JP6721643B2 - 石膏コア、スラリー、及び石膏パネル - Google Patents
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Description
この特許出願は、2011年2月25日に出願された、発明の名称を「Lightweight,Reduced Density Fire Rated Gypsum Panels」とする、米国仮出願特願第61/446,941号の優先権の利益を主張し、その内容全体は、参照により本願明細書に組み込まれる。
母体を生じる。
、典型的に、その期待される使用および用途により、厚みを約1/4インチから約1インチに変動する。前記パネルは、1つ以上の締結要素、例えば、ネジ、釘および/または接着剤を使用する、壁、天井および他の同様の系を形成するのに使用される、各種の構造要素に適用されてもよい。
の1つの最大温度、および/または、センサ温度の平均に基づいている。
のX型石膏パネルおよび他の非常に重く、高密度な石膏パネルと同等の収縮耐性の観点から、耐火性を提供するのに有効な量で、前記石膏コアに包含され得る。前記高膨張粒子は、第1の非膨張段階と加熱時の第2の膨張段階とを有し得る。このようなパネルは、さらに、x−y方向(幅−長さ)の高温収縮および断熱特性、ならびに、z−方向(厚さ)の高温厚み膨張特性の観点から、耐火性を提供し得る。その耐火性は、市販のX型石膏パネルおよび、等級No.5のバーミキュライトを含む市販の石膏パネルを含めた、他の非常に重く、高密度な市販のパネルと同等か、または、顕著により高い。さらに他の実施形態では、本開示の原理に基づいて形成されたパネルは、アッセンブリ、例えば、少なくとも市販のX型石膏パネルおよび、他の重く、高密度な市販のパネルと同等の業界基準の燃焼試験に供されるものにおける、燃焼性能を提供し得る。このような業界基準の燃焼試験としては、制限されず、UL U305、U419およびU423の完全な燃焼試験ならびに、それと同等の燃焼試験についての、手法および仕様において説明されるものがあげられる。
、本開示の原理に基づいて形成されたパネルを使用するアッセンブリは、約300°F未満の最大単一センサ温度、および/または、約55分の時間経過での約280°F未満の平均センサ温度を提供し得る。
バーシートの組成および重量、前記パネルコアへの他の添加剤、および、前記石膏スタッコの品質を考慮して、所望のパネル特性を提供するのにさらに調節され得る。
ネル重量)を有し、例えば、SHEETROCK(登録商標)銘柄FIRE CODE(登録商標)X型パネルである。
cfを含み得る。このようなパネル密度を有する、厚さ5/8インチ、4フィート×8フィートのパネルについて、前記パネルの重量は、それぞれ、約1600lb/msfから約2055lb/msf、約1700lb/msfから約2000lb/msf、および、1850lb/msfから約1950lb/msfであり得る。他の厚さおよび寸法のパネルについては、前記パネルの重量は、比例的に変動してもよい。例えば、同じ密度を有するが、1/2インチの呼び厚さを有するパネルの場合、前記パネルの重量は、前述の厚さ5/8インチのパネルにおける重量の約80%であろう。同様に、同等の密度および寸法を有するが、3/4インチの呼び厚さを有するパネルについて、前記パネルの重量は、前述の厚さ5/8インチのパネルの約120%でもよい。
は非レベリング剤、増粘剤、殺菌剤、防かび剤、pH調節剤、着色剤、撥水剤、充填材およびそれらの混合物である。一部の実施形態では、本開示の原理に基づいて形成された石膏パネルは、その石膏コアに、無機材料、例えば、クレイ、コロイド状シリカまたはコロイド状アルミナを包含してもよい。このような実施形態のほとんどにおいて、このような無機材料は、高温条件下における前記石膏パネルの収縮耐性に、実質的に影響を及ぼすであろう量ではない。
前記石膏パネルコアの結晶母体を形成するのに使用される前記スタッコ(または焼成石膏)成分は、典型的に、天然または合成の供給源からの、β硫酸カルシウム半水化物、水溶性硫酸カルシウム無水物、α硫酸カルシウム半水化物またはそれらのいくつかもしくは全ての混合物を含む。一部の実施形態では、前記スタッコは、非石膏材料、例えば、少量のクレイまたは、前記石膏源に関連する他の成分、もしくは、焼成、処理および/またはミキサーへのスタッコの導入中に添加される他の成分を含んでもよい。
本開示の原理に基づいて形成された、軽量、低密度の石膏パネルは、典型的な従来の耐火性石膏パネルの半水石膏における品質向上に頼らず、または、主に従来の比較的低膨張バーミキュライト、例えば、「等級No.5」と呼ばれる非膨張バーミキュライト(約0.0157インチ(0.40mm)未満の典型的な粒子サイズを有する)に頼らずに、炎および関連する高温加熱条件への耐性に関して、特有の予期しない結果を達成し得る。前述のように、本開示の原理に基づいて形成されたパネルは、等級No.5バーミキュライト(米国の評点方式)および、市販の耐火性石膏パネルに使用されてきた他の低膨張バーミキュライトと比較して、高い体積の膨張を有するバーミキュライトの種類における、高膨張粒子を使用し得る。
積膨張を有する。対照的に、等級No.5非膨張バーミキュライトは、典型的に、約1560°F(約850℃)で、約225%の体積膨張を有する。なお、高膨張バーミキュライトと同等の特性を有する他の粒子も、本開示の原理に基づいて形成されたパネルの実施形態に使用され得る。一部の実施形態では、高膨張バーミキュライトは、約1560°F(約850℃)の温度のチャンバに一時間置かれた後、元の体積の約300%から約380%の体積膨張を有するものが使用され得る。
当業者により理解されるように、本開示の原理に基づいて形成されたパネルの調製に使用する前記コアスラリー配合の実施形態は、でんぷんを含み得る。本開示の原理に基づいて形成されたパネルの一部の実施形態、および、このようなパネルを調製するための方法では、図19の表Iに記載等の前記コアスラリー配合は、予めゼラチン化されたでんぷん、または機能的に同等のでんぷんを含む。未処理のでんぷんは、少なくとも185°Fの温度の水中で、でんぷんを加熱することにより、または、前記パネルコアに使用されるでんぷんのゲル生成を引き起こす他の周知の方法により、予めゼラチン化され得る。前記でんぷんは、乾燥状態、予め分散された液体状態または両方の組み合わせで、前記コアスラリーに包含されてもよい。乾燥状態では、でんぷんは、他の乾燥成分と共に、または、別々の添加過程、工程および段階において、前記コアスラリーミキサーに添加されてもよい。前記予め分散された状態では、でんぷんは、他の液体成分、例えば、計量水等と共に、または、別々の添加過程、工程および段階において添加されてもよい。
図19の表Iに記載のもの等の繊維を包含する一部の実施形態、およびこのようなパネルを調製する方法では、前記繊維は、鉱物繊維、炭素繊維および/またはガラス繊維ならびに、このような繊維の混合物、ならびに、前記パネルに同等の利益を提供する他の同等の繊維を含んでもよい。一部の実施形態では、ガラス繊維は、前記石膏コアスラリーおよび得られた結晶コア構造に包含される。このような実施形態の一部における前記ガラス繊維は、約0.5から約0.75インチの平均長さ、および、約11から約17ミクロンの直径を有し得る。他の実施形態では、このようなガラス繊維は、約0.5から約0.675インチの平均長さ、および、約13から約16ミクロンの直径を有してもよい。さらに他の実施形態では、E−ガラス繊維は、約800℃を上回る軟化点を有するものが使用される。このような繊維種の1つは、少なくとも900℃以上の軟化点を有する、(Owens Corningから入手できる)Advantex(登録商標)ガラス繊維である。ミネラルウールまたは炭素繊維、例えば、当業者に公知のものが、前述のもの等のガラス繊維の代わりに、または同ガラス繊維と組み合わせて使用されてもよい。
本開示の原理に基づいて形成されたパネルにおける一部の実施形態、およびこのようなパネルを調製する方法では、図19の表Iに記載のもの等のリン酸塩または他のリン酸イオンの供給源が、前記パネル石膏コアを生産するのに使用される前記石膏スラリーに添加される。このようなリン酸塩の使用は、リン酸塩を含まない混合物から形成された固まった石膏と比較して、向上された、強度、永久歪みへの耐性(例えば、たわみ耐性)および寸法安定性を有する石膏コアの提供に寄与し得る。このような実施形態の一部では、前記リン酸塩源は、前記コアにおける半水石膏が水和し、石膏二水和物結晶コア構造を形成する間(例えば、プレートの形成と形成過程の窯セクションとの間の時間の間)に、前記パネルおよびパネルコアに対する寸法安定性または湿潤強度を提供する量で添加される。加えて、ここで留意すべきは、添加されたリン酸塩が凝結遅延剤として作用する程度において、適切な促進剤が、前記リン酸塩のいくらかの不都合な遅延効果を打開するのに必要なレベルで、添加され得ることである。前記リン酸塩は、通常、前記コアスラリーミキサーに典型的に添加される乾燥成分、および、前記ミキサーに添加される液体成分と共に、または、他の段階もしくは過程において、乾燥状態および/または液体状態で添加される。
基づく適切な非環式ポリリン酸塩としては、制限されず、ピロリン酸塩、トリポリリン酸塩、約6から約27の繰り返しリン酸ユニットを有するヘキサメタリン酸ナトリウム、約6から約27の繰り返しリン酸ユニットを有するヘキサメタリン酸カリウム、約6から約27の繰り返しリン酸ユニットを有するヘキサメタリン酸アンモニウム、およびそれらの組み合わせがあげられる。本開示に準拠した好ましい非環式ポリリン酸塩は、ICL Performance Products LP、St.Louis、MissouriからのCALGON.RTMとして市販されている。同CALGON.RTMは、約6から約27の繰り返しリン酸ユニットを有するヘキサメタリン酸ナトリウムである。
本開示の原理に基づいて形成された軽量、低密度の耐火性パネルの他の実施形態、およびこのようなパネルを調製する方法では、図19の表Iに記載のもの等の分散剤が、前記石膏コアスラリーに含まれ得る。前記分散剤は、他の乾燥成分と共に乾燥状態で、および/または、他の液体成分と共に液体状態で、前記コアスラリーミキサーに、または他の工程もしくは過程に添加されてもよい。
MAR D等の乾燥固体または粉末状態で使用され得る。
本開示の原理に基づいて形成されたパネルの一部の実施形態、および、このようなパネルを調製するための方法では、前記パネルコアは、本願明細書において高効率ヒートシンク添加剤(「HEHS添加剤」)と呼ばれる1つ以上の添加剤を含んでもよい。このような添加剤は、前記パネルコアの石膏二水和物成分からの脱水および水蒸気の放出を生じる温度範囲における、当量の石膏二水和物のヒートシンク性能を上回るヒートシンク性能を有する。このような添加剤は、典型的に、石膏二水和物がするのと同様または類似の温度範囲において、水蒸気を放出して崩壊する、アルミニウム三水和物または他の金属水酸化物等の組成物から選択される。当量の石膏二水和物と比較して、向上されたヒートシンク効率を有する他のHEHS添加剤(またはHEHS添加剤の組み合わせ)が使用され得るが、好ましいHEHS添加剤は、石膏二水和物と比較して、十分に向上されたヒートシンク効率を提供し、重量のいくらかの増加、または、耐火性または他の高温用途の目的で石膏パネルに使用された場合における、前記HEHS添加剤の他の望ましくない特性を相殺する。
らの実施形態では、水酸化マグネシウムHEHS添加剤は、好ましくは、180℃以上から205℃で、約1000ジュール/グラムより大きい、例えば、約1350ジュール/グラムの分解熱を有する。このような実施形態では、任意の適切な水酸化マグネシウムは、例えば、Akrochem Corp.of Arkon、OH等の商業的な供給元から市販されるものが使用され得る。
所定の凝結遅延剤(厚さ5/8インチのパネルにおいて、約2lb/MSF(おおよそ、9.8g/m2)以下)または、乾燥促進剤(厚さ5/8インチのパネルにおいて、約35lb/MSF(おおよそ170g/m2)以下)が、前記コアスラリーの一部の実施形態に添加されて、前記スタッコの水和反応が起こる速度を修飾し得る。「CSA」は、約5%の糖類と共に粉末にした、約95%の硫酸カルシウム二水和物を含む好ましい所定の促進剤の一例であり、前記糖類をカラメルにするために250°F(1−21℃)に加熱される。CSAは、USG Corporation、Southard、Oklahoma plantから入手でき、米国特許第3,573,947号明細書に基づいて製造され得る。同特許は、参照により本願明細書に組み込まれる。硫酸カリウムは、好ましい促進剤のもう1つの例である。もう1つの典型的な好ましい促進剤である「HRA」は、100ポンドの硫酸カルシウム二水和物あたり、約5から約25ポンドの割合で糖類を含む、新鮮に粉末にした、硫酸カルシウム二水和物である。HRAは、さらに、米国特許第2,078,199号明細書に記載され、同特許は、参照により本願明細書に組み込まれる。
泡は、前述の低減されたコア密度およびパネル重量を提供する量で、前記コアスラリーに導入され得る。適切な量での前記コアスラリーへの前記泡の導入、配合および過程は、最終的な乾燥パネルのコア内に、空気細孔および前記空気細孔間の壁の所望のネットワークおよび分布を生じさせ得る。一部の実施形態では、泡組成物および泡導入系により提供された前記空気細孔のサイズ、分布および/または空気細孔間の壁厚は、以下に記載のもの、および、前記パネルと同等の密度、強度および関連する特性を提供するものに基づいている。この空気細孔の構造は、前記パネル強度特性、例えば、特に、コア圧縮強度、パネル剛性、曲げ強度、釘抜き耐性を実質的に維持(または一部の例では改善)しながら、石膏および他のコア成分を減少させ、コアの密度および重量を低減させる。
置との組み合わせも、前記パネル強度特性を実質的に維持(または一部の例では改善)しながら、前記パネルにおけるコア密度および重量を低減させる。一部のこのような実施形態では、前記空気細孔を分離する壁の平均厚みは、少なくとも約25μmでもよい。一部の実施形態では、前記石膏コア内の空気細孔を規定し、分離する壁は、約25μmから約200μm、他の実施形態では約25μmから約75μm、さらに他の実施形態では約25μmから約50μmの平均厚みを有してもよい。さらに他の実施形態では、前記石膏コア内の空気細孔を規定し、分離する壁は、約5から約40の標準偏差を有する、約25μmから約75μmの平均厚みを有してもよい。さらに他の実施形態では、前記石膏コア内の空気細孔を規定し、分離する壁は、約10から約25の標準偏差を有する、約25μmから約50μmの平均厚みを有してもよい。
本開示の原理に基づいて形成されたパネルの一部の実施形態では、前記第1のカバーシートは、その上に前記石膏スラリーが分散される(建築用途に使用される場合、典型的に、前記板の曝される表面)、低気孔率のマニラ紙を含む。新聞紙が、形成過程中の前記石膏コアスラリーに置かれる(建築用途に使用される場合、典型的に、前記パネルの隠れた背面である)第2のカバーシートとして使用されてもよい。他の用途では、不織ガラス繊維マット、他の繊維のシート材料もしくは非繊維材料または紙と他の繊維材料との組み合わせが、前記カバーシートの一方または両方として使用されてもよい。当業者により理解されるように、他の実施形態では、他のカバーシートは、前記パネルの意図した目的に適したものが使用され得る。
一部の実施形態では、本開示の原理に基づいて形成された石膏パネルの耐水性は、前記パネルを製造するのに使用される前記スラリーに、重合性シロキサンを添加することによ
り改善され得る。好ましくは、前記シロキサンは、エマルジョンの状態で添加される。ついで、前記スラリーが成型され、前記シロキサンの重合を促進し、高度に架橋されたシリコーン樹脂を形成する条件下で乾燥させる。高度に架橋されたシリコーン樹脂を形成するための前記シロキサンの重合を促進する触媒が、前記石膏スラリーに添加され得る。
ライアッシュの特性決定を記載する。好ましい分類Cのフライアッシュは、Bayou Ash Inc.、Big Cajun,II、Louisianaにより供給される。好ましくは、フライアッシュは、前記乾燥スタッコ重量に基づいて、約0.1%から約5%の量で使用される。より好ましくは、前記フライアッシュは、前記乾燥スタッコ重量に基づいて、約0.2%から約1.5%の量で使用される。
めに、金属間柱および負荷パラメータを含み得ると理解すべきである。
アッセンブリと同様の方法で構築されたアッセンブリは、30分間、U305に基づく耐火性試験に供される。前記時間において、前記アッセンブリは、加熱環境から取り出され、UL U305に基づくホース水流試験用の他の場所に移される。前記アッセンブリは、60秒持続する約30psiの水圧で水を送り出すために用意された消防ホースからの水流に供される。
本開示の原理に従ったパネルおよび方法に使用される高膨張のバーミキュライトと比較して、従来の耐火性石膏パネルに多くの場合使用された比較的低膨張のバーミキュライト、例えば、等級No.5バーミキュライト膨張特性を、実質的に同一の加熱条件下で評価した。この研究では、50グラムの、典型的な非膨張性の等級5(比較的低膨張)バーミキュライトの試料、および、典型的な高膨張バーミキュライト(ここでは、等級4バーミキュライト)を、3つのるつぼに入れ、オーブン中で1時間、約212°F(100℃)、約390°F(200℃)、約750°F(400℃)、約1,110°F(600℃)および約1470°F(800℃)における一定の所定温度下で加熱した。1時間の加熱後、前記試料を秤量し、それぞれの密度を測定した。各試験試料についての得られた平均重量損失および密度の比較を、それぞれ、図20および21の表IIおよびIIIに列記する。
のような高膨張バーミキュライトを、任意のかなりの量で使用するのが明らかであることを、当業者が見出していないであろうことも確認した。このような高膨張バーミキュライトの膨張特性は、高温条件、例えば、火災条件および燃焼試験条件で経験される温度条件に曝された場合、このような石膏パネルの構造的完全性および安定性に、重大な損傷を与え、前記構造的完全性および安定性を低下させると予測されるであろう。
前述のように、紙のカバーシートを含む、軽量、低密度の耐火性石膏パネルを、本開示の原理に基づいて製造し、X線マイクロコンピュータ断層撮影(CT)スキャン分析に供した。前記パネルは、以下の実施例4に記載の、試料実行2および、試料実行3、4または5の1つからの試験片とした。試料実行2、3、4および5からの各試験片を、約1280lb/msfのスコッタ;約75−100lb/msfの等級#4バーミキュライト;約20lb/msfの予めゼラチン化されたでんぷん;約32lb/msfのHRA促進剤、約7.5lb/msfのガラス繊維、約2lb/msfの分散剤;約1.5lb/msfのリン酸塩、および、所望のパネル重量および密度を提供するのに十分な量および組成での泡で製造した。第1のパネルカーバーシートを、おおよそ61lb/msfの重いマニラ紙とし、第2のカバーシートを、約41lb/msfの新聞紙とした。出来上がった板は、おおよそ5/8インチの厚みを有した。完成したパネルの試料を、約1860lb/msfの公称重量(試料実行3、4および5)、ならびに、約1880lb/msfの公称重量(試料実行2)で、別々の日に製造した。コア密度はそれぞれ、約37pcfおよび36.5pcfであった。
結果を示す。
前述の参考文献である米国特許第3,616,173号明細書(「’173特許」)に記載のように、x−y(幅および長さそれぞれの)パネル収縮耐性試験を、本開示の原理に基づいて形成された石膏パネルの耐火特性を特徴づけるための1つの方法として、研究した。前記’173特許に説明されるように、石膏パネル収縮から選択された部分における、前記x−y寸法の度合いは、前記部分を加熱に供した場合の、収縮、クラッキングおよび、前記パネルを使用する構造的なアッセンブリの前記間柱および支持体からの引っ張りに対するパネルの耐性の一つの目安である。
よび約2250lb/msfの板重量を有した。
が一定に保たれた場合、それに使用されたバーミキュライトの添加から、少しの利益も実証されなかった。したがって、高温条件下で収縮に耐性を示すために、その石膏コアに、クレイ、コロイド状シリカまたはコロイド状アルミナのいずれかの小さい粒子サイズの無機材料をかなりの量で包含していなかった、本開示の原理に基づいて形成された石膏パネルの実施形態において、それにもかかわらず、それらの実施形態は、従来のX型石膏パネルおよび、低膨張バーミキュライトを使用する市販のパネル、例えば、Firecode(登録商標)Cパネルより優れているとは言わないまでも、少なくとも同等の収縮耐性を示すことは、驚くべきことである。
別々の日での複数の試験実行は、本願明細書に記載の配合方法を使用して製造され、本開示の原理に基づいて形成された、軽量、低密度の石膏パネルの呼び厚さ5/8インチの実施例を作製するのになされた。実施例を、図19の表Iに示す。試験実行試料を、一部において、図25A−bの表VIIに、さらに記載する。同表は、成分量、板重量および板密度(おおよその量)も提供する。本開示の原理に基づいて形成された典型的なパネルを、以下の実施例4Aから4Eに記載する試験に供した。市販のX型耐火性石膏パネルおよびガラスマット石膏パネルの試料も、比較目的のために、入手した。X型パネルと呼ばれる市販試料は、United States Gypsum Companyから市販されている、厚さ5/8インチのSHEETROCK(登録商標)銘柄FIRECODE(登録商標)X型石膏パネル(1時間耐火)であった(試料実行21)。ガラスマットパネルと呼ばれる市販の試料は、United States Gypsum Companyから市販されている、厚さ5/8インチの市販のSECUROCK(登録商標)銘柄ガラスマット外壁石膏パネル(1時間耐火)から入手した。
本開示の原理に基づいて形成された、軽量、低密度で、耐火性石膏パネルの試料実行1から20からの試験片を、EN 520 Gypsum Plasterboards−Definitions,Requirements and Test Methodに準拠した高温コア密着試験に供した。同試験は、特定の耐火性石膏パネル用の標準として、欧州において共通に使用される。この試験用の手法は、ウェブアドレスwww.astm.org/DATABASE.CART/WORKITEMS/WK25392.htm、または、他の形式もしくは方式におけるASTM Internationalから入手できる、the report ASTM WK25392−Revision of C473−09 Standard Test Methods for Physical Testing of Gypsum Panel Products(以下、「ASTM Pub. WK25392」)にも記載されている。
、高温に曝されたことにより、変形され、または、危うくし得る。結果として、前記アッセンブリは、前記パネルに圧縮力および/または膨張力を付与する熱源に向かう方向または離れる方向にたわみが生じ得る。
前述のように、コア密着問題に加えて、高温に曝されることによる石膏コアの収縮も、組み立てられたパネル構造、例えば、壁ユニットおよび/または防火障壁の物理的な完全性の損失の一因となる。高温条件下での、石膏パネルにおける前記収縮特性の定量的な測定を提供するために、「高温収縮」を測定するための試験が開発され、ASTM Pub.WK25392に報告された。この試験手法は、石膏パネルが燃焼条件下で経験し得る高温収縮が、高温条件下で前記パネル石膏コアに起こり得る焼成反応に加えての要因により影響を受けるという事実を反映する。したがって、試験プロトコルでは、試験用の試験片を冷却し得る前記加熱炉の外側からの空気の流れが無いように、非換気型加熱炉を使用する。前記加熱炉温度も、高温燃焼条件に曝された場合、石膏コア構造の無水段階、ならびに、焼成および他の高温効果で生じ得る収縮の主要因となるように、約1560°F(850℃)とする。本願明細書で使用する「高温収縮」は、本願明細書に記載の条件と一致する高温試験および試料条件下での石膏パネルにおける収縮特性の測定を意味する。
止するために、前記試験プロトコルを、前記試験片を約1560°F(850℃)に加熱する前に、前記試験片を前記加熱炉に置くのを修正した。前記試験片を、前記加熱炉を閉じる前に、約20分の最少期間、その温度で保持した。前記加熱炉を冷却する間、前記加熱炉の扉を閉じたままとした。前記温度が室温近くに下がるまでは、前記試験片を、測定のために取り出さなかった。
ASTM E119燃焼試験に書かれた、例えば、負荷された木製間柱枠を使用するもののアッセンブリにおける石膏パネルの燃焼性能の1つの有用な指標は、Shipp,P.H.,and Yu,Q.,の「Thermophysical Characterization of Type X Special Fire Resistant Gypsum Board」,Proceedings of the Fire and Materials 2011 Conference,San Francisco,31st January−2nd February 2011,Interscience Communications Ltd.,London,UK,pp.417−426の文献に記載されている。その文献には、耐力木枠壁アッセンブリにおけるE119燃焼試験の大規模なシリーズ、ならびに、市販のX型石膏パネルの高温収縮と断熱特性との相関、および前記E119燃焼試験手法に基づいて予期される性能が記載されている。
FR=18.3−1.26SH+1.60TI+0.42MC+6.26LAB (1)
FR=30.23−1.26*SH−1.60*TI (2)
TI≧(FR−30.23)/1.60+1.26/1.60*SH (3)
のように表してもよい。
TI≧12.36+0.78*SH (4a)
TI≧15.48+0.78*SH (4b)
TI≧18.60+0.78*SH (4c)
の石膏パネルより優れているとは言わないまでも、同等である、これらの算出されたTI値も、図27の表IXに報告した。非常に重く高密度な市販のパネルについての前記算出されたTI値は、50分で約13.9から約16.6と等しいか、またはそれより大きく、55分で約17から約19.7と等しいか、またはそれより大きく、60分で約20.2から約23と等しいか、またはそれより大きい。
ASTM Pub.WK25392に記載の手法に準拠して試験する高温断熱指標も、評価した。この手法は、石膏パネルにおける前記高温断熱特性の単純で代表的な試験を提供する。この試験に反映された伝熱条件を、板厚を通した一次元非定常熱伝導についてのエネルギー方程式により記載し得る。
Δ/Δx(k(ΔT/Δx))+q=ρcp(ΔT/Δt) (5)
式(5)中、Tは、所定時間tおよび前記板における深さxでの温度である。熱伝導率(k)、密度(ρ)および特定の熱(cp)は、上昇した温度での非線形温度依存性関数である。熱発生率qは、各種の吸熱反応および発熱反応、例えば、石膏の段階的な変化および表面紙の燃焼を表す。前記吸熱反応および発熱反応は、種々の温度および、それに応じて種々の時間で発生する。
前記試験用の試験片の断熱指標を、
TI=t200℃−t40℃ (6)
のように算出した。
付近での半水化物から第1の無水物段階への変換を示す。このようなデータも、多くの場合、これらの段階移行が一旦完了すると、さらに重要な化学的または段階的変化反応が、約930°F(500℃)のオーブン温度未満で典型的に生じないままで、前記温度は、直ちに線形的な形状で上昇することを示す。計時を始めるために、前記試験片のコア温度が約105°F(40℃)に達するまで待つことにより、許容範囲の繰り返し性および再現性を、達成し得る。
本開示の原理に基づいて形成された、軽量、低密度の耐火性パネルにおける試料実行1から20からの試験片を、UL手法U419、U423およびU305で説明される手法に基づく全面的な燃焼試験に供した。これらの試験手法は、鉄製間柱または木製間柱(典型的には、同じ材料製のベースプレートとキャッププレートとの間に搭載された約10フィートの垂直間柱)の壁アッセンブリ枠を含む試験構造体のアッセンブリを必要とする。試料実行1から17からの、本開示の原理に基づいて形成されたパネルの試験片を使用するアッセンブリを、U419手法下で燃焼試験に供した。試料実行18からの、本開示の原理に基づいて形成されたパネルの試験片を使用するアッセンブリを、U423の燃焼試験手法に供した。そして、試料実行19および20からの、本開示の原理に基づいて形成されたパネルの試験片を使用するアッセンブリを、U305の燃焼試験手法に供した。
、重量が約2630lb/msf、コア密度が約51pcfであった。
2個のセンサを、ULおよび/またはASTMの仕様に基づくパターンで、前記アッセンブリの曝されない表面に適用した。それらの手法に準拠して、各センサも、断熱パッドでカバーした。
づいて形成された典型的なパネル、および、試料21(前記市販のX型パネル例)を使用するアッセンブリについての、図9および10それぞれからのデータのプロットを示す。このデータは、本開示の原理に基づいて形成されたパネルおよびそれを使用して製造されたアッセンブリが、少なくとも約60分間、UL U419燃焼試験条件下において、非常に重く、高密度な市販のパネルより優れているとは言わないまでも、同等の耐火性を有するパネルを提供可能であることを示す。同様の結果は、本発明の範囲内での構成材料の他の組み合わせで作製されたパネルについても得られた。
面における約260°F未満の最大単一センサ温度および/またはこのような曝されていない表面での約250°F未満の平均センサ温度は、成功した試験の1つの目安と考えられ、試験した石膏パネルのコア配合および製造過程、ならびに、本開示の原理に基づいて形成されたパネルを使用するアッセンブリが、適切なUL試験手法下における「1時間」の火災等級についての要件を満たし得る、または上回り得る、1つの目安と考えられた。同様に、U419における、約55分での前記アッセンブリの曝されていない表面における約410°F未満の最大単一センサ温度、および/または、約55分でのこのような曝されていない表面における約320°F未満の平均センサ温度は、本開示のパネルおよび方法が、耐火性用途に使用するのに適した耐火性アッセンブリを提供するのに使用し得ることのさらなる目安であった。このことを、U419試験条件下における、約55分での前記アッセンブリの曝されていない表面における300°F未満の温度、および/または、多くのアッセンブリについての約55分でのこのような曝されていない表面における約280°F未満の平均センサ温度を示す結果により確認した。
(試料実行1)、潜在的な乾燥(試料実行7から10)および石膏源におけるより高いレベルの不純物(試料実行8および15)であった。燃焼試験の結果は、このような製造における関心事が、本開示の原理に基づいて形成された典型的なパネルの一部(例えば、試料実行6、7、9および15)に影響を及ぼし得ることを示す。前記結果は、このような関心事が、本開示の原理に従うパネルを製造するためのコア配合および方法により、克服され、および/または補償され得ることも示す。さらに、前記試験結果から、本開示の軽量、低密度のパネルの燃焼性能に対する任意の必要な調節を、所望の燃焼性能を達成するために、高膨張バーミキュライトおよび石膏の相対的な量を調節することにより、行い得ることが確認される。
この実施例では、試料実行1から20からのパネル試験片を、この共通に使用される基準下における、パネルの強度特性を測定するための釘抜き耐性試験に供した。前記釘抜き耐性試験は、石膏パネルのコア、そのカバーシートおよび、前記カバーシートと前記石膏との間の結合における強度の組み合わせの測定である。前記試験では、前記板に大きなクラッキングが発生するまで、前記パネルを貫通した頭部で釘を抜くのに必要な最大力を測定する。この実施例の前記試験において、前記釘抜き耐性試験を、ASTM C473−95の方法Bに基づいて行った。
本開示の原理に基づいて形成され、図19の表Iに基づいて製造された典型的なパネル、および、図25A−bの表VIIの試料実行17−19を、この共通に使用される基準
下における、パネルの強度特性を測定するための曲げ強度試験に供した。前記曲げ強度試験は、一般的に、操作中または前記材料の使用中の曲げストレスに耐えるための、石膏パネル製品の性能を評価するための手法を含み得る。この試験方法は、試験片の端部付近を支持し、支持体間の中ほどに横負荷を適用することにより、石膏パネル製品の曲げ特性を評価する。特に、曲げ強度試験を、ASTM C473−95の方法Bに基づいて、試料実行17、18および19からの試験片パネルに行った。
本開示の原理に基づいて形成され、図19の表Iに基づいて製造された典型的なパネル、および、図25A−bの表VIIの試料実行17、18および19を、この共通に使用される基準下における、パネルの強度特性を測定するためのコア、端部および境界硬度試験に供した。前記硬度試験は、一般的に、操作中または前記材料の使用中の破砕に耐えるための、石膏パネル製品におけるコア、端部および境界の性能を評価するための手法を含み得る。この試験方法は、試験領域においてスチールパンチを押すのに必要とされる力を測定することにより、石膏パネル製品の硬度を評価する。特に、コア、端部および境界の硬度試験を、ASTM C473−95の方法Bに基づいて、試料実行17、18および19からの試験片パネルに行った。
本開示の原理に基づいて形成され、図19の表Iに基づいて製造された典型的なパネル、および、図25A−bの表VIIの試料実行17−19を、音響伝達および音響伝達階級値(「STC」)について試験した。試料実行17、18および19からのパネルを、UL試験手法U305およびU419に基づいて準備された2つの基本的な壁アッセンブリで試験した。U305型アッセンブリを、約16インチ中心をずらして空けた、おおよそ2×4インチの木製間柱で作製した。U419型アッセンブリを、24インチ中心をずらして配置された、おおよそ3と5/8インチ、25ゲージ(厚さ約0.015インチ)の鉄製間柱で作製した。両方の間柱型を、8’×8’枠に配置した。
本開示の原理に従って石膏パネルを製造するのに使用されるスラリーへのシロキサン添加の効果を実験するために、試験立方体を、図34A−bの表XVIの石膏パネル配合で製造した。
バーミキュライトの量の変動が、本開示の原理に基づくパネルおよび方法に使用される高膨張バーミキュライトの高温収縮、高温厚み膨張および断熱の特性を含む、熱特性を有するという効果を、実質的に理想的な加熱条件下において評価した。この研究において、実験室試料を、1000グラムのスタッコ、11グラムの耐熱促進剤、15グラムの予めゼラチン化されたでんぷん、6グラムのガラス繊維および2000mlの水を使用して、70°Fで調製した。これらの実験室試料を、図35の表XVIIに説明される配合に基づく高膨張バーミキュライトの量および種類の変化を使用して調製した。
トコルを使用して評価し、実施例4Dに記載した。ASTM Pub.WK25392およびその従来の記載は、本願明細書に組み込まれる。この試験からのデータを、図36の表XVIIIに報告する。各試料実行について、2つの試験用の試験片を、ASTM Pub.WK25392に記載の高温断熱指標試験を使用して評価した。前記2つの試験用の試験片における結果の平均を、表XVIIIに見出す。前記試験は、前記実験室試料の高温断熱指標が、高膨張バーミキュライトの量を増加することにより、やや向上することを示す。この性能の変動は、前記バーミキュライトの使用量が、スタッコの約10重量%に達するとすぐに、減少または低減した。これらの結果は、使用された異なる2種類の高膨張バーミキュライトの間で一致する。
本開示の原理に従って石膏コアの配合に使用される、1つの好ましいHEHS添加剤である、アルミニウム三水和物(ATH)の有効性を主題として、研究室研究を行った。それらの配合を使用して製造された試料パネルの特性を、高温断熱指標(「TI」)、高温収縮(「SH%」)および高温厚み膨張(「TE%」)の観点から評価した。以下に記載の実施例11A、11Bおよび11Cにおいて、コアの配合を、コア配合試料1から20についての各実施例に記載の配合に基づいて、スタッコ、高膨張バーミキュライト、ATH、熱耐性促進剤(「HRA」)、予めゼラチン化されたでんぷん、トリメタリン酸塩、ガラス繊維、ナフタレンスルホン酸塩分散剤および水の量における変動を使用して調製した。
6枚のディスクの測定値の平均)である。(前述のように、数分で報告された)前記高温断熱指標試験を、ASTM Pub.WK25392に記載されたプロトコルを使用して行い、実施例4Dに記載した。(前述のように、寸法の%変化で報告された)高温収縮試験および高温厚み膨張試験を、ASTM Pub.WK25392に記載されたプロトコルを使用して行い、実施例4Bに記載した。この試験からのデータを、試験されたディスクの各セットからの結果の平均(すなわち、TI用に試験された2つのセットの平均、ならびに、収縮および膨張用に試験された6枚のディスクからの平均)を単位として、図38、40および41の表に報告する。
この実施例では、合成石膏源から調製されたスタッコ(スタッコA)を、試料1から9用のコア配合を調製するのに使用した。この合成石膏スタッコで作製された石膏パネルは、典型的に、高純度の天然石膏から形成されたパネルと比較してより大きい高温収縮を証明する。基本的なコア配合を、下記の重量によるおおよその量を使用して製造した:600部(試料1から8)または579部(試料9)のスタッコA;6部のHRA;4.2部の予めゼラチン化されたでんぷん;0.84部のトリメタリン酸塩;0部(試料1)または42部(試料2から9)の高膨張バーミキュライト(それぞれ、スタッコの0重量%または7重量%);3部のガラス繊維;0.8部のナフタレンスルホン酸塩分散剤;0部(試料1)、12部(試料4)、21.1部(試料2、5および9)、30部(試料6)、42.2部(試料7)および60部(試料8)のATH(それぞれ、スタッコの2重量%、4重量%、5重量%、7重量%および10重量%);ならびに、1290部の水。
ルのTIを向上するのに効果的な量(ここで、スタッコの4重量%)で、ATHを添加し得ることを示す。この利益は、高膨張バーミキュライトを使用せずに達成された。表XXbに、前記スタッコの7重量%での高膨張バーミキュライトの使用と共に、スタッコ含量と比較して、0%から10%の高さの向上した量のATHを含む、試料3から9のコア配合の効果を示す。
この実施例では、比較的高純度の天然石膏源(石膏が少なくとも約90%)から調製されたスタッコ(スタッコB)を、試料10から17についてのコア配合を調製するのに使用した。基本的なコア配合を、下記の重量によるおおよその量を使用して製造した:1000部のスタッコB;10部のHRA;7部の予めゼラチン化されたでんぷん;1.4部のトリメタリン酸塩;70部の高膨張バーミキュライト(スタッコの約7重量%);5部のガラス繊維;1.4部のナフタレンスルホン酸塩分散剤;0部(試料10)、17.6部(試料11)、35.2部(試料12および17)および70.4部(試料13から16)のATH(それぞれ、スタッコの2重量%、4重量%および7重量%);ならびに、1800部(試料10から14)、1900部(試料15)および2150部(試料16および17)の水。
パネルは、図40Aおよび40B、表XXIaおよびXXIbそれぞれで報告された、密度、高膨張バーミキュライト含量、スタッコ、ATH%、TIについてのおおよその値を有する。表XXIaは、ATHを含まないスタッコBを使用するコア配合(試料10)と、増加した量のATHおよび変化しないスタッコ含量を有するコア配合(試料11から14)との、TI値の差を報告する。それらの配合のそれぞれは、約7%の高膨張バーミキュライトを含んだ。表XXIbは、約7%のATHを含むコア配合(試料15および16)と、約4%のATHを含むコア配合(試料17)との、TIにおける結果の差を報告する。約100lb/msfのスタッコ相当量を、配合試料16および17から除去し、全てのそれらの試料は、7%の高膨張バーミキュライトを含んだ。表XXIc、図40Cは、コア配合試料10から17のそれぞれから製造されたパネルについての、密度、高膨張バーミキュライト含量、ATH%ならびに、高温収縮および高温厚み膨張の結果を報告する。
この実施例では、比較的低純度の天然石膏源(石膏がおおよそ80%、残りは、クレイおよび他の不純物)から調製されたスタッコ(スタッコC)を、試料18から20についてのコア配合を調製するのに使用した。基本的なコア配合を、下記の重量によるおおよその量を使用して製造した:1000部(試料18および20)または975部(試料19)のスタッコC;10部のHRA;10部の予めゼラチン化されたでんぷん;2部のトリメタリン酸塩;100部の高膨張バーミキュライト(スタッコの約10重量%);5部のガラス繊維;5部のナフタレンスルホン酸塩分散剤;0部(試料18)および25部(試料19および20)のATH(それぞれ、スタッコの0重量%および3重量%);ならびに、1750部(試料18)、1725部(試料19)および1700部(試料20)の水。
10重量%の高膨張バーミキュライトを含んだ。表XXIIbは、コア配合試料18から20のそれぞれから製造されたパネルについての、密度、高膨張バーミキュライト含量、ATH%ならびに、高温収縮および高温厚み膨張の結果を報告する。
[付記1]
2つのカバーシート間に配置された固まった石膏コアを含み、
前記固まった石膏コアは、立方フィートあたり約40ポンド(約640kg/m3)以下の密度(D)を有し、固まった石膏の結晶母体および高膨張粒子を含み、
前記高膨張粒子は、約1560°F(約850℃)で約1時間加熱された後、元の体積の約300%以上に膨らませることができる、
耐火性石膏パネル。
前記高膨張粒子は、前記パネルが、約20分以上の断熱指標(TI)を有するように、
前記固まった石膏の結晶母体内に分散される量で提供される、付記1に記載の耐火性石膏パネル。
前記高膨張粒子は、前記パネルが、約10%以下の高温収縮(S)、および、約0.2以上の高温収縮に対する高温厚み膨張の比(TE/S)を有するように、前記固まった石膏の結晶母体内に分散される量で提供される、付記1または2に記載の耐火性石膏パネル。
前記パネルが、5/8インチ(約1.6cm)のパネル呼び厚さを有し、
前記高膨張粒子が、第1の非膨張段階と加熱時の第2の膨張段階とを有し、
前記パネルは、UL U419の手法に準拠して調製、加熱された前記パネルのアッセンブリを通る熱の伝達を防止するのに効果的であり、
前記アッセンブリの一方側のパネルの表面が熱源に曝され、反対側のパネルの表面である、前記アッセンブリの非加熱側は、ASTM基準E119−09aの時間−温度曲線に基づいて、前記アッセンブリが加熱されてから約60分後に、前記アッセンブリの非加熱側での前記温度センサの最大単一値が、約500°F(約260℃)未満であるように、
UL U419に準拠した複数の温度センサを設けられる、付記1から3のいずれか一項に記載の耐火性石膏パネル。
前記石膏コアが、立方フィートあたり約0.6分/ポンド(約0.038分/(kg/m3))以上のTI/D比を有する前記パネルを提供するのに効果的である、付記1から4のいずれか一項に記載の耐火性石膏パネル。
前記固まった石膏コアが、少なくとも約11ポンド(約5kg)のコア硬度を有する、
付記1から5のいずれか一項に記載の耐火性石膏パネル。
前記パネルが、約1800°F(約980℃)で1時間加熱された時、約75%以上の平均収縮耐性を示す、付記1から6のいずれか一項に記載の耐火性石膏パネル。
前記石膏コアが、高効率ヒートシンク添加剤を含まないスラリーから形成された石膏コアより大きい断熱指標(TI)を提供するのに効果的な量において、水;スタッコ;前記高膨張粒子;および高効率ヒートシンク添加剤を含むスラリーから形成される、付記1から7のいずれか一項に記載の耐火性石膏パネル。
前記固まった石膏の結晶母体が、(a)空気細孔を規定する壁、前記空気細孔は、約100m以上の平均球相当径を有し、または(b)前記石膏コア内に空気細孔を規定し、分離する壁を含み、
前記壁が、約25m以上の平均厚みを有する、付記1から8のいずれか一項に記載の耐火性石膏パネル。
前記固まった石膏の結晶母体が、約100から約225の標準偏差を有する、約100mから約350mの平均球相当径を有する空気細孔を規定する壁を含む、付記1から9のいずれか一項に記載の耐火性石膏パネル。
前記壁が、約5から約40の標準偏差を有する、約25mから約75mの平均厚みを有する、付記9または10に記載の耐火性石膏パネル。
前記高膨張粒子が、膨張していないバーミキュライト粒子を含む、付記1から11のいずれか一項に記載の耐火性石膏パネル。
前記石膏コアが、水;スタッコ:前記バーミキュライト粒子(前記スタッコの重量に基づいて、約10重量%以下の量);および鉱物、ガラス繊維もしくは炭素繊維、またはそれらの組み合わせを含むスラリーから形成される、付記12に記載の耐火性石膏パネル。
前記スラリーが、さらに、
前記スタッコの重量に基づいて、約0.3重量%から約3.0重量%の量で、でんぷんを含み、
前記スタッコの重量に基づいて、約0.1重量%から約1.0重量%の量で、分散剤を含む、付記13に記載の耐火性石膏パネル。
前記スラリーが、さらに、
前記スタッコの重量に基づいて、約0.03重量%から約0.4重量%の量で、リン酸塩含有成分を含む、付記13または14に記載の耐火性石膏パネル。
前記パネルが、UL U305またはU419における、少なくとも1時間の耐火性パネル基準を満たす、付記1から15のいずれか一項に記載の耐火性石膏パネル。
約5/8インチ(約1.6cm)のパネル呼び厚さにおいて、前記パネルが、少なくとも約70lb(約32kg)の釘抜き耐性を有し、
前記釘抜き耐性が、ASTM基準C473−09に基づいて測定される、付記1から16のいずれか一項に記載の耐火性石膏パネル。
(a) UL U419に準拠して測定された前記アッセンブリの非加熱側における前記温度センサの平均値が、
(i) 約60分の加熱後、約380°F(約195℃)未満であるか、もしくは、
(ii) 約55分の加熱後、約320°F(約160℃)未満であり、
(b) UL U419に準拠して測定された前記アッセンブリの非加熱側における前記温度センサの最大単一値が、
(i) 約60分の加熱後、約500°F(約260℃)未満であるか、もしくは、
(ii) 約55分の加熱後、約410°F(約210℃)未満であり、または、
(c) UL U419に準拠して測定された前記アッセンブリの非加熱側における前記温度センサの最大単一値が、約260°F(約125℃)未満であり、UL U419に準拠して測定された前記アッセンブリの非加熱表面における前記温度センサの平均値が、約50分の加熱後、約250°F(約120℃)未満であるように、前記パネルが、前記アッセンブリを通る、熱の伝達を防止するのに効果的であり、
ASTM基準E119−09aの時間−温度曲線に基づいて、それぞれ加熱する、付記1から17のいずれか一項に記載の耐火性石膏パネル。
耐火性石膏パネルを製造する方法であって、
固まった石膏コアが、立方フィートあたり約40ポンド(約640kg/m3)以下の密度(D)を有し、固まった石膏の結晶母体および高膨張粒子を含み、
前記高膨張粒子が、約1560°F(約850℃)で約1時間加熱された後、元の体積の約300%以上に膨らませることができるように、
(A)分散された高膨張粒子を有する石膏スラリーを調製する工程;
(B)第1のシートカバーと第2のシートカバーとの間に前記石膏スラリーを配置して、アッセンブリを形成する工程;
(C)前記アッセンブリを、所定寸法のパネルに切断する工程;および、
(D)前記パネルを乾燥させる工程;を含む、
方法。
前記高膨張粒子を、前記パネルが、約20分以上の断熱指標(TI)を有するように、
前記固まった石膏の結晶母体内に分散される量で提供する、付記19に記載の方法。
前記高膨張粒子を、前記パネルが、約10%以下の高温収縮(S)、および、約0.2以上の高温収縮に対する高温厚み膨張の比(TE/S)を有するように、前記固まった石膏の結晶母体内に分散される量で提供する、付記19または20に記載の方法。
前記パネルが、5/8インチ(約1.6cm)のパネル呼び厚さを有し、
前記高膨張粒子が、第1の非膨張段階と加熱時の第2の膨張段階とを有し、
前記パネルは、UL U419の手法に準拠して調製、加熱された前記パネルのアッセンブリを通る熱の伝達を防止するのに効果的であり、
前記アッセンブリの一方側のパネルの表面が熱源に曝され、反対側のパネルの表面である、前記アッセンブリの非加熱側に、ASTM基準E119−09aの時間−温度曲線に基づいて、前記アッセンブリが加熱されてから約60分後に、前記アッセンブリの非加熱側での温度センサの最大単一値が、約500°F(約260℃)未満であるように、UL U419に準拠した複数の温度センサが設けられる、付記19から21のいずれか一項に記載の方法。
前記固まった石膏コアが、少なくとも約11ポンド(約5kg)のコア硬度を有する、
付記19から22のいずれか一項に記載の方法。
前記スラリーが、高効率ヒートシンク添加剤を含まないスラリーから形成される固まった石膏コアより大きい断熱指標(TI)を有する前記固まった石膏コアを提供するのに効果的な量において、さらに、水;スタッコ;前記高膨張粒子および高効率ヒートシンク添加剤を含む、付記19から23のいずれか一項に記載の方法。
前記高膨張粒子が、膨張していないバーミキュライト粒子を含む、付記19から24のいずれか一項に記載の方法。
(a)UL U419に準拠して測定された前記アッセンブリの非加熱側における前記温度センサの平均値が、
(i)約60分の加熱後、約380°F(約195℃)未満であるか、もしくは、
(ii)約55分の加熱後、約320°F(約160℃)未満であり、
(b)UL U419に準拠して測定された前記アッセンブリの非加熱側における前記温度センサの最大単一値が、約55分の加熱後、約410°F(約210℃)未満であり、または、
(c)UL U419に準拠して測定された前記アッセンブリの非加熱側における前記温度センサの最大単一値が、約260°F(約125℃)未満であり、UL U419に準拠して測定された前記アッセンブリの非加熱面における前記温度センサの平均値が、約50分の加熱後、約250°F(約120℃)未満であるように、前記パネルが、前記アッセンブリを通る熱の伝達を防止するのに効果的であり、
ASTM基準E119−09aの時間−温度曲線に基づいて、それぞれ加熱する、付記19から25のいずれか一項に記載の方法。
付記19から26のいずれか一項に基づいて製造された、耐火性石膏パネル。
[付記1]
2つのカバーシート間に配置された石膏コアを含み、
前記石膏コアは、固まった石膏の結晶母体と、約1560°F(約850℃)で約1時間加熱された後、元の体積の約300%以上に膨張する高膨張粒子とを含み、前記石膏コアは、立方フィートあたり約40ポンド(約640kg/m3)以下の密度(D)を有するとともに、少なくとも約11ポンド(約5kg)のコア硬度を有し、前記石膏コアは、
約20分以上の断熱指標(TI)を実現するのに効果的である、
耐火性石膏パネル。
前記石膏コアは、立方フィートあたり約0.6分/ポンド(約0.038分/(kg/m3))以上のTI/D比を有する前記パネルを提供するのに効果的である、付記1に記載の耐火性石膏パネル。
前記固まった石膏の結晶母体が空気細孔を規定する壁を含み、前記空気細孔は、約100μm以上の平均球相当径を有する、付記1に記載の耐火性石膏パネル。
前記固まった石膏の結晶母体が、前記石膏コア内において空気細孔を規定し、分離する壁を含み、前記壁が、約25μm以上の平均厚みを有する、付記1−3の何れか1つに記載の耐火性石膏パネル。
前記パネルが、約1800°F(約980℃)で1時間加熱された時、約75%以上の平均収縮耐性を示す、付記1−4の何れか1つに記載の耐火性石膏パネル。
前記石膏コアが、水;スタッコ;前記高膨張粒子;および、ヒートシンク添加剤を含まないスラリーから形成された石膏コアより大きい断熱指標(TI)を提供するのに効果的な量のヒートシンク添加剤、を含むスラリーから形成される、付記1−5の何れか1つに記載の耐火性石膏パネル。
前記高膨張粒子が、膨張していないバーミキュライト粒子を含み、前記石膏コア内の前記バーミキュライト粒子の量及びその分散は、約20分以上の断熱指標(TI)を有する前記パネルを提供するのに効果的である、付記1−6の何れか1つに記載の耐火性石膏パネル。
前記石膏コアが、水;スタッコ:前記バーミキュライト粒子(前記スタッコの重量に基づいて、約10重量%以下の量);および鉱物、ガラス繊維もしくは炭素繊維、またはそれらの組み合わせ、を含むスラリーから形成される、付記7に記載の耐火性石膏パネル。
前記パネルが、UL U305における、少なくとも1時間の耐火性パネル基準を満たす、付記1−8の何れか1つに記載の耐火性石膏パネル。
約5/8インチ(約1.6cm)のパネル呼び厚さにおいて、前記パネルが、少なくとも約70lb(約32kg)の釘抜き耐性を有し、前記釘抜き耐性が、ASTM基準C473−09に基づいて測定される、付記1−9の何れか1つに記載の耐火性石膏パネル。
前記パネルが、UL U419における、少なくとも1時間の耐火性パネル基準を満たす、付記1−8の何れか1つに記載の耐火性石膏パネル。
2つのカバーシート間に配置された石膏コアを含み、
前記石膏コアは、固まった石膏の結晶母体と、約1560°F(約850℃)で約1時間加熱された後、元の体積の約300%以上に膨張し、かつ、前記石膏コア内に分散されている高膨張粒子とを含み、前記パネルは、立方フィートあたり約40ポンド(約640kg/m3)以下のパネル密度を有するとともに、少なくとも約11ポンド(約5kg)のコア硬度を有し、前記石膏コア及び前記高膨張粒子は、約10%以下の高温収縮(S)、および、約0.2以上の高温収縮に対する高温厚み膨張の比(TE/S)を有する前記パネルを提供するのに効果的である、
耐火性石膏パネル。
前記固まった石膏の結晶母体が、約100μm以上の平均球相当径を有する空気細孔を規定する壁を含む、付記12に記載の耐火性石膏パネル。
前記固まった石膏の結晶母体が、約100から約225の標準偏差を有する、約100μmから約350μmの平均球相当径を有する空気細孔を規定する壁を含む、付記12又は13に記載の耐火性石膏パネル。
前記固まった石膏の結晶母体が、前記石膏コア内において空気細孔を規定し、分離する壁を含み、前記壁が、約25μm以上の平均厚みを有する、付記12−14の何れか1つに記載の耐火性石膏パネル。
前記壁が、約5から約40の標準偏差を有する、約25μmから約75μmの平均厚みを有する、付記12−15の何れか1つに記載の耐火性石膏パネル。
前記高膨張粒子が、高膨張バーミキュライト粒子を含む、付記12に記載の耐火性石膏パネル。
前記石膏コアが、水;スタッコ:前記高膨張バーミキュライト粒子(前記スタッコの重量に基づいて、約10重量%以下の量);および鉱物、ガラス繊維もしくは炭素繊維、またはそれらの組み合わせ、を含むスラリーから形成される、付記17に記載の耐火性石膏パネル。
前記スラリーが、さらに、
前記スタッコの重量に基づいて、約0.3重量%から約3.0重量%の量で、でんぷんを含み、
前記スタッコの重量に基づいて、約0.1重量%から約1.0重量%の量で、分散剤を含む、付記18に記載の耐火性石膏パネル。
前記スラリーが、さらに、
前記スタッコの重量に基づいて、約0.03重量%から約0.4重量%の量で、リン酸塩含有成分を含む、付記17又は18に記載の耐火性石膏パネル。
約5/8インチ(約1.6cm)のパネル呼び厚さにおいて、前記パネルが、少なくとも約70lb(約32kg)の釘抜き耐性を有し、前記釘抜き耐性が、ASTM基準C473−09に基づいて測定される、付記12−20の何れか1つに記載の耐火性石膏パネル。
前記パネルが、UL U305における、少なくとも1時間の耐火性パネル基準を満たす、付記12−21の何れか1つに記載の耐火性石膏パネル。
前記パネルが、UL 419における、少なくとも1時間の耐火性パネル基準を満たす、付記12−21の何れか1つに記載の耐火性石膏パネル。
2つのカバーシート間に配置された石膏コアを含み、
固まった石膏コアは、固まった石膏の結晶母体と、前記結晶石膏母体内に分散された膨張性粒子とを含み、前記固まった石膏コアは、立方フィートあたり約40ポンド(約640kg/m3)以下の密度を有するとともに、少なくとも約11ポンド(約5kg)のコア硬度を有し、
前記パネルが、約5/8インチ(約1.6cm)のパネル呼び厚さを有し、
前記膨張性粒子が、加熱時に第1の非膨張段階と加熱時の第2の膨張段階とを有し、
前記パネルは、UL U419の手法に準拠して調製、加熱された前記パネルのアッセンブリを通る熱の伝達を防止するのに効果的であり、
前記アッセンブリの一方側のパネルの表面が熱源に曝され、反対側のパネルの表面である、前記アッセンブリの非加熱側は、UL U419に準拠した複数の温度センサを設けられており、ASTM基準E119−09aの時間−温度曲線に基づいて、前記アッセンブリが加熱されてから約60分後に、前記アッセンブリの非加熱側での前記温度センサの最大単一値が、約500°F(約260℃)以下であるようにしている
耐火性石膏パネル。
前記パネルは、前記アッセンブリを通る熱の伝達を防止するのに効果的であり、それによって、ASTM基準E119−09aの時間−温度曲線に基づく約60分の加熱後、UL U419に準拠して測定された前記アッセンブリの非加熱側における前記温度センサの平均値が、約380°F(約195℃)以下となる、
付記24に記載の耐火性石膏パネル。
前記パネルは、前記アッセンブリを通る熱の伝達を防止するのに効果的であり、それによって、ASTM基準E119−09aの時間−温度曲線に基づいて、約55分の加熱後、UL U419に準拠して測定された前記アッセンブリの非加熱側における前記温度センサの最大単一値が、約410°F(約210℃)以下となる、
付記24又は25に記載の耐火性石膏パネル。
前記パネルは、前記アッセンブリを通る熱の伝達を防止するのに効果的であり、それによって、ASTM基準E119−09aの時間−温度曲線に基づく約55分の加熱後、UL U419に準拠して測定された前記アッセンブリの非加熱側における前記温度センサの平均値が、約320°F(約160℃)以下となる、
付記24−26の何れか1つに記載の耐火性石膏パネル。
前記パネルは、前記アッセンブリを通る熱の伝達を防止するのに効果的であり、それによって、ASTM基準E119−09aの時間−温度曲線に基づく約50分の加熱後、UL U419に準拠して測定された前記アッセンブリの非加熱側における前記温度センサの最大単一値が、約260°F(約125℃)以下となり、UL U419に準拠して測定された前記アッセンブリの非加熱側における前記温度センサの平均値が、約250°F(約120℃)以下となる、
付記24−27の何れか1つに記載の耐火性石膏パネル。
前記パネルは、前記アッセンブリを通る熱の伝達を防止するのに効果的であり、それによって、前記パネルは、UL U419に準拠する1時間の耐火性パネル基準を満たしている、付記24−28の何れか1つに記載の耐火性石膏パネル。
前記膨張性粒子が、高膨張バーミキュライト粒子を含み、前記高膨張バーミキュライト粒子が、約1560°F(約850℃)で1時間加熱した時、元の体積の平均約300%以上に膨張する、付記24−29の何れか1つに記載の耐火性石膏パネル。
Claims (9)
- 固まった石膏の結晶母体と、1560°F(約850℃)で1時間加熱した際の体積膨張率が元の体積の300%以上である高膨張粒子とを含む石膏コアであって、
前記石膏コアは、スタッコ及び前記高膨張粒子を含む混合物から形成され、
前記石膏コアを含んでなるパネルは、ASTM Pub.WK25392に従って測定して、10%未満のX−Y方向の高温収縮を有し、
前記石膏コアは、前記パネルにおいてカバーシートの間に配置された場合に、前記パネルにおける立方フィートあたり40ポンド(約640kg/m3)以下の密度と、少なくとも11ポンド(約50N)のコア硬度とをもたらす、
ことを特徴とする石膏コア。 - 固まった石膏の結晶母体と、1560°F(約850℃)で1時間加熱した際の体積膨張率が元の体積の300%以上である高膨張粒子とを含む石膏コアであって、
前記石膏コアは、スタッコ及び前記高膨張粒子を含む混合物から形成され、
前記石膏コアを含んでなるパネルは、ASTM Pub.WK25392に従って測定して、10%以上のZ方向の高温厚み膨張を有し、
前記石膏コアは、前記パネルにおいてカバーシートの間に配置された場合に、前記パネルにおける立方フィートあたり40ポンド(約640kg/m3)以下の密度と、少なくとも11ポンド(約50N)のコア硬度とをもたらす、
ことを特徴とする石膏コア。 - 水と、1162から1565lb/msf(約5.7から約7.6kg/m2)の量のスタッコと、前記スタッコの重量に基づいて10重量%以下の量で存在し、1560°F(約850℃)で1時間加熱した際の体積膨張率が元の体積の300%以上である高膨張粒子とを含有するスラリーであって、
前記スラリーは、立方フィートあたり40ポンド(約640kg/m3)以下の密度を有するパネル内で2つのカバーシートの間に配置される石膏コアを製造するために用いられ、
前記石膏コアを含んでなるパネルは、ASTM Pub.WK25392に従って測定して、10%未満のX−Y方向の高温収縮を有する、
ことを特徴とするスラリー。 - 水と、1162から1565lb/msf(約5.7から約7.6kg/m2)の量のスタッコと、前記スタッコの重量に基づいて10重量%以下の量で存在し、少なくとも50%が300μmを超える平均直径を有し、1560°F(約850℃)で1時間加熱した際の体積膨張率が元の体積の300%以上である高膨張粒子とを含有するスラリーであって、
前記スラリーは、立方フィートあたり40ポンド(約640kg/m3)以下の密度を有するパネル内で2つのカバーシートの間に配置される石膏コアを製造するために用いられ、
前記石膏コアを含んでなるパネルは、ASTM Pub.WK25392に従って測定して、10%未満のX−Y方向の高温収縮を有する、
ことを特徴とするスラリー。 - 2つのカバーシートの間に配置される石膏コアを含む石膏パネルであって、
前記石膏コアは、1162から1565lb/msf(約5.7から約7.6kg/m2)の量のスタッコと、前記スタッコの重量に基づいて10重量%以下の量で存在し、1560°F(約850℃)で1時間加熱した際の体積膨張率が元の体積の300%以上である高膨張粒子とを含有する混合物から形成され、
前記パネルは、ASTM Pub.WK25392に従って測定して、10%未満のX−Y方向の高温収縮を有し、
前記パネルは、立方フィートあたり40ポンド(約640kg/m3)以下の密度を有する、
ことを特徴とする石膏パネル。 - 2つのカバーシートの間に配置される石膏コアを含む石膏パネルであって、
前記石膏コアは、1162から1565lb/msf(約5.7から約7.6kg/m2)の量のスタッコと、前記スタッコの重量に基づいて10重量%以下の量で存在し、1560°F(約850℃)で1時間加熱した際の体積膨張率が元の体積の300%以上である高膨張粒子とを含有する混合物から形成され、
前記パネルは、ASTM Pub.WK25392に従って測定して、10%以上のZ方向の高温厚み膨張を有し、
前記パネルは、立方フィートあたり40ポンド(約640kg/m3)以下の密度を有する、
ことを特徴とする石膏パネル。 - 2つのカバーシートの間に配置される石膏コアを含む石膏パネルであって、
前記石膏コアは、1162から1565lb/msf(約5.7から約7.6kg/m2)の量のスタッコと、前記スタッコの重量に基づいて10重量%以下の量で存在し、1560°F(約850℃)で1時間加熱した際の体積膨張率が元の体積の300%以上である高膨張粒子と、前記スタッコの重量に基づいて3重量%以下の量のデンプンと、鉱物繊維、ガラス繊維、炭素繊維、又はこれらの組み合わせとを含有する混合物から形成され、
前記パネルは、ASTM Pub.WK25392に従って測定して、10%未満のX−Y方向の高温収縮を有し、
前記パネルは、立方フィートあたり40ポンド(約640kg/m3)以下の密度を有する、
ことを特徴とする石膏パネル。 - 固まった石膏の結晶母体と、少なくとも50%が300μmを超える平均直径を有し、1560°F(約850℃)で1時間加熱した際の体積膨張率が元の体積の300%以上である高膨張粒子とを含む石膏コアであって、
前記石膏コアは、スタッコ及び前記高膨張粒子を含む混合物から形成され、
前記石膏コアを含んでなるパネルは、ASTM Pub.WK25392に従って測定して、10%未満のX−Y方向の高温収縮を有し、
前記石膏コアは、前記パネルにおいてカバーシートの間に配置された場合に、前記パネルにおける立方フィートあたり40ポンド(約640kg/m3)以下の密度と、少なくとも11ポンド(約50N)のコア硬度とをもたらす、
ことを特徴とする石膏コア。 - 固まった石膏の結晶母体と、少なくとも50%が300μmを超える平均直径を有し、1560°F(約850℃)で1時間加熱した際の体積膨張率が元の体積の300%以上である高膨張粒子とを含む石膏コアであって、
前記石膏コアは、スタッコ及び前記高膨張粒子を含む混合物から形成され、
前記石膏コアを含んでなるパネルは、ASTM Pub.WK25392に従って測定して、0.2以上の高温収縮に対する高温厚み膨張の比を有し、
前記石膏コアは、前記パネルにおいてカバーシートの間に配置された場合に、前記パネルにおける立方フィートあたり40ポンド(約640kg/m3)以下の密度と、少なくとも11ポンド(約50N)のコア硬度とをもたらす、
ことを特徴とする石膏コア。
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