JP2018528093A5 - 複合石膏ボード - Google Patents

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ボードの製造中、必要に応じて、スタッコ（すなわち、硫酸カルシウム半水和物および／または無水硫酸カルシウムの形態にある焼成石膏）、水およびその他の原料が、当該技術分野で通常使用される用語でいう、ピンミキサーで混合される。スキムコート（存在する場合）の一方が、既に塗布された状態で（しばしばミキサーの上流で）スラリーが形成され、ミキサーからカバーシートを運ぶ動くコンベア上へと送り出される。スラリーは、紙の上に拡散する（スキムコートが任意で紙の上に含まれる）。スキムコートがあってもなくても、例えば、成形板等を用いて、所望の厚さのサンドイッチ構造を形成するように、別のカバーシートがスラリー上に塗布される。混合物が成形され、焼成石膏と水との反応によって硬化（すなわち再水和）石膏を形成するように固くなり、結晶性の水和石膏（すなわち硫酸カルシウム二水和物）のマトリクスを形成することが可能になる。それが、硬化石膏結晶を連結するマトリクスの形成を可能にする、焼成石膏の所望される水和作用であり、それによって、製品の石膏構造に強度を付与する。残りの自由（すなわち未反応の）水を追い出し、乾燥した製品を得るために熱が必要となる（例えば、キルンの中で）。
一態様において、本開示は複合石膏ボードを提供する。複合ボードは、少なくとも水、スタッコおよび任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアを備える。ボードコアは、第１および第２コア面を正対関係で、ならびに濃縮層を画定する。濃縮層は、第１コア面に結合関係で配置される。濃縮層は、連続的な結晶性マトリクスにおいて、硬化石膏などの水和セメント系材料を形成するように、増強添加物、水および例えば、スタッコなどのセメント系材料より形成される。増強添加物は、好ましくは、ボードコア中より濃縮層中でより濃縮（重量パーセントで）される。本明細書で使用される通り、ボードコア形成用のスラリー中より、濃縮層形成用のスラリー中で「より濃縮される」（または該用語の変形）増強添加物へのいかなる参照も、（ａ）濃縮層およびボードコアの両方は、増強添加物より形成され、（ｂ）濃縮層は増強添加物より形成されるが、ボードコアは増強添加物を全く包含しない状況を含む。
別の態様では、本開示は、複合石膏ボードを作製する方法を提供する。方法は、水および増強添加物を備える、濃縮層のスラリーを調製するステップを含む。濃縮層のスラリーはまた、例えば、硬化石膏の連結マトリクスを形成するように水和し得るスタッコといった、セメント系材料など、例えば、質量および密度の一次資源を付与する、基材を含み得る。濃縮層のスラリーは、第１面および第２面を有する濃縮層を形成するように、第１カバーシートに結合関係で塗布される。濃縮層の第１面は、第１カバーシートに面する。方法はまた、ボードコアのスラリーを形成するように、少なくとも水、スタッコおよび任意で増強添加物を混合するステップを含む。ボードコアのスラリーは、ボードコアを形成するように、濃縮層に結合関係で塗布される。ボードコアは、第１面および第２面を有し、第１ボードコア面は、濃縮層の第２面に面する。第２カバーシートは、ボード前駆体を形成するように、第２ボードコア面に結合関係で塗布される。ボード前駆体を乾燥して、ボードを形成する。ボードコアのスラリーが、増強添加物を包含するとき、濃縮層のスラリーは、ボードコアのスラリーより高い重量パーセントの強化スラリーを包含する。一部の実施形態では、濃縮層は、約０．０２インチ（約０．０５ｃｍ）から約０．２インチ（約０．５ｃｍ）の厚さを有する。乾燥すると、ボードコアは、濃縮層の厚さより大きい厚さを有する。
別の態様では、本開示は、複合石膏ボードを作製する別の方法を提供する。方法は、水および増強添加物を備える、濃縮層のスラリーを調製するステップを含む。濃縮層のスラリーはまた、例えば、硬化石膏の連結マトリクスを形成するように水和し得るスタッコといった、セメント系材料など、例えば、質量および密度の一次資源を付与する、基材を含み得る。濃縮層のスラリーは、第１面および第２面を有する濃縮層を形成するように、第１カバーシートに結合関係で塗布される。濃縮層の第１面は、第１カバーシートに面する。方法はまた、ボードコアのスラリーを形成するように、少なくとも水、スタッコおよび任意で増強添加物を混合するステップを含む。ボードコアのスラリーは、ボードコアを形成するように、濃縮層に結合関係で塗布される。ボードコアは、第１面および第２面を有し、第１ボードコア面は、濃縮層の第２面に面する。第２カバーシートは、ボード前駆体を形成するように、第２ボードコア面に結合関係で塗布される。ボード前駆体を乾燥して、ボードを形成する。ボードコアのスラリーが、増強添加物を包含するとき、濃縮層のスラリーは、ボードコアのスラリーより高い重量パーセントの強化スラリーを包含する。乾燥すると、ボードコアは、濃縮層の厚さより大きい厚さを有する。
一部の実施形態では、濃縮層形成用のスラリーは、例えば、少なくとも約１．５倍、少なくとも約１．７倍、少なくとも約２倍、少なくとも約２．５倍、少なくとも約３倍、少なくとも約３．５倍、少なくとも約４倍、少なくとも約４．５倍、少なくとも約５倍、少なくとも約６倍など、ボードコア形成用のスラリーと比較して、少なくとも約１．２倍の濃度の増強添加物を包含し、これらの範囲の各々は、例えば、約６０、約５０、約４０、約３０、約２０、約１０、約９、約８、約７、約６．５、約６、約５．５、約５、約４．５、約４、約３．５、約３、約２．５、約２、約１．５など、必要に応じていかなる好適な上限をも有し得る。本明細書で使用する通り、「より高い濃度」は、原料の総計とは対照的に、増強添加物の相対量（スタッコの重量による）を指すことは理解されるであろう。ボードコアは、濃縮層による寄与と比較すると、ボードへのかさ体積および厚さの寄与がより大きいため、ボードコアのスラリー中に、例えば、ポンドまたはキログラムの単位で、より大きな総計でいかなる特定の添加物を提供してもよいが、濃縮層用のスラリーと比較すると、すなわち、例えば重量パーセント（ｗｔ％）で、より低い相対量においては、より低い重量濃度で提供することが可能である。
硬化石膏は、水およびスタッコを包含する、スタッコスラリー（時に石膏スラリーと呼ばれる）より形成されるため、水対スタッコの割合（「ＷＳＲ（ｗａｔｅｒ‐ｔｏ‐ｓｔｕｃｃｏ ｒａｔｉｏ）」）を観察し得ることは理解されるであろう。一部の実施形態では、ボード体積の大半を形成し得るボードコアは、濃縮層を形成するのに使用されるＷＳＲと比較すると、より低いＷＳＲより形成され得る。したがって、濃縮層による全体のボード体積への寄与が、ボードコアによる全体のボード体積への寄与より少ないため、全体として、複合石膏ボード全体の水使用量およびＷＳＲは、一部の実施形態では有利に下がり得る。
一部の実施形態では、ボードコアは、例えば、約０．３から約１．２、約０．３から約１．２、約０．３から約１．２、約０．３から約１．２、約０．３から約１．１、約０．３から約１、約０．３から約０．９、約０．４から約１．３、約０．４から約１．２、約０．４から約１．１、約０．４から約１、約０．４から約０．９、約０．５から約１．３、約０．５から約１．２、約０．５から約１．１、約０．５から約１、約０．５から約０．９、約０．６から約１．３、約０．６から約１．２、約０．６から約１．１、約０．６から約１、約０．６から約０．９、約０．６から約０．８、約０．６から約０．７といった、約０．３から約１．３の水対スタッコの割合を有する、スタッコスラリーより形成される。
一部の実施形態では、例えば、約０．３から約０．７、約０．３から約０．６、約０．３から約０．５、約０．３から約０．４、約０．４から約０．８、約０．４から約０．７、約０．４から約０．６、約０．４から約０．５、約０．５から約０．８、約０．５から約０．７、約０．５から約０．６、約０．６から約０．８、約０．６から約０．７など、例えば、約０．３から約０．８というように、より低い水対スタッコの割合が好ましい。
一部の実施形態では、濃縮層は、例えば、約０．７から約１．７、約０．７から約１．４、約０．７から約１．２、約０．７から約１、約０．８から約２、約０．８から約１．７、約０．８から約１．４、約０．８から約１．２、約０．８から約１、約１から約２、約１から約１．７、約１から約１．４、約１から約１．２、約１．２から約２、約１．２から約１．７、約１．２から約１．４、約１．４から約２、約１．４から約１．７など、約０．７から約２の水対スタッコの割合を有するスラリーより形成される。濃縮層は、増強添加物の水の必要性を満足させる、より高い含水量を有し得る。一部の実施形態では、増強添加物含有量が濃縮層中でより濃縮されているため、水の必要性がより高まることは、濃縮層ではより稀であり得ることから、ボードコア中のＷＳＲを低下させる効果があり、複合ボードの体積の塊へのボードコアの大きな寄与を特に考慮すると、全体の水使用量を有利に低下させることが可能になる。
ボードコアは少なくとも水およびスタッコより形成される。本明細書中で言及する通り、スタッコは、アルファ硫酸カルシウム半水和物、ベータ硫酸カルシウム半水和物および／または無水硫酸カルシウムの形態であり得る。スタッコは繊維質または非繊維質であり得る。スタッコおよび水に加えて、ボードコアは、低密度充填剤（例えば、パーライト、低密度骨材など）または発泡剤など、より低密度に寄与する、薬剤より形成される。当該技術分野において、様々な発泡剤の処方がよく知られている。発泡剤は、硬化石膏の連続的な結晶性マトリクス内で、気泡の分散を形成するように含まれ得る。一部の実施形態では、発泡剤は、不安定な成分の主要な重量部分および安定した成分の小さい重量部分を備える（例えば、不安定および安定／不安定のブレンドが組み合わされる）。不安定成分対安定成分の重量比率は、硬化石膏コア内に気泡の分散を形成するのに効果的である。例えば、米国特許第５，６４３，５１０号、第６，３４２，２８４号および第６，６３２，５５０号を参照のこと。一部の実施形態では、発泡剤は、アルキル硫酸界面活性剤を備える。
ペンシルベニア州アンブラーのＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓの石鹸製品のＨＹＯＮＩＣシリーズ（例えば、２５ＡＳ）など、多くの商業的に知られる発泡剤が利用可能であり、本開示の実施形態により使用され得る。他の市販の石鹸は、イリノイ州ノースフィールドのＳｔｅｐａｎ ＣｏｍｐａｎｙのＰｏｌｙｓｔｅｐ Ｂ２５を含む。本明細書に記載する発泡剤は、単独または他の発泡剤との組み合わせで使用し得る。泡は事前に作成し、その後スタッコスラリーに追加され得る。事前作成は、水性発泡剤の中に空気を挿入することによって行い得る。泡を作成する方法および装置はよく知られている。例えば、米国特許第４，５１８，６５２号、第２，０８０，００９号および第２，０１７，０２２号を参照のこと。
一部の実施形態では、発泡剤は、少なくとも一つのアルキル硫酸塩、少なくとも一つのアルキルエーテル硫酸塩もしくはそれらのいかなる組み合わせを備える、それらから成る、または本質的にそれらから成るが、本質的にオレフィン（例えば、オレフィン硫酸塩）および／またはアルキンはない。本質的にオレフィンまたはアルキンがないというのは、発泡剤が、（ｉ）スタッコの重量に基づき０ｗｔ％、もしくはオレフィンおよび／もしくはアルキンなし、または（ｉｉ）効果のない量のオレフィンおよび／もしくはアルキン、もしくは（ｉｉｉ）重要でない量のオレフィンおよび／もしくはアルキンのいずれかを包含することを意味する。効果のない量の例は、当業者が理解するであろう通り、オレフィンおよび／またはアルキン発泡剤を使用する本来の目的を達成するための閾値を下回る量である。重要でない量は、当業者が理解するであろう通り、スタッコの重量に基づき、例えば、約０．０００５ｗｔ％未満、約０．００１ｗｔ％未満、約０．００００１ｗｔ％など、約０．００１ｗｔ％未満であってもよい。
一部の実施形態では、任意の泡安定剤は脂肪アルコールを備え、本質的に脂肪酸アルキロアミドまたはカルボン酸タウリド（ｔａｕｒｉｄｅ）がない。一部の実施形態では、例えば、より大きい界面活性剤含有量を可能にするために、グリコールを含み得るが、一部の実施形態では、任意の泡安定剤は本質的にグリコールがない。前述の原料のいずれもが本質的にないというのは、泡安定剤が、（ｉ）これらの原料のいずれの重量に基づき０ｗｔ％、または（ｉｉ）効果のない量のいかなるこれらの原料、もしくは（ｉｉｉ）重要でない量のいかなるこれらの原料のいずれかを包含することを意味する。効果のない量の例は、当業者が理解するであろう通り、これらの原料のいずれを使用する本来の目的を達成するための、閾値を下回る量である。重要でない量は、当業者が理解するであろう通り、スタッコの重量に基づき、約０．００００５ｗｔ％未満、約０．００００１ｗｔ％未満、約０．０００００１ｗｔ％など、例えば、約０．０００１ｗｔ％未満であってもよい。
発泡剤は、例えば、所望の密度によって、いかなる好適な量でコアのスラリー中に含まれ得る。一部の実施形態では、発泡剤は、すべてスタッコの重量で約０．０１％から約０．５％、約０．０１％から約０．４％、約０．０１％から約０．３％、約０．０１％から約０．２５％、約０．０１％から約０．２％、約０．０１％から約０．１５％、約０．０１％から約０．１％、約０．０２％から約０．４％、約０．０２％から約０．３％、約０．０２％から約０．２％など、例えば、スタッコの重量で約０．５％未満の量で、ボードコア形成用のスラリー中に存在する。濃縮層がより高密度を有するため、濃縮層形成用のスラリーは、例えば、スタッコの重量で約０．０００１％から約０．０２５％、スタッコの重量で約０．０００１％から約０．０２％、またはスタッコの重量で約０．００１％から約０．０１５％といった、例えば、スタッコの重量で約０．０００１％から約０．０５％の量で、より少ない泡（または泡が全くない）で作製し得る。
脂肪アルコールは、含まれる場合には、いかなる好適な量でコアのスラリー中に存在し得る。一部の実施形態では、脂肪アルコールは、例えば、スタッコの重量で約０．０００１％から約０．０２５％、スタッコの重量で約０．０００１％から約０．０２％、またはスタッコの重量で約０．０００１％から約０．０１％といった、スタッコの重量で約０．０００１％から約０．０３％の量で、コアのスラリー中に存在する。濃縮層のスラリーがより少ない泡を有し得る、または泡を全く有さないことがあり得るため、脂肪アルコールは濃縮層中に必要とされない、または例えば、スタッコの重量で約０．００００１％から約０．００３％、スタッコの重量で約０．００００１％から約０．００１５％、もしくはスタッコの重量で約０．００００１％から約０．００１％といった、スタッコの重量で約０．０００１％から約０．００４％など、より少ない量で含まれ得る。
本明細書に記載する通り、強度特性を付与する増強剤もまた、任意でボードコア形成用のスラリー中に含まれ得る。当該技術分野で知られる通り、例えば、促進剤、抑制剤等を含む、他の原料もまた、ボードコアのスラリー中に含まれ得る。促進剤は様々な形態であり得る（例えば、湿潤石膏促進剤、耐熱促進剤および気候安定化（ｃｌｉｍａｔｅ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ）促進剤）。例えば、米国特許第３，５７３，９４７号および第６，４０９，８２５号を参照のこと。促進剤および／または抑制剤が含まれる、一部の実施形態では、促進剤および／または抑制剤は各々、例えば、スタッコの重量で約０％から約５％（例えば、約０．１％から約５％）など、スタッコの重量で約０％から約１０％（例えば、約０．１％から約１０％）などにしっかり基づいた量で、ボードコア形成用のスタッコスラリー中にあり得る。
加えて、ボードコアおよび／または濃縮層はさらに、一部の実施形態では、流動性を強化するために、少なくとも一つの分散剤より形成され得る。分散剤は、スタッコスラリー中に、他の乾燥原料と共に乾燥形態で、および／または他の液体原料と共に液体形態で含まれてもよい。分散剤の例は、Ｃｏａｔｅｘ， Ｉｎｃ．から市販されている、例を挙げると、ＭＥＬＦＬＵＸ ２６４１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ ２６５１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ １６４１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ ２５００Ｌ分散剤（ＢＡＳＦ）およびＣＯＡＴＥＸ Ｅｔｈａｃｒｙｌ Ｍといった、例えば、ＰＣＥ２１１、ＰＣＥ１１１、１６４１、１６４１ＦもしくはＰＣＥ ２６４１−Ｔｙｐｅ Ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｓといったポリカルボン酸エーテルなどのポリカルボン酸塩分散剤、ならびに／またはリグノスルホン酸塩もしくはスルホン化リグニンだけでなく、ポリナフタレンスルホン酸およびその塩（ポリナフタレンスルホン酸塩）、ならびにナフタレンスルホン酸およびホルムアルデヒドの凝縮製品である派生物などのナフタレンスルホン酸塩を含む。リグノスルホン酸塩は、水溶性陰イオンの高分子電解質ポリマーであり、亜硫酸蒸解を使用する木材パルプの生産からの副産物である。本開示の実施形態の原理を実践するのに有用なリグニンの一連は、Ｒｅｅｄ Ｌｉｇｎｉｎ Ｉｎｃ．から市販されているＭａｒａｓｐｅｒｓｅ Ｃ−２１である。
含まれる場合、分散剤はいかなる好適な量でも提供され得る。一部の実施形態では、例えば、分散剤は、例を挙げると、スタッコの重量で約０．１％から約０．２％といった、例えば、約０．０５％から約０．５％の量で、濃縮層のスラリー中に存在し得、例を挙げると、スタッコの重量で０％から約０．４％といった、例えば、約０％から約０．７％の量で、ボードコアのスラリー中に存在し得る。
含まれる場合、ポリリン酸塩はいかなる好適な量でも存在し得る。説明すると、一部の実施形態では、ポリリン酸塩は、例えば、スタッコの重量で約０．２％から約０．４％といった、例えば、約０．１％から約１％の量で濃縮層のスラリー中に存在し得、例えば、スタッコの重量で約０％から約０．２％といった、例えば、約０％から約０．５％の量でボードコアのスラリー中に存在し得る。したがって、分散剤およびポリリン酸塩は任意で、一部の実施形態において、コアのスラリーが、濃縮層のスラリーより高い重量パーセントの分散剤および／またはポリリン酸塩を包含するような、コアのスラリー中および／または濃縮層のスラリー中にいかなる好適な量であり得る。代替実施形態では、分散剤および／またはポリリン酸塩が、コアのスラリー（分散剤および／またはポリリン酸塩ゼロのコアのスラリーを含む）中より高い重量パーセントで濃縮層のスラリー中に含まれ得る（増強添加物が、濃縮層中により濃縮されている場合でも、または濃縮されていない場合でも）。
濃縮層は、水と、最終製品の中に、例えば、硬化石膏の連続的な結晶性マトリクスといった水和硬化材料を形成するように水和する、スタッコなどのセメント系材料とを備える、スラリーより形成される。好ましい実施形態では、セメント系材料はスタッコであり、濃縮層形成用のスラリーはスタッコスラリーである。述べる通り、濃縮層形成用のスラリーはさらに、ボードコア形成用のスラリー中における増強添加物の濃度より高い相対重量濃度の増強添加物を備える。濃縮層形成用のスラリーは任意で、濃縮層に所望の密度を生成するために、発泡剤、または本明細書に記載するような、他の軽量な薬剤を含み得る。含まれる場合、一部の実施形態では、発泡剤または他の軽量な薬剤が、濃縮層形成用のスラリー中により少ない量で存在し、または発泡剤が、ボードコアの密度より高い所望の密度を達成するために、当該技術分野において知られる通り、泡の空隙の全体数を少なくとも減少させる程度まで「たたき出」され得る。したがって、発泡剤または他の軽量な薬剤の効果的な量（または発泡剤もしくは他の軽量な薬剤が全くない）の中で、所望の密度にまで濃縮層を形成するのは、本明細書に記載する通り、当業者によって達成され得る。促進剤および抑制剤などの他の原料は、任意で、本明細書に記載するように所望の通り、濃縮層中に含まれ得る。
当該技術分野で知られる通り、エアポケットを壊す機械の破片の使用を含む、プロセス中の不規則な環境によって誘導される流れにおいて、水／スタッコの比率、スラリーの粘度などを含む処方の調整はもちろん、スラリースプレッダー、様々なミキサーの排出処理だけでなく、ライン上のバイブレーターなど、扇形形成に対処するのに、様々な機械的処理および他の処理が利用可能である。しかしながら、発明者は、例えば、濃縮層が塗布される頭部（例えば、好ましい実施形態ではローラーの上流）に、扇型形成も大きなエアポケットもより少ない状態の、より滑らかなスラリーを形成する方法として、濃縮層のスラリーに遷移を追加する、別の任意の技術を発見した。いかなる特定の理論にも縛られることは望まないものの、繊維がより滑らかな流れを保証するために、スラリーのレオロジーを有利に向上させると考えられる。また繊維は、スラリーの粘度、レオロジーおよび粒子間力のバランスが向上し、スラリーが塗布ローラー上により均一に分配され、望ましくない連行空気がスラリーからより簡単に放出されるように、スラリーの流体力学特性を向上させると考えられる。
含まれる場合、ガラス繊維などの繊維は、例えば、スタッコの重量で約０．１３％から約２．５％または約０．５％から約１％といった、約０．１％から約３％などのいかなる好適な量で、濃縮層形成用のスラリー中に存在し、例えば、スタッコの重量で０％から約０．５％といった、約０％から約１％などのいかなる好適な量で、ボードコア中に存在する。所望の場合、繊維（およびサイジング剤などの、前述の関連添加物）はまた、これらの列挙した重量パーセントなどのいかなる好適な量で、コア中に含まれ得る。
他の実施形態では、カバーシートにガラス繊維、セラミック繊維、ミネラルウールまたはそれらの混合物が「実質的にない」ことがあり得、それは、カバーシートが、（ｉ）シートの重量に基づき０ｗｔ％、もしくはそのようなガラス繊維、セラミック繊維、ミネラルウールもしくはそれらの混合物が全くない、または（ｉｉ）ガラス繊維、セラミック繊維、ミネラルウールもしくはそれらの混合物の効果のない量、もしくは（ｉｉｉ）重要でない量のいずれかを包含することを意味する。効果のない量の例は、当業者が理解するであろう通り、ガラス繊維、セラミック繊維、ミネラルウールもしくはそれらの混合物を使用する本来の目的を達成するための、閾値を下回る量である。重要でない量は、当業者が理解するであろう通り、重量のスタッコに基づき、約２ｗｔ％未満、約１ｗｔ％未満、約０．５ｗｔ％未満、約０．２ｗｔ％未満、約０．１ｗｔ％または約０．０１ｗｔ％未満など、例えば、約５ｗｔ％未満であってもよい。しかしながら、代替の実施形態で所望される場合、そのような原料は、カバーシートに含まれ得る。
一部の実施形態では、カバーシート中またはスタッコスラリー中への含有について記載した通り、例えば、約２０μｍ未満のＡＴＨ粒子が好ましいが、ＡＴＨのいかなる好適な資源または等級も使用され得る。例えば、ＡＴＨは、ブランド名ＳＢ ４３２（１０μｍ）またはＨｙｄｒａｌ（商標）７１０（１μｍ）でＨｕｂｅｒなどの商業供給元から入手し得る。
含まれる場合、増強添加物として本明細書に記載される、いかなるタイプのデンプンも、いかなる好適な量で存在し得る。一部の実施形態では、デンプンは、例えば、スタッコの重量で約５％から約３５％、スタッコの重量で約５％から約３０％、約５％から約２５％、約５％から約２０％、約５％から約１５％、約５％から約１０％、約１０％から約３０％、約１０％から約２５％、約１０％から約２０％、約１０％から約１５％など、スタッコの重量で約５％から約４０％の量で濃縮層に存在する。デンプンは、例えば、スタッコの重量で約０．１％から約４％、スタッコの重量で約０．１％から約３％、スタッコの重量で約０．１％から約２％、スタッコの重量で約０．１％から約１％、スタッコの重量で約１％から約４％、スタッコの重量で約１％から約３％、スタッコの重量で約１％から約２％など、スタッコの重量で約０％から約４％の量でボードコアに存在し得る。
含まれる場合、ポリビニルアルコールおよびホウ酸は、いかなる好適な量でも存在し得る。例えば、一部の実施形態では、ポリビニルアルコールは、スタッコの重量で約１％から約５％の量で、濃縮層中に存在し得る。加えて、ポリビニルアルコールは、スタッコの重量で約０％から約１％の量で、ボードコア中に存在し得る。ホウ酸は、スタッコの重量で約０．１％から約１％の量で濃縮層中に存在することができ、スタッコの重量で約０％から約０．１％の量でボードコア中に存在し得る。
一部の実施形態では、増強添加物は任意で、例えば、釘引き抜き抵抗または他の強度パラメータといった強度を強化するために、ナノセルロース、マイクロセルロースまたはそれらのいかなる組み合わせを備える。含まれる場合、ナノセルロース、マイクロセルロースまたはそれらの組み合わせは、例を挙げると、スタッコの重量で約０．０５％から約１％といった、例えば、約０．０１％から約２％の量で、例えば、濃縮層のスラリー中に、および例を挙げると、スタッコの重量で０％から約０．０１％といった、例えば、約０％から約０．５％といった量でボードコアのスラリー中になど、いかなる好適な量でも存在し得る。
増強添加物は、一部の実施形態では、例えば、釘引き抜き抵抗または他の強度パラメータといった強度を強化するために、石膏セメントを備え得る。石膏セメントは任意であり、いかなる好適な量でも存在し得る。例えば、一部の実施形態では、石膏セメントは、スタッコの重量で約５％から約３０％の量で濃縮層中に含まれることができ、スタッコの重量で約０％から約１０％の量でボードコア中に存在し得る。
ボード強度
本開示の態様により、二つの別個のスラリーを形成する。一つのスラリーは、ボードコアを形成するのに使用されるスタッコスラリーであり、他方のスラリーは、濃縮層を形成するのに使用される。濃縮層は、例えば、硬化石膏といった硬化材料に水和する、スタッコなどのセメント系材料を含む、いかなる好適な材料より形成され得る。したがって、様々な実施形態では、所望のセメント系材料を包含するスラリーを調製し得る。本明細書に記載する通り、ボードコアおよび濃縮層の両方がスタッコスラリーより形成される、一部の実施形態では、ボードコア形成用のスタッコスラリーは、一部の実施形態で濃縮層作製用に使用されるスタッコスラリーのＷＳＲより低いＷＳＲを有し得る。
図Ａは、ステップが一つのミキサー、すなわち、主ミキサー１００を使用して発生する、実施形態を示す。スタッコ１０２および水１０４が、主ミキサー１００の中に挿入される一方、泡１０６は、改良排出口設計またはキャニスターを含み得る、排出導管１０８の下流に挿入され、泡は主ミキサー１００の胴体には挿入されないことを意味する。本質的に泡がない、スラリー１１０の一部分は、出口ポートからミキサー１００よりそらされ、例えば、濃縮層のスラリー１１２を形成するように、概して排出導管１０８から離れる。主ミキサー１００は、加圧スラリーラインを流れる、濃縮層のスラリー用のより小さい排出ポートから、無発泡スラリー１１０を追い出すポンプとして働く。湿潤形態１１４の添加物、特に増強添加物は、注入ポートを通って加圧スラリーラインの中に注入される。当業者のレベルの範囲内では判定され得るが、ラインは、増強添加物を含むスラリーを均一に混合するのを可能にするのに充分長い方が望ましいことを本発明者が発見した。スタッコまたは水を別個に導入する必要はない。描写Ａに見られる通り、端部スラリー流１１６および１１８もまた、当該技術分野で知られる通り、端部に使用するために所望の硬度を有するように、泡なしで主ミキサー１００からそらし得る。
図Ｂでは、二つのミキサー２００および２０２が連続して接続しているのを見ることができる。スタッコ２０４および水２０６が、主ミキサー２００に追加される。泡２０８は、排出導管２１０（改良排出口設計またはキャニスターを包含し得る）の中で、主ミキサー２００の胴体の下流に追加される。したがって、泡のないスラリー２１２は、出口ポートを通ってミキサー２００から出て、濃縮層用のより小さい二次ミキサー２０２の中に挿入することができ、増強添加物を含む乾燥および湿潤添加物２１４（例えば、別個のラインを経由して）は、所望の通りの濃縮効果を提供するように、別個に追加され得る。端部スラリー流２１４および２１６もまた、主排出２１０とは別のポートから出るように示されており、そこで泡を最小化し、所望されるスラリー流の硬度を提供する。
図Ｃでは、二つのミキサー３００および３０２があるが、スラリーは別個に作製され、各ミキサーは所望の通り、スタッコおよび水に対してそれぞれの投入量を有することを見ることができる。特に、スタッコ３０４および水３０６が、主ミキサー３００の中に追加される。泡３０８は、排出導管３１０（米国特許第６，４９４，６０９号および第６，８７４，９３０号に記載される通り、キャニスターまたは改良排出口設計を包含し得る）の中で、主ミキサー３００の胴体の下流に追加される。端部スラリー流３１２および３１４は、主排出３１０とは別のポートから出て、そこで泡を最小化し、所望されるスラリー流の硬度を提供し得る。濃縮層のスラリー３１６を形成するための二次ミキサー３０２では、スタッコおよび水３１８、３２０を追加し混合し得る。本明細書に記載する通り、増強添加物を含む乾燥および湿潤添加物（例えば、別個のラインを経由して）を、濃縮層ミキサー３０２の中に挿入し得る。そのため、濃縮層のスラリー３１６は、主ミキサー３００の中で形成されるコアのスラリーとは別個に調製される。
（１）（ａ）少なくとも水、スタッコおよび任意で増強添加物より形成される硬化石膏を備える、ボードコアであって、乾燥密度および乾燥厚さを有し、第１および第２コア面を正対関係で画定する、ボードコアと、
（ｂ）少なくとも水、スタッコおよび増強添加物より形成される、濃縮層であって、第１コア面に結合関係で配置され、ボードコアの乾燥密度より、少なくとも約１．１倍高い乾燥密度を有する、濃縮層と、を備え、
（ｉ）増強添加物が、コア形成において存在するとき、増強添加物は、ボードコア形成より濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）ボードコアの乾燥厚さは、濃縮層の乾燥厚さより大きい、複合石膏ボード。
（１６）デンプンは、濃縮層形成において、スタッコの重量で約５％から約４０％の量で含まれ、ボードコア形成において、スタッコの重量で約０％から約４％の量で含まれる、実施形態１１〜１５のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
（１８）増強添加物は、ポリビニルアルコールを含み、ポリビニルアルコールは、スタッコの重量で約１％から約５％の量で、濃縮層の中に存在し、スタッコの重量で約０％から約１％の量で、ボードコアの中に存在する、実施形態１７に記載の複合石膏ボード。
（１９）増強添加物は、ホウ酸を含み、ホウ酸は、スタッコの重量で約０．１％から約１％の量で、濃縮層の中に存在し、スタッコの重量で約０％から約．約０．１％の量で、ボードコアの中に存在する、実施形態１７に記載の複合石膏ボード。
（２１）ナノセルロース、マイクロセルロースまたはそれらのいかなる組み合わせは、スタッコの重量で約０．０５％から約１％の量で、濃縮層の中に存在し、スタッコの重量で約０％から約０．０１％の量で、ボードコアの中に存在する、実施形態２０に記載の複合石膏ボード。
（２３）石膏セメントは、濃縮層形成において、スタッコの重量で約５％から約３０％の量で含まれ、ボードコア形成において、スタッコの重量で約０％から約１０％の量で含まれる、実施形態２２に記載の複合石膏ボード。
（２６）ポリリン酸塩は、濃縮層形成において、スタッコの重量で約０．２％から約０．４％の量で含まれ、ボードコア形成において、スタッコの重量で約０％から約０．２％の量で含まれる、実施形態２４または２５に記載の複合石膏ボード。
（２９）分散剤は、濃縮層形成において、スタッコの重量で約０．１％から約０．２％の量で含まれ、ボードコア形成において、スタッコの重量で約０％から約０．４％の量で含まれる、実施形態２７または２８に記載の複合石膏ボード。
（３２）ボードコア形成用の水およびスタッコは、水対スタッコの割合が約０．３から約０．７である、実施形態１〜３１のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
（３３）濃縮層形成用の水およびスタッコは、水対スタッコの割合が約０．７から約２．０である、実施形態１〜３２のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
（４６）（ａ）第１スラリー、少なくとも水、スタッコおよび任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、第１スラリーは、第１の水対スタッコの割合を有し、コアは、第１密度を有し、コアは、第１および第２コア面を正対関係で画定する、ボードコアと、
（ｂ）少なくとも水、スタッコおよび増強添加物を備える、第２スラリーより形成される、濃縮層であって、第２スラリーは、第２の水対スタッコの割合を有し、濃縮層は、第１コア面に結合関係で配置され、濃縮層は、ボードコアの密度より少なくとも約１．１倍高い密度を有する、濃縮層と、を備え、
（ｉ）増強添加物が、第１スラリーの中に存在するとき、増強添加物は、第１スラリー中より、第２スラリー中により高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）ボードコアは、濃縮層の厚さより大きい厚さを有し、
（ｉｉｉ）第２の水対スタッコの割合は、第１の水対スタッコの割合より少なくとも約１．２倍高い、複合石膏ボード。
（４９）第２の水対スタッコの割合は、第１の水対スタッコの割合より少なくとも約１．４倍高い、実施形態４６〜４８のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
（５７）（ａ）少なくとも水、スタッコおよび任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、密度を有し、第１コア面を画定する、ボードコアと、
（ｂ）少なくとも水、スタッコおよび増強添加物より形成される、濃縮層であって、第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）増強添加物が、コア形成において存在するとき、増強添加物は、ボードコア形成より濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）ボードコアは、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有し、
（ｉｉｉ）濃縮層は、ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
（６３）（ａ）少なくとも水、スタッコおよび任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、密度を有し、第１コア面を画定する、ボードコアと、
（ｂ）少なくとも水、スタッコおよび増強添加物より形成される、濃縮層であって、第１コア面に結合関係で配置され、ボードコアの密度より少なくとも約１．１倍高い密度を有する、濃縮層と、を備え、
（ｉ）増強添加物が、コア形成において存在するとき、増強添加物は、ボードコア形成より濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）濃縮層は、ボードコアのヤング率より、少なくとも約１．５倍高いヤング率を有し、
（ｉｉｉ）濃縮層は、ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
（６８）（ａ）少なくとも水、スタッコおよび任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、第１コア面を画定する、ボードコアと、
（ｂ）少なくとも水、スタッコおよび増強添加物より形成される、濃縮層であって、第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）増強添加物が、ボードコア形成において含まれるとき、増強添加物は、ボードコア形成より濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）ボードコアは、濃縮層の厚さより大きい厚さを有し、
（ｉｉｉ）濃縮層は、ボードコアの平均コア硬度より、少なくとも約１．５倍大きい、平均コア硬度を有する、複合石膏ボード。
（７５）（ａ）少なくとも水、スタッコおよび任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、乾燥密度を有し、第１および第２コア面を正対関係で画定する、ボードコアと、
（ｂ）少なくとも水、スタッコおよび増強添加物より形成される、濃縮層であって、第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）増強添加物が、コア形成において存在するとき、濃縮層は、ボードコア形成において使用される、少なくとも約１．２倍の増強添加物より形成され、
（ｉｉ）ボードコアは、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有し、
（ｉｉｉ）濃縮層は、ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
（８２）（ａ）少なくとも水、スタッコ、ならびに任意で分散剤および／またはポリリン酸塩のうちの一つまたは両方より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、乾燥密度を有し、第１および第２コア面を正対関係で画定する、ボードコアと、
（ｂ）少なくとも水、スタッコならびにポリリン酸塩および分散剤のうちの一つまたは両方より形成される、濃縮層であって、第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）ポリリン酸塩および／または分散剤が、コア形成において存在するとき、ポリリン酸塩および／または分散剤は、ボードコア形成より濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）濃縮層は、ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
（８８）（ａ）スタッコ、水および増強添加物を備える、第１スラリーを調製するステップと、
（ｂ）濃縮層を形成するように、第１カバーシートに結合関係で第１スラリーを塗布するステップであって、濃縮層は、第１面および第２面を有し、第１濃縮層面は、第１カバーシートに面する、ステップと、
（ｃ）第２スラリーを形成するように、少なくとも水、スタッコおよび任意で増強添加物を混合するステップと、
（ｄ）第１面および第２面を有するボードコアを形成するように、濃縮層に結合関係で第２スラリーを塗布するステップであって、第１ボードコア面は、第２濃縮層面に面する、ステップと、
（ｅ）ボード前駆体を形成するように、第２ボードコア面に結合関係で第２カバーシートを塗布するステップと、
（ｆ）ボードを形成するように、ボード前駆体を乾燥させるステップと、を含み、
ｉ．第２スラリーが、増強添加物を包含するとき、増強添加物は、第２スラリーより第１スラリー中でより濃縮され、
ｉｉ．乾燥すると、ボードコアは、濃縮層の厚さより大きい厚さを有する、複合石膏ボードを作製する方法。
（９５）第２スラリーはさらに、スタッコを備える、実施形態８８〜９４のいずれか一つに記載の方法。
（１０２）（ａ）約０．７から約２の水対スタッコの割合を有する、第１スラリーを形成するように、少なくとも水、スタッコおよび増強添加物を混合するステップと、
（ｂ）第１面および第２面を有する濃縮層を形成するように、第１カバーシートに結合関係で第１スラリーを塗布するステップと、
（ｃ）約０．３から約１．１の水対スタッコの割合を有する、第２スラリーを形成するように、少なくとも水、スタッコおよび任意で増強添加物を混合するステップと、
（ｄ）第１密度を有するボードコアを形成するように、濃縮層に結合関係で第２スラリーを塗布するステップであって、ボードコアは、第１面および第２面を有し、第１ボードコア面は、濃縮層第１面に面し、第２濃縮層面は、第１カバーシートに面する、ステップと、
（ｅ）ボードを形成するように、第２コア面に結合関係で第２カバーシートを塗布するステップと、
（ｆ）ボードを乾燥させるステップと、を含み、
ｉ．第２スラリーが、増強添加物を包含するとき、増強添加物は、第２スラリーより第１スラリー中でより濃縮され、
ｉｉ．乾燥すると、ボードコアは、濃縮層の厚さより大きい厚さを有する、複合石膏ボードを作製する方法。
円板は、別個のスラリー組成物２Ａ〜２Ｏより調製された。比較組成物２Ａでは、デンプンがないため、総重量は７９９．８ｇであった。各組成物は、組み合わせられた乾燥および湿潤混合物より調製された。各湿潤混合物は、Ｃｏｎａｉｒ Ｃｏｒｐ．（ニュージャージー州イーストウィンザー）から市販されているＷａｒｉｎｇブレンダー（型式ＣＢ１５）のミキシングボウルの中で、水、分散剤、抑制剤１％溶液、分散剤およびトリメタリン酸ナトリウム１０％溶液の重さを量ることで調製された。トリメタリン酸ナトリウム１０％溶液は、トリメタリン酸ナトリウムの割合１０（重量）を、水９０（重量）の割合で溶解することによって調製し、一方、抑制剤１％溶液は、ジエチレントリアミン五酢酸の五ナトリウム塩（ミシガン州ミッドランドのＤＯＷ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＶｅｒｓｅｎｅ（登録商標） ８０）の水溶液から成り、Ｖｅｒｓｅｎｅｘ（登録商標） ８０の割合１（重量）を水９９（重量）の割合で混合することによって調製された。残りの原料、特に、スタッコ、耐熱促進剤およびデンプン（存在する場合）は重さを量り、乾燥混合物の中で調製された。耐熱促進剤は、すりつぶした粉末石膏およびデキストロースから成っていた。乾燥混合物は、湿潤原料と共にブレンダーの中に注がれ、５秒間浸され、その後１５秒間高速で混合された。
実施例４〜１０
以下の実施例４〜１０では、スラリー組成物を次のように調製した。各スラリー組成物は、ミキサー（すなわち、コアのスラリー用の主ミキサー、および濃縮層のスラリー専用の二次ミキサー）の中で組み合わせられた、乾燥および湿潤原料から調製された。水、トリメタリン酸ナトリウム、抑制剤、分散剤およびアラムを液状で追加した。抑制剤は、ジエチレントリアミン五酢酸の五ナトリウム塩（ミシガン州ミッドランドのＤＯＷ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＶｅｒｓｅｎｅｘ（登録商標） ８０）の形態であった。分散剤は、ポリナフタレンスルホン酸カルシウム塩（ｐｏｌｙ ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅ ｃａｌｃｉｕｍ ｓａｌｔ）（カナダ、カンディアクのＲｕｅｔｇｅｒｓ Ｐｏｌｙｍｅｒｓから販売されているＤＵＲＡＳＡＲ（登録商標））の形態であった。スタッコ、耐熱促進剤、ガラス繊維およびデキストロースを固形で追加した。所望の場合、石膏の水和速度を修正するために、アラムを任意で含めた。耐熱促進剤は、細かくした粉末石膏およびデキストロースから成っていた。裏（ｎｅｗｓ−ｌｉｎｅ）紙のカバーシートとの結合を向上させるために、一部の例では追加のデキストロースを追加した。
本実施例におけるスタッコスラリー（時には、石膏スラリーと呼ばれる）を強固にする速度は、アラムおよび抑制剤を使用して変更された。アラムの量をボード５Ｂにおいて減少して、硬化の速度を減少させ、抑制剤もボード５Ｂに追加して、硬化の速度を減少させた。

Claims (10)

  1. 複合石膏ボードであって、
    （ａ）少なくとも水、スタッコおよび任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、第１コア面を画定する、ボードコアと、
    （ｂ）少なくとも水、スタッコおよび前記増強添加物より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置され、かつ、前記ボードコアの乾燥密度よりも少なくとも１．１倍の乾燥密度を有する、濃縮層と、を備え、
    （ｉ）前記増強添加物が、前記ボードコア形成において含まれるとき、前記増強添加物は、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
    （ｉｉ）前記ボードコアは、前記濃縮層の乾燥厚さより大きい厚さを有し、前記濃縮層の前記乾燥厚さは、０．０５ｃｍから０．２３ｃｍであり、
    （ｉｉｉ）前記ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０の方法Ｂに従う、少なくとも６８ｌｂｆ（約３０２．４８Ｎ）の釘引き抜き抵抗を有する、複合石膏ボード。
  2. 複合石膏ボードであって、
    （ａ）少なくとも水、スタッコおよび任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、乾燥密度を有し、第１および第２コア面を正対関係で画定する、ボードコアと、
    （ｂ）少なくとも水、スタッコおよび前記増強添加物より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
    （ｉ）前記増強添加物が、前記コア形成において存在するとき、前記濃縮層は、前記ボードコア形成において使用される、少なくとも１．２倍の前記増強添加物より形成され、
    （ｉｉ）前記ボードコアは、３０ｐｃｆ（約４８０ｋｇ／ｍ ３ ）以下の乾燥密度を有し、
    （ｉｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアの乾燥密度の少なくとも１．１倍の乾燥密度を有し、
    （ｉｖ）前記濃縮層の厚さは、０．０５ｃｍから０．２３ｃｍであり、
    （ｖ）前記ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０の方法Ｂに従う、少なくとも６８ｌｂｆ（約３０２．４８Ｎ）の釘引き抜き抵抗を有する、複合石膏ボード。
  3. 複合石膏ボードであって、
    （ａ）少なくとも水、スタッコ、ならびに任意で分散剤および／またはポリリン酸塩のうちの一つまたは両方より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、乾燥密度を有し、第１および第２コア面を正対関係で画定する、ボードコアと、
    （ｂ）少なくとも水、スタッコならびにポリリン酸塩および分散剤のうちの一つまたは両方より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
    （ｉ）前記ポリリン酸塩および／または分散剤が、前記ボードコア形成において存在するとき、前記ポリリン酸塩は、存在する場合、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、前記分散剤は、存在する場合、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
    （ｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアの乾燥密度の少なくとも１．１倍の乾燥密度を有し、
    （ｉｖ）前記濃縮層の厚さは、０．０５ｃｍから０．２３ｃｍであり、
    （ｖ）前記ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０の方法Ｂに従う、少なくとも６８ｌｂｆ（約３０２．４８Ｎ）の釘引き抜き抵抗を有する、複合石膏ボード。
  4. 前記ボードは、３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
  5. 前記増強添加物は、デンプンを備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
  6. 前記デンプンは、ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、２０センチポイズから７００センチポイズの前記粘度を有する、アルファ化デンプンを備える、請求項５に記載の複合石膏ボード。
  7. 前記ボードコアは、３０ｐｃｆ（約４８０ｋｇ／ｍ ３ ）以下の乾燥密度を有する、請求項１および３〜６のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
  8. 前記濃縮層は、前記ボードコアのヤング率より、少なくとも約１．５倍高いヤング率を
    有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
  9. 前記濃縮層と前記ボードコアとの密度差が、少なくとも８ｐｃｆ（約１３０ｋｇ／ｍ３）である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
  10. 前記濃縮層はさらに、増強添加物より形成され、前記ボードコアは任意でさらに、増強添加物より形成され、前記増強添加物が、前記ボードコア形成において含まれるとき、前記増強添加物は、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれる、請求項３に記載の複合石膏ボード。
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