JP2020527531A - 中程度の粘度を有する未調理デンプンを含む石膏組成物、およびそれに関連する方法および製品 - Google Patents
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Abstract
石膏ボードであって、２つのカバーシート間に配設された硬化石膏芯であって、芯が、スタッコ、水、および少なくとも１つの未調理デンプンを含むスラリーから形成され、少なくとも１つの未調理デンプンが、ａ）ＨＷＶＡ法によって粘度が測定されたときに、２０〜３００ブラベンダー単位の熱水粘度、および／またはｂ）１５％の固形分のデンプン濃度の水を含むスラリー中にデンプンを置き、デンプンが３℃／分の速度で２５℃から９５℃まで加熱され、スラリーが１０分間９５℃に保持され、デンプンが−３℃／分の速度で５０℃に冷却される、７５ｒｐｍおよび７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ機器を使用することによって粘度が測定されたときに、１２０〜１０００ブラベンダー単位のピーク粘度を有し、かつ／または２５℃でブルックフィールド粘度計法によって粘度が測定されたときに、１０％の固形分で５〜５０センチポアズの冷水粘度を有する、硬化石膏芯を含む、石膏ボードを開示する。石膏ボードを調製する方法であって、（ａ）スタッコ、水、および少なくとも１つの未調理デンプンａ）またはｂ）を含むスラリーを混合することと、（ｂ）第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間にスラリーを配設して、湿潤アセンブリを形成することと、（ｃ）湿潤アセンブリをボードに切断することと、（ｄ）ボードを乾燥させることであって、乾燥したボードが約３５ｐｃｆ（５６０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有し、ボードがＡＳＴＭ４７３−１０の方法Ｂに従って少なくとも約７２ｌｂｓ−ｆの釘抜き抵抗を有する、乾燥させることと、を含む、方法をさらに開示する。【選択図】図１
Description
硬化石膏は、建築構造および改築のためのパネルおよび他の製品を含む、多くの製品で使用されている周知の材料である。１つのそのようなパネル（多くの場合、石膏ボードと称される）は、２つのカバーシート間に挟持された硬化石膏芯の形態であり（例えば、紙直面ボード）、建物の内壁および天井の乾式壁構造で一般的に使用される。多くの場合、「スキムコート」と称される１つ以上の緻密層が、芯のいずれかの側、通常は紙−芯界面に含まれてもよい。
石膏（硫酸カルシウム二水和物）は、天然に存在し、岩石の形態で採掘することができる。また、煙道ガス脱硫などの工業工程の副産物として、合成形態（当該技術分野では「シンギプ」と呼ばれる）である可能性もある。いずれの供給源（天然または合成）からでも、石膏を高温で焼成してスタッコ（すなわち、典型的には硫酸カルシウム半水和物の形態の焼石膏）を形成し、その後、再水和して所望の形状（例えば、ボードとして）の硬化石膏を形成することができる。ボードの製造中、スタッコ、水、および必要に応じて他の原料が、典型的には、ピンミキサ（その用語は当該技術分野において使用される）内で混合される。スラリーは、ミキサから、スキムコート（存在する場合）のうちの１つがすでに適用された（多くの場合、ミキサの上流で）カバーシートを運ぶ移動コンベヤ上に形成および放出される。スラリーは、紙上に広げられる（スキムコートは、任意に紙上に含まれる）。スキムコートの有無にかかわらず、別のカバーシートがスラリー上に適用されて、例えば、形成プレートなどを用いて、望ましい厚さのサンドイッチ構造を形成する。混合物は、鋳造され、硬化されて、焼石膏と水との反応によって硬化（すなわち、再水和）石膏を形成して、結晶性水和石膏（すなわち、硫酸カルシウム二水和物）のマトリックスを形成する。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し、それにより、生成物中の石膏構造に強度を付与するのは、焼石膏の望ましい水和である。熱は、残りの遊離（すなわち、未反応）水を除去して、乾燥生成物を得るために必要とされる（例えば、窯内で）。
排出される余分な水は、システムの非効率性を表す。水を除去するにはエネルギーの投入が必要であり、乾燥手順に対応するために製造工程が遅延する。しかしながら、システムにおける水の量の減少は、ボード重量および強度を含む市販用製品の他の重要な側面の妥協なしでは非常に困難であることが判明している。
この背景技術の記載が、読み手を補助するために本発明者らによって作られており、従来技術の参照としても、示された問題のうちのいずれもそれら自体が当該技術分野において理解されたという指示としてもみなされるものではないことが理解されるであろう。記載された原理は、いくつかの点および実施形態では、他のシステムに固有の問題を緩和することができるが、保護された技術革新の範囲は、本明細書に記述された任意の特定の問題を解決する特許請求の範囲に記載された本発明の能力によってではなく、添付の特許請求の範囲によって定義される。
本発明は、少なくとも部分的に、様々な石膏関連スラリー、ボード、方法、および製品における所望の粘度を有する未調理デンプンの使用に関する。本発明の実施形態によると、得られた製品、例えば石膏ボード（本明細書で使用する場合、内壁表面、天井、パーティションなどに使用される乾式壁を含むウォールボードの形態など）の強度を高めるために、所望の粘度の未調理デンプンを石膏スラリーに含めることができる（スタッコ、水、および泡、分散剤、ポリリン酸塩、促進剤、遅延剤などのうちの１つ以上などの他の所望の添加剤と共に）。より具体的には、デンプンは、（ｉ）本明細書に記載の熱水粘度アッセイ（ＨＷＶＡ法）に従って約２０ＢＵ〜約３００ＢＵの熱水粘度、および／または（ｉｉ）１５％の固形分のデンプン濃度の水を含むスラリー中にデンプンを置き、デンプンが３℃／分の速度で２５℃から９５℃まで加熱され、スラリーが１０分間９５℃に保持され、デンプンが−３℃／分の速度で５０℃に冷却される、７５ｒｐｍおよび７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ機器を使用することによって粘度が測定されたときに、約１２０ＢＵ〜約１０００ＢＵの中程度のピーク粘度を有する。いかなる特定の理論に束縛されることを望まないが、本明細書に記載の粘度を有する未調理デンプンは、デンプン分子が顆粒から出て、それによりスタッコスラリーから得られる石膏組成物に強度を与える（例えば、硬化石膏の連結マトリックスを含む）と考えられる。
有益なことに、本発明の実施形態による所望の粘度の未調理デンプンは、概して、重く、アルファ化デンプンよりもばらつきが少なく、より高い嵩密度を示す。これに関して、アルファ化デンプンは、嵩密度のばらつきが大きい可能性があり、スタッコスラリーへのデンプンの供給が不正確になる可能性がある。加えて、所望の粘度の未調理デンプンは、有益なことに、石膏ウォールボード製造工程におけるより少ない水需要を可能にし得る。例えば、所望の粘度の未調理デンプンは、他の点では同じスタッコスラリー中のアルファ化デンプンと比較して、スタッコスラリー中の水需要を少なくとも約１０％（例えば、少なくとも約２０％）減らすことができる。
したがって、一態様では、本発明は石膏ボードを提供する。ボードは、２つのカバーシート間に配設された硬化石膏芯であって、芯が、スタッコ、水、および少なくとも１つの未調理デンプンを含むスラリーから形成され、少なくとも１つの未調理デンプンが、約２０ブラベンダー単位（「ＢＵ」）〜約３００ブラベンダー単位の熱水粘度を有する、硬化石膏芯を含む。粘度はＨＷＶＡ法によって測定される。
別の態様では、本発明は、スタッコスラリー（「スタッコスラリー」と呼ばれることもある）を提供する。スラリーは、スタッコ、水、および少なくとも１つの未調理デンプンを含み、少なくとも１つの未調理デンプンは、ＨＷＶＡ法によって粘度が測定されたときに、約２０ブラベンダー単位〜約３００ブラベンダー単位の熱水粘度を有する。
別の態様では、本発明は、石膏ボードを調製する方法を提供する。本方法は、少なくとも水、スタッコ、および少なくとも１つの未調理デンプンを含み、少なくとも１つの未調理デンプンは、ＨＷＶＡ法によって粘度が測定されたときに、約２０ブラベンダー単位〜約３００ブラベンダー単位の熱水粘度を有する。スラリーは、第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間に配設されて、湿潤アセンブリを形成する。湿潤アセンブリはボードに切断され、ボードは乾燥される。
別の態様では、本発明は、繊維を含む音響構成要素および少なくとも１つの未調理デンプンを含む音響パネルであって、少なくとも１つの未調理デンプンが、ＨＷＶＡ法によって粘度が測定されたときに、約２０ブラベンダー単位〜約３００ブラベンダー単位の熱水粘度を有する、音響パネルを提供する。パネルは、好ましくは、ＡＳＴＭ Ｃ ４２３−０２に従って少なくとも約０．５のノイズ低減係数を有する。
別の態様では、本発明は石膏ボードを提供する。ボードは、２つのカバーシート間に配設された硬化石膏芯であって、芯が、スタッコ、水、および少なくとも１つの未調理デンプンを含むスラリーから形成され、少なくとも１つの未調理デンプンが、約１２０ブラベンダー単位（「ＢＵ」）〜約１０００ブラベンダー単位の熱水粘度を有する、硬化石膏芯を含む。粘度は、１５％の固形分のデンプン濃度の水を含むスラリー中に前記デンプンを置き、デンプンが３℃／分の速度で２５℃から９５℃まで加熱され、スラリーが１０分間９５℃に保持され、デンプンが−３℃／分の速度で５０℃に冷却される、７５ｒｐｍおよび７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ機器を使用することによって測定される。最大粘度はピーク粘度として記録される。
別の態様では、本発明は別の石膏ボードを提供する。石膏ボードは、２つのカバーシート間に配設された硬化石膏芯であって、芯が、スタッコ、水、および少なくとも１つの未調理デンプンを含むスラリーから形成され、少なくとも１つの未調理デンプンは、ブルックフィールド粘度計法によって２５℃で粘度が測定されたときに、水中に１０％の固形分で約１センチポアズ〜約５０センチポアズの冷水粘度を有する、硬化石膏芯を含む。
別の態様では、本発明は、スタッコスラリー（「スタッコスラリー」と呼ばれることもある）を提供する。スラリーは、スタッコ、水、および少なくとも１つの未調理デンプンを含み、少なくとも１つの未調理デンプンは、１５％の固形分のデンプン濃度の水を含むスラリー中にデンプンを置き、デンプンが３℃／分の速度で２５℃から９５℃まで加熱され、スラリーが１０分間９５℃に保持され、デンプンが−３℃／分の速度で５０℃に冷却される、７５ｒｐｍおよび７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ機器を使用することによって粘度が測定されたときに、約１２０ブラベンダー単位〜約１０００ブラベンダー単位のピーク粘度を有する。
別の態様では、本発明は別のスタッコスラリーを提供する。スラリーは、スタッコ、水、および少なくとも１つの未調理デンプンを含み、少なくとも１つの未調理デンプンは、ブルックフィールド粘度計法によって２５℃で粘度が測定されたときに、水中に１０％の固形分で約１センチポアズ〜約５０センチポアズの冷水粘度を有する。
別の態様では、本発明は、石膏ボードを調製する方法を提供する。本方法は、少なくとも水、スタッコ、および少なくとも１つの未調理デンプンを混合させることを含み、少なくとも１つの未調理デンプンは、１５％の固形分のデンプン濃度の水を含むスラリー中にデンプンを置き、デンプンが３℃／分の速度で２５℃から９５℃まで加熱され、スラリーが１０分間９５℃に保持され、デンプンが−３℃／分の速度で５０℃に冷却される、７５ｒｐｍおよび７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ機器を使用することによって粘度が測定されたときに、約１２０ブラベンダー単位〜約１０００ブラベンダー単位のピーク粘度を有する。スラリーは、第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間に配設されて、湿潤アセンブリを形成する。湿潤アセンブリはボードに切断され、ボードは乾燥される。
別の態様では、本発明は、石膏ボードを調製する方法を提供する。本方法は、少なくとも水、スタッコ、および少なくとも１つの未調理デンプンを混合することを含み、少なくとも１つの未調理デンプンは、ブルックフィールド粘度計法によって２５℃で粘度が測定されたときに、水中に１０％の固形分で約１センチポアズ〜約５０センチポアズの冷水粘度を有する。スラリーは、第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間に配設されて、湿潤アセンブリを形成する。湿潤アセンブリはボードに切断され、ボードは乾燥される。
別の態様では、本発明は、繊維を含む音響構成要素および少なくとも１つの未調理デンプンを含む音響パネルであって、少なくとも１つの未調理デンプンが、１５％の固形分のデンプン濃度の水を含むスラリー中にデンプンを置き、デンプンが３℃／分の速度で２５℃から９５℃まで加熱され、スラリーが１０分間９５℃に保持され、デンプンが−３℃／分の速度で５０℃に冷却される、７５ｒｐｍおよび７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ機器を使用することによって粘度が測定されたときに、約１２０ブラベンダー単位〜約１０００ブラベンダー単位のピーク粘度を有する、音響パネルを提供する。パネルは、好ましくは、ＡＳＴＭ Ｃ ４２３−０２に従って少なくとも約０．５のノイズ低減係数を有する。
別の態様では、本発明は、繊維を含む音響構成要素および少なくとも１つの未調理デンプンを含む音響パネルであって、少なくとも１つの未調理デンプンが、ブルックフィールド粘度計法によって２５℃で粘度が測定されたときに、水中に１０％の固形分で約１センチポアズ〜約５０センチポアズの冷水粘度を有する、音響パネルを提供する。パネルは、好ましくは、ＡＳＴＭ Ｃ ４２３−０２に従って少なくとも約０．５のノイズ低減係数を有する。
本発明の実施形態は、少なくとも部分的に、スタッコスラリー（「石膏スラリー」と呼ばれることもある）中に、石膏スラリーから形成された１つ以上の石膏層を有する得られたボードの強度を高めるための未調理デンプンを含むことを前提としている。一態様では、未調理デンプンは、本明細書に記載の熱水粘度アッセイ（ＨＷＶＡ）法に従って約２０ブラベンダー単位〜約３００ブラベンダー単位の熱水粘度を有する。追加的または代替的な態様では、未調理デンプンは、「中程度の」ピーク粘度（例えば、本明細書に記載の方法に従って測定される約１２０ブラベンダー単位〜約１０００ブラベンダー単位）を有するとして特徴付けられる。本明細書に記載の粘度測定方法論に従ってデンプンが特定の条件下に置かれた場合に粘度特性が決定されるが、これらの条件下で未調理デンプンをスラリーに加える必要がないことが理解されるであろう。紙の芯結合を強化するために小鎖の移動性デンプンが使用されたにもかかわらず、芯強度は大幅には改善されなかったため、非移行性の未調理デンプンの従来の使用は、石膏スラリーでは望ましくなかった。本発明の実施形態は、予期せぬことに、この欠点を克服する。
驚くべきことに、所望の熱水粘度を有するデンプンは、得られたボード製品の強度を高めるために石膏スラリーで使用するのに効果的であることが分かっている。本明細書に記載のように、石膏（スタッコ）スラリーで使用するための中程度の熱水粘度、すなわち、ＨＷＶＡ法に従って約２０ＢＵ〜約３００ＢＵを選択すると、驚くべきことに、所望の分子径および最終製品の石膏層の良好な得られた強度をもたらす。これに関して、熱水粘度は、例えば、タピオカ、小麦、ジャガイモ、トウモロコシ、および他のデンプンを含む様々なデンプンの所望の分子径と相関することが予期せぬことに発見された。トウモロコシデンプンが使用されるいくつかの実施形態では、本明細書で考察するピーク粘度を使用して、分子径を相関させることができる。この点に関して、ピーク粘度はトウモロコシデンプンの分子径およびよってボード強度と効果的に相関することが発見された。いかなる特定の理論に縛られることを望まないが、驚くべきことに、いずれか１つの種類のデンプンについて、ピーク粘度は分子量と相関する。しかしながら、２種類の異なるデンプンの間には、この相関関係が存在しない場合がある。例えば、小麦デンプンの場合、ピーク粘度が高いトウモロコシデンプンよりもピーク粘度が低いほうが分子径が大きい場合があり得る。したがって、驚くべきことにかつ予期せぬことに、熱水粘度は、様々なデンプン全体の分子径とのより良い相関関係を有することが分かった。しかしながら、必要に応じて、単一のデンプンを評価する場合、本明細書に記載のピーク粘度を使用することができる。
本発明による未調理デンプンを含めることは、例えば、いくつかの実施形態で一致して、デンプン効率（例えば、より少ないデンプンを使用することができるようにする）、製品強度の向上、および水需要などに関する利益を与えることが分かった。本発明の実施形態によると、デンプン効率、水需要、および／または強度に関するものを含む利益は、２０ＢＵ未満もしくは３００ＢＵを超える熱水粘度、および／または１２０ＢＵ未満もしくは１０００ＢＵを超えるピーク粘度を有する非ゼラチン化デンプン（未調理）に比べて顕著な改善および進歩を表す。加えて、いくつかの実施形態では、驚くべきことにかつ予期せぬことに、未調理デンプンを含むスラリーの乾燥速度は、アルファ化デンプンを含むスラリーの乾燥速度と類似していることが分かった。未調理のデンプンはデンプンをゼラチン化するために余分な熱エネルギーを吸収する必要があるため、これは特に驚くべきことである。これらの発見は、限定されないが、原料のコスト削減、製造効率の向上、製品強度の向上などを含む非常に多くの利点をもたらし、例えば、十分な強度特性を有するより軽量な製品を可能にする。
本発明による未調理デンプンは、本発明の実施形態においてボードに石膏層を形成するためのスタッコスラリーに含めることができ、任意に芯の片面または主要な両面にスキムコートを有する石膏ボード層（例えば、芯）と共に使用することができる。いくつかの実施形態では、未調理デンプンを含むスタッコスラリーから形成されたボード芯は、同一出願人による同時係属中の米国特許出願第１５／１８６，１７６号、同第１５／１８６，２１２、同第１５／１８６，２３２、同第１５／１８６，２５７（これらの濃縮層配列は参照により本明細書に組み込まれる）に記載のように、芯の片面または主要な両面に濃縮層を有し得る。
デンプンは、炭水化物として分類され、２つの種類のポリサッカライド、すなわち、直鎖アミロースおよび分岐アミロペクチンを含む。デンプン顆粒は、例えば、偏光下で見られるときに半結晶性であり、室温で水に不溶性である。
デンプンは、本発明の実施形態により未調理である。未調理デンプンは冷水不溶性であり、半結晶構造を有することを特徴とする。典型的には、未調理デンプンは湿式粉砕によって得られ、調理済みデンプンの場合のように湿潤デンプンを加熱することによって変性されない。本発明による未調理デンプンは、冷水可溶性であり、かつ非結晶構造を有することを特徴とする調理済みデンプンとは異なることに留意されたい。調理済みデンプンは、湿潤デンプンを加熱することによって調製され、例えば、押出技術によって調製され得る。例えば、同時係属中の米国特許出願第１４／４９４，５４７、同第１４／０４４，５８２号、および同第１３／８３５，００２号を参照されたい。調理済みデンプンは、デンプン顆粒の結晶構造が溶融し、偏光を用いた顕微鏡下での複屈折の消失によって特徴付けられるデンプンゼラチン化をもたらすので、時々アルファ化デンプンと称される。
好ましい未調理デンプンは、同じ強度特性を与えず、それらがそれらの鎖長が小さいために紙−芯界面に移動する際に紙−芯結合の増強のために当該技術分野で使用される、酸変性移動性デンプンとは異なる。酸変性移動性デンプンは、最小分子量、典型的には、約６，０００ダルトン未満の分子量を有する。本発明の実施形態による好ましい未調理デンプンは、移動性デンプンよりも高い分子量、例えば、少なくとも約１５，０００ダルトンを有する。平均分子量は、熱水粘度によって示される。好ましい未調理デンプンは、約２０ＢＵ〜約３００ＢＵの熱水粘度を有する。
いくつかの実施形態では、未調理デンプンは、アルファ化デンプンで見られるよりもばらつきの少ない、より高い嵩密度を有する。これは、例えば、一貫した密度により、容量フィーダーがより正確かつ一貫してデンプンを加えることができるため、驚くほど有用である。例えば、いくつかの実施形態では、嵩密度は、約３５ｐｃｆ〜約５０ｐｃｆ、約３５ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆ、約３７ｐｃｆ〜約５０ｐｃｆ、約３７ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆ、約４０ｐｃｆ〜約５０ｐｃｆ、約４０ｐｃｆ〜約４７ｐｃｆ、約４０ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆ、約４１ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆであり得る。
本発明による未調理デンプンとは対照的に、ゼラチン化は、デンプン顆粒の結晶構造が融解し、デンプン分子が水中に溶解され、良好な分散液をもたらすように、デンプンが水中に置かれ、加熱（「調理」）される工程である。デンプン顆粒をゼラチン化形態に変換する場合、デンプン顆粒は水不溶性であるため、最初に、デンプン顆粒は、水中でほとんど粘度を与えないことが分かっている。温度が上昇するにつれて、デンプン顆粒は膨潤し、結晶構造はゼラチン化温度で融解する。ピーク粘度は、デンプン顆粒が最大の膨潤を有するときに達成される。さらに加熱すると、デンプン顆粒を破壊し、デンプン分子を水中に溶解し、粘度が急激に低下する。冷却後、デンプン分子は再会合して、３Ｄゲル構造を形成し、ゲル構造により粘度が増加する。
本発明の実施形態による未調理デンプンは、典型的には、天然の顆粒形態である。本発明のいくつかの実施形態によると、粒状未調理形態は、石膏ウォールボード製造中に（例えば、窯内で）少なくともある程度のゼラチン化を受ける場合がある。
本発明の実施形態による所望の粘度を達成するために、未調理デンプン分子は、例えば、グルコース単位間のグリコシド結合を加水分解して所望の分子量を達成するように酸変性され得る。例えば、このような変性には、酸変性、酵素変性、および／または他の方法が含まれ得る。最も一般的に使用されるデンプン変換酵素は、α−アミラーゼ（アルファ−アミラーゼ）である。酵素加水分解反応は、ｐＨを調整するか、または加熱することによって停止され得る。酸変性デンプンを調製するために、非変性デンプンの水性懸濁液を、例えば、少量の酸、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、フッ化水素酸などの強酸で処理することができることが理解されるであろう。反応時間を調整することによって、解重合の程度を変更することができる。例えば、適切な流動性が達成された場合、例えば、工程内の実験室管理によって決定された場合、弱アルカリを導入して酸を中和し、加水分解を停止させる。したがって、酸変性デンプンは様々な流動性で調製され得る。また、酸変性デンプンは、中和後、さらに精製することなく直接使用し得るか、または塩を除去するために精製され得る。酸変性デンプンの最終用途は、精製の望ましさを決定する場合がある。例えば、硫酸で変性され、水酸化カルシウムで中和されたデンプンの組成物には、スタッコおよび水スラリーに加えることができる硫酸塩およびカルシウムイオンが含まれる場合がある。スタッコにはすでに硫酸イオンおよびカルシウムイオンが含まれているため、スラリーに加える前に硫酸変性デンプンを精製する必要はない可能性がある。したがって、精製の望ましさを決定するための考慮事項には、例えば、酸およびアルカリ塩基の同一性、およびスラリーに硫酸イオンまたはカルシウムイオン以外の他のイオンを加えることが望ましいかどうかが含まれる。
本発明による粘度特性を示す未調理デンプンは、製品（例えば、ウォールボード）の強度に大きな利点を提供する。デンプンは、３つのヒドロキシル基を含むグルコースモノマーを含有するため、デンプンは、石膏結晶への水素結合のための多くの部位を提供する。いかなる特定の理論にも束縛されることを望まないが、熱水粘度特性を示す未調理デンプンの分子径は、デンプン分子の最適な可動性を可能にし、デンプン分子を石膏結晶と整列させて、石膏結晶へのデンプンの良好な結合を促進し、例えば、水素結合を介して、得られた結晶石膏マトリックスを強化すると考えられる。より長い鎖長およびより高い分子量（粘度が過度に高い）、ならびにより短い鎖長およびより低い分子量（粘度が過度に低い）のそれぞれいずれかを有する、所望の熱水粘度範囲外の粘度を有する未調理デンプンは、同じ利益の組み合わせを提供しない。したがって、石膏結晶と所望の熱水粘度の未調理デンプン分子との最適な結合により、事実上、結晶石膏マトリックスの強度が向上し、従来のデンプンと比較してその強度を促進するために必要なデンプンが少なくなる。未調理デンプンは、未調理デンプンを含むスタッコスラリーの驚くほど高い流動性のため、驚くべきことにかつ予期せぬことに、石膏スラリーの水需要が低くなる。
石膏（スタッコ）スラリーに加えられる未調理デンプンは、望ましくは、約２０ＢＵ〜約３００ＢＵの熱水粘度によって示される中程度の分子量を有する。未調理デンプンの中程度の熱水粘度は、本明細書に記載のＨＷＶＡ法に従って決定される。中程度のピーク粘度は、以下の方法で測定される。ブラベンダーのピーク粘度は、７５ｒｐｍ、７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ（Ｃ．Ｗ．Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ）を使用して測定される。デンプンは、水中で１５％の濃度を有するスラリーである。デンプンスラリーを２５℃から９５℃まで３℃／分の速度で加熱する。その後、−３℃／分の速度で５０℃に冷却されるまで、９５℃で１０分間保持する。ピーク粘度は最大粘度として決定される。
未調理デンプンの熱水粘度は、概して、２０ＢＵを上回り、約２０ＢＵ〜約３００ＢＵ、例えば、約２０ＢＵ〜約２８０ＢＵ、約２０ＢＵ〜約２５０ＢＵ、約２０ＢＵ〜約２００ＢＵ、約２０ＢＵ〜約１７５ＢＵ、約２０ＢＵ〜約１５０ＢＵ、約２０ＢＵ〜約１２５ＢＵ、約２０ＢＵ〜約１００ＢＵ、約２０ＢＵ〜約７５ＢＵ、約２０ＢＵ〜約５０ＢＵ、約３０ＢＵ〜約３００ＢＵ、約３０ＢＵ〜約２８０ＢＵ、約３０ＢＵ〜約２５０ＢＵ、約３０ＢＵ〜約１５０ＢＵ、約３０ＢＵ〜約１２５ＢＵ、約３０ＢＵ〜約１００ＢＵ、約３０ＢＵ〜約７５ＢＵ、約３０ＢＵ〜約５０ＢＵ、約５０ＢＵ〜約３００ＢＵ、約５０ＢＵ〜約２８０ＢＵ、約５０ＢＵ〜約２５０ＢＵ、約５０ＢＵ〜約２００ＢＵ、約５０ＢＵ〜約１５０ＢＵ、約５０ＢＵ〜約１００ＢＵ、約１００ＢＵ〜約３００ＢＵ、約１００ＢＵ〜約２８０ＢＵ、約１００ＢＵ〜約２５０ＢＵ、約１００ＢＵ〜約２００ＢＵ、約１００ＢＵ〜約１５０ＢＵ、約１５０ＢＵ〜約３００ＢＵ、約１５０ＢＵ〜約２８０ＢＵ、約１５０ＢＵ〜約２５０ＢＵ、約１５０ＢＵ〜約２００ＢＵ、約２００ＢＵ〜約３００ＢＵ、または約２００ＢＵ〜約２８０ＢＵであり得る。
いくつかの実施形態では、デンプンは、少なくとも約１００ブラベンダー単位のピーク粘度を有し、約１２０ブラベンダー単位〜約１０００ブラベンダー単位、例えば、約１２０ブラベンダー単位〜約８７５ブラベンダー単位、約１２０ブラベンダー単位〜約８５０ブラベンダー単位、約１２０ブラベンダー単位〜約７００ブラベンダー単位、約１２０ブラベンダー単位〜約５５０ブラベンダー単位、約１２０ブラベンダー単位〜約４６０ブラベンダー単位、約１２０ブラベンダー単位〜約３００ブラベンダー単位、約１５０ブラベンダー単位〜約１０００ブラベンダー単位、約１５０ブラベンダー単位〜約８５０ブラベンダー単位、約１５０ブラベンダー単位〜約７５０ブラベンダー単位、約１５０ブラベンダー単位〜約５００ブラベンダー単位、約１５０ブラベンダー単位〜約３００ブラベンダー単位、約２５０ブラベンダー単位〜約８５０ブラベンダー単位、約２５０ブラベンダー単位〜約６００ブラベンダー単位、約２５０ブラベンダー単位〜約５００ブラベンダー単位、約３００ブラベンダー単位〜約８７５ブラベンダー単位、約３５０ブラベンダー単位〜約８００ブラベンダー単位、約３５０ブラベンダー単位〜約７５０ブラベンダー単位、約４００ブラベンダー単位〜約１０００ブラベンダー単位、約４００ブラベンダー単位〜約８７５ブラベンダー単位、約４００ブラベンダー単位〜約７００ブラベンダー単位、約５００ブラベンダー単位〜約８５０ブラベンダー単位、約５００ブラベンダー単位〜約７００ブラベンダー単位、約６００ブラベンダー単位〜約１０００ブラベンダー単位などであり得る。
未調理デンプンの特性は、冷水中で低粘度（すなわち、７７°Ｆ（２５℃）の温度）を有することを含み、対照的に、アルファ化デンプンの特性は、冷水中で瞬間高粘度を有することを含む。本開示による未調理デンプンは、好ましくは、冷水中で約５０センチポアズ未満、例えば、約４０センチポアズ以下、約３０センチポアズ以下、約２０センチポアズ以下、または約１０センチポアズ以下（例えば、約１センチポアズ〜約５０センチポアズ、約１センチポアズ〜約４０センチポアズ、約１センチポアズ〜約３０センチポアズ、約１センチポアズ〜約２０センチポアズ、約１センチポアズ〜約１０センチポアズ、約５センチポアズ〜約５０センチポアズ、約５センチポアズ〜約３０センチポアズ、約５センチポアズ〜約２０センチポアズ、約３センチポアズ〜約１５センチポアズ、約３センチポアズ〜約１０センチポアズ、約３センチポアズ〜約７センチポアズなど）の冷水粘度を有する。冷水粘度は、ブルックフィールド粘度計法に従って、以下のような試験プロファイルで測定される。デンプン（２０ｇ、乾燥）を、Ｗａｒｉｎｇブレンダー（モデル３１ＢＬ９２）の水（１８０ｇ）中に、低速で１５秒間混合しながら加える。デンプン溶液（２００ｇ）を計量カップに移す。２番パドルおよび６０ＲＰＭを選択する。２０秒で測定した粘度値をデンプンの粘度として使用する。
本発明の実施形態による未調理デンプンは、有益なことに、水との混合が容易である。これは水中での粘度が低いためである。対照的に、アルファ化デンプンは、望ましくないことに、混合中に水溶液中に形成される１つ以上の大きな塊を特徴とする状態である「フィッシュアイ」を引き起こすことがあり得る。任意の特定の理論に縛られることは望まないが、混合処理中に、大きな塊がデンプンの急速な吸水によって引き起こされ、塊の水の貫通を防止する、塊の表面に粘性膜を成形すると考えられる。未調理デンプンは、それらの冷水不溶性のためにフィッシュアイ状態を回避すると考えられており、これは、デンプン顆粒の分離をもたらす。
好適な未調理デンプンの例としては、例えば、トウモロコシデンプン（通常、ワックス状、かつ／または高アミロース）、Ａ型小麦デンプン、Ｂ型小麦デンプン、エンドウマメデンプン、ジャガイモデンプン、タピオカ、デンプンヒドロキシル基上に置換基（例えば、酢酸塩、リン酸塩、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピル）を有する置換デンプン、またはそれらの任意の組み合わせを含む特定の代表的な例と共に、天然穀類デンプン、天然根デンプン、天然塊茎デンプン、および／または化学変性デンプンのうちの１つ以上が挙げられるが、これらに限定されない。
スタッコスラリーは、通常、製造工程中にピンまたはピンレスメインミキサ内で形成される。しかしながら、ミキサへの原料の導入方法は異なる場合がある。例えば、ミキサに入れる前に構成要素の様々な組み合わせを予め混合してもよく、例えば、１つ以上の乾燥原料および／または１つ以上の湿潤原料を予め混合してもよい。本明細書で使用される「スラリーに加える」ことにより、石膏（スタッコ）スラリーが本明細書に記載のように形成されるミキサに入れる前に、任意の好適な方法で原料を予め混合することができることが理解されるであろう。
本発明の特徴である所望の熱水および／またはピーク粘度特性の未調理デンプンは、湿潤形態または乾燥形態でスタッコスラリーに含めることができる。湿潤形態の場合、デンプンは任意の好適な濃度で含めることができ、他の湿潤原料と予め混合することができる。
本明細書で使用する場合、未調理とは、スタッコスラリーに含まれる前のデンプンのゼラチン化の程度が約５％未満（例えば、約３％未満、またはゼロなど約１％未満）であることを意味する。いくつかの実施形態では、石膏ウォールボード製造工程、例えば、過剰な水分を除去するための乾燥手順の窯で高温にさらされると、未調理デンプンは部分的または完全にゼラチン化され得る。
本発明の実施形態による熱水および／またはピーク粘度特性を有する未調理デンプンは、驚くべきことにかつ予期せぬことに、スラリーに比較的少量（固形分／固形分ベース）含まれ、さらにボードの著しい強度向上を達成することができる。したがって、本発明の好ましい実施形態では、熱水および／またはピーク粘度特性を有する未調理デンプンは、スタッコの約２重量％以下など、スタッコの約５重量％以下（例えば、約１重量％〜約４％）の量でスタッコスラリーに含まれる。例えば、未調理デンプンは、スタッコの約０．５重量％〜約５重量％、スタッコの約０．５重量％〜約４重量％、約１重量％〜約３重量％、約１重量％〜約２重量％、約１．５重量％〜約２重量％などの量で含まれ得る。
所望の熱水および／またはピーク粘度特性を有する未調理デンプンは、本発明の実施形態による他のデンプンと組み合わせることができる。例えば、所望の粘度特性を示す未調理デンプンを他のデンプンと組み合わせて、特に水需要の増加が許容される場合、芯強度と紙−芯結合との両方を強化することができる。したがって、本発明のいくつかの実施形態では、スタッコスラリーは、熱水および／またはピーク粘度特性を有する１つ以上の未調理デンプン、ならびに１つ以上の他の種類のデンプンを含み得る。他のデンプンには、例えば、アルファ化デンプンが含まれ得る。実施例には、例えば米国特許出願公開第２０１２／０１１３１２４号に記載されているＶＭＡ法に従って、それぞれ約７７３センチポアズまたは１００センチポアズの粘度を有するアルファ化トウモロコシデンプンが含まれる。他のデンプンはまた、例えば、移動性酸変性デンプンなどの非アルファ化デンプン、ならびに約２０ＢＵ未満もしくは３００ＢＵを超える熱水粘度を有するか、または１２０ブラベンダー単位未満もしくは１０００ブラベンダー単位を超えるピーク粘度を有する、ゼラチン化されていないアルキル化デンプン、例えばエチル化デンプンなどの形態であり得る。デンプンの組み合わせは、石膏スラリーに加える前に、予め混合され得る（例えば、任意にスタッコなどの他の構成要素との乾式混合物中に、または他の湿潤原料との湿潤混合物中に）か、または石膏スラリー中に一度に１つずつ含まれ得るか、またはそれらの任意の変形例であり得る。任意の好適な割合の所望の熱水および／またはピーク粘度特性を有する未調理デンプンならびに他のデンプンが含まれる場合がある。スタッコスラリーに加えられる総デンプン含有量の百分率として所望の熱水および／またはピーク粘度特性を有する未調理デンプンの含有量は、例えば、少なくとも約１０重量％、例えば、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９９％、少なくとも約１００％、またはそれらの間の任意の範囲であり得る。例示的な実施形態では、所望の熱水および／またはピーク粘度特性を有する未調理デンプンと他のデンプンとの比率は、約２５：７５、約３０：７０、約３５：６５、約５０：５０、約６５：３５、約７０：３０、約７５：２５などであり得る。
デンプン構成要素に加えて、スラリーは、水、スタッコ、起泡剤（単に「泡」と呼ばれるときもある）、および必要に応じて他の添加剤を含むように配合される。スタッコは、硫酸カルシウムアルファ半水和物、および／または硫酸カルシウムベータ半水和物の形態であり得る。いくつかの実施形態では、ベータ形態が好ましい。スタッコは、繊維質または非繊維質であり得る。起泡剤は、硬化石膏の連続結晶マトリックス内に空気間隙分布を形成するために含まれ得る。いくつかの実施形態では、起泡剤は、主重量部分の不安定構成要素と、少重量部分の安定構成要素（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場合）とを含む。安定構成要素に対する不安定構成要素の重量比は、硬化石膏芯内に空気間隙分布を形成するのに有効である。例えば、米国特許第５，６４３，５１０号、同第６，３４２，２８４号、および同第６，６３２，５５０号を参照されたい。好適な間隙分布および壁厚（独立して）は、特により低密度のボード（例えば、約３５ｐｃｆ未満）で強度を高めるのに有効であり得ることが分かっている。例えば、ＵＳ２００７／００４８４９０およびＵＳ２００８／００９００６８を参照されたい。一般に、直径約５μｍ以下の間隙を有する蒸発水間隙もまた、前述の空気（泡）間隙と共に総間隙分布に寄与する。いくつかの実施形態では、約５ミクロン以下の孔径を有する間隙に対する約５ミクロンを超える孔径を有する間隙の体積比は、約０．５：１〜約９：１、例えば、約０．７：１〜約９：１、約０．８：１〜約９：１、約１．４：１〜約９：１、約１．８：１〜約９：１、約２．３：１〜約９：１、約０．７：１〜約６：１、約１．４：１〜約６：１、約１．８：１〜約６：１、約０．７：１〜約４：１、約１．４：１〜約４：１、約１．８：１〜約４：１、約０．５：１〜約２．３：１、約０．７：１〜約２．３：１、約０．８：１〜約２．３：１、約１．４：１〜約２．３：１、約１．８：１〜約２．３：１などである。いくつかの実施形態では、起泡剤は、例えば、スタッコの約０．５重量％未満、例えば、約０．０１％〜約０．５％、約０．０１％〜約０．４％、約０．０１％〜約０．３％、約０．０１％〜約０．２％、約０．０１％〜約０．１％、０．０２％〜約０．４％、約０．０２％〜約０．３％、約０．０２％〜約０．２％などの量でスラリー中に存在する。
促進剤（例えば、湿潤石膏促進剤、耐熱促進剤、および気候安定化促進剤）および遅延剤などの添加剤は周知であり、必要に応じて含まれ得る。例えば、米国特許第３，５７３，９４７号および同第６，４０９，８２５号を参照されたい。
いくつかの実施形態では、例えば、窯内の過剰な水を排出する前に、膨れおよび芯カバーシート結合の剥離を含む、ボード製造工程における特定の欠陥を回避するために、水和速度が調整される。水和速度は、数分で５０％の水和（単に「５０％水和」と呼ばれる）に達するのに必要な時間で測定することができる。好ましい実施形態によると、セグメントを窯に入れる前に、硬化スタッコスラリーのリボンを所望のセグメントにナイフで効果的に切断し、その後、さらに処理してその最終寸法のボードを形成し、膨れ、層間剥離などの欠陥を回避するためには、所望の５０％の水和時間が選択されることが分かった。驚くべきことにかつ予期せぬことに、水和速度を調整することによって（例えば、スタッコスラリーの促進剤および／または遅延剤の量を合わせることによって）、膨れ、剥離、層間剥離、および／またはボードの石膏層とカバーシート間の不十分な結合などのボード欠陥の発生を低減または回避することができる。特定の理論に縛られることを望まないが、未調理デンプンは、アルファ化デンプンに見られるほど多くの汚染物質を含まない。未調理デンプンの汚染物質含有量が低いため、ボードの調製中のスタッコ硬化工程に対する遅延効果が低くなる。いかなる特定の理論に束縛されることを望まないが、水和速度が過度に速いと、ボードは、剥離、膨れなどの特定の欠陥を生じやすくなる。未調理デンプンはアルファ化デンプンによって提供されるよりも遅延効果が少ないため、未調理デンプンがスタッコスラリーで使用する場合、スタッコスラリーで使用する促進剤の量を少なくする必要があることが分かっている。
当業者によって理解されるように、促進剤の正確な量は、環境条件、石膏の品質および純度などの違いにより、異なる製造条件の間で変化する。スタッコスラリー中の促進剤含有量は、特定の施設の状況に応じて任意の好適な量で低減され得る。いくつかの実施形態では、アルファ化デンプンを含むがその他の点で同じスタッコスラリーに使用される促進剤の量と比較して、未調理デンプンを含むスタッコスラリーでは促進剤の量を約４０％以下減らすことができる。例えば、促進剤の量は、未調理デンプンを含むスタッコスラリーで（未調理デンプンの代わりにアルファ化デンプンを使用する同じスラリーと比較して）約１％〜約４０％、例えば、約１％〜約３５％、約１％〜約３０％、約１％〜約２５％、約１％〜約２３％、約１％〜約２０％、約１％〜約１５％、約５％〜約４０％、約５％〜約３５％、約５％〜約３０％、約５％〜約２５％、約５％〜約２３％、約５％〜約２０％、約５％〜約１５％、約１０％〜約４０％、約１０％〜約３５％、約１０％〜約３０％、約１０％〜約２５％、約１０％〜約２３％、約１０％〜約２０％、約１０％〜約１５％、約１５％〜約４０％、約１５％〜約３５％、約１５％〜約３０％、約１５％〜約２５％、約１５％〜約２０％、約２０％〜約４０％、約２０％〜約３５％、約２０％〜約３０％、約２０％〜約２５％減らすことができる。
当業者によって理解されるように、そのような所望の水和速度を達成するために使用される促進剤および／または遅延剤の量は、異なる製造条件の異なる条件（例えば、異なる製造施設または調査施設で異なる場合がある、石膏の純度および品質など）により異なる。いくつかの実施形態では、促進剤（例えば、耐熱促進剤）は、スタッコの約０．５重量％〜約４重量％、例えば、約１重量％〜約２重量％の量でスタッコスラリーに含まれ得る。
促進剤および／または遅延剤が含まれるいくつかの実施形態では、促進剤および／または遅延剤は、それぞれ、固形分ベースで、例えば、スタッコの約０重量％〜約５重量％（例えば、約０．１重量％〜約３重量％）、例えば、スタッコの約０重量％〜約１重量％（例えば、約０．０１重量％〜約０．０８重量％）の量で、石膏スラリー中に存在し得る。例えば、十分な強度でより軽量な製品を可能にするための強度を付与するため、永久変形を回避するため、例えば、製品が製造ラインを下って移動するコンベヤ上に設定されているときにグリーン強度を促進するため、耐火性を促進するため、耐水性を促進するなどのために、必要に応じて他の添加剤が含まれ得る。
例えば、スラリーは、いくつかの実施形態では、流動性を高めるために少なくとも１つの分散剤を任意に含むことができる。デンプンおよび他の原料と同様に、分散剤は、芯スラリー中に、他の乾燥原料と共に乾燥形態で、かつ／または他の液体原料と共に液体形態で含まれ得る。分散剤の例としては、ナフタレンスルホン酸およびホルムアルデヒドの縮合生成物である、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）および誘導体などのナフタレンスルホン酸塩；ならびにポリカルボン酸エーテルなどのポリカルボキシレート分散剤、例えば、ＰＣＥ２１１、ＰＣＥ１１１、１６４１、１６４１Ｆ、もしくはＰＣＥ ２６４１型分散剤、例えば、ＭＥＬＦＬＵＸ ２６４１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ ２６５１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ １６４１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ ２５００Ｌ分散剤（ＢＡＳＦ）、およびＣｏａｔｅｘ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣＯＡＴＥＸ Ｅｔｈａｃｒｙｌ Ｍ；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が挙げられる。リグノスルホン酸塩は、亜硫酸蒸解を使用した木材パルプの生産からの副生成物である、水溶性アニオン高分子電解質ポリマーである。本開示の実施形態の原理の実施において有用なリグニンの一例は、Ｒｅｅｄ Ｌｉｇｎｉｎ Ｉｎｃ．から入手可能なＭａｒａｓｐｅｒｓｅ Ｃ−２１である。
低分子量分散剤は概して好ましい。低分子量ナフタレンスルホン酸塩分散剤は、より高い粘度、より高い分子量の分散剤よりも低い水需要の傾向があるため、好ましい。したがって、約３，０００〜約１０，０００（例えば、約８，０００〜約１０，０００）の分子量が好ましい。別の例として、ＰＣＥ２１１型分散剤に関して、いくつかの実施形態において、分子量は約２０，０００〜約６０，０００であってもよく、それは、６０，０００を超える分子量を有する分散剤よりも小さい遅延を呈する。
ナフタレンスルホン酸塩の一例は、ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なＤＩＬＯＦＬＯである。ＤＩＬＯＦＬＯは、水中４５％ナフタレンスルホン酸塩溶液であるが、例えば、約３５重量％〜約５５重量％の固形分の範囲内の他の水溶液もまた、容易に入手可能である。ナフタレンスルホン酸塩は、例えば、ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なＬＯＭＡＲ Ｄなど、乾燥固形分または粉末形態で使用され得る。別の例示的なナフタレンスルホン酸塩は、Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐ．から入手可能なＤＡＸＡＤである。
含まれる場合、分散剤は、例えば、スタッコの約０．１重量％〜約５重量％、例えば、約０．１重量％〜約４重量％、約０．１重量％〜約３重量％、約０．２重量％〜約３重量％、約０．５重量％〜約３重量％、約０．５重量％〜約２．５重量％、約０．５重量％〜約２重量％、約０．５重量％〜約１．５重量％などの任意の好適な（固形分／固形分）量で含まれ得る。
必要に応じて、１つ以上のリン酸塩含有化合物がスラリーに任意に含まれ得る。例えば、いくつかの実施形態において有効なリン酸塩含有構成要素としては、水溶性構成要素が挙げられ、イオン、塩、または酸、すなわち、縮合リン酸の形態であってもよく、それらのそれぞれは、２つ以上のリン酸単位；縮合リン酸塩の塩またはイオン（それぞれが２つ以上のリン酸塩単位を含む）；およびオルトリン酸塩の一塩基塩または一価イオン、ならびに水溶性環状ポリリン酸塩の塩を含む。例えば、米国特許第６，３４２，２８４号、同第６，６３２，５５０号、同第６，８１５，０４９号、および同第６，８２２，０３３号を参照されたい。
リン酸塩組成物は、本発明のいくつかの実施形態によるリン酸塩含有構成要素は、グリーン強度、永久的な変形（例えば、たわみ）への抵抗性、寸法安定性などを強化することができる。例えば、トリメタリン酸ナトリウム、トリメタリン酸カリウム、トリメタリン酸リチウム、およびトリメタリン酸アンモニウムを含む、トリメタリン酸塩化合物が使用され得る。トリメタリン酸ナトリウム（ＳＴＭＰ）が好ましいが、例えば、テトラメタリン酸ナトリウム、約６〜約２７の反復リン酸塩単位を有し、分子式Ｎａｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１（式中、ｎ＝６〜２７）を有するヘキサメタリン酸ナトリウム、分子式Ｋ４Ｐ２Ｏ７を有するピロリン酸四カリウム、分子式Ｎａ３Ｋ２Ｐ３Ｏ１０を有するトリポリリン酸三ナトリウム二カリウム、分子式Ｎａ５Ｐ３Ｏ１０を有するトリポリリン酸ナトリウム、分子式Ｎａ４Ｐ２Ｏ７を有するピロリン酸四ナトリウム、分子式Ａｌ（ＰＯ３）３を有するトリメタリン酸アルミニウム、分子式Ｎａ２Ｈ２Ｐ２Ｏ７を有する酸性ピロリン酸ナトリウム、１，０００〜３，０００の反復リン酸塩単位を有し、分子式（ＮＨ４）ｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１（式中、ｎ＝１，０００〜３，０００）を有するポリリン酸アンモニウム、または２以上の反復リン酸単位を有し、分子式Ｈｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１（式中、ｎは２以上である）を有するポリリン酸を含む、他のリン酸塩が好適であり得る。
リン酸塩は、乾燥形態または水中形態（例えば、約５％〜約２０％のリン酸塩溶液、例えば、約１０％の溶液）で含まれ得る。含まれる場合、リン酸塩は、スタッコの約０．０１重量％〜約０．５重量％、例えば、スタッコの約０．０３重量％〜約０．４重量％、約０．１重量％〜約０．３重量％、または約０．１２重量％〜約０．４重量％などの任意の好適な量（固形分／固形分ベース）であり得る。
例えば、シロキサン（耐水性）；繊維；アルミニウムトリハイドライト（ＡＴＨ）、水酸化マグネシウムなどの熱シンク添加剤、および／または高膨張粒子（例えば、１５６０°Ｆで約１時間加熱した場合、元の体積の約３００％以上まで膨張可能）を含む、耐火製品および／または耐水性製品に好適な添加剤も任意に含まれ得る。これらおよび他の原料の記載については、例えば、同時係属中の、一般に譲渡された米国出願第１３／４００，０１０号（２０１２年２月１７日出願）を参照されたい。いくつかの実施形態では、高膨張バーミキュライトが含まれるが、他の耐火性材料が含まれてもよい。本開示による、何らかの耐火関連製品のボードは、約１７分以上、例えば、約２０分以上、約３０分以上、約４５分以上、約６０分以上などの断熱指数（ＴＩ）、ならびに／またはｘ−ｙ方向の約１０％未満の高温収縮（約１５６０°Ｆ（８５０℃）の温度で）、および少なくとも約２％、例えば、少なくとも約５％、少なくとも約１０％、少なくとも約１５％、または少なくとも約２０％のｚ方向の膨張を有し得る。耐火性または耐水性添加剤は、例えば、火災等級などに応じて、所望される任意の好適な量で含まれ得る。例えば、耐火性添加剤または耐水性添加剤は、含まれる場合、スタッコの約０．５重量％〜約１０重量％、例えば、スタッコの約１重量％〜約１０重量％、約１重量％〜約８重量％、約２重量％〜約１０重量％、約２重量％〜約８重量％などの量であり得る。
シロキサンは、含まれる場合、好ましくは、乳剤の形態で加えられる。次に、スラリーが、シロキサンの重合を促進して高架橋シリコーン樹脂を形成する条件下で成形および乾燥される。シロキサンの重合を促進して高架橋シリコーン樹脂を形成する触媒を、石膏スラリーに加え得る。いくつかの実施形態では、Ｗａｃｋｅｒ−Ｃｈｅｍｉｅ ＧｍｂＨ（Ｍｕｎｉｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ）によってＳＩＬＲＥＳ ＢＳ ９４という名で販売されている無溶媒メチル水素シロキサン流体が、シロキサンとして使用され得る。この製品は、水または溶媒を含まないシロキサン流体である。いくつかの実施形態では、乾燥原料の重量に基づき、約０．３％〜約１．０％のＢＳ ９４シロキサンが使用され得ることが企図されている。例えば、いくつかの実施形態では、乾燥スタッコ重量に基づき、約０．４％〜約０．８％のシロキサンを使用することが好ましい。
スラリー配合物は、任意の好適な水／スタッコ比、例えば、約０．４〜約１．３で作製され得る。しかしながら、本発明の熱水粘度および／またはピーク粘度特性を有する未調理デンプンは、他のデンプンと比較して、デンプンを調整するためにスラリーに加える必要がある水の量を低減するため、スラリーは、いくつかの実施形態では、特に低重量／密度で、他のデンプン含有石膏スラリーにとって従来のものよりも低い水／スタッコ比の投入量で配合することができる。例えば、いくつかの実施形態では、水／スタッコ比は、約０．４〜約１．２、約０．４〜約１．１、約０．４〜約１、約０．４〜約０．９、約０．４〜約０．８５、約０．４５〜約０．８５、約０．５５〜約０．８５、約０．５５〜約０．８、約０．６〜約０．９、約０．６〜約０．８５、約０．６〜約０．８などであり得る。
カバーシートは、任意の好適な材料および坪量で形成され得る。有益なことに、熱水粘度および／またはピーク粘度を特徴とする未調理デンプンを含むスラリーから形成されたボード芯は、いくつかの実施形態では、より軽量のボード（例えば、約３５ｐｃｆ以下の密度を有する）についてさえ、例えば、４５ｌｂｓ／ＭＳＦ未満（例えば、約３３ｌｂｓ／ＭＳＦ〜４５ｌｂｓ／ＭＳＦ）などのより低い坪量のカバーシートを有するボードにおいてさえ、十分な強度を提供する。しかしながら、必要に応じて、いくつかの実施形態では、例えば、釘抜き抵抗をさらに高めるために、または取り扱いを強化して、例えば、エンドユーザにとって望ましい「感触」特性を促進するために、より重い坪量が使用され得る。いくつかの実施形態では、特により低密度ボードの強度を高めるために、カバーシートのうちの一方または両方が紙から形成され得、例えば、少なくとも約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ（例えば、約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約６５ｌｂｓ／ＭＳＦ、約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約６０ｌｂｓ／ＭＳＦ、約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約５５ｌｂｓ／ＭＳＦ、約５０ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約６５ｌｂｓ／ＭＳＦ、約５０ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約６０ｌｂｓ／ＭＳＦなど）の坪量を有し得る。必要に応じて、いくつかの実施形態では、一方のカバーシート（例えば、設置時に「表面」の紙面）が、例えば、釘抜き抵抗および取り扱いを強化するために、前述のより高い坪量を有し得、もう一方のカバーシート（例えば、ボードが設置されたときに「裏面」のシート）は、必要に応じてやや低い坪量（例えば、約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ未満、例えば、約３３ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ（例えば、約３３ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約４０ｌｂｓ／ＭＳＦ）の坪量を有し得る。
ボード重量は、厚さの関数である。ボードは一般に異なる厚さで作製されるため、ボード密度は、ボード重量の尺度として本明細書で使用される。本発明の実施形態による未調理熱水粘度および／またはピーク粘度デンプンの利点は、例えば、４０ｐｃｆ以下、例えば、約１０ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、１２ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、約１６ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約３７ｐｃｆなどの様々なボード密度にわたって見られ得る。しかしながら、本発明の好ましい実施形態は、より低い密度で特定の有用性を有し、本発明の未調理の熱水粘度および／またはピーク粘度デンプンによって提供される強化された強度は、有益なことに、他のデンプンから作製されたボードよりも良好な強度およびより少ない水需要でより軽量のボードの生産を可能にする。例えば、いくつかの実施形態では、ボード密度は、例えば、約１２ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約１２ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約１２ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆ、約１６ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約１６ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆ、約１６ｐｃｆ〜約２４ｐｃｆ、約１８ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約１８ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約２７ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約２７ｐｃｆ〜約３４ｐｃｆ、約３０ｐｃｆ〜約３４ｐｃｆ、約２７ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆなどであり得る。
本発明の所望の熱水および／またはピーク粘度特性を有する未調理デンプンは、本発明による製品に強度向上を提供し、これは、より低い重量／密度で特に有益であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、米国特許出願公開第２０１４／０１１３１２４に記載のように、２インチキューブ試験（泡なし）に従って鋳造されたボード芯または他のスラリーは、好ましくは、少なくとも約１１００ｐｓｉ、例えば、少なくとも約１２００ｐｓｉ、少なくとも約１５００ｐｓｉ、少なくとも約１９００ｐｓｉ、少なくとも約１９５０ｐｓｉ、少なくとも約２０００ｐｓｉ、少なくとも約２０５０ｐｓｉ、少なくとも約２１００ｐｓｉ、少なくとも約２１５０ｐｓｉ、少なくとも約２２００ｐｓｉ、少なくとも約２２５０ｐｓｉ、少なくとも約２３００ｐｓｉ、少なくとも約２３５０ｐｓｉなどの圧縮強度を示す。このような湿潤圧縮強度は、例えば、窯内でボードを乾燥させる前の製造手順中の損傷を低減または防止するために望ましい。加えて、本発明のいくつかの実施形態によるボードは、良好な（例えば、アルファ化デンプンを含むスラリーから形成されたボードよりも良好な）湿潤圧縮強度を有する。例えば、いくつかの実施形態では、ボードは、鋳造開始から３分後（例えば、スラリーが製造ラインで紙に堆積されるとき）に少なくとも約１５０ｐｓｉ（例えば、少なくとも約１７０ｐｓｉ）、鋳造開始から５分後に少なくとも約４６０ｐｓｉ（例えば、少なくとも約５００ｐｓｉまたは少なくとも約５２０ｐｓｉ）、鋳造開始から約７分後に５８０ｐｓｉ超、および／または鋳造開始から１０分後に少なくとも約５９０ｐｓｉの湿潤圧縮強度を有し得る。
いくつかの実施形態では、本発明によるボードは、ＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃ４７３−１０の方法Ｂによる試験プロトコルに適合する。例えば、いくつかの実施形態では、ボードが１／２インチの厚さで鋳造されると、ボードは、ＡＳＴＭＣ ４７３の方法Ｂに従って決定される少なくとも約６５ｌｂ（例えば、少なくとも約６８ｌｂ、少なくとも約７０ｌｂ、少なくとも約７２ｌｂ、少なくとも約７５ｌｂ、少なくとも約７７ｌｂなど）の釘抜き抵抗を有する。曲げ強度に関して、いくつかの実施形態では、１／２インチの厚さのボードに鋳造する場合、ボードは、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３に従って決定されるように、機械方向に少なくとも約３６ｌｂ（例えば、少なくとも約３８ｌｂ、少なくとも約４０ｌｂなど）、および／または機械横断断方向に少なくとも約１０７ｌｂ（例えば、少なくとも約１１０ｌｂ、少なくとも約１１２ｌｂなど）の曲げ強度を有する。加えて、いくつかの実施形態では、ボードは、ＡＳＴＭＣ−４７３−１０の方法Ｂに従って決定されるように、少なくとも約１１ポンドの平均芯硬度を有し得る。少なくとも部分的に本発明の実施形態の熱水粘度および／またはピーク粘度特性のために、これらの規格は、本明細書に記載のより低密度のボード（例えば、約３５ｐｃｆ以下）に関しても満たすことができる。
本開示の実施形態による製品は、典型的な製造ラインで作製され得る。例えば、ボード製造技術は、例えば、米国特許第７，３６４，６７６号および米国特許出願公開第２０１０／０２４７９３７号に記載されている。簡単に言えば、石膏ボードの場合、工程は、典型的には、カバーシートを移動コンベヤ上に放出することを伴う。石膏ボードは通常「裏向き」に形成されるため、このカバーシートは、そのような実施形態において、「正面」カバーシートである。
石膏スラリーの乾燥構成要素および／または湿潤構成要素が、ミキサ（例えば、ピンミキサ）に供給され、そこでそれらは、撹拌されて石膏スラリーを形成する。ミキサは、本体と、放出導管とを備える（例えば、当該技術分野において既知のゲート−キャニスタ−ブートの配列、または米国特許第６，４９４，６０９号および同第６，８７４，９３０号に記載の配列）。いくつかの実施形態では、放出導管は、例えば、米国特許出願公開第２０１２／０１６８５２７ Ａ１号（出願第１３／３４１，０１６号）および米国特許出願公開第２０１２／０１７０４０３ Ａ１号（出願第１３／３４１，２０９号）に記載されるものなど、単一の供給口または複数の供給口のいずれかを有するスラリー分配器を含み得る。それらの実施形態では、複数供給口を有するスラリー分配器を使用することによって、放出導管は、米国特許出願公開第２０１２／０１７０４０３ Ａ１号に記載のものなど、好適な分流器を含み得る。起泡剤は、必要に応じて、ミキサの放出導管内（例えば、米国特許第５，６８３，６３５号および同第６，４９４，６０９号に記載のゲート内）、または本体内に加えられ得る。起泡剤を含む全ての原料が加えられた後に放出導管から放出されたスラリーは、主要な石膏スラリーであり、ボード芯を形成するであろう。このボード芯スラリーは、移動している正面カバーシート上に放出される。
正面カバーシートは、スラリーの比較的緻密な層の形態で薄いスキムコートを有してもよい。また、当該技術分野において既知のハードエッジが、例えば、正面スキムコートを形成する同じスラリー流から形成され得る。泡が放出導管に挿入される実施形態において、二次的な石膏スラリーの流れは、ミキサ本体から除去されて、高密度スキムコートスラリーを形成し得、これは次に、当該技術分野において既知の正面スキムコートおよびハードエッジを形成するために使用され得る。含まれる場合、通常、正面スキムコートおよびハードエッジは、芯スラリーが、通常ミキサの上流に堆積される前に、移動している正面カバーシート上に堆積される。放出導管から放出された後、芯スラリーは、必要に応じて、正面カバーシート（任意に、スキムコートを有する）にわたって分割され、第２のカバーシート（典型的には、「背面」カバーシート）で被覆されて、最終生成物の前駆体であるサンドイッチ構造の形態で、湿潤アセンブリを形成する。第２のカバーシートは、第２のスキムコートを任意に有してもよく、これは、存在する場合、正面スキムコートと同じかまたは異なる二次的な（高密度）石膏スラリーから形成され得る。カバーシートは、紙、繊維マット、または他の種類の材料（例えば、ホイル、プラスチック、ガラスマット、不織布材料、例えば、セルロースおよび無機充填剤のブレンドなど）から形成されてもよい。
これによって提供された湿潤アセンブリは、生成物が所望の厚さにサイズ決定される（例えば、形成プレートを介して）形成ステーション、およびそれが所望の長さに切断される１つ以上のナイフ区分に運ばれる。湿潤アセンブリは、硬化されて、硬化石膏のインターロッキング結晶マトリックスを形成し、余分な水は、乾燥工程を使用して除去される（例えば、窯を通してアセンブリを輸送することによって）。また、堆積したスラリーから大きい間隙または空気ポケットを取り除くために、石膏ボードの製造において振動を使用することが一般的である。上記の手順の各々、ならびにそのような手順を実施するための工程および装置は、当該技術分野で既知である。
本発明の熱水および／またはピーク粘度を特徴とする未調理デンプンは、例えば、石膏ウォールボード、音響（例えば、天井）タイル、石膏・木質繊維ウォールボードなどの石膏セルロース繊維製品などの様々な製品の配合に使用することができる。いくつかの実施形態では、そのような製品は、本開示の実施形態によるスラリーから形成され得る。
したがって、所望の熱水および／ピーク粘度を特徴とする未調理デンプンは、本明細書に記載のように、本発明の実施形態の紙面石膏ボード以外の製品において有益な効果を有し得る。例えば、熱水および／またはピーク粘度を有することを特徴とする未調理デンプンは、ボードカバーシートが繊維マットの形態であるマット面製品（例えば、織布）に使用することができる。マットは、任意に、水透過性を低下させる仕上げを有し得る。そのようなマット面製品を作製する際に含まれ得る他の原料、ならびに繊維マットのための材料、および製造方法は、例えば、米国特許第８，０７０，８９５号ならびに米国特許出願公開第２００９／０２４７９３７号で考察されている。
加えて、石膏−セルロース製品は、セルロースホスト粒子（例えば、木材繊維）、石膏、熱水および／またはピーク粘度の未調理デンプン、および必要に応じて他の原料（例えば、シロキサンなどの耐水性添加剤）の形態であり得る。他の原料および製造方法は、例えば、米国特許第４，３２８，１７８号、同第４，２３９，７１６号、同第４，３９２，８９６号、同第４，６４５，５４８号、同第５，３２０，６７７号、同第５，８１７，２６２号、および同第７，４１３，６０３号で考察されている。
本発明の実施形態による熱水および／またはピーク粘度を特徴とする未調理デンプンは、様々な種類の音響パネル（例えば、天井タイル）でも使用することができる。デンプンは、いくつかの実施形態で所望されるように、焼石膏、水、および他の原料と混合することができる。しかしながら、いくつかの実施形態による熱水および／またはピーク粘度の未調理デンプンは、焼石膏での使用に限定されない。いくつかの実施形態による熱水および／またはピーク粘度の未調理デンプンは、デンプンと繊維（例えば、ミネラルウールなど）などの非凝結構成要素との間に良好な結合を提供することができる。いくつかの実施形態では、パネルは、ＡＳＴＭ Ｃ ４２３−０２に従って、少なくとも約０．５（例えば、少なくとも約０．７または少なくとも約１）のノイズ低減係数を有する。音響タイルの原料および製造方法の考察については、例えば、米国特許第１，７６９，５１９号、同第６，４４３，２５８号、同第７，３６４，０１５号、同第７，８５１，０５７号、同第７，８６２，６８７号を参照されたい。
本発明は、以下の例示的な実施形態によってさらに例示される。しかしながら、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
（１）石膏ボード、スラリー、または本明細書に記載の石膏ボードを作製するための方法。
（２）２つのカバーシート間に配設された硬化石膏芯であって、芯が、スタッコ、水、および少なくとも１つの未調理トウモロコシデンプンを含むスラリーから形成され、少なくとも１つの未調理トウモロコシデンプンが、１５％の固形分のデンプン濃度の水を含むスラリー中にデンプンを置き、デンプンが３℃／分の速度で２５℃から９５℃まで加熱され、スラリーが１０分間９５℃に保持され、デンプンが−３℃／分の速度で５０℃に冷却される、７５ｒｐｍおよび７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ機器を使用することによって粘度が測定されたときに、約１２０ブラベンダー単位〜約１０００ブラベンダー単位のピーク粘度を有する、硬化石膏芯を含む、石膏ボード。
（３）未調理デンプンが、約４１ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆの嵩密度を有する、実施形態２の石膏ボード。
（４）未調理デンプンが約１２０ＢＵ〜約８７５ＢＵのピーク粘度を有する、実施形態２または３の石膏ボード。
（５）未調理デンプンが、約３００ＢＵ〜約８７５ＢＵのピーク粘度を有する、実施形態４の石膏ボード。
（６）未調理デンプンが、約４００ＢＵ〜約８７５ＢＵのピーク粘度を有する、実施形態５の石膏ボード。
（７）未調理デンプンが酸変性されている、実施形態２〜６のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（８）未調理デンプンが、ブルックフィールド粘度計法に従って測定されたときに、約５０センチポアズ未満の冷水粘度を有する、実施形態２〜７のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（９）未調理デンプンが、約１センチポアズ〜約４０センチポアズの冷水粘度を有する、実施形態８の石膏ボード。
（１０）未調理デンプンが、約１センチポアズ〜約２０センチポアズの冷水粘度を有する、実施形態８の石膏ボード。
（１１）スラリーが分散剤をさらに含む、実施形態１〜１０のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（１２）分散剤がナフタレンスルホン酸塩である、実施形態１１の石膏ボード。
（１３）分散剤がスタッコの約０．１〜約４重量％の量で存在する、実施形態１１または１２の石膏ボード。
（１４）スラリーがポリリン酸塩をさらに含む、実施形態１〜１３のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（１５）ポリリン酸塩がトリメタリン酸ナトリウムである、実施形態１４の石膏ボード。
（１６）ポリリン酸塩がスタッコの約０．１〜約０．３重量％の量で存在する、実施形態１４または１５の石膏ボード。
（１７）ボードが、約１６ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆの密度を有する、実施形態１〜１６のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（１８）ボードが、約２０ｐｃｆ〜約３１ｐｃｆの密度を有する、実施形態１７の石膏ボード。
（１９）ボードが、ＡＳＴＭ ４７３−１０の方法Ｂに従って少なくとも約７２ｌｂ−ｆの釘抜き抵抗を有する、実施形態１〜１８のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（２０）２つのカバーシート間に配設された硬化石膏芯であって、芯が、スタッコ、水、および少なくとも１つの未調理デンプンを含むスラリーから形成され、少なくとも１つの未調理デンプンが、ブルックフィールド粘度計法によって２５℃で粘度が測定されたときに、１０％の固形分で約５センチポアズ〜約５０センチポアズの冷水粘度を有する、硬化石膏芯を含む、石膏ボード。
（２１）未調理デンプンが、約４１ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆの嵩密度を有する、実施形態２０の石膏ボード。
（２２）未調理デンプンが、約１２０ＢＵ〜約１０００ＢＵのピーク粘度を有する、実施形態２０または２１の石膏ボード。
（２３）未調理デンプンが、約３００ＢＵ〜約８７５ＢＵの粘度を有する、実施形態２２の石膏ボード。
（２４）未調理デンプンが、約４００ＢＵ〜約８７５ＢＵの粘度を有する、実施形態２３の石膏ボード。
（２５）未調理デンプンが酸変性されている、実施形態２０〜２４のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（２６）未調理デンプンが、ブルックフィールド粘度計法に従って測定されたときに、約５０センチポアズ未満の冷水粘度を有する、実施形態２０〜２５のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（２７）未調理デンプンが、約１センチポアズ〜約４０センチポアズの冷水粘度を有する、実施形態２６の石膏ボード。
（２８）未調理デンプンが、約１センチポアズ〜約２０センチポアズの冷水粘度を有する、実施形態２７の石膏ボード。
（２９）スラリーが分散剤をさらに含む、実施形態２０〜２８のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（３０）分散剤がナフタレンスルホン酸塩である、実施形態２９の石膏ボード。
（３１）分散剤が、スタッコの約０．１〜約５重量％の量で存在する、実施形態２９または３０の石膏ボード。
（３２）スラリーがポリリン酸塩をさらに含む、実施形態２０〜３１のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（３３）ポリリン酸塩がトリメタリン酸ナトリウムである、実施形態３２の石膏ボード。
（３４）ポリリン酸塩が、スタッコの約０．１重量％〜約０．３重量％の量で存在する、実施形態３２または３３の石膏ボード。
（３５）ボードが約１６ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆの密度を有する、実施形態２０〜３４のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（３６）ボードが約２０ｐｃｆ〜約３１ｐｃｆの密度を有する、実施形態３５の石膏ボード。
（３７）ボードが、ＡＳＴＭ ４７３−１０の方法Ｂに従って少なくとも約７２ｌｂ−ｆの釘抜き抵抗を有する、実施形態２０〜３６のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（３８）スラリーは、スタッコ、水、および少なくとも１つの未調理デンプンを含み、少なくとも１つの未調理デンプンは、１５％の固形分のデンプン濃度の水を含むスラリー中にデンプンを置き、デンプンが３℃／分の速度で２５℃から９５℃まで加熱され、スラリーが１０分間９５℃に保持され、デンプンが−３℃／分の速度で５０℃に冷却される、７５ｒｐｍおよび７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ機器を使用することによって粘度が測定されたときに、約１２０ブラベンダー単位〜約１０００ブラベンダー単位のピーク粘度を有する。
（３９）スラリーは、スタッコ、水、および少なくとも１つの未調理デンプンを含み、少なくとも１つの未調理デンプンは、ブルックフィールド粘度計法によって２５℃で粘度が測定されたときに、約５センチポアズ〜約５０センチポアズの冷水粘度を有する。
（４０）未調理デンプンが、約４１ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆの嵩密度を有する、実施形態３８または３９のスラリー。
（４１）未調理デンプンが、約１２０ＢＵ〜約８７５ＢＵのピーク粘度を有する、実施形態３８〜４０のうちのいずれか１つのスラリー。
（４２）未調理デンプンが、約３００ＢＵ〜約８７５ＢＵの粘度を有する、実施形態４１のスラリー。
（４３）未調理デンプンが、約４００ＢＵ〜約８７５ＢＵの粘度を有する、実施形態４２のスラリー。
（４４）未調理デンプンが酸変性されている、実施形態３８〜４３のうちのいずれか１つのスラリー。
（４５）未調理デンプンが、ブルックフィールド粘度計法に従って測定されたときに、約５０センチポアズ未満の冷水粘度を有する、実施形態３８のスラリー。
（４６）未調理デンプンが、約１センチポアズ〜約４０センチポアズの冷水粘度を有する、実施形態３８〜４５のうちのいずれか１つのスラリー。
（４７）未調理デンプンが、約１センチポアズ〜約２０センチポアズの冷水粘度を有する、請求項４６に記載のスラリー。
（４８）スラリーが分散剤をさらに含む、実施形態３８〜４７のうちのいずれか１つのスラリー。
（４９）分散剤がナフタレンスルホン酸塩である、実施形態４８のスラリー。
（５０）分散剤が、スタッコの約０．１重量％〜約５重量％の量で存在する、実施形態４８または４９のスラリー。
（５１）スラリーがポリリン酸塩をさらに含む、実施形態３８〜５０のうちのいずれか１つのスラリー。
（５２）ポリリン酸塩がトリメタリン酸ナトリウムである、実施形態５１のスラリー。
（５３）ポリリン酸塩が、スタッコの約０．１重量％〜約０．３重量％の量で存在する、実施形態５１または５２のスラリー。
（５４）スラリーが約０．４〜約１．２の水−スタッコ比を有する、実施形態３８〜５３のうちのいずれか１つのスラリー。
（５５）スラリーがボードに調製されたときに、ボードが、約１６ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆの密度、およびＡＳＴＭ ４７３−１０の方法Ｂに従って少なくとも約６５ｌｂ−ｆの釘抜き抵抗を有する、実施形態３８〜５４のうちのいずれか１つのスラリー。
（５６）実施形態３８〜５５のうちのいずれか１つのスラリーから作製された製品。
（５７）石膏ボードを調製する方法であって、（ａ）実施形態３８〜５６のうちのいずれか１つのスラリーを混合させることと、（ｂ）第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間にスラリーを配設して湿潤アセンブリを形成することと、（ｃ）湿潤アセンブリをボードに切断することと、（ｄ）ボードを乾燥させることと、を含む、方法。
（５８）繊維を含む音響構成要素および少なくとも１つの未調理デンプンを含む音響パネルであって、少なくとも１つの未調理デンプンが、１５％の固形分のデンプン濃度の水を含むスラリー中にデンプンを置き、デンプンが３℃／分の速度で２５℃から９５℃まで加熱され、スラリーが１０分間９５℃に保持され、デンプンが−３℃／分の速度で５０℃に冷却される、７５ｒｐｍおよび７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ機器を使用することによって粘度が測定されたときに、約１２０ブラベンダー単位〜約１０００ブラベンダー単位のピーク粘度を有し、パネルが、ＡＳＴＭ Ｃ ４２３−０２に従って少なくとも約０．５のノイズ低減係数を有する、音響パネル。
（５９）繊維がミネラルウールを含む、実施形態５８の音響パネル。
（６０）２つのカバーシート間に配設された硬化石膏芯であって、芯が、スタッコ、水、および少なくとも１つの未調理トウモロコシデンプンを含むスラリーから形成され、少なくとも１つの未調理トウモロコシデンプンが、ＨＷＶＡ法によって粘度が測定されたときに、約２０ブラベンダー単位〜約３００ブラベンダー単位の熱水粘度を有する、硬化石膏芯を含む、石膏ボード。
（６１）未調理デンプンが、約３５ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆの嵩密度を有する、実施形態６０の石膏ボード。
（６２）未調理デンプンが、約４１ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆの嵩密度を有する、実施形態６０の石膏ボード。
（６３）未調理デンプンが、１５％の固形分のデンプン濃度の水を含むスラリー中にデンプンを置き、デンプンが３℃／分の速度で２５℃から９５℃まで加熱され、スラリーが１０分間９５℃に保持され、デンプンが−３℃／分の速度で５０℃に冷却される、７５ｒｐｍおよび７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ機器を使用することによって粘度が測定されたときに、約１２０ＢＵ〜約１０００ＢＵのピーク粘度を有し、実施形態６０〜６２のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（６４）未調理デンプンが、約３００ＢＵ〜約８７５ＢＵのピーク粘度を有する、実施形態６３の石膏ボード。
（６５）未調理デンプンが、約３０ＢＵ〜約２００ＢＵの熱水粘度を有する、実施形態６０〜６４のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（６６）未調理デンプンが酸変性されている、実施形態６０〜６５のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（６７）未調理デンプンが、ブルックフィールド粘度計法に従って測定されたときに、１０％の固形分で約５０センチポアズ未満の冷水粘度を有する、実施形態６０〜６６のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（６８）未調理デンプンが、約１センチポアズ〜約４０センチポアズの冷水粘度を有する、実施形態６７の石膏ボード。
（６９）未調理デンプンが、約１センチポアズ〜約２０センチポアズの冷水粘度を有する、実施形態６７の石膏ボード。
（７０）スラリーが分散剤をさらに含む、実施形態６０〜６９のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（７１）分散剤がナフタレンスルホン酸塩である、実施形態７０の石膏ボード。
（７２）分散剤が、スタッコの約０．１〜約４重量％の量で存在する、実施形態７０または７１の石膏ボード。
（７３）スラリーがポリリン酸塩をさらに含む、実施形態６０〜７２のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（７４）ポリリン酸塩がトリメタリン酸ナトリウムであり、スラリーが分散剤をさらに含む、実施形態７３の石膏ボード。
（７５）ポリリン酸塩がトリメタリン酸ナトリウムである、実施形態７４の石膏ボード。
（７６）ポリリン酸塩が、スタッコの約０．１〜約０．３重量％の量で存在する、実施形態７４または７５の石膏ボード。
（７７）ボードが約１６ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆの密度を有する、実施形態６０〜７６のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（７８）ボードが、約２０ｐｃｆ〜約３１ｐｃｆの密度を有する、実施形態７７の石膏ボード。
（７９）ボードが、ＡＳＴＭ ４７３−１０の方法Ｂに従って少なくとも約７２ｌｂ−ｆの釘抜き抵抗を有する、実施形態６０〜７８のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（８０）未調理デンプンが、タピオカデンプン、小麦デンプン、ジャガイモデンプン、および／またはトウモロコシデンプンである、実施形態６０〜７９のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（８１）未調理デンプンが、約３０ＢＵ〜約２００ＢＵの熱水粘度を有する、実施形態６０〜８０のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（８２）未調理デンプンが、約３５ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆの嵩密度を有し、未調理デンプンが酸変性されており、未調理デンプンが、ブルックフィールド粘度計法に従って測定されたときに、１０％の固形分で約５０センチポアズ未満の冷水粘度を有し、ボードが約１６ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆの密度を有する、実施形態６０〜８１のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（８３）未調理デンプンが、ブルックフィールド粘度計法によって２５℃で粘度が測定されたときに、１０％の固形分で約５センチポアズ〜約５０センチポアズの冷水粘度、および１５％の固形分のデンプン濃度の水を含むスラリー中に前記デンプンを置き、デンプンが３℃／分の速度で２５℃から９５℃まで加熱され、スラリーが１０分間９５℃に保持され、デンプンが−３℃／分の速度で５０℃に冷却される、７５ｒｐｍおよび７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ機器を使用することによって粘度が測定されたときに、約１２０ＢＵ〜約１０００ＢＵのピーク粘度を有し、実施形態６０〜８２のうちのいずれか１つの石膏ボード。
（８４）未調理デンプンが約１センチポアズ〜約２０センチポアズの冷水粘度を有し、ボードが約１６ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆの密度を有する、実施形態８３の石膏ボード。
（８５）スタッコ、水、および少なくとも１つの未調理デンプンを含むスラリーであって、少なくとも１つの未調理デンプンが、ＨＷＶＡ法によって粘度が測定されたときに、約２０ブラベンダー単位〜約３００ブラベンダー単位の熱水粘度を有する、スラリー。
（８６）未調理デンプンが、約４１ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆの嵩密度を有する、実施形態８５のスラリー。
（８７）未調理デンプンが、１５％の固形分のデンプン濃度の水を含むスラリー中にデンプンを置き、デンプンが３℃／分の速度で２５℃から９５℃まで加熱され、スラリーが１０分間９５℃に保持され、デンプンが−３℃／分の速度で５０℃に冷却される、７５ｒｐｍおよび７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ機器を使用することによって粘度が測定されたときに、約１２０ＢＵ〜約１０００ＢＵのピーク粘度を有し、実施形態８５または８６のスラリー。
（８８）未調理デンプンが、約３０ＢＵ〜約２００ＢＵの熱水粘度を有する、実施形態８７のスラリー。
（８９）未調理デンプンが酸変性されている、実施形態８５〜８８のうちのいずれか１つのスラリー。
（９０）未調理デンプンが、ブルックフィールド粘度計法に従って測定されたときに、約５０センチポアズ未満の冷水粘度を有する、実施形態８５のスラリー。
（９１）未調理デンプンが、約１センチポアズ〜約４０センチポアズの冷水粘度を有する、実施形態８５〜９０のうちのいずれか１つのスラリー。
（９２）未調理デンプンが、約１センチポアズ〜約２０センチポアズの冷水粘度を有する、実施形態９１のスラリー。
（９３）スラリーが分散剤をさらに含む、実施形態８５〜９２のうちのいずれか１つのスラリー。
（９４）分散剤がナフタレンスルホン酸塩である、実施形態９３のスラリー。
（９５）分散剤が、スタッコの約０．１重量％〜約５重量％の量で存在する、実施形態９３または９４のスラリー。
（９６）スラリーがポリリン酸塩をさらに含む、実施形態８５〜９５のうちのいずれか１つのスラリー。
（９７）ポリリン酸塩がトリメタリン酸ナトリウムである、実施形態９６のスラリー。
（９８）アルファ化デンプンが、スタッコの約０．１重量％〜約０．３重量％の量で存在する、実施形態９６または９７のスラリー。
（９９）約０．４〜約１．２の水−スタッコ比を有する、実施形態８５〜９８のうちのいずれか１つのスラリー。
（１００）スラリーがボードに調製されたときに、ボードが、約１６ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆの密度、およびＡＳＴＭ ４７３−１０の方法Ｂに従って少なくとも約６５ｌｂ−ｆの釘抜き抵抗を有する、実施形態８５〜９９のうちのいずれか１つのスラリー。
（１０１）未調理デンプンが、タピオカデンプン、小麦デンプン、ジャガイモデンプン、および／またはトウモロコシデンプンである、実施形態８５〜１００のうちのいずれか１つのスラリー。
（１０２）スラリーが分散剤およびポリリン酸塩をさらに含む、実施形態８５〜１０１のうちのいずれか１つのスラリー。
（１０３）未調理デンプンが、１５％の固形分のデンプン濃度の水を含むスラリー中にデンプンを置き、デンプンが３℃／分の速度で２５℃から９５℃まで加熱され、スラリーが１０分間９５℃に保持され、デンプンが−３℃／分の速度で５０℃に冷却される、７５ｒｐｍおよび７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ機器を使用することによって粘度が測定されたときに、約１２０ＢＵ〜約１０００ＢＵのピーク粘度を有し、実施形態８５〜１０２のうちのいずれか１つのスラリー。
（１０４）実施形態８５〜１０３のうちのいずれかのスラリーから作製された製品。
（１０５）石膏ボードを調製する方法であって、（ａ）実施形態８５〜１０４のうちのいずれか１つのスラリーを混合させることと、（ｂ）第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間にスラリーを配設して湿潤アセンブリを形成することと、（ｃ）湿潤アセンブリをボードに切断することと、（ｄ）ボードを乾燥させることと、を含む、方法。
（１０６）未調理デンプンが、ブルックフィールド粘度計法に従って測定されたときに、１０％の固形分で約５０センチポアズ未満の冷水粘度を有する、実施形態１０５の方法。
（１０７）未調理デンプンは、タピオカデンプン、小麦デンプン、ジャガイモデンプン、および／またはトウモロコシデンプンである、実施形態１０６の方法。
（１０８）繊維および少なくとも１つの未調理デンプンを含む音響構成要素を含む音響パネルであって、少なくとも１つの未調理デンプンが、ＨＷＶＡ法によって粘度が測定されたときに、約２０ブラベンダー単位〜約３００ブラベンダー単位の熱水粘度を有し、パネルが、ＡＳＴＭ Ｃ ４２３−０２に従って少なくとも約０．５のノイズ低減係数を有する、音響パネル。
（１０９）繊維がミネラルウールを含む、実施形態１０８による音響パネル。
前述は、単に実施形態の例であることに留意されたい。他の例示的な実施形態は、本明細書の記載全体から明らかである。これらの実施形態の各々が、本明細書で提供される他の実施形態と様々に組み合わせて使用されてもよいことも、当業者には理解されるであろう。
以下の実施例は、本発明をさらに例示するが、当然のことながら、決してその範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
表１は、未調理デンプンＡおよびＢ（それぞれ、Ｃｌｉｎｔｏｎ ２７７およびＣｌｉｎｔｏｎ ２６０）およびアルファ化デンプンＡおよびＢの冷水粘度を比較する。アルファ化デンプンＡは、ＶＭＡ法による粘度が７７３センチポズのアルファ化トウモロコシデンプンであり、アルファ化デンプンＢは、ＶＭＡ法による粘度が１００センチポアズのアルファ化トウモロコシデンプンである。
表２は、未調理の酸変性トウモロコシデンプンＡ〜Ｃのピーク粘度を示す。
未調理の酸変性トウモロコシデンプンＡ〜Ｃの粘度は、１５％の固形分のデンプン濃度の水を含むスラリー中にデンプンを置き、デンプンが３℃／分の速度で２５℃から９５℃まで加熱され、スラリーが１０分間９５℃に保持され、デンプンが−３℃／分の速度で５０℃に冷却される、７５ｒｐｍおよび７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ機器を使用することによって測定される。最大粘度をピーク粘度として記録した。図１は、水中の１５％のデンプンのスラリーのブラベンダーアミログラムであり、表２に概説されている未調理の酸変性トウモロコシデンプンＡ〜Ｃの粘度を例示している。図１では、Ｘ軸は時間であり、Ｙ軸は粘度（左側の主要なＹ軸）および温度（右側の二次的なＹ軸）を重ね合わせている。
表３は、非発泡石膏円板試料の形成に使用される組成を示す。遅延剤は、ジエチレントリアミン五酢酸の五ナトリウム塩の１％の溶液の形態であった（ＤＯＷ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩから市販されているＶｅｒｓｅｎｅｘ（商標）８０）。分散剤は、ポリナフタレンスルホン酸塩（ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ａｍｂｅｒ，ＰＡから市販されているＤＩＬＯＦＬＯ）の形態であった。円板試料をアルミホイルで包み、３５０°Ｆで２２分間加熱した後、１１０°Ｆで一晩乾燥させた。
表４は、未調理の酸変性トウモロコシデンプンＣおよびＡ（それぞれ、Ｃｌｉｎｔｏｎ ２４０およびＣｌｉｎｔｏｎ ２７７）ならびにアルファ化トウモロコシデンプンＡ（比較）を含む非発泡石膏試料の圧縮強度を示す。
表５は、発泡石膏円板試料の組成を示す。泡（不安定な石鹸と安定した石鹸との比率が１：１の０．５％の石鹸溶液）を加えて、最終密度を３０ｐｃｆにした。遅延剤は、ジエチレントリアミン五酢酸の五ナトリウム塩（Ｖｅｒｓｅｎｅｘ（商標）８０）の１％の溶液の形態であった。分散剤は、ポリナフタレンスルホン酸塩（ＤＩＬＯＦＬＯ）の形態であった。スラリーを１フィート×１フィートの紙製の封筒に注ぎ、３５０°Ｆで２２分間加熱した後、１１０°Ｆで一晩乾燥させた。
表６は、アルファ化デンプンＡと比較した、未調理の酸変性トウモロコシデンプンＣ（Ｃｌｉｎｔｏｎ ２４０）を含む発泡石膏試料の圧縮強度および釘抜き強度を示す。
表４および表６に見られるように、未調理デンプンによって提供される強度は、アルファ化デンプンの強度よりも高かった。
この実施例は、アルファ化デンプンを含むスラリーから形成された２つの他の硬化石膏組成物と比較した、未調理デンプンを含むスラリーから形成された非発泡硬化石膏組成物の湿潤強度を例示する。乾燥のために組成物を窯に入れる前に湿潤強度を測定した。石膏ボードの湿潤強度は、例えば、湿潤石膏ボードがどれだけうまく切断されるか、および湿潤石膏ボードがどれだけよく反転され、ナイフからウォールボード製造ラインの窯に輸送されるかに影響を与える。
具体的には、圧縮強度試験によって湿潤強度を測定した。硬化石膏組成物を調製するための配合を表７に列挙しており、ここで、３つの組成物間の唯一の違いはデンプンの選択である。デンプンが表１および２に記載されているアルファ化トウモロコシデンプンＡおよびＢからそれぞれ形成された他の２つの組成物と比較して、１つの組成物は未調理の酸変性トウモロコシデンプンＢ（すなわち、Ｃｌｉｎｔｏｎ ２６０）を含んだ。
乾燥原料を混合し、液体原料に加えた。混合物を１０秒間浸し、Ｗａｒｉｎｇブレンダー（モデルＣＢ１５Ｎ）で１０秒間混合した。スラリーを直径４インチ、厚さ５／８インチのリングに注いだ。乾燥原料を液体原料と混合させた３、５、７、および１０分後に、硬化非発泡石膏円板の湿潤圧縮強度を測定した。結果を図２に示す。
驚くべきことに、図２に見られるように、未調理の酸変性トウモロコシデンプンＢ（Ｃｌｉｎｔｏｎ ２６０）を含む試料は、全ての時間間隔でアルファ化トウモロコシデンプンＡおよびＢを含む試料よりも強い湿潤強度を有した。
この実施例は、アルファ化トウモロコシデンプンを含むスラリーから形成されたボードと比較して、未調理デンプンを含むスラリーから形成された湿潤ボードの乾燥速度を実証している。この点で、乾燥速度は、エネルギー使用量、ライン速度、紙芯ボンド、エンドバーン、窯詰まりなどのパラメーターを含むボード製造工程に影響を与え得る。
具体的には、表８に列挙された配合に従って２つの１フィート・１フィートの石膏ボードを作製し、ここで、２つのボード間の配合の違いは、スラリーに含まれるデンプンの種類のみである。１つのボードは、表１および２に示すように、表１に記載のアルファ化トウモロコシデンプンＢから形成された他のボードと比較した、未調理の酸変性トウモロコシデンプンＢから形成された。
「ＰＮＳ」とは、ポリナフタレンスルホン酸塩（ＤＩＬＯＦＬＯ）を指す。遅延剤は、ジエチレントリアミン五酢酸の五ナトリウム塩（Ｖｅｒｓｅｎｅｘ（商標）８０）の１％の溶液の形態であった。「計量」水とは、乾燥原料と混合された水を指す。乾燥原料（スタッコ、耐熱促進剤、デンプン）を混合し、液体原料（トリメタリン酸ナトリウムの１０％の溶液、分散剤、１％の遅延剤溶液、および水）に加えた。混合物を１０秒間浸し、Ｈｏｂａｒｔミキサ（モデルＮ５０）の速度２で２５秒間混合した。空気および０．５％の石鹸混合物（安定した石鹸：不安定な石鹸＝１：１）を混合することによって気泡を生成した。空気の流量は５Ｌ／分であり、石鹸溶液の流量は２５ｌｂｓ／時であった。１５秒の起泡後、３１ｐｃｆの乾燥芯密度に達した。発泡したスラリーを表紙（Ｍａｎｉｌａ）と裏紙（Ｎｅｗｓｌｉｎｅ）との間に注いだ。ボードの厚さは０．５インチであった。設定したボードを４５０°Ｆで１７分間乾燥させた。経時的なボードの重量を図３に報告する。
図３に見られるように、未調理デンプン（酸変性トウモロコシデンプンＢ、すなわち、Ｃｌｉｎｔｏｎ ２６０）は、未調理デンプンをインサイチュでゼラチン化するために熱が使用されたにもかかわらず、アルファ化トウモロコシデンプンＢと同様の乾燥速度を有した。これらの２つのデンプンから作製されたボードの乾燥速度に違いは観察されなかった。
この実施例は、デンプンの熱水粘度アッセイ（ＨＷＶＡ）を例示している。未調理の酸変性トウモロコシデンプンＡ（Ｃｌｉｎｔｏｎ ２７７）、未調理の酸変性トウモロコシデンプンＢ（Ｃｌｉｎｔｏｎ ２６０）、未調理の酸変性トウモロコシデンプンＣ（Ｃｌｉｎｔｏｎ ２４０）、未調理の酸変性トウモロコシデンプンＥ（Ｃｌｉｎｔｏｎ ２２０）、および実験用酸変性トウモロコシデンプンＤを、水スラリー中の１５％の固形分と比較した。
以下の手順を使用して試験を行う：水（３４０ｇ）中のデンプン（６０ｇ）をスラリーに形成し、ブラベンダーアミログラフ用の計量ボウルに移す。スラリーを２５℃から９２℃まで加熱し、９２℃で１０分間保持する。次に、スラリーを５５℃に冷却し、５５℃で１０分間保持する。１０分間９２°Ｃの期間が完了したときに熱水粘度を決定する。
ブラベンダー単位については、簡単に言えば、Ｃ．Ｗ．ブラベンダービスコグラフ、例えば、動的測定用の反力トルクを使用するビスコグラフＥを使用することができる。ビスコグラフＥは、Ｃ．Ｗ．Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．，Ｈａｃｋｅｎｓａｃｋ，ＮＪから市販されている。本明細書で定義されるように、ブラベンダー単位は、７５ＲＰＭで７００ｃｍｇのカートリッジを用いて、１６液量オンス（約５００ｃｃ）の試料カップサイズを使用して測定されることに留意されたい。当業者であれば、ブラベンダー単位が、本明細書に記載のように、センチポアズ（例えば、測定カートリッジが７００ｃｍｇの場合、ｃｐ＝ＢＵ×２．１）またはクレブス単位などの他の粘度測定値に変換され得ることも容易に認識するであろう。
トルク（粘度）および温度曲線は、それぞれ図４でラベル付けされている。温度に関しては、目標温度および実際の温度は互いに重なっているが、それほど大きな違いはない。
図４は、デンプンが調理され、最終的にゼラチン化されるにつれて粘度がどのように変化するかを実証している。トルクは、ローターを回す力を測定するため、粘度の測定値である。トルクはブラベンダー単位である。９２℃の保持終了時のトルクは、熱水粘度として定義される。この熱水粘度は、デンプンの平均分子量を表す。
図４のアミログラムから分かるように、低温では、ゼラチン化前に、粘度はあまり変化しない。顆粒が加熱されるにつれて、水を吸収して膨潤するであろう。トルク曲線のピークから始まり、顆粒は熱くなり、顆粒構造が壊れてばらばらの分子に分離し始めるのに十分に膨張する。粒状構造が破壊されると、曲線の谷に示されるように、デンプンが完全にゼラチン化されるまで粘度が低下する。この熱水粘度は、デンプンの平均分子量を表す。曲線が谷で水平になるにつれて、溶液は冷却される。その結果、ゼラチン化された分子が再び会合し始め、粘度が再び増加し始めると、老化が起こる。
この実施例は、調理済み（アルファ化）デンプンと比較した、特定のデンプンの熱水粘度、および未調理トウモロコシデンプンを含むスタッコスラリーから形成されたボードの強度を実証している。
表９は、発泡石膏ボード試料の調製に使用される組成物を示す。原料は、実施例３に記載されているとおりである。泡を加えて、最終密度を３０ｐｃｆにした。泡の配合は、不安定な石鹸：安定した石鹸の比率が１：１の０．５％の石鹸溶液であった。スラリーを１フィート×１フィートの紙製の封筒に注ぎ、４５０°Ｆで１０分間、３７５°Ｆでさらに１５分間加熱した後、１１０°Ｆで一晩乾燥させた。
発泡石膏ボード試料組成物は、使用したトウモロコシデンプンの種類のみが異なった。組成物５Ａは、１０ｇの未調理の酸変性トウモロコシデンプンＡ（Ｃｌｉｎｔｏｎ ２７７）を含んだ。組成物５Ｂは、１０ｇの未調理の酸変性トウモロコシデンプンＢ（Ｃｌｉｎｔｏｎ ２６０）を含んだ。組成物５Ｃは、１０ｇの未調理の酸変性トウモロコシデンプンＣ（Ｃｌｉｎｔｏｎ ２４０）を含んだ。組成物５Ｄは、１０ｇの実験用酸変性デンプンＤを含んだ。組成物５Ｅは、１０ｇの未調理の酸変性トウモロコシデンプンＥ（Ｃｌｉｎｔｏｎ ２２０）を含んだ。組成物５Ｆは、比較として１０ｇのアルファ化デンプンＢを含んだ。
表１０は、前述のデンプンの熱水粘度、ならびにアルファ化デンプンを含むスラリーから形成された起泡試料と比較した、未調理の酸変性トウモロコシデンプンを含むスラリーから形成された発泡石膏試料の釘抜き強度を示す。
実験用酸変性トウモロコシデンプンを硫酸で変性させて熱水粘度２８４に達した。熱水粘度が３０ＢＵ〜２８４ＢＵのトウモロコシデンプンは、アルファ化デンプンと同等以上の釘抜き強度を有した。しかしながら、熱水粘度が４７７ＢＵのデンプンは、釘抜き強度に悪影響を及ぼした。いかなる特定の理論に縛られることを望まないが、未調理の酸変性トウモロコシデンプンＥのデンプン分子は過度に大きいためデンプン顆粒から出ずに、石膏結晶媒体に浸透して強度を高めると考えられる。したがって、４７７ＢＵ未満（例えば、約４００ＢＵ未満）の熱水粘度を有する未調理デンプンが好ましい。
この実施例は、特定の未調理デンプンの熱水粘度、およびそれぞれがデンプンのうちの１つを含むスラリーから形成されたボード芯の釘抜きを実証している。
中程度の熱水粘度のデンプンは、デンプン（１１５ｇ）を硫酸溶液（２５０ｇ）と混合し、５０℃で３．５時間インキュベートすることによって調製した。タピオカ、小麦、およびジャガイモデンプンについての硫酸溶液の濃度は、それぞれ、０．５Ｎ、０．６Ｎ、および１．０Ｎであった。ボード６Ａ〜６Ｄは、表９の配合のスラリーから形成されたが、表１１に示されるようにそれぞれに異なるデンプンを含んだ。
図５は、酸変性タピオカ、小麦、およびジャガイモデンプンの熱水粘度を示す。表１１は、熱水粘度、および中程度の熱水粘度を有する酸変性タピオカ、小麦、およびジャガイモデンプンから形成されたボードの釘抜き強度を示す。
中程度の熱水粘度を有する酸変性タピオカ、小麦、およびジャガイモデンプンを含むスタッコスラリーから形成された芯を含むボードは、中程度の熱水粘度を有する酸変性トウモロコシデンプンを含むスラリーから形成されたボード芯を含むボードと同様の釘抜き強度を有した。
この実施例は、工場の生産ラインで作製されたボード７Ａ〜７Ｄの水の使用量および釘抜き強度を実証している。ボードは、アルファ化デンプンまたは未調理デンプンのいずれかを含むスラリーから形成された芯を含んだ。デンプンおよび水以外の残りの原料は、実験中同じままであった。しかしながら、実施例９に記載のように、ボードの水和を調整することができることが企図されている。
表１２は、各生産ボードのデンプンの種類、ならびにボード芯を形成するためのスタッコスラリーに使用されるデンプンおよび水の量、ならびに得られたボードの釘抜きを示す。
表１２に見られるように、未調理デンプンを含むスラリーから形成された生産ボードは、アルファ化デンプンを含むスタッコスラリーから形成されたボードと同様の釘抜き抵抗結果を示した。未調理のデンプンを含むスラリーは、水の使用量を大幅に削減する必要があった。
この実施例は、米国特許出願第１５／１８６，１７６号、同第１５／１８６，２１２号、同第１５／１８６，２３２号、および同第１５／１８６，２５７号に記載されているように、ボード芯および濃縮層を含むボードにおけるデンプンの使用を実証している。２つのボードを試験したが、違いは濃縮層のデンプンの種類である。ボードにおける、それぞれ芯および濃縮層を形成する際に使用されるスラリーの配合は、表１３Ａおよび１３Ｂに見られ、ここで、実施例９に記載のように、スラリー中の他の原料は、水和を調整するための耐熱促進剤およびミョウバンを除いて比較的同程度のままである。ボード芯のデンプンは、アルファ化トウモロコシデンプンＢであった。濃縮層のデンプンは表１４に記載されている。
本明細書に記載のように、石膏スラリー中の含水量および得られたボードの釘抜き抵抗についてボードを試験した。
表１４に見られるように、ボードは同等の釘抜き結果を有し、濃縮層のスタッコスラリーは、より少ない水需要を示した。
この実施例は、ボードの生産品質に対する時間の設定の影響を実証している。
スタッコの再水和速度は、多くの影響を受ける可能性がある。３つの異なる石膏スラリーの水和速度を評価した。スラリーは、含まれるデンプンの種類に関して異なっていた。結果を表１５に示す。表１５が示すように、デンプンの種類および特性は石膏の水和においてある役割を果たす可能性があり、製造性の問題をもたらす可能性がある。
２つの異なるボード９Ａおよび９Ｂは、表１６および実施例３に記載の原料を用いて、表１６の配合に従って調製された。表１６は、図６に示すように、窯に入れる前に膨れおよび結合の喪失を生じたため、製品の製造に失敗した試みを示す。図６に見られるように、紙製カバーシート１１０が引き剥がされたボード１００が示されている。ボード１００は芯１２０を含む。ボード１００は、硬化特性が不良であることによって引き起こされると考えられる、望ましくない膨れ１３０を含む。表１６はまた、促進剤の量を変更した同様の配合も示しており、これは、スタッコスラリーの硬化特性を変性させることによって（すなわち、促進剤の量を減らすことによって）欠陥を修正し、過度に速い水和速度を防ぐことを可能にした。
本発明を記載する文脈において（特に、以下の特許請求の範囲の文脈において）、「ａ」、および「ａｎ」、および「ｔｈｅ」、および「少なくとも１つ」という用語、ならびに同様の指示語の使用は、本明細書で別途記載のない限り、または文脈が明らかに矛盾しない限り、単数および複数の両方を包含するよう解釈されるものである。１つ以上の項目のリストが後に続く「少なくとも１つ」という用語（例えば、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」）の使用は、本明細書で別途記載のない限り、または文脈が明らかに矛盾しない限り、列挙された項目（ＡまたはＢ）から選択された１つの項目、または列挙された項目（ＡおよびＢ）のうちの２つ以上の任意の組み合わせを意味するよう解釈されるものである。「備えること」、「有すること」、「含むこと」、および「含有すること」という用語は、特に断りのない限り、非限定的な用語（すなわち、「含むがこれに限定されない」を意味する）と解釈されるべきである。本明細書における値の範囲の列挙は、本明細書において別段の指示がない限り、その範囲内にある各個別の値を個々に参照する簡単な方法として役立つことを単に意図し、各個別の値は、あたかも本明細書に個々に列挙されているかのように、本明細書に組み込まれる。本明細書に記載される全ての方法は、本明細書で別途記載のない限り、または文脈で明らかに矛盾しない限り、任意の好適な順序で実施され得る。本明細書で使用される「例示的」という用語は、その例を示しており、列挙された項目の最良または最適を示唆するものではない。本明細書に提供されるありとあらゆる例または例示的な用語（例えば、「など」）の使用は、本発明の理解をより容易にすることを単に意図し、特許請求の範囲に別途記載されない限り、本発明の範囲に制限を課さない。本明細書における用語は、特許請求の範囲に記載されていない要素を本発明の実施にとって不可欠であるとして示すものと解釈されるべきではない。
本発明を実施するための本発明者らに既知の最良の様式を含む、本発明の好ましい実施形態が、本明細書に記載されている。それらの好ましい実施形態の変形は、上記の記載を読むことで当業者に明らかになり得る。本発明者らは、当業者がそのような変形を必要に応じて用いることを期待し、本発明者らは、本発明が、本明細書に具体的に記載されるものとは別の方法で実施されることを意図する。したがって、本発明は、適用される法律によって許容される、本明細書に添付の特許請求の範囲において列挙される主題の全ての修正物および同等物を含む。さらに、全ての可能な変形における上記の要素の任意の組み合わせが、本明細書で別途記載のない限り、または文脈で明らかに矛盾しない限り、本発明によって包含される。
Claims (10)
- 石膏ボードであって、
２つのカバーシート間に配設された硬化石膏芯であって、前記芯が、スタッコ、水、および少なくとも１つの未調理デンプンを含むスラリーから形成され、前記少なくとも１つの未調理デンプンが、ＨＷＶＡ法によって粘度が測定されたときに、約２０ブラベンダー単位〜約３００ブラベンダー単位の熱水粘度を有する、硬化石膏芯を含む、石膏ボード。 - 石膏ボードであって、
２つのカバーシート間に配設された硬化石膏芯であって、前記芯が、スタッコ、水、および少なくとも１つの未調理デンプンを含むスラリーから形成され、前記少なくとも１つの未調理デンプンが、１５％の固形分のデンプン濃度の水を含むスラリー中に前記デンプンを置き、前記デンプンが３℃／分の速度で２５℃から９５℃まで加熱され、前記スラリーが１０分間９５℃に保持され、前記デンプンが−３℃／分の速度で５０℃に冷却される、７５ｒｐｍおよび７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ機器を使用することによって粘度が測定されたときに、約１２０ブラベンダー単位〜約１０００ブラベンダー単位のピーク粘度を有する、硬化石膏芯を含む、石膏ボード。 - 石膏ボードであって、
２つのカバーシート間に配設された硬化石膏芯であって、前記芯が、スタッコ、水、および少なくとも１つの未調理デンプンを含むスラリーから形成され、前記少なくとも１つの未調理デンプンが、ブルックフィールド粘度計法によって２５℃で粘度が測定されたときに、１０％の固形分で約５センチポアズ〜約５０センチポアズの冷水粘度を有する、硬化石膏芯を含む、石膏ボード。 - 前記未調理デンプンが、２５℃で前記ブルックフィールド粘度計法に従って測定されたときに、１０％の固形分で約５０センチポアズ未満の冷水粘度を有する、請求項１または２に記載の石膏ボード。
- 前記デンプンが、１５％の固形分のデンプン濃度の水を含むスラリー中に前記デンプンを置き、前記デンプンが３℃／分の速度で２５℃から９５℃まで加熱され、前記スラリーが１０分間９５℃に保持され、前記デンプンが−３℃／分の速度で５０℃に冷却される、７５ｒｐｍおよび７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ機器を使用することによって粘度が測定されたときに、約１２０ブラベンダー単位〜約９００ブラベンダー単位のピーク粘度を有する、請求項１、３、または４に記載の石膏ボード。
- 前記スラリーが、起泡剤、分散剤、およびポリリン酸塩をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の石膏ボード。
- 前記未調理デンプンが、約３５ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆの嵩密度を有し、前記未調理デンプンが酸変性されており、前記ボードが約１６ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆの密度を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の石膏ボード。
- 前記ボードが、ＡＳＴＭ４７３−１０の方法Ｂに従って、少なくとも約７２ｌｂ−ｆの釘抜き抵抗を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の石膏ボード。
- 前記未調理デンプンが、タピオカデンプン、小麦デンプン、ジャガイモデンプン、および／またはトウモロコシデンプンである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の石膏ボード。
- 石膏ボードを調製する方法であって、
（ａ）スタッコ、水、および少なくとも１つの未調理デンプンを含むスラリーを混合することであって、前記少なくとも１つの未調理デンプンが、（ｉ）ＨＷＶＡ法に従って約２０ブラベンダー単位〜約３００ブラベンダー単位の熱水粘度、および／または（ｉｉ）１５％の固形分のデンプン濃度の水を含むスラリー中に前記デンプンを置き、前記デンプンが３℃／分の速度で２５℃から９５℃まで加熱され、前記スラリーが１０分間９５℃に保持され、前記デンプンが−３℃／分の速度で５０℃に冷却される、７５ｒｐｍおよび７００ｃｍｇに設定されたビスコグラフＥ機器を使用することによって粘度が測定されたときに、約１２０ブラベンダー単位〜約１０００ブラベンダー単位のピーク粘度を有する、混合することと、
（ｂ）第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間に前記スラリーを配設して、湿潤アセンブリを形成することと、
（ｃ）前記湿潤アセンブリをボードに切断することと、
（ｄ）前記ボードを乾燥させることであって、前記乾燥したボードが約３５ｐｃｆ（５６０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有し、前記ボードがＡＳＴＭ４７３−１０の方法Ｂに従って少なくとも約７２ｌｂｓ−ｆの釘抜き抵抗を有する、乾燥させることと、を含む、方法。
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