JP4408276B2 - 耐水性石膏製品の添加剤 - Google Patents

Description

本出願は、２００２年１０月１１日出願の米国仮出願番号６０／４１７，７７０および２００３年３月１２日出願の米国仮出願番号６０／４５４，１６８の利益の享受を主張する。

本発明は、石膏製品の耐水性の改良に有用な添加剤に関する。また、本発明は、ろうもしくはろうの組み合わせ、アルキルフェノール、ポリナフタレンスルホン酸塩、および、デンプン複合体の混合物を含むエマルションで、石膏製品の耐水性の改良に有用なエマルションに関する。さらに、本発明は、エマルションの製造方法に関する。

石膏（硫酸カルシウム二水和物）のある性質は、工業製品および建築製品、特に石膏ボードの製造にとてもよく使用されている。石膏は、脱水と再水和の工程を通して、流し込み、成型、または他の成形によって有用な形状にできる、豊富で、一般に安価な原料である。石膏ボードを製造する基本的な材料は、二水和物から水相が除去される熱転移によって造られ、通常焼石膏と呼ばれる硫酸カルシウム（石膏）の半水の形態をしている。

石膏ボードを製造する過程で、石膏スラリーは、紙の基材に流出される。そして、続く工程において、スラリー／基材の複合物は、ローラーの間を通過することによって接合される。この接合工程と同時に、裏紙が、接合された石膏スラリーの上に配置される。したがって、石膏スラリーは、適切に接合された石膏ボードを製造するのに充分な流動性が維持されるべきである。流動性は、石膏スラリーが流れる能力を示す。

石膏ボードの製造では、石膏スラリーが限られた範囲で泡立ちやすいことも重要である。起泡性は、この泡立ち能力を示す。石膏スラリーと紙の基材が接合ローラーを通過するとき、一定の量の石膏スラリーが接合ローラーに供給されるように、石膏スラリーのある量が逆流し、ローラーの間に溜まることが必要である。起泡性は、このローラーの間で逆流する能力にとって重要である。主要なロールを使用せず、成形板を使用してもよいが、泡は、最終製品の密度の調整に重要である。

石膏スラリーが基材の上に流れ、そして、接合ローラーを通過する石膏ボードの連続製造工程の性質のため、接合された後の石膏スラリーの流入量の範囲は、石膏ボードの最終製品の寸法を整備する限界の量である。石膏スラリーを流入しない時間は、硬化前の時間となる。このため、硬化前の時間は、石膏スラリーの重要な特性である。石膏スラリーの硬化時間も重要な特性である。石膏スラリーの硬化時間は、固体の石膏ボードの完成のために、加熱下で石膏スラリーを乾燥させる時間となる。一般によく知られているように、石膏ボードの連続製造工程において、一貫した石膏スラリーの硬化時間を維持することは重要である。

石膏ボードは、吸水して壁板の強度を減少させる。通常の石膏ボード、石膏タイル、石膏ブロック、石膏成型品等の従来製品は、比較的、耐水性がない。例えば、通常の石膏ボードを水に浸すと、ボードは直ちに多量の水を吸って、大きく強度を失う。実際の試験では、石膏ボードの主材料の２インチ×４インチの円柱を約７０°Ｆで水に浸したところ、円柱は、４０分間の浸漬後に３６％の吸水率を示した。

予め石膏ボードに耐水性を付与する試みは、アスファルト、金属セッケン、樹脂、および、ろうの添加剤を石膏スラリーに混合することを含む。得られた材料は、使いにくく、主要な性質を制御するのが困難であった。ポリシロキサンを基本とした系も、石膏ボードに耐水性を与える試みとして使用されてきた。しかし、ポリシロキサンを基本とした系は、高価で、かつ使いにくかった。石膏の最終製品は、耐水膜または耐水被覆でも覆われていた。石膏製品に耐水性を与える従来の試みのある特殊な例は、石膏スラリー水の中に、溶かしたパラフィン、ろう、または、アスファルトを噴霧するものである。

石膏製品に耐水性を与える従来の試みの他の例は、パラフィンろうのようなろうのエマルションおよびアスファルトを、ろう１に対して、アスファルトを約１から約１０の割合で石膏スラリー水に加えるものである。アスファルトは常温でパラフィンろうや類似のろうに比較的溶けにくいので、高温で作製された溶液は、冷えてアスファルトとろうの境界に微小なろうの結晶が析出しがちである。

ポリビニルアルコールは、室温で石膏に耐水性を与える試みに使用されてきた。しかし、ポリビニルアルコールの系はすぐに分離しやすいので、一般に、使用前に混合し続ける必要がある。ポリビニルアルコールの系に特有の不安定さは、混合物中で層状の化合物をつくりやすい。このため、ポリビニルアルコール系では、生成物が一貫しにくい。加えて、異なる相で不安定のため、細菌の増加の可能性もある。

それゆえ、石膏製品に耐水性を与えるのに有用で、経済的に供給できる添加剤が必要である。ポリシロキサンのような高価な成分の使用が不要な耐水性添加剤が必要である。安定な耐水性添加剤が必要である。さらに、室温において安定で、石膏液に適用する前に加熱する必要がない耐水性添加剤が必要である。さらに、その安定性を維持するために連続的な混合や撹拌が不要な、安定な耐水性添加剤が必要である。さらに、系に固有である、細菌の繁殖を抑える殺菌剤の添加が不要な、安定な耐水性添加剤が必要である。もちろん、そのような添加剤は、流動性、起泡性、硬化前の時間、または、硬化時間に影響を与えないで、これらの機能を発揮すべきである。

歴史的には、ボードの製造工程で耐水性を付与するために、石膏スラリーに添加する物質は、アスファルト、融けたろう、乳化したろう／アスファルト、乳化したろう、および、種々のシリコーン製品を混ぜて得ていた。これらの従来技術の系は、多くの関連分野での実施において、全て実証された不十分さを有している。これらの不十分さは、一貫しない固形分、エマルションの不安定、広範囲な見かけ粘度、危険性の表示が必要な苛性のｐＨ、水素および硫化水素ガスの発生による健康への危険性を含むが、これらに限定されない。上記の諸問題に対応でき、石膏製品に耐水性を与えることができる添加剤が必要である。

ホウ酸ナトリウムのような複合剤と併せた、トウモロコシ、サゴヤシ、小麦、稲などから得られる一般的なデンプン種の混合物と、特にリグノスルホン酸ナトリウムである他の化合物と、Ｃ_２４以上に重合されたアルキルフェノールと、各種のろうとの混合物は、耐水性を与えるために石膏製品に混合するのに適したほぼ安定なろうエマルションを形成することが、初期の研究によって知られている。この系は、以前から入手できるろうエマルションよりかなり優位であるが、長期間の保存によりリグノスルホン酸ナトリウムが分解する結果、細菌が活性となり、ｐＨが下がること、粘度が温度に応じて変化すること、水とろうの境界で少量の分離として現れる経年変化、異常に変化するために、混合において使用する量が予想より少量となること、および、これらの組み合わせを含む多くの欠陥を有している。

本発明の実施の形態は、添加するエマルションと、吸水、粘度調整、安定性、および、スラリーの流動性の課題に対応するエマルションの製造方法とを有する。

ある実施の形態では、本発明は、少なくとも一種類のろうと、アルキルフェノールと、ポリナフタレンスルホン酸と、アルカリ金属の水酸化物と、デンプン複合体とを含むエマルションを提供する。ポリナフタレンスルホン酸とアルカリ金属の水酸化物は、反応してポリナフタレンスルホン酸塩を生じる。本実施の形態のエマルションは、エマルションを分離または凝固させずに、沸騰水でもよい熱水を加えることができる。本発明のエマルションは、室温で保存しておく時間を延長するのに適しており、また、殺菌剤の添加が不要である。本発明のエマルションは、室温で注げるような液体である。本発明のエマルションは、石膏製品に耐水性を与えるのに有用である。

他の実施の形態では、本発明は、（ａ）少なくとも一種類のろうと、アルキルフェノールを混合して第１の混合物を得る工程と、（ｂ）ポリナフタレンスルホン酸と、アルカリ金属の水酸化物と、水と、デンプン複合体とを混合して第２の混合物を得る工程と、（ｃ）第１の混合物と第２の混合物とを混合して混合物を得る工程と、（ｄ）混合物を均質化する工程と、を有するエマルションの製造方法を提供する。本発明のエマルションは、石膏製品に耐水性を与えるのに有用である。

本発明のエマルションは、石膏製品に耐水性を与えるのに有用である。本発明のエマルションは、難燃剤を含んでいてもよい。本発明のエマルションは、通常の石膏ボード、石膏／繊維の複合体のような石膏を用いて造られる複合体、および、他の石膏製品の製造に使用できる。

本発明の原理に従って、石膏製品に耐水性を与えるのに有用なエマルションについて説明する。本発明のエマルションは、石膏ボードのような石膏製品の製造に必要な石膏と水の混合物に、混合物の性質に有害な影響を与えないで添加することができる。このような性質には、流動性、起泡性、および、硬化時間が含まれる。

石膏壁板製品の製造において、壁板に、規定されたボードの浸漬試験をして得られる最大吸水を抑えるために、最終製品に耐水性を与えることは重要である。例えば、米国材料試験標準（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）ＡＳＴＭ １３９６やその下位分類には、そのような試験が記載されている。

初期から使用されている一般的なデンプンの混合物は、特有な粘度の凝固状態になるために、料理時間／温度が必要であること知られている。さらに、初期の粘度は変動し、そして保存状態や添加の化学変化によって影響される広範囲な変動をし続けることが示されている。このことが、これらの系の予想できない性質に寄与する。全て適切な関係な、酸で変性された、ヒドロキシエチル化された、酸化された、および／または、陽イオン化されたデンプン化合物を、複合剤および重合されたアルキルフェノールと結合したポリナフタレンスルホン酸塩と組み合わせて利用することによって、不十分さが是正され、吸水抑制添加剤として優れた性能を有するろうエマルションが得られることが見出された。これらの新しく見出された組み合わせは、高温および低温の両方で高水準の安定性を有し、変化しない、予定の粘度を有し、以前の系では細菌活性を調整するために必要とされた殺菌剤の添加の必要性をなくし、更に他の添加製品より高水準の耐水性を有する。

さらに、ホウ酸化合物、モリブデン酸化合物、および、モリブデン化合物は、驚くべき効果的な複合剤である。有用な複合剤の例は、ホウ酸ナトリウム（ボラックス）、ホウ酸マグネシウム、および、他のホウ酸化合物と、モリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸マグネシウム、他のモリブデン酸化合物と、二硫化モリブデンおよび他のモリブデン化合物を含むが、これらには限定されない。

変性されたデンプンに対する複合剤（例えば、テトラホウ酸ナトリウム十水和物、モリブデン酸ナトリウム二水和物、二硫化モリブデン、または、他の化合物）の比は、ボード／スラリーの工程において、他の必要な性質、すなわち、泡の維持性およびスラリーの添加互換性に大きな影響を及ぼす。この新しく見出された化学は、共通の界面活性剤および分散助剤として以前に使用されたリグノスルホン酸ナトリウムを不要にし、そして、細菌の活性を抑えるための殺菌剤を不要にする。

さらに、これらの組み合わせとこれらの比は、特徴的で、ろうエマルションの安定性と性能を示すのに必要であり、一定の製造工程では必要である。デンプン：ホウ酸、デンプン：モリブデン酸、または、デンプン：モリブデン化合物の比の範囲は、重量比で約４：１から約２０：１の範囲とすることができる。

水、複合剤（すなわち、ホウ酸化合物、モリブデン酸化合物、または、モリブデン化合物）、および、デンプンは、本発明の実施の形態で有用なデンプン複合体を造るために、最初に一緒にする。次に、ポリナフタレンスルホン酸と水酸化カリウムを、デンプン複合体の水溶液に加える。この混合は約１８５°Ｆから約２０５°Ｆの温度で行われ、デンプンが最大のゲル状態になるまで、典型的には約２０から約３０分間、維持される。ろうの混合物を、重合されたアルキルフェノールと合わせ、約１８５°Ｆから約２０５°Ｆの温度に導く。そして、現場で界面活性剤を形成するために、ろうの相を水相に加え反応させる。重合されたアルキルフェノールとポリナフタレンスルホン酸の組み合わせと反応によって、陰イオン界面活性剤／分散剤が形成され、これがろうの結晶を変性し、ろうの結晶のめっきおよび自己結合を抑え、その代わりに、石膏に移されるまで極性によって分離状態で残存する。そして、反応系は、約２，０００から約４，０００ｐｓｉの圧力下で均質化装置を通過して、最終的なろうエマルションの安定性および粘度を調整するために、指定の速度で冷却される。均質化された混合物は、約１３５°Ｆから約１４５°Ｆの温度で均質化装置に存在する。そして、混合物を約８０°Ｆから約１１０°Ｆに冷却する。冷却速度は、ろうの結晶化や溶液の破壊を起こさないように調整される。

ポリナフタレンスルホン酸との混合は、ろうの結晶を負に帯電させるのを促進し、ろうが並ぶ活性点を与え、耐水性を与える被覆を形成する。さらに、変性したデンプン化合物を上述した他の化合物と適切な比で組み合わせて利用することによって、低粘度の系が改良され、固形分が約４０重量％から約６０重量％の広範囲でも、有効で使用に適するようにできるのを見い出した。

エマルションの調製：
エマルションは、ある容器内のろうと界面活性剤（「ろう混合物」）と、他の容器内の水と複合剤（ホウ酸化合物、モリブデン酸化合物、または、モリブンデン化合物）とコーンスターチ（「水混合物」）とを加熱することによって調製した。双方の混合物をそれぞれ混ぜながら約１８５°Ｆ（８５℃）に加熱した。次に、ろう混合物を水混合物に混ぜながら注いだ。そして、得られた混合物を均質化装置に入れた。均質化しながら、ミセルの直径が約０．６ミクロンから約１．８ミクロンに分布させることが好ましい。しかしながら、ミセルの直径を約０．５ミクロンから約２．５ミクロンに分布させてもよい。この均質化の水準は、例えば、約２，０００から約４，０００ｐｓｉｇで、二穴均質化装置（ｄｕａｌ ｏｒｉｆｉｃｅ ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｅｒ）を用いて達成してもよい。

均質化された混合物は、均質化工程の後に冷却するのが好ましい。均質化された混合物は、およそ１８５°Ｆから約１００°Ｆに冷却するのが最も好ましい。これは、均質化された混合物を、室温に維持された水に浸した冷却管（ｃｏｏｌｉｎｇ ｃｏｉｌ）に通すことによって達成てもよい。

ＨＬＢ値：
親水性／疎水性の比（「ＨＬＢ」）の値は、化合物の水への溶解性と関連がある。低いＨＬＢ値を有する乳化剤は油に溶ける傾向にあり、高いＨＬＢ値を有する乳化剤は水に溶ける傾向にある。典型的には、水に溶けるまたは水に混ざる乳化剤は、ここで述べた代表的な油／水のエマルションを製造するために、油やろうを可溶化するために、または、多少の洗浄性を得るために使用される。したがって、ＨＬＢ値は、乳化剤または乳化系の特性を評価したり選択したりするために使用できる。

２以上の成物を混ぜ合わせたとき、混合物のＨＬＢ値は、個々の構成物のＨＬＢ値の重量平均である。以下の式は、材料の混合物のＨＬＢ値を算出するのに使用できる。

ここで、Ｑ_１は材料１の重量、ＨＬＢ_１は材料１のＨＬＢ値、Ｑ_２は材料２の重量、ＨＬＢ_２は材料２のＨＬＢ値、Ｑ_ｎは材料ｎの重量、ＨＬＢ_ｎは材料ｎのＨＬＢ値である。

試料：
試料は、石膏５０グラム、水３５．９７グラム、および、明細書記載のエマルション１．９２グラムを混合して作製した。対照物は、エマルションを添加しなかった。石膏、水、および、添加していたらエマルションを一緒に混ぜて１分間放置した。そして、この混合物を更に３０秒間混ぜた。２回目の混合の後、試料の流動性試験を行った。

流動性試験
上記によって混合された試料を平らな面に注ぎ、最終的なパティ（ｐａｔｔｙ）の直径を測定した。パティの直径は、試料の流動性の指標である。直径が大きければ大きいほど、試料の流動性は大きくなる。

起泡試験
起泡試験は、ろうエマルションの石膏スラリー内の泡の安定性への影響を評価するために用いられる。この試験では、市販の起泡剤０．６０グラムと、ろうエマルション２グラムを計量する。起泡剤とエマルションを、１００グラムの水と共に、ミキサーに入れる。混合物は、２０秒間混ぜられる。この混合工程が終わると、泡が直ちに混合カップからあふれ出て空の１５０ｍｌビーカに流れ込む。余分な泡は、ビーカから取り去られる。混合カップに残っている泡は、離される。泡の密度は、１５０ｍｌビーカ内の泡の重量を測定することによって決定される。混合を止めてから２分経過した後、混合カップ内に残った泡に含まれる液体は、排出され捨てられる。きれいな空の１５０ｍｌビーカは、残った泡で満たされあふれ出て、余分な泡は取り去られる。２回目の泡の密度は、上述のようにして決定される。本発明のエマルションでは、泡の密度は適切で、２０秒間のものの測定では、１５０ｍｌ当たり約４０から約６５グラムに分布し、２分間のものの測定では、１５０ｍｌ当たり約１０から約４５グラムに分布した。

吸水試験：
流動性試験で作製したパティを、１１０°Ｆで少なくとも２４時間乾燥させた。この時間が終わると、パティの重量を測定し、その重量を記録した。次に、乾燥したパティを２時間水に浸した。２時間の浸漬後のパティの重量を測定し、その湿重量を記録した。そして、残留水分の百分率を、これらの異なる２種類の重量に基づいて算出した。

材料：
本発明の混合物では、様々な出所の石膏が使用できる。しかし、石膏試料を水和するのに必要な水の量は、試料の純度に応じて多様である。

本発明の各実施の形態において有用なろうは、約１２０°Ｆから約１５０°Ｆ、好ましくは約１３５°Ｆから約１４５°Ｆの融点を有する商業上知られたどんなろうでも選択できる。このようなろうは、一般に、揮発性が低く、標準の熱重量分析で約１０％未満の重量損失を示す。また、これらのろうに含まれる油分含有量は、一般に、約１重量％未満である。これらのろうは、３６の炭素鎖の長さであるＣ_３６かそれを超える平均鎖長を有する、比較的高い分子量を有する。

ある実施の形態では、１以上のろうとケン化するものが有用である。ここでは、ケン化したろうが、添加された界面活性剤として機能する。この点で有用なろうは、酸価またはケン化価を有し、融点が約１８０°Ｆより高いろうに限定される。このようなろうのケン化は、ろうに水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのような強塩基を混合することによって行うことができる。本発明のエマルションの中でケン化されたろうは、モンタンろう、カルナウバろう、みつろう、シロヤマモモろう、カンデリラろう、キャランデイ（ｃａｒａｎｄａｙ）ろう、ヒマろう、エスパルトろう、木ろう、オーリカリー（ｏｕｒｉｃｕｒｙ）ろう、レタモセリミンビ（ｒｅｔａｍｏ−ｃｅｒｉ ｍｉｍｂｉ）ろう、セラック、鯨ろう、サトウキビろう、羊毛ろう、および、その他のろうを含む。ろうをケン化するのに必要な強塩基材料の量は、ろうのケン化価に基づいて算出できる。例えば、１０００で割ったケン化価は、ろう１グラム当たりに加える水酸化カリウムのグラム量と等しい。

本発明のエマルションに使用するデンプンは、デンプン複合体である。デンプンは、エマルションの製造中に、現場で複合してもよいし、エマルションへの添加前に複合してもよい。デンプンは、ホウ酸化合物、モリブデン酸化合物、または、モリブデン化合物のような複合剤とデンプンとを混合して複合するのが好ましい。例えば、好ましいホウ酸化合物は、テトラホウ酸ナトリウム十水和物である。例えば、好ましいモリブデン酸化合物は、ヘプタモリブデン酸アンモニアである。例えば、好ましいモリブデン化合物は、二硫化モリブデンである。デンプンの複合に有用な他の化合物は、二ホウ酸アンモニウム、ペンタホウ酸アンモニウム、ペンタホウ酸カリウム、テトラホウ酸カリウム、テトラホウ酸リチウム、および、ホウ酸マグネシウム化合物； ジモリブデン酸アンモニウム、ヘプタモリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸バリウム、モリブデン酸カルシウム、モリブデン酸リチウム、モリブデン酸マグネシウム、モリブデン酸ナトリウム、および、モリブデン酸カリウム； ならびに、他のモリブデン化合物などを含む。本発明のデンプン複合体の製造に有用なデンプンは、トウモロコシ、稲、小麦、芋、サゴヤシ、および、他のデンプンが含まれるが、これらには限定されない。デンプンに対する複合剤（ホウ酸化合物、モリブデン酸化合物、または、モリブデン化合物）の比は、エマルション中のデンプン複合体の機能にとって重要である。デンプンに対する複合剤（ホウ酸化合物、モリブデン酸化合物、または、モリブデン化合物）の重量比が１：２０の低さであってもよいことが分かった。その比は、１：３．５の高さであってもよいが、この比以上では、石膏の混合物および石膏の最終製品の好ましい性質の安定性を維持するためには、エマルション中に大量のデンプン複合体が必要となる。これらの好ましい性質は、流動性、起泡性、および、耐水性を含む。

アルキルフェノールをエマルションに混合することは、最終的な石膏製品が低い吸水性を示すのに重要であることが分かった。ここで「アルキルフェノール」とは、長鎖アルキル基を有するフェノール化合物をいう。長鎖アルキル基は、直鎖構造であっても分枝構造であってもよい。長鎖アルキル基は、Ｃ_２４からＣ_３４（２４から３４の炭素鎖の長さ）であってもよい。このようなアルキルフェノールは、長鎖、Ｃ_２４からＣ_３４（２４から３４の炭素鎖の長さ）に重合されたメチレンが結合したアルキルフェノール、フェナート塩、カルシウムフェナート、分枝した長鎖のカルシウムアルキルフェノール、直鎖の長鎖のカルシウムアルキルフェノール、ならびに、アミン基で置換されたおよび置換されていないマレイン酸の重合体の複合体を含む。本発明の混合物に有用なアルキルフェノールの一例を以下に示す。

一種類のろう添加剤を使用する実施の形態において、二種類の界面活性剤の系では、室温および高温の両方で安定したエマルションが得られることが分かった。このような安定したエマルションには、エマルションを分離または凝固させることなく、例えば、熱水や沸騰水を加えることができる。二種類の界面活性剤の系は、約８．９から約１４の範囲のＨＬＢ値を与えるために、特有の界面活性剤の混合物の比を使用する。それぞれの界面活性剤が６より大きいＨＬＢ値を有する界面活性剤の混合物が好ましい。本発明の二種類の界面活性剤の系の一例は、ドデシルイソプロパノールアミンベンゼンスルホン酸および非イオンエトキシ化アリルフェノールの組み合わせである。ドデシルイソプロパノールアミンベンゼンスルホン酸は、デラウェア州ウィルミントンのユニケマから、商品名ＳＤ１１２１として入手できる。ある非イオンエトキシ化アリルフェノールは、エトックス２９３８として、サウスカロライナ州グリーンビルのエトックス社から入手できる。一方、アルコキシ脂肪酸エステルは、二種類の界面活性剤の系を形成するために、ドデシルイソプロパノールアミンベンゼンスルホン酸と混合してもよい。あるアルコキシ脂肪酸エステルも、エトックス２９１４として、サウスカロライナ州グリーンビルのエトックス社から入手できる。

ある本実施の形態では、分散助剤または流動性調整剤は、石膏／エマルション混合物の流動性を維持するのに有用であることが分かった。このような分散剤は、強い疎水物であり、したがって、良好な脱泡剤である。このようなある分散剤は、ポリ（オキシ−１，２−エタンジイル），α−フェニル−ω−ヒドロキシスチレン化物である。

殺菌剤は、本発明において、含めることができる。殺菌剤の一例は、ＭＥＴＡＳＯＬ Ｄ３ＴＡ、すなわち、３，５−ジメチル−テトラヒドロ−１，３，５，２Ｈ−チアジアジン−２−チオンである。ＭＥＴＡＳＯＬ Ｄ３ＴＡは、テキサス州ヒューストンのオンド−ナルコから入手できる。

ポリナフタレンスルホン酸塩は、本発明で必要とされる。ポリナフタレンスルホン酸の一例は、ＤＩＳＡＬ ＧＰＳである。ポリナフタレンスルホン酸とアルカリ金属の水酸化物は、反応してポリナフタレンスルホン酸塩を生じる。ＤＩＳＡＬ ＧＰＳは、カナダのケベック州モントリオールのハンディケミカルから入手できる。

ポリナフタレンスルホン酸を含むろうエマルション
エマルションは、少なくとも一種のろうと、アルキルフェノールと、ポリナフタレンスルホン酸塩と、デンプン複合体とを混合し均質化して形成することができる。以下の表１は、本実施の形態によって製造されたエマルションの例を示す。石膏／エマルション混合物と石膏製品の試験結果も示されている。全ての混合物および均質化物は、上述のように製造され、上述のように試験された。

表１のエマルションは水と混合され、石膏は、水とエマルションの混合物に添加される。そして、水／エマルション／石膏の混合物は、上述のように試料に形成される。上記した標準試験は、試料の性質を評価するのに使用される。例えば、試料は、吸水百分率の試験をされ、表１に示す値の範囲で測定された。さらに、上記で使用したボラックスに代えて、複合剤としてモリブンデン酸化合物またはモリブンデン化合物を使用して、類似のエマルションが製造できる。

本発明の混合物の典型的な混合範囲を、以下の表２に示す。

多種のろうの系の比較
エマルションは、二種類のろう、共通の界面活性剤、アルキルフェノール、および、デンプン複合体を混合し均質化することによって形成できる。以下の表３は、本実施の形態に基づいて製造されたエマルションの例を示す。石膏／エマルション混合物と石膏製品の試験結果も示されている。全ての混合物および均質化物は、上述のように製造され、上述のように試験された。

ろう３８１６は、硬いパラフィンろうであり、ジョージア州ダラスのハネウェル／アスターから入手できる。表３に示すエマルションでは、コーンスターチは、テトラホウ酸ナトリウム十水和物と混合されている。モンタンろうは、現場で水酸化カリウム（ＫＯＨ）を加えることによってケン化された。一方、複合剤は、他の有用なホウ酸化合物、モリブデン酸化合物、または、モリブデン化合物であってもよい。

一種のろうの系の比較
エマルションは、一種類のろう、二種類の界面活性剤の系、アルキルフェノール、および、デンプン複合体を混合し均質化することによって形成できる。以下の表４は、本実施の形態に基づいて製造されたエマルションの例を示す。石膏／エマルション混合物と石膏製品の試験結果も示されている。全ての混合物および均質化物は、上述のように製造され、上述のように試験された。

上記の表４に示すように、一種類のろう、二種類の界面活性剤の系、アルキルフェノール、および、デンプン複合体の組み合わせは、石膏製品に応じて吸水量をかなり減らす。一方、複合剤は、他の有用なホウ酸化合物、モリブデン酸化合物、または、モリブデン化合物であってもよい。

エマルション中にホウ酸またはリン酸三ナトリウムを使用することは、このようなエマルションを含む石膏製品に、２つの更なる利点を与える。例えば、ホウ酸またはリン酸三ナトリウムは、難燃化合物として有用であり、これらの化合物は、天然の殺菌剤である。このため、石膏製品に難燃化合物を加えたものは、これらの石膏製品の使用者に必ず利益を及ぼす。また、本発明のエマルションは、エマルションで細菌が繁殖するのを防ぐための、他の殺菌剤の追加を要しない。

表５は、本発明のある実施の形態で得られた優位な性能を示す。吸水試験は、上述の手法によって行われた。

この実験結果は、石膏混合物に使用する改良されたエマルションを示す。改良されたエマルションは、試料による吸水量がオーダーで思いがけないほど減少している。ポリナフタレンスルホン酸を使用することによって、石膏の調合から、リグニン化合物および殺菌剤を削除できる。これらの２つの化合物の削除が、本発明のエマルションを使用する石膏混合物の製造および原価を改良する。

本発明の原理に従って、エマルションおよびこのようなエマルションを使用して製造する石膏製品について説明した。このエマルションは、石膏製品に耐水性を与えるのに有用である。実施例および本発明の最良の形態を説明したが、これらの実施例は、単に説明に過ぎない。発明の趣旨および請求の範囲の意図に反しない変更ができることは、当業者にとって明らかである。

Claims (17)

1. 石膏製品に耐水性を与えるのに有用なエマルションであって、
   少なくとも一種類のろうと、
   アルキルフェノールと、
   ポリナフタレンスルホン酸と、
   アルカリ金属の水酸化物と、
   水と、
   デンプンと、ホウ酸化合物、モリブデン酸化合物、および、モリブデン化合物からなる群から選択される複合剤との複合体であるデンプン複合体と、
   を有することを特徴とするエマルション。
2. 前記アルカリ金属の水酸化物は、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムからなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載のエマルション。
3. 前記アルキルフェノールは、Ｃ_２４からＣ_３４のメチレンが結合したアルキルフェノールであることを特徴とする請求項１記載のエマルション。
4. 前記複合剤は、テトラホウ酸ナトリウム十水和物であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエマルション。
5. 前記デンプンは、変性されていないデンプン、酸で変性されたデンプン、ヒドロキシエチルデンプン、酸化デンプン、および、陽イオンデンプンからなる群から選択されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエマルション。
6. 前記デンプンは、酸で変性されたデンプンであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエマルション。
7. 前記デンプンに対する前記複合剤の重量比は、約１：４から約１：２０であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエマルション。
8. 石膏製品に耐水性を与えるのに有用なエマルションの製造方法であって、
   （ａ）少なくとも一種類のろうと、アルキルフェノールを混合して第１の混合物を得る工程と、
   （ｂ）ポリナフタレンスルホン酸と、アルカリ金属の水酸化物と、水と、デンプンと、ホウ酸化合物、モリブデン酸化合物、および、モリブデン化合物からなる群から選択される複合剤との複合体であるデンプン複合体とを混合して第２の混合物を得る工程と、
   （ｃ）前記第１の混合物と前記第２の混合物とを混合して混合物を得る工程と、
   （ｄ）前記混合物を均質化する工程と、
   を有することを特徴とするエマルションの製造方法。
9. 前記アルカリ金属の水酸化物は、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムからなる群から選択されることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 前記（ａ）工程と前記（ｂ）工程とは、更に、前記第１の混合物と前記第２の混合物とを、約１８５°Ｆから約１９５°Ｆの温度範囲に加熱する工程を有することを特徴とする請求項８記載の方法。
11. 前記（ｄ）工程は、少なくとも３５００ｐｓｉの圧力下で行われることを特徴とする請求項９記載の方法。
12. 前記アルキルフェノールは、Ｃ_２４からＣ_３４のメチレンが結合したアルキルフェノールであることを特徴とする請求項８記載の方法。
13. 前記複合剤は、テトラホウ酸ナトリウム十水和物であることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記デンプンは、変性されていないデンプン、酸で変性されたデンプン、ヒドロキシエチルデンプン、酸化デンプン、および、陽イオンデンプンからなる群から選択されることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記デンプンは、酸で変性されたデンプンであることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記デンプンに対する前記複合剤の重量比は、約１：４から約１：２０であることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
17. 石膏製品に耐水性を与えるのに有用なエマルションであって、
    エマルションの総重量に対して約２５％から約４０％の重量の少なくとも一種類のろうと、
    エマルションの総重量に対して約２．５％から約４．５％の重量のケン化性のろうと、
    エマルションの総重量に対して約０．２５％から約１０．０％の重量のアルキルフェノールと、
    エマルションの総重量に対して約０．２５％から約５．０％の重量のポリナフタレンスルホン酸と、
    エマルションの総重量に対して約５５％から約６５％の重量の水と、
    エマルションの総重量に対して約０．５％から約１．５％の重量のアルカリ金属の水酸化物と、
    エマルションの総重量に対して約１．５％から約３．５％の重量のデンプン複合体と、
    を有し、
    前記デンプン複合体は、デンプンと、ホウ酸化合物、モリブデン酸化合物、および、モリブデン化合物からなる群から選択される複合剤と、を備え、
    前記デンプンと前記複合剤は、約４：１から約２０：１の重量比を有することを特徴とするエマルション。