JP2009505932A - アルファー半水化物を含有する改善された石膏含有製品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2つの実質的に平行なカバーシート間に形成された凝固石膏組成物を含む、石膏ウォールボードであって、凝固石膏組成物は、水と、以下の範囲内の粒度分布:d(0.1)=約3μ〜5μ、d(0.5)=約14μ〜50μ、d(0.9)=約40μ〜100μ、および約3100cm2/g〜約9000cm2/gの範囲のブレーン表面積を有する粉砕化アルファー半水化物とを含む石膏含有スラリーを使用して作製される。
【選択図】図1
Description
d(0.1)=約3μ〜5μ、
d(0.5)=約14μ〜50μ、
d(0.9)=約40μ〜100μ、
d(0.1)=約3μ〜5μ、
d(0.5)=約14μ〜50μ、
d(0.9)=約40μ〜100μ、
d(0.1)=約3μ〜5μ、
d(0.5)=約14μ〜50μ、
d(0.9)=約40μ〜100μ。
粒度範囲は、Malvern Instruments Model Mastercizer 2000または他の市販の測定機器において測定され得る。
d(0.1)=約3μ〜5μ、
d(0.5)=約14μ〜20μ、
d(0.9)=約40μ〜50μ。
本発明において有用なポリナフタレンスルホン酸塩は、一般構造(I)を有し:
焼成技術は、アルファー半水化物を製造する経済的な方法を提供する。しかし、商業グレードの、プラント産生されたアルファー半水化物は、ウォールボード製造において必要とされるように容易には水和され得ない。実施例1に示される通り、標準のアルファー半水化物を所望の粒度分布(「PSD」)(図1に示される通り)へ粉砕化することによって、水和プロセスが加速される(図2および下記表1に示される通り)ことが見出された。
粉砕化されてないアルファー半水化物を、1.8 lb./分に設定して60Hz速度で、カリフォルニア州ロングビーチに所在のVortec Industriesから入手可能なVortec M−1インパクトミルで粉砕化する。原料および微細粉砕化材料のPSDを図1に示す。得られる微細粉砕化アルファー半水化物を、実験室規模のツインシェルミキサーによって50:50(wt/wt)比でベータ半水化物とブレンドする。
表1は、例示的なブレンドについての水和時間の改善を実証する。
表1に示されるように、98%水和までの時間(kiln)は、ブレンドが最適化されたので、約12分から8.8分へ短縮された。実際に、微細粉砕化アルファー半水化物が、焼成されていない石膏(CaSO4・2H2O、即ち、「粉末石膏」)を含んだ場合、水和は7.8分でなおより速かった。したがって、アルファー半水化物の微細粉砕は、遅い水和速度の問題を解決する。
図3を参照して、微細粉砕化アルファー半水化物およびベータ半水化物の50:50(w/w)ブレンドは、100%ベータ半水化物とベンチ立方体強度(bench cube strength)が一般的に等しいことが示された。図1に報告されるように、1立方フィート当たり(pcf)のポンドでの種々の密度で、水およびスタッコのみで作製された正味のスタッコ立方体(フォーム無し)を使用して、圧縮強度(psi)を測定した。粉砕化されていないアルファー半水化物およびベータ半水化物の50:50(w/w)ブレンドは、乏しい強度結果を示した。
石膏スラリー配合物を下記表2に示す。表2中の全ての値は、乾燥スタッコの総重量に基づく重量パーセントとして表される。
表2に示されるように、配合物Bにおけるように、高レベルのトリメタリン酸塩およびデンプンを使用して石膏含有スラリーを調製した。配合物Bのようなスラリー組成物は、低WSRで素晴らしい流動性を有することが判った。図4に示されるように、水分要求は、例えば配合物Bを使用して、大幅に低く保持された。スラリーにおける流動性を測定するために、スランプ試験(slump test)を下記のように行った。
配合物A(表2)のようなスラリー組成物は、立方体試験(cube tests)において使用した場合、より優れた圧縮強度を示すことが判った。図5において示されるように、種々の立方体密度での圧縮強度は、デンプンを有さないかまたはデンプンも分散剤も有さない試験と比較して、配合物Aを使用した場合に少なくとも約10%高かった。スラリー中において低WSRを達成するためにナフタレンスルホン酸塩分散剤が常に必要とされることが、強調されるべきである。
サンプル石膏ウォールボードを、参照により本明細書中に組み込まれる、Yuらへ付与された米国特許第6,342,284号明細書およびYuらへ付与された第6,632,550号明細書に従って調製した。これは、これらの特許の実施例5に記載されるように、フォームの別個の生成、および他の成分のスラリーへの前記フォームの導入を含む。
実施例1において調製した、100%微細粉砕化アルファー半水化物を、スラリー配合物において使用した場合、遥かに低い水分要求が、ベータ半水化物を使用して作製したスラリーと比較して生じることが予想される。さらに、100%微細粉砕化アルファー半水化物が、例えば上記実施例3におけるように、トリメタリン酸塩およびナフタレンスルホン酸塩分散剤を含むスラリー配合物中において使用された場合、水分要求がなおさらに減少すること、即ち、約0.2〜約0.3の範囲のWSRが予想される。図7に示されるように、本発明に従って100%粉砕化アルファー半水化物で作製されたウォールボードは、産業基準を満たすかまたはそれを超える素晴らしい釘抜き値を与えた。3セットの試験ボードを、100%粉砕化アルファー半水化物を使用して調製した。
Claims (24)
- 2つの実質的に平行なカバーシート間に形成された凝固石膏組成物を含む、石膏ウォールボードであって、前記凝固石膏組成物は、
水と、
以下の範囲内の粒度分布:
d(0.1)=約3μ〜5μ、
d(0.5)=約14μ〜50μ、
d(0.9)=約40μ〜100μ、
および約3100cm2/g〜約9000cm2/gの範囲のブレーン表面積を有する粉砕化アルファー半水化物とを含む石膏含有スラリーを使用して作製される、石膏ウォールボード。 - 前記粉砕化アルファー半水化物が、以下の範囲内の粒度分布:
d(0.1)=約3μ〜5μ、
d(0.5)=約14μ〜20μ、
d(0.9)=約40μ〜50μ、
および約3500cm2/g〜約6000cm2/gの範囲内のブレーン表面積を有する、請求項1に記載の石膏ウォールボード。 - 前記粉砕化アルファー半水化物が、d(0.1)=約3μ、d(0.5)=約14.1μ、d(0.9)=約45.9μの粒度分布、および約3900cm2/gのブレーン表面積を有する、請求項1に記載の石膏ウォールボード。
- 前記石膏含有スラリーが、アルファー半水化物の重量に基づいて少なくとも約0.12重量%の量で存在するトリメタリン酸ナトリウム、およびアルファー半水化物の重量に基づいて約0.5重量%〜約2.5重量%の量で存在するナフタレンスルホン酸塩分散剤をさらに含む、請求項1に記載の石膏ウォールボード。
- 石膏含有スラリーがさらにデンプンを含む、請求項4に記載の石膏ウォールボード。
- 前記デンプンが、アルファー半水化物の重量に基づいて約6重量%までの量で存在するアルファー化トウモロコシデンプンである、請求項5に記載の石膏ウォールボード。
- 前記石膏含有スラリーがさらにベータ半水化物を含む、請求項1に記載の石膏ウォールボード。
- アルファー半水化物対ベータ半水化物の比が約50:50(w/w)である、請求項7に記載の石膏ウォールボード。
- 前記石膏含有スラリーが、アルファー半水化物およびベータ半水化物の総重量に基づいて少なくとも約0.12重量%の量で存在するトリメタリン酸ナトリウム、ならびにアルファー半水化物およびベータ半水化物の総重量に基づいて約0.5重量%〜約2.5重量%の量で存在するナフタレンスルホン酸塩分散剤をさらに含む、請求項7に記載の石膏ウォールボード。
- 前記石膏含有スラリーが、アルファー半水化物およびベータ半水化物の総重量に基づいて少なくとも約0.12重量%の量で存在するトリメタリン酸ナトリウム、ならびにアルファー半水化物およびベータ半水化物の総重量に基づいて約0.5重量%〜約2.5重量%の量で存在するナフタレンスルホン酸塩分散剤をさらに含む、請求項8に記載の石膏ウォールボード。
- 前記石膏含有スラリーがさらにデンプンを含む、請求項10に記載の石膏ウォールボード。
- 前記デンプンが、アルファー半水化物およびベータ半水化物の重量に基づいて約6重量%までの量で存在するアルファー化トウモロコシデンプンである、請求項11に記載の石膏ウォールボード。
- 前記カバーシートが紙を含む、請求項1に記載の石膏ウォールボード。
- 水と、
以下の範囲内の粒度分布:
d(0.1)=約3μ〜5μ、
d(0.5)=約14μ〜50μ、
d(0.9)=約40μ〜100μ、
および約3100cm2/g〜約9000cm2/gの範囲内のブレーン表面積を有する粉砕化アルファー半水化物とを含む、石膏含有スラリー。 - 前記粉砕化アルファー半水化物が、以下の範囲内の粒度分布:
d(0.1)=約3μ〜5μ、
d(0.5)=約14μ〜20μ、
d(0.9)=約40μ〜50μ、
および約3500cm2/g〜約6000cm2/gの範囲内のブレーン表面積を有する、請求項14に記載の石膏含有スラリー。 - 前記粉砕化アルファー半水化物が、d(0.1)=約3μ、d(0.5)=約14.1μ、d(0.9)=約45.9μの粒度分布、および約3900cm2/gのブレーン表面積を有する、請求項14に記載の石膏含有スラリー。
- アルファー半水化物の重量に基づいて少なくとも約0.12重量%の量で存在するトリメタリン酸ナトリウム、およびアルファー半水化物の重量に基づいて約0.5重量%〜約2.5重量%の量で存在するナフタレンスルホン酸塩分散剤をさらに含む、請求項14に記載の石膏含有スラリー。
- さらにベータ半水化物を含む、請求項14に記載の石膏含有スラリー。
- 石膏ウォールボードを作製する方法であって、以下の工程:
(a)水と、
以下の範囲内の粒度分布:
d(0.1)=約3μ〜5μ、
d(0.5)=約14μ〜50μ、
d(0.9)=約40μ〜100μ、
および約3100cm2/g〜約9000cm2/gの範囲のブレーン表面積を有する粉砕化アルファー半水化物とを含む石膏含有スラリーを混合すること;
(b)第1カバーシート上に前記石膏含有スラリーを堆積すること;
(c)前記堆積されたスラリー上に第2カバーシートを配置し、石膏ウォールボードを形成すること;
(d)前記石膏含有スラリーが切断のために十分に硬化された後、前記石膏ウォールボードを切断すること;ならびに
(e)前記石膏ウォールボードを乾燥すること、
を含む、方法。 - 前記粉砕化アルファー半水化物が、以下の範囲内の粒度分布:
d(0.1)=約3μ〜5μ、
d(0.5)=約14μ〜20μ、
d(0.9)=約40μ〜50μ、
および約3500cm2/g〜約6000cm2/gの範囲内のブレーン表面積を有する、請求項19に記載の方法。 - 前記粉砕化アルファー半水化物が、d(0.1)=約3μ、d(0.5)=約14.1μ、d(0.9)=約45.9μの粒度分布、および約3900cm2/gのブレーン表面積を有する、請求項19に記載の方法。
- 前記石膏含有スラリーが、アルファー半水化物の重量に基づいて少なくとも約0.12重量%の量で存在するトリメタリン酸ナトリウム、およびアルファー半水化物の重量に基づいて約0.5重量%〜約2.5重量%の量で存在するナフタレンスルホン酸塩分散剤をさらに含む、請求項19に記載の方法。
- 前記石膏含有スラリーがさらにベータ半水化物を含む、請求項19に記載の方法。
- 前記第1カバーシートおよび前記第2カバーシートが紙製である、請求項19に記載の方法。
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