过降低石膏浆料中水的加载量，可以看到更少的能量源和成本，以及更快的生产速率。在一些实施例中，石膏浆料中需水量的增加小于通过，例如不同方法制备的其它淀粉，诸如具有高于300厘泊的粘度的预胶凝淀粉(例如具有约773厘泊的粘度的玉米淀粉)需要的需水量增加。
在制备预胶凝的部分水解的淀粉时可选择任何合适的非预胶凝淀粉，只要它足以在挤出机中预胶凝化和酸改性。如本文所使用，″淀粉″是指包括淀粉组分的组合物。照此，淀粉可以是100％纯的淀粉，或者可具有其它组分，例如面粉中通常存在的那些(例如蛋白和纤维)，只要淀粉组分按淀粉组合物的重量计构成至少约75％。淀粉可以是含有淀粉的面粉(例如玉米面粉)形式，例如按面粉的重量计具有至少约75％(例如至少约80％、至少约85％、至少约90％、至少约95％等)的淀粉的面粉。以实例的方式并且无任何限制，淀粉可以是含有淀粉的玉米面粉的形式。
在一些实施例中，根据一些实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉可被制备成具有期望的冷水溶解度。常规预胶凝化技术涉及使得淀粉溶于冷水并且通常需要在过量的水中蒸煮淀粉。但是这些常规技术是低效的。根据本公开的实施例，容许将加热与机械剪切结合的挤出令人惊讶地和出乎意料地是一种能量高效的方法，其可用来在单步法中产生预胶凝的部分水解的淀粉，其具有低水分含量并具有冷水溶解度。冷水溶解度定义为在室温(约25℃)下在水中具有任何量的溶解度。发现在冷水中展现出溶解度的淀粉可为石膏产品(例如墙板)的强度提供显著益处。优选实施例的冷水可溶性的淀粉具有大于约70％的冷水溶解度，并且当添加至凝固的石膏芯时可增加石膏芯的强度。通常，发现更高的冷水溶解度表明更高的胶凝化程度和更高的强度。预胶凝淀粉在水中的溶解度定义为溶于室温的水中的淀粉的量除以淀粉的总量。
在一些实施例中，根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉的冷水溶解度为至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％或者至少约95％，例如约70％至约100％、约75％至约100％、约80％至约100％、约85％至约100％、约90％至约100％、约95％至约100％、约70％至约99％等，约75％至约99％、约80％至约99％、约85％至约99％、约90％至约99％、约95％至约99％。在优选的实施例中，挤出的预胶凝的部分水解的淀粉的冷水溶解度为约90％至约100％。
尽管不希望受到任何特定理论的约束，但是据信挤出过程中机械能与热能的结合主要负责根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉的冷水溶解度。据信，当淀粉被挤出时，淀粉分子之间的氢键断裂。当挤出的淀粉溶于水中时，淀粉会与水分子形成氢键。在预胶凝化过程之后，挤出的预胶凝的部分水解的淀粉分子会与石膏晶体自由形成氢键，从而为石膏产品赋予更高的强度。相应地，由于在冷水中展现出溶解度的淀粉会改进石膏墙板的强度，因此需要的淀粉与常规淀粉相比更少。
在一些实施例中，预胶凝的部分水解的淀粉根据本文所述的布氏法测量具有约10布氏单位至约100布氏单位的冷水粘度(10％固体，25℃)，例如约20布氏单位至约100布氏单位、约30布氏单位至约100布氏单位、约40布氏单位至约90布氏单位、约50布氏单位至约80布氏单位或者约60布氏单位至约70布氏单位。在一些实施例中，如使用具有2号锭子的布氏粘度计在30RPM的转速下所测量，当在25℃下测量时淀粉在水中10％的淀粉浆料下具有约60厘泊至约160厘泊的冷水粘度。例如，水中10％的淀粉浆料的冷水粘度当在25℃下测量时可以是约60厘泊至约150厘泊、约60厘泊至约120厘泊、约60厘泊至约100厘泊、约70厘泊至约150厘泊、约70厘泊至约120厘泊、约70厘泊至约100厘泊、约80厘泊至约150厘泊、约80厘泊至约120厘泊、约80厘泊至约100厘泊、约90厘泊至约150厘泊、约90厘泊至约120厘泊、约100厘泊至约150厘泊、或者约100厘泊至约120厘泊。
淀粉在制造板中的用途
在一些实施例中，可通过将至少水、非预胶凝淀粉以及酸混合形成具有约8重量％至约25重量％的水分含量的湿淀粉前体，从而形成预胶凝的部分水解的淀粉，以便制造板(例如石膏墙板)，所述酸选自：基本上避免了螯合钙离子的弱酸、按淀粉的重量计约0.01重量％或更少量的强酸或其任意组合。
然后，将湿淀粉前体进料至挤出机中，其中模头的温度为约150℃(约300°F)至约210℃(约410°F)，其中湿淀粉被预胶凝化和酸改性，以便它至少部分水解。然后，可将预胶凝的部分水解的淀粉至少与水和灰泥混合形成浆料，然后可将其布置于第一覆盖片材与第二覆盖片材之间形成湿组件。然后，可将该湿组件切成板，接着将其干燥。优选地，所述板的凝固的石膏芯具有的抗压强度大于使用以不同方法制备的淀粉制造的凝固的石膏芯。
令人惊讶且出乎意料的是，根据优选实施例，发现增加的量的预胶凝淀粉可用来增加所得板芯的强度(例如通过增强石膏晶体基质的强度)。因此，在优选的实施例中，向浆料中添加预胶凝淀粉，从而形成按灰泥的重量计大于10％的量的板芯。
例如在一些实施例中，预胶凝淀粉可以按灰泥的重量计约10.1％至按灰泥的重量计约25％的量提供，例如按灰泥的重量计约10.1％至按灰泥的重量计约22％、按灰泥的重量计约10.1％至按灰泥的重量计约20％、按灰泥的重量计约10.1％至按灰泥的重量计约15％、按灰泥的重量计约11％至按灰泥的重量计约25％、按灰泥的重量计约11％至按灰泥的重量计约22％、按灰泥的重量计约11％至按灰泥的重量计约20％、按灰泥的重量计约11％至按灰泥的重量计约15％、按灰泥的重量计约12％至按灰泥的重量计约25％、按灰泥的重量计约12％至按灰泥的重量计约22％、按灰泥的重量计约12％至按灰泥的重量计约20％、按灰泥的重量计约12％至按灰泥的重量计约15％、按灰泥的重量计约13％至按灰泥的重量计约25％、按灰泥的重量计约13％至按灰泥的重量计约22％、按灰泥的重量计约13％至按灰泥的重量计约20％、按灰泥的重量计约13％至按灰泥的重量计约15％、按灰泥的重量计约14％至按灰泥的重量计约25％、按灰泥的重量计约14％至按灰泥的重量计约22％、按灰泥的重量计约14％至按灰泥的重量计约20％、按灰泥的重量计约15％至按灰泥的重量计约25％、按灰泥的重量计约15％至按灰泥的重量计约22％、按灰泥的重量计约15％至按灰泥的重量计约20％、按灰泥的重量计约15％至按灰泥的重量计约18％、按灰泥的重量计约18％至按灰泥的重量计约25％、按灰泥的重量计约18％至按灰泥的重量计约22％、或者按灰泥的重量计约20％至按灰泥的重量计约25％。
有利地，由于使用增加的量的预胶凝淀粉(例如基于淀粉高于10重量％)而增加了对板芯的益处，因此可以特别超轻的密度(以及因此重量，由于密度是特定厚度下的板重的函数)制备石膏墙板。在优选的实施例中，所得板可被制备成具有约31磅/立方英尺或更小的干密度，例如约30磅/立方英尺或更小、约29磅/立方英尺或更小、约28磅/立方英尺或更小、约27磅/立方英尺或更小、约26磅/立方英尺或更小、约25磅/立方英尺或更小、约24磅/立方英尺或更小、约23磅/立方英尺或更小、约22磅/立方英尺或更小、约21磅/立方英尺或者约20磅/立方英尺或更小。在一些实施例中，所述板具有约15磅/立方英尺至约31磅/立方英尺的干密度，例如约15磅/立方英尺至约30磅/立方英尺、约15磅/立方英尺至约29磅/立方英尺、约15磅/立方英尺至约28磅/立方英尺、约15磅/立方英尺至约27磅/立方英尺、约15磅/立方英尺至约26磅/立方英尺、约15磅/立方英尺至约25磅/立方英尺、约15磅/立方英尺至约24磅/立方英尺、约15磅/立方英尺至约23磅/立方英尺、约15磅/立方英尺至约22磅/立方英尺、约15磅/立方英尺至约21磅/立方英尺、约15磅/立方英尺至约20磅/立方英尺、约15磅/立方英尺至约19磅/立方英尺、约15磅/立方英尺至约18磅/立方英尺、约19磅/立方英尺至约31磅/立方英尺、约19磅/立方英尺至约30磅/立方英尺、约19磅/立方英尺至约29磅/立方英尺、约19磅/立方英尺至约28磅/立方英尺、约19磅/立方英尺至约27磅/立方英尺、约19磅/立方英尺至约26磅/立方英尺、约19磅/立方英尺至约25磅/立方英尺、约19磅/立方英尺至约24磅/立方英尺、约19磅/立方英尺至约23磅/立方英尺、约19磅/立方英尺至约22磅/立方英尺或者约19磅/立方英尺至约21磅/立方英尺。
在用于各种应用的一些实施例中，根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉可与其它淀粉一起添加至浆料。例如，在如以下所述的石膏墙板的情况下，根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉可与其它淀粉结合，以增强芯强度和纸芯键，特别是当需水量的一些增加被接受时。
因此，在本公开的一些实施例中，石膏浆料可包括一种或多种根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉，以及一种或多种其它类型的淀粉。其它淀粉可包括，例如具有低于20厘泊和/或高于300厘泊的粘度的预胶凝淀粉。一个实例是预胶凝的玉米淀粉(例如具有超过500厘泊的粘度，诸如约773厘泊)。所述其它淀粉还可以是，例如非预胶凝淀粉的形式(诸如酸改性的淀粉)，以及未胶凝的烷基化的淀粉形式(例如乙基化的淀粉)等。可在添加至石膏浆料之前将各种淀粉的组合预先混合(例如任选地与其它组分(例如灰泥等)的干混物，或者与其它湿成分的湿混合物)，或者它们可一次一个包括到石膏浆料中，或其任何变体。可包括任何合适比例的根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉和其它淀粉。
例如，根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉的淀粉含量作为添加至石膏浆料的总淀粉含量的百分比可以是，例如按重量计至少约10％，例如至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％、至少约99％、至少约100％或者其间的任何范围。在一些实施例中，根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉与其它淀粉的比例可以是约25∶75、约30∶70、约35∶65、约50∶50、约65∶35、约70∶30、约75∶25等。
在一些实施例中，除了淀粉组分之外，浆料根据需要配制为还包括水、灰泥、发泡剂(有时简单称作″泡沫″)以及其它添加剂。令人惊讶且出乎意料的是，根据一些实施例，特别是展现出中等范围粘度的那些，发现将浆料流动性保持在与不使用在挤出机中根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉的情况相同的水平，需要添加的水量小于在使用根据不同方法制备的淀粉时需要的水量的增加。灰泥可以是硫酸钙α半水合物、硫酸钙β半水合物以及/或者硫酸钙硬石膏的形式。灰泥可以是纤维状的或非纤维状的。可包括发泡剂以便在凝固石膏的连续晶体基质内形成气隙分布。在一些实施例中，发泡剂包含主要重量部分的不稳定组分和次要重量部分的稳定组分(例如在将不稳定组分与稳定/不稳定组分的共混物结合时)。不稳定组分与稳定组分的重量比可在凝固的石膏芯中有效形成气隙分布。参见，例如美国专利5,643,510、6,342,284以及6,632,550。
发现合适的空隙分布和壁厚(独立地)可有效提高强度，特别是在较低密度的板中(例如低于约35磅/立方英尺)。参见，例如US2007/0048490和US2008/0090068。蒸发后的水隙通常具有直径为约5微米或更小的空隙，也会与以上所述的气(泡沫)隙一起有助于总的空隙分布。在一些实施例中，孔隙尺寸大于约5微米的空隙与空隙尺寸为约5微米或更小的空隙的体积比为约0.5∶1至约9∶1，诸如，例如约0.7∶1至约9∶1、约0.8∶1至约9∶1、约1.4∶1至约9∶1、约1.8∶1至约9∶1、约2.3∶1至约9∶1、约0.7∶1至约6∶1、约1.4∶1至约6∶1、约1.8∶1至约6∶1、约0.7∶1至约4∶1、约1.4∶1至约4∶1、约1.8∶1至约4∶1、约0.5∶1至约2.3∶1、约0.7∶1至约2.3∶1、约0.8∶1至约2.3∶1、约1.4∶1至约2.3∶1、约1.8∶1至约2.3∶1等。在一些实施例中，发泡剂按灰泥的重量计以，例如小于约0.5％的量存在于浆料中，诸如约0.01％至约0.5％、约0.01％至约0.4％、约0.01％至约0.3％、约0.01％至约0.2％、约0.01％至约0.1％、约0.02％至约0.4％、约0.02％至约0.3％、约0.02％至约0.2％等，全部按灰泥的重量计。
像促进剂(例如湿石膏促进剂、耐热促进剂以及气候稳定的促进剂)和阻滞剂这样的添加剂是众所周知的，在一些实施例中可被包括。参见，例如美国专利3,573,947和6,409,825。在包括促进剂和/或阻滞剂的一些实施例中，促进剂和/或阻滞剂各自可基于固体按灰泥的重量计以(例如)约0％至约10％(例如约0.1％至约10％)的量存在于石膏浆料中，例如按灰泥的重量计约0％至约5％(例如约0.1％至约5％)。可根据需要包括其它添加剂，以便，例如赋予强度，从而使得更低重量的产品能够具有足够的强度，从而避免永久变形、促进湿压强度(例如当产品在沿制造线向下移动的输送带上凝固时)、促进耐火性、促进耐水性等。
例如，在一些实施例中，浆料可任选地包括至少一种分散剂以增强流动性。与根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉和其它成分一样，分散剂可以干燥形式与其它干成分一起，并且/或者以液体形式与其它液体成分一起包括在芯浆料中。分散剂的实例包括萘磺酸盐，例如聚萘磺酸和它的盐(聚萘磺酸盐)和衍生物，其为萘磺酸与甲醛的缩合产物；以及聚羧酸盐分散剂，例如聚羧酸醚，例如PCE211、PCE111、1641、1641F或PCE2641-Type分散剂，例如MELFLUX2641F、MELFLUX2651F、MELFLUX1641F、MELFLUX2500L分散剂(BASF)以及COATEXEthacrylM，可从高泰公司(Coatex，Inc.)得到；以及/或者木素磺酸盐或磺化木质素。木素磺酸盐是水溶性的阴离子聚合物电解质聚合物，使用亚硫酸盐法制浆产生木浆的副产物。可用来实践本公开的实施例的原理的木质素的一个实例是可从ReedLignin公司得到的Marasperse C-21。
较低分子量的分散剂通常是优选的。较低分子量萘磺酸盐分散剂是优选的，这是由于与较高粘度较高分子量的分散剂相比它们往往会降低需水量。因此，约3,000至约10,000(例如约8,000至约10,000)的分子量是优选的。作为另一个例证，在一些实施例中，对于PCE211类型的分散剂，分子量可以是约20,000至约60,000，其与具有高于60,000的分子量的分散剂相比展现出较小的阻滞。
萘磺酸盐的一个实例是DILOFLO，可从GEO Specialty Chemicals得到。DILOFLO是45％的萘磺酸盐水溶液，尽管范围为，例如约35重量％至约重量55％的固体含量的其它水溶液也容易得到。萘磺酸盐可以干固体形式或粉末形式使用，例如LOMARD，可从，例如GEOSpecialty Chemicals得到。另一种示例性的萘磺酸盐是DAXAD，可从Hampshire Chemical公司得到。
如果包括的话，可以任何合适的(固体/固体)量包括分散剂，例如按灰泥的重量计约0.1重量％至约5重量％，例如约0.1％至约4％、约0.1％至约3％、约0.2％至约3％、约0.5％至约3％、约0.5％至约2.5％、约0.5％至约2％、约0.5％至约1.5％等。
在一些实施例中，如果需要的话，浆料中还可任选地包括一种或多种含有磷酸盐的化合物。例如，在一些实施例中可使用的含有磷酸盐的组分包括水溶性组分，并且可以是离子、盐或酸(即缩合磷酸)的形式，其各自包含两个或更多个磷酸单元；缩合磷酸盐的盐或离子，其各自包含两个或更多个磷酸盐单元；以及正磷酸盐的单碱盐或单价离子，以及水溶性的非环状聚磷酸盐。参见，例如美国专利6,342,284、6,632,550、6,815,049以及6,822,033。
在一些实施例中，如果添加磷酸盐组合物的话可增强湿压强度、对永久变形(例如下垂)的抗性、空间稳定性等。可使用三偏磷酸盐化合物，包括，例如三偏磷酸钠、三偏磷酸钾、三偏磷酸锂以及三偏磷酸铵。三偏磷酸钠(STMP)是优选的，尽管其它磷酸盐可能也是合适的，包括，例如四偏磷酸钠、具有约6至约27个重复磷酸盐单元并具有分子式Nan+2PnO3n+1(其中n＝6至27)的六磷酸钠、具有分子式K4P2O7的焦磷酸四钾、具有分子式Na3K2P3O10的三聚磷酸二钾三钠、具有分子式Na5P3O10的三聚磷酸钠、具有分子式Na4P2O7的焦磷酸四钠、具有分子式Al(PO3)3的三偏磷酸铝、具有分子式Na2H2P2O7的酸式焦磷酸钠、具有1,000至3,000个重复磷酸盐单元并具有分子式(NH4)n+2PnO3n+1(其中n＝1,000至3,000)的聚磷酸铵或者具有两个或更多个重复磷酸单元并且具有分子式Hn+2PnO3n+1(其中n为2或更大)的聚磷酸。
在一些实施例中可包括干燥形式的磷酸盐或者磷酸盐水溶液的形式(例如约5％至约20％磷酸盐溶液，诸如约10％的溶液)。如果包括的话，磷酸盐可以是任何合适的量(基于固体/固体)，例如按灰泥的重量计约0.01重量％至约0.5重量％，例如按灰泥的重量计约0.03重量％至约0.4重量％、约0.1重量％至约0.3重量％或者约0.12重量％至约0.4重量％。
还可任选地包括用于耐火(例如防火)和/或耐水产品的合适的添加剂，包括，例如用于耐水性的硅氧烷。合适的耐火添加剂的实例如美国专利8,323,785中所述包括高膨胀颗粒、高效散热添加剂、纤维等，或其任意组合，所述专利关于这种添加剂的描述通过引用并入本文。在一些实施例中可使用蛭石、三水合铝、玻璃纤维及其组合。
例如，可根据一些实施例使用的高膨胀颗粒在约1560°F(约850℃)下加热1小时之后可展现出其初始体积的约300％或更大的体积膨胀。在一些实施例中，可使用高膨胀蛭石，其在具有约1560°F(约850℃)的温度的腔室中放置1小时之后具有其初始体积的约300％至约380％的体积膨胀。如果包括的话，像蛭石这样的高膨胀颗粒可以任何合适的量存在。在一些实施例中，它按灰泥的重量计以约1％至约10％的量存在，例如约3％至约6％。
三水合铝(ATH)也称作三水合氧化铝和水合氧化铝，由于其结晶的或混合的水含量可增加耐火性。ATH是合适的散热添加剂的实例。在导致脱水并从板芯的石膏二水合物组分释放水蒸气的温度范围内，这种高效散热(HEHS)添加剂的散热能力超过相当量的石膏二水合物的散热能力。这种添加剂通常选自在相同或类似的温度范围内会与石膏二水合物一样分解、释放水蒸气的合成物，例如三水合铝或者其它金属氧化物。尽管可以使用相对于相当量的石膏二水合物具有增加的散热效率的其它HEHS添加剂(或者HEHS添加剂的组合)，但是优选的HEHS添加剂相对于石膏二水合物会提供充分增加的散热效率，以便在用于旨在用于耐火应用或其它高温应用的石膏板时抵消重量的任何增加或者HEHS添加剂的其它非期望特性的任何增加。如果包括的话，像ATH这样的散热添加剂以任何合适的量存在。在一些实施例中，按灰泥的重量计以约1％至约8％的量包括，例如约2％至约4％。
纤维可包括矿物纤维、碳纤维和/或玻璃纤维，和这种纤维的混合物，以及会为板提供类似益处的其它类似纤维。在一些实施例中，玻璃纤维结合到石膏芯浆料和所得晶体芯结构中。一些这种实施例中的玻璃纤维可具有约0.5至约0.75英寸的平均长度和约11至约17微米的直径。在其它实施例中，这种玻璃纤维可具有约0.5至约0.675英寸的平均长度和约13至约16微米的直径。如果包括的话，像玻璃纤维这样的纤维以任何合适的量存在，例如按灰泥的重量计约0.1％至约3％，例如约0.5％至约1％。
在一些实施例中，石膏板产品展现出的耐火性超过常规墙板的耐火性。如本文所述，为了获得耐火性，板可任选地由会增强最终板产品的耐火性的某些添加剂形成。一些耐火板在所述板在组件中通过某些测试时被看作是″耐火的″。
根据一些实施例，石膏板被配置为满足或者超过根据ULU305、U419、U423以及/或者等同耐火测试步骤和标准的火灾遏制和结构整体性要求的耐火等级，例如在板含有本文所讨论的耐火添加剂的情况下。因此在一些实施例中本公开提供了石膏板(例如在1/2英寸或5/8英寸的厚度下降低的重量和密度)，和用来制造其的方法，其能够满足根据各种UL标准(例如本文所讨论的那些)的火灾遏制和结构整体性步骤和标准的耐火等级(例如17分钟、20分钟、30分钟、3/4小时、1小时、2小时等)。
石膏板可根据保险商实验室(Underwriters Laboratories)的ULU305、U419和U423规范以及与那些耐火测试步骤中的任一者等同的任何其它耐火测试步骤在，例如组件中进行测试。应理解，本文提及保险商实验室的特定耐火测试步骤(例如ULU305、U419和U423)时还包括，诸如任何其它实体公布的耐火测试步骤，其与所讨论的特定UL标准等同。
例如，石膏板在一些实施例中可有效抑制传热通过按照任一UL Design NumberU305、U419或U423构建的组件，所述组件包括具有单层石膏板的第一侧面和具有单层石膏板的第二侧面。组件第一侧面的石膏板表面按照ASTM E119-09a的时间-温度曲线加热，同时组件第二侧面的石膏板表面设置有根据ASTM E119-09a的温度传感器。在耐火板的一些实施例中，当加热时，温度传感器的最大单值在约50分钟之后小于约325°F加环境温度，并且/或者温度传感器的平均值在约50分钟之后小于约250°F加环境温度。在一些实施例中，板具有约40磅每立方英尺或更小的密度。理想地，板具有如本文所述的良好强度，例如至少约11磅(5千克)的芯硬度，例如至少约13磅(5.9千克)或者至少约15磅(6.8千克)。
在一些实施例中，当在浓缩层中具有耐火添加剂的耐火石膏板的组件的第一侧面上的表面被加热时，温度传感器的最大单值在约55分钟之后小于约325°F加环境温度，并且/或者温度传感器的平均值在约55分钟之后小于约250°F加环境温度。在其它实施例中，当组件第一侧面上的石膏板表面被加热时，温度传感器的最大单值在约60分钟之后小于约325°F加环境温度，并且/或者温度传感器的平均值在约60分钟之后小于约250°F加环境温度。在其它实施例中，当组件第一侧面上的石膏板表面被加热时，温度传感器的最大单值在约50分钟之后小于约325°F加环境温度，并且/或者温度传感器的平均值在约50分钟之后小于约250°F加环境温度。在其它实施例中，当组件第一侧面上的石膏板表面被加热时，温度传感器的最大单值在约55分钟之后小于约325°F加环境温度，并且/或者温度传感器的平均值在约55分钟之后小于约250°F加环境温度。在其它实施例中，当组件第一侧面上的石膏板表面被加热时，温度传感器的最大单值在约60分钟之后小于约325°F加环境温度，并且温度传感器的平均值在约60分钟之后小于约250°F加环境温度。
在一些实施例中，当按照UL Design NumberU305构建时，在浓缩层中具有耐火添加剂的耐火石膏板可有效抑制传热通过组件，以便获得ASTME119-09a下1小时的耐火等级。在一些实施例中，当按照UL Design NumberU419构建时，板可有效抑制传热通过组件，以便获得ASTME119-09a下1小时的耐火等级。在一些实施例中，当按照UL Design NumberU423构建时，石膏板可有效抑制传热通过组件，以便获得ASTME119-09a下1小时的耐火等级。在一些实施例中，板具有约20分钟或更大的热绝缘指数(TI)和/或约10％的高温收缩(S)。在一些实施例中，板具有的高温厚度膨胀(TE)与S的比例(TE/S)为约0.2或更大。
另外，在一些实施例中，石膏板可以是重量和密度降低的耐火石膏板形式，当加热至约1560°F(850℃)时x-y方向(宽度-长度)的高温收缩小于约10％，z-方向(厚度)的高温厚度膨胀大于约20％。在再其它的实施例中，当用于墙壁或其它组件时，这种组件的耐火测试性能与使用更重、密度更大的商业耐火板制造的组件相当。在一些实施例中，板在x-y方向(宽度-长度)的高温收缩通常小于约10％。在一些实施例中，z-方向的高温厚度膨胀与x-y的高温收缩的比例在1570°F(855℃)下为至少约2至超过约17。
在一些实施例中，根据本公开的原理形成的耐火石膏板和用来制造其的方法可提供当在约1800°F(980℃)下加热1小时后会展现出约85％或更大的平均抗缩性的板。在其它实施例中，石膏板当在约1800°F(980℃)下加热1小时之后会展现出约75％或更大的平均抗缩性。
根据本公开的一些火灾相关产品的板可具有约17分钟或更大的热绝缘指数(TI)，例如约20分钟或更大、约30分钟或更大、约45分钟或更大、约60分钟或更大等；并且/或者x-y方向的高温收缩(在约1560°F(850℃)的温度下)小于约10％，z-方向的膨胀大于约20％。耐火实施例可具有相对更高的密度，例如石膏板可具有约40磅/立方英尺或更小(例如37磅/立方英尺或更小、35磅/立方英尺或更小、33磅/立方英尺或更小或者本文所列的其它密度)的密度(D)。覆盖片材之间的石膏层可有效提供TI/D比为约0.6分钟/磅每立方英尺(0.038分钟/(千克/立方米))或更大的石膏板。
可在需要时和有效的情况下以任何合适的量包括耐火或耐水添加剂。例如，如果包括的话，耐火或耐水添加剂可以是按灰泥的重量计约0.5％至约10％的量，例如按灰泥的重量计约1％至约10％、约1％至约8％、约2％至约10％、约2％至约8％等。
在一些实施例中，如果包括的话，优选以乳剂的形式添加硅氧烷。然后，将浆料成形并在促进硅氧烷聚合从而形成高度交联的硅酮树脂的条件下干燥。可向石膏浆料中添加促进硅氧烷聚合从而形成高度交联的硅酮树脂的催化剂。在一些实施例中，由瓦克化学有限责任公司(Wacker-Chemie GmbH)(德国慕尼黑)以名称SILRESBS 94销售的无溶剂型甲基氢硅氧烷流体可用作硅氧烷。该产品是一种不含水或溶剂的硅氧烷流体。可以设想，在一些实施例中可使用按干成分的重量计约0.3％至约1.0％的BS94硅氧烷。例如，在一些实施例中，优选使用按干灰泥的重量计约0.4％至约0.8％的硅氧烷。
浆料配制物可使用任何合适的水/灰泥比制造，例如约0.4至约1.3。但是，由于与其它淀粉(例如根据不同方法制备的常规预胶凝淀粉)相比，根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉会降低添加至浆料以适应它们需要的水的量，因此在一些实施例中，浆料可使用比含有其它淀粉的石膏浆料常规使用的水/灰泥比输入更低的水/灰泥比输入配制，特别是在低的重量/密度下。例如，在一些实施例中，水/灰泥比可以是约0.4至约1.1、约0.4至约0.9、约0.4至约0.85、约0.45至约0.85、约0.55至约0.85、约0.55至约0.8、约0.6至约0.9、约0.6至约0.85、约0.6至约0.8等。
覆盖片材可由任何合适的材料和基重形成。有利地，在一些实施例中，由包含根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉的浆料形成的板芯即使使用更低基重的覆盖片材(例如小于45磅/MSF，例如约33磅/MSF至45磅/MSF)甚至对于更低重量的板(例如具有约35磅/立方英尺或更低的密度)也会在板中提供足够的强度。但是，在一些实施例中，如果需要的话，可使用更重的基重，以便，例如进一步增强钉拉阻力或提高操纵性，从而，例如帮助最终用户获得期望的″感觉″特征。
在一些实施例中，为了增强强度(例如钉拉力强度)，特别是对于较低密度的板，一个或者两个覆盖片材可由纸形成，并具有，例如至少约45磅/MSF(例如约45磅/MSF至约65磅/MSF、约45磅/MSF至约60磅/MSF、约45磅/MSF至约55磅/MSF、约50磅/MSF至约65磅/MSF、约50磅/MSF至约60磅/MSF等)的基重。在一些实施例中，如果需要的话，一个覆盖片材(例如安装时的″表面″纸侧)可具有以上所述更重的基重，以便，例如增强钉拉阻力和操纵性，同时如果需要的话其它覆盖片材(例如安装板时″背面″的板)可具有略微较低的重量基础(例如小于约45磅/MSF的重量基础，例如约33磅/MSF至约45磅/MSF或者约33磅/MSF至约40磅/MSF)。
板重是厚度的函数。由于板通常以不同的厚度制造，因此板的密度在本文中用作板重的量度。如本文所指出，本公开的优选实施例在较低的密度下具有特别的用途，其中与由其它淀粉制造的板相比，根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉提供的增强的强度有利地使得能够使用具有良好强度的较低重量的板和较低的需水量。例如，增加的量的预胶凝淀粉根据优选实施例可用来制备具有良好强度特性的超轻重量的板(例如在31磅/立方英尺或更小的密度下)。但是，根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉的优点可在各种板密度下看到，例如约40磅/立方英尺或更小，诸如约20磅/立方英尺至约40磅/立方英尺、约24磅/立方英尺至约37磅/立方英尺等。
在其它实施例中，板密度可以是约20磅/立方英尺至约35磅/立方英尺，例如约20磅/立方英尺至约34磅/立方英尺、约20磅/立方英尺至约33磅/立方英尺、约20磅/立方英尺至约32磅/立方英尺、约20磅/立方英尺至约31磅/立方英尺、约20磅/立方英尺至约30磅/立方英尺、约20磅/立方英尺至约29磅/立方英尺、约20磅/立方英尺至约28磅/立方英尺、约20磅/立方英尺至约27磅/立方英尺、约20磅/立方英尺至约26磅/立方英尺、约20磅/立方英尺至约25磅/立方英尺、约20磅/立方英尺至约24磅/立方英尺、约20磅/立方英尺至约23磅/立方英尺、约20磅/立方英尺至约22磅/立方英尺、约21磅/立方英尺至约35磅/立方英尺、约21磅/立方英尺至约34磅/立方英尺、约21磅/立方英尺至约33磅/立方英尺、约21磅/立方英尺至约32磅/立方英尺、约21磅/立方英尺至约31磅/立方英尺、约21磅/立方英尺至约30磅/立方英尺、约21磅/立方英尺至约29磅/立方英尺、约21磅/立方英尺至约28磅/立方英尺、约21磅/立方英尺至约27磅/立方英尺、约21磅/立方英尺至约26磅/立方英尺、约21磅/立方英尺至约25磅/立方英尺、约21磅/立方英尺至约24磅/立方英尺、约21磅/立方英尺至约23磅/立方英尺、约24磅/立方英尺至约35磅/立方英尺、约24磅/立方英尺至约34磅/立方英尺、约24磅/立方英尺至约33磅/立方英尺、约24磅/立方英尺至约32磅/立方英尺、约24磅/立方英尺至约31磅/立方英尺、约24磅/立方英尺至约30磅/立方英尺、约24磅/立方英尺至约29磅/立方英尺、约24磅/立方英尺至约28磅/立方英尺、约24磅/立方英尺至约27磅/立方英尺或者约24磅/立方英尺至约26磅/立方英尺。
可向浆料中添加根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉，以便为根据本公开的产物提供强度增强，其在较低的重量/密度下可特别有利。例如，在一些实施例中，根据本公开的实施例制造的板如根据实例4中所述的方法所测试在29磅/立方英尺的密度下具有至少约400磅/平方英寸(2,750千帕斯卡)的抗压强度。有利地，在各种实施例中，在如本文所述的各种板密度下，通过根据一些实施例的方法产生的板可具有至少约170磅/平方英寸(1,170千帕斯卡)的抗压强度，例如约170磅/平方英寸至约1,000磅/平方英寸(6,900千帕斯卡)、约170磅/平方英寸至约900磅/平方英寸(6,200千帕斯卡)、约170磅/平方英寸至约800磅/平方英寸(5,500千帕斯卡)、约170磅/平方英寸至约700磅/平方英寸(4,800千帕斯卡)、约170磅/平方英寸至约600磅/平方英寸(4,100千帕斯卡)、约170磅/平方英寸至约500磅/平方英寸(3,450千帕斯卡)、约170磅/平方英寸至约450磅/平方英寸(3,100千帕斯卡)、约170磅/平方英寸至约400磅/平方英寸(2,760千帕斯卡)、约170磅/平方英寸至约350磅/平方英寸(2,410千帕斯卡)、约170磅/平方英寸至约300磅/平方英寸(2,070千帕斯卡)或者约170磅/平方英寸至约250磅/平方英寸(1,720千帕斯卡)。在一些实施例中，板具有至少约450磅/平方英寸(3,100千帕斯卡)、至少约500磅/平方英寸(3,450千帕斯卡)、至少约550磅/平方英寸(3,800千帕斯卡)、至少约600磅/平方英寸(4,100千帕斯卡)、至少约650磅/平方英寸(4,500千帕斯卡)、至少约700磅/平方英寸(4,800千帕斯卡)、至少约750磅/平方英寸(5,200千帕斯卡)、至少约800磅/平方英寸(5,500千帕斯卡)、至少约850磅/平方英寸(5,850千帕斯卡)、至少约900磅/平方英寸(6,200千帕斯卡)、至少约950磅/平方英寸(6,550千帕斯卡)或者至少约1,000磅/平方英寸(6,900千帕斯卡)的抗压强度。另外，在一些实施例中，抗压强度可由以上所述的任意两点限定。例如，抗压强度可在约450磅/平方英寸与约1,000磅/平方英寸之间(例如在约500磅/平方英寸与约900磅/平方英寸之间、在约600磅/平方英寸与约800磅/平方英寸之间等)。
在一些实施例中，根据本公开制造的板满足根据ASTM标准C473-10的测试方案。例如，在一些实施例中，当板以1/2英寸的厚度铸造时，板如根据ASTM C473-10的方法B所测定具有至少约65磅力(磅力)的钉拉阻力，例如至少约68磅力、至少约70磅力、至少约72磅力、至少约75磅力、至少约77磅力等。在各种实施例中，钉拉阻力可以是约68磅力至约100磅力，例如约68磅力至约95磅力、约68磅力至约90磅力、约68磅力至约85磅力、约68磅力至约80磅力、约68磅力至约77磅力、约68磅力至约75磅力、约68磅力至约72磅力、约68磅力至约70磅力、约70磅力至约100磅力、约70磅力至约95磅力、约70磅力至约90磅力、约70磅力至约85磅力、约70磅力至约80磅力、约70磅力至约77磅力、约70磅力至约75磅力、约70磅力至约72磅力、约72磅力至约100磅力、约72磅力至约95磅力、约72磅力至约90磅力、约72磅力至约85磅力、约72磅力至约80磅力、约72磅力至约77磅力、约72磅力至约75磅力、约75磅力至约100磅力、约75磅力至约95磅力、约75磅力至约90磅力、约75磅力至约85磅力、约75磅力至约80磅力、约75磅力至约77磅力、约77磅力至约100磅力、约77磅力至约95磅力、约77磅力至约90磅力、约77磅力至约85磅力或者约77磅力至约80磅力。
关于挠曲强度，在一些实施例中，当以1/2英寸的厚度在板上流延时，板如根据ASTM标准C473的方法B所测定具有机器方向至少约36磅力(例如至少约38磅力、至少约40磅力等)的挠曲强度，以及/或者机器横向至少约107磅力(例如至少约110磅力、至少约112磅力等)的挠曲强度。在各种实施例中，板可具有机器方向约36磅力至约60磅力的挠曲强度，例如约36磅力至约55磅力、约36磅力至约50磅力、约36磅力至约45磅力、约36磅力至约40磅力、约36磅力至约38磅力、约38磅力至约60磅力、约38磅力至约55磅力、约38磅力至约50磅力、约38磅力至约45磅力、约38磅力至约40磅力、约40磅力至约60磅力、约40磅力至约55磅力、约40磅力至约50磅力或者约40磅力至约45磅力。在各种实施例中，板可具有机器横向约107磅力至约130磅力的挠曲强度，例如约107磅力至约125磅力、约107磅力至约120磅力、约107磅力至约115磅力、约107磅力至约112磅力、约107磅力至约110磅力、约110磅力至约130磅力、约110磅力至约125磅力、约110磅力至约120磅力、约110磅力至约115磅力、约110磅力至约112磅力、约112磅力至约130磅力、约112磅力至约125磅力、约112磅力至约120磅力或者约112磅力至约115磅力。
另外，在一些实施例中，板如根据ASTM C473-10的方法B所测定可具有至少约11磅力的平均芯硬度，例如至少约12磅力、至少约13磅力、至少约14磅力、至少约15磅力、至少约16磅力、至少约17磅力、至少约18磅力、至少约19磅力、至少约20磅力、至少约21磅力或者至少约22磅力。在一些实施例中，板可具有约11磅力至约25磅力的芯硬度，例如约11磅力至约22磅力、约11磅力至约21磅力、约11磅力至约20磅力、约11磅力至约19磅力、约11磅力至约18磅力、约11磅力至约17磅力、约11磅力至约16磅力、约11磅力至约15磅力、约11磅力至约14磅力、约11磅力至约13磅力、约11磅力至约12磅力、约12磅力至约25磅力、约12磅力至约22磅力、约12磅力至约21磅力、约12磅力至约20磅力、约12磅力至约19磅力、约12磅力至约18磅力、约12磅力至约17磅力、约12磅力至约16磅力、约12磅力至约15磅力、约12磅力至约14磅力、约12磅力至约13磅力、约13磅力至约25磅力、约13磅力至约22磅力、约13磅力至约21磅力、约13磅力至约20磅力、约13磅力至约19磅力、约13磅力至约18磅力、约13磅力至约17磅力、约13磅力至约16磅力、约13磅力至约15磅力、约13磅力至约14磅力、约14磅力至约25磅力、约14磅力至约22磅力、约14磅力至约21磅力、约14磅力至约20磅力、约14磅力至约19磅力、约14磅力至约18磅力、约14磅力至约17磅力、约14磅力至约16磅力、约14磅力至约15磅力、约15磅力至约25磅力、约15磅力至约22磅力、约15磅力至约21磅力、约15磅力至约20磅力、约15磅力至约19磅力、约15磅力至约18磅力、约15磅力至约17磅力、约15磅力至约16磅力、约16磅力至约25磅力、约16磅力至约22磅力、约16磅力至约21磅力、约16磅力至约20磅力、约16磅力至约19磅力、约16磅力至约18磅力、约16磅力至约17磅力、约17磅力至约25磅力、约17磅力至约22磅力、约17磅力至约21磅力、约17磅力至约20磅力、约17磅力至约19磅力、约17磅力至约18磅力、约18磅力至约25磅力、约18磅力至约22磅力、约18磅力至约21磅力、约18磅力至约20磅力、约18磅力至约19磅力、约19磅力至约25磅力、约19磅力至约22磅力、约19磅力至约21磅力、约19磅力至约20磅力、约21磅力至约25磅力、约21磅力至约22磅力或者约22磅力至约25磅力。
至少部分由于在本公开的一些实施例中会产生的中等范围的粘度特征，甚至对于如本文所述的超轻密度的板(例如约31磅/立方英尺或更小)也可以满足这些标准(例如钉拉阻力、挠曲强度以及芯硬度)。
发明人还发现，根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉显示的温度升高凝固(TRS)水合速率与根据不同方法制备的常规预胶凝淀粉的那些相当或者更高。期望的凝固时间可取决于配方，并且期望的凝固时间可由本领域普通技术人员根据设备条件和可用原料确定。
根据本公开的实施例的产物可在典型的制造线上制造。例如，在，例如美国专利7,364,676和美国专利申请公开2010/0247937中描述了板制造技术。简而言之，在石膏板的情况下，所述方法通常涉及将覆盖片材放到移动的输送带上。由于石膏板通常″表面朝下″形成，因此在这种实施例中该覆盖片材是″表面″覆盖片材。
石膏浆料的干组分和/或湿组分被进料至混合器(例如销式混合器)，在其中将它们搅动，形成石膏浆料。混合器包含主体和排放管道(例如，如本领域已知的闸门-罐-罩(gate-canister-boot)配置，或者如美国专利6,494,609和6,874,930中所述的配置)。在一些实施例中，排放管道可包括具有单个进料入口或多个进料入口的浆料分配器，诸如美国专利申请公开2012/0168527A1(申请号13/341,016)和美国专利申请公开2012/0170403A1(申请号13/341,209)中所述的那些。在那些实施例中，使用具有多个进料入口的浆料分配器，排放管道可包括合适的分流器，诸如美国专利申请公开2012/0170403A1中所述的那些。如果需要的话，可将发泡剂添加至混合器的排放管道中(例如，如在，例如美国专利5,683,635和6,494,609中所述的闸门中)或主体中。在添加所有成分(包括发泡剂)之后从排放管道排放的浆料是主要石膏浆料，并且会形成板芯。将该板芯浆料排放到移动的表面覆盖片材上。
表面覆盖片材可带有较密的浆料层形式的薄撇渣面层。另外，如本领域所知，可由，例如形成表面撇渣面层的相同浆料流形成硬边。在向排放管道中添加泡沫的实施例中，可从混合器机体移出第二石膏浆料流，以形成致密的撇渣面层浆料，然后其可如本领域所知用来形成表面撇渣面层和硬边。如果包括的话，表面撇渣面层和硬边通常在芯浆料沉积之前沉积到移动的表面覆盖片材上，通常在混合器的上游沉积到移动的表面覆盖片材上。从排放管道排放之后，在必要时，将芯浆料铺展到表面覆盖片材(任选地带有撇渣面层)上，并用第二覆盖片材(通常为″背面″覆盖片材)覆盖，形成夹层结构形式的湿组件，其为最终产物的板前体。第二覆盖片材可任选地带有第二撇渣面层，如果存在的话，其可由与表面撇渣面层相同或不同的第二(致密)石膏浆料形成。覆盖片材可由纸、纤维垫或其它类型的材料(例如箔、塑料、玻璃垫、非织造材料(诸如纤维素填料与无机填料的共混物)等)形成。
将由此提供的湿组件输送至成形台和一个或多个刀片区域，所述成形台将产物的尺寸制作成期望的厚度(例如通过成形板)，所述刀片区域将其切成期望的长度。让湿组件硬化，形成连锁的凝固石膏晶体基质，并使用干燥过程(例如通过将组件输送通过窑)除去过量的水。令人惊讶且出乎意料的是，发现，由于淀粉低的需水量特征，根据本公开使用根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉制备的板在干燥过程中需要显著更少的时间。由于它降低了能量消耗，因此这是有利的。
在石膏板的制造中通常还会使用振动，以便从沉积的浆料除去大的空隙或气穴。以上步骤中的每一步，以及用来进行这种步骤的过程和设备，在本领域中是已知的。
根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉可用来配制各种产品，诸如，例如石膏墙板、吸声(例如天花板)砖、接合配混物、石膏-纤维素纤维产品(诸如石膏-木纤维墙板)等。在一些实施例中，这种产品可由根据本公开的实施例的浆料形成。
照此，在挤出机中根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉可如本文所述在除了本公开的实施例中的纸面石膏板之外的产品中具有有益作用。例如，根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉可用于毡面产品(例如织造物)，其中板的覆盖片材为纤维垫的形式。所述垫可任选地带有罩面层(finish)以降低透水性。可在制造这种垫面产品时包括的其它成分，以及用于纤维垫的材料和制造方法，在例如美国专利8,070,895和美国专利申请公开2009/0247937中进行了描述。
另外，石膏-纤维素产品根据需要可以是纤维素主体粒子(例如木纤维)、石膏、根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉以及其它成分(例如像硅氧烷这样的耐水添加剂)的形式。在例如美国专利4,328,178、4,239,716、4,392,896、4,645,548、5,320,677、5,817,262以及7,413,603中讨论了其它的成分和制造方法。
实施例的说明性实例
在一个实施例中，石膏板包含布置于两块覆盖片材之间的凝固的石膏芯，所述芯由包含灰泥、水以及至少一种预胶凝淀粉的浆料形成，所述预胶凝淀粉如根据VMA方法所测量具有约20厘泊至约300厘泊的粘度，其中淀粉按灰泥的重量计以大于10％的量存在。板具有约31磅/立方英尺或更小的密度，并且在半英寸(约1.3厘米)的厚度下，板满足以下中的至少一个：至少约170磅/平方英寸的抗压强度、至少约65磅力(约29千克)的钉拉阻力、至少约11磅力(约5千克)的平均芯硬度、机器方向至少约36磅力(约16千克)的平均挠曲强度以及/或者机器横向约107磅(约48.5千克)的平均挠曲强度或者本文所述的其它强度特性。钉拉阻力、芯硬度以及挠曲强度按照ASTM标准C473-10的方法B测定。
在另一个实施例中，预胶凝淀粉具有约20厘泊至约200厘泊的粘度。
在另一个实施例中，预胶凝淀粉具有约30厘泊至约150厘泊的粘度。
在另一个实施例中，预胶凝淀粉以按灰泥的重量计约10.1％至约25％的量存在。
在另一个实施例中，预胶凝淀粉以按灰泥的重量计约12％至约25％的量存在。
在另一个实施例中，板具有约15磅/立方英尺至约31磅/立方英尺的密度。
在另一个实施例中，板具有约15磅/立方英尺至约27磅/立方英尺的密度。
在另一个实施例中，板具有约19磅/立方英尺至约24磅/立方英尺的密度。
在另一个实施例中，所述板具有约170磅/平方英寸至约250磅/平方英寸的抗压强度。
在另一个实施例中，淀粉当在25℃下测量时具有至少约70％(例如至少约75％、至少约80％、至少约85％、至少约90％、至少约95％等)的冷水溶解度。
在另一个实施例中，淀粉在水中10％的淀粉浆料中当在25℃下测量时具有约60厘泊至约160厘泊的冷水粘度。
在另一个实施例中，制造石膏墙板的方法包含将至少水、灰泥以及至少一种预胶凝淀粉混合，所述预胶凝淀粉如根据VMA方法所测量具有约20厘泊至约300厘泊的粘度，其中淀粉按灰泥的重量计以大于10％的量存在。将浆料布置于第一覆盖片材与第二覆盖片材之间，形成一个湿组件。将湿组件切成板并将板干燥。板具有约31磅/立方英尺或更小的密度，并且在半英寸(约1.3厘米)的厚度下，板满足以下中的至少一个：至少约170磅/平方英寸的抗压强度、至少约65磅力(约29千克)的钉拉阻力、至少约11磅力(约5千克)的平均芯硬度、机器方向至少约36磅力(约16千克)的平均挠曲强度以及/或者机器横向约107磅(约48.5千克)的平均挠曲强度或者本文所述的其它强度特性。钉拉阻力、芯硬度以及挠曲强度按照ASTM标准C473-10的方法B测定。
在另一个实施例中，预胶凝淀粉具有约30厘泊至约200厘泊的粘度。
在另一个实施例中，预胶凝淀粉以按灰泥的重量计约10.1％至约25％的量存在。
在另一个实施例中，预胶凝淀粉以按灰泥的重量计约12％至约25％的量存在。
在另一个实施例中，板具有约15磅/立方英尺至约27磅/立方英尺的密度。
在另一个实施例中，浆料包含水、灰泥以及预胶凝淀粉，所述预胶凝淀粉如根据VMA方法所测量具有约20厘泊至约300厘泊的粘度，其中淀粉按灰泥的重量计以大于10％的量存在；其中当将浆料流延并干燥为包含凝固石膏组合物的板时，所述凝固石膏组合物包含基本上为硫酸钙二水合物的连续晶体基质，其中所述板具有约31磅/立方英尺或更小的密度，并且在半英寸(约1.3厘米)的厚度下，所述板满足以下中的至少一个：至少约65磅力(约29千克)的钉拉阻力、至少约11磅力(约5千克)的平均芯硬度以及机器方向至少约36磅力(约16千克)的平均挠曲强度和/或机器横向约107磅(约48.5千克)的平均挠曲强度，所述钉拉阻力、芯硬度以及挠曲强度按照ASTM标准C473-10的方法B测定。
在另一个实施例中，预胶凝淀粉具有约30厘泊至约200厘泊的粘度。
在另一个实施例中，预胶凝淀粉以按灰泥的重量计约10.1％至约25％的量存在。
在另一个实施例中，板具有约15磅/立方英尺至约27磅/立方英尺的密度。
应注意，以上仅仅是实施例的实例。根据本文的整个说明书，其它示范性的实施例是显而易见的。本领域普通技术人员还应理解，这些实施例中的每一个可以与本文提供的其它实施例以各种组合使用。
以下实例进一步对本发明进行说明，但是当然不应理解为以任何方式对其范围进行限制。
实例1
该实例说明预胶凝的部分水解的淀粉的制备。
根据本公开的实施例制备的9种预胶凝的部分水解的淀粉用于特定特性(例如粘度、流动性、强度)的各种测试。这9种淀粉(在组合物1D至1L中)与3种可商购的淀粉(在组合物1A至1C中)一起测试。
通过将100千克的去胚玉米面粉(可以CCM260黄玉米粗粉从Bunge North America(密苏里州圣路易斯)商购)、不同量的硫酸铝(明矾)、基本上避免了螯合钙离子的弱酸和/或酒石酸(小于弱酸总和的20重量％)以及不同量的水混合制备湿淀粉前体。将湿淀粉前体进料至可以Advantage 50从American Extrusion International(伊利诺伊州南伯洛伊特)商购的单螺杆挤出机中。在挤出机中，湿淀粉前体在单个步骤中预胶凝化和酸改性，以便它们同时发生。
表2描述在酸的存在下挤出玉米面粉的参数。挤出的停留时间(即进行预胶凝化和酸改性的时间)小于30秒。所有百分比均基于淀粉的总重，水分除外，其基于总的湿重，总的湿重表达为水、淀粉以及其它添加剂的总和。
所得预胶凝的部分水解的淀粉相对于粘度为773厘泊的常规预胶凝玉米淀粉(定名为组合物1A(对比))以及通过挤出酸改性玉米淀粉(可以Clinton277(ADM，伊利诺伊州芝加哥)和Caliber159(Cargill，明尼苏达州威札塔)商购)制备的两种低需水量的淀粉(分别定名为组合物1B(对比)和组合物1C(对比))进行评估。
表2
基材 玉米面粉
芥花油 0.25重量％
液体明矾 1重量％至4重量％
酒石酸 0重量％至0.3重量％
挤出过程中淀粉的水分 10重量％至20重量％
主螺杆(RPM) 350
螺旋式输送机速度(RPM) 14
模头温度(°F) 350至370
刀片速度(RPM) 400至1,000
表3详述挤出的各种水分含量，以及挤出过程中组合物1D至1L的酸含量。组合物1D至1H和1L以16重量％的水分含量制备，而组合物1I至1K则以13重量％的水分含量制备。组合物1D至1G和组合物1I至1L使用1重量％至4重量％的液体明矾制备，而组合物1H则包括液体明矾和酒石酸。
表3
组合物 水分 酸
1A 16重量％ 无
1B 19重量％ 无
1C 19重量％ 无
1D 16重量％ 1重量％的明矾
1E 16重量％ 2重量％的明矾
1F 16重量％ 3重量％的明矾
1G 16重量％ 4重量％的明矾
1H 16重量％ 2重量％的明矾；0.3重量％的酒石酸
1I 13重量％ 1重量％的明矾
1J 13重量％ 2重量％的明矾
1K 13重量％ 3重量％的明矾
1L 16重量％ 3重量％的明矾
以下实例2至4测试表3中所述的组合物的各种特性。在实例2中，组合物1B至1L在淀粉粘度仪测试中对粘度进行评估。实例3测试使用组合物1A、1D至1I以及1K至1L中的一个制备的浆料的流动性，其借助于坍度测试进行评估。组合物1F和1L使用相同的水分含量和相同量的酸制备，但是在实例3中则具有不同量的阻滞剂，这是由于在与对照1A相同的凝固速率下对流动性进行评估。
然后，通过测量浆料达到50％水合的时间进一步确定该数据。这说明浆料凝固需要多长时间。实例4测试使用组合物1A、1D至1I以及1K制备的浆料的强度，其借助于本文所述的抗压强度测试进行评估。
实例2
该实例说明在挤出机中根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉的粘度。组合物1D至1K相对于挤出的商购的酸改性淀粉(组合物1B至1C)进行测试，特别测试粘度如何根据酸(例如明矾)的量和水分含量而变化，所述水分含量由进料通过挤出机的湿淀粉的水分含量界定。
在进行制备用于测试时，各组合物与水混合为淀粉浆料，以便淀粉浆料含有10重量％的所述组合物。应注意，当淀粉完全胶凝化并完全溶解时使用术语″溶液″，当淀粉末完全溶解时使用术语″浆料″。然后，在不同的温度下通过本文所述的淀粉粘度仪技术测试每种组合物的粘度。在图1和2中对测试结果作图，它们是通过将粘度(左侧y轴)和温度(右侧y轴)相对于时间(x轴)作图得到的淀粉粘度曲线，其评估预胶凝的部分水解的淀粉在不同温度下的粘度。针对每个样品给出温度曲线。每个样品均使用相同的温度曲线。其它曲线显示了淀粉的粘度。
25℃下的初始粘度是含有组合物1B至1K中任一个的浆料系统的流动性的指标。25℃是淀粉与灰泥和其它成分混合来制造板的温度。另外，在该温度下，淀粉的粘度与灰泥浆料的流动性负相关。
波谷(93℃)的粘度是组合物1B至1K中任一个的分子量的指标。在93℃的温度下，淀粉分子完全溶于水中。淀粉溶液在93℃下的粘度与由部分水解产生的淀粉的分子量正相关。
图1是将粘度(左侧y轴)和温度(右侧y轴)相对于50分钟的时段(x轴)作图得到的淀粉粘度曲线。如本文所述，将对比组合物1B和1C以及组合物1D至1H以按溶液的重量计10重量％的量混合为淀粉溶液。为了避免形成团块，在瓦林混碎机(Waring Blender)的混合杯中将淀粉添加至水中，同时在低速下混合20秒。然后使用Viscograph-E(Instruments公司，新泽西州南哈肯萨克)对淀粉溶液进行评估。根据如本文所提及的Brabender粘度测量步骤，粘度使用C.W.Brabender Viscograph(例如Viscograph-E，其使用动态测量的反作用扭矩)测量。应注意，如本文所定义，布氏单位数使用16液量盎司(约500cc)的样品杯尺寸和700cmg盒在75RPM下测量。本领域普通技术人员还应容易地认识到，布氏单位可转化为其它粘度测量值，例如如本文所述的厘泊(例如当测量盒为700cmg时厘泊＝布氏单位x2.1)或克雷布斯单位。以16重量％的水分含量挤出的组合物1D至1H的糊化曲线与对比组合物1B和1C一起在图1中示出。
对于组合物1D至1H，随着明矾从1重量％增加至4重量％，初始粘度从70布氏单位(BU)降低至10布氏单位，同时分子量也降低。组合物1D至1H的初始粘度和93℃下的粘度被降低至最低为如组合物1B和1C的那些。组合物1B和1C代表低需水量淀粉的常规粘度极限。
图1中所示的组合物1D至1H的结果证明可在挤出过程中获得最佳酸改性。这些结果进一步表明，制备预胶凝的部分水解的淀粉的方法成功地降低了淀粉的粘度(分子量)。在70℃至90℃之间未观察到粘度峰，表明组合物1D至1H被完全胶凝化。如果组合物1D至1H未完全胶凝化，将会存在粘度的增加。淀粉组合物的完全胶凝化通过差示扫描量热法(DSC)确定。
图2是将粘度(左侧y轴)和温度(右侧y轴)相对于50分钟时段(x轴)作图得到的第二个淀粉粘度曲线。对比组合物1B和1C以及组合物1I至1K全部如本文所述以按溶液的重量计10重量％的量混合为淀粉溶液。为了避免形成团块，在瓦林混碎机的混合杯中将淀粉添加至水中，同时在低速下混合20秒。然后使用Viscograph-E对淀粉溶液进行评估。以13重量％的水分含量挤出的组合物1I至1K的糊化曲线与对比组合物1B和1C一起在图2中示出。
组合物1I至1K观察到与组合物1D至1H类似的趋势。特别地，如本文所述在挤出机中制备预胶凝的部分水解的淀粉的方法成功地降低了组合物1I至1K的粘度。
随着明矾从1重量％增加至3重量％，初始粘度从75布氏单位至降低14布氏单位，同时分子量也降低。组合物1I至1K的初始粘度和93℃下的粘度被降低至最低为如组合物1B和1C的那些。
另外，图2中所示的组合物1I至1K的结果证明在挤出过程中可获得最佳酸改性。在70℃至90℃之间未观察到粘度峰，表明组合物1I至1K被完全胶凝化。
另外，这些结果显示，在给定的酸含量下，在较低的水分含量下可获得比在较高的水分含量下更多的淀粉水解，这是由于在低水分含量下会存在更多的机械能，因此存在更多的淀粉降解，从而使用相同的酸含量淀粉将变得更小。
实例3
该实例说明含有组合物1A(对比)、1D至1I以及1K至1L的石膏浆料的流动性。本领域普通技术人员应理解，使用坍度测试对所述组合物的流动性进行评估。
在进行制备用于测试时，使用2重量％的组合物1A(对比)、1D至1I以及1K至1L中的每一个和表4中给出的配方并使用水灰泥比(WSR)1.0制备浆料。
表4
将淀粉称量至包含具有95％以上的纯度的灰泥和耐热促进剂的干混物中。将水、三偏磷酸钠(10重量％的溶液)、分散剂以及阻滞剂称量至Hobart混合器的混合杯中。将干混物倒入可以N505-Quartmixer从Hobart(俄亥俄州特洛伊)得到的混合器的混合杯中，浸泡10秒，并在速度II下混合30秒。对于泡沫的制备，形成0.5％的PFM-33皂(可从宾夕法尼亚州安布勒的Specialty Chemicals得到)溶液，然后与空气混合，以制造空气泡沫。使用泡沫产生器将空气泡沫添加至浆料。
然后，每种浆料切成直径为4.92厘米(1.95英寸)，高度为10厘米(3.94英寸)的圆筒。接着，将该圆筒举起，让浆料自由流动。然后测量所形成的团块的直径，以说明浆料的流动性，并记录于表5中。表5还包括达到50％水合的时间的测试的结果，其在以下进一步详细解释。组合物1L的阻滞剂从0.05重量％增加至0.0625重量％，以便组合物1L具有与参考组合物1A相同的凝固速率。
表5
从表5可以看出，使用组合物1D至1I和1K制备的浆料显示出比使用组合物1A(对比)制备的浆料更大的坍度尺寸。它们还比组合物1A(对比)凝固地更快，表明含有组合物1D至1I和1K的浆料具有比含有组合物1A的浆料更佳的流动性。
另外，为了在浆料以相同速率凝固时对坍度尺寸进行对比的目的，对浆料达到50％水合的时间进行测量。本领域普通技术人员应理解，浆料的温度曲线使用软件进行测量。
进行这一另外的测试以便确定坍度测试是正确的，特别证明包括根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉的浆料观察到的大的坍度是由于与组合物1A(对比)相比改进的流动性而引起，而不是由于慢的水合而引起。
使用2重量％的明矾和0.3重量％的酒石酸制备的组合物1H有效地将淀粉水解至低粘度，并且对水合速率作用较小，这是由于酒石酸和明矾对水合速率具有相反的作用。
图3是将温度相对于时间作图得到的图，其显示温度升高凝固(TRS)水合速率。分别具有0.05％和0.0625％的阻滞剂的组合物1F和1L与组合物1A(对比)相比水合得更快，或者水合速率相同。
从图3看出，具有0.0625重量％的阻滞剂的组合物1L具有与组合物1A(对比)相同的水合速率。具有0.065重量％的阻滞剂的组合物1L的坍度尺寸为18.415厘米(71/4″)，比组合物1A显著更大。
该结果表明，包括根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉的浆料观察到的更大的坍度尺寸是由于高流动性而引起，而不是由于更慢的凝固而引起。另外，根据本公开的实施例制备的预胶凝的部分水解的淀粉将容许墙板使用更少的水而不会牺牲流动性。
实例4
该实例说明使用含有组合物1A(对比)、1D至1I以及1K的浆料制备的石膏盘的强度。强度使用本文所述的抗压强度测试进行评估。
为了准备测试，使用2重量％的量的组合物1A(对比)、1D至1I以及1K至1L中的每一个和以上表4中所列参数制备浆料。
使用水灰泥比(WSR)1.0和空气泡沫来制造最终密度为29磅/立方英尺的石膏盘。将淀粉称量至包含灰泥和耐热促进剂的干混物中。将水、10％的三偏磷酸钠溶液、分散剂以及阻滞剂称量至Hobart混合器的混合杯中。将干混物倒入可以N505-Quartmixer从Hobart(俄亥俄州特洛伊)得到的混合器的混合杯中，浸泡10秒，并在速度II下混合30秒。对于泡沫的制备，形成0.5％的PFM-33皂(可从宾夕法尼亚州安布勒的SpecialtyChemicals得到)溶液，然后与空气混合，以制造空气泡沫。使用泡沫产生器将空气泡沫添加至浆料。泡沫产生器以足以获得期望的29磅/立方英尺的板密度的速率运行。添加泡沫之后，立即将浆料倒到略微高于模具顶部的一个点。一旦灰浆凝固就立即刮掉过量物。模具喷有脱模剂(WD-40TM)。盘具有10.16厘米(4英寸)的直径和1.27厘米(0.5英寸)的厚度。
在盘硬化之后，将盘从模具移去，然后在110°F(43℃)下干燥48小时。从烘箱移去之后，让盘在室温下冷却1小时。使用可以SATECTM E/Mystems从MTS系统公司(明尼苏达州伊登普雷里)商购的材料测试系统对抗压强度进行测量。在无冲击的情况下以0.04英寸/分钟的速度(使用15至40磅/平方英寸/秒的恒定速率)连续施加负载。各结果在表6中示出。
表6
从表6看出，含有组合物1D至1I和1K的泡沫盘具有与含有组合物1A(对比)的泡沫盘相比类似或更佳的抗压强度，表明预胶凝的部分水解的淀粉可以减少需水量而不牺牲其强度增强特性。
实例5
该实例显示了改变由组合物5A至5G的浆料制备的石膏盘上的淀粉的量对强度的影响。特别地，组合物5A是对比组合物，其不包括淀粉。组合物5B至5G包括粘度为88厘泊的预胶凝淀粉形式的预胶凝的部分水解的淀粉，所述粘度如本文所述根据VMA方法测量(还请参见US2014/0113124A1)。淀粉为玉米淀粉。样品都不包括阻滞剂溶液。各组合物在表7中给出。重量百分比以灰泥为基础给出。
表7
盘从单独的浆料组合物5A至5G制备。每种组合物均由所结合的干混物和湿混物制备。每种湿混物均通过在可从Conair公司(新泽西州东温莎)商购的Waring Blender(型号CB15)的混合杯中称量水、分散剂、1％的阻滞剂溶液、分散剂以及10％的三偏磷酸钠溶液来制备。通过将10份(重量)三偏磷酸钠溶于90份(重量)水中制备10％的三偏磷酸钠溶液。剩余的成分，特别是灰泥、耐热促进剂以及淀粉(如果存在的话)，以干混物称量和准备。耐热促进剂由粉碎石膏粉和右旋糖构成。将干混物倒入具有湿成分的共混器中，浸泡10秒，然后高速混合10秒。
立即将浆料倒入适合形成盘样品的环(4″的直径和0.5″的厚度)形模具中。模具表面已经在之前喷有WD40TM形式的脱模剂，其可从加利福尼亚州圣地亚哥的WD-40Company商购。将浆料倒到略微高于模具环顶部的一个点。一旦灰浆凝固就立即刮掉过量的浆料。盘在模具中硬化之后，将盘从模具移出，然后在110°F(43℃)下干燥48小时。从烘箱移去之后，让盘在室温下冷却1小时。干燥完成之后，最后的盘具有直径为4英寸(10.16厘米)，厚度为0.5英寸(1.27厘米)的尺寸。
通过测量板的抗压强度(BCS)对强度进行测试。使用可以ATS Systems从AppliedTest Systems公司商购的材料测试系统对抗压强度进行测量。在无冲击的情况下以1.0英寸/分钟的速度(使用15至40磅/平方英寸/秒的恒定速率)连续施加负载。各结果在图4中示出。
图4显示了使用组合物5D至5F(即使用10重量％、15重量％、20重量％以及25重量％的预胶凝淀粉)进行的测试的结果。图4显示了表7的组合物的结果。从图4看出，各结果显示随着预胶凝和酸改性的淀粉含量按灰泥的重量计从0％增加至25％板的抗压强度的增加。与预胶凝和酸改性的淀粉相比，根据VMA方法通常具有高于300厘泊的粘度的其它预胶凝淀粉似乎在较高的淀粉浓度下对抗压强度的影响减少。
实例6
该实例显示了含有增加量(即基于灰泥为20重量％)的如根据VMA方法所测量具有88厘泊的粘度的预胶凝淀粉的灰泥浆料的流动性。淀粉为玉米淀粉，即实例5中给出的粘度下的相同淀粉。浆料的组成在表8中给出。使用如实例5中所述的成分制备组合物。
表8
通过坍度测试对流动性进行评估。将水/灰泥比(WSR)为0.90的浆料倒入直径为2英寸(5.08厘米)，高度为4英寸(10.16厘米)的圆筒中。圆筒在每端都是开口的，将一端置于一个平滑表面上，将过量的浆料刮下。然后，立即将圆筒举起，让浆料流出并形成坍度。测量所得的饼的直径。较大的直径表明较高的流动性。
含有20重量％(基于灰泥)的88厘泊预胶凝淀粉的灰泥浆料具有6.75英寸(17厘米)的坍度尺寸，表明含有20重量％(基于灰泥)的淀粉的浆料是可加工的。这种坍度尺寸表明具有流动性，这是由于具有大约6英寸坍度的浆料通常能够完全铺展至生产表的全宽。这证明该浆料适合用于墙板制造加工，尽管淀粉的量增加。该可加工性是有用的，这是由于墙板制造在形成墙板夹层前体结构时通常需要一定量的流动性。
实例7
该实例显示了对半英寸厚板的很轻的板(具有800磅/MSF的板重)的各种特性的影响，所述板具有由表9中给出的组合物7的浆料制备的板芯。
板具有纸覆盖片材，或者Duraglass 8924G/Duraglass 8924形式的未涂覆的玻璃垫，其可从科罗拉多州丹佛的迈威(JohnsManville)商购。Duraglass 8924G用于板的表面侧，而Duraglass 8924则用于板的背面侧。
表9-组合物7
所述组合物由所结合的干混物和湿混物制备。湿混物通过在可从Hobart(俄亥俄州特洛伊)商购的Hobart混合器(型号N50)的混合杯中称量水、分散剂以及10％的三偏磷酸钠溶液来制备。通过将10份(重量)三偏磷酸钠溶于90份(重量)水中制备10％的三偏磷酸钠溶液。淀粉如根据VMA方法所测量具有88厘泊的粘度。淀粉为玉米淀粉，所述淀粉的粘度与实例5至6中的相同。将其添加至溶液中，并在瓦林混碎机(型号CB15)中混合30秒。剩余的成分，特别是灰泥和耐热促进剂，以干混物进行称量和准备。耐热促进剂由粉碎石膏粉和右旋糖构成。将干混物倒入具有湿成分的共混器中，浸泡10秒，然后在速度2下混合25秒。
添加泡沫，以便降低盘的密度(以及因此重量)。对于泡沫的制备，形成0.5％的HyonicTMpFM-33皂(可从宾夕法尼亚州安布勒的GEO Specialty Chemicals得到)溶液，然后与空气混合，以制造空气泡沫。使用泡沫产生器将空气泡沫添加至浆料。泡沫产生器以足以获得18.4磅/立方英尺的芯密度的速率运行。
添加泡沫之后，立即将浆料倒入12″x 12″x 1/2″的封袋中，所述封袋由板表面侧上的表面纸和板背面侧上的背面纸或者未涂覆的玻璃垫Duraglass 8924G/Duraglass8924制造。在石膏硬化之后，将封袋样品从模具移去，然后在110°F(43℃)下干燥48小时。
制备了3块板，标识为板1至板3。板1和板3使用48磅/MSF的表面马尼拉(Manila)纸形式的覆盖片材制备。板2使用基重为24磅/MSF的Duraglass 8924G/Duraglass 8924覆盖片材制备。板3是商业轻型对照板，由不包括中等范围粘度预胶凝淀粉而是包括较高粘度(773厘泊)的淀粉的浆料制备。表10A提供每种板的板重和密度，针对板1至板3中的每一个制备两块板。卡钳测量值通过数字厚度测量装置测定，并且是指干板的厚度。
表10A
1.从表10B看出，从12英寸(30.5厘米)x 12英寸(30.5厘米)的实验室板(板1和2)和工厂成品板(板3，对照)切下3英寸(7.6厘米)x 10英寸(25.4厘米)的样品，并使用Instron万能试验机型号3345(Instron公司，马萨诸塞州诺尔伍德)测试挠曲强度特性。挠曲强度与失败之前样品的最大负载相关。通过在末端支撑样本并在装置支撑物之间的中间处施加横向负载，对测试的板的挠曲特性进行评估。板的长边在表面材料的机器方向上，或者在表面材料的机器横向上。支撑物与测试样品的长边平行(即在表面材料的机器方向上)或垂直(即在表面材料的机器横向上)。目标机械特性是断裂模量(MOR)，基于以下方程(1)进行计算：
(方程1)
其中：
M＝断裂模量；
P＝断裂负载；
L＝支撑样品的刀刃之间的距离；
b＝平均样本宽度；并且
d＝平均样本深度。
从挠曲测试的应力-应变曲线，Instron万能试验机确定弹性模量(MOE)。应力-应变曲线的线性部分表明MOE或杨氏模量，非线性部分表明材料的非线性变形。每块板在垂直方向测试两次，在平行方向测试两次。每次测试使用表面材料的″表面朝下″侧进行，以测试它对表面材料引起的机械特性的作用。
表10B
考虑到实验室尺寸变为ASTM473-10要求的样品尺寸的变化，表10B中的挠曲负载信息使用方程1进行调节。特别地，将挠曲负载数据外推至半英寸厚的12英寸(30.5厘米)x16英寸(40.6厘米)的板样品尺寸。在表10B中给出等同的挠曲负载。
另外，对于每个样品，对三英尺悬垂的安全系数进行评估。通常需要三英尺或更大的安全系数，以便在运输或处理中经受动态负载时维持产品的完整性。
表10C
从表10A至10C看出，在垂直测试和平行测试中为每块实验室板提供等同的挠曲负载。通过将板的动量容量除以三英尺悬垂的动量确定安全系数。因此，该数据显示了在运输和处理中经受动态负载时重量降低的板获得了更大的安全系数。对于三英尺悬垂，板通过由其自身重量赋予的负载在三英尺处不受支撑的末端受到弯曲力矩。
从表10A至10C看出，在垂直测试和平行测试中为每块实验室板提供等同的挠曲负载。极限弯矩通过挠曲测试测定，并且涉及来自样本上的弯曲力的断裂负载乘以样本全宽的两个支撑物之间的长度。通过极限弯矩与3′悬垂的力矩的比例定义的安全系数大于3，以确保板对负载具有足够的抗性而不会断裂。从表11看出，板1和板2的值9.4和8.6高于对照板3的7.8。因此，该数据显示了在运输和处理中经受动态负载时重量降低的板获得了更大的安全系数。尽管板1的较低重量800磅/MSF板的挠曲负载具有比商业对照板更低的挠曲负载，但是令人惊讶地发现，与对照板3相比较低重量的板1具有低得多的3′悬垂力矩，从而产生更高的安全系数。
另外还测试了三块另外的板，并标识为板4至板6。如上所讨论制备了实验室板。密度信息在以下表11中示出。使用Fox314Test System(可从伊利诺伊州伍德戴尔的TAInstruments商购)并按照用于稳态传热特性的ASTM C518-10标准测试方法借助于热流计设备对各板测试耐热性。
表11
R值参数表达为材料厚度归一化为导热率。R值是建筑材料耐热性的量度。R值越高，隔热性越好。从表11看出，板5和板6展现出一般成品板两倍的R值，由于密度变化这是令人惊讶且出乎意料的。这些板由含有粘度为88厘泊的预胶凝淀粉的浆料形成，并且具有比由含有具有高得多的粘度(例如高于约300厘泊)的预胶凝淀粉的浆料形成的板高得多的绝缘特性(例如R值的两倍)，其中所有粘度都根据VMA方法测量。在一些实施例中，如根据用于稳态传热特性的ASTM C518-10标准测试方法借助于热流计设备所测量，根据本公开的板具有至少约1.0h.ft2.°F/Btu(例如约0.5h.ft2.°F/Btu至约5h.ft2.°F/Btu)的R值。
实例8
该实例说明了由中等范围粘度的预胶凝淀粉制备的板产生的强度。
特别地，使用含有组合物8A至8C的浆料制备了三个石膏盘。如实例4中所述对浆料、盘以及强度进行制备和评估。组合物8A至8C各自含有表12中给出的配方。
表12
每种情况下预胶凝(PG)淀粉基于灰泥的重量均为20重量％。组合物8A至8C之间的差别在于所包括的预胶凝淀粉的粘度。组合物8A、8B以及8C的淀粉为玉米淀粉。在组合物8A中，预胶凝淀粉根据VMA方法具有59厘泊的粘度。组合物8B包括根据VMA方法具有88厘泊的粘度的预胶凝淀粉，而组合物8C则包括根据VMA方法具有195厘泊的粘度的预胶凝淀粉。各结果在表13中列出。
表13
该实例说明了在一系列代表性的中等范围粘度下使用增加量的预胶凝淀粉(20重量％，基于灰泥)对强度的益处。从表13看出，所有三个盘均展现出良好的抗压强度。这些值如实例4中一样低于400磅/平方英寸，但是在20磅/立方英尺的低板密度下代表良好的抗压强度。
在描述本发明的情景中(特别是在以下权利要求书的情景中)(例如与酸、原料淀粉或其它组分或条目相关)，使用术语″一个″、″一种″、″所述″和″至少一个(或″至少一种″)″，以及类似指代词应理解为包括单数和复数，除非在本文中另外指出或者明确地与上下文相抵触。在列出的一个或多个(或者一种或多种)条目(例如″A和B中的至少一个(或者至少一种″)之前使用术语″至少一个(或″至少一种″)应理解为选自所列条目(A或B)的一个条目，或者两个或更多个(或者两种或更多种)所列条目(A和B)的任意组合，除非在本文中另外指出或者明确地与上下文相抵触。术语″包含″、″具有″、″包括″和″含有″应理解为开放式的术语(即意思是″包括但不限于″)，除非另外指出。在本文中提及值的范围仅仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独值的简略方法，除非在本文中另外指出，并且每个单独值都如同它在本文中单独提及一样包括在说明书中。本文所述的所有方法可以任何合适的顺序进行，除非在本文中另外指出或者明确地与上下文相抵触。使用本文提供的任一实例和所有实例，或者示范性的语言(例如″诸如″)仅仅旨在更好地说明本发明，并非对本发明的范围进行限制，除非另行规定。说明书中的语言都不应理解为表示任何未要求保护的元素对于实践本发明是必要的。
在本文中描述了本发明的优选实施例，包括发明人已知执行本发明的最佳模式。在阅读了以上描述之后，那些优选实施例的变型对本领域普通技术人员来说将变得显而易见。发明人预期技术人员会根据需要采用这些变型，并且发明人希望以不同于本文具体描述的方式来实践本发明。因此，本发明包括适用法律允许的所附权利要求书中所提及的主题的所有改型和等价物。此外，本发明包括以上所述元素在其所有可能的变型的任意组合，除非在本文中另外指出或者明确地与上下文相抵触。

Claims (20)

1.一种石膏板，其包含：
布置于两块覆盖片材之间的凝固的石膏芯，所述芯由包含灰泥、水以及至少一种预胶凝淀粉的浆料形成，如根据VMA方法所测量，所述预胶凝淀粉具有约20厘泊至约300厘泊的粘度，其中所述淀粉按所述灰泥的重量计以大于10％的量存在；
所述板具有约31磅/立方英尺或更小的密度，并且如根据ASTM C473-10的方法B所测定具有至少约11磅的芯硬度。
2.根据权利要求1所述的石膏板，其中所述预胶凝淀粉具有约20厘泊至约200厘泊的粘度。
3.根据权利要求2所述的石膏板，其中所述预胶凝淀粉具有约30厘泊至约150厘泊的粘度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的石膏板，其中所述预胶凝淀粉按所述灰泥的重量计以约10.1％至约25％的量存在。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的石膏板，其中所述预胶凝淀粉按所述灰泥的重量计以约12％至约25％的量存在。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的石膏板，其中所述板具有约15磅/立方英尺至约31磅/立方英尺的密度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的石膏板，其中所述板具有约15磅/立方英尺至约27磅/立方英尺的密度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的石膏板，其中所述板具有约19磅/立方英尺至约24磅/立方英尺的密度。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的石膏板，其中所述板具有约170磅/平方英寸至约250磅/平方英寸的抗压强度。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的石膏板，其中所述淀粉当在25℃下测量时具有至少约70％的冷水溶解度。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的石膏板，其中所述预胶凝淀粉在水中10％浆料中当在25℃下测量时具有约60厘泊至约160厘泊的冷水粘度。
12.一种制造石膏板的方法，其包含：
a)将至少水、灰泥以及至少一种预胶凝淀粉混合，如根据所述VMA方法所测量，所述预胶凝淀粉具有约20厘泊至约300厘泊的粘度，其中所述淀粉按所述灰泥的重量计以大于10％的量存在；
b)将所述浆料布置于第一覆盖片材与第二覆盖片材之间，形成一个湿组件；
c)将所述湿组件切成板；以及
d)将所述板干燥；
所述干燥的板具有约31磅/立方英尺或更小的密度，并且如根据ASTM C473-10的方法B所测定具有至少约11磅的芯硬度。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述预胶凝淀粉具有约30厘泊至约200厘泊的粘度。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所述预胶凝淀粉按所述灰泥的重量计以约10.1％至约25％的量存在。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述预胶凝淀粉按所述灰泥的重量计以约12％至约25％的量存在。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其中所述板具有约15磅/立方英尺至约27磅/立方英尺的密度。
17.一种浆料，其包含：
水、灰泥以及预胶凝淀粉，如根据所述VMA方法所测量，所述预胶凝淀粉具有约20厘泊至约300厘泊的粘度，其中所述淀粉按所述灰泥的重量计以大于10％的量存在；其中
当所述浆料被流延并干燥为包含凝固石膏组合物的板时，所述凝固石膏组合物包含基本上为硫酸钙二水合物的连续晶体基质，其中所述板具有约31磅/立方英尺或更小的密度，并且在半英寸(约1.3厘米)的厚度下，所述板满足以下中的至少一个：(i)至少约65磅(约29千克)的钉拉阻力、(ii)至少约11磅(约5千克)的平均芯硬度以及(iii)机器方向至少约36磅(约16千克)的平均挠曲强度和/或机器横向约107磅(约48.5千克)的平均挠曲强度，所述钉拉阻力、所述芯硬度以及所述挠曲强度按照ASTM标准C473-10的方法B测定。
18.根据权利要求17所述的浆料，其中所述预胶凝淀粉具有约30厘泊至约200厘泊的粘度。
19.根据权利要求17或18所述的浆料，其中所述预胶凝淀粉按所述灰泥的重量计以约10.1％至约25％的量存在。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的浆料，其中所述板具有约15磅/立方英尺至约27磅/立方英尺的密度。
CN201680086706.1A 2016-06-17 2016-06-22 石膏墙板以及相关的方法和浆料 Pending CN109362230A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/186,147 US20170362124A1 (en) 2016-06-17 2016-06-17 Gypsum wallboard and related methods and slurries
US15/186147 2016-06-17
PCT/US2016/038714 WO2017218019A1 (en) 2016-06-17 2016-06-22 Gypsum wallboard and related methods and slurries

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109362230A true CN109362230A (zh) 2019-02-19

Family

ID=56373118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680086706.1A Pending CN109362230A (zh) 2016-06-17 2016-06-22 石膏墙板以及相关的方法和浆料

Country Status (14)

Country Link
US (1) US20170362124A1 (zh)
EP (1) EP3472119A1 (zh)
JP (1) JP2019517984A (zh)
KR (1) KR20190020725A (zh)
CN (1) CN109362230A (zh)
AR (1) AR105129A1 (zh)
AU (1) AU2016411402A1 (zh)
BR (1) BR112018075497A2 (zh)
CA (1) CA3027482A1 (zh)
CL (1) CL2018003575A1 (zh)
CO (1) CO2019000202A2 (zh)
MX (1) MX2018015417A (zh)
PE (1) PE20190054A1 (zh)
WO (1) WO2017218019A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114667215A (zh) * 2019-11-05 2022-06-24 美国石膏公司 由高盐石膏制备石膏墙板的方法及相关产品

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10309771B2 (en) 2015-06-11 2019-06-04 United States Gypsum Company System and method for determining facer surface smoothness
US11225046B2 (en) 2016-09-08 2022-01-18 United States Gypsum Company Gypsum board with perforated cover sheet and system and method for manufacturing same
US11339572B1 (en) 2017-01-23 2022-05-24 Gold Bond Building Products, Llc Method of manufacturing gypsum board with improved fire
US11008257B2 (en) 2017-07-18 2021-05-18 United States Gypsum Company Gypsum composition comprising uncooked starch having mid-range viscosity, and methods and products related thereto
US10919808B2 (en) 2017-07-18 2021-02-16 United States Gypsum Company Gypsum composition comprising uncooked starch having mid-range viscosity, and methods and products related thereto
US11414352B2 (en) * 2018-04-11 2022-08-16 United States Gypsum Company Method for making a lightweight gypsum composition with internally generated foam and products made from same
US11834374B2 (en) * 2018-04-19 2023-12-05 United States Gypsum Company Accelerator comprising starch, and related board, slurries, and methods
CA3061061A1 (en) 2018-11-28 2020-05-28 National Gypsum Properties, Llc Gypsum board and gypsum slurry formed using a phosphorus containing compound
US11046053B2 (en) 2019-02-15 2021-06-29 United States Gypsum Company Composite gypsum board and related methods
US11891336B2 (en) 2019-11-22 2024-02-06 United States Gypsum Company Gypsum board containing high absorption paper and related methods
KR102342986B1 (ko) * 2020-04-24 2021-12-24 주식회사 케이씨씨 석고보드
CN114956754B (zh) * 2022-04-11 2023-03-17 重庆交通大学 一种用于大比例尺模型的隧道衬砌相似材料及制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1946648A (zh) * 2004-04-27 2007-04-11 赫尔克里士公司 使用由原棉绒制得的保水剂的水泥基灰泥
US20080070026A1 (en) * 2005-06-09 2008-03-20 United States Gypsum Company High hydroxyethylated starch and high dispersant levels in gypsum wallboard
CN101479099A (zh) * 2006-04-28 2009-07-08 美国石膏公司 用水分散预凝胶淀粉制造石膏产品的方法
CN102015928A (zh) * 2008-04-22 2011-04-13 美国石膏公司 含有半水合硫酸钙的涂层建筑板和物品
WO2012122102A2 (en) * 2011-03-10 2012-09-13 Georgia-Pacific Gypsum Llc Lightweight gypsum wallboard
WO2015050804A1 (en) * 2013-10-02 2015-04-09 United States Gypsum Company Method of preparing pregelatinized, partially hydrolyzed starch and related methods and products
CN105121475A (zh) * 2012-10-23 2015-12-02 美国石膏公司 具有中等范围粘度的预胶化淀粉，以及与其相关的产品、浆料和方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10399899B2 (en) * 2012-10-23 2019-09-03 United States Gypsum Company Pregelatinized starch with mid-range viscosity, and product, slurry and methods related thereto
US9828441B2 (en) * 2012-10-23 2017-11-28 United States Gypsum Company Method of preparing pregelatinized, partially hydrolyzed starch and related methods and products

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1946648A (zh) * 2004-04-27 2007-04-11 赫尔克里士公司 使用由原棉绒制得的保水剂的水泥基灰泥
US20080070026A1 (en) * 2005-06-09 2008-03-20 United States Gypsum Company High hydroxyethylated starch and high dispersant levels in gypsum wallboard
CN101479099A (zh) * 2006-04-28 2009-07-08 美国石膏公司 用水分散预凝胶淀粉制造石膏产品的方法
CN102015928A (zh) * 2008-04-22 2011-04-13 美国石膏公司 含有半水合硫酸钙的涂层建筑板和物品
WO2012122102A2 (en) * 2011-03-10 2012-09-13 Georgia-Pacific Gypsum Llc Lightweight gypsum wallboard
CN105121475A (zh) * 2012-10-23 2015-12-02 美国石膏公司 具有中等范围粘度的预胶化淀粉，以及与其相关的产品、浆料和方法
WO2015050804A1 (en) * 2013-10-02 2015-04-09 United States Gypsum Company Method of preparing pregelatinized, partially hydrolyzed starch and related methods and products

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114667215A (zh) * 2019-11-05 2022-06-24 美国石膏公司 由高盐石膏制备石膏墙板的方法及相关产品

Also Published As

Publication number Publication date
BR112018075497A2 (pt) 2019-04-09
WO2017218019A1 (en) 2017-12-21
MX2018015417A (es) 2019-04-22
PE20190054A1 (es) 2019-01-11
AR105129A1 (es) 2017-09-06
CO2019000202A2 (es) 2019-01-18
CA3027482A1 (en) 2017-12-21
AU2016411402A1 (en) 2019-01-17
US20170362124A1 (en) 2017-12-21
EP3472119A1 (en) 2019-04-24
JP2019517984A (ja) 2019-06-27
KR20190020725A (ko) 2019-03-04
CL2018003575A1 (es) 2019-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109362230A (zh) 石膏墙板以及相关的方法和浆料
CN105121475B (zh) 具有中等范围粘度的预胶化淀粉，以及与其相关的产品、浆料和方法
US9828441B2 (en) Method of preparing pregelatinized, partially hydrolyzed starch and related methods and products
RU2671467C2 (ru) Способ получения прежелатинизированного, частично гидролизованного крахмала и связанные с ним способы и продукты
RU2778487C2 (ru) Способ получения прежелатинизированного частично гидролизованного крахмала и связанные с ним способы и продукты

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190219