JP2003523910A5 - 耐永久歪性を向上した石膏含有製品およびその製法と製造用組成 - Google Patents

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化石膏含有製品を製造するための方法であって、
焼き石膏と、水と、硬化促進剤と、向上材との混合物を形成する工程と、
前記焼き石膏が硬化石膏の内部連鎖マトリクスを形成するために十分な状態下に前記混合物を維持する工程と
を備え、
前記向上材は、トリメタリン酸ナトリウム、ピロリン酸テトラカリウム、テトラソジウム・ピロリン酸塩、トリメタリン酸アルミニウム、酸性ピロリン酸ナトリウム若しくは１０００−３０００反復リン酸塩単位を有するポリリン酸アンモニウム、またはそれらの陰イオン部、のうちの１以上を含み、
前記硬化石膏含有製品が、前記向上材が前記混合物に包有されてないときに有するであろうよりも高い耐永久歪性となるような量で、前記向上材は前記混合物に包有されており、前記混合物が１／２インチ石膏板の形態に製造された場合に、該石膏板が、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−９５により測定されたとき、該石膏板の長さ２フィート当たり約０．１インチよりも少ない垂れ下がり抵抗を有するようになっており、
前記硬化石膏含有製品が、前記硬化促進剤が前記混合物に包有されてないときに有するであろうよりも大きな強度を有するような量で、前記硬化促進剤は包有されている、方法。
【請求項２】
前記混合物中の前記向上材は、前記焼き石膏の重量を基礎とし、０．００４〜２．００重量％である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記混合物は、前もってゲル化された澱粉を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記混合物は、少なくとも０．０１５重量％（前記混合物中の前記焼き石膏の重量に基づく）の塩化物イオンまたはその塩を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記混合物は、０．０２重量％〜１．５重量％（前記混合物中の前記焼き石膏の重量に基づく）の塩化物イオンまたはその塩を含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
請求項４に記載の製造方法により提供された硬化石膏含有製品。
【請求項７】
硬化石膏の結合マトリクスを含むコアであり、カバーシート間に挟持された前記コアを備える石膏板であって、
焼き石膏と、水と、硬化促進剤と、向上材との混合物を形成、ないしは前記カバーシート間に配置する工程と、
前記焼き石膏が硬化石膏の内部連鎖マトリクスを形成するために十分な状態下に前記混合物を維持する工程と
を備える方法により提供され、
前記向上材は、トリメタリン酸ナトリウム、ピロリン酸テトラカリウム、テトラソジウム・ピロリン酸塩、トリメタリン酸アルミニウム、酸性ピロリン酸ナトリウム若しくは１０００−３０００反復リン酸塩単位を有するポリリン酸アンモニウム、またはそれらの陰イオン部、のうちの１以上を含み、
当該石膏板が、前記向上材が前記混合物に包有されてないときに有するであろうよりも大きな垂れ下がり抵抗を有するような量で、前記向上材が前記混合物に包有されており、 当該石膏板が、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−９５により測定されたとき、当該石膏板の長さ２フィート当たり約０．１インチよりも少ない垂れ下がり抵抗を有し、
当該石膏板が、前記硬化促進剤が前記混合物に包有されてないときに有するであろうよりも大きな強度を有するような量で、前記硬化促進剤が包有されている、石膏板。
【請求項８】
前記混合物中の前記向上材の濃度は、前記焼き石膏の重量を基礎とし、０．００４〜２．０重量％である請求項７に記載の石膏板。
【請求項９】
前記混合物は、少なくとも０．０１５重量％（前記混合物中の前記焼き石膏の重量に基づく）の塩化物イオンまたはその塩を更に含む請求項７に記載の石膏板。
【請求項１０】
前記混合物は、０．０２重量％〜１．５重量％（前記混合物中の前記焼き石膏の重量に基づく）の塩化物イオンまたはその塩を含む請求項７に記載の石膏板。
【請求項１１】
前記混合物は、前もってゲル化された澱粉を更に含む請求項９に記載の石膏板。
【請求項１２】
前記混合物は、前もってゲル化された澱粉を更に含む請求項７に記載の石膏板。
【請求項１３】
前記混合物中の前記前もってゲル化された澱粉の濃度は、前記焼き石膏の重量を基礎とし、０．０８重量％〜０．５重量％である請求項１２に記載の石膏板。
【請求項１４】
前記混合物中の前記前もってゲル化された澱粉の濃度は、前記焼き石膏の重量を基礎とし、０．１６重量％〜０．４重量％である請求項１２に記載の石膏板。
【請求項１５】
前記混合物中の前記前もってゲル化された澱粉の濃度は、前記焼き石膏の重量を基礎とし、０．３重量％である請求項１２に記載の石膏板。
【請求項１６】
前記コアは均一に分散した空隙を有し、前記混合物は更に水泡を含む請求項７に記載の石膏板。
【請求項１７】
前記水泡が下式を有する発泡剤または発泡剤の混合物で形成され、
【化１】
Ｘは２から２０までの数、Ｙは０から１０までの数であって発泡剤またはその混合物の少なくとも５０重量％において０であり、Ｍは陽イオンである請求項１６に記載の石膏板。
【請求項１８】
Ｙは、発泡剤の混合物の８６重量％から９９重量％までにおいて０である請求項１７に記載の石膏板。
【請求項１９】
前記混合物は更に前もってゲル化された澱粉と水泡とを含む請求項７に記載の石膏板。
【請求項２０】
硬化石膏含有製品を製造するための方法であって、
焼き石膏と、水と、向上材との混合物を形成する工程と、
前記焼き石膏が硬化石膏の内部連鎖マトリクスを形成するために十分な状態下に前記混合物を維持する工程と
を備え、
前記向上材は、トリメタリン酸ナトリウム、ピロリン酸テトラカリウム、テトラソジウム・ピロリン酸塩、トリメタリン酸アルミニウム、酸性ピロリン酸ナトリウム若しくは１０００−３０００反復リン酸塩単位を有するポリリン酸アンモニウム、またはそれらの陰イオン部、のうちの１以上を含み、
形成された前記硬化石膏材が、前記向上材が前記混合物に包有されてないときに有するであろうよりも高い耐永久歪性となるような量で、前記向上材は前記混合物に包有されており、前記混合物が１／２インチ石膏板の形態に製造された場合に、該石膏板が、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−９５により測定されたとき、該石膏板の長さ２フィート当たり約０．１インチよりも少ない垂れ下がり抵抗を有するようになっている、方法。
【請求項２１】
硬化石膏含有製品を製造するための方法であって、
焼き石膏と、水と、向上材との混合物を形成する工程と、
前記焼き石膏が硬化石膏の内部連鎖マトリクスを形成するために十分な状態下に前記混合物を維持する工程と
を備え、
前記向上材は、トリメタリン酸ナトリウム、ピロリン酸テトラカリウム、テトラソジウム・ピロリン酸塩、トリメタリン酸アルミニウム、酸性ピロリン酸ナトリウム若しくは１０００−３０００反復リン酸塩単位を有するポリリン酸アンモニウム、またはそれらの陰イオン部、のうちの１以上を含み、
前記硬化石膏含有製品が、前記向上材が前記混合物に包有されてないときに有するであろうよりも高い耐永久歪性となるような量で、前記向上材は前記混合物に包有されており、前記混合物が１／２インチ石膏板の形態に製造された場合に、該石膏板が、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−９５により測定されたとき、該石膏板の長さ２フィート当たり約０．１インチよりも少ない垂れ下がり抵抗を有するようになっている、方法。
【請求項２２】
前記混合物は硬化促進剤を含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記向上材はトリメタリン酸塩である請求項２１に記載の方法。

（技術分野）
本発明は硬化石膏含有製品、例えば石膏板、強化石膏複合板、機械加工可能材料、接合面処理材料および吸音タイルの製法と製造用組成物、並びにそれらの製法と製造用の組成物とに係る。更に特に、本発明は一種またはそれ以上の強化材を用いて耐永久歪性（例えば耐たるみ性）を向上した硬化石膏含有製品に係る。本発明の望ましい実施形態は、水和によって生成される硬化石膏に増強々度、耐永久歪性（例えば耐たるみ性）または寸法安定性（例えば硬化石膏の乾燥中の防縮性）を持たせる強化材の存在下で焼石膏を水和してこれらの製品を製造することに関する。強化材料はまた硬化石膏含有製品の製造における他の向上された特性と有利性を提供する。本発明の他の択一的な実施形態では、硬化石膏は、同一でなければ同様の、増大した強度、耐永久歪性（例えば耐たるみ性）、寸法安定性、並びに石膏含有製品の他の特性向上及び利点、を提供する一種あるいはそれ以上の向上材と共に処理される。本発明の実施形態の一部では、本発明の硬化石膏含有製品は比較的高濃度の塩化物の塩を含むがなお一般的にこの石膏含有製品中の塩の濃度の有害な作用は回避する。

このような寸法上の不安定性が回避または減じられれば各種の利点に帰結する。例えば、乾燥期間中に板が縮まなければ現存の石膏板製法はより多くの製品を生産し、精密な形状と寸法上の割合を保つよう信頼性が求められる（例えばモデリング若しくは型取り用の）石膏含有製品がそれらの目的をより良く達成する。また例えば内壁面用の一部のプラスターは乾燥中に縮まないことに利点を示し、長い休止で多重の薄層で用いて層体間を適宜乾燥し得るようにすることを必要とすることに比べ、プラスターがクラックの危険のない厚手の層で応用し得るようにする。

本発明の成分に含まれる三メタリン酸塩は配合物の他の成分に作用して悪影響を与えない水溶性三メタリン酸塩にできる。有用な塩類の例として、特にトリメタリン酸ナトリウム、三メタリン酸塩カリウム、三メタリン酸塩アンモニウム、三メタリン酸塩リチウム、三メタリン酸塩アルミニウム、及びその混合した塩類が挙げられる。三メタリン酸塩ナトリウムが好ましい。これは例えばミズリー州、セントルイスの以前モンサントカンパニーのユニットであったミズリー州セントルイスのソルーチアインコーポレーテッド製を市場から容易に入手できる。

カバーシート間に挟まれ石膏含有材料で作られるコア材からなる石膏ボードを作成するための方法及び配合物を使用する好ましい別の実施形態においては、三メタリン酸塩イオンが上述したような濃度及び方法において採用される。他の点においては、この配合物及び方法は先行例例えば、参考のためここに示す米国特許第４，００９，０６２号及び第２，９８５，２１９号に開示されるような石膏ボードを作成する配合物及び方法と同じ配合物及び方法で実施可能である。この好ましい発明による配合物及び方法を用いて製造されたボードは強度、永久歪及び寸法安定性が改良される。

不安定な泡を有効に発生する発泡剤の一種の例は次のような式を有している。
ここに、Ｒは２〜２０個の炭素原子を含むアルキル基であり、Ｍは陽イオンである。好ましくはＲは８〜１２個の炭素原子を含むアルキル基である。

安定な泡を有効に発生する発泡剤の一種の例は次のような式を有している。
ここに、Ｘは２〜２０内の数字であり、Ｙは０〜１０の内の数字であり、発泡剤の少なくとも５０重量％で０で大きく、Ｍは陽イオンである。

本発明の好ましい実施形態によれば、水性泡が次の式を有する前以て混合された発泡剤から発生される。
ここに、Ｘは２〜２０内の数字、Ｙは０〜１０内の数字であり発泡剤の少なくとも５０重量％で０であり、Ｍは陽イオンである。好ましくは、Ｙは式（Ｚ）発泡剤の８６〜９９重量％内で０である。

石膏ボードの縁部間の接合部を仕上げるために採用される材料を製造する方法及び配合物を使用する本発明の好ましい実施形態によれば、三メタリン酸塩あるいはイオンは上述した濃度で採用される。三メタリン酸塩及びイオンを含むこと以外の点においては、配合物及び方法は例えば参考のためここに示す米国特許第３，２９７，６０１号に開示するような先行例の接合部仕上げ材料を製造する配合物及び方法と同一の配合物及び方法で実施可能である。

以下の実験例は本発明の範囲外の方法及び配合物で本発明の好ましい実施形態を更に示すために与えられる。特に開示しなければ、配合物及び混合物の材料の濃度は焼き石膏の重量に対する重量％で与えられるものとする。略記「ＳＴＭＰ」はトリメタリン酸ナトリウムを、略記「ＴＭＰ」は三メタリン酸塩を示す。

実験例１
実験による立方体の圧縮強さ
石膏含有製品のサンプルを本発明によって作成し、圧縮強さについて異なる方法及び配合物を用いて作成したサンプルと比較した。採用されたテスト手順はＡＳＴＭＣ４７２−９３に従った。

実験例６
加湿及び濃度条件下の垂れ下がり抵抗
（製造ラインの石膏ボード）
追加のテストは本発明の配合物及び方法により与えられる垂れ下がり抵抗を示す。更に詳しく説明するに、製造ライン天井ボードはテストされ、この場合制御された濃度を天井ボードと接合部との間に置いたベイパーバリアに生じる。このテストの方法は以下の通りである。小規模の屋根裏及び部屋の閉鎖体が建造された。屋根裏空間はその上部及び足部が断熱され冷却保持されて、天井で制御された濃度を得た。天井面積は８フィートｘ８フィートであり、２フィートｘ８フィートフレーミング及び中心で２４フィートであった。部屋空間は６ミルのポリ・ベイパーバリアによりその上部及び側部が閉鎖され、部屋空間の湿度を、制御された濃度が天井で得られるように上昇させた。

背景情報として（一定７０°Ｆの室温と仮定した）理論的露点条件が下に示される。
室温 部屋の相対湿度 屋根裏温度
70°F 50％ 51°F
70°F 60％ 56°F
70°F 70％ 60°F
70°F 80％ 63°F
70°F 90％ 68°F