JP2023523891A - 疎水性材料を含有する石膏パネルの再生方法およびその用途 - Google Patents
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Abstract
石膏ボードを作るための方法であって、少なくとも約５０重量％の硫酸カルシウム二水和物、および約０．０５重量％～約１０重量％の疎水性材料を含み、約２００μｍ～約８００μｍのＤ５０粒径を有する、第１の複数の粒子を、硫酸カルシウム半水和物を含む第２の複数の粒子と組み合わせて、硫酸カルシウムの組み合わされた混合物を形成することと、硫酸カルシウムの組み合わされた混合物に水を添加して、水性石膏スラリーを作ることと、形成表面上に水性石膏スラリーを含むコア層を堆積させることと、コア層を硬化させ、それによって硬化石膏コアを形成することと、を含む、方法。【選択図】図２
Description
本開示は、石膏ボード廃棄物を再生する方法に関する。
建物の建設において、最も一般的な建物の要素のうちの１つは、壁および／または天井の建設に使用される、石膏パネル（ｇｙｐｓｕｍ ｐａｎｅｌｉｎｇ）、石膏建物パネル、石膏パネル（ｇｙｐｓｕｍ ｐａｎｅｌ）、またはウォールボードとしても既知の石膏ボードである。石膏ウォールボードで作られた壁は、伝統的に、パネルを木製スタッドまたは金属骨組みに固定し、隣接するパネル間の接合部をジョイント化合物と呼ばれる特別に調製された接着剤で処理することによって構築される。石膏パネルは、サイズが異常で、梁またはパイプなどの構造要素の周りに成形され得る壁に容易に適合する。乾式壁パネルの側端はテーパー状であるため、仕上げ時にモノリシック表面が作成されるように、ジョイント化合物を隣接するパネル間の継ぎ目に塗布することを可能にする。
石膏ボードは、主にポルトランドセメントなどのセメントであるセメントボードとは対照的に、主に石膏で作られている。特に、石膏ボードは、主に硫酸カルシウム二水和物から構成されている。石膏ボードは、硫酸カルシウム半水和物が硬化して硫酸カルシウム二水和物（石膏）を形成するように、水およびスタッコ（硫酸カルシウム半水和物）を反応させることによって作られる。スタッコは、石膏を焼成することによって作られ、それは、典型的には主に硫酸カルシウム半水和物で構成され、硫酸カルシウム無水物もまた含有し得る。硫酸カルシウム半水和物は、硫酸カルシウム二水和物を焼成して硫酸カルシウム二水和物を部分的に脱水することによって生成される。
スタッコが水と混合されると、硫酸カルシウム半水和物粒子が反応し、再水和して硬化石膏になる。石膏パネルの製造方法は、典型的には、水性石膏スラリー（例えば、スタッコおよび水を含有する混合物）を堆積させることを伴う。任意選択的に、１つ以上の添加剤がスラリーに添加され得る。添加剤には、例えば、遅延剤、促進剤、発泡剤、湿潤強度向上材料、殺生物剤、耐たるみ性成分、セルロース繊維、ガラス繊維、難燃性材料、結合剤、撥水成分、粉塵低減剤、デンプン、ならびに他の当該技術分野で既知である成分または向上材料が挙げられ得る。スラリーは、典型的には、紙または繊維マットの移動する連続フェイサーシート上に堆積され、次いで、このスラリーが、石膏コアを形成する水性石膏スラリーが２つの対向する材料の間に挟まれるように、紙または繊維マットの別のフェイサーシートを用いて覆われる。仕上げされた石膏ボードの全体重量を低減させるために、空気が気泡または空気ポケットとして水性石膏スラリーに組み込まれ得、その結果、空気の細孔（空気の気泡とも呼ばれる）を有する発泡または気泡された石膏コアを有する石膏ボードが得られる。石膏スラリーを硬化させて（例えば、硬化石膏と称される硫酸カルシウム二水和物のインターロッキングマトリックスを形成するために）、パネルに切断し、最終乾燥のために窯に送る前に固体物品を作製する。作製された石膏ボードは、当該技術分野で既知のようにさらに処理され、次いで束ねられ、出荷の準備が行われる。
石膏ボードには、石膏外部外装建物パネル、タイルバッカーボード、または内部乾式壁などの、特定の建設ニーズを満たすために多くの異なるタイプおよびサイズがある。例えば、湿気耐性乾式壁は、乾式壁が水にさらされる可能性がある用途、例えば浴室または屋外用途で使用するために製造され得る。建物業界で石膏ボードを設置する際には、廃棄材料が発生する。
石膏ボードは、いくつかの異なる場所で固形廃棄物の流れに入る可能性がある。これらには、製造施設、新しい建設現場、改装活動、および建物が破壊または解体される場合が挙げられる。建設現場からのがれきは、他のがれき構成成分からいくらか容易に除去され得る大きな破片として遭遇する可能性がある。石膏ボードから石膏を再生する方法が既知である。
石膏ボードの作製方法は周知である。例えば、公開された欧州特許出願第２６４１８８６Ａ２号は、半水和石膏粉末およびＩＩ型無水石膏粉末を含有する石膏粉末を記載している。ＩＩ型無水石膏は、石膏ボード廃棄物から回収した二水石膏を焼成して得られる。ＥＰ２６４１８８６Ａ２は、ＩＩ型無水石膏のうちの一部が二水和物により置き換えられ得ることをさらに記載している。また、この二水和物は、リサイクル材料から得ることができる。石膏ボード廃棄物の粉末は、ボード廃棄物を微粉砕し、微粉砕した製品をふるいに通しボード紙を除去することによって得られる。
ＥＰ２０３０６９３Ｂ１はまた、石膏製品廃棄物の残りから紙廃棄物を分離するためのデバイス（ふるいなど）が提供される、石膏製品のリサイクルを記載している。
公開された特許協力条約出願第ＷＯ２００９／０６４６０２Ａ１号は、特定の分散剤と一緒に二水和物を湿式粉砕することを記載している。粉砕された石膏は、化粧品、紙、またはコーティングに充填剤として使用される。しかしながら、ＷＯ２００９／０６４６０２Ａ１は、石膏製品廃棄物のリサイクルには関連していない。
公開された特許協力条約出願第ＷＯ２０１９／００１６７７Ａ１号（Ｋｎａｕｆ ＧＩＰＳ ＫＧ）は、石膏製品、特に石膏ボード、好ましくは石膏紙ボードを形成するための石膏スラリーを生成する方法であって、ａ）石膏および紙構成成分、特に石膏紙ボード、ならびに／またはその破砕した一部を含む、石膏紙製品を提供するステップと、ｂ）紙構成成分のうちの少なくとも一部を含有する、石膏紙製品および／またはその破砕した一部を湿式粉砕して、湿式粉砕された石膏紙構成成分を形成するステップと、を含む、方法を開示している。その方法は、石膏紙製品を紙構成成分と一緒に分解（粉砕）する（すなわち、紙構成成分を事前に除去しない）。それはまた、（新しい）石膏製品を形成するために、好ましくは（未焼成の）粉砕された材料を石膏スラリーに（直接）供給することを含む。
石膏ボードから石膏を再生するための別の方法では、石膏コアを分離した後、ボードは、典型的には、約３００μｍ以下の粒径（例えば、約１０μｍ～２００μｍ、例えば１０μｍ～６０μｍのＤ５０）に粉砕され、次いで焼成され、硫酸カルシウム二水和物を硫酸カルシウム半水和物に脱水する。この硫酸カルシウム半水和物は、次いで、新しい製品に再使用され得る。
米国特許第１０，５７０，０６２号は、石膏スラリーに添加されるバンドラ屑が、疎水化剤、すなわちシリコーン油を使用して含浸プラスターボードの生産プロセスから得られる、石膏プラスターボードの作製方法を開示している。
公開された特許協力条約出願第ＷＯ２０１９／８１３１４４Ａ１号は、少なくとも０．５重量％のリサイクルされた石膏含有量を有する組成物の湿潤密度を低減させるために、少なくとも１つのアルファ－スルホ脂肪酸ジ塩である発泡剤を有するリサイクルされた石膏を教示している。
日本特許出願公開第０９１６５２４４Ａ号は、３重量％以下の微粉砕した廃棄石膏材料を含有する石膏プラスターボード材料を開示している。微粉砕した廃棄石膏材料は、１．０～４．０ｍ２／ｇのＢＥＴ比表面積が存在するように、３～１５ｋｗ／石膏ボード廃棄物の粉砕エネルギーによって粉砕される。
米国特許出願公開第２０１６／０２１４８９５号は、石膏ボードをリサイクルするための方法および装置を開示しており、これは、原材料をチャンクに粉砕し、材料を圧延機でさらに圧砕することを含み、材料のサイズを縮小させ、バッキング紙から石膏を部分的に叩き落とす。次いで材料をふるいにかけて、その結果、次いで石膏材料のみをホッパ内に堆積させ、様々なサイズのリサイクルされた石膏を一定の混合物に混合するミキサアセンブリの後、そのような材料を高密度化するために、そのような材料をロールプレスサブシステムに通した後、セメント製造に好適な既知の均一な組成物の材料を生成する。この特定の物理的形態因子の再生石膏は、次いでセメント製造においてバージン石膏の代替品としてかなりの割合で使用され得る。この方法および装置は、石膏ベースの建物材料の新規および改装の両方のリサイクルに適用可能である。
上記のプロセスは比較的簡単であるが、石膏およびシロキサンなどの疎水性材料を含む石膏ボードをリサイクルする場合、再生プロセスは困難になる。例えば、シロキサン含有石膏をリサイクルする試みは、特に石膏ボード構造に空気の気泡を組み込むことが望ましい場合に、シロキサン含有石膏粒子が石膏の硬化プロセスを妨げるため、成功していない。シロキサン含有石膏粒子は、石膏スラリー中の空気の気泡の組み込み（発泡）を妨げる。したがって、これらの石膏ボード製品は、通常、リサイクルできず、廃棄物として廃棄される。
したがって、当該技術分野では、特に疎水性構成成分を含有する石膏材料をリサイクルする際に、石膏ボードからの石膏再生利用の改善された方法を開発する必要がある。
本発明の実施形態は、石膏ボードを作るための方法であって、
水、少なくとも約５０重量％の硫酸カルシウム二水和物、および約０．０５重量％～約１０重量％の疎水性材料を含み、ＡＳＴＭ Ｄ６９１３－１７方法Ｂを使用して決定した場合、約２００μｍ～約８００μｍのＤ５０粒径を有する粒径分布を有する、第１の複数の粒子、ならびに硫酸カルシウム半水和物、および任意選択的に１つ以上の添加剤を含む、第２の複数の粒子を組み合わせて、水性石膏スラリーを作ることと、
形成表面上に水性石膏スラリーを含むコア層を堆積させることと、
コア層を硬化させ、それによって硬化石膏コアを形成することと、を含む、方法を提供する。
水、少なくとも約５０重量％の硫酸カルシウム二水和物、および約０．０５重量％～約１０重量％の疎水性材料を含み、ＡＳＴＭ Ｄ６９１３－１７方法Ｂを使用して決定した場合、約２００μｍ～約８００μｍのＤ５０粒径を有する粒径分布を有する、第１の複数の粒子、ならびに硫酸カルシウム半水和物、および任意選択的に１つ以上の添加剤を含む、第２の複数の粒子を組み合わせて、水性石膏スラリーを作ることと、
形成表面上に水性石膏スラリーを含むコア層を堆積させることと、
コア層を硬化させ、それによって硬化石膏コアを形成することと、を含む、方法を提供する。
本発明の実施形態は、典型的には、
少なくとも約５０重量％の硫酸カルシウム二水和物、および約０．０５重量％～約１０重量％の疎水性材料を含み、約２００μｍ～約８００μｍのＤ５０粒径を有する、第１の複数の粒子を、硫酸カルシウム半水和物を含む第２の複数の粒子と組み合わせて、硫酸カルシウムの組み合わされた混合物を形成することと、
硫酸カルシウムの組み合わされた混合物に水を添加して、水性石膏スラリーを作ることと、
形成表面上に水性石膏スラリーを含むコア層を堆積させることと、
コア層を硬化させ、それによって硬化石膏コアを形成することと、を含む。
少なくとも約５０重量％の硫酸カルシウム二水和物、および約０．０５重量％～約１０重量％の疎水性材料を含み、約２００μｍ～約８００μｍのＤ５０粒径を有する、第１の複数の粒子を、硫酸カルシウム半水和物を含む第２の複数の粒子と組み合わせて、硫酸カルシウムの組み合わされた混合物を形成することと、
硫酸カルシウムの組み合わされた混合物に水を添加して、水性石膏スラリーを作ることと、
形成表面上に水性石膏スラリーを含むコア層を堆積させることと、
コア層を硬化させ、それによって硬化石膏コアを形成することと、を含む。
石膏ボードは、ボード形状を有する（すなわち、特に、少なくとも実質的に平坦である）石膏製品である。石膏ボードは、典型的には、長方形の形状を有する。
以下の図は、本開示のある特定の態様を図示するために含まれており、排他的な実施形態と見なされるべきではない。開示された主題は、当業者であり、本開示の利益を有する者には明らかなように、形態および機能においてかなりの修正、変更、組み合わせ、および等価物が可能である。
本発明は、石膏ボードなどの廃棄石膏材料をリサイクルするために使用され得る方法を含む。廃棄石膏ボードは、石膏ボードの湿気耐性を改善する用途で使用されるような疎水性材料を含み得る。
本説明では、リサイクルされた石膏で作られるような廃棄石膏材料および製品の非限定的な例として、内部の壁および天井の建設に使用される乾式壁（内部ウォールボード）を例示する。本明細書の目的のための乾式壁は、典型的には添加剤を含む硫酸カルシウム二水和物のコアを、典型的には前面および裏面フェイサーシートのシートの間に含むパネル（ボードとしても既知である）として定義される。典型的には、フェイサーシートは、紙またはガラス繊維マットで作られるが、他の繊維シートのフェイサーシートも使用され得る。しかしながら、本明細書に開示されるプロセスは、石膏含有材料のコア層を有する任意の石膏ボードから石膏を処理および再生するために、かつ石膏含有材料のコア層を有する任意の石膏ボードの建物用製品を作製するために使用され得る。
当業者は、紙フェイサーシート間に石膏コアを有する内部ウォールボード、外部外装石膏パネル、石膏タイルバッカーボード、または他の石膏建物パネルから廃棄石膏材料を処理するために、本明細書に記載される方法を修正することができるであろう。例えば、本発明による処理のための典型的な石膏外部外装パネルは、前面から裏面まで、第１の繊維マットと、前面および後面の表面を有する石膏コア層であって、石膏コア層が、約０．２５インチ～約１．２５インチ、好ましくは約０．２５インチ～約１インチの厚さを有し、第１の繊維マットが、フェイサーカバーシートとして石膏コア層の前面表面に取り付けられている、石膏コア層と、バッカーカバーシートとして石膏コア層の後面表面に取り付けられている、第２の繊維マットと、を含み得る。石膏コア層は、約５０重量％超、好ましくは少なくとも約７５重量％、より好ましくは少なくとも約８５重量％の硫酸カルシウム二水和物を含む。第１の繊維マットおよび第２の繊維マットは、紙または繊維材料（例えば、ポリマー繊維、ガラス繊維、および鉱物繊維のうちの１つ以上）を含み得る。
廃棄石膏材料は、様々な供給源から得ることができる。非限定的な例には、製造施設からの廃棄物、新しい建設現場からの廃棄物、改装廃棄物、および建物の破壊または解体からの廃棄物が挙げられる。一般に、廃棄石膏材料は、石膏含有材料、典型的には層またはコア、および１つ以上のフェイサーシートを含む。硫酸カルシウム二水和物を含む廃棄石膏材料には、石膏ボード、例えば、内部乾式壁、外部外装パネル、およびタイルバッカーボードが挙げられる。また、石膏を含む廃棄材料には、ガラス繊維強化石膏コアを含み得るか、またはボードを強化して湿気耐性を高めるためにガラス繊維を用いて外部コーティングされ得る、特殊な石膏ボード製品が挙げられる。硫酸カルシウム二水和物を含む廃棄材料はまた、紙、ガラス繊維、鉱物繊維、ポリマーなどを含む繊維織布または不織布層などの構成成分を含み得る。特に、石膏ボードは、一般に、石膏コアと、紙、不織布繊維マット、または繊維メッシュの前面および裏面フェイサーシートとを有する。不織布繊維マット、または繊維メッシュの繊維は、典型的にはガラス繊維、鉱物繊維またはポリマー繊維であり、最も典型的にはガラス繊維である。一般に、廃棄石膏材料のコア層は、５０重量％超の石膏である。
一態様では、本発明は、疎水性添加剤を含む廃棄石膏材料を、新しい石膏建物材料での再使用に好適な石膏に変換するための方法を含む。得られる新しい石膏建物材料は、最大１０重量％、最大２０重量％、最大３０重量％、最大４０重量％、最大５０重量％、最大６０重量％、最大７０重量％、最大８０重量％、最大９０重量％の廃棄石膏材料を含む。そのような方法は、石膏ボードまたは他の廃棄石膏材料の破片を含む粗い廃棄石膏材料を提供することであって、粗い廃棄石膏材料の石膏含有材料が、約５０重量％超の硫酸カルシウム二水和物（例えば、石膏）、および少なくとも１つの疎水性添加剤の約０．０５重量％～約１０重量％を含む、提供することを含み得る。粗い廃棄石膏材料中の硫酸カルシウム二水和物の量は、好ましくは少なくとも約７５重量％、より好ましくは少なくとも約８５重量％である。次いで、この粗い廃棄石膏材料を処理して、疎水性添加剤および硫酸カルシウム二水和物を含む第１の複数の粒子を生成する。第１の複数の粒子は、約２００μｍ～約８００μｍのＤ５０粒径を有する。粒径は、当該技術分野で周知のように、単純に、材料を適切なサイズのふるいに通すことによって決定され得る。粒径分布（例えば、Ｄ５０）はまた、当該技術分野で既知の手段を使用して決定され得る。例えば、１つの非限定的な例は、ＡＳＴＭ Ｄ６９１３／Ｄ６９１３Ｍ－１７方法Ｂ、Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｐａｒｔｉｃｌｅ－Ｓｉｚｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ（Ｇｒａｄａｔｉｏｎ）ｏｆ Ｓｏｉｌｓ Ｕｓｉｎｇ Ｓｉｅｖｅ Ａｎａｌｙｓｉｓに開示されている。
廃棄石膏材料中の疎水性材料添加剤は、石膏コアの外側表面上にコーティングされ得、および／または第１の複数の粒子が、疎水性材料の最大約１０重量％、例えば約０．０５重量％～約１０重量％、もしくは約１重量％～約５重量％を含むような、石膏コア内の構成成分であり得る。したがって、重量で、廃棄石膏材料中の石膏コアの固体層は、疎水性材料の最大約１０重量％、例えば約０．０５重量％～約１０重量％、または約１重量％～約５重量％を含み得る。例えば、疎水性材料の下限は、石膏含有材料の約０．０５重量％、約０．１重量％、約０．５重量％、または約１重量％であり得る。例えば、疎水性材料の上限は、石膏含有材料の約２重量％、約５重量％、約７重量％、または約１０重量％であり得る。典型的な疎水性材料は、シロキサンまたはワックスである。したがって、廃棄石膏材料中の疎水性添加剤は、例えば、シロキサン含有構成成分であり得る。疎水性材料は、水をはじく傾向があり、水と混合できず、および／または水との限定された湿潤性を有する。それは、水と混合、溶解、および／または湿潤する傾向を有する親水性材料の反対である。
別の態様では、本発明の実施形態は、石膏ボードを製造するために、疎水性添加剤を含む再生石膏を使用するための方法を含む。そのような方法は、
水、少なくとも約５０重量％の硫酸カルシウム二水和物、および約０．０５重量％～約１０重量％の疎水性材料を含み、約２００μｍ～約８００μｍのＤ５０粒径を有する粒径分布を有する、第１の複数の粒子、ならびに硫酸カルシウム半水和物を含む第２の複数の粒子を組み合わせて、水性石膏スラリーを作ることと、
形成表面上に水性石膏スラリーを含むコア層を堆積させることと、
コア層を硬化させ、それによって硬化石膏コアを形成することと、を含み得る。
水、少なくとも約５０重量％の硫酸カルシウム二水和物、および約０．０５重量％～約１０重量％の疎水性材料を含み、約２００μｍ～約８００μｍのＤ５０粒径を有する粒径分布を有する、第１の複数の粒子、ならびに硫酸カルシウム半水和物を含む第２の複数の粒子を組み合わせて、水性石膏スラリーを作ることと、
形成表面上に水性石膏スラリーを含むコア層を堆積させることと、
コア層を硬化させ、それによって硬化石膏コアを形成することと、を含み得る。
典型的には、硫酸カルシウム二水和物（未焼成再生石膏）を含む第１の複数の粒子は、水性石膏スラリーを形成するために水と組み合わされた第１の複数の粒子および第２の複数の粒子の合計乾燥重量の、約０．１重量％～約２０重量％、より典型的には約１重量％～約１０重量％、さらに典型的には約２重量％～約７重量％、最も典型的には約２重量％～約５重量である。例えば、第１の複数の粒子は、第１の複数の粒子および第２の複数の粒子の合計乾燥重量の、約１重量％～約５重量％、または約２重量％～約４重量％であり得る。本明細書で使用される場合、「合計乾燥重量」または「乾燥重量基準で」は、存在し得る任意の水構成成分を除く混合物の重量を指す。「水構成成分」は、石膏の結晶構造中に存在し得る水を除く。対照的に、「湿潤基準で」は、重量％計算に水を含む。
未焼成再生石膏および第２の複数の粒子は、別個の流れとしてスラリーミキサに供給され、水と混合されて水性石膏スラリーを形成し得る。代替手段では、未焼成再生石膏および第２の複数の粒子を組み合わせて、組み合わされた石膏の流れを形成し、次いで組み合わされた石膏の流れを別個の流れとしてスラリーミキサに供給して水と混合し、水性石膏スラリーを形成し得る。いずれの場合も、水性石膏スラリーは、建物材料として使用するのに好適な新しい石膏材料に形成され得る。例えば、様々な幅および厚さの新しい石膏パネルは、当該技術分野で既知の方法によって製造され得る。水、および任意選択的に１つ以上の添加剤を供給して、第１の複数の粒子および第２の複数の粒子のうちの１つ以上と別々に、またはともに水性石膏スラリーを作る。
好ましくは、方法は、疎水性添加剤および硫酸カルシウム二水和物を含む第１の複数の粒子であって、約２００μｍ～約８００μｍのＤ５０粒径を有する、第１の複数の粒子（本明細書では「第１の複数の粒子」）を、硫酸カルシウム半水和物を含む第２の複数の粒子と組み合わせて、組み合わされた石膏混合物を形成することを含む。
特に、第１の複数の粒子は、組み合わされた石膏混合物を形成するための、第２の複数の粒子との組み合わせの前には、焼成されない。したがって、本明細書で使用される場合、「未焼成再生石膏」は、硫酸カルシウム二水和物および疎水性添加剤を含むこの第１の複数の粒子を指す。硫酸カルシウム二水和物を含む第２の複数の粒子は、乾式壁製造における典型的なＤ５０粒径（例えば、約１０μｍ～約１００μｍ）を有し得、生の採掘石膏、合成石膏（例えば、排煙脱硫からの廃棄材料）から得ることができ、または再生され、焼成され得る。
本発明の実施形態は、発泡剤を使用することを含み得る。いくつかの実施形態では、発泡剤は、アルファ－スルホ脂肪酸ジ塩を含まない。
図１は、廃棄石膏材料が処理され得る１つの方法を図示している。石膏廃棄物は、残り物、廃棄物、または未使用／使用不能の石膏ボード製品および／もしくはその破砕した一部であり得る。破砕した一部は、偶発的および／もしくは意図的に破砕した石膏製品、特に石膏ボードである一部、またはその（より大きな）破砕した一部であり得る。石膏廃棄物は、石膏材料の石膏層を含んでもよく、少なくとも１つのフェイサーシートを含有しても、またはしなくてもよく、石膏層は、少なくとも約５０重量％の硫酸カルシウム二水和物、および約０．０５重量％～約１０重量％の疎水性材料を含む。一般に、本明細書に開示されるプロセスに従って再生され得る好適な石膏廃棄物は、約５．５重量％を超えない合計紙繊維含有量とともに、合計有機含有量の約６．４重量％以下を有する。
得られる場合、石膏乾式壁および／またはその破砕した一部などの石膏廃棄物の供給物は、粗い石膏、すなわち大きなチャンクおよび粗い破片として得られるか、またはそのように処理され、したがって、より大きな破片をより小さな破片に圧砕することにより、より容易に処理され得る。圧砕は、当該技術分野で既知の方法によって行われ得、例えば、受け入れ材料は、破砕機、クラッシャ、バケットクラッシャ、グラップルを有する掘削機、または単純にフロントエンドローダによる走行を使用して、サイズが縮小され得る。任意選択的に、非石膏ボード材料（例えば、釘および／または他のゴミ）は１０４で分離され得、これらの材料が処理の次のステップに移行しないことを確実にする。次いで、粗い石膏フラグメント１０６は粉砕段階１１２に供給され、粗い石膏フラグメント１０６を石膏粒子１１６に破砕し得る。これらの粗いフラグメント１０６は、例えば、圧砕段階１０４において約１０インチ未満、典型的には約５インチ未満、好ましくは約２インチ未満のフラグメントであり得る。例えば、石膏廃棄物１０６は、約５インチ未満、例えば、０．５インチ～５インチ、または約０．５インチ～２インチのサイズを有する粗い材料になるように破砕され得る。
石膏廃棄物１０２は、典型的には、前面および／または後面フェイサーシートを有する。典型的なフェイサーシートは、紙フェイサーシート、または織布もしくは不織布の繊維マットフェイサーシート、例えば、織布または不織布のガラスマットである。圧砕１０４は、いくつかのフェイサー材料（例えば、紙、ガラスマット）を粗い石膏フラグメント（例えば、石膏ボードの石膏コア）から分離させ得る。しかしながら、分離されたフェイサー材料１１４のうちのいくつかまたは全部は、典型的には、粉砕スクリーンに囲まれたパドル刃スクリューコンベヤを有する分離器などの、粉砕段階１１２における適切なせん断および粉砕マシンによって、分離されたフェイサーシートとして除去され、それは、処分または再使用のためにフェイサーシートを除去し、残りの石膏を石膏粒子１１６に粉砕する。
粉砕段階１１２は、フェイサーシートを除去し、粉砕段階１１２を出る石膏粒子１１６のうちの大部分に、約２００μｍ～約８００μｍ、好ましくは約３００μｍ～約５００μｍ、例えば約４００μｍのＤ５０粒径を付与するのに十分な条件下で操作され得る。任意の粉砕装置が使用され得、当業者は、機械的サイジング装置の実験パラメータを変更し、適切な速度、力、および時間を決定し、所望の粒径を有する石膏粒子１１６を生成することができるであろう。例えば、粉砕スクリーンに囲まれたパドル刃スクリューコンベヤを有する上述の分離器が使用され得る。粉砕機１１２は、所望のサイズ（例えば、２００μｍ～８００μｍ）を有する粒子がスクリーン１１３を通ることを可能にする１つ以上のスクリーン１１３を備え、約２００μｍ～約８００μｍのＤ５０粒径を有する複数の再生石膏粒子１１６として、収集ビン１１８に運ばれ得る。
次いで、再生石膏１１６は、図２に示すような乾式壁製造アセンブリラインに運ばれ得る。図２は、図１に示したプロセスからの再生未焼成石膏１１６を受け取るための第１のホッパ２０６を有する例示的なウォールボードのアセンブリライン２００を示している。第２のホッパ２０２は、生の石膏（「バージン石膏」）から、または焼成された再生石膏としてのいずれかで得られた、硫酸カルシウム半水和物を含有し得る。再生石膏１１６、硫酸カルシウム半水和物（バージン脱水石膏または焼成再生石膏）２０３は、任意の所望の乾燥添加剤２０４と一緒に、導管２０８を通ってミキサ２１２に運ばれ得る。導管２０８への各構成成分の導入は、計量供給装置（図示せず）によって促進され得る。任意選択的に、および代わりに、硫酸カルシウム半水和物２０３は、再生石膏１１６をミキサに運ぶ導管２０８とは別の第２の導管（図２には図示せず）を通ってミキサ２１２に直接供給され得る。当業者は、この代替製造設計を視覚化し、容易に採用することができるであろう。水２１０および任意の所望の湿潤添加剤がミキサ２１２に添加され、水性石膏スラリーが生成され得る。
別個に、形成テーブル２１８は、ミキサ２１２の排出ポート２１４の下に、連続形成表面２１６（例えば、前面または裏面フェイサーシートとして好適な紙、織布繊維または不織布繊維）を供給し得る。排出ポート２１４は、石膏スラリー２２０を形成表面２１６上に堆積させ、広げる。石膏スラリー２２０は、硬化すると、石膏ボードの石膏コアとなる。排出ポート２１４（例えば、例えば米国特許第５，６８３，６３５号および同第６，４９４，６０９号に記載されるようなゲート）を通る水性石膏スラリーに、導管２３２を通して空気または泡を注入することによって、空気または泡が石膏スラリー２２０に添加され得る。
排出ポート２１４の下流で、連続フェイサーシート層２２２（例えば、表面または裏面フェイサーシートとして好適な紙、織布繊維または不織布繊維）が石膏スラリー２２０上に配置されて、層状予備形成アセンブリ２２５を作成する。層状予備形成アセンブリ２２５は、切断ツール２２４（例えば、ナイフ）を使用して所望の長さに切断され、予備形成パネル２２６になる。次いで、予備形成パネル２２６は、窯２２８を通って、水性石膏スラリーを乾燥させ、予備形成石膏パネル２２６を硬化させ、完全に硬化した石膏パネル２３０として出現し得る。完全に硬化した石膏パネルは、前面表面として、形成表面２１６、石膏スラリー２２０から形成されたコア石膏層、およびバッキング層２２２から形成された裏面表面を含む。
本明細書では「スキム層」と呼ばれる、石膏スラリーのうちの１つ以上の緻密な薄層をさらに含むことは、コア石膏層のための石膏パネルなどのセメント系建物パネルの製造において一般的である。したがって、スキム層からの、石膏スラリーの比較的により緻密な層は、石膏コアの大部分からの、スキム層を作るためのスラリーよりも比較的により緻密でない石膏スラリー（本明細書では「一次石膏スラリー」）を堆積させる前に、形成表面３１６（図３）上に堆積され得る。
すべての同様の番号が図２に示されるものと同じ要素を表す図３は、そのようなプロセス３００を示す。ミキサ２１２から排出された石膏スラリーの一部分は、１つ以上の加圧スラリーライン３０３、３０５を通って迂回され、より小さい出口ポートを通って出て、形成表面３１６上に第１のスキム層石膏スラリー３１５を形成し得る。添加剤は、必要に応じて、注入ポートを通って加圧スラリーライン３０３、３０５に湿潤形態で注入され得る。加圧スラリーライン３０３、３０５は、スラリーおよび添加剤の均一な混合を可能にするように十分に長いことが望ましい。形成表面３１６は、例えば、層状タイルバッカーパネルまたは外部外装パネルに使用されるような、紙であってもよいし、不織布ガラス繊維カバーシートであってもよい。硬化すると石膏ボードのコアの大部分を形成する一次石膏スラリー３２０は、排出ポート２１４を通って第１のスキム層石膏スラリー３１５の上に適用され得る。図２に関して上記のように、一次石膏スラリー３２０は、導管２３２を通して泡または空気を注入することによって発泡され得る。任意選択的に、第２のスキム層石膏スラリー３１７は、一次石膏スラリー３２０の上に堆積され得る。バッキング（フェイサー）材料２２２、例えば、紙または不織布ガラス繊維カバーシート材料の第２の層は、第２のスキム層石膏スラリー３１７に（または第２のスキム層が望まれない場合はコア石膏スラリーに）適用され、形成ステーションを通って、層を所望の合計厚（例えば、約０．２５インチ～約１．５インチの厚さ、好ましくは約０．２５インチ～約１．０インチの厚さに圧縮し得る。得られた構造は、石膏ボードの予備形成３２５である。
コア層のための一次石膏スラリー３２０が発泡される場合、第１および第２のスキム層石膏スラリー３１５、３１７は、発泡されないか、またはより少ない程度で発泡され、発泡した一次石膏スラリーよりも比較的に緻密で薄くなる。したがって、第１および第２のスキム層石膏スラリー用の水性スラリーは、一次石膏スラリー３２０に添加され得る空気または泡にさらされても、さらされなくてもよい。一次石膏スラリー３２０は、排出ポート２１４を通る水性石膏スラリーに、導管２３２を通して空気または泡を注入することによって発泡され得る。
発泡すると、硬化した発泡一次石膏スラリーから生じる石膏コアのうちの一部分は、約３０体積％～約９０体積％の合計の空気の気泡体積、好ましくは約４５体積％～約８０体積％の空気の気泡体積を有し得る。第１および第２のスキム層石膏スラリーを硬化させることから得られる第１のスキム層および第２のスキム層（存在する場合）は、約３０体積％以下、好ましくは約１０体積％以下の合計の空気の気泡体積を有し得る。石膏コア中の空気の気泡は、１．５ｍｍ未満、好ましくは約０．５～約０．８ｍｍ、より好ましくは約０．３ｍｍの平均断面直径を有し得る。
典型的には、第１および第２のスキムスラリー３１５、３１７は、同じ組成および密度を有する。しかしながら、必要に応じて、第１および第２のスキム層スラリー３１５、３１７は、異なる組成および／または密度を有し得る。図３は、同じミキサ２１２から来るすべての石膏スラリー３２０、３１５、３１７を示している。しかしながら、各石膏スラリー３２０、３１５、３１７は、異なる密度などの異なる特性を有するように、異なるミキサから来てもよい。
各石膏スラリー３２０、３１５、３１７中の硫酸カルシウム粒子は、水と組み合わせると、水と反応し、石膏パネル予備形成３２５が製造ラインに沿って移動するにつれて硬化され得る。石膏パネル予備形成３２５は、乾燥され、ラインに沿って、石膏パネルのパネル予備形成３２５が十分に硬化する点で所定の寸法のセグメント３２６に切断され得る。セグメント３２６は、裏返され、乾燥され２２８（例えば、窯で）、余分な水が除去され、処理されて、所望の寸法の最終的な層状ウォールボード３３０が提供され得る。硬化した石膏スラリー３２０、３１５、３１７から得られる石膏コア（任意選択的なスキム層を含む）の組み合わされた厚さは、一般に、約０．２５インチ～約１．５インチであり得る。組み合わされた密度は、約１５ポンド／立方フィート～約６５ポンド／立方フィート、より典型的には２５ポンド／立方フィート～約６５ポンド／立方フィート、例えば２５ポンド／立方フィート～５５ポンド／立方フィートであり得る。
石膏材料は、上記と同じ様式で処理され得、任意の焼成をバイパスし、それによって石膏をリサイクルするのに必要な全体のエネルギーを低減させる。
有利なことに、本明細書に記載の方法は、別様では新しい製品に再使用するために好適でない石膏材料の再生を可能にする。特に、石膏粒子は、サイズが縮小された後でも、粒子が形成された固体層中に存在する疎水性添加剤のうちの１つ以上を依然として含有し、コーティングされていてもよく、これは、本明細書において以前は、特に泡構成成分を含む乾式壁において、乾式壁製造のための水性石膏スラリー中への組み込みに不適合であった。以前の試みでは、疎水性含有石膏粒子が空気の気泡の壁を壊し、スラリーの安定性が失われることが明らかとなった。驚くべきことに、石膏のリサイクルで典型的に使用されるよりも大きな粒径、すなわち、約２００μｍ～約１０００μｍ、好ましくは約２００μｍ～約８００μｍのＤ５０粒径を使用すると、不適合性の多くが軽減されることが見出された。さらに、これらの粒子は焼成する必要がない。したがって、再生未焼成石膏は、重要な割合（例えば、最大約１０重量％、またはそれ以上）で水性石膏スラリーに組み込まれ、それによって、使用できない石膏廃棄物の前にそこへ効果的にリサイクルされ得ることが見出された。
特に、さもなければ廃棄される、疎水性構成成分を含む石膏乾式壁は、ＡＳＴＭ標準Ｃ１３９６／Ｃ１３９６Ｍ－１７に適合する特性を有する、新しい乾式壁にリサイクルされ得る。曲げ強度、硬さ（コア、エンド、および端）、釘引き抜き耐性、加湿のたわみ（ｈｕｍｉｄｉｆｉｅｄ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）、エンド直角度、公称厚さ、へこみまたはテーパー状の端の深さ、幅、長さ、コア処理撥水石膏パネル製品の耐水性、および撥水表面を有する石膏パネル製品の表面耐水性などの様々な特性は、ＡＳＴＭ Ｃ４７３－１９に記載されているように決定され得る。
本明細書に記載されるすべての文書は、任意の優先権文書および／または試験手順をこのテキストと矛盾しない範囲で含む、そのような慣行が許可されているすべての司法管轄区の目的で、参照により本明細書に組み込まれる。前述の一般的な説明および特定の実施形態から明らかなように、本開示の形態が図示および記載されているが、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができる。したがって、本開示がそれによって限定されることは意図されていない。例えば、本明細書に記載される組成物は、本明細書で明示的に列挙または開示されていない構成成分、または組成物を含まなくてもよい。いずれの方法も、本明細書で列挙または開示されていない任意のステップがなくてもよい。同様に、「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語と同義であると見なされる。方法、組成物、要素または要素の群の前に「含む」という移行句が付いている場合は常に、本発明者らはまた、組成物、要素、または要素の言及の前に、「から本質的になる」、「からなる」、「からなる群から選択される」、または「である」という移行句を有する同じ組成物、または要素の群を意図すること、および逆もまた同様に理解される。
別段の指示がない限り、本明細書および関連する特許請求の範囲で使用される、成分の量、分子量などの特性、反応条件などを表すすべての数字は、すべての場合において「約」という用語によって修飾されていると理解されるべきである。したがって、反対の指示がない限り、以下の明細書および添付の特許請求の範囲に記載の数値パラメータは、本発明の実施形態によって得ようとする所望の特性に応じて変化し得る近似値である。最低限でも、また特許請求の範囲の範囲への等価物の原則の適用を限定する試みとしてではなく、少なくとも各数値パラメータは、報告された有効数字の数を考慮して、かつ通常のまるめ方を適用することによって解釈されなければならない。
下限および上限を伴う数値範囲が開示される場合は常に、その範囲内に当てはまる任意の数値および任意の含まれる範囲が具体的に開示される。特に、本明細書に開示される（「約ａ～約ｂ」、または同等に「およそａ～ｂ（ｆｒｏｍ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ ａ ｔｏ ｂ）」、または同等に「およそａ～ｂ（ｆｒｏｍ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ ａ－ｂ）」の形態の）すべての範囲の値は、より広い範囲の値に包含されるすべての数値および範囲を示すと理解されるべきである。また、特許請求の範囲の用語は、特許権者によって別様に明示的かつ明確に定義されていない限り、それらの平易で通常の意味を有する。さらに、特許請求の範囲で使用される不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、本明細書では、それが導入する要素のうちの１つ以上を意味するように定義される。
本開示で使用される場合、「ＮＰ」は、釘引き抜き強度を指す。
「ＭＴ」は、シロキサンを含有する製品を指す。
「ＧＭ」は、シロキサンを含む石膏コアを有し、ガラス繊維でコーティングされた石膏廃棄物から得られる石膏を意味する。より具体的には、本開示の非限定的な例に記載されるタイプ「ＧＭ」石膏粒子は、以下の粒径分布の特徴を有していた：粒子の約１５．２重量％が８４０μｍより大きく、粒子の約５２．２重量％が３００μｍ～８４０μｍにサイジングされ、粒子の約１９．０重量％が１５０μｍ～３００μｍにサイジングされ、粒子の約１２．０重量％が１５０μｍより小さかった。これらの粒子は、約２００μｍ～約８００μｍの範囲のＤ５０粒径を有していた。
１つ以上の例示的な実施形態が本明細書に提示される。明確にするために、物理的な実装のうちのすべての機能が本出願で記載または示されているわけではない。本開示の物理的実施形態の開発において、システム関連、ビジネス関連、政府関連、および他の制約とのコンプライアンスなどの、開発者の目標を達成するために、多数の実装固有の決定を行わなければならないことが理解され、これは、実装によって、およびその時々によって異なる。開発者の努力は時間がかかるかもしれないが、そのような努力は、しかしながら、当業者にとって日常的な作業であり、本開示の利益を有するであろう。
本発明の実施形態のより良好な理解を容易にするために、好ましいまたは代表的な実施形態の以下の実施例が与えられる。以下の実施例は、本発明の範囲を制限、または定義するために読まれるべきではない。
本発明の条項
以下の条項は、様々な本発明の態様を開示する。
以下の条項は、様々な本発明の態様を開示する。
条項１．石膏ボードを作るための方法であって、
水、少なくとも約５０重量％の硫酸カルシウム二水和物、および約０．０５重量％～約１０重量％の疎水性材料を含み、約２００μｍ～約８００μｍのＤ５０粒径を有する、第１の複数の粒子、ならびに硫酸カルシウム半水和物を含む第２の複数の粒子を組み合わせて、水性石膏スラリーを作ることと、
形成表面上に水性石膏スラリーを含むコア層を堆積させることと、
コア層を硬化させ、それによって硬化石膏コアを形成することと、を含む、方法。
水、少なくとも約５０重量％の硫酸カルシウム二水和物、および約０．０５重量％～約１０重量％の疎水性材料を含み、約２００μｍ～約８００μｍのＤ５０粒径を有する、第１の複数の粒子、ならびに硫酸カルシウム半水和物を含む第２の複数の粒子を組み合わせて、水性石膏スラリーを作ることと、
形成表面上に水性石膏スラリーを含むコア層を堆積させることと、
コア層を硬化させ、それによって硬化石膏コアを形成することと、を含む、方法。
条項２．第１の複数の粒子を、第２の複数の粒子と組み合わせて、硫酸カルシウムの組み合わされた混合物を形成し、硫酸カルシウムの組み合わされた混合物に水を添加して、水性石膏スラリーを作る、条項１に記載の方法。
条項３．第１の複数の粒子を、第２の複数の粒子と組み合わせて、硫酸カルシウムの組み合わされた乾燥混合物を形成し、硫酸カルシウムの組み合わされた乾燥混合物に水を添加して、水性石膏スラリーを作る、条項１に記載の方法。
条項４．疎水性材料が、シロキサンを含む、条項１～３のいずれか一項に記載の方法。
条項５．疎水性材料が、ワックスを含む、条項１～３のいずれか一項に記載の方法。
条項６．疎水性材料が、シロキサン、ワックス、および樹脂のうちの１つ以上を含む、条項１～３のいずれか一項に記載の方法。
条項７．第１の複数の粒子が、約３００μｍ～約５００μｍのＤ５０粒径を有する、先行条項のいずれか一項に記載の方法。
条項８．石膏供給材料を含む石膏廃棄物（典型的には、石膏ボードおよび／またはその破砕した一部）であって、石膏供給材料が、少なくとも約５０重量％の硫酸カルシウム二水和物、および約０．０５重量％～約１０重量％の疎水性材料を含む、石膏廃棄物を、サイズ縮小プロセスに供して、第１の複数の粒子を生成することをさらに含む、先行条項のいずれか一項に記載の方法。
条項９．サイズ縮小プロセスが、石膏廃棄物を圧砕して１０インチ以下、好ましくは５インチ以下の寸法を有するフラグメントを形成することと、フラグメントを粉砕して第１の複数の粒子を生成することと、を含む、条項８に記載の方法。
条項１０．石膏供給材料が、石膏層および少なくとも１つのフェイサーシートを含み、石膏層が、少なくとも約５０重量％の硫酸カルシウム二水和物、および約０．０５重量％～約１０重量％の疎水性材料を含み、石膏供給材料が、少なくとも１つのフェイサーシートを含む石膏ボードを含む、先行条項のいずれか一項に記載の方法。
条項１１．少なくとも１つのフェイサーシートが、ガラスマットフェイサーシートまたは紙フェイサーシートのうちの少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の方法。
条項１２．サイズ縮小プロセスが、石膏層から少なくとも１つのフェイサーシートを少なくとも部分的に除去するか、または完全に除去する、条項１１に記載の方法。
条項１３．サイズ縮小プロセスが、石膏廃棄物を圧砕して１０インチ以下、好ましくは５インチ以下の寸法を有するフラグメントを形成することと、フラグメントを約２００μｍ～約８００μｍ、好ましくは約３００μｍ～約５００μｍのＤ５０粒径に粉砕し、石膏層から少なくとも１つのフェイサーシートを除去することと、を含む、条項１１に記載の方法。
条項１４．硬化石膏コアが、気体の気泡を含む、先行条項のいずれか一項に記載の方法。
条項１５．硬化石膏コアが、気体の気泡を含み、気体の気泡が、１．５ｍｍ未満、約０．５～約０．８ｍｍ、約０．３ｍｍ、または約０．３ｍｍ以下の平均断面直径を有する、先行条項のいずれか一項に記載の方法。
条項１６．形成表面上にコア層を堆積させることが、
形成表面上に水性石膏スラリーのうちの第１の一部分をスキム層として堆積させることと、
スキム層上に水性石膏スラリーのうちの第２の一部分を一次石膏層として堆積させることと、
スキム層および一次石膏層を乾燥させ、それによって硬化石膏コアを形成することと、を含む、先行条項のいずれか一項に記載の方法。
形成表面上に水性石膏スラリーのうちの第１の一部分をスキム層として堆積させることと、
スキム層上に水性石膏スラリーのうちの第２の一部分を一次石膏層として堆積させることと、
スキム層および一次石膏層を乾燥させ、それによって硬化石膏コアを形成することと、を含む、先行条項のいずれか一項に記載の方法。
条項１７．水性石膏スラリーが、第１の複数の粒子および第２の複数の粒子の組み合わされた乾燥重量に基づいて、第１の複数の粒子の約０．１重量％～約２０重量％を含む、先行条項のいずれか一項に記載の方法。
条項１８．疎水性材料が、シロキサンを含み、第１の複数の粒子が、当該シロキサンの、約０．０５重量％～約５重量％、典型的には０．１重量％～約３重量％を含む、先行条項のいずれか一項に記載の方法。
条項１９．疎水性材料が、ワックスを含み、第１の複数の粒子が、当該ワックスの、約０．５重量％～約１０重量％、典型的には１重量％～約７重量％、例えば、約３重量％～約７重量％を含む、先行条項のいずれか一項に記載の方法。
条項２０．水性石膏スラリーが、第１の複数の粒子および第２の複数の粒子の組み合わされた乾燥重量に基づいて、第１の複数の粒子の約１重量％～約１０重量％を含む、先行条項のいずれか一項に記載の方法。
条項２１．水性石膏スラリーが、第１の複数の粒子および第２の複数の粒子の組み合わされた乾燥重量に基づいて、第１の複数の粒子の約２重量％～約７重量％を含む、先行条項のいずれか一項に記載の方法。
条項２２．水性石膏スラリーが、第１の複数の粒子および第２の複数の粒子の組み合わされた乾燥重量に基づいて、第１の複数の粒子の約２重量％～約５重量％を含む、先行条項のいずれか一項に記載の方法。
条項２３．水性石膏スラリーを堆積させる前に、空気をそれに添加することをさらに含む、先行条項のいずれか一項に記載の方法。
条項２４．硬化石膏コアが、約３０体積％～約９０体積％の合計の空気体積を有する、先行条項のいずれか一項に記載の方法。
条項２５．硬化石膏コアの合計の空気体積が、約４５体積％～約８０体積％である、条項２４に記載の方法。
条項２６．硬化スキム層が、約３０体積％以下の合計の空気体積を有する、先行条項のいずれか一項に記載の方法。
条項２７．硬化スキム層が、約１０体積％以下の合計の細孔体積を有する、先行条項のいずれか一項に記載の方法。
条項２８．第１の複数の粒子のうちの少なくとも約９８重量％が、約１００μｍ～約３０００μｍの粒径を有する、先行条項のいずれか一項に記載の方法。
条項２９．石膏ボードを作るための方法であって、
水、少なくとも約５０重量％の硫酸カルシウム二水和物、および約０．０５重量％～約１０重量％の疎水性材料を含む、第１の複数の粒子であって、第１の複数の粒子のうちの少なくとも約９８重量％が、約１００μｍ～約３０００μｍの粒径を有する、第１の複数の粒子、ならびに硫酸カルシウム半水和物を含む第２の複数の粒子を組み合わせて、水性石膏スラリーを作ることと、
形成表面上に水性石膏スラリーを含むコア層を堆積させることと、
コア層を硬化させ、それによって硬化石膏コアを形成することと、を含む、方法。
水、少なくとも約５０重量％の硫酸カルシウム二水和物、および約０．０５重量％～約１０重量％の疎水性材料を含む、第１の複数の粒子であって、第１の複数の粒子のうちの少なくとも約９８重量％が、約１００μｍ～約３０００μｍの粒径を有する、第１の複数の粒子、ならびに硫酸カルシウム半水和物を含む第２の複数の粒子を組み合わせて、水性石膏スラリーを作ることと、
形成表面上に水性石膏スラリーを含むコア層を堆積させることと、
コア層を硬化させ、それによって硬化石膏コアを形成することと、を含む、方法。
条項３０．第１の複数の粒子を、第２の複数の粒子と組み合わせて、硫酸カルシウムの組み合わされた混合物を形成し、硫酸カルシウムの組み合わされた混合物に水を添加して、水性石膏スラリーを作る、条項２９に記載の方法。
条項３１．第１の複数の粒子を、第２の複数の粒子と組み合わせて、硫酸カルシウムの組み合わされた乾燥混合物を形成し、硫酸カルシウムの組み合わされた乾燥混合物に水を添加して、水性石膏スラリーを作る、条項３０に記載の方法。
条項３２．疎水性材料が、シロキサン、ワックス、および樹脂のうちの１つ以上を含む、条項２９～３２のいずれか一項に記載の方法。
条項３３．水性石膏スラリーが、第１の複数の粒子および第２の複数の粒子の組み合わされた乾燥重量に基づいて、第１の複数の粒子の約０．１重量％～約２０重量％を含む、条項２９～３２のいずれか一項に記載の方法。
条項３４．水性石膏スラリーが、第１の複数の粒子および第２の複数の粒子の組み合わされた乾燥重量に基づいて、第１の複数の粒子の約１重量％～約１０重量％を含む、条項２９～３２のいずれか一項に記載の方法。
条項３５．疎水性材料が、シロキサンを含み、第１の複数の粒子が、当該シロキサンの、約０．０５重量％～約５重量％、典型的には０．１重量％～約３重量％を含む、条項２９～３４のいずれか一項に記載の方法。
条項３６．疎水性材料が、ワックスを含み、第１の複数の粒子が、当該ワックスの、約０．５重量％～約１０重量％、典型的には１重量％～約７重量％、例えば、約３重量％～約７重量％を含む、条項２９～３４のいずれか一項に記載の方法。
以下の表１は、様々な量のシロキサン含有未焼成再生石膏を使用する４つの異なる乾式壁製品の製造を記載している。２つのタイプの廃棄物製品を処理して未焼成再生石膏を得た。
タイプ「ＭＴ」石膏を、シロキサンを含み、紙でコーティングされた石膏コアを有する石膏廃棄物から得た。より具体的には、タイプ「ＭＴ」石膏粒子は、以下の粒径分布の特徴を有していた：粒子の約２３．６重量％が８４０μｍより大きく、粒子の約４１．１重量％が３００μｍ～８４０μｍにサイジングされ、粒子の約２０．０重量％が１５０μｍ～３００μｍにサイジングされ、粒子の約１４．２重量％が１５０μｍより小さかった。微量（例えば、約１．５重量％以下）の紙および／またはガラス繊維もまた、複数の再生石膏と混合され得る。これらの粒子は、約２００μｍ～約８００μｍの範囲のＤ５０粒径を有していた。
タイプ「ＧＭ」石膏を、シロキサンを含み、繊維ガラスでコーティングされた石膏コアを有する石膏廃棄物から得た。より具体的には、タイプ「ＧＭ」石膏粒子は、以下の粒径分布の特徴を有していた：粒子の約１５．２重量％が８４０μｍより大きく、粒子の約５２．２重量％が３００μｍ～８４０μｍにサイジングされ、粒子の約１９．０重量％が１５０μｍ～３００μｍにサイジングされ、粒子の約１２．０重量％が１５０μｍより小さかった。これらの粒子は、約２００μｍ～約８００μｍの範囲のＤ５０粒径を有していた。
製造された製品「Ａ」は、紙で包んだ５／８インチの耐火ガラス繊維強化タイプＸ石膏ボードである。製品「Ｂ」は、湿気耐性およびカビ耐性の紙で包んだ５／８インチの耐火ガラス繊維強化タイプＸ石膏ボードである。製品「Ｃ」は、１／２インチの軽量石膏パネルである。製品「Ｄ」は、ガラス繊維で包んだ１インチの耐火ガラス繊維強化タイプＸ石膏ボードである。
上記の製品「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、および「Ｄ」を、以下の表２に記載される特性により首尾よく調製した。
以前には、疎水性含有石膏粒子を使用する試みは、図２の２２０および図３の３２０の石膏スラリーを崩壊させ、図２および図３の予備形成石膏コア２２５の形成を防止し、その結果、乾式壁製造プロセスを停止させる、疎水性含有石膏粒子の消泡特性のために、失敗した。崩壊した石膏コアは、約３０％未満の合計の細孔（または空気の気泡）体積を有する。これらの実施例の製造中に、２００μｍ～８００μｍの範囲の粒径を有する再生石膏粒子を用いる場合、タイプ「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、および「Ｄ」の製品ボードを製造する場合に、石膏コアの明らかな消泡および崩壊は観察されなかった。場合によっては、空気の気泡の壁の強度を増加させる総石鹸を増やすと、空気の気泡の量が疎水性含有石膏粒子による任意の消泡作用を効果的に相殺し、石膏コアの崩壊を防止し、乾式壁の製造プロセスの連続運転を可能にする。
乾燥後、上記の異なるトライアルにおける得られるボードの特性は、対照（すなわち、実施例番号１、４、７、および１０）と比較して目に見える欠陥を有さなかった。表１に示すように、再生未焼成石膏を用いて作られたボードは、焼成材料を用いて作られたボードと同じ、釘引き抜きなどの特性を本質的に有していた。
図４は、本発明に従って作られたボードの釘引き抜き強度を示している。厚さ１／２インチにより作られた石膏ボード（コアならびに上部および下部カバーシートを含む）を、様々な量の未焼成廃棄物を用いて準備した。この図は、釘引き抜き強度が対照と統計的に異ならないことを示している。対照は、第１の複数の０％を含有し、１／２インチのボードの１０００平方フィート当たり１３６０ｌｂｓの重量を有する。
したがって、本開示は、述べられた目的および利点、ならびにそこに固有のものを達成するように十分に適合される。
上記の特定の開示は例示にすぎず、本開示は、当業者であり、本明細書の教示の利益を有する者には明らかな、異なるが同等の様式において修正および実施され得る。さらに、以下の特許請求の範囲に記載されているものを除いて、本明細書に示されている構造または設計の詳細に限定を意図するものではない。
Claims (10)
- 石膏ボードを作るための方法であって、
水、少なくとも約５０重量％の硫酸カルシウム二水和物、および約０．０５重量％～約１０重量％の疎水性材料を含む、第１の複数の粒子であって、約２００μｍ～約８００μｍのＤ５０粒径を有する、前記第１の複数の粒子、ならびに硫酸カルシウム半水和物を含む第２の複数の粒子を組み合わせて、水性石膏スラリーを作ることと、
形成表面上に前記水性石膏スラリーを含むコア層を堆積させることと、
前記コア層を硬化させ、それによって硬化石膏コアを形成することと、を含む、方法。 - 前記第１の複数の粒子を、前記第２の複数の粒子と組み合わせて、硫酸カルシウムの組み合わされた混合物を形成し、
硫酸カルシウムの前記組み合わされた混合物に前記水を添加して、前記水性石膏スラリーを作る、請求項１に記載の方法。 - 前記第１の複数の粒子を、前記第２の複数の粒子と組み合わせて、硫酸カルシウムの組み合わされた乾燥混合物を形成し、硫酸カルシウムの前記組み合わされた乾燥混合物に前記水を添加して、前記水性石膏スラリーを作る、請求項１に記載の方法。
- 前記疎水性材料が、シロキサン、ワックス、および樹脂のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記第１の複数の粒子が、約３００μｍ～約５００μｍのＤ５０粒径を有する、請求項１に記載の方法。
- 前記第１の複数の粒子を生成するために、石膏供給材料を含む石膏廃棄物を、サイズ縮小プロセスに供することであって、前記石膏供給材料が、
Ａ）少なくとも約５０重量％の硫酸カルシウム二水和物、および
Ｂ）疎水性材料を含み、
前記石膏供給材料が、石膏層、および任意選択的に少なくとも１つのフェイサーシートを含み、前記石膏層が、少なくとも約５０重量％の硫酸カルシウム二水和物、および約０．０５重量％～約１０重量％の疎水性材料を含み、前記石膏供給材料が、少なくとも１つのフェイサーシートを含む石膏ボードを含む、供することをさらに含む、請求項１に記載の方法。 - 前記少なくとも１つのフェイサーシートが、ガラスマットフェイサーシートおよび紙フェイサーシートのうちの少なくとも１つを含み、前記サイズ縮小プロセスが、前記石膏層から前記少なくとも１つのフェイサーシートを少なくとも部分的に除去する、請求項６に記載の方法。
- 前記水性石膏スラリーが、前記第１の複数の粒子および第２の複数の粒子の組み合わされた乾燥重量に基づいて、前記第１の複数の粒子の約０．１重量％～約２０重量％を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記水性石膏スラリーが、前記第１の複数の粒子および第２の複数の粒子の組み合わされた乾燥重量に基づいて、前記第１の複数の粒子の約１重量％～約１０重量％を含む、請求項１に記載の方法。
- 石膏ボードを作るための方法であって、
水、少なくとも約５０重量％の硫酸カルシウム二水和物、および約０．０５重量％～約１０重量％の疎水性材料を含む、第１の複数の粒子であって、前記第１の複数の粒子のうちの少なくとも約９８重量％が、約１００μｍ～約３０００μｍの粒径を有する、前記第１の複数の粒子、ならびに硫酸カルシウム半水和物を含む第２の複数の粒子を組み合わせて、水性石膏スラリーを作ることと、
形成表面上に前記水性石膏スラリーを含むコア層を堆積させることと、
前記コア層を硬化させ、それによって硬化石膏コアを形成することと、を含む、方法。
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