JP2021524814A - 多層石膏ボードおよび関連方法およびスラリー - Google Patents
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Abstract
ボード芯および濃縮層を含む複合石膏ボード、ならびにボードおよびスラリーを調製する関連方法が開示される。ボード芯および濃縮層は両方とも水およびスタッコから形成される。濃縮層は、芯よりも高い密度および／または釘抜きを有するように設計されている。さらに、濃縮層は、カルシウムイオンと錯体形成する多糖類、例えば、アルギン酸ナトリウムなどのアルギネート化合物から形成される。いくつかの実施形態では、濃縮層は、その中の強度を高めるための増強添加剤から形成され、一方、芯は、増強添加剤を使用せずに、またはボード芯を形成する際に使用されるよりも少ない増強添加剤を使用して形成される。【選択図】図１
Description
硬化石膏は、建物の建築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る周知の材料である。そのような１つのパネル（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（例えば、紙面ボード）間に挟まれた硬化石膏芯の形態であり、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、通常は紙−芯界面において、芯のいずれかの側に含まれてもよい。
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、排煙脱硫などの工業プロセスの副生成物として、合成形態（当該技術分野では「シンジプ（ｓｙｎｇｙｐ）」と称される）である場合もある。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（即ち、硫酸カルシウム半水和物および／または無硫酸カルシウムの形態の焼石膏）を形成した後、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成分が、典型的には、当該技術分野で用いられる用語としてのピンミキサー内で混合される。スラリーが形成され、ミキサーから、スキムコート（存在する場合）のうちの１つがすでに（多くの場合、ミキサーの上流で）適用されたカバーシートを運ぶ移動コンベヤ上に排出される。スラリーは、紙上に広げられる（スキムコートは、任意で紙上に含まれる）。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、例えば、形成プレートなどを用いて、所望の厚さのサンドイッチ構造を形成する。混合物を鋳造し、固化させ、焼石膏と水との反応により硬化（即ち、再水和）石膏を形成し、結晶性水和石膏（即ち、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、所望する焼石膏の水和である。残りの遊離（即ち、未反応）水を除去して、乾燥生成物を得るために、熱が必要とされる（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、乾燥段階に対応するために製造プロセスが遅延する。しかしながら、システムの水量を減らすことは、ボードの重量および強度を含む、石膏ボード、例えば市販の石膏ボード製品の他の重要な態様の妥協なしでは非常に困難であることが判明している。
もう１つの課題は、強度を維持しながら石膏ボードの重量を減らすことである。ボードの強度の１つの尺度は、時には単純に「釘抜き」と呼ばれる「釘抜き抵抗」である。ボードの重量を減らすために、発泡剤がスラリーに導入され、最終製品中に気泡を形成することができる。石膏ボードエンベロープの固体塊を空気に置き換えると、重量は減るが、その固体塊の損失は強度の低下ももたらす。強度の損失を補うことは、当該技術分野の減量努力においてかなりの障壁となる。
強度の高い石膏ボードを調製するための１つの手法は、ボードに複数の石膏層を使用することである。この手法は完全に満足できるものではなく、なぜなら、二次スラリーが硬化または剛性化する前にボード芯スラリーが二次スラリー上に広がる場合、二次スラリーは、洗い流されやすく、最終ボード製品のボード芯に隣接する二次石膏層が均一でないからである。
この背景技術の記載は、読み手を助けるために本発明者らによって作成されたものであり、従来技術の参照としても、示された問題のいずれもそれら自体が当該技術分野で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。記載される原理は、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軽減できるが、保護される技術革新の範囲は、本明細書に記述される任意の特定の問題を解決する特許請求の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ことが理解されるであろう。
本開示の実施形態は、一般に、芯および濃縮層を含む複合石膏ボード、濃縮層の形成に使用するためのスラリー、ならびに複合ボードの調製方法に関する。濃縮層を作製ためのスラリーは、カルシウムイオンと複合体を形成する多糖類、例えば、アルギン酸ナトリウムなどのアルギネート化合物を特別に配合している。これらの成分は、芯スラリー（一般に一次スラリー）が濃縮層スラリー（一般に二次スラリー）上に分散される場合の洗い流しを削減または排除するために多層ボードを形成する際に有利に使用される。
したがって、一態様では、本開示は、複合石膏ボードを提供する。ボードは、水およびスタッコを含む第１のスラリーから形成された硬化石膏を含むボード芯を含む。芯は、対向関係で第１および第２の芯面を画定する。ボードは、水、スタッコ、およびカルシウムイオンと複合体を形成する多糖類、例えば、アルギン酸ナトリウムなどのアルギネート化合物を含む第２のスラリーから形成された濃縮層を含む。濃縮層は、第１の芯面に対して結合関係で配置される。
別の態様では、本開示は、複合石膏ボードを提供する。ボードは、水、スタッコ、および任意で増強添加剤から形成される硬化石膏を含むボード芯を含む。芯は乾燥密度および乾燥厚さを有し、第１および第２の芯面を有する。ボードは、水、スタッコ、増強添加剤、およびカルシウムイオンと複合体を形成する多糖類、例えば、アルギン酸ナトリウムなどのアルギネート化合物から形成される濃縮層も含む。濃縮層は、第１の芯面に対して結合関係で配置され、ボード芯よりも少なくとも約１．１倍高い乾燥密度および／または平均硬度を有する。増強添加剤が芯を形成する際に存在する場合、増強添加剤は、ボード芯の形成よりも濃縮層の形成においてより高い濃度で含まれる。
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。本方法は、スタッコ、水、増強添加剤、およびカルシウムイオンと複合体を形成する多糖類、例えば、アルギン酸ナトリウムなどのアルギネート化合物を含む第１のスラリーを調製することを含む。本方法は、少なくとも水、スタッコ、および任意で増強添加剤を混合し、第２のスラリーを形成することも含む。第１のスラリーは、第１のカバーシートに結合関係で適用し、濃縮層を形成する。濃縮層は、第１の面および第２の面を有し、第１の濃縮層面は、第１のカバーシートに面している。第２のスラリーは、濃縮層に結合関係で適用され、第１の面および第２の面を有するボード芯を形成し、第１のボード芯面は第２の濃縮層面に面する。第２のカバーシートは、第２のボード芯面に結合関係で適用され、ボード前駆体を形成する。ボード前駆体を乾燥させ、ボードを形成する。
別の態様では、本開示は、水、スタッコ、増強添加剤、およびカルシウムイオンと複合体を形成する多糖類、例えば、アルギン酸ナトリウムなどのアルギネート化合物を含むスラリーを提供する。
濃縮層は、好ましくは、多糖類、増強添加剤、水、および例えばスタッコなどのセメント質材料から形成され、連続結晶マトリックス中に硬化石膏などの水和セメント質材料を形成する。増強添加剤は、好ましくは、ボード芯よりも濃縮層で（重量パーセントで）より濃縮されている。本明細書で使用される場合、ボード芯を形成するためのスラリーよりも濃縮層を形成するためのスラリーにおいて「より濃縮された」（または用語の変形）増強添加剤についての言及は、（ａ）濃縮層およびボード芯の両方が増強添加剤から形成される場合、ならびに（ｂ）濃縮層は増強添加剤から形成されるが、ボード芯はゼロ、即ち全く増強添加剤を含まない場合の状態を含む。
いくつかの実施形態では、濃縮層は、ボード芯の密度よりも少なくとも約１．１倍高い密度を有し、いくつかの実施形態では、約０．０２インチ（約０．０５ｃｍ）〜約０．２インチ（約０．５ｃｍ）の厚さを有する。ボード芯の厚さは、いくつかの実施形態では、濃縮層の厚さよりも厚いことが好ましい。増強添加剤は、本明細書に記載されるような所望の強度特性を生成するのに役立つ本明細書に記載されるような強度付与添加剤を含む。
ボード芯スラリーに含まれるよりも高い重量パーセントの増強添加剤を含む濃縮層スラリーから形成されるボードは、１つ以上の効率またはプロセスの利点を可能にする。例えば、ボードの増強添加剤の使用全体は、より薄い厚さのより軽い重量部分（即ち、濃縮層）を形成する際に増強添加剤を集中させ、より厚みのあるより重い重量部分（即ち、ボード芯）を形成する際に殆どまたは全く増強添加剤を使用しないことにより、削減することができる。驚くべきことに予想外に、より高い重量パーセントの増強添加剤から形成された濃縮層は、ボードが強度特性を示すように、結果として生じる所望の特性をボード芯全体に分散させることができる。結果として、ボード芯は、増強添加剤全体をより少なくして作製することができ、いくつかの実施形態では、従来のボード芯よりも軽く、密度を低くすることができる。次に、ボードの重量部分（即ち芯）の密度が減少するため、ボード全体の重量を減らすことができる。
特定のアルファ化デンプンなどのいくつかの増強添加剤の場合、それらはスラリー中の水を必要とする場合があり、即ち、それらは水需要を増大させる。ボード芯を形成するためのスラリー中の増強添加剤の量を減らすことによって、芯を形成するためのスラリー中の水需要を、いくつかの実施形態で減らすことができる。したがって、例えば、ボードを調製する際の水の全体使用量を減らすことができ、これは、窯での加熱により排出を要する水が少なくなるようなシステムで、より少ない水が使用されるため、効率をさらに向上させることができる。その結果、製造ラインの速度を向上させ、乾燥コストを削減することができる。
複合石膏ボードは、所望する密度の範囲内にあり得る。いくつかの実施形態では、ボードは、約３３ｐｃｆ以下のボード密度などの超軽量で作製することができる。ボードの重量は密度と厚さとの関数であることが理解されるであろう。したがって、密度は、当技術分野で理解されるように、ボード重量の尺度として使用することができる。このような超軽量は、望ましい強度特性を妥協することなく達成できる。例えば、いくつかの実施形態では、複合石膏ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０、方法Ｂに従って、少なくとも約６５ポンドの力（例えば、少なくとも約７２ポンドの力、少なくとも約７７ポンドの力など）の釘抜き抵抗を示すことができる。
本開示の実施形態は、多層複合ボード、ボードを調製する方法、およびスラリーを提供する。複合ボードは、例えば、最終製品の硬化石膏の連続結晶マトリックスの形態で、異なるセメント質組成物を含む複数の層を含む。いくつかの実施形態では、１つの層がボード芯を形成し、別の層が、例えば、実質的な厚さ（例えば、少なくとも約０．０２インチ、または約０．０５ｃｍ）の濃縮層を形成する。ボード芯は、一般に、好ましい実施形態では濃縮層よりも厚く、ボードのエンベロープの体積の大部分（例えば、約６０％超、例えば、約７０％超、約７５％超など）を構成する。通常、ボードには頂部（表面）および底部（背面）のカバーシートも含まれる。
濃縮層は、カルシウムイオンと複合体を形成する多糖類、例えば、アルギン酸ナトリウムなどのアルギネート化合物を含む水性スタッコスラリーから形成される。後で濃縮物にこれらの多糖類を使用すると、驚くべきことにかつ予想外に、ボードが形成されるときに芯スラリーがその上に適用されるため、濃縮層スラリーの洗い流しが回避される。アルギネート化合物、例えばアルギン酸ナトリウムなどの多糖類は、濃縮層スラリーの凝集性を有利に改善し、望ましくは、スラリーの硬化時間にほとんどまたは全く影響を及ぼさない。その結果、ボード芯上に形成され均一に分散される濃縮層を、それらの界面に強い結合で形成することができる。例えば、好ましい実施形態では、アルギネート化合物（例えば、アルギン酸ナトリウム）などの多糖類は、多糖類の不在で形成されたボードの濃縮層と比較して、ボードの濃縮層平均厚さを増加させ、および／または濃縮層の厚さの変動を減少させる。
いくつかの実施形態では、アルギン酸ナトリウムなどの多糖類は、本明細書に記載の１ミキサーシステムで使用され、芯スラリーは一般に一次スラリーであり、一次ミキサーで形成され、アルギン酸ナトリウムなどの多糖類は、一次ミキサー（例えば、図２の描写Ａのように）に出口で挿入され、ミキサー内の過剰な設定を回避し、それにより、目詰まりし、効率が低下する可能性がある。必要に応じて、アルギン酸ナトリウムなどの多糖類は、二次ミキサー（図２の描写ＢおよびＣのような濃縮層ミキサー）を使用する配置を介して挿入することができる。そのような実施形態では、アルギネートなどの多糖類は、好ましくは、二次（濃縮層）ミキサーの出口（例えば、ホース）に挿入（例えば、注入ポートを通して注入）して、二次ミキサーの目詰まりを低減または回避することができる。ホースは、二次スラリーがホースを出て、本明細書で論じられるようにコンベヤ上のカバーシート上に堆積される前に、二次スラリーを十分に混合するように（例えば、長さによって）設計することができる。いくつかの実施形態では、芯層（一次）ミキサーおよび濃縮層（二次）ミキサーは直列に配置され、他の実施形態では、それらは独立して配置される。
いくつかの実施形態では、アルギン酸ナトリウムなどの多糖類は、スラリーへの添加から１０秒以内に、例えば、８秒以内、５秒以内などに、濃縮層スラリーの粘度を少なくとも約１００％増加させる。例えば、いくつかの実施形態では、スラリーのゲル化／増粘は、アルギネートが焼成石膏スラリーと組み合わされた後、約３〜約１０秒（例えば、約３秒〜８秒、または３秒〜約５秒など）の間に起こり得る。ゲル化／増粘のタイミングは、Ｃａ２＋イオンとアルギネートのバランスに依存する。スラリーでは、典型的には、アルギネートと比較してより多くの利用可能なＣａ２＋があり、ゲル化／増粘プロセスは、例えば、アルギネートが焼成石膏スラリーと組み合わされた後、約１０秒以内により速く完了する。Ｃａ２＋に比べてアルギネートの割合が高い場合、ゲル化／増粘プロセスは遅くなる可能性があり、ゲル化／増粘は約３秒で始まり、約２０秒までに完了する。特定の理論に拘束されることを望まないが、石膏は難溶性であり、したがって、Ｃａ２＋とアルギネートの比は、一般に約１０：１以下（例えば、約２：１〜約５：１）であるが石膏の溶解は進行中のプロセスであり、アルギネートによるゲル化／増粘を可能にするために、新鮮なＣａ２＋が継続的に利用可能である。例えば、いくつかの実施形態では、アルギン酸ナトリウムなどの多糖類は、スラリー中で組み合わされてから約３０秒以内に、第１のスラリーの粘度を約１００％から約５００％まで増加させることができる。
濃縮層のスラリーの増粘効果は、洗い流しの発現を減少させるが、ボード芯スラリーが堆積される際に、より緩いまたはより薄いスラリーが洗い流しの傾向があると考えられる。有利なことに、濃縮層スラリーが増粘する速度（例えば、約１０秒未満）は、ボード製造工場のウェットエンド（ミキサーが存在し、スラリーが堆積する）での製造の構成および速度に適合する効果的な増粘を可能にする。特に、濃縮層スラリーは、濃縮層スラリーを洗い流すことなく、芯スラリーが適用されるのに間に合うように厚くなり、堆積される。
いくつかの好ましい実施形態では、ボード芯を形成するための一次スラリーは、アルギン酸ナトリウムなどの多糖類を実質的に含まない。この文脈において、「実質的に含まない」とは、一次スラリーが以下を含むことを意味する。（ｉ）０重量％、もしくはアルギン酸ナトリウムなどの多糖類がない、（ｉｉ）効果のない量、または（ｉｉｉ）微々たる量のアルギン酸ナトリウムなどの多糖類、例えば、スタッコの約０．１重量％未満、スタッコの約０．０５重量％未満、スタッコの約０．０１重量％未満、スタッコの約０．００５重量％未満、スタッコの約０．００１重量％未満など。
ボード芯および濃縮層は両方ともセメント質材料および水から形成される。本開示の好ましい実施形態によれば、濃縮層は、ボード芯が有するよりも高い密度（例えば、少なくとも約１．１倍高い）を有するように配合される。より低密度のボード芯を配合するために、当技術分野で知られる発泡剤をボード芯に使用することができるが、特に追加費用が承認される場合、例えば、軽量骨材またはパーライトを含む軽量充填剤のような代替または追加の成分として、密度を低減するための他の材料を、ボード芯を形成するためのスラリーに含めることができる。濃縮層は、その層で所望のより高い密度を達成するために、殆どもしくは全く発泡剤を含まず、および／または殆どもしくは全く軽量の充填剤を含まなくてもよい。
特定の理論に拘束されることを望まないが、複合ボードの各層の組成および層間の相互関係は、製品に驚くべき予想外の特性を付与すると考えられている。特に、濃縮層における増強添加剤の標的を定めた使用は、所望のボード特性を付与し、所望するようにプロセス効率を高めるために使用できると考えられている。さらに、いくつかの実施形態では、（ａ）濃縮層の厚さ、密度、および／もしくは強度、ならびに／または（ｂ）紙およびボード芯と比較した濃縮層の特性などの態様は、それぞれ必要に応じて、ボードの特性を最適化するために使用できる。少なくとも部分的にこれらの態様に基づいて、濃縮層の所望の特性をボード全体に分散させかつ向けさせ、それにより、所望するようにボード芯への物理的特性を維持しながら複合ボードの製造を容易にできると考えられる。
いくつかの実施形態によれば、乾燥濃縮層は、それが一般的に隣接している頂カバーシートの剛性値に近い剛性値を有する。濃縮層は、いくつかの実施形態では、ボード芯よりも高い剛性値および／または硬度（強度の指標）を有する。したがって、いくつかの実施形態では、濃縮層は、比較的良好な剛性および強度を有する材料（即ち、頂カバーシート）と、より低い剛性および強度を有する材料（即ち、ボード芯）との間に配置することができる。当技術分野で知られているように、剛性値はヤング率に従って測定できることが理解されよう。
特定の理論に拘束されることを望まないが、所望の強度特性を付与するより高い重量パーセントの増強添加剤を濃縮層に含めることは、効果的な所望の強度特性をもたらすと考えられている。濃縮層は、頂部カバーシートと、好ましくはより軽くてより弱いボード芯との間に配置される。驚くべきことに、かつ予期外に、濃縮層は、負荷からエネルギーを吸収し、ボード芯内およびボード全体に負荷を均一に分散させるのに役立ち、その結果、負荷は、望ましくは、より容易に減衰および放散される。このように、本発明の複合石膏ボードは、良好な強度特性を実証し、特性をボード芯に分散することができる濃縮層の強度の増強を目標とすることによって、より軽量のボードを製造することを可能にするであろう。例えば、この利点は、いくつかの実施形態では、ＡＳＴＭ ４７３−１０、方法Ｂに従って当技術分野で理解されるように、釘抜き抵抗、平均石膏層硬度（例えば、累積的に）、および／または曲げ強度試験に関する良好な結果によって説明することができる。
洗い流し防止剤
本開示の好ましい実施形態によれば、濃縮層は、カルシウムイオンと複合体を形成する多糖類、例えば、アルギン酸ナトリウムなどのアルギネート化合物を含むスタッコスラリー（石膏スラリーと呼ばれることもある）から形成される。好ましい多糖類は、スタッコスラリー中でゲルを形成する。スラリー中に存在するカルシウムイオンがアルギネート部分に関連するナトリウムイオンに置き換わるときに弾性ゲルを形成するため、好ましい多糖類は、アルギン酸ナトリウムなどのアルギネート化合物である。
本開示の好ましい実施形態によれば、濃縮層は、カルシウムイオンと複合体を形成する多糖類、例えば、アルギン酸ナトリウムなどのアルギネート化合物を含むスタッコスラリー（石膏スラリーと呼ばれることもある）から形成される。好ましい多糖類は、スタッコスラリー中でゲルを形成する。スラリー中に存在するカルシウムイオンがアルギネート部分に関連するナトリウムイオンに置き換わるときに弾性ゲルを形成するため、好ましい多糖類は、アルギン酸ナトリウムなどのアルギネート化合物である。
特定の理論に拘束されることを望まないが、アルギネートは、スラリー中のカルシウム（ＩＩ）イオンと（硫酸カルシウム半水和物、またはスタッコ、および／または水との反応生成物、即ち、硫酸カルシウム二水和物、または石膏の存在により）固有の構造を形成すると考えられている。この固有の構造は、カルシウムイオンがアルギネートイオンに囲まれたエッグボックス構造と呼ばれることもある。例えば、アルギン酸ナトリウムの場合、アルギネートとイオン結合したナトリウムがカルシウムイオンに置き換わる。アルギン酸ナトリウムは水に可溶であるが、得られるアルギン酸カルシウムは水に不溶であり、弾性ゲルを形成して、所望するスラリー粘度の増加を提供する。いくつかの実施形態では、アルギン酸アルミニウム錯体を濃縮層スラリーに含めることができる。いくつかの実施形態では、濃縮層スラリーは、適切なゲルを形成しないニッケルおよび／または銅アルギネート化合物を含まない。
ボード製造中、本明細書に記載されるように、通常、濃縮層は、移動するカバーシート上に堆積される（例えば、ボードがボード製造ラインのウェットエンドで逆さまに形成されるときの表カバーシート）。ボード芯スラリーは、堆積された濃縮層スラリーの上に堆積されるので、濃縮層スラリーは、力および芯スラリーの堆積による洗い流しを起こしやすい。本開示によれば、この方式で濃縮層の粘度を上げることにより、ボード芯スラリーが濃縮層スラリー上に堆積する際の洗い流しを低減または回避することができる。好ましくは、所望のゲルは、数秒のうちに迅速に形成されるため（例えば、約１０秒以下、約５秒以下、４秒以下、３秒以下、２秒以下など、例えば、約１秒〜約１０秒、約１秒〜約５秒、約１秒〜約４秒、約１秒〜約３秒、約１秒〜約２秒など）、スラリーが高速（例えば、６００ｆｔ／分以上）で集まる高速製造ラインでさえも洗い流しを回避することができる。
好ましい実施形態では、アルギネート化合物などの多糖類は、芯スラリー中に存在しない。ボード芯スラリーは、ボード製造ラインのメインミキサー（例えば、ピンまたはピンレスミキサー）で形成される。急速に起こり得る好ましいゲル化は、ミキサーでは望ましくない。アルギン酸ナトリウムなどの多糖類をメインミキサーに添加すると、混合中にもゲル化が起こり、ミキサーが損傷し、および／または粘度が高いため芯スラリーの堆積に問題が生じ得る。
ボード芯および濃縮層の構成
本開示のいくつかの実施形態によれば、複合石膏ボードは、増強添加剤がボード芯に含まれる（仮に含まれるとしても）よりも高い濃度で増強添加剤を含むように調整される。得られるボードは、所望の強度特性を備えた複合石膏ボードを達成するために形成することができる。
本開示のいくつかの実施形態によれば、複合石膏ボードは、増強添加剤がボード芯に含まれる（仮に含まれるとしても）よりも高い濃度で増強添加剤を含むように調整される。得られるボードは、所望の強度特性を備えた複合石膏ボードを達成するために形成することができる。
いくつかの実施形態によれば、驚くべきことに、かつ予想外に、ボード芯と比較して濃縮層中のより高い濃度の増強添加剤が、所望の強度特性、例えば、１つ以上の釘抜き抵抗、圧縮強度、曲げ強度、平均石膏層硬度（例えば、累積的に、即ち全石膏層にわたって）などに関して効率的なボード性能をもたらすことが見出された。したがって、本発明者らは、好ましい実施形態に従って、増強添加剤を含めるために、それぞれのボード芯および濃縮層の組成物の配合を調整することにより、増強添加剤の使用を最適化できることを見出し、それらの効果が、望ましい強度特性を達成するためにより多くの影響（即ち、ボード芯よりも濃縮層でより高い重量パーセントで）、およびより少ない水の総需要を提供することができる。これらの発見は、増強添加剤の総使用量の削減、したがって原料コストの削減、製造効率の向上、製品強度の向上などを含むが、これらに限定されない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の製品を可能にする。
いくつかの実施形態では、濃縮層を形成するためのスラリーは、ボード芯を形成するためのスラリーと比較して、少なくとも約１．２倍、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倍などの濃度の増強添加剤を含み、ここで、これらの範囲のそれぞれは、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、必要に応じて任意の適切な上限を有し得る。本明細書で使用される「より高い濃度」とは、成分の総量ではなく、増強添加剤の相対量（スタッコの重量による）を指すことが理解されよう。ボード芯は、濃縮層による寄与と比較して、ボードへのより高いバルク体積および厚さの寄与を提供するため、任意の特定の添加剤が、ボード芯スラリーにおいて、より多い全総量で、例えばポンドまたはキログラムで提供され、さらに、濃縮層のスラリーと比較してより低い重量濃度で、即ち、より低い相対量で、例えば重量パーセント（重量％）で提供されることが可能である。
驚くべきことに、かつ予想外に、本開示のいくつかの実施形態は、複合石膏ボードを作製する際の全体的な水の使用量を減らすのに効果的である。この点で、濃縮層およびボード芯のそれぞれの組成を調整することにより、ボードを作るために使用される水の総量を減らすことができ、水はより必要な場所で（例えば、濃縮層で）より高い濃度で存在し、あまり必要のない場所で（例えば、ボード芯で）減らされるため、水の使用量が最適化される。
硬化石膏は、水およびスタッコを含むスタッコスラリー（石膏スラリーと呼ばれることもある）から形成されるため、水対スタッコ比（「ＷＳＲ」）を観察できることが理解されよう。いくつかの実施形態では、ボード体積の大部分を形成することができるボード芯は、濃縮層を形成するために使用されるＷＳＲと比較して、より低いＷＳＲから形成することができる。したがって、濃縮層による全ボード体積への寄与がボード芯による全ボード体積への寄与よりも小さいため、複合石膏ボード全体の水の総使用量およびＷＳＲは、いくつかの実施形態で、有利に低減できる。
ボード芯および濃縮層は、任意の適切なＷＳＲから形成できる。いくつかの実施形態では、濃縮層は、ボード芯を形成するために使用されるスラリーのＷＳＲよりも高いＷＳＲを有するスラリーから形成される。例えば、いくつかの実施形態では、濃縮層は、ボード芯を形成するために使用されるスラリーのＷＳＲよりも少なくとも約１．２倍高いＷＳＲを有するスラリーから形成される（例えば、少なくとも約１．５倍高い、少なくとも約１．７倍高い、少なくとも約２倍高い、少なくとも約２．２倍高い、少なくとも約２．５倍高い、少なくとも約２．７倍高い、少なくとも約３倍高い、少なくとも約３．２倍高い、少なくとも約３．５倍高い、少なくとも約３．７倍高い、少なくとも約４倍高いなどであり、これらの範囲のそれぞれは、例えば、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などの任意の適切な上限を必要に応じて有し得る）。
いくつかの実施形態では、ボード芯は、約０．３〜約１．３、例えば、約０．３〜約１．２、約０．３〜約１．２、約０．３〜約１．２、約０．３〜約１．２、約０．３〜約１．１、約０．３〜約１、約０．３〜約０．９、約０．４〜約１．３、約０．４〜約１．２、約０．４〜約１．１、約０．４〜約１、約０．４〜約０．９、約０．５〜約１．３、約０．５〜約１．２、約０．５〜約１．１、約０．５〜約１、約０．５〜約０．９、約０．６〜約１．３、約０．６〜約１．２、約０．６〜約１．１、約０．６〜約１、約０．６〜約０．９、約０．６〜約０．８、または約０．６〜約０．７などの水−スタッコ比を有するスタッコスラリーから形成される。
いくつかの実施形態では、より低い水−スタッコ比が好ましく、例えば、約０．３〜約０．８、例えば、約０．３〜約０．７、約０．３〜約０．６、約０．３〜約０．５、約０．３〜約０．４、約０．４〜約０．８、約０．４〜約０．７、約０．４〜約０．６、約０．４〜約０．５、約０．５〜約０．８、約０．５〜約０．７、約０．５〜約０．６、約０．６〜約０．８、約０．６〜約０．７、などである。
いくつかの実施形態では、濃縮層は、約０．７〜約２、例えば、約０．７〜約１．７、約０．７〜約１．４、約０．７〜約１．２、約０．７〜約１、約０．８〜約２、約０．８〜約１．７、約０．８〜約１．４、約０．８〜約１．２、約０．８〜約１、約１〜約２、約１〜約１．７、約１〜約１．４、約１〜約１．２、約１．２〜約２、約１．２〜約１．７、約１．２〜約１．４、約１．４〜約２、約１．４〜約１．７などの水−スタッコ比を有するスラリーから形成される。濃縮層は、増強添加剤の水需要を満たすために、より高い含水量を有することができる。いくつかの実施形態では、増強添加剤の含有量が濃縮層により集中するため、より高い水需要を濃縮層に分離できることにより、特に、複合ボードのバルク体積に対するボード芯の大きな寄与を考慮して、ボード芯のより低いＷＳＲ、および有利には、全体としてより低い水使用量を可能にする。
複合ボードの密度
本開示の実施形態による複合石膏ボードは、石膏ボード、即ち乾式壁または壁板（壁だけでなく、当技術分野で理解される天井および他の場所にも使用されるようなボードを包含することができる）の様々な所望の密度において有用性を有する。本明細書に記述されるように、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（例えば、３／８インチ、１／２インチ、３／４インチ、１インチなど）、ボード密度は、本明細書ではボード重量の尺度として使用される。本開示の実施形態に従った石膏ボードの利点は、最大で、より重いボード密度、例えば、約４３ｐｃｆ（約６９０ｋｇ／ｍ３）以下、例えば、約１８ｐｃｆ（約２９０ｋｇ／ｍ３）〜約４３ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ（約３２０ｋｇ／ｍ３）〜約４３ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ（約６４０ｋｇ／ｍ３）、約２４ｐｃｆ（約３８０ｋｇ／ｍ３）〜約４３ｐｃｆ、約２７ｐｃｆ（約４３０ｋｇ／ｍ３）〜約４３ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約３８ｐｃｆ（約６１０ｋｇ／ｍ３）、約２４ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、約２７ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約３７ｐｃｆ（約６００ｋｇ／ｍ３）、約２４ｐｃｆ〜約３７ｐｃｆ、約２７ｐｃｆ〜約３７ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ（約５６０ｋｇ／ｍ３）、約２４ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約２７ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆなどを含む、密度の範囲で見られ得る。
本開示の実施形態による複合石膏ボードは、石膏ボード、即ち乾式壁または壁板（壁だけでなく、当技術分野で理解される天井および他の場所にも使用されるようなボードを包含することができる）の様々な所望の密度において有用性を有する。本明細書に記述されるように、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（例えば、３／８インチ、１／２インチ、３／４インチ、１インチなど）、ボード密度は、本明細書ではボード重量の尺度として使用される。本開示の実施形態に従った石膏ボードの利点は、最大で、より重いボード密度、例えば、約４３ｐｃｆ（約６９０ｋｇ／ｍ３）以下、例えば、約１８ｐｃｆ（約２９０ｋｇ／ｍ３）〜約４３ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ（約３２０ｋｇ／ｍ３）〜約４３ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ（約６４０ｋｇ／ｍ３）、約２４ｐｃｆ（約３８０ｋｇ／ｍ３）〜約４３ｐｃｆ、約２７ｐｃｆ（約４３０ｋｇ／ｍ３）〜約４３ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約３８ｐｃｆ（約６１０ｋｇ／ｍ３）、約２４ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、約２７ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約３７ｐｃｆ（約６００ｋｇ／ｍ３）、約２４ｐｃｆ〜約３７ｐｃｆ、約２７ｐｃｆ〜約３７ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ（約５６０ｋｇ／ｍ３）、約２４ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約２７ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆなどを含む、密度の範囲で見られ得る。
本明細書に記述されるように、石膏壁板から固体塊を取り除くことは、随伴する強度の損失の補填に相当な困難をもたらし得る。本開示のいくつかの実施形態は、驚くべきことに、かつ予想外に、良好な強度、より少ない水需要、および増強添加剤の効率的な使用を備えたより軽量のボードの使用を可能にする。例えば、いくつかの実施形態では、乾燥ボード密度は、約１６ｐｃｆ〜約３３ｐｃｆ、例えば、約１６ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆ、約１６ｐｃｆ〜約２４ｐｃｆ、約１８ｐｃｆ〜約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）、約１８ｐｃｆ〜約３１ｐｃｆ、約１８ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約１８ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆ、約１８ｐｃｆ〜約２４ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約３３ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約３２ｐｃｆ（約５１０ｋｇ／ｍ３）、約２０ｐｃｆ〜約３１ｐｃｆ（約５００ｋｇ／ｍ３）、約２０ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ（約４８０ｋｇ／ｍ３）、約２０ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約２９ｐｃｆ（約４６０ｋｇ／ｍ３）、約２０ｐｃｆ〜約２８ｐｃｆ（約４５０ｋｇ／ｍ３）、約２１ｐｃｆ（約３４０ｋｇ／ｍ３）〜約３３ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約３２ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約３３ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約３２ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約３１ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約２９ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約２８ｐｃｆ、約２１ｐｃｆ〜約２９ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約３３ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約３２ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約３１ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約２９ｐｃｆ、約２４ｐｃｆ〜約２８ｐｃｆ、または約２４ｐｃｆ〜約２７ｐｃｆであり得る。
複合ボードの構造および組み立て
本開示の一実施形態を説明するために、複合石膏ボード１０の概略断面図を示す図１を参照する。表紙１２は、頂部カバーシートとして機能する。表紙１２は、第１の面１４および第２の面１６を有する。濃縮層１８は、表紙１２と結合関係にある。濃縮層１８は、第１の面２０および第２の面２２を有する。ボード芯２４は、第１の面２６および第２の面２８を有する。裏紙３０は底部カバーシートとして機能する。裏紙３０は、第１の面３２および第２の面３４を有する。
本開示の一実施形態を説明するために、複合石膏ボード１０の概略断面図を示す図１を参照する。表紙１２は、頂部カバーシートとして機能する。表紙１２は、第１の面１４および第２の面１６を有する。濃縮層１８は、表紙１２と結合関係にある。濃縮層１８は、第１の面２０および第２の面２２を有する。ボード芯２４は、第１の面２６および第２の面２８を有する。裏紙３０は底部カバーシートとして機能する。裏紙３０は、第１の面３２および第２の面３４を有する。
図１に見られるように、複合石膏ボード１０は、表紙１２の面１６が濃縮層１８の第１の面２０に面し、濃縮層１８の第２の面２２が芯２４の第１の面２６に面するように配置される。芯２４の第２の面２８は、裏紙３０の第１の面３２に面している。
当技術分野で理解されるように、いくつかの実施形態による複合石膏ボードを構築し、組立てで使用できることが理解されよう。一般に、理解されるように、複合ボードは、木材、金属などの任意の適切な材料で形成されたスタッドに任意の適切な配置で取り付けることができる。ボードの頂部または表のカバーシートは外側を向いており、一般に使用中は装飾されている（例えば、塗料、生地、壁紙など）一方、底または裏のカバーシートはスタッドに面している。通常、使用中は、スタッドの後ろ、裏紙に面して空洞が存在する。必要に応じて、当技術分野で知られる断熱材を空洞に任意で配置することができる。一実施形態では、組立ては、スタッドによって接続された２つの複合ボードを含み、その間に空洞があり、それぞれのボードの底部カバーシートに面している。
ボード芯
ボード芯は、複合石膏ボードの体積の大部分を形成する。いくつかの実施形態では、ボード芯は、ボード体積の少なくとも約６０％、例えば、ボード体積の少なくとも約７０％、ボード体積の少なくとも約８０％、ボード体積の少なくとも約９０％、少なくとも約９２％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％などを形成する。濃縮層は実質的な厚さを有するが、ボード芯は相当により厚い場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、乾燥ボード芯は、乾燥濃縮層の約２．５倍〜約３５倍の厚さ、例えば、約２．５倍〜約３０倍、約２．５倍〜約２５倍、約２．５倍〜約２０倍、約２．５倍〜約１５倍、約２．５倍〜約１０倍、約２．５倍〜約５倍、約２．８倍〜約３５倍、約２．８倍〜約３０倍、約２．８倍〜約２５倍、約２．８倍〜約２０倍、約２．８倍〜約１５倍、約２．８倍〜約１０倍、約２．８倍〜約５倍、約５倍〜約３５倍、約５倍〜約３０倍、約５倍〜約２５倍、約５倍〜約２０倍、約５倍〜約１５倍、または濃縮層の約５倍〜約１０倍の厚さであり得る。
ボード芯は、複合石膏ボードの体積の大部分を形成する。いくつかの実施形態では、ボード芯は、ボード体積の少なくとも約６０％、例えば、ボード体積の少なくとも約７０％、ボード体積の少なくとも約８０％、ボード体積の少なくとも約９０％、少なくとも約９２％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％などを形成する。濃縮層は実質的な厚さを有するが、ボード芯は相当により厚い場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、乾燥ボード芯は、乾燥濃縮層の約２．５倍〜約３５倍の厚さ、例えば、約２．５倍〜約３０倍、約２．５倍〜約２５倍、約２．５倍〜約２０倍、約２．５倍〜約１５倍、約２．５倍〜約１０倍、約２．５倍〜約５倍、約２．８倍〜約３５倍、約２．８倍〜約３０倍、約２．８倍〜約２５倍、約２．８倍〜約２０倍、約２．８倍〜約１５倍、約２．８倍〜約１０倍、約２．８倍〜約５倍、約５倍〜約３５倍、約５倍〜約３０倍、約５倍〜約２５倍、約５倍〜約２０倍、約５倍〜約１５倍、または濃縮層の約５倍〜約１０倍の厚さであり得る。
いくつかの実施形態では、ボード芯は、濃縮層の約８倍〜約１６倍の厚さ、例えば、約８倍〜約１２倍、約９倍〜約１６倍、約９倍〜約１４倍、約９倍〜約１２倍、約１０倍〜約１６倍、濃縮層の約１０倍〜約１４倍の厚さなどである。
ボード芯は、少なくとも水およびスタッコから形成される。本明細書を通して言及するように、スタッコは、硫酸カルシウムアルファ半水和物、硫酸カルシウムベータ半水和物、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、ボード芯は、低密度充填剤（例えば、パーライト、低密度骨材など）などの低密度に寄与する薬剤、または発泡剤から形成される。様々な発泡剤レジームが当技術分野でよく知られている。発泡剤は、硬化石膏の連続結晶マトリックス内に気泡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、発泡剤は、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、硬化石膏芯内に気泡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。いくつかの実施形態では、起泡剤は、アルキルサルフェート界面活性剤を含む。
ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（ペンシルベニア州アンブラー）の石鹸製品のＨＹＯＮＩＣライン（例えば、２５ＡＳ）などの多くの商業的に知られる発泡剤が入手可能であり、本開示の実施形態に従って使用され得る。他の市販の石鹸としては、Ｓｔｅｐａｎ Ｃｏｍｐａｎｙ（イリノイ州ノースフィールド）のＰｏｌｙｓｔｅｐ Ｂ２５が挙げられる。本明細書に記載される発泡剤は、単独で、または他の発泡剤と組み合わせて使用され得る。泡は事前に生成してからスタッコスラリーに添加できる。事前生成は、水性発泡剤に空気を挿入することによって起こり得る。泡を生成するための方法および装置は、周知である。例えば、米国特許第４，５１８，６５２号、同第２，０８０，００９号、および同第２，０１７，０２２号を参照されたい。
いくつかの実施形態では、発泡剤は、少なくとも１つのアルキルサルフェート、少なくとも１つのアルキルエーテルサルフェート、またはそれらの任意の組み合わせを含む、またはそれらから成る、またはそれらから本質的に成るが、本質的にオレフィン（例えば、オレフィンサルフェート）および／もしくはアルキンを含まない。オレフィンまたはアルキンを本質的に含まないということは、発泡剤が（ｉ）スタッコの重量に基づき０重量％、またはオレフィンおよび／もしくはアルキンがない、あるいは（ｉｉ）効果のない量、または（ｉｉｉ）微々たる量のオレフィンおよび／もしくはアルキン、のいずれかを含有することを意味する。効果のない量の例は、当業者が理解するように、オレフィンおよび／またはアルキンの発泡剤を使用する意図された目的を達成するための閾値量未満の量である。取るに足りない量は、当業者が理解するように、スタッコの重量に基づき、例えば、約０．００１重量％未満、例えば、約０．０００５重量％未満、約０．００１重量％未満、約０．００００１重量％未満などであってもよい。
不安定な石鹸のいくつかのタイプは、本開示の実施形態に従って、異なる鎖長および異なるカチオンを有するアルキルサルフェート界面活性剤である。好適な鎖長は、例えば、Ｃ８〜Ｃ１２、例えば、Ｃ８〜Ｃ１０またはＣ１０〜Ｃ１２であり得る。好適なカチオンとしては、例えば、ナトリウム、アンモニウム、マグネシウム、またはカリウムが挙げられる。不安定な石鹸の例としては、例えば、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸マグネシウム、デシル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸アンモニウム、ドデシル硫酸カリウム、デシル硫酸カリウム、オクチル硫酸ナトリウム、デシル硫酸マグネシウム、デシル硫酸アンモニウム、それらのブレンド、およびそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
安定な石鹸のいくつかのタイプは、本開示の実施形態に従って、異なる（一般的により長い）鎖長および異なるカチオンを有するアルコキシル化（例えば、エトキシル化）アルキルサルフェート界面活性剤である。好適な鎖長は、例えば、Ｃ１０〜Ｃ１４、例えば、Ｃ１２〜Ｃ１４、またはＣ１０〜Ｃ１２であり得る。好適なカチオンとしては、例えば、ナトリウム、アンモニウム、マグネシウム、またはカリウムが挙げられる。安定な石鹸の例としては、例えば、ラウレス硫酸ナトリウム、ラウレス硫酸カリウム、ラウレス硫酸マグネシウム、ラウレス硫酸アンモニウム、それらのブレンド、およびそれらの任意の組み合わせが挙げられる。いくつかの実施形態では、これらの列挙から安定な石鹸および不安定な石鹸の任意の組み合わせが使用され得る。
発泡石膏生成物の調製における発泡剤およびそれらの添加の組み合わせ例は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，６４３，５１０号に開示される。例えば、安定な泡を形成する第１の発泡剤および不安定な泡を形成する第２の発泡剤が組み合わされ得る。いくつかの実施形態では、第１の発泡剤は、石鹸であり、例えば、８〜１２個の炭素原子のアルキル鎖長、および１〜４単位のアルコキシ（例えば、エトキシ）基鎖長を有するアルコキシル化アルキルサルフェート石鹸である。第２の発泡剤は、６〜２０個の炭素原子、例えば、６〜１８個または６〜１６個の炭素原子のアルキル鎖長を有する任意の非アルコキシル化（例えば、非エトキシル化）アルキルサルフェート石鹸である。これらの２つの石鹸の個々の量を調節することは、いくつかの実施形態に従って、約１００％安定な石鹸または約１００％不安定な石鹸が達成されるまで、ボード泡構造の制御を可能にすると考えられている。
いくつかの実施形態では、脂肪アルコールは、任意で、発泡剤と共に、例えば、発泡体を調製するための予混合に含まれ得る。これは、泡の安定性の向上をもたらすことにより、泡（空気）空隙のサイズおよび分布をより上手く制御できる。脂肪族アルコールは、任意の好適な脂肪族脂肪アルコールであってもよい。本明細書全体を通して定義されるように、「脂肪族」は、アルキル、アルケニル、またはアルキニルを指し、置換または非置換、分枝または非分枝、および飽和または不飽和であってもよく、いくつかの実施形態に関連して、本明細書に記載される炭素鎖、例えば、Ｃｘ〜Ｃｙ（ｘおよびｙは整数である）によって示されることが理解されるであろう。したがって、脂肪族という用語は、基の疎水性を維持するヘテロ原子置換を有する鎖も指す。脂肪アルコールは、単一化合物であってもよく、または２つ以上の化合物の組み合わせであってもよい。
いくつかの実施形態では、任意の脂肪アルコールは、Ｃ６〜Ｃ２０脂肪アルコール（例えば、Ｃ６〜Ｃ１８、Ｃ６〜Ｃ１１６、Ｃ６〜Ｃ１４、Ｃ６〜Ｃ１２、Ｃ６〜Ｃ１０、Ｃ６〜Ｃ８、Ｃ８〜Ｃ１６、Ｃ８〜Ｃ１４、Ｃ８〜Ｃ１２、Ｃ８〜Ｃ１０、Ｃ１０〜Ｃ１６、Ｃ１０〜Ｃ１４、Ｃ１０〜Ｃ１２、Ｃ１２〜Ｃ１６、Ｃ１２〜Ｃ１４、またはＣ１４〜Ｃ１６脂肪族脂肪アルコールなど）である。例には、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、またはそれらの任意の組み合わせが含まれる。Ｃ１０〜Ｃ２０脂肪アルコールは、直鎖または分枝のＣ６〜Ｃ２０炭素鎖、および少なくとも１つのヒドロキシル基を含む。ヒドロキシル基は、炭素鎖上の任意の好適な位置に付着し得るが、好ましくは、いずれかの末端炭素にある、またはその付近にある。ある特定の実施形態では、ヒドロキシル基は、炭素鎖のα−、β−、またはγ−位置で付着し、例えば、Ｃ６〜Ｃ２０脂肪アルコールは、以下の構造サブユニットを含むことができる。
したがって、いくつかの実施形態に従った望ましい任意の脂肪アルコールの例は、１−ドデカノール、１−ウンデカノール、１−デカノール、１−ノナノール、１−オクタノール、またはそれらの任意の組み合わせである。
いくつかの実施形態では、任意の泡安定剤は、脂肪アルコールを含み、脂肪酸アルキロアミドまたはカルボン酸タウリドを本質的に含まない。いくつかの実施形態では、任意の泡安定剤は、本質的にグリコールを含まないが、グリコールは、いくつかの実施形態では、例えば、より高い界面活性剤の含量を可能にするために含まれ得る。上記成分のうちのいずれも本質的に含まないということは、泡安定剤が、（ｉ）これらの成分のうちのいずれかの重量に基づき０重量％、または（ｉｉ）効果のない量、または（ｉｉｉ）これらの成分のうちのいずれかの微々たる量、のいずれかを含有することを意味する。効果のない量の例は、当業者が理解するように、これらの成分のうちのいずれを使用する意図された目的を達成するための閾値量未満の量である。微々たる量とは、当業者が理解するように、スタッコの重量に基づき、例えば、約０．０００１重量％未満、例えば、約０．００００５重量％未満、約０．００００１重量％未満、約０．０００００１重量％未満などであってもよい。
好適な空隙分布および壁厚（独立して）は、特により低密度のボード（例えば、約３５ｐｃｆ未満）で強度を増強す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以下の空隙を有する蒸発水空隙もまた、前述の空気（泡）空隙と共に総空隙分布に寄与する。いくつかの実施形態では、約５ミクロンを超える孔径を有する空隙と約５ミクロン以下の孔径を有する空隙との体積比は、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。
本明細書で使用される場合、空隙のサイズは、芯内での個々の空隙の最大直径から計算される。最大直径は、フェレット径と同じである。それぞれ画定された空隙の最大直径は、試料の画像から得られ得る。画像は、二次元画像を提供する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの任意の好適な技術を使用して撮影され得る。大量の空隙の孔径が、空隙の断面（孔）のランダム性が平均直径を提供することができるように、ＳＥＭ画像で測定され得る。試料の芯全体を通してランダムに位置する複数の画像中の空隙の測定を行うことにより、この計算を改善することができる。加えて、いくつかの二次元ＳＥＭ画像に基づき、芯の三次元立体的モデルを構築することもまた、空隙サイズの計算を改善することができる。別の技術は、三次元画像を提供するＸ線ＣＴ走査分析（ＸＭＴ）である。別の技術は、光学顕微鏡法であり、光対比が、例えば、空隙の深度を判定するのを補助するために使用され得る。空隙は、手動、または画像分析ソフトウェア、例えば、ＮＩＨによって開発されたＩｍａｇｅＪを使用することのいずれかによって測定され得る。当業者は、画像からの空隙のサイズおよび分布の手動判定が、各空隙の寸法の目視観測によって判定され得ることを理解するであろう。試料は、石膏ボードを分割することによって得られ得る。
発泡剤は、例えば、所望の密度に応じて、任意の適切な量で芯スラリーに含まれ得る。いくつかの実施形態では、発泡剤は、ボード芯を形成するためのスラリー中に、例えば、スタッコの約０．０１重量％〜約０．５重量％、約０．０１重量％〜約０．４重量、約０．０１重量％〜約０．３重量％、約０．０１重量％〜約０．２５重量％、約０．０１重量％〜約０．２重量％、約０．０１重量％〜約０．１５重量％、約０．０１重量％〜約０．１重量％、約０．０２重量％〜約０．４重量％、約０．０２重量％〜約０．３重量％、約０．０２重量％〜約０．２重量％など、スタッコの約０．５重量％未満の量で存在する。濃縮層はより高い密度を有するため、濃縮層を形成するためのスラリーは、泡が殆ど（または全く）ない、例えば、スタッコの約０．０００１重量％〜約０．０５重量％、例えば、スタッコの約０．０００１重量％〜約０．０２５重量％、スタッコの約０．０００１重量％〜約０．０２重量％、またはスタッコの約０．００１重量％〜約０．０１５重量％の量で作製される。
脂肪アルコールは、含まれる場合、任意の好適な量で芯スラリー中に存在し得る。いくつかの実施形態では、脂肪アルコールは、スタッコの約０．０００１重量％〜約０．０３重量％、例えば、スタッコの約０．０００１重量％〜約０．０２５重量％、スタッコの約０．０００１重量％〜約０．０２重量％、またはスタッコの約０．０００１重量％〜約０．０１重量％の量で芯スラリーに存在する。濃縮層スラリーは殆どまたは全く泡を含まないため、脂肪アルコールは濃縮層に必要ではなく、あるいはより少ない量で、例えば、スタッコの約０．０００１重量％〜約０．００４重量％、例えば、スタッコの約０．００００１重量％〜約０．００３重量％、スタッコの約０．００００１重量％〜約０．００１５重量％、またはスタッコの約０．００００１重量％〜約０．００１重量％で含まれ得る。
本明細書に記載の強度特性を付与するための増強剤もまた、ボード芯を形成するためのスラリーに任意で含まれ得る。当技術分野で知られている他の成分もまた、例えば、促進剤、遅延剤などを含む、ボード芯スラリーに含めることができる。促進剤は、様々な形態（例えば、湿式石膏促進剤、耐熱促進剤、および気候安定化促進剤）であり得る。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。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／または遅延剤はスタッコの約０重量％〜約１０重量％（例えば、約０．１％〜約１０％）など、例えば、スタッコの約０重量％〜約５重量％（例えば、約０．１％〜約５％）などの固体ベースの量で、ボード芯を形成するためのスタッコスラリー中にそれぞれ存在してもよい。
さらに、いくつかの実施形態では、ボード芯および／または濃縮層を少なくとも１つの分散剤からさらに形成して、流動性を高めることができる。分散剤は、スタッコスラリー中、他の乾燥成分と共に乾燥形態で、かつ／または他の液体成分と共に液体形態で含まれてもよい。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ネート）および誘導体などのナフタレンスルホネート、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ネートもしくはスルホン化リグニンが挙げられる。リグノスルホネートは、亜硫酸塩パルプ化を用いた木材パルプ生産の副生成物である、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。
低分子量分散剤が一般的に好ましい。ナフタレンスルホネート分散剤の場合、いくつかの実施形態では、それらは、約３，０００〜約１０，０００（例えば、約８，０００〜約１０，０００）の分子量を有するように選択される。いくつかの実施形態では、例えば、分子量が１０，０００を超える、より高い水需要のナフタレンスルホネートを使用することができる。別の例として、ＰＣＥ２１１型分散剤に関して、いくつかの実施形態では、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。
ナフタレンスルホネートの一例は、ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なＤＩＬＯＦＬＯである。ＤＩＬＯＦＬＯは、４５％ナフタレンスルホネート水溶液であるが、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。ナフタレンスルホネートは、例えば、ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なＬＯＭＡＲ Ｄなど、乾燥固体または粉末形態で使用され得る。ナフタレンスルホネートの別の例は、ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（ペンシルベニア州アンブラー）から入手可能なＤＡＸＡＤである。
分散剤は、含まれる場合、任意の好適な量で存在し得る。いくつかの実施形態では、例えば、分散剤は、例えば、スタッコの約０．０５重量％〜約０．５重量％、例えば、約０．１重量％〜約０．２重量％の量で、濃縮層スラリー中に存在することができ、ボード芯スラリー中に、例えば、スタッコの約０重量％〜約０．７重量％、例えば、０重量％〜約０．４重量％の量で存在し得る。
いくつかの実施形態では、ボード芯および／または濃縮層はさらに、必要に応じて、少なくとも１つのホスフェート含有化合物から形成され、グリーン強度、寸法安定性、および／または撓み耐性を高めることができる。例えば、いくつかの実施形態において有効なホスフェート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、即ち、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、縮合ホスフェートの塩またはイオンを含み、それらのそれぞれは２つ以上のホスフェート単位、オルトホスフェートの一塩基塩または一価イオン、ならびに水溶性非環式ポリホスフェート塩を含む。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。
いくつかの実施形態で添加された場合、ホスフェート組成物は、グリーン強度、永久変形（例えば、撓み）に対する耐性、寸法安定性などを高めることができる。グリーン強度は、製造中にまだ湿っている間のボードの強度を指す。製造プロセスの厳格さにより、十分なグリーン強度がないと、ボードの前駆体が製造ラインで損傷する可能性がある。
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ホスフェート化合物を使用することができる。トリメタリン酸ナトリウム（ＳＴＭＰ）が好ましいが、他のホスフェートが好適である場合があり、例えば、テトラメタリン酸ナトリウム、約６〜約２７の反復ホスフェート単位を有し、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の反復ホスフェート単位を有し、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が挙げられる。
ポリホスフェートは、含まれる場合、任意の好適な量で存在し得る。例示するために、いくつかの実施形態では、ポリホスフェートは、例えば、スタッコの約０．１重量％〜約１重量％、例えば、約０．２重量％〜約０．４重量％の量で、濃縮層スラリー中に存在することができ、ボード芯スラリー中に、例えば、スタッコの約０重量％〜約０．５重量％、例えば、約０重量％〜約０．２重量％の量で存在する。したがって、分散剤およびポリホスフェートは、任意で、芯スラリーおよび／または濃縮層スラリー中に任意の適切な量であり、その結果、いくつかの実施形態では、芯スラリーは、濃縮層スラリーよりも高い重量パーセントの分散剤および／またはポリホスフェートを含む。代替の実施形態では、分散剤および／またはポリホスフェートは、芯スラリー（分散剤および／またはポリホスフェートがゼロの芯スラリーを含む）よりも濃縮層スラリーに高い重量パーセントで含まれる（増強添加剤が濃縮層でより濃縮されているか否かにかかわらず）。
ボード芯は、例えば、約１６ｐｃｆ（約２６０ｋｇ／ｍ３）〜約４０ｐｃｆ、例えば、約１８ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、１８ｐｃｆ〜約３８ｐｃｆ、１８ｐｃｆ〜約３６ｐｃｆ、１８ｐｃｆ〜約３２ｐｃｆ、２０ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、２０ｐｃｆ〜約３６ｐｃｆ、２０ｐｃｆ〜約３２ｐｃｆ、２２ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、２２ｐｃｆ〜約３６ｐｃｆ、２２ｐｃｆ〜約３２ｐｃｆ、２６ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、２６ｐｃｆ〜約３６ｐｃｆ、または２６ｐｃｆ〜約３２ｐｃｆの芯密度など、所望の総複合ボード密度に寄与するのに有用な任意の適切な密度を有することができる。いくつかの実施形態では、ボード芯は、さらに低い密度、例えば、約３０ｐｃｆ以下、約２９ｐｃｆ（約４６０ｋｇ／ｍ３）以下、約２８ｐｃｆ以下、約２７ｐｃｆ（約４３０ｋｇ／ｍ３）以下、約２６ｐｃｆ以下などを有する。例えば、いくつかの実施形態では、芯密度は、約１２ｐｃｆ（約１９０ｋｇ／ｍ３）〜約３０ｐｃｆ、約１４ｐｃｆ（約２２０ｋｇ／ｍ３）〜約３０ｐｃｆ、１６ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、１６ｐｃｆ〜約２８ｐｃｆ、１６ｐｃｆ〜約２６ｐｃｆ、１６ｐｃｆ〜約２２ｐｃｆ（約３５０ｋｇ／ｍ３）、１８ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、１８ｐｃｆ〜約２８ｐｃｆ、１８ｐｃｆ〜約２６ｐｃｆ、１８ｐｃｆ〜約２４ｐｃｆ、２０ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、２０ｐｃｆ〜約２８ｐｃｆ、２０ｐｃｆ〜約２６ｐｃｆ、２０ｐｃｆ〜約２４ｐｃｆ、２２ｐｃｆ〜約２８ｐｃｆなどである。
濃縮層
いくつかの実施形態では、より高い密度および／または濃縮層スラリー中の増強添加剤の存在のため、ボード芯スラリー中に同じ増強添加剤がある場合、濃縮層は、その重量量よりも濃縮された量で、「濃縮」される。いくつかの実施形態では、濃縮層は、ボード芯の密度よりも少なくとも約１．１倍高い密度を有し、および／または少なくとも約０．０２インチ（約０．０５ｃｍ）などの実質的な厚さを有する。
いくつかの実施形態では、より高い密度および／または濃縮層スラリー中の増強添加剤の存在のため、ボード芯スラリー中に同じ増強添加剤がある場合、濃縮層は、その重量量よりも濃縮された量で、「濃縮」される。いくつかの実施形態では、濃縮層は、ボード芯の密度よりも少なくとも約１．１倍高い密度を有し、および／または少なくとも約０．０２インチ（約０．０５ｃｍ）などの実質的な厚さを有する。
濃縮層は、水およびスタッコなどのセメント質材料を含むスラリーから形成され、これは水和して、最終生成物中に硬化石膏の連続結晶マトリックスなどの硬化水和材料を形成する。好ましい実施形態では、セメント質材料はスタッコであり、濃縮層を形成するためのスラリーはスタッコスラリーである。前述のように、濃縮層を形成するためのスラリーは、ボード芯を形成するためのスラリー中の増強添加剤の濃度よりも高い相対重量濃度の増強添加剤をさらに含む。濃縮層を形成するためのスラリーは、任意で、濃縮層に所望の密度を生成するために、本明細書に記載される発泡剤または他の軽量剤を含むことができる。いくつかの実施形態では、発泡剤または他の軽量剤は、含まれる場合、濃縮層を形成するためにスラリー中に少量存在する、またはボード芯の密度よりも所望のより高い密度を達成するために当技術分野で知られているように、発泡剤を少なくともある程度「打ち消して」、発泡体空隙の数を減らすことができる。したがって、有効（またはゼロ）量の発泡剤または他の軽量剤による所望の密度への濃縮層の形成は、本明細書に記載されるように、および当業者を通じて達成することができる。促進剤および遅延剤などの他の成分は、本明細書に記載されるように、必要に応じて濃縮層に任意で含めることができる。
石膏ボードを調製するプロセスを改良するための任意の添加剤として、繊維を濃縮層にさらに含めることができる。これに関して、本明細書で説明するように、濃縮層スラリーは、例えば、高速で、ローラーまたは他の拡散手段を使用して紙に適用することができ、これは、ローラーの下流の紙に均一に適用される前にローラーの上流に堆積するスラリーより先に形成する（これにより、ボードのエッジは通常、濃縮層スラリーからローラーの端の周りに形成される）。濃縮層が適用される環境は、３次元振動を伴う一時的なものであり、スラリーのスカラップをもたらすことにより、比較的大きな空気連行が発生し、粗く不均一なスラリーが発生し、対処しない場合はボードに欠陥が生じる可能性がある。そのような欠陥には、空隙またはブリスターと呼ばれる大きなエアポケットの形成、ならびに紙の層間剥離、ソフトおよび／またはハードのエッジなどが含まれ得る。
プロセス中の非定常環境によって引き起こされる流れのスカラップに対処するために利用可能な様々な機械的および他の処理があり、ライン上のバイブレーターなど、当技術分野で知られているようにエアポケットを破壊するための機械的部品の使用、およびスラリースプレッダー、さまざまなミキサー排出処理、および水／スタッコ比、スラリーの粘度などを含む配合調整を含む。ただし、参照により本明細書に組み込まれる米国出願第１５／１８６，１７６号に記載されているように、１つの技術は、より滑らかなスラリーを形成する方法としての濃縮層スラリーへの繊維の添加であり、例えば、濃縮層が適用されるヘッド（例えば、好ましい実施形態ではローラーの上流）で、スカラップが少なく、エアポケットが小さい。特定の理論に拘束されることを望まないが、繊維は、より滑らかな流れを確実にするために、スラリーのレオロジーを有利に改善すると考えられている。粘度、レオロジー、およびスラリーの粒子間力のバランスが改善され、スラリーが適用ローラー上により均一に分散され、望ましくない連行空気がより容易にスラリーから放出されるように、繊維はスラリーの流体力学特性を改善するとも考えられる。
濃縮層にはガラス繊維などの繊維は必要ないことが理解されよう。ブリスター、空隙、層間剥離、不十分なエッジなどを含む欠陥は、当技術分野で周知の様々な機械的手段または他の手段を含む他の手段によって制御することができる。例えば、機械式バイブレーターをコンベヤの下で使用して、スラリー内の大きなエアポケットを取り除くことができる。さらに、スラリースプレッダー、スラリー分配器、ヘッド制御手段の使用、ならびにミキサー排出、ライン速度、および配合粘度などの調整を含む、他の機械的調整または他のプロセス調整が評価されるであろう。これらの機械的および他の技術の例は、許容できる結果を提供するために、単独で、またはガラスと組み合わせて使用できる。
繊維は、任意の適切な繊維の形態であり得る。いくつかの実施形態では、繊維は、ガラス繊維、鉱物繊維、炭素繊維、紙繊維、およびそのような繊維の混合物、ならびにプロセスおよび／または最終製品に同等の利益を提供する他の同等の繊維のうちの１つ以上の形態であり得る。いくつかの実施形態では、ガラス繊維は、濃縮層スラリーおよび得られる結晶芯構造に組み込まれる。ガラス繊維は水を吸収しないため好ましい。
ガラス繊維などのいくつかの繊維の場合、いくつかの実施形態では、繊維をサイジング剤添加剤で任意に処理し、それらの特性および取り扱いを改善することが有用であり得る。例えば、サイジング剤は、例えば、表面コーティングおよび特性を変更するために個々の繊維のサイジングを可能にし、典型的には、１つ以上の有機官能化シラン、成形剤、界面活性剤、消泡剤、潤滑剤および／または安定剤の形態である。当業者が理解するように、各成分の正確な選択は、繊維の特性および所望の適用に応じて変化し得る。例えば、シランは、例えば、アミノ系、例えば、アミノプロピルトリエトキシシランまたはアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ビニル系、例えば、ビニルトリメトキシシランまたはビニルトリアセトキシシラン、アルキル系、例えば、メチルトリメトキシシランまたはメチルトリエトキシシラン、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。
成形剤は多くの場合ポリマーであり、疎水性であり、望ましい湿潤特性および繊維間損傷からの保護を提供する。成形剤は、例えば、ポリウレタン、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、ポリアルケン、およびエポキシの形態であり得る。カチオン性潤滑剤は、任意で添加することができ、ステアリン酸エタノールアミドなどの脂肪族エタノールアミド、またはポリエチレンイミンポリアミド、アルキルアミドアルキルスルテンまたはポリエチレンオキシド、またはそれらの任意の組み合わせの形態であり得る。界面活性剤は、例えば、成形剤が疎水性である場合に、成形剤を乳化するために任意で含まれ得る。いくつかの実施形態では、含まれる場合、界面活性剤は、非イオン性またはわずかにカチオン性であり、アミドの形態または他の適切な形態、例えば、ポリオキシエチレングリコールアルキルエステル、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールのコポリマー、コカミドモノエタノールアミン、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。消泡剤は、ガラス繊維で泡の形成を制御するため、利点があり、任意の適切な消泡剤を使用できる。例えば、適切な消泡剤は、シロキサン系、油系、またはポリマー系、例えば、鉱油、ワックス、エチレンビスステアラミド、シリコーンオイル、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールコポリマー系の消泡剤、またはそれらの任意の組み合わせであり得るが、これらに限定されない。安定剤は、サイジング配合物を安定化するという利点を提供し、任意の適切な安定剤を使用することができる。いくつかの実施形態では、潤滑剤などの添加剤は、スラリーの流れをさらに改善すると考えられる正の表面電荷を提供する。
サイジング剤は、含まれる場合、濃縮層を形成するためのスラリー中に任意の適切な量で提供することができる。例えば、サイジング剤は、繊維の約０．０２重量％〜約２重量％、例えば、約０．０５重量％〜約１重量％、または繊維の約０．１重量％〜約１．５重量％の量で提供することができる。ボード芯スラリーまたは濃縮層スラリーのいずれかに関して本明細書で提供される成分の重量パーセントについて、いくつかの実施形態では、ボード製品中の濃縮層および／またはボード芯は、列挙された範囲内の量で列挙された成分を含み得る。
繊維（例えば、ガラス繊維）は、任意の適切な長さを有することができる。例えば、いくつかの実施形態では、繊維は、約０．１２５インチ（約０．３２ｃｍ）〜約１インチ（約２．５４ｃｍ）、例えば、約０．１２５インチ〜約０．７５インチ（約１．９ｃｍ）、約０．１２５インチ〜約０．５インチ（約１．３ｃｍ）、約０．１２５インチ〜約０．３７５インチ（約１ｃｍ）、約０．１２５インチ〜約０．２５インチ（約０．６ｃｍ）、約０．２５インチ〜約１インチ、約０．２５インチ〜約０．７５インチ、約０．２５インチ〜約０．５インチ、約０．２５インチ〜約０．３７５インチ、約０．３７５インチ〜約１インチ、約０．３７５インチ〜約０．７５インチ、約０．３７５インチ〜約０．５インチ、約０．５インチ〜約１インチ、約０．５インチ〜約０．７５インチ、または約０．７５インチ〜約１インチの平均長を有し得る。
繊維（例えば、ガラス繊維）は、任意の適切な平均直径を有することができる。例えば、いくつかの実施形態では、繊維は、約５ミクロン〜約２０ミクロン、約１０ミクロン〜約１５ミクロン、約１０ミクロン〜約２０ミクロン、約８ミクロン〜約１８ミクロン、約５ミクロン〜約２５ミクロン、約９ミクロン〜約２０ミクロン、約１０ミクロン〜約１８ミクロン、約７ミクロン〜約１８ミクロン、約１０ミクロン〜約２５ミクロン、直径約１１〜約１７ミクロンの平均直径、または約１５ミクロン〜約１７ミクロンの直径を有し得る。
いくつかの実施形態では、そのようなガラス繊維は、約０．５〜約０．６７５インチ（約１．７ｃｍ）の平均長および約１３〜約１６ミクロンの直径、約０．５〜約０．７５インチの平均長および約１１〜約１７ミクロンの直径、または０．５インチの平均繊維長および約１５．２４ミクロン〜約１６．５１ミクロンの平均直径を有し得る。
繊維のアスペクト比は、長さを直径で割ったものであり、実際には、スラリーの流れ特性に影響を及ぼすと考えられている。単位の一貫性を保つために、値が単位なしになるように、インチ単位の長さをミクロンに変換できる。いくつかの実施形態では、好ましいアスペクト比は、約２００〜約２０００、例えば、約４００〜約１３００、例えば、約８００〜約１５００、約２５０〜約１０００、約５００〜約１５００、または約７００〜約１６００、約８００〜約１４００である。
ガラス繊維などの繊維は、含まれる場合、スタッコの約０．１重量％〜約３重量％、例えば、約０．１３重量％〜約２．５重量％、または約０．５重量％〜約１重量％などの任意の適切な量で濃縮層を形成するためのスラリー中に存在し、スタッコの約０重量％〜約１重量％、例えば、約０重量％〜約０．５重量％などの任意の適切な量でボード芯中に存在する。必要に応じて、繊維（およびサイジング剤などの前述の関連する添加剤）も、これらの列挙された重量パーセントなどの任意の適切な量で芯に含めることができる。
濃縮層は、望ましくは実質的な厚さを有する。いくつかの実施形態では、乾燥濃縮層は、約０．０２インチ〜約０．２インチ（約０．５ｃｍ）など、少なくとも約０．０２インチ（約０．０５ｃｍ）の実質的な厚さを有する。例えば、様々な実施形態では、濃縮層は、少なくとも約０．０２５インチ（約０．０６ｃｍ）、少なくとも約０．０３インチ（約０．０７５ｃｍ）、少なくとも約０．０３５インチ（約０．０９ｃｍ）、少なくとも約０．０４インチ（約０．１ｃｍ）、少なくとも約０．０４５インチ（約０．１１ｃｍ）、少なくとも約０．０５インチ（約０．１３ｃｍ）、少なくとも約０．０５５インチ（約０．１４ｃｍ）、少なくとも約０．０６インチ（約０．１５ｃｍ）、少なくとも約０．０６５インチ（約０．１７ｃｍ）、少なくとも約０．０７インチ（約０．１８ｃｍ）、少なくとも約０．０７５インチ（約０．１９ｃｍ）、少なくとも約０．０８インチ（約０．２ｃｍ）、少なくとも約０．０８５インチ（約０．２２ｃｍ）、少なくとも約０．０９インチ（約０．２３ｃｍ）、少なくとも約０．０９５インチ（約０．２４ｃｍ）、少なくとも約０．１インチ（約０．２５４ｃｍ）、少なくとも約０．１１インチ（約０．２８ｃｍ）、少なくとも約０．１２インチ（約０．３ｃｍ）、少なくとも約０．１３インチ（約０．３３ｃｍ）、少なくとも約０．１４インチ（約０．３６ｃｍ）、少なくとも約０．１５インチ（約０．３８ｃｍ）、または少なくとも約０．１６インチ（約０．４１ｃｍ）の最小厚さを有する実質的な厚さを有し、これらの範囲のそれぞれは、例えば、約０．２インチ、約０．１８５インチ（約０．４７ｃｍ）、約０．１７５インチ（約０．４５ｃｍ）、約０．１６インチ、約０．１５インチ（約０．３８ｃｍ）、約０．１４５インチ（約０．３７ｃｍ）、約０．１３インチ、約０．１２インチ（約０．３ｃｍ）、０．１インチ、約０．０９インチ（０．２３ｃｍ）、約０．０８インチ、約０．０７インチ、約０．０６インチ、約０．０５５インチ、約０．０５インチ、約０．０４５インチ、約０．０４インチ、約０．０３５インチなど、数学的に適した適切な上限を有する。
例示するが、限定するものではないが、乾燥濃縮層は、約０．０２インチ〜約０．１７５インチ、例えば、約０．０２インチ〜約０．１５インチ、約０．０２インチ〜約０．１２インチ、約０．０２インチ〜約０．１インチ、約０．０２インチ〜約０．０８インチ、約０．０２インチ〜約０．０５５インチ、約０．０２インチ〜約０．０５インチ、約０．０２インチ〜約０．０４インチ、約０．０２インチ〜約０．０３インチ、約０．０３インチ〜約０．２インチ、約０．０３インチ〜約０．１７５インチ、約０．０３インチ〜約０．１５インチ、約０．０３インチ〜約０．１２インチ、約０．０３インチ〜約０．１インチ、約０．０３インチ〜約０．０８インチ、約０．０３インチ〜約０．０５５インチ、約０．０３インチ〜約０．０５インチ、約０．０４インチ〜約０．２インチ、約０．０４インチ〜約０．１７５インチ、約０．０４インチ〜約０．１５インチ、約０．０４インチ〜約０．１２インチ、約０．０４インチ〜約０．１インチ、約０．０４インチ〜約０．０８インチ、約０．０４インチ〜約０．０５５インチ、約０．０４インチ〜約０．０５インチ、約０．０５インチ〜約０．２インチ、約０．０５インチ〜約０．１７５インチ、約０．０５インチ〜約０．１５インチ、約０．０５インチ〜約０．１２インチ、約０．０５インチ〜約０．１インチ、約０．０５インチ〜約０．８インチ、約０．０６インチ〜約０．２インチ、約０．０６インチ〜約０．１７５インチ、約０．０６インチ〜約０．１５インチ、約０．０６インチ〜約０．１２インチ、約０．０６インチ〜約０．１インチ、約０．０６インチ〜約０．８インチなどの厚さを有し得る。
濃縮層は、好ましくは、ボード芯の密度よりも高い乾燥密度および／または乾燥強度を有する。例えば、いくつかの実施形態では、濃縮層は、ボード芯の密度よりも少なくとも約１．１倍大きい、例えば、少なくとも約１．２倍大きい、少なくとも約１．３倍大きい、少なくとも約１．４倍大きい、少なくとも約１．５倍大きい、少なくとも約１．６倍大きい、少なくとも約１．７倍大きい、少なくとも約１．８倍大きい、少なくとも約１．９倍大きい、少なくとも約２倍大きい密度を有し、これらの範囲のそれぞれは、数学的に適した適切な上限があり、例えば、約３倍大きい、約２．９倍大きい、約２．８倍大きい、約２．７倍大きい、約２．６倍大きい、約２．５倍大きい、約２．４倍大きい、約２．３倍大きい、約２．２倍大きい、約２．１倍大きい、約２倍大きい、約１．９倍大きい、約１．８倍大きい、約１．７倍大きい、約１．６倍大きい、約１．５倍大きい、約１．４倍大きい、約１．３倍大きい、約１．２倍大きい。
したがって、例えば、濃縮層は、ボード芯の密度の約１．１〜約３倍の乾燥密度を有し、例えば、約１．１〜約３倍、約１．１〜約２．７倍、約１．１〜約２．５倍、約１．１〜約２．２倍、約１．１〜約２倍、約１．１〜約１．７倍、約１．１〜約１．５倍、約１．１〜約１．４倍、約１．１〜約１．３倍、約１．２〜約３倍、約１．２〜約２．５倍、約１．２〜約２．２倍、約１．２〜約２倍、約１．２〜約１．７倍、約１．２〜約１．５倍、約１．２〜約１．４倍、約１．２〜約１．３倍、約１．３〜約３倍、約１．３〜約２．５倍、約１．３〜約２倍、約１．３〜約１．７倍、約１．３〜約１．５倍、約１．３〜約１．４倍、約１．４〜約３倍、約１．４〜約２．５倍、約１．４〜約２．５倍、約１．４〜約２倍、約１．４〜約１．７倍、約１．４〜約１．６倍、約１．４〜約１．５倍、約１．５〜約３倍、約１．５〜約２．５倍、約１．５〜約２倍、約１．５〜約１．８倍、約１．５〜約１．７倍、約１．５〜約１．６倍、約１．６〜約３倍、約１．６〜約２．５倍、約１．６〜約２倍、約１．１〜約１．８倍、約１．７〜約３倍、約１．７〜約２．５倍、約１．７〜約２．２倍、約１．７〜約２倍、約１．７〜約１．９倍、約１．８〜約３倍、約１．８〜約２．７倍、約１．８〜約２．５倍、約１．８〜約２．２倍、約１．８〜約２倍、約１．９〜約３倍、約１．９〜約２．７倍、約１．９〜約２．５倍、約１．９〜約２．２倍、約２〜約３倍などである。
複合石膏ボードは、濃縮層とボード芯との間の任意の適切な乾燥密度差を示すように設計できる。いくつかの実施形態では、濃縮層とボード芯との間の密度差は、少なくとも約８ｐｃｆ（約１３０ｋｇ／ｍ３）であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、濃縮層と結合層との間の乾燥密度差は、少なくとも約１０ｐｃｆ、少なくとも約１２ｐｃｆ、少なくとも約１４ｐｃｆ、少なくとも約１６ｐｃｆ、少なくとも約１８ｐｃｆ、少なくとも約２０ｐｃｆなどであり得る。いくつかの実施形態では、濃縮層とボード芯との間の密度差は、約８ｐｃｆ〜約５０ｐｃｆ、例えば、約８ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆ（約７２０ｋｇ／ｍ３）、約８ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、約８ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、８ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約８ｐｃｆ〜約２５ｐｃｆ（約４００ｋｇ／ｍ３）、約８ｐｃｆ〜約２０ｐｃｆ、約８ｐｃｆ〜約１５ｐｃｆ（約２４０ｋｇ／ｍ３）、約８ｐｃｆ〜約１２ｐｃｆ、約１０ｐｃｆ（約１６０ｋｇ／ｍ３）〜約５０ｐｃｆ、約１０ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆ、約１０ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、約１０ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約１０ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約１０ｐｃｆ〜約２５ｐｃｆ、約１０ｐｃｆ〜約２０ｐｃｆ、約１０ｐｃｆ〜約１５ｐｃｆ、約１５ｐｃｆ〜約５０ｐｃｆ（約８００ｋｇ／ｍ３）、約１５ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆ、約１５ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、約１５ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約１５ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約１５ｐｃｆ〜約２５ｐｃｆ、約１５ｐｃｆ〜約２０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約５０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆ〜約２５ｐｃｆ、約２５ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約２５ｐｃｆ〜約３０ｐｃｆなどである。
濃縮層は、本明細書に記載の実施形態の所望のパラメータ内に適合するために任意の適切な乾燥密度を有することができる。いくつかの実施形態では、濃縮層は、約２８ｐｃｆ〜約７０ｐｃｆ（約１１２０ｋｇ／ｍ３）、例えば、約２８ｐｃｆ〜約６５ｐｃｆ（約１０４０ｋｇ／ｍ３）、２８ｐｃｆ〜約６０ｐｃｆ（約９６０ｋｇ／ｍ３）、２８ｐｃｆ〜約５５ｐｃｆ（約８８０ｋｇ／ｍ３）、約２８ｐｃｆ〜約５０ｐｃｆ、約２８ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆ、約２８ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、約２８ｐｃｆ〜約３５ｐｃｆ、約３４ｐｃｆ〜約７０ｐｃｆ、約３４ｐｃｆ〜約６５ｐｃｆ、約３４ｐｃｆ〜約６０ｐｃｆ、約３４ｐｃｆ〜約５５ｐｃｆ、約３４ｐｃｆ〜約５０ｐｃｆ、約３４ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆ、約３４ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、約３８ｐｃｆ〜約７０ｐｃｆ、約３８ｐｃｆ〜約６５ｐｃｆ、約３８ｐｃｆ〜約６０ｐｃｆ、約３８ｐｃｆ〜約５５ｐｃｆ、約３８ｐｃｆ〜約５０ｐｃｆ、約３８ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆ、約４０ｐｃｆ〜約７０ｐｃｆ、約４０ｐｃｆ〜約６５ｐｃｆ、約４０ｐｃｆ〜約６０ｐｃｆ、約４０ｐｃｆ〜約５５ｐｃｆ、約４０ｐｃｆ〜約５０ｐｃｆ、約４０ｐｃｆ〜約４５ｐｃｆ、約３６ｐｃｆ〜約３８ｐｃｆの乾燥密度を有する。
濃縮層は一般に、ボード芯の乾燥剛性値よりも大きい乾燥剛性値を有する。記述するように、弾性のヤング率は、本明細書での乾燥剛性の尺度として使用できる。いくつかの実施形態では、乾燥濃縮層は、ボード芯のヤング率の少なくとも約１．５倍高い、例えば、ボード芯のヤング率の２倍高い、例えば約２倍〜約１０倍、約２倍〜約８倍、約２倍〜約６倍、約２倍〜約４倍、約３倍〜約１０倍、約３倍〜約８倍、約３倍〜約６倍、約３倍〜約５倍、約４倍〜約１０倍、約４倍〜約８倍、約４倍〜約６倍、約５倍〜約１０倍、約５倍〜約８倍、約６倍〜約１０倍、約６倍〜約８倍などのヤング率を有する。いくつかの実施形態では、各剛性値がヤング率に従って測定される場合、濃縮層は、ボード芯の剛性よりも頂部および／または底部のカバーシートの剛性値に近似する剛性値を有する。いくつかの実施形態では、濃縮層は、少なくとも１つのカバーシートについて、ヤング率の約０．１〜約０．５であるヤング率による剛性値を有する。
カバーシート
カバーシートは、任意の好適な形態であってもよい。カバーシートに関して、「表」および「頂部」シートという用語は、本明細書において同義で使用される一方、「裏」および「底部」という用語も同様に、本明細書において同義で使用されることが理解されるであろう。例えば、カバーシートは、セルロース繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、鉱物綿、または上記の材料の組み合わせを含んでもよい。シートのうちの一方または両方が、個々のシートまたは複数のシートを含んでもよい。好ましい実施形態では、カバーシートは、セルロース繊維を含む。例えば、マニラ紙またはクラフト紙などの紙シートが、裏シートとして使用され得る。有用なカバーシート紙としては、Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｇｙｐｓｕｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（イリノイ州シカゴ）から入手可能なＭａｎｉｌａ ７層およびＮｅｗｓ−Ｌｉｎｅ ３層または７層、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐａｐｅｒ（インディアナ州ニューポート）から入手可能なＧｒｅｙ−Ｂａｃｋ ３層およびＭａｎｉｌａ Ｉｖｏｒｙ ３層、ならびにＵｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｇｙｐｓｕｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（イリノイ州シカゴ）から入手可能なＭａｎｉｌａ厚紙およびＭＨ Ｍａｎｉｌａ ＨＴ（高張力）紙が挙げられる。例示的なカバーシート紙は５層のＮｅｗｓＬｉｎｅである。いくつかの実施形態では、裏シートは、任意で、その中に穿孔、例えばピンホールを画定することができる。このような穿孔は、窯での乾燥を助け、加熱プロセス中に形成される蒸気の出口を提供する。
カバーシートは、任意の好適な形態であってもよい。カバーシートに関して、「表」および「頂部」シートという用語は、本明細書において同義で使用される一方、「裏」および「底部」という用語も同様に、本明細書において同義で使用されることが理解されるであろう。例えば、カバーシートは、セルロース繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、鉱物綿、または上記の材料の組み合わせを含んでもよい。シートのうちの一方または両方が、個々のシートまたは複数のシートを含んでもよい。好ましい実施形態では、カバーシートは、セルロース繊維を含む。例えば、マニラ紙またはクラフト紙などの紙シートが、裏シートとして使用され得る。有用なカバーシート紙としては、Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｇｙｐｓｕｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（イリノイ州シカゴ）から入手可能なＭａｎｉｌａ ７層およびＮｅｗｓ−Ｌｉｎｅ ３層または７層、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐａｐｅｒ（インディアナ州ニューポート）から入手可能なＧｒｅｙ−Ｂａｃｋ ３層およびＭａｎｉｌａ Ｉｖｏｒｙ ３層、ならびにＵｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｇｙｐｓｕｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（イリノイ州シカゴ）から入手可能なＭａｎｉｌａ厚紙およびＭＨ Ｍａｎｉｌａ ＨＴ（高張力）紙が挙げられる。例示的なカバーシート紙は５層のＮｅｗｓＬｉｎｅである。いくつかの実施形態では、裏シートは、任意で、その中に穿孔、例えばピンホールを画定することができる。このような穿孔は、窯での乾燥を助け、加熱プロセス中に形成される蒸気の出口を提供する。
加えて、紙（例えば、セルロース性）は、任意の他の材料または材料の組み合わせを含むことができる。例えば、一方または両方のシート、特に表（頂部）シートは、紙の強度を強化するために、本明細書に記載されるポリビニルアルコール、ホウ酸、またはポリホスフェート（例えば、トリメタリン酸ナトリウム）を含むことができる。いくつかの実施形態では、紙が少なくとも部分的に湿潤するように、紙はポリビニルアルコール、ホウ酸、および／またはポリホスフェートのうちの１つ以上の溶液と接触させられ得る。紙は、いくつかの実施形態では、少なくとも部分的に飽和され得る。ポリビニルアルコール、ホウ酸、および／またはホウ酸は、いくつかの実施形態では、紙中の繊維に浸透することができる。ポリビニルアルコール、ホウ酸、および／またはポリホスフェートの溶液は、当該技術分野において理解されるように、任意の好適な量であってもよく、任意の好適な方法で適用され得る。例えば、溶液は、ポリビニルアルコール、ホウ酸、および／またはポリホスフェートの間に存在する水中約１重量％〜約５重量％固形分の各成分の形態であってもよく、それらは、１つの溶液中に、または望ましい場合、複数の溶液中に添加され得る。
いくつかの実施形態では、一方または両方のシートは、ガラス繊維、セラミック繊維、鉱物綿、または上記の材料の組み合わせを含むことができる。本開示に従った一方または両方のシートは、概して親水性であってもよく、シートが、シートの表面上に水分子を吸着し、かつ／またはシート内に水分子を吸着することが少なくとも部分的に可能であることを意味する。
他の実施形態では、カバーシートは、ガラス繊維セラミック繊維、鉱物綿、またはそれらの混合物を「実質的に含まなく」てもよく、カバーシートが、（ｉ）シートの重量に基づいて０重量％もしくはガラス繊維セラミック繊維、鉱物綿、もしくはそれらの混合物がない、または（ｉｉ）効果のない量、または（ｉｉｉ）微々たる量のガラス繊維セラミック繊維、鉱物綿、もしくはそれらの混合物、のいずれかを含有することを意味する。効果のない量の例は、当業者が理解するように、ガラス繊維セラミック繊維、鉱物綿、またはそれらの混合物を使用する意図された目的を達成するための閾値量未満の量である。微々たる量は、当業者が理解するように、例えば、スタッコの重量に基づき、約５重量％未満、例えば、約２重量％未満、約１重量％未満、約０．５重量％未満、約０．２重量％未満、約０．１重量％未満、または約０．０１重量％未満であってもよい。しかしながら、代替の実施形態において望ましい場合、そのような成分がカバーシートに含まれ得る。
いくつかの実施形態では、頂部および／または底部のシートの熱伝導率は、約０．１ｗ／（ｍ．ｋ．）未満である。例えば、頂部および／または底部シートの熱伝導率は、約０．０５ｗ／（ｍ．ｋ．）未満である。
望ましい場合、いくつかの実施形態では、一方または両方のカバーシートは、より高い耐火性を適切に付与する（そのような特性が求められている場合）、任意の好適な量の無機化合物または無機化合物の混合物を任意に含むことができる。好適な無機化合物の例としては、アルミニウム三水和物および水酸化マグネシウムが挙げられる。例えば、カバーシートは、高い結晶水含量を有する任意の無機化合物もしくは無機化合物の混合物、または加熱すると水を放出する任意の化合物を含むことができる。いくつかの実施形態では、シート中の無機化合物または無機化合物の全混合物の量は、シートの約０．１重量％〜約３０重量％の範囲である。シートで使用される無機化合物（複数可）は、任意の好適な粒径または好適な粒径分布であってもよい。
アルミナ三水和物および水和アルミナとしても知られるアルミニウム三水和物（ＡＴＨ）は、その結晶化または化合物含水量により、耐火性を増大できる。いくつかの実施形態では、ＡＴＨは、シートの総重量の約５％〜約３０％の量で添加され得る。ＡＴＨは、典型的には、室温で非常に安定している。約１８０℃〜２０５℃の温度を超えると、ＡＴＨは、典型的には、吸熱分解を受け、水蒸気を放出する。そのようなＡＴＨ添加剤のための分解熱は、約１０００ジュール／グラムを超え、一実施形態では、約１１７０ジュール／グラムである。理論に拘束されるものではないが、ＡＴＨ添加剤は、以下の等式、Ａｌ（ＯＨ）３→Ａｌ２Ｏ３＋３Ｈ２Ｏに従って２０５℃を超えて加熱されたとき、分解して、水蒸気として約３５％の結晶水を放出すると考えられる。
ＡＴＨなどの高い含水量の無機粒子を含むカバーシートは、複合ボードの耐火性を高めることができる。無機化合物または化合物の混合物が、いくつかの実施形態では、シートに組み込まれる。ＡＴＨを含む紙などのカバーシートは、最初に約１％の濃度でセルロース繊維を水で希釈し、次いで、所定の比率でＡＴＨ粒子と混合することによって調製され得る。混合物は、鋳型に注入され、その底部は、水を流出させるためのワイヤメッシュを有し得る。流出後、繊維およびＡＴＨ粒子は、ワイヤ上に保持される。濡れたシートは、吸取紙に移され、約２００〜３６０°Ｆで乾燥され得る。
いくつかの実施形態では、カバーシートまたはスタッコスラリー中に含むことに関して記載されるように、例えば、約２０μｍ未満のＡＴＨ粒子が好ましいが、任意の好適な源またはグレードのＡＴＨが使用され得る。例えば、ＡＴＨは、商標名ＳＢ ４３２（１０μｍ）またはＨｙｄｒａｌ（登録商標）７１０（１μｍ）のＨｕｂｅｒなど、業務用供給会社から入手され得る。
いくつかの実施形態では、カバーシートは、水酸化マグネシウムを含んでもよい。これらの実施形態では、水酸化マグネシウム添加剤は、好ましくは、１８０℃〜２０５℃以上で、約１０００ジュール／グラムを超える、例えば、約１３５０ジュール／グラムの分解熱を有する。そのような実施形態では、オハイオ州アクロンのＡｋｒｏｃｈｅｍ Ｃｏｒｐ．を含む供給業者から市販されているものなど、任意の適切な水酸化マグネシウムを使用することができる。
他の実施形態では、カバーシートは、ＡＴＨ、水酸化マグネシウム、またはそれらの混合物を「実質的に含まず」、それは、カバーシートが、（ｉ）シートの重量に基づき０重量％もしくは無機化合物、例えば、ＡＴＨ、水酸化マグネシウム、もしくはそれらの混合物がない、または（ｉｉ）効果のない量、または（ｉｉｉ）微々たる量の無機化合物、例えば、ＡＴＨ、水酸化マグネシウム、もしくはそれらの混合物、のいずれかを含有することを意味する。効果のない量の例は、当業者が理解するように、ＡＴＨ、水酸化マグネシウム、またはそれらの混合物などの無機化合物を使用する意図された目的を達成するための閾値量未満の量である。微々たる量は、例えば、約５重量％未満、例えば、約２重量％未満、約１重量％未満、約０．５重量％未満、約０．１重量％未満、約０．０５重量％未満、約０．０１重量％未満などであってもよい。
カバーシートはまた、任意の好適な全厚を有してもよい。いくつかの実施形態では、カバーシートのうちの少なくとも１つは、比較的高い厚さ、例えば、少なくとも約０．０１４インチの厚さを有する。いくつかの実施形態では、さらに高い厚さ、例えば、少なくとも約０．０１５インチ、少なくとも約０．０１６インチ、少なくとも約０．０１７インチ、少なくとも約０．０１８インチ、少なくとも約０．０１９インチ、少なくとも約０．０２０インチ、少なくとも約０．０２１インチ、少なくとも約０．０２２インチ、または少なくとも約０．０２３インチがあることが好ましい。これらの範囲についての任意の好適な上限、例えば、約０．０３０インチ、約０．０２７インチ、約０．０２５インチ、約０．０２４インチ、約０．０２３インチ、約０．０２２インチ、約０．０２１インチ、約０．０２０インチ、約０．０１９インチ、約０．０１８インチなどの範囲の上限が採用され得る。シートの全厚は、石膏ボードに取り付けられた各シートの厚さの合計を指す。
カバーシートは、任意の好適な密度を有するこができる。いくつかの実施形態では、カバーシートの少なくとも１つ、例えば、頂部（表）カバーシートは、濃縮層の密度以上の密度を有する。例えば、いくつかの実施形態では、カバーシートの少なくとも一方または両方は、少なくとも約３６ｐｃｆ、例えば、約３６ｐｃｆ〜約４６ｐｃｆ、例えば、約３６ｐｃｆ〜約４４ｐｃｆ、約３６ｐｃｆ〜約４２ｐｃｆ、約３６ｐｃｆ〜約４０ｐｃｆ、約３８ｐｃｆ〜約４６ｐｃｆ、約３８ｐｃｆ〜約４４ｐｃｆ、約３８ｐｃｆ〜約４２ｐｃｆなどの密度を有する。
カバーシートは、任意の好適な重量を有し得る。例えば、いくつかの実施形態では、例えば、少なくとも約３３ｌｂｓ／ＭＳＦ（約１６０ｇ／ｍ２）、例えば、約３３ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約６５ｌｂｓ／ＭＳＦ（約３２０ｇ／ｍ２）、約３３ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約６０ｌｂｓ／ＭＳＦ（約２９０ｇ／ｍ２）、３３ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約５８ｌｂｓ／ＭＳＦ（約２８０ｇ／ｍ２）、約３３ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約５５ｌｂｓ／ＭＳＦ（約２７０ｇ／ｍ２）、約３３ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約５０ｌｂｓ／ＭＳＦ（約２４０ｇ／ｍ２）、約３３ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ（約２２０ｇ／ｍ２）など、または約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ未満などのより低い基本重量のカバーシート（例えば、紙から形成される）が、いくつかの実施形態において利用され得る。他の実施形態では、一方または両方のカバーシートは、約３８ｌｂｓ／ＭＳＦ（約１９０ｇ／ｍ２）〜約６５ｌｂｓ／ＭＳＦ、約３８ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約６０ｌｂｓ／ＭＳＦ、約３８ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約５８ｌｂｓ／ＭＳＦ、約３８ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約５５ｌｂｓ／ＭＳＦ、約３８ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約５０ｌｂｓ／ＭＳＦ、または約３８ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約４５ｌｂｓ／ＭＳＦの基本重量を有する。
しかしながら、望ましい場合、いくつかの実施形態では、例えば、釘抜き抵抗をさらに強化するために、または取り扱いを強化するために、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、より重い基本重量でさえ使用され得る。したがって、カバーシートのうちの一方または両方は、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）の基本重量を有することができる。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、設置時の「表」紙側）は、例えば、釘抜き抵抗および取り扱いを強化するために、前述のより高い基本重量を有し、もう一方のカバーシート（例えば、ボードの設置時に「裏」シート）は、必要に応じてやや低い基本重量（例えば、約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ未満、例えば、約３３ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約４５ｌｂｓ／ＭＳＦ、または約３３ｌｂｓ／ＭＳＦ〜約４０ｌｂｓ／ＭＳＦの基本重量）を有し得る。
増強添加剤
増強添加剤は、望ましい強度特性を提供する。好ましい実施形態では、増強添加剤は、本明細書で論じられるように、ボード芯スラリー（および／またはボード製品で得られる層）よりも濃縮層スラリーでより濃縮される。適切な増強添加剤の例は、デンプン、ポリビニルアルコール、ホウ酸、石膏セメント、ナノセルロース、マイクロセルロース、またはそれらの任意の組み合わせなど、強度を提供するのに役立つ。本明細書では増強添加剤という単数形の用語の使用が、便宜上用いられるが、当業者が容易に理解するように、複数形、即ち、組み合わせた２つ以上の増強添加剤を包含することが理解されるであろう。したがって、増強添加剤は、デンプン、ポリビニルアルコール、ホウ酸、石膏セメント、ナノセルロース、および／またはマイクロセルロースのうちの１つ以上を含み得る。
増強添加剤は、望ましい強度特性を提供する。好ましい実施形態では、増強添加剤は、本明細書で論じられるように、ボード芯スラリー（および／またはボード製品で得られる層）よりも濃縮層スラリーでより濃縮される。適切な増強添加剤の例は、デンプン、ポリビニルアルコール、ホウ酸、石膏セメント、ナノセルロース、マイクロセルロース、またはそれらの任意の組み合わせなど、強度を提供するのに役立つ。本明細書では増強添加剤という単数形の用語の使用が、便宜上用いられるが、当業者が容易に理解するように、複数形、即ち、組み合わせた２つ以上の増強添加剤を包含することが理解されるであろう。したがって、増強添加剤は、デンプン、ポリビニルアルコール、ホウ酸、石膏セメント、ナノセルロース、および／またはマイクロセルロースのうちの１つ以上を含み得る。
いくつかの実施形態では、増強添加剤は、デンプンなどの成分を含まない複合ボードの強度と比較して（例えば、圧縮強度の増加、釘抜き抵抗、曲げ強度、石膏層の単独または累積の平均硬度、またはその他の強度パラメータによって）、複合石膏ボードの乾燥強度を増加させるのに有効なデンプンなどの成分を含む。ヒドロキシエチル化もしくはヒドロキシプロピル化のデンプン、もしくはそれらの組み合わせなどのヒドロキシアルキルデンプン、未処理デンプン、またはアルファ化デンプンを含む任意の好適な強度強化デンプンが使用でき、これらは、芯強度強化ではなく、概して紙−芯結合強化を提供する酸変性移動性デンプンよりも一般的に好ましい。しかしながら、必要に応じて、いくつかの実施形態では、酸変性移動性デンプンを増強添加剤と共に含めることができる。
デンプンは処理され得るまたは未処理であり得る。未処理デンプンは、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、未処理デンプンは湿潤粉砕によって得られ、処理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。処理デンプンは、冷水溶性であり、非結晶構造を有することを特徴とする。処理デンプンは、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、同時係属中米国特許出願の第１４／４９４，５４７号、同第１４／０４４，５８２号、および同第１３／８３５，００２号を参照し、これらの押出技術は参照により組み込まれる。
処理デンプンは、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アルファ化をもたらすため、時々アルファ化デンプンと称される。処理または未処理を問わず、好ましいデンプンは、同じ強度特性を付与せず、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、典型的には、約６，０００ダルトン未満の最小分子量を有する。いくつかの実施形態では、本開示の実施形態による好ましいデンプンは、例えば、少なくとも約３０，０００ダルトンのより高い分子量を有する。
例えば、いくつかの実施形態では、濃縮層スラリーに添加されるデンプンは、約３０，０００ダルトン〜約１５０，０００，０００ダルトンの分子量を有し、例えば、約３０，０００ダルトン〜約１５０，０００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトン〜約１００，０００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトン〜約５０，０００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトン〜約１０，０００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトン〜約５，０００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトン〜約１，０００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトン〜約５００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトン〜約１００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトン〜約１５０，０００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトン〜約１００，０００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトン〜約５０，０００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトン〜約１０，０００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトン〜約５，０００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトン〜約１，０００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトン〜約５００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトン〜約１００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトン〜約１５０，０００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトン〜約１００，０００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトン〜約５０，０００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトン〜約１０，０００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトン〜約５，０００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトン〜約１，０００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトン〜約５００，０００ダルトン、または約１００，０００ダルトン〜約１００，０００ダルトンなどである。
未処理デンプンの特性には、冷水（即ち、７７°Ｆ（２５℃）の温度）で低粘度を有することが挙げられ、一方、アルファ化デンプンの特性は冷水で瞬時に高粘度を有することが挙げられる。未処理デンプンは、修正された急速粘度分析器法に従って測定される場合、冷水中で約１０センチポアズ以下の粘度を有する傾向がある（例えば、約１センチポアズ〜約１０センチポアズ、例えば、約３センチポアズ〜約７センチポアズ）。急速粘度分析器法は、テキストのＤｅｆｆｅｎｂａｕｇｈ，Ｌ．Ｂ．ａｎｄ Ｗａｌｋｅｒ，Ｃ．Ｅ．，“Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｓｔａｒｃｈ ｐａｓｔｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｂｒａｂｅｎｄｅｒ ｖｉｓｃｏａｍｙｌｏｇｒａｐｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｖｉｓｃｏ−ａｎａｌｙｚｅｒ”，Ｃｅｒｅａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．６６，Ｎｏ．６，ｐｐ．４９３−４９９（１９８９）で説明されており、試料調製および試験プロファイルに関して本明細書で定義されているように以下のように修正されている。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（２８ｇ）を計量カップに量り入れる。急速粘度分析器のパドル速度は１６０ｒｐｍに設定する。試験プロファイルは、２５℃の初期温度で１０分間設定される。１５℃／分の加熱速度で９３℃に加熱する。温度を９３℃で５分間保持する。−１５℃／分の冷却速度で５０℃に冷却し、５０℃で１分間保持する。３０秒で測定した粘度値をデンプンの粘度として使用する。
アルファ化デンプンは、デンプンが水に瞬時に溶解する傾向があるため、冷水で「瞬時に」高粘度になる。処理デンプンまたはアルファ化デンプンは、修正された急速粘度分析器法に従って測定した場合、少なくとも約１００センチポアズ（例えば、約５０センチポアズ〜約１０００センチポアズ、例えば、約３５０センチポアズ〜約１０００センチポアズ）の冷水粘度を有する傾向がある。
いくつかの実施形態では、未処理デンプンは、水と混合しやすいために選択される。これは水中での粘度が低いためである。アルファ化デンプンは、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、塊の透水を防止する、塊の表面に粘性膜を成形すると考えられる。未処理デンプンは、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。しかしながら、アルファ化デンプンは、デンプンと石膏結晶との間の水素結合を可能にする官能基の露出に望ましいため、本開示の実施形態に従って使用できることが理解されよう。
好適な未処理デンプンの例としては、例えば、トウモロコシデンプン（標準、ワックス状、および／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、少なくとも約３０，０００ダルトンの分子量の酸変性デンプン、デンプンヒドロキシル基上に置換基（例えば、アセテート、ホスフェート、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。いくつかの実施形態では、未処理デンプンは、エンドウマメデンプンを除外する。
任意の好適なアルファ化デンプンは、ＵＳ２０１４／０１１３１２４Ａ１およびＵＳ２０１５／００１０７６７−Ａ１に記載されるように、増強添加剤中に含まれ、それらに記載されるその調製法および望ましい粘度範囲を含む。アルファ化デンプンは、含まれる場合、任意の好適な粘度を呈し得る。いくつかの実施形態では、アルファ化デンプンは、当該技術分野において既知であり、例えば、ＵＳ２０１４／０１１３１２４Ａ１に記載されるようなＶＭＡ方法に従って測定される中程度粘度のデンプンであり、そのＶＭＡ方法は、参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態に従った望ましいアルファ化デンプンは、中程度の粘度を有し、例えば、１５重量％のデンプン水溶液で測定された場合、約２０センチポアズ〜約７００センチポアズ、例えば、約約２０センチポアズ〜約６００センチポアズ、約２０センチポアズ〜約５００センチポアズ、約２０センチポアズ〜約４００センチポアズ、約２０センチポアズ〜約３００センチポアズ、約２０センチポアズ〜約２００センチポアズ、約２０センチポアズ〜約１００センチポアズ、約３０センチポアズ〜約７００センチポアズ、約３０センチポアズ〜約６００センチポアズ、約３０センチポアズ〜約５００センチポアズ、約３０センチポアズ〜約４００センチポアズ、約３０センチポアズ〜約３００センチポアズ、約３０センチポアズ〜約２００センチポアズ、約３０センチポアズ〜約１００センチポアズ、約５０センチポアズ〜約７００センチポアズ、約５０センチポアズ〜約６００センチポアズ、約５０センチポアズ〜約５００センチポアズ、約５０センチポアズ〜約４００センチポアズ、約５０センチポアズ〜約３００センチポアズ、約５０センチポアズ〜約２００センチポアズ、約５０センチポアズ〜約１００センチポアズ、約７０センチポアズ〜約７００センチポアズ、約７０センチポアズ〜約６００センチポアズ、約７０センチポアズ〜約５００センチポアズ、約７０センチポアズ〜約４００センチポアズ、約７０センチポアズ〜約３００センチポアズ、約７０センチポアズ〜約２００センチポアズ、約７０センチポアズ〜約１００センチポアズ、約１００センチポアズ〜約７００センチポアズ、約１００センチポアズ〜約６００センチポアズ、約１００センチポアズ〜約５００センチポアズ、約１００センチポアズ〜約４００センチポアズ、約１００センチポアズ〜約３００センチポアズ、約１００センチポアズ〜約２００センチポアズなどである。
いくつかの実施形態によれば、アルファ化デンプンは、押出しデンプンとして調製することができ、例えば、デンプンは、ＵＳ２０１５／００１０７６７−Ａ１号に記載されているように、押出機において１ステップでアルファ化および酸変性によって調製され、押出法は参照により本明細書に組み込まれる。簡単に言えば、一軸押出機（例えば、イリノイ州サウスベロイトにあるＡｍｅｒｉｃａｎ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから入手可能なＡｄｖａｎｔａｇｅ ５０）または二軸押出機（例えば、カンザス州サベサにあるＷｅｎｇｅｒから入手可能なＷｅｎｇｅｒ ＴＸ５２）などの任意の適切な押出機を使用することができる。一般に、いくつかの実施形態では、（ａ）アルファ化デンプンの前駆体、即ち、非アルファ化デンプン、（ｂ）カルシウムイオンのキレート化を実質的に回避する弱酸の形態の酸、および／または少量の強酸、ならびに（ｃ）水、を混合し、押出機に供給する。いくつかの実施形態では、追加の水を押出機に加えることができる。いくつかの実施形態では、例えば、硫酸アルミニウム（ミョウバン）は、カルシウムイオンのキレート化を実質的に回避するので、湿潤デンプンの調製に使用するのに適切な弱酸である。
例えば、いくつかの実施形態では、弱酸は、デンプンの重量に基づいて、約０．５重量％〜約５重量％の量で含まれる。強酸の量は比較的少なく、例えば、デンプンの約０．０５重量％以下、例えば、約０．０００１重量％〜約０．０５重量％である。本開示のいくつかの実施形態に従って使用される強酸の量は、例えば、３５ｇのデンプンに対して少なくとも約２ｇの硫酸を使用する従来のシステムに含まれていたものよりもかなり少ない。いくつかの実施形態では、上記のような少量の強酸は、本明細書に記載されるように、ミョウバンなどのカルシウムイオンをキレート化しない弱酸と組み合わせて使用することができる。
押出機内にある間、加熱要素と機械的剪断の組み合わせがデンプンを溶融および予備ゼラチン化し、弱酸は、デンプンを、本明細書に記載の望ましい粘度によって示される所望の分子量に部分的に加水分解する。例えば、湿ったデンプンは、約１５０℃（約３００°Ｆ）〜約２１０℃（約４１０°Ｆ）の温度でダイを有する押出機でアルファ化および酸変性することができる。押出機内の圧力は、押出される原材料、含水量、ダイ温度、およびスクリュー速度によって決定され、これらは当業者によって認識されるであろう。例えば、押出機内の圧力は、少なくとも約２，０００ｐｓｉ（約１３，８００ｋＰａ）、例えば、約２，０００ｐｓｉ〜約５，０００ｐｓｉ（３４，５００ｋＰａ）であり得る。機械的エネルギーのため、押出機内の条件もデンプン分子を分解させ、それは部分的に酸変性の同じ効果を生み出す。いくつかの実施形態による押出機内の条件（例えば、高い反応温度および高圧）がこの化学反応を促進するため、弱酸および／または少量の強酸を使用することができると考えられている。
冷水溶解度は、室温（約２５℃）の水に任意の量の溶解度を有するアルファ化デンプンに関する。いくつかの実施形態では、アルファ化デンプンは部分的に加水分解され、約７０％〜約１００％、約７５％〜約１００％、約８０％〜約１００％、約８５％〜約１００％、約９０％〜約１００％、約９５％〜約１００％、約７０％〜約９９％など、約７５％〜約９９％、約８０％〜約９９％、約８５％〜約９９％、約９０％〜約９９％、約９５％〜約９９％の所望の冷水溶解度を有し得る。いくつかの実施形態では、アルファ化デンプンは、Ｃ．Ｗ．ブラベンダー粘度グラフ、例えば動的測定に反力トルクを使用するＶｉｓｃｏｇｒａｐｈ−Ｅを使用して粘度が測定されるブラベンダー法に従って測定される、約１０ＢＵ〜約１２０ＢＵの冷水粘度（１０％固形分、２５℃）を有する。例えば、冷水の粘度は、例えば、約２０ＢＵ〜約１１０ＢＵ、約３０ＢＵ〜約１００ＢＵ、約４０ＢＵ〜約９０ＢＵ、約５０ＢＵ〜約８０ＢＵ、または約６０ＢＵ〜約７０ＢＵであり得る。本明細書で定義されるように、ブラベンダー単位は、７５ＲＰＭ、７００ｃｍｇのカートリッジで、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。当業者はまた、ブラベンダー単位をセンチポアズ（例えば、測定カートリッジが７００ｃｍｇの場合、ｃＰ＝ＢＵｘ２．１）またはクレブス単位などの他の粘度測定値に変換できることを容易に認識するであろう。
いくつかの実施形態では、デンプンは、２５℃で測定した場合、＃２スピンドルを備えたブルックフィールド粘度計および３０ｒｐｍの回転速度で測定した場合、約６０ｃＰ〜約１６０ｃＰの１０％デンプンスラリー水の冷水粘度を有する。例えば、２５℃で測定した場合、１０％デンプンスラリー水の冷水粘度は、約６０ｃＰ〜約１５０ｃＰ、約６０ｃＰ〜約１２０ｃＰ、約６０ｃＰ〜約１００、約７０ｃＰ〜約１５０ｃＰ、約７０ｃＰ〜約１２０ｃＰ、約７０ｃＰ〜約１００ｃＰ、約８０ｃＰ〜約１５０ｃＰ、約８０ｃＰ〜約１２０ｃＰ、約８０ｃＰ〜約１００ｃＰ、約９０ｃＰ〜約１５０ｃＰ、約９０ｃＰ〜約１２０ｃＰ、約１００ｃＰ〜約１５０ｃＰ、または約１００ｃＰ〜約１２０ｃＰであり得る。
増強添加剤として本明細書に記載される任意のタイプのデンプンは、含まれる場合、任意の適切な量で存在することができる。いくつかの実施形態では、デンプンは、スタッコの約５重量％〜約４０重量％の量で濃縮層に存在し、例えば、スタッコの約５重量％〜約３５重量％、スタッコの約５重量％〜約３０重量％、約５重量％〜約２５重量％、約５重量％〜約２０重量％、約５重量％〜約１５重量％、約５重量％〜約１０重量％、約１０重量％〜約３０重量％、約１０重量％〜約２５重量％、約１０重量％〜約２０重量％、約１０重量％〜約１５重量％などである。デンプンは、スタッコの約０重量％〜約４重量％の量でボード芯に存在することができ、例えば、スタッコの約０．１重量％〜約４重量％、スタッコの約０．１重量％〜約３重量％、スタッコの約０．１重量％〜約２重量％、スタッコの約０．１重量％〜約１重量％、スタッコの約１重量％〜約４重量％、スタッコの約１重量％〜約３重量％、スタッコの約１重量％〜約２重量％などである。
いくつかの実施形態では、デンプンの有無にかかわらず、増強添加剤は、強度を増強するためにポリビニルアルコールおよび／またはホウ酸を含むことができる。いくつかの実施形態では、ポリビニルアルコール、ホウ酸、およびデンプンが全て存在する。理論に拘束されることを望まないが、ホウ酸は、ポリビニルアルコールおよびデンプンの架橋剤として作用して、デンプンをさらに増強すると考えられている。いくつかの実施形態では、濃縮層中のポリビニルアルコールおよび／またはホウ酸の濃度は、表面紙の強度にプラスの影響を与えると考えられ、これは、本明細書に記載されているように、ポリビニルアルコールおよび／またはホウ酸を表面紙に浸透させることによって配合することができる。
ポリビニルアルコールおよびホウ酸は、含まれる場合、任意の適切な量で存在することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ポリビニルアルコールは、スタッコの約１重量％〜約５重量％の量で濃縮層中に存在することができる。さらに、ポリビニルアルコールは、スタッコの約０重量％〜約１重量％の量でボード芯中に存在することができる。ホウ酸は、スタッコの約０．１重量％〜約１重量％の量で濃縮層に存在することができ、スタッコの約０重量％〜約０．１重量％の量でボード芯に存在することができる。
いくつかの実施形態では、増強添加剤は、強度、例えば、釘抜き抵抗または他の強度パラメータを増強するために、ナノセルロース、マイクロセルロース、またはそれらの任意の組み合わせを任意で含む。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、含まれる場合、任意の適切な量で、例えば、濃縮層スラリーでは、例えば、スタッコの約０．０１重量％〜約２重量％、例えば、約０．０５重量％〜約１重量％の量で、ならびにボード芯スラリーでは、例えば、スタッコの約０重量％〜約０．５重量％、例えば、０重量％〜約０．０１重量％の量で、存在することができる。
増強添加剤は、いくつかの実施形態では、強度、例えば、釘抜き抵抗または他の強度パラメータを増強するために、石膏セメントを含むことができる。石膏セメントは任意であり、任意の適切な量で存在することができる。例えば、いくつかの実施形態では、それは、スタッコの約５重量％〜約３０重量％の量で濃縮層に含まれ、スタッコの約０重量％〜約１０重量％の量でボード芯に存在し得る。
ボードの強度
いくつかの実施形態では、本開示に従って作製された石膏ボードは、ＡＳＴＭ標準Ｃ４７３−１０に従った試験プロトコルを満たす。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たとき、ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０（方法Ｂ）に従って決定されるように、少なくとも約６５ｌｂｆ（重量ポンド）、例えば、少なくとも約６８ｌｂｆ、少なくとも約７０ｌｂｆ、少なくとも約７２ｌｂｆ、少なくとも約７４ｌｂｆ、少なくとも約７５ｌｂｆ、少なくとも約７６ｌｂｆ、少なくとも約７７ｌｂｆなどの釘抜き抵抗を有する。様々な実施形態では、釘抜き抵抗は、約６５ｌｂｆ〜約１００ｌｂｆ、約６５ｌｂｆ〜約９５ｌｂｆ、約６５ｌｂｆ〜約９０ｌｂｆ、約６５ｌｂｆ〜約８５ｌｂｆ、約６５ｌｂｆ〜約８０ｌｂｆ、約６５ｌｂｆ〜約７５ｌｂｆ、約６８ｌｂｆ〜約１００ｌｂｆ、約６８ｌｂｆ〜約９５ｌｂｆ、約６８ｌｂｆ〜約９０ｌｂｆ、約６８ｌｂｆ〜約８５ｌｂｆ、約６８ｌｂｆ〜約８０ｌｂｆ、約７０ｌｂｆ〜約１００ｌｂｆ、約７０ｌｂｆ〜約９５ｌｂｆ、約７０ｌｂｆ〜約９０ｌｂｆ、約７０ｌｂｆ〜約８５ｌｂｆ、約７０ｌｂｆ〜約８０ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約１００ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約９５ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約９０ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約８５ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約８０ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約７７ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約７５ｌｂｆ、約７５ｌｂｆ〜約１００ｌｂｆ、約７５ｌｂｆ〜約９５ｌｂｆ、約７５ｌｂｆ〜約９０ｌｂｆ、約７５ｌｂｆ〜約８５ｌｂｆ、約７５ｌｂｆ〜約８０ｌｂｆ、約７５ｌｂｆ〜約７７ｌｂｆ、約７７ｌｂｆ〜約１００ｌｂｆ、約７７ｌｂｆ〜約９５ｌｂｆ、約７７ｌｂｆ〜約９０ｌｂｆ、約７７ｌｂｆ〜約８５ｌｂｆ、または約７７ｌｂｆ〜約８０ｌｂｆであり得る。
いくつかの実施形態では、本開示に従って作製された石膏ボードは、ＡＳＴＭ標準Ｃ４７３−１０に従った試験プロトコルを満たす。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たとき、ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０（方法Ｂ）に従って決定されるように、少なくとも約６５ｌｂｆ（重量ポンド）、例えば、少なくとも約６８ｌｂｆ、少なくとも約７０ｌｂｆ、少なくとも約７２ｌｂｆ、少なくとも約７４ｌｂｆ、少なくとも約７５ｌｂｆ、少なくとも約７６ｌｂｆ、少なくとも約７７ｌｂｆなどの釘抜き抵抗を有する。様々な実施形態では、釘抜き抵抗は、約６５ｌｂｆ〜約１００ｌｂｆ、約６５ｌｂｆ〜約９５ｌｂｆ、約６５ｌｂｆ〜約９０ｌｂｆ、約６５ｌｂｆ〜約８５ｌｂｆ、約６５ｌｂｆ〜約８０ｌｂｆ、約６５ｌｂｆ〜約７５ｌｂｆ、約６８ｌｂｆ〜約１００ｌｂｆ、約６８ｌｂｆ〜約９５ｌｂｆ、約６８ｌｂｆ〜約９０ｌｂｆ、約６８ｌｂｆ〜約８５ｌｂｆ、約６８ｌｂｆ〜約８０ｌｂｆ、約７０ｌｂｆ〜約１００ｌｂｆ、約７０ｌｂｆ〜約９５ｌｂｆ、約７０ｌｂｆ〜約９０ｌｂｆ、約７０ｌｂｆ〜約８５ｌｂｆ、約７０ｌｂｆ〜約８０ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約１００ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約９５ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約９０ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約８５ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約８０ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約７７ｌｂｆ、約７２ｌｂｆ〜約７５ｌｂｆ、約７５ｌｂｆ〜約１００ｌｂｆ、約７５ｌｂｆ〜約９５ｌｂｆ、約７５ｌｂｆ〜約９０ｌｂｆ、約７５ｌｂｆ〜約８５ｌｂｆ、約７５ｌｂｆ〜約８０ｌｂｆ、約７５ｌｂｆ〜約７７ｌｂｆ、約７７ｌｂｆ〜約１００ｌｂｆ、約７７ｌｂｆ〜約９５ｌｂｆ、約７７ｌｂｆ〜約９０ｌｂｆ、約７７ｌｂｆ〜約８５ｌｂｆ、または約７７ｌｂｆ〜約８０ｌｂｆであり得る。
いくつかの実施形態では、ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０、方法Ｂに従って決定されるように、少なくとも約１１ｌｂｆ、例えば、少なくとも約１２ｌｂｆ、少なくとも約１３ｌｂｆ、少なくとも約１４ｌｂｆ、少なくとも約１５ｌｂｆ、少なくとも約１６ｌｂｆ、少なくとも約１７ｌｂｆ、少なくとも約１８ｌｂｆ、少なくとも約１９ｌｂｆ、少なくとも約２０ｌｂｆ、少なくとも約２１ｌｂｆ、または少なくとも約２２ｌｂｆの１以上の石膏層（例えば、芯および／または濃縮層、好ましくは累積する石膏層の全て）にわたる平均硬度を有し得る。いくつかの実施形態では、ボードは、約１１ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、例えば、約１１ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約２１ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約２０ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約１９ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約１８ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約１７ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約１６ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約１５ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約１４ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約１３ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ〜約１２ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約２１ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約２０ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約１９ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約１８ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約１７ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約１６ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約１５ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約１４ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ〜約１３ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約２１ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約２０ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約１９ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約１８ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約１７ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約１６ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約１５ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ〜約１４ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ〜約２１ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ〜約２０ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ〜約１９ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ〜約１８ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ〜約１７ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ〜約１６ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ〜約１５ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ〜約２１ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ〜約２０ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ〜約１９ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ〜約１８ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ〜約１７ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ〜約１６ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ〜約２１ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ〜約２０ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ〜約１９ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ〜約１８ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ〜約１７ｌｂｆ、約１７ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、約１７ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、約１７ｌｂｆ〜約２１ｌｂｆ、約１７ｌｂｆ〜約２０ｌｂｆ、約１７ｌｂｆ〜約１９ｌｂｆ、約１７ｌｂｆ〜約１８ｌｂｆ、約１８ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、約１８ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、約１８ｌｂｆ〜約２１ｌｂｆ、約１８ｌｂｆ〜約２０ｌｂｆ、約１８ｌｂｆ〜約１９ｌｂｆ、約１９ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、約１９ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、約１９ｌｂｆ〜約２１ｌｂｆ、約１９ｌｂｆ〜約２０ｌｂｆ、約２１ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆ、約２１ｌｂｆ〜約２２ｌｂｆ、または約２２ｌｂｆ〜約２５ｌｂｆの平均石膏層硬度を有し得る。
いくつかの実施形態では、濃縮層は、ボード芯の平均乾燥硬度よりも少なくとも約１．５倍大きい平均乾燥硬度を有し、平均硬度は、ＡＳＴＭ Ｃ−４７３−１０に従って測定され、例えば、少なくとも約２倍大きい、２．５倍大きい、３倍大きい、３．５倍大きい、４倍大きい、４．５倍大きいなどであり、これらの範囲のそれぞれは、例えば、８、７、６、５、４、３、または２などの任意の数学的に適切な上限を有し得る。
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、乾燥ボードは、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３−１０に従って決定されるように、機械方向に少なくとも約３６ｌｂｆ（例えば、少なくとも約３８ｌｂｆ、少なくとも約４０ｌｂｆなど）、および／または幅方向に少なくとも約１０７ｌｂｆ（例えば、少なくとも約１１０ｌｂｆ、少なくとも約１１２ｌｂｆなど）の曲げ強度を有する。様々な実施形態では、ボードは、約３６ｌｂｆ〜約６０ｌｂｆ、例えば、約３６ｌｂｆ〜約５５ｌｂｆ、約３６ｌｂｆ〜約５０ｌｂｆ、約３６ｌｂｆ〜約４５ｌｂｆ、約３６ｌｂｆ〜約４０ｌｂｆ、約３６ｌｂｆ〜約３８ｌｂｆ、約３８ｌｂｆ〜約６０ｌｂｆ、約３８ｌｂｆ〜約５５ｌｂｆ、約３８ｌｂｆ〜約５０ｌｂｆ、約３８ｌｂｆ〜約４５ｌｂｆ、約３８ｌｂｆ〜約４０ｌｂｆ、約４０ｌｂｆ〜約６０ｌｂｆ、約４０ｌｂｆ〜約５５ｌｂｆ、約４０ｌｂｆ〜約５０ｌｂｆ、または約４０ｌｂｆ〜約４５ｌｂｆの機械方向の曲げ強度を有することができる。様々な実施形態では、ボードは、約１０７ｌｂｆ〜約１３０ｌｂｆ、例えば、約１０７ｌｂｆ〜約１２５ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆ〜約１２０ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆ〜約１１５ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆ〜約１１２ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆ〜約１１０ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆ〜約１３０ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆ〜約１２５ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆ〜約１２０ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆ〜約１１５ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆ〜約１１２ｌｂｆ、約１１２ｌｂｆ〜約１３０ｌｂｆ、約１１２ｌｂｆ〜約１２５ｌｂｆ、約１１２ｌｂｆ〜約１２０ｌｂｆ、または約１１２ｌｂｆ〜約１１５ｌｂｆの幅方向の曲げ強度を有することができる。
有利なことに、本明細書に記載の様々なボード密度での様々な実施形態では、乾燥石膏ボードは、少なくとも約１７０ｐｓｉ（１，１７０ｋＰａ）、例えば、約１７０ｐｓｉ〜約１，０００ｐｓｉ（６，９００ｋＰａ）、１７０ｐｓｉ〜約９００ｐｓｉ（６，２００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ〜約８００ｐｓｉ（５，５００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ〜約７００ｐｓｉ（４，８００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ〜約６００ｐｓｉ（４，１００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ〜約５００ｐｓｉ（３，４５０ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ〜約４５０ｐｓｉ（３，１００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ〜約４００ｐｓｉ（２，７６０ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ〜約３５０ｐｓｉ（２，４１０ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ〜約３００ｐｓｉ（２，０７０ｋＰａ）、または約１７０ｐｓｉ〜約２５０ｐｓｉ（１，７２０ｋＰａ）の圧縮強度を有することができる。いくつかの実施形態では、ボードは、少なくとも約４５０ｐｓｉ（３，１００ｋＰａ）、少なくとも約５００ｐｓｉ（３，４５０ｋＰａ）、少なくとも約５５０ｐｓｉ（３，８００ｋＰａ）、少なくとも約６００ｐｓｉ（４，１００ｋＰａ）、少なくとも約６５０ｐｓｉ（４，５００ｋＰａ）、少なくとも約７００ｐｓｉ（４，８００ｋＰａ）、少なくとも約７５０ｐｓｉ（５，２００ｋＰａ）、少なくとも約８００ｐｓｉ（５，５００ｋＰａ）、少なくとも約８５０ｐｓｉ（５，８５０ｋＰａ）、少なくとも約９００ｐｓｉ（６，２００ｋＰａ）、少なくとも約９５０ｐｓｉ（６，５５０ｋＰａ）、または少なくとも約１，０００ｐｓｉ（６，９００ｋＰａ）の圧縮強度を有する。さらに、いくつかの実施形態では、圧縮強度は、前述の点のうちの任意の２つによって制限され得る。例えば、圧縮強度は、約４５０ｐｓｉ〜約１，０００ｐｓｉの間（例えば、約５００ｐｓｉ〜約９００ｐｓｉの間、約６００ｐｓｉ〜約８００ｐｓｉの間など）であり得る。圧縮強度は、ペンシルベニア州バトラーのＡｐｐｌｉｅｄ Ｔｅｓｔ ＳｙｓｔｅｍｓのＡＴＳマシンモデル１６１０として市販されている材料試験システムを使用して測定できる。荷重は、１インチ／分の速度で衝撃を与えることなく継続的に加えられる。
少なくとも部分的には濃縮層およびその利点のため、驚くべきことに、かつ予想外に、これらの基準（例えば、釘抜き抵抗、曲げ強度、および芯硬度）は、本明細書に記載するように、超軽量密度ボード（例えば、約３３ｐｃｆ以下、例えば、約３２ｐｃｆ以下、３１ｐｃｆ以下、３０ｐｃｆ以下、２９ｐｃｆ以下、２８ｐｃｆ以下、２７ｐｃｆ以下、２６ｐｃｆ以下など）に関してでさえ満たされ得る。さらに、これらの基準は、驚くべきことに、本開示の実施形態が製造効率を提供するように、全体により少ない増強添加剤を使用し、より軽い、より弱い、および／またはより柔らかい芯で、および／またはより少ない水の全使用量で、いくつかの実施形態で満たすことができる。
複合石膏ボードを調製するプロセス
本開示の実施形態に従う複合石膏ボードは、典型的な石膏壁板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。簡潔には、プロセスは、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、「表」カバーシートである。
本開示の実施形態に従う複合石膏ボードは、典型的な石膏壁板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。簡潔には、プロセスは、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、「表」カバーシートである。
本開示の態様によれば、２つの別個のスラリーが形成される。１つのスラリーはボード芯を形成するために使用されるスタッコスラリーであり、もう１つのスラリーは濃縮層を形成するために使用される。濃縮層は、スタッコなどのセメント質材料を含む任意の適切な材料から形成することができ、これは、硬化石膏などの硬化材料に水和する。したがって、様々な実施形態では、所望のセメント質材料を含むスラリーを調製することができる。本明細書に記載されるように、ボード芯および濃縮層の両方がスタッコスラリーから形成されるいくつかの実施形態では、ボード芯を形成するためのスタッコスラリーは、いくつかの実施形態で濃縮層を作製するために使用されるスタッコスラリーのＷＳＲよりも低いＷＳＲを有することができる。
本明細書に記載されるように、発泡剤（または他の軽量材料）は、一般に、より低い密度を提供するためにボード芯スラリーにおいてより普及しているが、密度パラメータが達成される限り、いくつかの発泡剤または軽量材料を濃縮層スラリーに含めることができる。いくつかの実施形態では、増強剤の濃度は、濃縮層においてより高くすることができ、いくつかの実施形態によれば、増強剤は、ボード芯スラリー中にさえ存在しない場合がある。したがって、それぞれのミキサーへの供給ラインは、それに応じて調整することができ、これは十分に当業者のレベルの範囲内である。
２つのスラリーは、任意の適切な方法で形成することができる。例えば、２つの別々のミキサーを使用して、原材料を攪拌してそれぞれのスラリーを形成することができる。ミキサーは直列にすることも、接続しないこともできる。あるいは、１つのミキサーを使用して両方のスラリー流を開発することもできる。図２は、本開示に従ってスラリーがどのように形成され得るかの例を示す３つの代替の概略フロー図を示す。図２の描写Ａに見られるように、単一のミキサーを使用することができるが、描写ＢおよびＣでは、２つのスラリーは、望んだ通りに、例えば「ピンミキサー」または「ピンレスミキサー」の形態で、別個のミキサーで形成される。フロー図ＢおよびＣに見られるように、効率のために望まれる場合、濃縮層に適用される必要のあるスラリーの量がボード芯を形成するために適用されるスラリーの量よりも少ないため、濃縮層用に使用されるミキサーは、いくつかの実施形態では、より少ない混合容積容量を有し得る。「メイン」ミキサー（即ち、ボード芯スラリー形成用）は、本体と、排出導管とを備える（例えば、当該技術分野において既知のゲート−キャニスター−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号に記載の修正された出口設計（ＭＯＤ）の配列）。全３つの描写Ａ〜Ｃで見られるように、発泡剤は、ミキサーの排出導管内（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）に加えられ得る。
図Ａは、１つのミキサー、即ちメインミキサー１００を使用してステップが起きる実施形態を示す。スタッコ１０２および水１０４はメインミキサー１００に挿入され、泡１０６は、修正された出口設計またはキャニスターを含むことができる排出導管１０８の下流に挿入され、これは、泡がメインミキサー１００の本体に挿入されないことを意味する。本質的に泡のないスラリー１１０の一部は、出口ポートから、例えば、一般に排出導管１０８から離れて、ミキサー１００から迂回されて、濃縮層スラリー１１２を形成する。メインミキサー１００は、加圧されたスラリーラインを通って流れる濃縮層スラリーのために、発泡されていないスラリー１１０をより小さな排出ポートから追い出すためのポンプとして機能する。添加剤、特に増強添加剤は、湿潤形態１１４で、注入ポートを介して加圧スラリーラインに注入される。本発明者らは、ラインが十分に長く、通常の技術のレベル内で決定することができ、増強添加剤を含むスラリーの均一な混合を可能にすることが望ましいことを見出した。スタッコまたは水を別々に導入する必要はない。描写Ａに見られるように、エッジスラリー流１１６および１１８は、泡なしでメインミキサー１００から迂回させることもでき、その結果、それらは、当技術分野で知られているように、エッジでの使用に望ましい硬度を有する。
図Ｂでは、２つのミキサー２００および２０２が直列に接続されていることが分かる。スタッコ２０４および水２０６がメインミキサー２００に加えられる。泡２０８は、排出導管２１０（修正された出口設計またはキャニスターを含むことができる）のメインミキサー２００の本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を出て、濃縮層用のより小さな二次ミキサー２０２に挿入することができ、そこで、増強添加剤を含む乾燥および湿潤添加剤２１４を（例えば、別々のラインを介して）別々に加えることができ、必要に応じて濃縮効果を提供する。エッジスラリー流２１４および２１６はまた、その中の泡を最小化し、それらの所望の硬度を提供するために、主排出２１０とは別のポートから出るものとして示されている。
図Ｃでは、２つのミキサー３００および３０２が存在するが、スラリーは別々に作られ、各ミキサーは、必要に応じてスタッコおよび水のための独自の流入を有することが分かる。特に、スタッコ３０４および水３０６がメインミキサー３００に添加される。泡３０８は、排出導管３１０のメインミキサー３００の本体の下流に追加される（これは、米国特許第６，４９４，６０９号および同第６，８７４，９３０号に記載されているように、キャニスターまたは修正された出口設計を含むことができる）。エッジスラリー流３１２および３１４は、主排出３１０とは別のポートから出て、その中の泡を最小限に抑え、それらの所望の硬度を提供することができる。濃縮層スラリー３１６を形成するための二次ミキサー３０２において、スタッコおよび水３１８、３２０を添加および混合することができる。本明細書に記載の増強添加剤を含む、乾燥および湿潤添加剤を（例えば、別々のラインを介して）濃縮層ミキサー３０２に挿入することができる。このように、濃縮層スラリー３１６は、メインミキサー３００で形成された芯スラリーとは別に調製される。
いくつかの実施形態では、エッジスラリーは、必要に応じて、メインミキサーからではなく、濃縮層ミキサーから抽出することができる。いくつかの実施形態では、エッジはボード芯よりも密度が高く、例えば、濃縮層と同じ密度を有することができる。例えば、濃縮層が置かれると、濃縮層スラリーの一部がローラーの端の周りを流れて、一端に関して図５および６に見られるように、最終製品のエッジを形成することができる。ローラーの長さは、この方法でエッジの形成に対応するように（例えば、紙の幅よりも短くなるように）構成することができる。
いくつかの実施形態では、排出導管は、例えば、米国特許出願公開第２０１２／０１６８５２７Ａ１号（出願第１３／３４１，０１６号）および米国特許出願公開第２０１２／０１７０４０３Ａ１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ことが理解されよう。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り、排出導管は、米国特許出願公開第２０１２／０１７０４０３Ａ１号に記載のものなど、好適な分流器を含み得る。
当技術分野で理解されるように、ボードは、通常は同時にかつ連続的にサンドイッチ構造で形成される。フェイスカバーシートは、コンベヤ上で連続リボンとして移動する。ミキサーから排出された後、濃縮層スラリーは移動する表カバーシートに適用される。また、当該技術分野において既知のハードエッジが、必要に応じて、例えば、便宜上、濃縮層を形成する同じスラリー流から形成され得る。
次に、ボード芯スラリーが、濃縮層スラリーを含む移動表紙上に適用され、第２のカバーシート（通常は「裏」カバーシート）で覆われ、最終製品のボード前駆体であるサンドイッチ構造の形態の湿潤アセンブリを形成する。裏（底部）カバーシートには、任意でスキムコートを付けることができ、スキムコートは、濃縮層の場合と同じまたは異なる石膏スラリーから形成できる。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。いくつかの実施形態では、濃縮層は、ボードの両方の主要な側面に、即ち、頂部シートと底部シートの両方に結合関係で適用される。
これにより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、固化され、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、乾燥プロセス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り）。驚くべきことに、かつ予想外に、本開示に従って調製されたボードが、ボードの配置および組成に特徴的な低い水需要により、乾燥プロセスにおいて有意に所要時間が少ないことが分かっている。これは、エネルギーコストを削減するため有利である。
また、堆積したスラリーから大きい空隙またはエア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プロセスおよび装置は、当該技術分野で既知である。
例示的な実施形態
本発明は、以下の例示的な実施形態によりさらに説明される。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。
本発明は、以下の例示的な実施形態によりさらに説明される。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）本明細書に記載されるような複合石膏ボード、スラリー、またはボードを調製する方法。
（２）複合石膏ボードであって、（ａ）水およびスタッコを含む第１のスラリーから形成された硬化石膏を含むボード芯であって、第１および第２の芯面を有するボード芯と、（ｂ）第１の芯面に対して結合関係で配置される濃縮層であって、水、スタッコ、およびカルシウムイオンと錯体形成する多糖類を含む第２のスラリーから形成される濃縮層と、を含む複合石膏ボード。
（３）複合石膏ボードであって、（ａ）水、スタッコ、および任意で増強添加剤から形成された硬化石膏を含むボード芯であって、乾燥密度および乾燥厚さを有するボードであって、対向関係で第１および第２の芯面を画定するボード芯と、（ｂ）水、スタッコ、増強添加剤、およびカルシウムイオンと錯体形成する多糖類、から形成される濃縮層と、（ｃ）第１芯面に対して結合関係で配置される濃縮層であって、ボード芯より少なくとも約１．１倍高い乾燥密度および／または釘抜き抵抗を有する濃縮層と、（ｄ）増強添加剤が芯の形成に存在する場合、ボード芯の形成よりも濃縮層の形成においてより高い濃度で含まれる増強添加剤と、を含む複合石膏ボード。
（４）多糖類がアルギネート化合物である、実施形態２または３に記載の複合石膏ボード。
（５）アルギネート化合物がアルギン酸ナトリウムである、実施形態４に記載の複合石膏ボード。
（６）第１のスラリーが実質的に多糖類を含まない、実施形態２〜５のうちのいずれか１つに記載の複合石膏ボード。
（７）第１のスラリーがアルギン酸ナトリウムを実質的に含まない、実施形態２〜６のうちのいずれか１つに記載の複合石膏ボード。
（８）ボード芯が第１の厚さを有し、濃縮層が第２の厚さを有し、第１の乾燥厚さが第２の乾燥厚さよりも大きい、実施形態２〜７のうちのいずれか１つに記載の複合石膏ボード。
（９）濃縮層が第１の面および第２の面を有し、濃縮層の第１の面がボード芯の第１の芯面に面し、ボードがさらに濃縮層の第２の面に面する頂部カバーシートを含む、実施形態２〜８のうちのいずれか１つに記載の複合石膏ボード。
（１０）ボード芯の第２の面に面する底部カバーシートをさらに含む、実施形態２〜９のうちのいずれか１つに記載の複合石膏ボード。
（１１）濃縮層を形成するための水、スタッコおよび増強添加剤がスラリー中にあり、カルシウムイオンと錯体形成する多糖類が１０秒以内に少なくとも約１００％までスラリーの粘度を増加させる、実施形態３〜１０のうちのいずれか１つに記載の複合石膏ボード。
（１２）カルシウムイオンと錯体形成する多糖類が、１０秒以内にスラリーの粘度を約１００％〜約５００％まで増加させる、実施形態１１に記載の複合石膏ボード。
（１３）濃縮層を形成するための水、スタッコおよび増強添加剤がスラリー中にあり、カルシウムイオンと錯体形成する多糖類が、スタッコの約０．０００１重量％〜約１重量％の量でスラリー中に存在する、実施形態２〜１２のうちのいずれか１つに記載の複合石膏ボード。
（１４）増強添加剤が非置換デンプンを含む、実施形態２〜１３のうちのいずれか１つに記載の複合石膏ボード。
（１５）増強添加剤がアルファ化デンプンを含む、実施形態２〜１４のうちのいずれか１つに記載の複合石膏ボード。
（１６）アルファ化デンプンをＶＭＡ法に従う条件に曝しながら粘度を測定する場合に、アルファ化デンプンが約２０センチポアズ〜約７００センチポアズの粘度を有する、実施形態１５に記載の複合石膏ボード。
（１７）アルファ化デンプンがＶＭＡ法に従って約３０センチポアズ〜約２００センチポアズの粘度を有する、実施形態１６に記載の複合石膏ボード。
（１８）１５％固形分のデンプン濃度でデンプンを水と共にスラリー内に入れること、および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、該機器でデンプンが３℃／分の速度で２５℃〜９５℃に加熱され、スラリーが９５℃で１０分間保持され、デンプンが−３℃／分の速度で５０℃まで冷却される場合、増強添加剤が、約１００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少なくとも１つの未処理デンプンを含む、実施形態２〜１７のうちのいずれか１つに記載の複合石膏ボード。
（１９）複合石膏ボードを製造する方法であって、（ａ）少なくとも水、スタッコ、および任意で増強添加剤を混合し、第１のスラリーを形成することと、（ｂ）スタッコ、水、増強添加剤、およびカルシウムイオンと錯体形成する多糖類を含む第２のスラリーを調製することと、（ｃ）第２のスラリーを第１のカバーシートに結合関係で適用して濃縮層を形成することであって、濃縮層は第１の面および第２の面を有し、第１の濃縮層の面は第１のカバーシートに面する、濃縮層を形成することと、（ｄ）第１のスラリーを濃縮層に結合関係で適用して、第１の面および第２の面を有するボード芯を形成することであって、第１のボード芯面は第２の濃縮層面に面する、ボード芯を形成することと、（ｅ）第２のカバーシートを第２のボード芯面に結合関係で適用し、ボード前駆体を形成することと、（ｆ）ボード前駆体を乾燥させ、ボードを形成することと、を含む方法。
（２０）多糖類がアルギネート化合物である、実施形態１９に記載の方法。
（２１）アルギネート化合物がアルギン酸ナトリウムである、実施形態２０に記載の方法。
（２２）第１のスラリーが実質的に多糖類を含まない、実施形態１９〜２１のうちのいずれか１つに記載の方法。
（２３）第１のスラリーがアルギン酸ナトリウムを実質的に含まない、実施形態１９〜２２のうちのいずれか１つに記載の方法。
（２４）ボード芯が第１の乾燥厚さを有し、濃縮層が第２の乾燥厚さを有し、第１の乾燥厚さが第２の乾燥厚さよりも大きい、実施形態１９〜２３のうちのいずれか１つに記載の方法。
（２５）濃縮層が第１の面および第２の面を有し、濃縮層の第１の面がボード芯の第１の芯面に面し、ボードがさらに濃縮層の第２の面に面する頂部カバーシートを含む、実施形態１９〜２４のうちのいずれか１つに記載の方法。
（２６）ボード芯の第２の面に面する底部カバーシートをさらに含む、実施形態１９〜２５のうちのいずれか１つに記載の方法。
（２７）濃縮層を形成するための水、スタッコおよび増強添加剤がスラリー中にあり、カルシウムイオンと錯体形成する多糖類が１０秒以内に少なくとも約１００％までスラリーの粘度を増加させる、実施形態１９〜２６のうちのいずれか１つに記載の方法。
（２８）カルシウムイオンと錯体形成する多糖類が、３０秒以内にスラリーの粘度を約１００％〜約５００％まで増加させる、実施形態２７に記載の方法。
（２９）濃縮層を形成するための水、スタッコおよび増強添加剤がスラリー中にあり、カルシウムイオンと錯体形成する多糖類が、スタッコの約０．０００１重量％〜約１重量％の量でスラリー中に存在する、実施形態１９〜２８のうちのいずれか１つに記載の方法。
（３０）増強添加剤が非置換デンプンを含む、実施形態１９〜２９のうちのいずれか１つに記載の方法。
（３１）増強添加剤がアルファ化デンプンを含む、実施形態１９〜３０のうちのいずれか１つに記載の方法。
（３２）アルファ化デンプンをＶＭＡ法に従う条件に曝しながら粘度を測定する場合に、アルファ化デンプンが約２０センチポアズ〜約７００センチポアズの粘度を有する、実施形態３１に記載の方法。
（３３）アルファ化デンプンが、ＶＭＡ法に従って、約３０センチポアズ〜約２００センチポアズの粘度を有する、実施形態３２に記載の方法。
（３４）１５％固形分のデンプン濃度でデンプンを水と共にスラリー内に入れること、および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、該機器でデンプンが３℃／分の速度で２５℃〜９５℃に加熱され、スラリーが９５℃で１０分間保持され、デンプンが−３℃／分の速度で５０℃まで冷却される場合、増強添加剤が、約１００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少なくとも１つの未処理デンプンを含む、実施形態１９〜３３のうちのいずれか１つに記載の方法。
（３５）第２のスラリーが第１のミキサーで形成され、スタッコ、水、および増強添加剤が、第２のミキサーで混合され、多糖類が、第１のスラリーを形成するために、第２のミキサーへの出口でスタッコ、水、および増強添加剤に添加される、実施形態１９〜３４のうちのいずれか１つに記載の方法。
（３６）水、スタッコ、増強添加剤、およびカルシウムイオンと錯体形成する多糖類を含むスラリー。
（３７）多糖類がアルギネート化合物である、実施形態３６に記載のスラリー。
（３８）アルギネート化合物がアルギン酸ナトリウムである、実施形態３７に記載のスラリー。
（３９）カルシウムイオンと錯体形成する多糖類が、１０秒以内にスラリーの粘度を少なくとも約１００％まで増加させる、実施形態３６〜３８のうちのいずれか１つに記載のスラリー。
（４０）カルシウムイオンと錯体形成する多糖類が、１０秒以内にスラリーの粘度を約１００％〜約５００％まで増加させる、実施形態３９に記載のスラリー。
（４１）カルシウムイオンと錯体形成する多糖類が、スタッコの約０．０００１重量％〜約１重量％の量でスラリー中に存在する、実施形態３６〜４０のうちのいずれか１つに記載のスラリー。
（４２）増強添加剤が非置換デンプンを含む、実施形態３６〜４１のうちのいずれか１つに記載のスラリー。
（４３）増強添加剤がアルファ化デンプンを含む、実施形態３６〜４２のうちのいずれか１つに記載のスラリー。
（４４）アルファ化デンプンをＶＭＡ法に従う条件に曝しながら粘度を測定する場合に、アルファ化デンプンが約２０センチポアズ〜約７００センチポアズの粘度を有する、実施形態４３に記載のスラリー。
（４５）アルファ化デンプンが、ＶＭＡ法に従って、約３０センチポアズ〜約２００センチポアズの粘度を有する、実施形態４４に記載のスラリー。
（４６）１５％固形分のデンプン濃度でデンプンを水と共にスラリー内に入れること、および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、該機器でデンプンが３℃／分の速度で２５℃〜９５℃に加熱され、スラリーが９５℃で１０分間保持され、デンプンが−３℃／分の速度で５０℃まで冷却される場合、増強添加剤が、約１００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少なくとも１つの未処理デンプンを含む、実施形態３６〜４５のうちのいずれか１つに記載のスラリー。
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（複数可）は、本発明をさらに例示するが、無論、その範囲を何ら制限するものと解釈されるべきではない。
実施例１
この実施例は、濃縮層を形成するのに有用なスタッコスラリーにアルギネート化合物を含めると、より粘性のある（または厚い）スラリーが得られることを示している。これは、このようなスタッコスラリーを濃縮層として堆積しても、ボード芯スラリーがその上に堆積されるときに洗い流されないことを示す。
この実施例は、濃縮層を形成するのに有用なスタッコスラリーにアルギネート化合物を含めると、より粘性のある（または厚い）スラリーが得られることを示している。これは、このようなスタッコスラリーを濃縮層として堆積しても、ボード芯スラリーがその上に堆積されるときに洗い流されないことを示す。
水とスタッコの比率（ＷＳＲ）が設定された石膏スラリーおよび配合物は、さまざまな用量のアルギネート化合物（アルギン酸ナトリウムの形態で）を添加して調製した。各スラリーの配合を表１に示す。
硫酸カルシウム半水和物（即ち、スタッコ）を添加してそれぞれのスラリーを形成する前に、アルギネートを水に分散させた。各スラリーを高剪断市販ブレンダーで１０秒間混合し、スランプを直ちに測定した。スランプは、２００ｍｌの円筒形容器内のスラリーをサンプリングし、表面で容器を反転させ、インチ単位の展開サイズを決定することによってスラリーの展開を測定することによって測定された。結果は、表２に報告される。
表２に示すように、８３ｐｐｍのアルギネート化合物を添加するとスランプがわずかに減少した一方、１２５ｐｐｍのアルギネート化合物を添加するとスランプが２インチ超まで減少した。特定の理論に拘束されることを望まないが、スランプサイズのこの減少（より粘性のある、または厚いスラリーを示唆する）は、Ｃａ（ＩＩ）カチオンの存在下でのアルギネートのゲル化に起因すると考えられている。
実施例２
この実施例は、ボードの濃縮層を形成するためのスラリーにアルギネート化合物（アルギン酸ナトリウム）を添加することの利点を実証する。この実施例に見られるように、アルギネート化合物の存在から得る利益には、濃縮層の平均厚さの増加、およびその厚さの変動減少が含まれるが、これらに限定されない。
この実施例は、ボードの濃縮層を形成するためのスラリーにアルギネート化合物（アルギン酸ナトリウム）を添加することの利点を実証する。この実施例に見られるように、アルギネート化合物の存在から得る利益には、濃縮層の平均厚さの増加、およびその厚さの変動減少が含まれるが、これらに限定されない。
ボード２Ａ〜２Ｃは、１／２インチの軽量ボード（１３１５ポンド／ＭＳＦ）の形態で調製された。ボードは、ボードの面と芯の間に高密度濃縮層を有した。
濃縮層スラリーの違いを除いて、ボードは同じであった。この点で、ボード２Ａは、濃縮層スラリーにアルギネート化合物が添加されていない対照ボードであった。実験用ボード２Ｂおよび２Ｃでは、ボード製造施設でのボード製造中に、アルギネート化合物および水道水の１．５％固形分溶液が濃縮層スラリーに添加された。
濃縮層の厚さは、Ｘ線スキャンを使用してボード全体で測定され、ボードの全幅にわたる１インチのセグメントごとの厚さ方向の密度変化を追跡した。濃縮層スラリー中のアルギネート化合物の濃度は、ボード２Ｂで１９０ｐｐｍ、ボード２Ｃで２４５ｐｐｍであった。
結果は、アルギネートの添加により、平均濃縮層厚さおよび濃縮層厚さの変動が改善されることを示した（表３）。変動係数は、標準偏差と平均厚さの比率を推定することによって決定され、濃縮層の厚さの相対的な変動性を示唆する。
アルギネート化合物の存在は、平均濃縮層の厚さを増加させ、厚さの変動を減少させた。アルギネート用量と比較した濃縮層厚さの変動の改善を図３に提示する。
本明細書に列挙される公開、特許出願、および特許を含む全ての参考文献は、各参考文献が参照により組み込まれることが個々にかつ具体的に示され、その全体が本明細書に記載されているのと同じ程度まで、参照により本明細書に組み込まれる。
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。本明細書で使用される場合、「結合関係」という用語は、必ずしも２つの層が直接接触していることを意味するわけではないことが理解されるであろう。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「含有すること（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」という用語は、特に断りのない限り、非限定的な用語（即ち、「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。また、「含む」（またはそれに相当するもの）が列挙されている場合はいずれも、「含む」は「から本質的に成る」および「から成る」を組み込むと見なされる。したがって、要素（複数可）を「含む」実施形態は、列挙された要素（複数可）「から本質的に成る」および「から成る」実施形態を支持する。「から本質的に成る」が列挙されている場合はいずれも、「から成る」を組み込むと見なされる。したがって、要素（複数可）「から本質的に成る」実施形態は、列挙された要素（複数可）「から成る」実施形態を支持する。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。「例示的」という用語は例を指し、最良の例を示唆することを意図するものではない。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、単に本発明の理解をより容易にすることを意図し、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。従って、本発明は、適用される法律により許容される、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、本発明により包含される。
Claims (10)
- 複合石膏ボードであって、
（ａ）水およびスタッコを含む第１のスラリーから形成された硬化石膏を含むボード芯であって、第１の芯面および第２の芯面を有するボード芯と、
（ｂ）前記第１の芯面に対して結合関係で配置された濃縮層であって、水、スタッコ、およびカルシウムイオンと錯体形成する多糖類を含む第２のスラリーから形成される濃縮層と、を含む、複合石膏ボード。 - 前記多糖類がアルギネート化合物であり、１０秒以内に前記スラリーの粘度を少なくとも約１００％増加させる、請求項１に記載の複合石膏ボード。
- 前記第１のスラリーが任意で増強剤を含み、前記第２のスラリーが前記増強剤を含み、前記芯が第１および第２の面ならびに乾燥密度を有し、
前記濃縮層が前記第１の芯面に対して結合関係で配置され、前記濃縮層が前記ボード芯の乾燥密度より少なくとも約１．１倍高い乾燥密度を有し、
増強添加剤が前記第１のスラリーに存在する場合、前記増強添加剤が前記第１のスラリーよりも前記第２のスラリーに高濃度で含まれる、請求項１または２に記載の複合石膏ボード。 - 前記ボード芯が第１の乾燥厚さを有し、前記濃縮層が第２の乾燥厚さを有し、前記第１の乾燥厚さが前記第２の乾燥厚さよりも大きく、前記濃縮層が第１の面および第２の面を有し、前記濃縮層の第１の面が前記ボード芯の前記第１の面に面し、前記ボードが、前記濃縮層の前記第２の面に面する頂部カバーシートと、前記ボード芯の前記第２の面に面する底部カバーシートとをさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
- 前記増強添加剤が、（ｉ）少なくとも１つのアルファ化デンプン、ならびに／または（ｉｉ）少なくとも１つの未処理デンプンであって、１５％固形分のデンプン濃度で前記デンプンを水と共にスラリー内に入れること、ならびに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、前記機器で前記デンプンが３℃／分の速度で２５℃〜９５℃に加熱され、前記スラリーが９５℃で１０分間保持され、前記デンプンが−３℃／分の速度で５０℃まで冷却される場合、約１００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少なくとも１つの未処理デンプンを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
- 複合石膏ボードを製造する方法であって、
（ａ）少なくとも水、スタッコ、および任意で増強添加剤を混合し、第１のスラリーを形成することと、
（ｂ）スタッコ、水、増強添加剤、およびカルシウムイオンと錯体形成する多糖類を含む第２のスラリーを調製することと、
（ｃ）前記第２のスラリーを第１のカバーシートに結合関係で適用して濃縮層を形成することであって、前記濃縮層が第１の面および第２の面を有し、前記第１の濃縮層面が前記第１のカバーシートに面する、濃縮層を形成することと、
（ｄ）前記第１のスラリーを前記濃縮層に結合関係で適用して第１の面および第２の面を有するボード芯を形成することであって、前記第１のボード芯面は前記第２の濃縮層面に面する、ボード芯を形成することと、
（ｅ）第２のカバーシートを前記第２のボード芯面に結合関係で適用して、ボード前駆体を形成することと、
（ｆ）前記ボード前駆体を乾燥させてボードを形成することと、を含む、方法。 - 前記多糖類が、前記スラリーの粘度を３０秒以内に約１００％〜約５００％まで増加させるアルギネート化合物であり、前記スタッコの約０．０００１重量％〜約１重量％の量で前記スラリー中に存在する、請求項６に記載の方法。
- 前記第２のスラリーが第１のミキサーで形成され、前記スタッコ、水、および任意の増強添加剤が第２のミキサーで混合され、前記多糖類が、前記第１のスラリーを形成するために、前記第２のミキサーへの出口で前記スタッコ、水、および任意の増強添加剤に添加される、請求項６または７に記載の方法。
- 水、スタッコ、増強添加剤、およびカルシウムイオンと錯体形成する多糖類を含むスラリー。
- 前記多糖類がアルギネート化合物である、請求項９に記載のスラリー。
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