JP2010516612A - 吸音タイルを含む石膏ウォールボード - Google Patents

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Abstract

石膏製品及びこれらの作製方法が記載されている。石膏製品は、焼き石膏、水及び吸音タイルを含む組成物から形成される、硬化石膏のインターロッキングマトリックスを含む。
【選択図】なし

Description

発明の背景
多くの周知の有用な製品は、重要な構成成分として、硬化石膏（ｓｅｔ ｇｙｐｓｕｍ）とも呼ばれる硫酸カルシウム二水和物を含む。例えば、硬化石膏は、建造物の内側壁及び天井の代表的なウォールボード構築物に使用される紙張り石膏ボードの主要な構成成分であり、例えば、米国特許第４，００９，０６２号及び同第２，９８５，２１９号に記載されている。硬化石膏はまた、石膏／セルロース繊維混成ボード及び製品の主要な構成成分でもあり、例えば、米国特許第５，３２０，６７７号に記載されている。石膏ボードの縁部の間のジョイントを充填して平滑化する製品は、しばしば多量の硫酸カルシウム０．５水和物（適用された後に、硬化して硫酸カルシウム二水和物を形成する）を含んでおり、例えば、米国特許第３，２９７，６０１号に例示されている。吊り天井に有用な吸音タイルは、硬化石膏を有意な量含んでいてもよく、例えば、米国特許第５，３９５，４３８号及び同第３，２４６，０６３号に記載されている。例えば、漆喰張りの建造物の内側壁を作製するのに使用されるような従来の漆喰は、普通、主に硬化石膏の形成に依存している。さらに、模型及び鋳型作製に有用であり、かつ正確に機械加工されうる資材などの、多くの専門的な資材（例えば、米国特許第５，５３４，０５９号に記載されている）もまた、硬化石膏を有意な量含んでいる。
硬化石膏含有組成物は、代表的には焼き石膏、及び水の混合物を形成することによって作製される。焼き石膏は、以下に記載するように多くの形態が公知である。石膏ウォールボード生産業の当業者に周知であるように、様々な他の構成成分もまた、混合物中に含まれていてもよく、これには例えば、賦形剤、硬化促進の遅延剤、結合剤などが挙げられる。混合物は、所望の形状か又は表面上に成型されて、次いで、焼き石膏を水と反応させて結晶性水和石膏又は硫酸カルシウム二水和物のマトリックスを形成させることによって、硬化させて硬化石膏を形成させる。遊離の水又は未反応の水を除去して、乾燥した製品を得るために、緩やかな加熱が使用される。焼き石膏の所望の水和化が、硬化石膏結晶のインターロッキングマトリックスの形成を可能にするのであり、これによって、硬化石膏含有組成物中の石膏構造に強度が付与される。
硬化石膏は、たいてい、硬化石膏含有組成物の主要な構成成分であるが、賦形剤もまた、これらの製品において重要な役割を果たす。しばしばドライウォールと呼ばれるウォールボードの場合には、強度付加及び／又は密度減少を提供するなどの、様々な目的のために、様々な賦形剤が使用されてもよい。例えば、紙繊維のような軽量賦形剤は、ウォールボードの密度を減少させるために、しばしば使用される。賦形剤が容易に入手可能で安価な資材から選択される場合には、ドライウォールの費用を削減するためにもまた、賦形剤が使用されてもよい。添加した賦形剤が、（賦形剤を添加しなければ添加する必要がある）他のより高価な資材の総量又は分量を低減させる場合に、この費用の削減が達成されうる。
現在、一般に使用される様々な賦形剤があるが、これらの製品の商業的な有用性を維持しながら、硬化石膏含有組成物の費用を削減しうる賦形剤を見出すための努力が続けられている。この目的に適した廃棄資材の同定及び使用は、特にもしこのような資材が容易に入手可能であり、その他の点では容易にリサイクル可能ではなく、かつ硬化石膏含有組成物の商業的な有用性又は強度を妥協しなければ、理想的であろう。このような廃棄資材由来の賦形剤を使用することは、硬化石膏組成物の費用を削減するだけではなく、リサイクル手段ともなり、これによって、さもなければごみ埋め立て地で終末を迎えそうな資材の総量を減少させるであろう。
本発明は、焼き石膏、水及び賦形剤（ここで、賦形剤としては、吸音タイルが挙げられる）を含む混合物から形成される硬化石膏のインターロッキングマトリックスを有するウォールボードを含む、硬化石膏含有組成物を提供する。吸音タイル賦形剤（さもなければ廃棄される吸音タイルを含む）の使用により、最終的な製品の強度を妥協していないウォールボードを含む、硬化石膏含有製品の製造が可能になる。本発明のこれら及び他の目的並びに利点は、本発明の詳細な記載を考慮すると、当業者には明らかであろう。
発明の要旨
本発明は、ウォールボードなどの硬化石膏含有製品、及びこれらの作製方法を提供する。有利には、本発明の硬化石膏含有製品は、賦形剤として吸音タイルを含む。
１つの局面において、本発明は、硬化石膏のインターロッキングマトリックスを有する石膏ウォールボードを提供し、ここで、ウォールボードは、焼き石膏、水及び賦形剤（吸音タイルの形態にて）を含む組成物から形成される。吸音タイル賦形剤は、硬化石膏含有製品を形成するのに使用される組成混合物中に、ウォールボードの強度及び有用性が妥協されないような量にて、含まれるのが望ましい。ウォールボード業界の当業者には公知であるように、ウォールボード強度、質及び有用性は、板の全体的な特性に依存しており、特性としては、ＡＳＴＭ規格に従って定量されうる、釘引き抜き抵抗、流れ方向（ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）における曲げ破壊係数（ＭＯＲ）、及び横方向（ｃｒｏｓｓ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）におけるＭＯＲが挙げられる。密度、ボイド容量、スコア及びスナップ特性などの他の因子もまた、興味の対象である。しかし、発明者等は、釘引き抜き及びMORの許容可能な規格を維持しながら、又は超えながら、吸音タイルがウォールボードを形成するために使用される混合物中に含まれ得ることを見出した。釘引き抜き及びＭＯＲはまた、公知であるように、石膏ウォールボードの名目上の厚みに依存しており、ウォールボードは、代表的には、６．４ ｍｍ （１／４ インチ）、９．５ ｍｍ （３／８ インチ）、１２．７ ｍｍ （１／２インチ）、１５．９ ｍｍ （５／８インチ）、１９．１ ｍｍ （３／４インチ）及び２５．４ ｍｍ （１インチ） ウォールボードとして生産されて、商業的に販売されている。従って本発明によれば、釘引き抜き抵抗、並びに流れ方向及び横方向におけるウォールボードのＭＯＲが、ウォールボードの厚みに応じて以下に従うように、硬化石膏含有製品（ウォールボードを含む）が形成される混合物中に、吸音タイルが含まれる：
（ｉ）６．４ｍｍ（１／４インチ）のウォールボードについて、少なくとも１６０Ｎ（３６ｌｂｆ）の釘引き抜き抵抗、少なくとも８８８０ｋＰａ（１２８８ｐｓｉ）の流れ方向におけるＭＯＲ、及び少なくとも３０８９ｋＰａ（４４８ｐｓｉ）の横方向におけるＭＯＲ；
（ｉｉ）９．５ｍｍ（３／８インチ）のウォールボードについて、少なくとも２４９Ｎ（５６ｌｂｆ）の釘引き抜き抵抗、少なくとも６６０５ｋＰａ（９５８ｐｓｉ）の流れ方向におけるＭＯＲ、及び少なくとも２２３４ｋＰａ（３２４ｐｓｉ）の横方向におけるＭＯＲ；
（ｉｉｉ）１２．７ｍｍ（１／２インチ）のウォールボードについて、少なくとも３４３Ｎ（７７ｌｂｆ）の釘引き抜き抵抗、少なくとも５１６４ｋＰａ（７４９ｐｓｉ）の流れ方向におけるＭＯＲ、及び少なくとも１７３７ｋＰａ（２５２ｐｓｉ）の横方向におけるＭＯＲ；
（ｉｖ）１５．９ｍｍ（５／８インチ）のウォールボードについて、少なくとも３８７Ｎ（８７ｌｂｆ）の釘引き抜き抵抗、少なくとも４５４４ｋＰａ（６５９ｐｓｉ）の流れ方向におけるＭＯＲ、及び少なくとも１４２０ｋＰａ（２０６ｐｓｉ）の横方向におけるＭＯＲ；
（ｖ）１９．１ｍｍ（３／４インチ）のウォールボードについて、少なくとも４３１ｋＰａ（９７ｌｂｆ）の釘引き抜き抵抗、少なくとも３５８５ｋＰａ（５２０ｐｓｉ）の流れ方向におけるＭＯＲ、及び少なくとも１２００ｋＰａ（１７４ｐｓｉ）の横方向におけるＭＯＲ；並びに
（ｖｉ）２５．４ｍｍ（１インチ）のウォールボードについて、少なくとも４５８Ｎ（１０３ｌｂｆ）の釘引き抜き抵抗、少なくとも２３３７ｋＰａ（３３９ｐｓｉ）の流れ方向におけるＭＯＲ、及び少なくとも９３１ｋＰａ（１３５ｐｓｉ）の横方向におけるＭＯＲ。
有利には、廃棄吸音タイルの利用は、廉価かつ容易に入手可能な賦形剤を提供し、これによって、生産コストを低減しつつまた、さもなければごみ埋立地への廃棄がおそらく必要である潜在的な廃棄物をリサイクルする。
本発明は、さらに、硬化石膏のインターロッキングマトリックスを有する石膏ウォールボードの作製方法を提供する。方法には、焼き石膏、水、及び吸音タイルを含む混合物を形成する工程、並びに混合物を成型して石膏ウォールボードを形成する工程が含まれる。ウォールボードの各サイズについて（ｉ）から（ｖｉ）にて上記したように、ウォールボードが、ウォールボードの厚みに応じた、釘引き抜き抵抗、流れ方向におけるＭＯＲ、及び横方向におけるＭＯＲを有するような量にて、吸音タイルが、混合物中に含まれる。
発明の詳細な説明
本発明は、焼き石膏、水及び吸音タイルを含む混合物から形成される硬化石膏含有製品を提供する。好ましい実施態様においては、本発明は、硬化石膏のインターロッキングマトリックスを含む石膏ウォールボードを提供し、ここで、ウォールボードは、焼き石膏、水、及び吸音タイルを含む混合物から形成される。
当業者に理解されるように、焼き石膏は、多くの形態が公知である。例えば、焼き石膏は、繊維状又は非繊維状であってよい。非繊維状の焼き石膏とは、公知の先行技術プロセスに従って、炉（例えば、米国特許第２，３４１，４２６号に記載の通常の大気圧での、釜炉又は回転炉など）にて作製されうる焼き石膏を指す。焼き石膏はまた、アルファ硫酸カルシウム０．５水和物、ベータ硫酸カルシウム０．５水和物、水溶性硫酸カルシウム無水物、又はこれらの混合物の形態であってもよい。繊維状の焼き石膏については、例えば、米国特許第４，０２９，５１２号及び同第５，０４１，３３３号に記載されている。
本発明の別の局面においては、１種類以上の増強資材が、ウォールボードのような硬化石膏含有製品を形成するのに使用される、焼き石膏、水及び吸音タイルを含む組成物中に含まれてもよい。増強資材は、好ましくは、米国特許第６，４０９，８２４号及び同第６，３８７，１７２号に記載されているように、例えば乾燥負荷（例えば硬化石膏組成物の製材乾燥の間に起こりうる）に起因する収縮を最小化することによってなどと、強度及び／又は寸法安定性を増強するために使用される。例としては、増強資材は、変形、及び特にたわみに対する耐性を付与して、時間を経てもより安定な形態を有する硬化石膏製品を有利に提供する。例えば、増強資材によって付与されるたわみ耐性は、塩化物塩等の一定の塩（水溶性焼き石膏混合物中に不純物として存在し得、その存在を克服しなければ使用中にたわみをもたらし得る）の存在を克服することにおいて、有用である。さらに、増強資材によって付与された寸法安定性の増強（収縮耐性を含む）は、例えば、作製中に、乾燥負荷に耐性を示し、従って収縮に耐性を示し、同様に使用中の寸法伸張に耐性を示すのに有益である。
本発明の硬化石膏含有製品（ウォールボードを含む）を形成するのに使用される、焼き石膏、水及び吸音タイルの組成物中に、他の添加物が含まれてもよい。このような添加物としては以下が含まれるが、これらに限定されない：補強添加物；ラテックスのようなポリマーを含む、結合剤；膨張パーライト；水性フォームで形成される空気間隙；アルファ化デンプンなどの、デンプン；又は繊維状マット。これらの任意の添加物の様々な組み合わせが、硬化石膏組成物を形成するのに使用される組成物中に含まれてもよい。さらに、これらの添加物は、１種類以上の増強資材もまた含む石膏組成物中に含まれてもよい。米国特許第６，３４２，２８４号に記載されているように、他の従来の添加物もまた、本発明の実施において使用されてもよい。このような従来の添加物は、所望の特性を付与して、生産を促進するために、慣例の量にて添加されてもよい。このような添加物の例としては、水性フォーム、硬化促進剤、硬化遅延剤、再焼成阻害剤、結合剤、粘着剤、分散補助剤、平滑剤又は非平滑剤、増粘剤、殺菌剤、殺真菌剤、ｐＨ調節剤、着色剤、補強資材、難燃化剤、撥水剤、賦形剤、及びそれらの混合物が、挙げられる。
多数の種類の吸音タイルが本発明と適合するが、吸音タイルは、硬化石膏含有製品の強度、特に、釘引き抜き抵抗、並びに流れ方向及び横方向の両方におけるウォールボードのＭＯＲについて、妥協しないような量にて使用されなければならない。従って、広く様々な吸音タイルが、各々広く様々な構成成分及び特性を伴って、本発明の実施に有用であろうことが、意図される。例えば、米国特許第１，７６９，５１９号に記載されている成型吸音タイルは、本発明の実施において有用である。より好ましくは、ウェットフェルト吸音タイルが、ウォールボードを含む硬化石膏含有製品を作り出するのに使用される。
好ましくは、本発明の実施において有用な吸音タイルは、廃棄吸音タイルである。廃棄吸音タイルには、リサイクルされることが意図されているタイルが含まれる。例示のためであって、本発明の範囲を限定しないものとして、リサイクルされた吸音タイルとしては、構造物に組み込まれた吸音タイルであって、しかしいくつかの理由（構造物の修理及び破壊を含む）で取り除かれた吸音タイルが挙げられる。しかし、リサイクルされた吸音タイルは、組み込まれたことのない吸音タイルや、あるいは必要な品質又は商業規格に満たなかった吸音タイルもまた、含まれてもよい。さらに、リサイクルされた吸音タイルには、製造、運搬又は組み込み途中で損傷したり破壊されたタイルが含まれる。従って、リサイクルされた吸音タイルには、タイルとして作られて、後に微粉砕されたり、ハンマーで粉砕されたり、又は任意の方法にて作製された、焼き石膏を含む組成物に添加するための任意の吸音タイルが含まれる。
吸音タイルには、多くの構成成分が含まれ、これは多数の組み合わせ及び量にて存在してもよい。吸音タイルに共通の構成成分としては、例えば、：ミネラルウール、ガラスウール、又はスラグウール繊維；コーンスターチなどの、デンプン；リサイクルされた消費後の紙を含む、紙繊維；カオリンボールクレイを含む、クレイ；遅延補助剤；膨張パーライトを含む、パーライト；界面活性剤；消泡剤；スチレン及び／又はアクリル系ラテックス、アクリルアミドコポリマー、酢酸ビニル、及びエチレン酢酸ビニルなどの、ポリマー；クオーツなどの、シリカの結晶形態；炭酸カルシウム；及び再生物が挙げられる。再生物そのものが、リサイクルされた吸音タイルである。当業者は、これら及び他の構成成分が、様々な量及び組み合わせ（広く様々な吸音タイルにおいて、本明細書中にて述べるこれらの量及び組み合わせを含む）にて存在することを理解するであろう。公知のウェットフェルト吸音タイルは、以下から構成される：ミネラルウール、コーンスターチ及び紙繊維；ミネラルウール、コーンスターチ、ラテックス及び紙繊維；ミネラルウール、コーンスターチ、ラテックス、紙繊維、及びパーライト；など。本発明の好ましい実施態様においては、硬化石膏含有製品を形成するのに使用される混合物を作りだすのに使用される吸音タイルは、ウェットフェルトである。
本発明の１つの局面において、吸音タイルは、約５重量％から約９３重量％のミネラルウール、約２重量％から約２０重量％のコーンスターチ、及び約０．１重量％から約２０重量％の紙繊維を含む。好ましくは、吸音タイルは、約１５重量％から約６０重量％のミネラルウール、約２重量％から約１５重量％のコーンスターチ、及び約５重量％から約２０重量％の紙繊維を含む。より好ましくは、吸音タイルは、約２５重量％から約４５重量％のミネラルウール、約６重量％から約１２重量％のコーンスターチ、及び約１０重量％から約２０重量％の紙繊維を含む。
本発明の別の局面において、吸音タイルは、吸音タイルは、約５重量％から約９３重量％のミネラルウール、約２重量％から約２０重量％のコーンスターチ、約０．１重量％から約５重量％のラテックス、及び約０．１重量％から約２０重量％の紙繊維を含む。好ましくは、吸音タイルは、約１５重量％から約６０重量％のミネラルウール、約２重量％から約１５重量％のコーンスターチ、約０．５重量％から約５重量％のラテックス、及び約５重量％から約２０重量％の紙繊維を含む。より好ましくは、吸音タイルは、約２５重量％から約４５重量％のミネラルウール、約６重量％から約１２重量％のコーンスターチ、約０．５重量％から約３重量％のラテックス、及び約１０重量％から約２０重量％の紙繊維を含む。
また別の局面において、吸音タイルは、吸音タイルは、約５重量％から約９３重量％のミネラルウール、約２重量％から約２０重量％のコーンスターチ、約０．１重量％から約５重量％のラテックス、約０．０１重量％から約５０重量％のパーライト、及び約０．１重量％から約２０重量％の紙繊維を含む。好ましくは、吸音タイルは、約１５重量％から約６０重量％のミネラルウール、約２重量％から約１５重量％のコーンスターチ、約０．５重量％から約５重量％のラテックス、約１０重量％から約５０重量％のパーライト、及び約５重量％から約２０重量％の紙繊維を含む。より好ましくは、吸音タイルは、約２５重量％から約４５重量％のミネラルウール、約６重量％から約１２重量％のコーンスターチ、約０．５重量％から約３重量％のラテックス、約２０重量％から約３０重量％のパーライト、及び約１０重量％から約２０重量％の紙繊維を含む。
吸音タイルを作製し、それを焼き石膏及び水の組成物に添加するために、様々な方法が、使用されてもよい。例えば、吸音タイルの好ましい作製プロセスには、タイル又はタイル断片を、所望のサイズ（好ましくは、８６２mm（１／８インチ））の粒子にまで縮小する工程、次いでドライウォール供給装置の中にこの資材を運び計量する工程が含まれる。サイズ縮小プロセスは、当該分野で公知の任意の方法によって遂行されてもよく、サイズスクリーニングを伴って又は伴わないのいずれかで、ハンマーによる粉砕及び／又は微粉砕が含まれる。サイズスクリーニングは、ふるいの間隙よりも小さいか、又はおよそ等しい粒子は通過させる。従って、８６２ｍｍ（１／８インチ）のふるいは、８６２ｍｍ（１／８インチ）か、又はそれより小さい範囲のサイズの粒子を製造するであろう。吸音タイルの作製は、好ましくは乾燥吸音タイルから開始する。
様々な量の吸音タイルが、ウォールボードが形成される組成物に添加されてもよい。例えば、吸音タイルは、焼き石膏重量に基づき、約０．０１重量％から約７重量％の範囲の量にて、添加されてもよい。好ましくは、吸音タイルは、焼き石膏重量に基づき、約０．０５重量％から約７重量％の範囲の量にて添加され、より好ましくは、約０．０５重量％から約５重量％の範囲の量にて添加され、なおより好ましくは、約０．０５重量％から約３重量％の範囲の量にて添加される。
作製した吸音タイルの添加は、好ましくは連続的なプロセスを使用してなされ、これは、従来のバッチ工程と比較すると、改良されて均一な資材の混合工程及び計量工程について特に有利である。この連続的なプロセスはまた、ウォールボード生産のための既存の連続的な生産プロセスと、より適合する。
本発明の好ましい局面において、石膏ウォールボードには、ウォールボードが、表１に従って、ウォールボードの厚みに応じた、釘引き抜き抵抗、流れ方向におけるＭＯＲ、及び横方向におけるＭＯＲを有するように、焼き石膏、水及び吸音タイルを含む組成物から形成される硬化石膏のインターロッキングマトリックスが含まれる。
本発明のさらなる局面においては、硬化石膏のインターロッキングマトリックスを有する石膏ウォールボードは、ウォールボードの商業化に悪影響を与えない量で吸音タイルが添加されるように、焼き石膏、水及び吸音タイルを含む組成物から形成される。本発明のウォールボードは、ウォールボードが通常に使用される建築目的及び他の用途に、有用である。
本発明のウォールボードは、ウォールボードを製造するための当該分野において公知の任意の公知技術を使用して製造されてもよい。好ましい実施態様においては、本発明のウォールボードは、水、焼き石膏、及び吸音タイルを含む混合物を形成する工程、並びに混合物を成型して、表１に従って、ウォールボードの厚みに応じた、釘引き抜き抵抗、流れ方向におけるＭＯＲ、及び横方向におけるＭＯＲを有する石膏ウォールボードを形成する工程によって作製される。
一度吸音タイルが、添加用に作製されたら、ウォールボード生産プロセスの様々な時点において添加されてもよい。例えば、作製された吸音タイルは、リサイクルされたウォールボードの破片と組み合わせて添加されてもよく、これはウォールボードプロセスにおいて度々使用される。この場合、吸音タイルは、ウォールボード生産の原材料調製ステップの最初に、石膏原料資材に導入される。他の添加時点については実施例中に記載されており、またさらにその他については、当業者には容易に明らかであろう。
吸音タイルは、ウォールボードが形成される組成物に、任意の順序で添加してよい。例えば、水を添加する前の焼き石膏と乾燥混合してもよいし、焼き石膏及び水の組成物に添加しても良いし、及び／又は焼き石膏の添加に先立って水と混合しても良い。
以下の実施例は、本発明を更に例示するが、もちろん、発明の範囲をいかなる形にも限定するように解釈されるべきではない。
製造ライン石膏ウォールボードの釘引き抜き抵抗
本実施例及び本明細書中に提供するデータは、石膏ウォールボード中の吸音タイルの、有益な使用について例示する。本発明の石膏ウォールボードの釘引き抜き及びＭＯＲ値は、石膏ウォールボードを形成するのに使用される焼き石膏及び水を含む組成物中に吸音タイルを含むことによって、悪影響を受けずに、本発明のウォールボードは、ウォールボードが利用される建築及び他の目的に有用な、商業的に受容可能な製品である。これについては、表３のエントリー１及び２に示すコントロールの釘引き抜き抵抗及びボード重量と、エントリー３〜１１の本発明のウォールボードの比較によって、例示する。表３は、１２．７ｍｍ（１／２インチ）製造ラインウォールボードのデータを提供する。９．５ｍｍ（３／８インチ）製造ライン石膏ウォールボードについて、同様の結果を、表４に提供する。
多数の技術が本発明のウォールボードを作製するのに使用されてもよいが、実施例１、２及び３の製造ラインウォールボードの作製には以下の方法を使用した。乾燥吸音タイルを工場で受け取り、第一縮小装置まで運んだ。この目的には、様々な装置を使用できるが、この場合には、第一縮小装置は逆回転式スクリューを使用していた。このプロセスは、吸音タイルのサイズを縮小して、第二又は最終的な縮小装置に容易に供給し得る断片を提供する。この場合、断片はおよそ４インチの断片であった。
４インチの断片を最終的な縮小装置まで運んだ。最終的な縮小装置は、放出口に９．５ ｍｍ （１／８インチ）のサイズのふるいを備えた固定ハンマー又はスイングハンマー粉砕機を利用していた。次いで、生じる粒子が、９．５ ｍｍ （１／８インチ）のサイズのふるいを通過して、吸音タイル粒子としてハンマー粉砕機から出てくるまで、ハンマー粉砕機によってサイズを縮小した。低容積密度資材である吸音タイル粒子を、サイクロン／バグハウスシステムで回収して、空気作用によるか、又は機械的なＣチューブコンベヤーを介してのいずれかで、吸音タイル計量装置の供給口に続いて移した。吸音タイル計量装置は、回転式ピンロールを備えた垂直のチューブからなっており、微粉砕した吸音タイル、スタッコ、及び他の乾燥成分をウォールボードミキサー中に供給するために、スクリューへの、制御されて正確な吸音タイル粒子の放出を提供した。ウォールボードミキサー内では、乾燥及び湿った成分が混合されて、適切に混合した後に、連続的なドライウォール形成ライン上へと流し込んだ。
実施例１、２及び３において分析したように、製造ライン石膏ウォールボードを、６６メートル／分（２１５ｆｐｍ）のスピードで走る形成ライン上で製造した。粒子化した吸音タイルは、０．１％量を得るために、０．５９ｋｇ／分（１．２９ｌｂ／分）にて添加した。およそ５８１ｋｇ／分（１２８０ｌｂ／分）の乾燥スタッコ及びさらなる固形添加物を、ウォールボードミキサー内にて水と混合し、形成ラインの幅に広げて、厚みが１２．７ｍｍ（１／２インチ）及び乾燥重量が７．３５ｋｇ／ｍ２（１５００ｌｂ／ｍｓｆ）の最終製品を得た。移動式紙製シート上にウォールボードミキサーから放出後、さらなるシートを継続的に混合物上に適用し、連続乾燥機内にて過度の水を除去するのに先立って、スタッコを水と反応させ、固形コアを形成した。切れずにつながったリボン状資材を、炉で焼くのに先立って切断して、最終的な積み重ねが行われるコンベヤー上に、炉から放出した。実施例１、２及び３において使用したウォールボードを、積み重ねから引き抜き、機械的試験に必要とされるより小さなサンプルに切断した。
表３、４、５、６及び７に記載した１２．７ｍｍ（１／２インチ）及び９．５ｍｍ（３／８インチ）のウォールボードを、ＲＡＤＡＲ ２３１０音響用ウェットフェルト天井タイルを、焼き石膏の重量に基づき、様々な濃度にて使用して、作製した。サンプルを、他の中から特に、ウォールボードの強度の尺度である釘引き抜き抵抗を使用して分析した。この試験では、ボードに大きな割れ目が生じるまで、ボードを貫いて頭部を持つ釘を引き抜くのに必要な最大力を測定する。釘引き抜き抵抗試験は、ＡＳＴＭ Ｃ４７３に従って行う。
表２は、表３、４、５、６及び７において使用した吸音タイルＡの主要構成成分を明らかにする。
製造ライン石膏ウォールボードの曲げ強度及びボード重量
本実施例及び本明細書中にて提供するデータは、ウォールボードが、吸音タイルの使用によって悪影響を受けずに、当該ウォールボードが、ウォールボードが利用される建築物及び他の目的に有用な、商業的に受容可能な製品であることを例示する。これは例えば、表５のエントリー１及び２に示すコントロールの曲げ強度又は破壊強度（これはウォールボードサンプルを破壊するのに必要な負荷である）及びボード重量と、エントリー３〜１１の本発明のウォールボードの比較によって証明される。３／８インチ製造ライン石膏ウォールボードについての同様の結果が、表６に提供される。
吸音タイルを含む組成物から形成されるウォールボードは、実施例１に記載した、石膏ボード生産設備における代表的なフルスケールの製造ラインにて作製された。
製造ライン１／２インチ石膏ウォールボードの破壊係数及び釘引き抜き抵抗
本実施例及び本明細書中にて提供するデータは、本発明の製品が、吸音タイルの使用によって悪影響を受けずに、当該ウォールボードが、ウォールボードが利用される建築物及び他の目的に有用な、商業的に受容可能な製品であることを例示する。これは例えば、表７のエントリー１及び２に示すコントロールの破壊係数及び釘引き抜き抵抗値と、エントリー３〜１１の本発明のウォールボードの比較によって例示される。
表７のデータを収集したサンプルは、実施例１に記載したウォールボード製造ラインから得た。次いで、一定重量になるまで、７０°Ｆ ５０％相対湿度の部屋で状態を整えたサンプルを、３インチかける１４インチに切断して、ＡＴＳユニバーサル試験用機械を使用して、１２インチの範囲にわたって試験した。釘引き抜き抵抗値は、実施例１に記載したように測定し、またＭＯＲ値は、実施例５に記載したように他の方法で測定した。
本実施例及び以下の釘引き抜き抵抗値は、本発明の製品が、吸音タイルの使用によって悪影響を受けずに、当該ウォールボードが、ウォールボードが利用される建築物及び他の目的に有用な、商業的に受容可能な製品であることを例示する。これは例えば、表９のエントリー１に示すコントロールの釘引き抜き抵抗と、エントリー２〜１２の本発明のウォールボードの比較によって例示される。
実験台規模の石膏ウォールボード製造のための吸音タイルの作製を、バッチで微粉砕することによって達成した。例えば、吸音タイル中を通って高速で回転した固定切断刃を備えた小さなコーヒーグラインダーを使用して、およそ２０グラムずつの少量サンプルを作製した。微粉砕は、通常５から１０秒続け、目視調査による決定に基づき、所望の細かさ又は粒径を得た。次いで生じた資材を他の乾燥したドライウォール原料と混合して、高剪断混合機に添加した。必要な水を混合機に添加して、混合機をおよそ１分作動させた。生じたスラリー混合物を２インチ四方の立方体の鋳型及び紙を張った流し方に注ぎ、強度試験用のサンプルを作った。
表９において、実験台規模にて実験室で作製したウォールボードサンプルの釘引き抜き抵抗を、コントロールのウォールボードと比較した。
表８は、表９及び１０で使用した、吸音タイルＢ〜Ｅの主要な構成成分を明らかにしている。
本実施例及び以下の破壊係数（ＭＯＲ）値は、本発明の製品が、吸音タイルの使用によって悪影響を受けずに、当該ウォールボードが、ウォールボードが利用される建築物及び他の目的に有用な、商業的に受容可能な製品であることを例示する。本発明のウォールボードの強度は、例えば、表１０のエントリー１に示すコントロールのＭＯＲ値と、エントリー２〜１２の本発明のウォールボードの比較によって例示される。ＭＯＲ値は、他の事項の中でも、サンプルの長さ、幅及び厚みを考慮して、ウォールボードサンプルの強度を示す。
この場合、ウォールボードサンプルは、実施例４に記載した実験台規模にて作製した。実験台規模のサンプルを、同様にして作製されたコントロールのウォールボードと比較した。
サンプルの曲げ強度の機械的試験を、ユニバーサル試験機械で行った。本明細書中のユニバーサル試験機械は、Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｌｉｍｉｔｅｄ及びＡＴＳ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌの両方から入手可能である。３インチの幅を有するパネルサンプルを、棒上に支持して、ＡＳＴＭ Ｄ１０３７（これは破壊係数（ＭＯＲ）を得るための混成物の静的曲げ試験の詳細を提供する）に記載したように破壊するように負荷をかけた。１２インチの幅を有するサンプルは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３（これは曲げ強度を生じるウォールボードのための曲げ試験について記載している）に従って分析した。ＡＳＴＭ Ｃ４７３に記載される曲げ強度は、品質をモニターするウォールボード工場にて一般的に使用されており、ＡＳＴＭ Ｄ１０３７に記載されるＭＯＲは、より高い精度及び正確性が要求される場合に、より一般的に使用される。
曲げ強度、又はより正確には破壊強度は、ボードサンプルを破壊するのに必要な負荷を与えて、ウォールボード製品の生産において変化が起きたかどうかを調べるために、一般的に使用される。破壊係数、又はＭＯＲは、パネル混成物の強度の評価である。ＭＯＲは、例えば、ボードがその標的又は名目上の厚みよりも厚いときなどの、一般的な誤差源を除去する。このような条件下では、破壊強度は、より厚いボードではより強く示され、名目上の厚みのボードで観察される破壊強度よりも大きい破壊強度を示すであろう。ＭＯＲが使用される時、厚みはＡＳＴＭ Ｄ１０３７にて記載されるように、強度計算に組み込まれ、どちらも同様の混成物強度を有するであろう。同様に、ボードの幅の寸法の変化は、ＭＯＲ計算においては考慮される。例えば、より狭い幅に切断されたボードは、曲げ強度に基づくと、より低い破壊強度を有するようにみえるだろう。しかし、ＭＯＲを使用すると、サンプルのより狭い幅は計算において考慮され、製品の強度値は、サンプルのより狭い幅に起因しては変化しないであろう。
曲げ強度について、ＡＳＴＭ Ｃ４７３、石膏パネル製品の物理的試験のための標準的な試験方法、セクション１１が、試験標本のための切断寸法を提供しており、幅１２インチかける長さ１６インチに切断すると仮定して、試験用に全長１４インチにわたって支持されると仮定して、均一な厚さであると仮定している。パラグラフ１１．７の報告は、単に破壊強度は、ポンドフォース又はニュートンにて、報告するよう述べている。
曲げにおける破壊係数について、ＡＳＴＭ Ｄ１０３７、木材ベースの繊維及びパネル資材粒子の特性を評価するための標準的な試験方法にて、全ての寸法が各サンプルについて測定され、次いで、ＭＯＲの式で、全長及び記録した破壊時の負荷及び定数１．５を乗じ、次いでこれをサンプルの幅及び厚み因子の２乗で割り算する。
本明細書中に引用された、出版物、特許出願、及び特許を含む全ての引用文献は、あたかも各引用文献が個々にそして具体的に引用によって援用されて、その全体が本明細書中において説明されているように示されるのと同じ程度に、引用によって、本明細書に援用されている。

Claims (29)

  1. 硬化石膏のインターロッキングマトリックスを含む石膏ウォールボードであって、該ウォールボードが、焼き石膏、水及び吸音タイルを含む組成物から形成されており、ウォールボードが以下に従って、ウォールボードの厚みに応じた、釘引き抜き抵抗、流れ方向におけるＭＯＲ、及び横方向におけるＭＯＲを有する、石膏ウォールボード：
    （ｉ）１／４インチのウォールボードについて、少なくとも３６ｌｂｆの釘引き抜き抵抗、流れ方向において少なくとも１２８８ｐｓｉのＭＯＲ、及び横方向において少なくとも４４８ｐｓｉのＭＯＲ；
    （ｉｉ）３／８インチのウォールボードについて、少なくとも５６ｌｂｆの釘引き抜き抵抗、流れ方向において少なくとも９５８ｐｓｉのＭＯＲ、及び横方向において少なくとも３２４ｐｓｉのＭＯＲ；
    （ｉｉｉ）１／２インチのウォールボードについて、少なくとも７７ｌｂｆの釘引き抜き抵抗、流れ方向において少なくとも７４９ｐｓｉのＭＯＲ、及び横方向において少なくとも２５２ｐｓｉのＭＯＲ；
    （ｉｖ）５／８インチのウォールボードについて、少なくとも８７ｌｂｆの釘引き抜き抵抗、流れ方向において少なくとも６５９ｐｓｉのＭＯＲ、及び横方向において少なくとも２０６ｐｓｉのＭＯＲ；
    （ｖ）３／４インチのウォールボードについて、少なくとも９７ｌｂｆの釘引き抜き抵抗、流れ方向において少なくとも５２０ｐｓｉのＭＯＲ、及び横方向において少なくとも１７４ｐｓｉのＭＯＲ；及び
    （ｖｉ）１インチのウォールボードについて、少なくとも１０３ｌｂｆの釘引き抜き抵抗、流れ方向において少なくとも３３９ｐｓｉのＭＯＲ、及び横方向において少なくとも１３５ｐｓｉのＭＯＲ。
  2. 前記ウォールボードが、１／４インチの厚み、少なくとも３６ｌｂｆの釘引き抜き、及び流れ方向において少なくとも１２８８ｐｓｉのＭＯＲ、及び横方向において少なくとも４４８ｐｓｉのＭＯＲを有する、請求項１に記載のウォールボード。
  3. 前記ウォールボードが、３／８インチの厚み、少なくとも５６ｌｂｆの釘引き抜き、及び流れ方向において少なくとも９５８ｐｓｉのＭＯＲ、及び横方向において少なくとも３２４ｐｓｉのＭＯＲを有する、請求項１に記載のウォールボード。
  4. 前記ウォールボードが、１／２インチの厚み、少なくとも７７ｌｂｆの釘引き抜き、及び流れ方向において少なくとも７４９ｐｓｉのＭＯＲ、及び横方向において少なくとも２５２ｐｓｉのＭＯＲを有する、請求項１に記載のウォールボード。
  5. 前記ウォールボードが、５／８インチの厚み、少なくとも８７ｌｂｆの釘引き抜き、及び流れ方向において少なくとも６５９ｐｓｉのＭＯＲ、及び横方向において少なくとも２０６ｐｓｉのＭＯＲを有する、請求項１に記載のウォールボード。
  6. 前記ウォールボードが、３／４インチの厚み、少なくとも９７ｌｂｆの釘引き抜き、及び流れ方向において少なくとも５２０ｐｓｉのＭＯＲ、及び横方向において少なくとも１７４ｐｓｉのＭＯＲを有する、請求項１に記載のウォールボード。
  7. 前記ウォールボードが、１インチの厚み、少なくとも１０３ｌｂｆの釘引き抜き、及び流れ方向において少なくとも３３９ｐｓｉのＭＯＲ、及び横方向において少なくとも１３５ｐｓｉのＭＯＲを有する、請求項１に記載のウォールボード。
  8. 前記吸音タイルが、ウェットフェルト吸音タイルである、請求項１に記載のウォールボード。
  9. 前記ウェットフェルト吸音タイルがミネラルウール、コーンスターチ、及び紙繊維を含む、請求項８に記載のウォールボード。
  10. 前記ウェットフェルト吸音タイルが、約５重量％から約９３重量％のミネラルウール、約２重量％から約１５重量％のコーンスターチ、及び約０．１重量％から約２０重量％の紙繊維を含む、請求項９に記載のウォールボード。
  11. 前記ウェットフェルト吸音タイルがミネラルウール、コーンスターチ、ラテックス、及び紙繊維を含む、請求項８に記載のウォールボード。
  12. 前記ウェットフェルト吸音タイルが、約５重量％から約９３重量％のミネラルウール、約２重量％から約１５重量％のコーンスターチ、約０．１重量％から約５重量％のラテックス、及び約０．１重量％から約２０重量％の紙繊維を含む、請求項９に記載のウォールボード。
  13. 前記ウェットフェルト吸音タイルがミネラルウール、コーンスターチ、ラテックス、紙繊維、及びパーライトを含む、請求項８に記載のウォールボード。
  14. 前記ウェットフェルト吸音タイルが、約５重量％から約９３重量％のミネラルウール、約２重量％から約１５重量％のコーンスターチ、約０．１重量％から約５重量％のラテックス、約０．１重量％から約２０重量％の紙繊維、及び約０．０１重量％から約５０重量％のパーライトを含む、請求項９に記載のウォールボード。
  15. 吸音タイルの総量が、焼き石膏重量に基づき、約０．０５重量％から約５重量％である、請求項１に記載のウォールボード。
  16. 前記吸音タイルが成型吸音タイルである、請求項１に記載のウォールボード。
  17. 硬化石膏のインターロッキングマトリックスを含む石膏ウォールボードの作製方法であって、以下の工程を含む方法：
    水、焼き石膏、及び吸音タイルを含む混合物を形成する工程；
    及び
    該混合物を成型して石膏ウォールボードを形成する工程であって、該ウォールボードが、以下に従って、ウォールボードの厚みに応じた、釘引き抜き抵抗、流れ方向におけるＭＯＲ、及び横方向にけるＭＯＲを有する、工程：
    （ｉ）１／４インチのウォールボードについて、少なくとも３６ｌｂｆの釘引き抜き抵抗、流れ方向において少なくとも１２８８ｐｓｉのＭＯＲ、及び横方向において少なくとも４４８ｐｓｉのＭＯＲ；
    （ｉｉ）３／８インチのウォールボードについて、少なくとも５６ｌｂｆの釘引き抜き抵抗、流れ方向において少なくとも９５８ｐｓｉのＭＯＲ、及び横方向において少なくとも３２４ｐｓｉのＭＯＲ；
    （ｉｉｉ）１／２インチのウォールボードについて、少なくとも７７ｌｂｆの釘引き抜き抵抗、流れ方向において少なくとも７４９ｐｓｉのＭＯＲ、及び横方向において少なくとも２５２ｐｓｉのＭＯＲ；
    （ｉｖ）５／８インチのウォールボードについて、少なくとも８７ｌｂｆの釘引き抜き抵抗、流れ方向において少なくとも６５９ｐｓｉのＭＯＲ、及び横方向において少なくとも２０６ｐｓｉのＭＯＲ；
    （ｖ）３／４インチのウォールボードについて、少なくとも９７ｌｂｆの釘引き抜き抵抗、流れ方向において少なくとも５２０ｐｓｉのＭＯＲ、及び横方向において少なくとも１７４ｐｓｉのＭＯＲ；
    （ｖｉ）１インチのウォールボードについて、少なくとも１０３ｌｂｆの釘引き抜き抵抗、流れ方向において少なくとも３３９ｐｓｉのＭＯＲ、及び横方向において少なくとも１３５ｐｓｉのＭＯＲ。
  18. 混合物中の吸音タイルの総量が、混合物中の焼き石膏重量に基づき、約０．０５重量％から約５重量％である、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記吸音タイルがウェットフェルト吸音タイルである、請求項１７に記載の方法。
  20. 前記ウェットフェルト吸音タイルがミネラルウール、コーンスターチ、及び紙繊維を含む、請求項１８に記載の方法。
  21. 前記ウェットフェルト吸音タイルが、約５重量％から約９３重量％のミネラルウール、約２重量％から約１５重量％のコーンスターチ、及び約０．１重量％から約２０重量％の紙繊維を含む、請求項１９に記載の方法。
  22. 前記ウェットフェルト吸音タイルがミネラルウール、コーンスターチ、ラテックス、及び紙繊維を含む、請求項１８に記載の方法。
  23. 前記ウェットフェルト吸音タイルが、約５重量％から約９３重量％のミネラルウール、約２重量％から約１５重量％のコーンスターチ、約０．１重量％から約５重量％のラテックス、及び約０．１重量％から約２０重量％の紙繊維を含む、請求項２１に記載の方法。
  24. 前記ウェットフェルト吸音タイルがミネラルウール、コーンスターチ、ラテックス、紙繊維、及びパーライトを含む、請求項１８に記載の方法。
  25. 前記ウェットフェルト吸音タイルが、約５重量％から約９３重量％のミネラルウール、約２重量％から約１５重量％のコーンスターチ、約０．１重量％から約５重量％のラテックス、約０．１重量％から約２０重量％の紙繊維、及び約０．０１重量％から約５０重量％のパーライトを含む、請求項２３に記載の方法。
  26. 焼き石膏、水及び吸音タイル、並びに最適に他の添加物を含む組成物であって、該組成物が１／４インチウォールボードに成型される場合に、該ウォールボードが少なくとも３６ｌｂｆの釘引き抜き抵抗、流れ方向において少なくとも１２８８ｐｓｉのＭＯＲ、及び横方向において少なくとも４４８ｐｓｉのＭＯＲを有する、組成物。
  27. 吸音タイルの総量が、焼き石膏重量に基づき、約０．０１重量％から約７重量％である、請求項２６に記載の組成物。
  28. 吸音タイルの総量が、焼き石膏重量に基づき、約０．０５重量％から約７重量％である、請求項２６に記載の組成物。
  29. 吸音タイルの総量が、焼き石膏重量に基づき、約０．０１重量％から約５重量％である、請求項２６に記載の組成物。
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