KR20150077437A

KR20150077437A - 중간―범위의 점도를 갖는 전호화분 녹말 및 이에 관련된 제품, 슬러리 및 방법들

Info

Publication number: KR20150077437A
Application number: KR1020157012060A
Authority: KR
Inventors: 이준 상; 크리스 씨. 이; 케사르 챤; 웨이씬 디. 송
Original assignee: 유나이티드 스테이츠 집섬 컴파니
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2015-07-07
Also published as: AU2018203602B9; HRP20201112T1; CA3112254C; JP6659768B2; US20180339944A1; UA123320C2; PE20151033A1; AU2020200532A1; JP2016500639A; CL2015000989A1; WO2014066079A3; CA2887346A1; BR112015008774A2; EP3650471B1; CN105121475B; EP2912071B1; JP6346186B2; MX2019013822A; LT2912071T; JP2018150237A

Abstract

중간-범위의 점도(즉, 약 20 센티푸와즈 내지 약 700 센티푸와즈)를 갖는 전호화분 녹말과, 압출된 전호화분 녹말과 관련된 제품(예를 들어, 패널들), 슬러리, 및 방법들이 개시된다.

Description

중간―범위의 점도를 갖는 전호화분 녹말 및 이에 관련된 제품, 슬러리 및 방법들{PREGELATINIZED STARCH WITH MID―RANGE VISCOSITY, AND PRODUCT, SLURRY AND METHODS RELATED THERETO}

본 출원은 2012년 10월 23일에 출원된 미국 가특허 출원 61/717,588과, 2013년 3월 15일에 출원된 미국 특허 출원 13/835,002와, 2013년 10월 2일에 출원된 미국 계속 부분 출원 14/044,582의 이익을 주장하며, 이들 특허 출원 모두는 그 전체가 본 명세서에 참고용으로 병합된다.

설정된 석고(즉, 칼슘 설페이트 히드레이트)는 빌딩 건축물 및 리모델링을 위한 패널들 및 다른 제품들을 포함하는 많은 제품들에 사용되는 잘 알려진 물질이다. 하나의 그러한 패널(종종 석고 보드로서 언급됨)은 2개의 커버 시트들(예를 들어, 종이-면 보드) 사이에 샌드위치된 설정된 석고 코어의 형태이고, 빌딩들의 내부 벽들과 천장들의 건식 벽 건축물에 공통적으로 사용된다. 종종 "스킴 코팅들("skim coats")로서 언급된 하나 이상의 밀집 층들은 일반적으로 종이-코어 경계면에서 코어의 어느 한 측부 상에 포함될 수 있다.

보드의 제조 동안, 치장 벽토(즉, 칼슘 설페이트 헤미히드레이트 및/또는 칼슘 설페이트 안히드라이트의 형태인 석회화 석고), 물, 및 다른 요소들은 적절한 경우 일반적으로 그 용어가 해당 기술에 사용될 때 핀 혼합기에서 혼합된다. 슬러리가 형성되고, 믹서로부터, 미리 도포된(종종 혼합기의 상류에서) (존재시) 스킴 코팅들 중 하나를 갖는 커버 시트를 운반하는 이동 컨베이어 상으로 방출된다. 슬러리를 종위 위에 펴바른다(선택적으로 종이에 포함된 스킴 코팅으로). 스킴 코팅을 갖거나 갖지 않는 다른 커버 시트는 예를 들어, 형성 플레이트 등의 도움으로 원하는 두께의 샌드위치 구조를 형성하기 위해 슬러리 상에 도포된다. 혼합물은 결정 수화된 석고(즉, 칼슘 설페이트 디히드레이트)의 매트릭스를 형성하기 위해 석회화된 석고의 물과의 반응에 의해 설정된(즉, 리히드레이트된) 석고를 형성하도록 주조되고 경화되도록 한다. 석회화된 석고의 원하는 수화는 설정된 석고 결정들의 상호 연동(interlocking) 매트릭스의 형성을 가능하게 하여, 제품에서의 석고 구조에 강도를 부과한다. 건식 제품을 산출하기 위해 나머지 자유로운(즉, 반응되지 않는) 물을 제거하기 위해 열이 필요하다(예를 들어, 가마에서).

제거되는 과잉수는 시스템에서 비효율성을 나타낸다. 에너지 입력은 물을 제거하는데 요구되고, 제조 프로세스는 건조 단계를 수용하도록 느려진다. 하지만, 시스템에서 물의 양을 감소시키는 것은 보드 중량 및 강도를 포함하는 상업 제품의 다른 중요한 양상들을 절충하지 않고도 매우 중요한 것으로 판명되었다.

배경 설명이 독자에게 도움을 주기 위해 발명자들에 의해 생성되었고, 종래 기술에 대한 인용으로서, 또는 임의의 표시된 문제들이 해당 기술 분야에서 인식되었다는 표시로서 취해지지 않는다는 것이 인식될 것이다. 설명된 원리들이 몇몇 사항들 및 실시예들에서, 다른 시스템들에 고유한 문제들을 해결할 수 있지만, 본 발명의 범주가 본 명세서에 주지된 임의의 특정한 문제를 해결하기 위해 청구된 본 발명의 능력에 의해서가 아니라, 첨부된 청구항들에 의해 한정된다는 것이 인식될 것이다.

하나의 양상에서, 본 발명은 설정된 석고 코어를 포함하는 보드를 제공한다. 코어는 석고의 상호 연동 결정 매트릭스를 포함할 수 있다. 보드는 2개의 커버 시트들(예를 들어, 종이로 형성된) 사이에 배치될 수 있다. 설정된 석고 코어는 슬러리로 형성되는데, 슬러리는, 녹말과 물의 총 중량의 15 중량%의 양으로 물 내의 녹말을 가지고 녹말이 아래의 예 1에 설명된 바와 같이 VMA 방법에 따른 조건들을 따를 때 "중간-범위"의 점도(즉, 약 20 센티푸와즈 내지 약 700 센티푸와즈의 점도를 갖는)를 갖는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 전호화분 녹말, 물 및 스투코를 포함한다. 따라서, VMA 방법은, 녹말이 VMA 방법의 조건을 따를 때 중간-범위의 점도 특징을 나타내는지를 결정하는데 사용된다. 이것은, 녹말이 이들 조건들 하에 석고 슬러리에 첨가되어야 한다는 것을 의미하지 않는다. 오히려, 녹말을 슬러리에 첨가할 때, 이것은 습식(물에서의 녹말의 다양한 농도들에서) 또는 건식 형태들일 수 있고, 본 발명의 실시예들에 따라, 완전히 호화될 필요가 없거나, VMA 방법에 설명된 조건들 하에 있을 필요가 없다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "전호화된"은 임의의 정도의 호화를 의미한다.

다른 양상에서, 본 발명은 물, 스투코, 및 약 20 센티푸와즈 내지 약 700 센티푸와즈의 중간-범위의 점도를 갖는 적어도 하나의 전호화분 녹말을 포함하는 슬러리를 제공하며, 여기서 점도는 VMA 방법에 따라 측정된다. 슬러리는 종종 "석고 슬러리"로 언급되는데, 이는 물로서 본 명세서의 석고 형태들이 스투코와 반응하기 때문이다. 슬러리에서의 스투코가 물과 반응할 때, 석고, 즉 칼슘 설페이트 디히드레이트가 형성하기 시작한다. 슬러리는 보드 뿐 아니라 다른 석고 제품들을 제작하는데 사용될 수 있다.

다른 양상에서, 본 발명은 보드 제작 방법을 제공한다. 물, 스투코, 및 VMA 방법에 따라 중간-범위의 점도를 특징으로 하는 적어도 하나의 전호화분 녹말은 슬러리를 형성하도록 혼합된다. 녹말은 습식 또는 건식 형태로 첨가될 수 있다. 전호화분 녹말은 슬러리에 첨가될 때 완전히 호화될 필요가 없고, VMA 방법에 설명된 조건들 하에 있을 필요가 없다. 슬러리는 패널 전구체인 습식 조립체를 형성하기 위해 제 1 커버 시트와 제 2 커버 시트 사이에 배치된다. 이러한 양상에서, 본 명세서에 사용된 바와 같이, "그 사이에 배치된"은, 스킴 코팅이 선택적으로 코어와 하나 또는 양쪽의 커버 시트들 사이에 도포되거나 포함될 수 있다는 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있어서, 커버 시트가 스킴 코팅을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 패널은 보드를 형성하도록 절단된다. 보드는 건조된다. 건조 이후에, 최종 치수화(예를 들어, 절단) 및 처리는 원하는 경우 발생할 수 있다. 녹말은 슬러리에 포함하기 전에 몇몇 실시예들에 따라 화학적으로 변성될 수 있다(전호화 단계에 대해 임의의 순서로). 몇몇 실시예들에서, 전호화분 녹말은 슬러리에 첨가될 때 부분적으로 호화되고, 나머지 호화는 건조 단계(예를 들어, 가마에서)에서 발생한다. 녹말은 몇몇 실시예들에서 가마에서 완전히 호화된다.

다른 양상에서, 결합 화합물은 칼슘 카보네이트와 적어도 하나의 전호화분 녹말을 포함하고, 녹말은 약 20 센티푸와즈 내지 약 700 센티푸와즈의 점도를 갖고, 점도는 VMA 방법에 따라 측정된다. 몇몇 실시예들에서, 결합 화합물은 석회화된 석고, 물 및/또는 설정된 억제제를 더 포함한다.

다른 양상에서, 방음 패널은 섬유 및 적어도 하나의 전호화분 녹말을 포함하는 방음 구성요소를 포함하고, 녹말은 약 20 센티푸와즈 내지 약 700 센티푸와즈의 점도를 갖고, 점도는 VMA 방법에 따라 측정되고, 패널은 ASTM C 423-02에 따라 적어도 약 0.5의 소음 감소율을 갖는다. 몇몇 실시예들에서, 섬유들은 광물면을 포함한다.

다른 양상에서, 본 발명은 2개의 커버 시트들 사이에 배치된 설정된 석고 코어를 포함하는 보드를 제공하고, 코어는 스투코, 물, 및 적어도 하나의 전호화분 녹말을 포함하는 슬러리로 형성되고, 녹말은 약 30%보다 높은 냉수 용해도를 갖고, 설정된 석고 코어는 약 30%보다 적은 냉수 용해도를 갖는 녹말로 만들어진 설정된 석고 코어보다 더 높은 압축 강도를 갖는다.

다른 양상에서, 본 발명은 보드를 제작하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 슬러리를 형성하기 위해 적어도 물, 스투코, 및 적어도 하나의 전호화분 녹말을 혼합하는 단계와, 습식 조립체를 형성하기 위해 제 1 커버 시트와 제 2 커버 시트 사이에 슬러리를 배치하는 단계와, 보드로 습식 조립체를 절단하는 단계와, 보드를 건조하는 단계를 포함한다. 녹말은 약 30%보다 높은 냉수 용해도를 갖고, 설정된 석고 코어는 약 30%보다 작은 냉수 용해도를 갖는 녹말로 만들어진 설정된 석고 코어보다 더 높은 압축 강도를 갖는다.

다른 양상에서, 본 발명은 전호화분 녹말을 제작하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 습식 녹말을 제작하기 위해 적어도 물과 비-전호화분 녹말을 혼합하는 단계와, 약 90℃ 이상의 온도로 다이(die)를 갖는 압출기에 습식 녹말을배치하는 단계와, 녹말을 건조하는 단계를 포함한다. 전호화분 녹말은 약 30%보다 높은 냉수 용해도를 갖는다.

도 1은 상이한 비율로 녹말의 점도를 도시하는 비스코그래프로부터 전개된 비스코그램을 도시한 도면으로서, 본 발명에 따라 X-축은 시간이고 Y-축은 토크(1차 Y-축, 좌측) 및 온도(2차 Y-축, 우측)를 중첩하는, 도면.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따라 예 13의 큐브들에 대해 규정된 밀도(X-축)에서 압축 강도(Y-축)를 디스플레이하는 라인 그래프.

본 발명의 실시예들은 "중간-범위"의 점도(예를 들어, 약 20 센티푸와즈 내지 약 700 센티푸와즈)를 갖는 것을 특징으로 하는 전호화분 녹말을 석고 슬러리에 포함하는 것에 적어도 부분적으로 전제로 한다. 본 명세서에 기재된 VMA 방법에 따라 특정 조건들 하에서 녹말이 위치될 때 점도 특징이 결정되지만, 전호화분 녹말이 이들 조건들 하에서 슬러리에 첨가될 필요가 없다는 것이 이해될 것이다. 놀랍게도 그리고 예기치 않게, 중간-범위의 점도의 전호화분 녹말의 포함이 예를 들어, 몇몇 실시예들에서 일제히 녹말 효율(예를 들어, 적은 녹말이 사용될 수 있도록), 제품 강도 개선, 및 물 수요와 같은 상당한 이익들의 조합을 제공한다는 것이 발견되었다. 본 발명의 실시예들에 따라, 녹말 효율, 물 수요, 및/또는 강도에 대해 포함하는 이익들은 VMA 방법에 따라 측정된 바와 같이, 20 센티푸와즈 아래, 또는 700 센티푸와즈보다 높은 점도를 갖는 비-호화된 녹말(요리되지 않은) 또는 전호화분 녹말(요리된)과 같이 석고 슬러리에 사용된 것으로 알려진 녹말에 비해 상당한 개선 및 진보를 나타낸다. 이들 발견들은 원료의 비용의 감소, 제조 효율의 개선, 및 제품 강도의 개선, 예를 들어 충분한 강도 특성들을 갖는 경량의 제품을 허용을 포함하지만, 여기에 한정되지 않는 상당한 장점들을 제공한다.

녹말은 탄수화물로서 분류되고, 2가지 유형들의 다당류, 즉 선형 아밀로즈, 및 분기된 아밀로펙틴을 포함한다. 녹말 과립은 예를 들어, 분극된 광 하에서 볼 때 반-결정이고, 실온에서 불용해성이다. 호화는, 녹말 분자의 결정 구조가 용해되도록 녹말이 물에 위치되고 가열되고("요리되고"), 양호한 분산을 초래하도록 녹말 분자가 물에서 용해되는 프로세스이다. 녹말 과립을 호화된 형태로 변성할 때, 초기에 녹말 과립은 물에서 적은 점도를 제공하는데, 이는 녹말 과립이 불 수용성이기 때문이라는 것이 발견되었다. 온도가 증가함에 따라, 녹말 과립은 팽창되고, 결정 구조는 호화 온도에서 용해한다. 피크 점도는, 녹말 과립이 최대 팽창을 가질 때 이루어진다. 추가 열은 녹말 과립을 파손시킬 것이고, 물에서 녹말 분자를 용해하고, 점도에서 급속한 강하가 이루어진다. 냉각 이후에, 녹말 분자는 3-D 겔 구조를 형성하도록 재연관될 것이고, 점도는 겔 구조로 인해 증가한다. 본 명세서에서 아래에 논의된 예를 들어, 도 1을 참조하자. 몇몇 상업적 녹말은 전호화된 형태로 판매되지만, 다른 녹말은 과립 형태로 판매된다. 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라, 상업적 과립 형태는 호화의 적어도 몇몇 정도를 겪어서, 석고 슬러리를 첨가하기 전에(일반적으로, 혼합기, 예를 들어, 핀 혼합기에서) 전호화된다.

본 발명의 실시예들에 따라 원하는 중간-범위의 점도를 달성하기 위해, 녹말 분자는 예를 들어, 원하는 분자량을 달성하기 위해 글루코즈 유닛들 사이의 글리코시드 결합을 가수 분해하도록 변성될 수 있다. 예를 들어, 그러한 변성은 산성 변성, 효소 변성, 및/또는 다른 방법들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 낮은 점도를 달성하기 위한 다른 접근법들은 예를 들어, 더 많은 선형 아밀로즈 유닛들을 포함하기 위한 녹말 분자의 변성 또는 기계적 에너지-압출을 포함한다. 일례로서, Tackidex K720의 경우에, 낮은 점도는 기계적 에너지 압출, 더 많은 아밀로즈 유닛들(~35%), 및 히드록시프로필화에 의해 달성된다. 변성은 호화가 발생하기 이전 또는 이후에 발생할 수 있다. 효소 변성의 경우에, 일반적으로 변성이 호화 단계 이후에 발생하는 것이 바람직하다. 가장 공통적으로 사용된 녹말 변환 효소는 a-아밀라제(알파-아밀라제)이다. 효소 가수 분해 반응은 pH를 조정함으로써 또는 가열에 의해 중단될 수 있다. 산성 변성의 경우에, 변성이 호화 이전에 발생하는데, 이는 더 효율적이고 적은 비용인 경향이 있기 때문인 것이 일반적으로 바람직하다. 산성-변성 녹말을 조제하기 위해, 변성되지 않은 녹말의 수용성 현탁액이 예를 들어, 염산, 황산, 질산, 불산, 등과 같은 소량의 강산으로 처리될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 반응 시간을 조정함으로써, 탈 중합화의 정도가 변성될 수 있다. 예를 들어, 적절한 유동성이 예를 들어, 프로세스 내 실험실 제어들에 의해 결정된 바와 같이 달성될 때, 온화 알칼리는 산성을 중화시키고 가수 분해를 중단시키도록 도입된다. 따라서, 산성-변성 녹말은 다양한 유동성으로 조제될 수 있다. 또한, 산성-변성 녹말은 추가 정제 없이 중화 이후에 직접 사용될 수 있거나, 염을 제거하도록 정제될 수 있다. 산성-변성 녹말의 최종 사용은 정제의 바람직함을 결정할 수 있다. 예를 들어, 황산에 의해 변성되고 칼슘 히드록시드에 의해 중화된 녹말의 조성물은 설페이트 및 칼슘 이온들을 포함할 수 있는데, 이들 이온들은 스투코 및 물 슬러리에 첨가될 수 있다. 스투코가 미리 설페이트 및 칼슘 이온들을 갖고 있기 때문에, 슬러리에 첨가하기 전에 황산-변성 녹말을 정제할 필요가 없을 수 있다. 따라서, 정제의 바람직성을 결정하려는 고려사항들은 예를 들어, 산 및 알칼리 염기성의 식별과, 설페이트 또는 칼슘 이온들 이외의 다른 이온들을 슬러리에 첨가하는 것이 바람직한 지를 포함한다.

본 발명에 따른 중간-범위의 점도 특성을 나타내는 전호화분 녹말은 제품(예를 들어, 벽 보드)의 강도에 상당한 이익들을 제공한다. 녹말이 3개의 히드록시 기들을 포함하는 글루코즈 단량체들을 포함하기 때문에, 녹말은 석고 결정들에 대한 수소 결합을 위한 많은 부위들을 제공한다. 임의의 특정 이론에 의해 결속되기를 원하지 않지만, 중간-범위의 점도 특성을 나타내는 전호화분 녹말의 분자 크기가 예를 들어, 수소 결합을 통해, 결과적인 결정 석고 매트릭스를 강화시키기 위해 석고 결정들에 대한 녹말의 양호한 결속을 용이하게 하도록 녹말 분자들을 석고 결정들과 정렬시키기 위해 녹말 분자의 최적의 이동도를 허용한다는 것이 여겨진다. 각각 더 긴 체인 길이들 및 더 높은 분자량(너무 높은 점도)과, 더 짧은 체인 길이들 및 더 낮은 분자량(너무 낮은 점도)을 갖는, 중간-범위 외부의 점도를 갖는 전호화분 녹말은 이익들의 동일한 조합을 제공하지 않는다. 또한, 녹말 효율에 대해, 녹말 분자가 석고 결정들에 충분히 결속할 때, 추가 녹말은 상당한 이점을 추가하지 않는데, 이는 결정들이 녹말이 접착되거나 결속되는 추가 석고 결정 부위들이 없도록 미리 결속되기 때문이라는 것이 여겨진다. 따라서, 중간-범위의 점도의 전호화분 녹말 분자와 석고 결정들 사이의 최적의 결속으로 인해, 사실상 결정 석고 매트릭스의 강도는 개선되고, 종래의 녹말에 비해 강도를 촉진시키는데 적은 녹말이 요구된다.

중간-범위의 점도 특성을 나타내는 전호화분 녹말은 또한 물 수요에 대해 장점들을 제공한다. 녹말을 석고 슬러리에 첨가하는 것은, 슬러이 유동성의 원하는 정도를 유지하기 위해 석고 슬러리에 추가 물이 첨가되는 것을 요구한다. 이것은, 녹말이 점도를 증가시키고 석고 슬러리의 유동성을 감소시키기 때문이다. 따라서, 종래의 시스템들에서의 녹말의 이용은 물 수요에서의 증가를 초래하여, 석고 슬러리에 더 많은 과잉수가 요구된다. 놀랍게도, 그리고 예기치 않게, 본 발명에 따른 중간-범위의 점도 특성을 갖는 전호화된 녹말은 적은 물을 요구하여, 석고 슬러리에서의 물 수요에 대한 영향이 특히, 종래의 녹말에 비해 감소된다. 더욱이, 적은 녹말이 사용될 수 있도록 중간-범위의 점도 특성을 갖는 본 발명의 전호화분 녹말의 효율로 인해, 물 수요에 대한 긍정적인 영향은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라 더 많이 중요할 수 있다. 이러한 낮은 물 수요는 제조 동안 상당한 효율을 제공한다. 예를 들어, 과잉수는 건조를 위한 에너지 입력을 요구한다. 라인의 속도는 건조를 수용하도록 느려져야 한다. 따라서, 석고 슬러리에서 물 부하를 감소시킴으로써, 적은 에너지 자원들 및 비용 뿐 아니라 더 빠른 생산 속도를 알 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 석고 슬러리에서 물 수요에서의 증가는 약 700 센티푸와즈보다 높은(예를 들어, 약 773 센티푸와즈) 점도를 갖는 전호화분 녹말과 같은 다른 녹말에 의해 요구된 물 수요에서의 증가보다 적다.

임의의 적합한 녹말은 예를 들어, 변성 또는 다른 경우를 통해, 본 발명의 중간-범위의 점도 특징을 충족할 수 있는 한 선택될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "녹말"은 녹말 성분을 포함하는 조성물을 언급한다. 이와 같이, 녹말은 100% 순수 녹말일 수 있거나, 녹말 성분이 녹말 조성물의 적어도 약 75 중량%를 구성하는 한, 단백질 및 섬유와 같은 가루에서 공통적으로 발견된 것들과 같은 다른 성분들을 가질 수 있다. 녹말은 가루의 적어도 약 75 중량%의 녹말, 예를 들어 적어도 약 80 중량%, 적어도 약 85 중량%, 적어도 약 90 중량%, 적어도 약 95 중량% 등을 갖는 가루와 같이 녹말을 포함하는 가루(예를 들어, 옥수수 가루)의 형태일 수 있다. 예로서, 그리고 임의의 제한 없이, 녹말은 녹말을 포함하는 옥수수 가루; 예를 들어, Amidon M-B 065R(Roquette), Supercore® S23F(GPC), Clinton® 260(ADM)과 같은 옥수수 녹말; 예를 들어, Clearam LG 7015 (Roquette)와 같은 산성 변성된 아세틸화된 녹말과 같은 완두콩 녹말; 예를 들어, Clineo® 714(ADM), Coatmaster® K57F(GPC)와 같은 히드록시에틸화 녹말, 또는 예를 들어 Tackidex® K720 (Roquette)와 같은 히드록시프로필화 녹말과 같은 알킬화된 녹말; 뿐 아니라 Clinton® 444 (ADM)와 같은 산화된 녹말; 또는 이들의 임의의 조합의 형태일 수 있다.

석고 슬러리는 핀 혼합기 내부에 통상적으로 형성된다. 하지만, 혼합기로의 요소의 도입 모드는 변할 수 있다. 예를 들어, 성분들의 다양한 조합들은 혼합기에 들어가기 전에 사전 혼합될 수 있는데, 예를 들어, 하나 이상의 건식 요소들 및/또는 하나 이상의 습식 요소들은 사전 혼합될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이 "슬러리에 첨가"에 의해, 요소들은, 슬러리가 본 명세서에 기재된 바와 같이 형성되는 혼합기에 들어가기 전에 임의의 적합한 방식으로 사전 혼합될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

본 발명의 중간-범위의 점도 특성을 갖는 전호화분 녹말은 습식 또는 건식 형태로 석고 슬러리에 포함될 수 있다. 습식 형태인 경우에, 녹말은 임의의 적합한 농도로 포함될 수 있고, 다른 습식 요소들과 사전 혼합될 수 있다. 점도가 녹말과 물의 총량의 15 중량%의 녹말의 양으로 물에 있는 동안 예 1에서 설명된 VMA 방법에 따라 측정되지만, 이것은, 슬러리에 첨가된 녹말이 완전히 호화되거나 그렇지 않으면 VMA 방법에서 기술된 조건들 하에 있다는 것, 또는 본 발명의 실시예들에 따라 15% 용액에 있어야 한다는 것을 반드시 의미하는 것은 아니다. 오히려, 녹말의 점도 특징은, 녹말이 본 발명의 실시예들의 점도 기준을 충족하는 지를 결정하기 위해 그리고 통상적인 상황 하에서 상이한 녹말의 점도 특징의 비교를 허용하기 위해 이들 특정 조건들 하에 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 명세서에 사용된 바와 같이, "전호화된"은, 녹말이 석고 슬러리에 포함되기 전에 호화의 임의의 정도를 갖는다는 것을 의미한다. 몇몇 실시예들에서, 전호화분 녹말은 슬러리에 포함될 때 부분적으로 호화될 수 있지만, 과잉수를 제거하기 위한 건조 단계 동안 예를 들어 가마에서 상승된 온도에 노출될 때 완전히 호화된다. 몇몇 실시예들에서, 전호화분 녹말은, 심지어 VMA 방법에 따른 조건들 하에 있을 때 녹말이 중간-범위의 점도 특징을 충족하는 한 가마를 빠져나가자마자, 완전히 호화되지 않는다.

비스코그래프 및 시차 주사 열량 분석기(DSC)는 녹말 호화를 설명하기 위한 2가지 상이한 방법들이다. 녹말 호화의 정도는 예를 들어, DSC로부터의 서모그램(thermogram)에 의해, 예를 들어 계산을 위한 피크 영역(결정의 용해)을 이용하여 결정될 수 있다. 비스코그램(비스코그래프로부터)은 부분 호화의 정도를 결정하기 위해 덜 바람직하지만, 녹말의 점도 변화, 호화 최대치, 호화 온도, 겔화, 유지 동안 점도, 냉각의 마지막시 점도, 등과 같은 데이터를 얻기 위한 양호한 툴이다. 호화의 정도에 대해, DSC 측정들은 특히, 67 중량%에서 또는 67 중량%보다 높게 과잉수의 존재시 이루어진다. 녹말/물 혼합물의 물 함량이 67%보다 작다면, 호화 온도는 물 함량이 감소함에 따라 증가할 것이다. 이용가능한 물이 제한될 때 녹말 결정들을 용해하는 것은 어렵다. 녹말/물 혼합물의 물 함량이 67%에 도달할 때, 호화 온도는, 녹말/물 혼합물에 얼마나 더 많은 물이 첨가되는 지에 상관없이 일정하게 유지될 것이다. 호화 개시 온도는 호화의 시작 온도를 나타낸다. 호화 종료 온도는 호화의 종료 온도를 나타낸다. 호화의 엔탈피는 호화 동안 용해된 결정 구조의 양을 나타낸다. 녹말 DSC 서모그램으로부터 엔탈피를 이용함으로써, 호화의 정도가 표시될 수 있다.

상이한 녹말들은 상이한 호화 개시 온도, 종료 온도, 및 호화 엔탈피를 갖는다. 그러므로, 상이한 녹말들은 상이한 온도에서 완전히 호화될 수 있다. 녹말이 과잉수에서 호화의 종료 온도를 너머 가열될 때 녹말은 완전히 호화된다는 것이 이해될 것이다. 더욱이, 임의의 특정 녹말에 대해, 녹말이 호화의 종료 온도보다 아래로 가열되면, 녹말은 부분적으로 호화될 것이다. 따라서, 과잉수의 존재시 녹말이 예를 들어, DSC에 의해 결정된 바와 같이, 호화 종료 온도보다 아래로 가열될 때, 전체가 아닌 부분 호화가 발생할 것이다. 과잉수의 존재시 녹말이, 예를 들어 DSC에 의해 결정된 바와 같이, 호화 종료 온도보다 아래로 가열될 때, 전체 호화가 발생할 것이다. 호화의 정도는, 예를 들어 부분 호화를 형성하기 위해 호화 종료 온도보다 아래로 녹말을 가열하는 것과 같이 상이한 방식들로 조정될 수 있다. 예를 들어, 녹말을 완전히 호화하기 위한 엘탈피가 4 J/g이면, DSC가 단지 2 J/g인 것으로 녹말의 호화 엔탈피를 보여줄 때, 이것은 녹말의 50%가 호화되었다는 것을 의미한다. 완전히 호화된 녹말은 DSC에 의해 측정될 때 DSC 서모그램 호화 피크(엔탈피 = 0 J/g)를 갖지 않는다.

주지된 바와 같이, 호화의 정도는 약 50% 이상 등과 같이 임의의 적합한 양일 수 있다. 하지만, 호화의 더 작은 정도는 더 밀접하게 과립 녹말에 근사할 것이고, 본 발명의 몇몇 실시예들의 강도 개선, 더 양호한(더 완벽한) 분산, 및/또는 물 수요 감소를 완전히 이용하지 않을 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 호화의 더 높은 정도, 예를 들어 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95%, 적어도 약 97%, 적어도 약 99%, 또는 완전한(100%) 호화인 것이 바람직하다. 호화의 더 낮은 정도를 갖는 녹말은 가마에서 발생하는 추가 호화(예를 들어, 100%까지)로 슬러리에 첨가될 수 있다. "완전한 호화"에 의해 슬러리에 첨가하기 위해, 녹말이 호화 온도에서 또는 호화 온도보다 높게 충분히 요리되거나, 그렇지 않으면 DSC 기술들로부터 알 수 있듯이 완전한 호화를 달성하는 것이 이해될 것이다. 냉각시 역행의 일부 더 작은 정도가 예측될 수 있지만, 녹말은 여전히 당업자가 인식하는 바와 같이 몇몇 실시예들에서 석고 슬러리에 첨가하기 위해 "완전한 호화"인 것으로 이해될 것이다. 이와 대조적으로, 본 명세서에 논의된 VMA 방법을 위해, 그러한 역행은 점도 측정을 하는데 있어서 수용되지 않는다.

몇몇 실시예들에서, 전호화분 녹말의 중간-범위의 점도는 약 20 센티푸와즈 내지 약 500 센티푸와즈, 또는 약 30 센티푸와즈 내지 약 200 센티푸와즈와 같이 약 20 센티푸와즈 내지 약 700 센티푸와즈일 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, VMA 방법 하에서 테스트될 때 전호화분 녹말의 점도는 예를 들어, 아래의 표 1a, 표 1b, 및 표 1c에 기술된 것과 같을 수 있다. 표들에서, "X"는 "대략 [상부 행에서의 대응하는 값]으로부터 대략 [가장 좌측의 열에서의 대응하는 값]"의 범위를 나타낸다. 표시된 값들은 센티푸와즈 단위의 전호화분 녹말의 점도를 나타낸다. 표현의 용이함을 위해, 각 값이 "대략" 그 값을 나타낸다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 표 1a에서의 첫 번째 "X"는 "약 20 센티푸와즈 내지 약 25 센티푸와즈"의 범위이다. 표의 범위들은 시작점 및 종점 사이와, 시작점과 종점을 포함한다.

[표 1a]

[표 1b]

[표 1c]

따라서, 전호화분 녹말의 점도는 표 1a, 표 1b 또는 표 1c에 설명된 전술한 임의의 종점들 사이와, 이들 임의의 종점들을 포함하는 범위를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따라 중간-범위의 점도 특징을 갖는 전호화분 녹말은 놀랍게도 그리고 예기치 않게 비교적 낮은 양(고체/고체 기반의)으로 슬러리에 포함될 수 있고, 여전히 보드에서 충분한 강도 개선을 달성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예들에서, 중간-범위의 점도 특징을 갖는 전호화분 녹말은 스투코의 약 5 중량% 이하(예를 들어, 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%), 또는 스투코의 약 3 중량% 이하와 같이, 심지어 더 작은 양으로 석고 슬러리에 포함된다. 예를 들어, 전호화분 녹말은 스투코의 약 0.1 중량% 내지 약 4 중량%, 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%, 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%, 약 0.1 중량% 내지 약 1.5 중량% 등의 양으로 포함될 수 있다. 이들 범위들을 너머 슬러리에서 중간-범위의 점도 녹말의 양을 증가시키는 것이 효율적으로 강도를 개선하지 않는데, 이는 강도 레벨들이 몇몇 실시예들에서 더 많은 녹말의 첨가시 다소 안정 수준에 도달할 수 있다는 것이 발견되었다. 하지만, 더 높은 녹말 양들은 바람직하게 특히 강도에 대한 감소하는 복귀가 허용되는 경우 이용될 수 있다. 예를 들어, 바람직하지 않지만, 몇몇 실시예들에서, 스투코의 약 5 중량%보다 큰, 예를 들어 스투코의 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 녹말 양이 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예들에서, 전호화분 녹말의 양은 예를 들어 아래의 표 2a 및 표 2b에 기술된 바와 같을 수 있다. 표에서, "X"는 "대략 [상부 행에서의 대응하는 값]으로부터 대략 [가장 좌측의 열에서의 대응하는 값]"의 범위를 나타낸다. 표시된 값들은 스투코의 중량%와 같이 녹말의 양을 나타낸다. 표현의 용이함을 위해, 각 값이 "대략" 그 값을 나타낸다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 첫 번째 "X"는 "스투코의 약 0.1 중량% 내지 스투코의 약 0.25 중량%"의 범위이다. 표의 범위들은 시작점 및 종점 사이와, 시작점과 종점을 포함한다.

[표 2a]

[표 2b]

따라서, 전호화분 녹말의 양은 표 2a 또는 표 2b에 설명된 전술한 임의의 종점들 사이와, 이들 임의의 종점들을 포함하는 범위를 가질 수 있다.

원하는 중간-범위의 점도 특징을 갖는 전호화분 녹말은 본 발명의 실시예들에 따라 다른 녹말과 조합될 수 있다. 예를 들어, 원하는 중간-범위의 점도 특징을 나타내는 전호화분 녹말은 특히, 물 수요에서의 일부 증가가 허용되는 경우, 코어 강도 및 종이-코이 본드 모두를 개선하기 위해 다른 녹말과 조합될 수 있다. 따라서, 본 발명의 몇몇 실시예들에서, 석고 슬러리는 중간-범위의 점도 특징을 갖는 하나 이상의 전호화분 녹말 뿐 아니라 하나 이상의 다른 유형들의 녹말을 포함할 수 있다. 다른 녹말은 예를 들어, 20 센티푸와즈 미만 및/또는 700 센티푸와즈보다 높은 점도를 갖는 전호화분 녹말을 포함할 수 있다. 일례는 전호화된 옥수수 녹말(예를 들어, 약 773 센티푸와즈와 같이 700 센티푸와즈보다 높은 점도를 갖는)이다. 다른 녹말은 또한 예를 들어, 산성-변성 녹말과 같은 비-전호화분 녹말 뿐 아니라 예를 들어, 호화되지 않은 에틸화된 녹말과 같은 알킬화된 녹말 등의 형태일 수 있다. 녹말들의 조합은, 석고 슬러리에 첨가하기 전에, 또는 이들이 한 번에 하나씩 석고 슬러리에 포함될 수 있기 전에, 또는 이들의 임의의 변성인 경우, 사전 혼합될 수 있다(예를 들어, 선택적으로 스투코 등과 같은 다른 성분들과의 건식 혼합에서, 또는 다른 습식 요소들과의 습식 혼합에서). 중간-범위의 점도 특징을 갖는 전호화분 녹말 및 다른 녹말의 임의의 적합한 비율이 포함될 수 있다. 예를 들어, 석고 슬러리에 첨가될 총 녹말 함량의 백분율로서 중간-범위의 점도 특징을 갖는 전호화분 녹말의 녹말 함량은 적어도 약 20 중량%, 적어도 약 30 중량%, 적어도 약 40 중량%, 적어도 약 50 중량%, 적어도 약 60 중량%, 적어도 약 70 중량%, 적어도 약 80 중량%, 적어도 약 90 중량%, 적어도 약 95 중량%, 적어도 약 99 중량%, 적어도 약 100 중량%, 또는 이들 사이의 임의의 범위와 같이, 예를 들어, 적어도 약 10 중량%일 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 중간-범위의 점도 특징을 갖는 전호화분 녹말과 다른 녹말에 대한 비율은 약 25:75, 약 30:70, 약 35:65, 약 50:50, 약 65:35, 약 70:30, 약 75:25 등일 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 본 발명은 냉수 용해도를 갖는 전호화분 녹말을 포함한다. 녹말 냉수 용해가능하게 하는 프로세스인 전호화는 일반적으로 과잉량의 물에서 녹말을 요리하는 것을 요구한다. 특정한 상황들에서, 이러한 방법에 의해 전호화분 녹말을 조제하는 것은 바람직하지 않다. 가열과 기계적 전단의 조합인 압출은 저습의 함량의 전호화분 녹말을 생성하는데 사용될 수 있는 에너지 효율적인 방법이다. 녹말의 압출은 냉수 용해가능한 압출된 전호화분 녹말을 생성할 수 있다. 냉수 용해도는 실온(약 25℃)에서 물에서의 임의의 양의 용해도를 갖는 것으로 정의된다. 냉수에서의 용해도를 나타내는 녹말이 석고 제품들(예를 들어, 벽 보드)의 강도에 상당한 이익들을 제공할 수 있다는 것이 발견되었다. 본 발명의 냉수 용해가능 녹말은 약 30%보다 더 큰 냉수 용해도를 갖고, 설정된 석고 코어에 첨가될 때, 석고 코어의 강도를 증가시킬 수 있다. 물에서의 전호화분 녹말의 용해도는 녹말의 총량으로 나누어진 실온의 물에서 용해하는 녹말의 양으로서 정의되고, 예 14의 방법을 이용하여 측정될 수 있다.

몇몇 실시예들에서, 전호화분 녹말의 냉수 용해도는 약 30% 내지 약 75%이다. 다른 실시예들에서, 압출된 전호화분 녹말의 냉수 용해도는 약 50% 내지 약 75%이다. 본 발명의 실시예들에서, 압출된 전호화분 녹말의 냉수 용해도는 예를 들어, 표 2c에 기술된 것과 같을 수 있다. 표에서, "X"는 "대략 [상부 행에서의 대응하는 값]으로부터 대략 [가장 좌측의 열에서의 대응하는 값]"의 범위를 나타낸다. 표시된 값들은 압출된 전호화분 녹말의 냉수 용해도를 나타낸다(표 2c). 표현의 용이함을 위해, 각 값이 "대략" 그 값을 나타낸다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 표 2c에서 첫 번째 "X"는 "약 30% 내지 약 35%"의 범위이다. 표의 범위들은 시작점 및 종점 사이와, 시작점과 종점을 포함한다.

[표 2c]

임의의 특정 이론에 의해 결속되기를 원하지 않지만, 압출 동안 기계적 및 열 에너지의 조합이 녹말의 냉수 용해도에 대해 책임이 있다고 여겨진다. 녹말이 압출을 따를 때, 녹말 분자들 사이의 수소 결합이 파손된다고 여겨진다. 압출된 녹말이 물에서 용해될 때, 녹말은 물 분자들과 수소 결합을 형성한다. 전호화 프로세스 이후에, 압출된 전호화분 녹말 분자들은 석고 결정들과 수소 결합이 없어서, 석고 제품에 더 높은 강도를 제공한다. 따라서, 냉수에서의 용해도를 나타내는 녹말이 석고 벽 보드의 강도를 개선하기 때문에, 종래의 녹말에 비해 적은 녹말이 요구된다.

본 발명의 물 용해가능한 압출된 전호화분 녹말은 냉수 점도 분석(CWVA) 방법에 따라 임의의 적합한 냉수 점도를 가질 수 있다(예 16을 참조). 몇몇 실시예들에서, 냉수 용해가능 녹말은 약 20 센티푸와즈 내지 약 300 센티푸와즈의 점도를 갖는다. 본 발명의 점도 범위를 갖는 전호화분 녹말은 적은 물을 요구하여, 석고 슬러리들에서의 물 수요에 대한 영향이 감소된다. 본 발명의 실시예들에서, 전호화분 녹말의 점도는 예를 들어, 표 2d에 기술된 것과 같다. 표에서, "X"는 "대략 [상부 행에서의 대응하는 값]으로부터 대략 [가장 좌측의 열에서의 대응하는 값]"의 범위를 나타낸다. 표시된 값들은 전호화분 녹말의 점도를 나타낸다(표 2d). 표현의 용이함을 위해, 각 값이 "대략" 그 값을 나타낸다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 표 2d에서 첫 번째 "X"는 "약 20 센티푸와즈 내지 약 40 센티푸와즈"의 범위이다. 표의 범위들은 시작점 및 종점 사이와, 시작점과 종점을 포함한다.

[표 2d]

다른 양상에서, 본 발명은 냉수 용해도를 갖는 압출된 전호화분 녹말을 제조하는 방법을 제공한다. 압출된 전호화분 녹말은 습식 녹말을 제작하기 위해 적어도 물과 녹말을 혼합함으로써, 압출기를 통해 습식 녹말을 압출함으로써, 그리고 녹말을 건조함으로써 조제된다. 압출기는 폴리머들을 용해하고 처리하는데 일반적으로 사용된 기계이다. 본 발명의 녹말은 Wenger TX 52 Twin Screw 압출기와 같은 압출기에서 전호화된다. 일반적으로, 압출기는 공급 물질을 전달하기 위한 공급 호퍼(feed hopper)와, 가소제(예를 들어, 물)로 폴리머를 조절하기 위해 열 자켓들을 포함하는 사전 조절기와, 가열 지역들을 포함하는 압출기 모듈러 헤드와, 다이 조립체를 포함한다. 다이 조립체는 일반적으로 플레이트, 스페이서(spacer), 및 다이 헤드를 포함한다. 본 발명에 대해, 녹말과 물은 사전 혼합되어 압출기에 공급된다. 몇몇 실시예들에서, 추가 물은 압출기에 첨가될 수 있다. 압출 동안, 가열 요소들과 기계적 전단의 조합은 녹말을 용해하고 전호화한다. 압출 이후에, 전호화분 녹말은 충분한 습기 함량으로 건조되고, 그런 후에 분말로 갈린다. 압출기의 다이가 임의의 충분한 온도에 있을 수 있지만, 다이 온도는 일반적으로 녹말 결정들의 용해 온도를 초과한다. 본 발명의 실시예들에서, 압출기의 온도는 예를 들어, 표 2e에 기술된 것과 같을 수 있다. 표에서, "X"는 "대략 [상부 행에서의 대응하는 값]으로부터 대략 [가장 좌측의 열에서의 대응하는 값]"의 범위를 나타낸다. 표시된 값들은 압출기 온도를 나타낸다(표 2e). 표현의 용이함을 위해, 각 값이 "대략" 그 값을 나타낸다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 표 2e에서 첫 번째 "X"는 "약 90℃ 내지 약 100℃"의 범위이다. 표의 범위들은 시작점 및 종점 사이와, 시작점과 종점을 포함한다.

[표 2e]

압출 동안 습식 녹말의 물 함량은 또한 냉수 용해도에 대한 중요한 파라미터이다. 습식 녹말은 임의의 물 함량을 가질 수 있지만, 일반적으로 약 25%보다 적은 물 함량을 갖는다. 몇몇 실시예들에서, 습식 녹말은 약 12% 내지 약 25%의 물 함량을 갖는다. 녹말이 더 낮은 습기 함량을 가질 때, 압출 프로세스는 더 큰 냉수 용해도를 갖는 전호화분 녹말을 생성한다는 것이 발견되었다. 임의의 특정 이론에 의해 결속되기를 원하지 않지만, 적은물의 존재가 압출 동안 더 큰 마찰을 초래한다고 여겨진다. 증가된 말찰은 녹말에서 자가-수소 결합의 붕괘를 증가시킬 수 있다. 약 25%보다 적은 물 함량을 갖는 녹말을 이용한 압출로부터 생성된 전호화분 녹말은 약 30%보다 더 큰 냉수 용해도를 가질 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 습식 녹말의 물 함량은 예를 들어, 표 2f에 기술된 것과 같을 수 있다. 표에서, "X"는 "대략 [상부 행에서의 대응하는 값]으로부터 대략 [가장 좌측의 열에서의 대응하는 값]"의 범위를 나타낸다. 표시된 값들은 스투코의 습식 녹말 중량%의 습도 함량(%)을 나타낸다(표 2f). 표현의 용이함을 위해, 각 값이 "대략" 그 값을 나타낸다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 표 2f에서 첫 번째 "X"는 "약 12% 내지 약 13%"의 범위이다. 표의 범위들은 시작점 및 종점 사이와, 시작점과 종점을 포함한다.

[표 2f]

또 다른 양상에서, 본 발명은 냉수 용해도를 갖는 전호화분 녹말을 포함하는 코어를 포함하는 벽 보드를 제조하는 방법을 제공한다. 물, 스투코, 및 약 30%보다 더 큰 냉수 용해도를 갖는 적어도 하나의 전호화분 녹말은 슬러리를 형성하도록 혼합된다. 녹말은 본 명세서에 기재된 것들과 같이 임의의 적합한 방식으로 조제될 수 있다. 냉수 용해도를 갖는 녹말은 본 명세서에 기재된 양으로 스투코 슬러리에 포함될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 냉수 용해가능 녹말은 스투코의 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 스투코 슬러리에 포함된다. 본 발명의 전호화분 녹말은 습식 또는 건식 형태로 첨가될 수 있지만, 바람직하게 건식 분말로서 첨가된다. 냉수 용해가능 녹말의 입자 크기는 임의의 크기일 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 입자 크기는 약 100 미크론 내지 약 400 미크론이다. 본 발명의 실시예들에서, 전호화분 녹말의 입자 크기는 예를 들어 표 2g에 기술된 것과 같을 수 있다. 표에서, "X"는 "대략 [상부 행에서의 대응하는 값]으로부터 대략 [가장 좌측의 열에서의 대응하는 값]"의 범위를 나타낸다. 표시된 값들은 전호화분 녹말의 입자 크기를 나타낸다(표 2g). 표현의 용이함을 위해, 각 값이 "대략" 그 값을 나타낸다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 표 2g에서 첫 번째 "X"는 "약 100 미크론 내지 약 125 미크론"의 범위이다. 표의 범위들은 시작점 및 종점 사이와, 시작점과 종점을 포함한다.

[표 2g]

전호화분 녹말 분말은 스투코 슬러리의 제조 동안 건식 요소들에 첨가될 수 있다. 슬러리는 패널 전구체인 습식 조립체를 형성하기 위해 제 1 커버 시트와 제 2 커버 시트 사이에 배치된다. 슬러리는 물, 스투코, 및 약 30%보다 더 큰 냉수 용해도를 갖는 녹말인 적어도 하나의 전호화분 녹말을 포함한다. 패널은 보드를 형성하도록 절단된다. 보드는 건조된다. 건조 이후에, 최종 치수화(예를 들어, 절단) 및 처리가 원하는 경우 발생할 수 있다. 녹말은 슬러리에 포함하기 전에 몇몇 실시예들에 따라 화학적으로 변성될 수 있다(전호화 단계에 대해 임의의 순서로). 본 발명의 벽 보드는 녹말 없이 만들어진 설정된 석고 코어보다 더 큰 압축 강도를 갖는 설정된 석고 코어를 포함한다.

녹말 성분 외에도, 슬러리는 원하는 경우 물, 스투코, 부유제(종종 간단히 "폼"으로 언급됨), 및 다른 첨가제들을 포함하도록 조직화된다. 스투코는 칼슘 설페이트 알파 헤미히드레이트, 칼슘 설페이트 베타 헤미히드레이트, 및/또는 칼슘 설페이트 안히드라이트의 형태일 수 있다. 스투코는 섬유질 또는 비-섬유질일 수 있다. 부유제는 설정된 석고의 연속적인 결정 매트릭스 내에서 공기 공극 분배를 형성하도록 포함될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 부유제는 불안정한 성분의 주 중량부와, 안정한 성분의 부 중량부를 포함한다(예를 들어, 불안정한 경우, 안정/불안정의 블렌드가 조합됨). 안정한 성분에 대한 불안정한 성분의 중량비는 설정된 석고 코어 내의 공기 공극 분배를 형성하도록 효율적이다. 예를 들어, 미국 특허들 5,643,510; 6,342,284; 및 6,632,550을 참조하자. 안정한 공극 분배 및 벽 두께(독립적으로)가 특히 저밀도 보드에서(예를 들어, 약 35 pcf(561 kg/m³) 미만)에서 강도를 개선하도록 효율적일 수 있다는 것이 발견되었다. 예를 들어, US 2007/0048490 및 US 2008/0090068을 참조하자. 일반적으로 약 5㎛ 이하의 직경의 공극들을 갖는 증발가능 물 공극들은 또한 전술한 공기(폼) 공극들과함께 총 공극 분배에 기여한다. 몇몇 실시예들에서, 약 5 미크론 이하의 기공 크기를 갖는 공극들에 대한 약 5 미크론보다 큰 기공 크기를 갖는 공극들의 부피비는 예를 들어, 약 0.7:1 내지 약 9:1, 약 0.8:1 내지 약 9:1, 약 1.4:1 내지 약 9:1, 약 1.8:1 내지 약 9:1, 약 2.3:1 내지 약 9:1, 약 0.7:1 내지 약 6:1, 약 1.4:1 내지 약 6:1, 약 1.8:1 내지 약 6:1, 약 0.7:1 내지 약 4:1, 약 1.4:1 내지 약 4:1, 약 1.8:1 내지 약 4:1, 약 0.5:1 내지 약 2.3:1, 약 0.7:1 내지 약 2.3:1, 약 0.8:1 내지 약 2.3:1, 약 1.4:1 내지 약 2.3:1, 약 1.8:1 내지 약 2.3:1, 등과 같이 약 0.5:1 내지 약 9:1이다. 몇몇 실시예들에서, 부유제는 예를 들어, 약 0.01% 내지 약 0.5%, 약 0.01% 내지 약 0.4%, 약 0.01% 내지 약 0.3%, 약 0.01% 내지 약 0.2%, 약 0.01% 내지 약 0.1%, 약 0.02% 내지 약 0.4%, 약 0.02% 내지 약 0.3%, 약 0.02% 내지 약 0.2% 등과 같이 스투코의 약 0.5 중량% 미만의 양으로 슬러리에 존재한다.

촉진제(예를 들어 습식 석고 촉진제, 방열 촉진제, 기후 안정화 촉진제) 및 억제제와 같은 첨가제들은 잘 알려져 있고, 포함될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 3,573,947 및 6,409,825를 참조하자. 촉진제 및/또는 억제제가 포함되는 몇몇 실시예들에서, 촉진제 및/또는 억제제 각각은 예를 들어, 스투코의 약 0 중량% 내지 약 5 중량%(예를 들어, 약 0.1% 내지 약 5%)와 같이, 예를 들어 스투코의 약 0 중량% 내지 약 10 중량%(예를 들어, 약 0.1% 내지 약 10%)의 고체 기반의 양으로 석고 슬러리에 있을 수 있다. 다른 첨가제들은 원하는 경우 예를 들어, 충분한 강도를 갖는 경량의 제품을 가능하게 하기 위해, 영구적인 변성을 피하기 위해, 예를 들어 제품이 제조 라인 아래로 진행하는 컨베이어 상에 놓일 때, 녹색 강도를 촉진하기 위해, 방염을 촉진하기 위해, 방수를 촉진하기 위해 등을 위해 포함될 수 있다.

예를 들어, 슬러리는 몇몇 실시예들에서, 유동성을 개선하기 위해 적어도 하나의 분산제를 선택적으로 포함할 수 있다. 녹말과 다른 요소들과 같이, 분산제는 다른 건식 요소들을 갖는 건식 형태로 및/또는 코어 슬러리에서 다른 액체 요소들을 갖는 액체 형태로 포함될 수 있다. 분산제의 예들은 폴리나프탈렌설포닉 산 및 그 염들(폴리나프탈렌설포네이트들) 및 유도체들과 같은 나프탈렌설포네이트들을 포함하고, 이들은 나프탈렌설포닉 산과 포름알데히드의 응축물이고; 뿐만 아니라 Coatex, Inc.로부터 이용가능한, 예를 들어, PCE211, PCE111, 1641, 1641F, 또는 PCE 2641-유형의 분산제, 예를 들어 MELFLUX 2641F, MELFLUX 2651F, MELFLUX 1641F, MELFLUX 2500L 분산제(BASF), 및 COATEX Ethacryl M과 같은 폴리카르복실 에테르들과 같은 폴리카르복실레이트 분산제들; 및/또는 리그노설포네이트 또는 설포네이티드 리그닌을 포함한다. 리그노설포네이트는 아황산염 펄핑(sulfite pulping)을 이용하여 나무 펄프의 생성으로부터의 물-용해가능 음이온 폴리일렉트로라이트 폴리머, 부산물이다. 본 발명의 실시예들의 원리들의 실시에 유용한 리그닌의 일례는 Reed Lignin Inc.로부터 이용가능한 Marasperse C-21이다.

저분자량의 분산제들이 일반적으로 바람직하다. 저분자량의 나프탈렌설포네이트 분산제들이 선호되는데, 이는 더 높은 점도의 더 높은 분자량의 분산제보다 더 낮은 물 수요로 향하기 때문이다. 따라서, 약 3,000 내지 약 10,000(예를 들어, 약 8,000 내지 약 10,000)의 분자량이 바람직하다. 다른 예시로서, PCE211 유형의 분산제에 대해, 몇몇 실시예들에서, 분자량은 약 20,000 내지 약 60,000일 수 있고, 이것은 60,000보다 높은 분자량을 갖는 분산제들보다 더 적은 억제를 나타낸다.

나프탈렌설포네이트의 일례는 GEO Specialty Chemicals로부터 이용가능한 DILOFLO이다. DILOFLO는 물에서 45% 나프탈렌설포네이트 용액이지만, 예를 들어 약 35 중량% 내지 약 55 중량%의 고체 함량의 범위에서의 다른 수용성 용액이 또한 쉽게 이용가능하다. 타프탈렌설포네이트는 예를 들어 GEO Specialty Chemicals로부터 이용가능한 LOMAR D와 같은 건식 고체 또는 분말 형태로 사용될 수 있다. 다른 예시적인 나프탈렌설포네이트는 Hampshire Chemical Corp.로부터 이용가능한 DAXAD이다.

포함되는 경우, 분산제는 예를 들어, 스투코의 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%, 예를 들어 약 0.1 중량% 내지 약 4 중량%, 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%, 약 0.2 중량% 내지 약 3 중량%, 약 0.5 중량% 내지 약 3 중량%, 약 0.5 중량% 내지 약 2.5 중량%, 약 0.5 중량% 내지 약 2 중량%, 약 0.5 중량% 내지 약 1.5 중량% 등과 같은 임의의 적합한(고체/고체) 양으로 포함될 수 있다.

하나 이상의 포스페이트-포함 화합물은 또한 선택적으로 원하는 경우 슬러리에 포함될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서 유용한 포스페이트-포함 성분들은 물-용해가능 성분들을 포함하고, 이온, 염, 또는 산, 즉 응축된 인산의 형태일 수 있고, 이들 각각은 2개 이상의 인산 유닛들과; 응축된 포스페이트들의 염 또는 이온으로서, 이들 각각은 2개 이상의 포스페이트 유닛들을 포함하는, 응축된 포스페이트들의 염 또는 이온과; 오소포스페이트들의 일염기성 염 또는 일가성 이온 뿐 아니라 물-용해 가능 아크릴 폴리포스페이트 염을 포함한다. 예를 들어, 미국 특허 6,342,284; 6,632,550; 6,815,049; 및 6,822,033을 참조하자.

본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 포스페이트 조성물들은 녹색 강도, 영구적인 변성(예를 들어, 새그(sag))에 대한 저항성, 치수적 안정성 등을 개선할 수 있다. 예를 들어, 나트륨 트리메타포스페이트, 칼슘 트리메타포스페이트, 리튬 트리메타포스페이트, 및 암모늄 트리메타포스페이트를 포함하는 트리메타포스페이트 화합물이 사용될 수 있다. 나트륨 트리메타포스페이트(STMP)가 바람직하지만, 예를 들어, 나트륨 테트라메타포스페이트, 약 6 내지 약 27 반복 포스페이트 유닛들을 갖고 분자식(Na_n ₊₂P_nO_3n ₊₁)(여기서 n= 6-27)을 갖는 나트륨 헥사메타포스페이트, 분자식(K₄P₂O₇)을 갖는 테트라포타슘 피로포스페이트, 분자식(Na₃K₂P₃O₁₀)을 갖는 트리소듐 디포타슘 트리폴리포스페이트, 분자식(Na₅P₃O₁₀)을 갖는 나트륨 트리폴리포스페이트, 분자식(Na₄P₂O₇)을 갖는 테트라소듐 피로포스페이트, 분자식(Al(PO₃)₃)을 갖는 알루미늄 트리메타포스페이트, 분자식(Na₂H₂P₂O₇)을 갖는 나트륨 산 피로포스페이트, 1000-3000 반복 포스페이트 유닛들을 갖고 분자식((NH₄)_n+2P_nO_3n ₊₁))을 갖는 암모늄 폴리포스페이트(여기서 n= 1000-3000), 또는 2개 이상의 반복 인산 유닛들을 갖고 분자식(H_n+2P_nO_3n+1)(여기서 n은 2 이상)을 갖는 인산을 포함하는 다른 포스페이트들이 적합할 수 있다.

포스페이트는 건식 형태 또는 물에서의 형태(예를 들어, 약 10% 용랭과 같이 약 5% 내지 약 20%의 포스페이트 용액)로 포함될 수 있다. 포함되는 경우, 포스페이트는 예를 들어 스투코의 약 0.01 중량% 내지 약 0.5 중량%, 예를 들어 스투코의 약 0.03 중량% 내지 약 0.4 중량%, 약 0.1 중량% 내지 약 0.3 중량%, 또는 약 0.12 중량% 내지 약 0.4 중량%와 같이 임의의 적합한 양(고체/고체 기반)일 수 있다.

예를 들어, 실록산(방수); 섬유; 알루미늄 트리히드레이트(ATH), 마그네슘 히드록시드 등과 같은 열 싱크 첨가제들; 및/또는 열 팽창 입자들(예를 들어, 1560℉(849℃)에서 약 1시간 동안 가열될 때 원래 부피의 약 300% 이상으로 팽창가능한)을 포함하는 내화 및/또는 방수 제품을 위한 적합한 첨가제들은 또한 선택적으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 이들 및 다른 요소들의 설명을 위해 공동 계류중이고 공동으로 양도된 미국 출원 번호 13/400,010(2012년 2월 17일에 출원됨)를 참조하자. 몇몇 실시예들에서, 높은 팽창 질석이 포함되지만, 다른 방염 물질들이 포함될 수 있다. 본 발명에 따른 몇몇 내화 제품의 보드는 약 17분 이상, 예를 들어 약 20분 이상, 약 30분 이상, 약 45분 이상, 약 60분 이상 등의 열 절연 계수(TI); 및/또는 x-y 방향으로 약 10% 미만의 고온 수축량(약 1560℉(849℃)의 온도와, 약 20%보다 큰 z-방향으로의 팽창에서)을 가질 수 있다. 방염 또는 방수 첨가제들은 예를 들어, 내화 등에 따라 원하는 경우 임의의 적합한 양으로 포함될 수 있다. 예를 들어, 포함된 경우, 방염 또는 방수 첨가제들은 스투코의 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량%, 예를 들어 스투코의 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, 약 1 중량% 내지 약 8 중량%, 약 2 중량% 내지 약 10 중량%, 약 2 중량% 내지 약 8 중량% 등의 양일 수 있다.

포함된 경우, 실록산은 바람직하게 에멀젼의 형태로 첨가된다. 슬러리는 크게 가교 결합된 실리콘 수지를 형성하기 위해 실록산의 중합화를 촉징시키는 조건들 하에 성형되고 건조된다. 크게 가교 결합된 실리콘 수지를 형성하기 위해 실록산의 중합화를 촉진시키는 촉매는 석고 슬러리에 첨가될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, Wacker-Chemie GmbH(독일, 뮌헨)의 제품명 SILRES BS 94으로 판매된 무용매 메틸 수속 실록산 유체는 실록산으로서 사용될 수 있다. 이러한 제품은 물 또는 용매를 함유하지 않는 실록산 유체이다. BS 94 실록산의 약 0.3% 내지 약 1.0%가 건식 요소들의 중량에 기초하여 몇몇 실시예들에서 사용될 수 있다는 것이 구상된다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 건식 스투코 중량에 기초하여 실록산의 약 0.4% 내지 약 0.8%를 사용하는 것이 바람직하다.

슬러리 구조는 예를 들어 약 0.4 내지 약 1.3의 임의의 적합한 물/스투코 비율로 만들어질 수 있다. 하지만, 본 발명의 중간-범위의 점도 특징을 갖는 전호화분 녹말이 다른 녹말에 비해 이들을 수용하기 위해 슬러리에 첨가되는 것을 요구하는 물의 양을 감소시키기 때문에, 슬러리는 특히 낮은 중량/밀도에서 다른 녹말-포함 석고 슬러리들에 대한 종래의 것보다 몇몇 실시예들에서 낮은 물/스투코 비율로 조직화될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 물/스투코 비율은 약 0.4 내지 약 1.1, 약 0.4 내지 약 0.9, 약 0.4 내지 약 0.85, 약 0.45 내지 약 0.85, 약 0.55 내지 약 0.85, 약 0.55 내지 약 0.8, 약 0.6 내지 약 0.9, 약 0.6 내지 약 0.85, 약 0.6 내지 약 0.8 등일 수 있다.

커버 시트들은 임의의 적합한 물질 및 평량으로 형성될 수 있다. 유리하게, 중간-범위의 점도를 특징으로 하는 전호화분 녹말을 포함하는 슬러리로 형성된 보드 코어는 예를 들어, 몇몇 실시예들에서 더 낮은 중량의 보드(예를 들어, 약 35 pcf(561 kg/m³) 이하의 밀도를 갖는)에 대해 45 미만 lbs/MSF(219.7 g/m²)(예를 들어, 약 33 lbs/MSP(161 g/m²) 내지 45 lbs/MSF(219.7 g/m²))과 같이 낮은 평량의 커버 시트들로 보드에서 충분한 강도를 제공한다. 하지만, 원하는 경우, 몇몇 실시예들에서, 더 무거운 평량이 사용될 수 있어서, 예를 들어 네일 풀 저항(nail pull resistance)을 더 개선하거나, 취급을 개선하고, 예를 들어, 최종 사용자들을 위한 바람직한 "필(feel)" 특징들을 용이하게 한다. 몇몇 실시예들에서, 특히 저밀도 보드에 대해 강도(예를 들어, 네일 풀 강도)를 개선하기 위해, 커버 시트들의 하나 또는 양쪽은 종이로 형성될 수 있고, 예를 들어, 적어도 약 45 lbs/MSF(220 g/m²)(약 45 lbs/MSP(220 g/m²) 내지 약 65 lbs/MSF(317 g/m²), 약 45 lbs/MSF(220 g/m²) 내지 약 60 lbs/MSF(293 g/m²), 약 45 lbs/MSF(220 g/m²) 내지 약 55 lbs/MSF(268 g/m²), 약 50 lbs/MSP(224 g/m²) 내지 약 65 lbs/MSF(317 g/m²), 약 50 lbs/MSF(224 g/m²) 내지 약 60 lbs/MSF(293 g/m²) 등)의 평량을 갖는다. 원하는 경우, 몇몇 실시예들에서, 하나의 커버 시트(예를 들어, 설치될 때 "면" 종이 측)는 예를 들어, 네일 풀 저항 및 취급을 개선하기 위해 전술한 더 높은 평량을 가질 수 있는 한편, 다른 커버 시트(예를 들어, 보드가 설치될 때 "후방" 시트)는 원하는 경우 다소 낮은 평량(예를 들어, 45 lbs/MSF(220 g/m²) 미만, 예를 들어, 약 33 lbs/MSF(161 g/m²) 내지 약 45 lbs/MSF(220 g/m²), 예를 들어 약 33 lbs/MSF(161 g/m²) 내지 약 40 lbs/MSF(195 g/m²))을 가질 수 있다.

보드 중량은 두께의 함수이다. 보드들이 가변 두께로 공통적으로 만들어지기 때문에, 보드 밀도는 본 명세서에서 보드 중량의 측정치로서 사용된다. 본 발명의 실시예들에 따른 중간-범위의 점도 녹말의 장점들은 예를 들어 약 40 pcf(641 kg/m³) 이하, 예를 들어 약 20 pcf(320 kg/m³) 내지 약 40 pcf(641 kg/m³), 약 24 pcf(384 kg/m³) 내지 약 37 pcf(593 kg/m³) 등과 같은 다양한 보드 밀도들에 걸쳐 알 수 있다. 하지만, 본 발명의 바람직한 실시예들은, 본 발명의 중간-범위의 점도 녹말에 의해 제공된 개선된 강도가 유리하게 다른 녹말로 만들어진 보드보다 양호한 강도 및 낮은 물 수요를 갖는 경량의 보드의 이용을 가능하게 하는 경우 낮은 밀도에서 특정한 용도를 갖는다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 보드 밀도는 약 20 pcf(320 kg/m³) 내지 약 35 pcf(561 kg/m³), 예를 들어 약 24 pcf(384 kg/m³) 내지 약 35 pcf(561 kg/m³), 약 24 pcf(384 kg/m³) 내지 약 34 pcf(545 kg/m³), 약 27 pcf(432 kg/m³) 내지 약 35 pcf(561 kg/m³), 약 27 pcf(432 kg/m³) 내지 약 34 pcf(545 kg/m³), 약 30 pcf(481 kg/m³) 내지 약 34 pcf(545 kg/m³), 약 27 pcf(432 kg/m³) 내지 약 30 pcf(481 kg/m³) 등일 수 있다.

본 명세서의 본 발명의 녹말은 본 발명에 따라 제품에 강도 개선을 제공하며, 이것은 특히 낮은 중량/밀도에서 유리할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 본 명세서에 기재된 2 인치 큐브 테스트(폼 없는)에 따른 보드 코어 또는 다른 슬러리 주조는 바람직하게 적어도 약 1650 psi(11.38 MPa), 예를 들어 적어도 약 1700 psi(11.72 MPa), 적어도 약 1750 psi(12.07 MPa), 적어도 약 1800 psi(12.41 MPa), 적어도 약 1850 psi(12.76 MPa), 적어도 약 1900 psi(13.1 MPa), 적어도 약 1950 psi(13.44 MPa), 적어도 약 2000 psi(13.79 MPa), 적어도 약 2050 psi(14.13 MPa), 적어도 약 2100 psi(14.48 MPa), 적어도 약 2150 psi(14.82 MPa), 적어도 약 2200 psi(15.17 MPa), 적어도 약 2250 psi(15.51 MPa), 적어도 약 2300 psi(15.86 MPa), 적어도 약 2350 psi(16.2 MPa) 등의 압축 강도를 나타낸다.

몇몇 실시예들에서, 본 발명에 따른 보드는 ASTM 표준 C473-10(예를 들어 방법 B)에 따라 테스트 프로토콜들을 충족한다. 예를 들어, 몇몇 실시예들에서, 보드가 1/2 인치(1.27 cm)의 두께로 주조될 때, 보드는 ASTM C473에 따라 결정된 바와 같이 적어도 약 65 lb(29.5 kg)의 네일 풀 저항을 갖는다(예를 들어, 적어도 약 68 lb(30.8 kg), 적어도 약 70 lb(31.8 kg), 적어도 약 72 lb(32.7 kg), 적어도 약 75 lb(34 kg), 적어도 약 77 lb(35 kg) 등). 유연성 강도에 대해, 몇몇 실시예들에서, 1/2 인치(1.27 cm) 두께의 보드에서 주조될 때, 보드는 기계 방향으로 적어도 약 36 lb(16.3 kg)(예를 들어, 적어도 약 38 lb(17.2 kg), 적어도 약 40 lb(18.1 kg), 등) 및/또는 ASTM 표준 C473에 따라 결정된 바와 같이 교차-가공 방향으로 적어도 약 107 lb(48.5 kg)(예를 들어, 적어도 약 110 lb(49.9 kg), 적어도 약 112 lb(50.8 kg) 등)으로 유연성 강도를 갖는다. 또한, 몇몇 실시예에서, 보드는 ASTM C473에 따라 결정된 적어도 약 11 파운드(5 kg)의 평균 코어 경도를 갖는다. 적어도 부분적으로 본 발명의 실시예들의 중간-범위의 점도 특징으로 인해, 이들 표준들은 본 명세서에 기재된 바와 같이 낮은 밀도 보드(예를 들어, 약 35 pcf(561 kg/m³) 이하)에 대해서조차 충족될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 제품은 기존의 제조 라인들 상에서 만들어질 수 있다. 예를 들어, 보드 제조 기술들은 예를 들어, 미국 특허 7,364,676 및 미국 특허 출원 공보 2010/0247937에 기재되어 있다. 간략하게, 석고 보드의 경우에, 프로세스는 일반적으로 커버 시트를 이동 컨베이어 상으로 방출하는 것을 수반한다. 석고 보드가 통상적으로 "아래로 향하게" 형성되기 때문에, 이러한 커버 시트는 그러한 실시예들에서 "면" 커버 시트이다.

석고 슬러리의 건식 및/또는 습식 성분들은, 이들이 석고 슬러리를 형성하기 위해 흔들어 지는 경우 혼합기(예를 들어, 핀 혼합기)에 공급된다. 혼합기는 메인 보드 및 방출 도관(예를 들어, 종래 기술에 알려진 게이트-캐니스터-부트 장치, 또는 미국 특허 6,494,609 및 6,874,930에 기재된 장치)을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 방출 도관은 예를 들어, 미국 특허 출원 공보 2012/0168527 A1(출원 번호 13/341,016), 및 미국 특허 출원 공보 2012/0170403 A1(출원 번호 13/341,209)에 기재된 것들과 같이 단일 공급 입구 또는 다중 공급 입구들을 갖는 슬러리 분배기를 포함할 수 있다. 이들 실시예들에서, 다중 공급 입구들을 갖는 슬러리 분배기를 이용하여, 방출 도관은 미국 특허 출원 공보 2012/0170403 A1에 기재된 것들과 같이 적합한 흐름 분할기를 포함할 수 있다. 부유제는 혼합기의 방출 도관(예를 들어, 미국 특허 5,683,635 및 6,494,609에 기재된 게이트에서) 또는 원하는 경우 메인 바디에 첨가될 수 있다. 모든 요소들이 첨가된 후에 방출 도관으로부터 방출되고 부유제를 포함하는 슬러리는 주 석고 슬러리이고, 보드 코어를 형성할 것이다. 이러한 보드 코어 슬러리는 이동 면 커버 시트 상에 방출된다.

면 커버 시트는 슬러리의 비교적 밀집한 층의 형태로 얇은 스킴 코팅을 지지할 수 있다. 또한, 종래 기술에 알려진 하드 에지들은 예를 들어 면 스킴 코팅을 형성하는 동일한 슬러리 스트림으로 형성될 수 있다. 폼이 방출 도관에 삽입되는 실시예들에서, 2차 석고 슬러리의 스트림은 밀집한 스킴 코팅 슬러리를 형성하기 위해 혼합기 바디로부터 제거될 수 있고, 이것은 종래 기술에 알려진 바와 같이 면 스킴 코팅 및 하드 에지들을 형성하는데 사용될 수 있다. 포함되는 경우, 통상적으로 면 스킴 코팅 및 하드 에지들은, 일반적으로 혼합기의 상류에서, 코어 슬러리가 증착되기 전에 이동 면 커버 시트 상에 증착된다. 방출 도관으로부터 방출된 후에, 코어 슬러리는 필요시, 면 커버 시트에 걸쳐 확장되고(선택적으로 스킨 코팅을 지지), 제 2 커버 시트(일반적으로 "후방" 커버 시트)로 커버되어, 최종 제품에 대한 전구체인 샌드위치 구조의 형태로 습식 조립체를 형성한다. 제 2 커버 시트는 선택적으로 제 2 스킴 코팅을 지지할 수 있는데, 이것은 존재시 면 스킴 코팅과 동일하거나 상이한 2차(밀집한) 석고 슬러리로 형성될 수 있다. 커버 시트들은 종이, 섬유질 매트, 또는 다른 유형의 물질(예를 들어, 호일, 플라스틱, 유리 매트, 셀룰로오스와 무기 충진재의 블렌드와 같은 부직포 물질등)로 형성될 수 있다.

이를 통해 제공된 습식 조립체는, 제품이 원하는 두께(예를 들어, 형성 플레이트를 통해)로, 그리고 원하는 길이로 절단되는 하나 이상의 나이프 섹션들로 크기를 갖는 형성 스테이션으로 운반된다. 습식 조립체는 설정된 석고의 상호 연동 결정 매트릭스를 형성하도록 경화되도록 하고, 과잉수는 건조 프로세스(예를 들어, 가마를 통해 조립체를 운송함으로써)를 이용하여 제거된다. 이것은 또한 증착된 슬러리로부터 큰 공극들 또는 공기 포켓들을 제거하기 위해 진동을 이용하는 것이 석고 보드의 제조에 있어서 일반적이다. 상기 단계들 각각 뿐 아니라 그러한 단계들을 수행하기 위한 프로세스들 및 기기는 종래 기술에 알려져 있다.

본 발명의 중간-범위의 점도를 특징으로 하는 녹말은 예를 들어, 석고 벽 보드, 방음(예를 들어, 천장) 타일, 조인트 화합물, 석고-셀룰로오스 섬유 제품들, 예를 들어 석고-나무 섬유 벽 보드 등과 같은 다양한 제품들을 구성하는데 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 그러한 제품은 본 발명의 실시예들에 따라 슬러리로 형성될 수 있다.

이와 같이, 중간-범위의 점도를 특징으로 하는 전호화분 녹말은 본 발명의 실시예들에서 종이-면의 석고 보드를 제외한 제품에서 본 명세서에 기재된 바와 같이, 유리한 효과를 가질 수 있다. 예를 들어, 중간-범위의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 전호화분 녹말은, 보드 커버 시트들이 섬유질 매트들의 형태인 경우 매트-면의 제품들(예를 들어, 직포)에 사용될 수 있다. 매트들은 선택적으로 물 침투성을 감소시키기 위해 마무리를 지지할 수 있다. 그러한 매트-면의 제품 뿐 아니라 섬유질 매트들을 위한 물질들을 제작하는데 포함될 수 있는 다른 요소들, 및 제조 방법들은 예를 들어, 미국 특허 8,070,895 및 미국 특허 출원 공보 2009/0247937에 논의되어 있다.

추가로, 석고-셀룰로오스 제품은 셀룰로오스 호스트 입자들(예를 들어 나무 섬유들), 석고, 중간-범위의 점도의 전호화분 녹말, 및 원하는 경우 다른 요소들(예를 들어, 실록산과 같은 방수 첨가제들)의 형태일 수 있다. 다른 요소들 및 제조 방법들은 예를 들어, 미국 특허 4,328,178; 4,239,716; 4,392,896; 4,645,548; 5,320,677; 5,817,262; 및 7,413,603에 논의되어 있다.

본 명세서의 전호화분 녹말은 건식 및 혼합 준비 실시예들 모두를 포함하여, 조인트 화합물 구성에 포함될 수 있다. 본 발명의 이점은 석회화된 석고를 포함하는 실시예들에 한정되지 않는데, 이는 몇몇 실시예들에 따라 중간-범위의 점도의 전호화분 녹말이 양호한 결합을 가질 수 있고, 예를 들어 칼슘 카보네이트 등과 같은 비-설정 성분들과 같은 다른 성분들로 강도를 개선할 수 있기 때문이다. 몇몇 혼합 준비 실시예들에서의 때 이른 설정을 금지하기 위해, 설정된 억제제는 또한 바람직하게 당업자가 인식하는 몇몇 실시예들에 포함된다. 예를 들어, 미국 특허 4,661,161; 5,746,822; 및 미국 특허 출원 공보 2011/0100844는 설정된 억제제들(예를 들어, 테트라 소듐 피로포스페이트(TSPP), 폴리아크릴 산 및/또는 그 염, 등과 같은 포스페이트), 및 본 발명에 따라 유용할 수 있는 다른 요소들(예를 들어, 라텍스 에멀젼 결합제, 농축제, 본 명세서에 기재된 포스페이트 등, 또는 이들의 조합들 등)을 기재한다. 다른 요소들 및 조인트 화합물 제작 및 이용 방법들은 미국 특허 6,406,537 및 6,805,741 뿐 아니라 미국 특허 출원 공보 2008/0305252에 논의되어 있다.

본 명세서의 전호화분 녹말은 다양한 유형들의 방음 패널들(예를 들어, 천장 타일)과 함께 사용될 수 있다. 녹말은 석회화된 석고, 물, 및 몇몇 실시예들에서 바람직한 다른 요소들과 혼합될 수 있다. 하지만, 몇몇 실시예들에 따라 중간 범위의 점도의 전호화분 녹말은 석회화된 석고와 사용하는 것에 한정되지 않는다. 몇몇 실시예들에 따라 중간-범위의 점도의 전호화분 녹말은 녹말과 섬유들(예를 들어, 광물면 등)과 같은 비-설정 성분들 사이의 양호한 결합을 제공할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 패널은 ASTM C423-02에 따라 적어도 약 0.5(예를 들어, 적어도 약 0.7 또는 적어도 약 1)의 소음 감소 계수를 갖는다. 예를 들어, 방음 타일을 제작하기 위한 요소들 및 방법들의 논의를 위해 미국 특허 1,769,519; 6,443,258; 7,364,015; 7,851,057; 및 7,862,687을 참조하자.

본 발명의 몇몇 실시예들은 압출된 전호화분 녹말 또는 중간-범위의 점도의 전호화분 녹말을 실질적으로 갖지 않을 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "실질적으로 갖지 않는"은 (ⅰ) 조성물의 중량에 기초하여 0 중량%, 또는 (ⅱ) 비효율적 또는 (ⅲ) 그러한 녹말의 무형의 양을 의미할 수 있다. 비효율적인 양의 예는 당업자가 인식하는 바와 같이, 그러한 녹말을 이용하는 의도된 목적을 달성하기 위해 임계량 아래의 양이다. 무형의 양은 당업자가 인식하는 바와 같이, 예를 들면, 약 2 중량% 미만, 약 1 중량% 미만, 약 0.5 중량% 미만, 약 0.2 중량% 미만, 약 0.1 중량% 미만, 또는 약 0.01 중량% 미만과 같은, 약 5 중량% 미만일 수 있다. 하지만, 대안적인 실시예들에서 원하는 경우, 그러한 요소들은 슬러리, 방법, 또는 제품에 포함될 수 있다.

따라서, 일실시예에서, 보드는 2개의 커버 시트들 사이에 배치된 설정된 석고 코어를 포함하고, 코어는 스투코, 물 및 적어도 하나의 전호화분 녹말을 포함하는 슬러리로 형성되고, 녹말은, 점도가 VMA 방법(예 1을 참조)에 따른 조건들 하에서 녹말로 측정될 때 약 20 센티푸와즈 내지 약 700 센티푸와즈의 점도의 특징을 갖는다. 특징을 갖는다는 것은, 녹말이 VMA 테스트의 조건들 하에 있는 동안 첨가된다는 것을 의미하지 않고, 녹말이 VMA 테스트를 따를 때, 특징이 충족된다는 것을 의미한다.

다른 실시예에서, 녹말의 점도 특징은 VMA 방법에 따른 조건들 하에서 약 25 센티푸와즈 내지 약 500 센티푸와즈이다.

다른 실시예에서, 녹말의 점도 특징은 VMA 방법에 따른 조건들 하에서 약 30 센티푸와즈 내지 약 300 센티푸와즈이다.

다른 실시예에서, 녹말의 점도 특징은 VMA 방법에 따른 조건들 하에서 약 30 센티푸와즈 내지 약 200 센티푸와즈이다.

다른 실시예에서, 녹말은 녹말 없는 설정된 석고 코어에 대해 설정된 석고 코어의 코어 경도를 증가시키도록 효율적이다.

다른 실시예에서, 녹말은, VMA 방법에 따라 700 센티푸와즈보다 큰 점도(예를 들어, 773 센티푸와즈)를 갖는 녹말에 의해 필요로 한 과잉수의 양에서의 증가보다 적은 녹말을 갖지 않는 동일한 레벨에 슬러리 유동성을 유지하기 위해 슬러리에 첨가될 필요가 있는 과잉수의 양에서의 증가를 요구한다.

다른 실시예에서, 녹말은 스투코의 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%의 양이다.

다른 실시예에서, 녹말은 스투코의 약 0.3 중량% 내지 약 4 중량%의 양이다.

다른 실시예에서, 녹말은 스투코의 약 0.5 중량% 내지 약 3 중량%의 양이다.

다른 실시예에서, 녹말은 산성-변성 녹말이다.

다른 실시예에서, 산성-변성 녹말은 설포닉 산에 의해 산성-변성된다.

다른 실시예에서, 보드 코어는 2 인치 큐브 테스트(어떠한 폼도 없는)에 따라 슬러리가 주조될 때 적어도 약 1900 psi(13.1 MPa)(예를 들어, 적어도 약 1950 psi(13.45 MPa), 적어도 약 2000 psi(13.79 MPa), 적어도 약 2050 psi(14.13 MPa), 적어도 약 2100 psi(14.48 MPa), 적어도 약 2150 psi(14.82 MPa), 적어도 약 2200 psi(15.17 MPa), 등)의 압축 강도를 갖는 것을 특징으로 한다.

다른 실시예에서, 슬러리는 약 0.4 내지 약 1.3의 물/스투코 비율을 갖는다.

다른 실시예에서, 물/스투코 비율은 약 0.45 내지 약 0.85이다.

다른 실시예에서, 물/스투코 비율은 약 0.55 내지 약 0.8이다.

다른 실시예에서, 보드는 24 pcf(384 kg/m³) 내지 약 40 pcf(641 kg/m³)의 밀도를 갖는다.

다른 실시예에서, 보드는 24 pcf(384 kg/m³) 내지 약 37 pcf(593 kg/m³)의 밀도를 갖는다.

다른 실시예에서, 보드는 24 pcf(384 kg/m³) 내지 약 35 pcf(561 kg/m³)의 밀도를 갖는다.

다른 실시예에서, 보드는 27 pcf(432 kg/m³) 내지 약 34 pcf(545 kg/m³)의 밀도를 갖는다.

다른 실시예에서, 보드는 30 pcf(481 kg/m³) 내지 약 34 pcf(545 kg/m³)의 밀도를 갖는다.

다른 실시예에서, 슬러리는, (a) 호화되지 않고, (b) VMA 방법에 따라 20 센티푸와즈 아래의 점도의 특징을 갖는 전호화분 녹말이고, 또는 (c) VMA 방법에 따라 700 센티푸와즈보다 높은 점도를 갖는 전호화분 녹말인 녹말의 제 2 유형을 포함한다.

다른 실시예에서, 보드는 알킬화된 녹말을 포함하는 녹말의 제 2 유형을 갖는다.

다른 실시예에서, 보드는 에틸화된 녹말을 포함하는 녹말의 제 2 유형을 갖는다.

다른 실시예에서, 슬러리는 불안정 성분의 주 중량부와 안정 성분의 부 중량부를 포함하는 적어도 부유제를 더 포함하고, 부유제의 양과, 안정 성분에 대한 불안정 성분의 중량비는 설정된 석고 코어 내에서 공극 분배를 형성하도록 효율적이다.

다른 실시예에서, 부유제는 스투코의 중량에 기초하여 약 0.1 중량% 이하의 양이다.

다른 실시예에서, 슬러리는 적어도 하나의 분산제를 더 포함한다.

다른 실시예에서, 분산제는 나프탈렌설포네이트이다.

다른 실시예에서, 분산제는 스투코의 중량에 기초하여 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%의 양이다.

다른 실시예에서, 나프탈렌설포네이트 분산제는 스투코의 중량에 기초하여 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%의 양이다.

다른 실시예에서, 슬러리는 폴리포스페이트를 더 포함한다.

다른 실시예에서, 포스페이트는 나트륨 트리메타포스페이트이다.

다른 실시예에서, 포스페이트는 스투코의 중량에 기초하여 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 양이다.

다른 실시예에서, 나트륨 트리메타포스페이트는 스투코의 중량에 기초하여 약 0.12 중량% 내지 약 0.4 중량%의 양이다.

다른 실시예에서, 포스페이트는 물-용해가능하고, 스투코의 약 0.12 중량% 내지 약 0.4 중량%의 양이다.

다른 실시예에서, 적어도 하나의 커버 시트는 적어도 약 45 lbs/MSF(219.7 g/m²)의 평량을 갖는다.

다른 실시예에서, 전호화분 녹말은 녹말을 포함하는 가루이다.

다른 실시예에서, 전호화분 녹말은 가루의 적어도 약 75 중량%의 녹말을 포함하는 가로와 같이, 녹말을 포함하는 가루(예를 들어, 옥수수 가루)이다.

다른 실시예에서, 전호화분 녹말은 부분적으로 전호화된다.

다른 실시예에서, 보드가 약 1/2 인치(1.27 센티푸와즈)의 두께로 주조될 때, 보드는 ASTM 표준 C473-10에 따라 결정된 바와 같이, 적어도 약 65 파운드(29.5 kg)의 네일 풀 저항을 갖는다.

다른 실시예에서, 보드가 약 1/2 인치(1.27 센티푸와즈)의 두께로 주조될 때, 보드는 ASTM 표준 C473-10에 따라 결정된 바와 같이, 적어도 약 65 파운드(29.5 kg)의 네일 풀 저항 및 적어도 11 lbs(5 kg)의 코어 경도를 갖는다.

다른 실시예에서, 보드가 약 1/2 인치(1.27 센티푸와즈)의 두께로 주조될 때, 보드는 ASTM 표준 C473-10에 따라 결정된 바와 같이, 적어도 약 72 파운드(32.7 kg)의 네일 풀 저항을 갖는다.

다른 실시예에서, 보드가 약 1/2 인치(1.27 센티푸와즈)의 두께로 주조될 때, 보드는 ASTM 표준 C473-10에 따라 결정된 바와 같이, 적어도 약 77 파운드(34.9 kg)의 네일 풀 저항을 갖는다.

다른 실시예에서, 보드는 ASTM 표준 C473-10에 따라 결정된 바와 같이, 적어도 약 11 파운드(5 kg)의 코어 경도를 갖는다.

다른 실시예에서, 슬러리는 물, 스투코, 및 적어도 하나의 전호화분 녹말을 포함하고, 녹말은, 녹말이 VMA 방법에 따른 조건들을 따를 때 점도가 측정되는 경우 약 20 센티푸와즈 내지 약 700 센티푸와즈의 점도의 특징을 갖는다.

다른 실시예에서, 제품은 슬러리로 만들어진다.

다른 실시예에서, 제품은 석고 벽 보드, 방음(예를 들어, 천장) 타일, 조인트 화합물, 석고-나무 섬유 벽 보드와 같은 석고-셀룰로오스 섬유 제품들, 등으로 구성된 그룹으로부터 선택된다.

다른 실시예에서, 조인트 화합물은 칼슘 카보네이트, 및 적어도 하나의 전호화분 녹말을 포함하고, 녹말은 약 20 센티푸와즈 내지 약 700 센티푸와즈의 점도를 갖고, 점도는 VMA 방법에 따라 측정된다.

몇몇 실시예들에서, 조인트 화합물은 석회화된 석고, 물 및/또는 설정된 억제제를 더 포함한다.

다른 실시예에서, 방음 패널은 섬유 및 적어도 하나의 전호화분 녹말을 포함하는 방음 성분을 포함하고, 녹말은 약 20 센티푸와즈 내지 약 700 센티푸와즈의 점도를 갖고, 점도는 VMA 방법에 따라 측정되고, 패널은 ASTM C423-02에 따라 적어도 약 0.5의 소음 감소 계수를 갖는다.

몇몇 실시예들에서, 섬유들은 광물면을 포함한다.

다른 실시예에서, 보드 제작 방법은 (a) 슬러리를 형성하기 위해 적어도 물, 스투코, 및 적어도 하나의 전호화분 녹말을 혼합하는 단계로서, VMA 방법에 따른 조건들 하에서 점도가 녹말과 함께 측정될 때, 녹말은 약 20 센티푸와즈 내지 약 700 센티푸와즈의 점도의 특징을 갖는, 혼합 단계와; (b) 습식 조립체를 형성하기 위해 제 1 커버 시트와 제 2 커버 시트 사이에 슬러리를 배치하는 단계와; (c) 습식 조립체를 보드에 절단하는 단계와; (d) 보드를 건조하는 단계를 포함한다.

몇몇 실시예들에서, 방법은, 다른 경우 동일한 슬러리에서 700 센티푸와즈보다 높은 점도를 갖는 전호화분 녹말을 이용할 때 필요한 물의 양보다 첨가된 물의 양이 적은 경우, 녹말이 없는 동일한 레벨에 슬러리 유동성을 유지하기 위해 물의 양을 첨가하는 단계를 포함한다.

다른 실시예에서, 전호화분 녹말은 슬러리에 첨가될 때 부분적으로 호화되고, 추가 호화는 건조 단계에서 발생한다.

다른 실시예에서, 전호화분 녹말은 건조 단계에서 완전히 호화된다.

다른 실시예에서, 전호화분 녹말은 슬러리에 첨가될 때 또는 제품을 구성할 때 완전히 호화된다.

다른 실시예에서, 보드 제작 방법은 슬러리에 첨가하기 전에 또는 제품을 구성할 때 적어도 10분 동안 녹말의 호화 온도(약 95℃와 같이 적어도 약 90℃)에서 또는 그 위의 온도에서 녹말을 호화하는 단계를 더 포함한다.

다른 실시예에서, 녹말은 석고 슬러리에 포함하기 전에 또는 제품을 구성할 때 녹말의 호화를 달성하기 위해 압력 요리된다(예를 들어, 약 100℃보다 높은 온도에서의 과열을 통해).

다른 실시예에서, 건조되도록 요구된 첨가된 물의 양은 다른 경우 동일한 슬러리 또는 제품을 구성하기 위한 다른 매질에서 700 센티푸와즈보다 높은 점도를 갖는 전호화분 녹말을 이용할 때 건조된 물의 양보다 적다.

몇몇 실시예들에서, 보드는 2개의 커버 시트들 사이에 배치된 설정된 석고 코어를 포함하고, 코어는 스투코, 물 및 적어도 하나의 전호화분 녹말을 포함하는 슬러리로 형성되고; 녹말은 약 30%보다 큰 냉수 용해도를 갖고; 설정된 석고 코어는 약 30%보다 적은 냉수 용해도를 갖는 녹말로 만들어진 설정된 석고 코어보다 더 큰 압축 강도를 갖는다.

다른 실시예에서, 코어는 녹말 없이 만들어진 코어보다 더 큰 압축 강도를 갖는다.

다른 실시예에서, 녹말은 약 30% 내지 약 75%의 냉수 용해도를 갖는다.

다른 실시예에서, 녹말은 약 50% 내지 약 75%의 냉수 용해도를 갖는다.

다른 실시예에서, 녹말은 약 20 센티푸와즈 내지 약 300 센티푸와즈의 점도를 갖는다.

다른 실시예에서, 녹말은 약 100 미크론 내지 400 미크론의 입자 크기를 갖는다.

다른 실시예에서, 녹말은 스투코의 중량에 기초하여 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 양이다.

다른 실시예에서, 녹말은 스투코의 중량에 기초하여 약 0.1 중량% 내지 약 3 중량%의 양이다.

다른 실시예에서, 슬러리는 나트륨 트리메타포스페이트를 더 포함한다.

다른 실시예에서, 슬러리는 나프탈렌설포네이트 분산제를 더 포함한다.

다른 실시예에서, 보드는 약 24 pcf(384 kg/m³) 내지 약 35 pcf(561 kg/m³)의 밀도를 갖는다.

몇몇 실시예들에서, 보드 제작 방법은 (a) 슬러리를 형성하기 위해 적어도 물, 스투코, 및 적어도 하나의 전호화분 녹말을 혼합하는 단계와, (b) 습식 조립체를 형성하기 위해 제 1 커버 시트와 제 2 커버 시트 사이에 슬러리를 배치하는 단계와; (c) 습식 조립체를 보드에 절단하는 단계와; (d) 보드를 건조하는 단계를 포함하고, 녹말은 약 30%보다 높은 냉수 용해도를 갖고; 설정된 석고 코어는 약 30%보다 적은 냉수 용해도를 갖는 녹말을 가지고 만들어진 설정된 석고 코어보다 높은 압축 강도를 갖는다.

몇몇 실시예들에서, 전호화분 녹말의 제작 방법은 (a) 습식 녹말을 제작하기 위해 적어도 물과 비-전호화분 녹말을 혼합하는 단계와; (b) 약 90℃ 이상의 온도에서 다이를 갖는 압출기에 습식 녹말을 배치하는 단계와, (c) 녹말을 건조하는 단계를 포함하고, 전호화분 녹말은 약 30%보다 높은 냉수 용해도를 갖는다.

다른 실시예에서, 압출기 다이는 약 150℃ 이상이다.

다른 실시예에서, 습식 녹말은 녹말의 약 25 중량% 미만의 물 함량을 갖는다.

몇몇 실시예들에서, 슬러리는 물, 스투코, 및 적어도 하나의 전호화분 녹말을 포함하고, 녹말은 약 30%보다 높은 냉수 용해도를 갖는다.

다른 실시예에서, 슬러리는 약 6 인치(15.24 cm)보다 큰 슬럼프를 갖는다.

이전 설명이 단지 실시예들의 예들에 불과하다는 것이 주지되어야 한다. 다른 예시적인 실시예들은 본 명세서의 전체 설명으로부터 명백해진다. 또한 이들 실시예들 각각이 본 명세서에 제공된 다른 실시예들과의 다양한 조합들로 사용될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다.

다음 예들은 본 발명을 추가로 예시하지만, 물론, 범주를 한정하는 임의의 방식으로 해석되지 않아야 한다.

예 1 - 점도 측정 방법

이 예는 본 명세서에서 "VMA 방법"으로 언급된 점도 측정 평가 방법을 설명한다. 점도가 본 명세서에 언급될 때, 달리 표시되지 않으면, VMA 방법에 따라 이루어진다. 점도는 동심 실린더를 갖는 Discovery HR-2 Hybrid 레오미터(TA Instruments Ltd), 베인(vane) 기하학적 구조(28mm의 직경과 42.05mm의 길이)를 갖는 표준 컵(30mm의 직경)을 이용하여 측정된다.

녹말이 얻어질 때, 차동 스캐닝 열량 측정법(DSC) 기술들은, 녹말이 완전히 호화되는 지의 여부를 결정하는데 사용된다. 녹말 제조업자가 "완전히 호화됨"으로서 녹말을 식별하는 경우에도, 녹말이 완전히 호화되는 것을 보장하기 위해, 예를 들어 어떠한 역행도 발생하지 않았음을 확인하기 위해 DSC 단계가 이용되어야 한다는 것이 주지될 것이다. 2개의 절차들 중 하나는, 당업자가 인식하는 바와 같이 DSC에 의해 또한 결정될 수 있는, 녹말을 완전히 호화하는데 요구된 온도에 따라 채택된다.

절차 1은, 녹말이 완전히 호화되거나 90℃에 또는 90℃ 미만의 호화 온도를 갖는다는 것을 DSC가 나타내는 경우 이용된다. 절차 2는, 호화 온도가 90℃보다 높은 경우 이용된다. 점도가 녹말이 물에 있는 동안 측정되기 때문에, 절차 2는, 물이 인식가능하게 증발하도록 하지 않고도 100℃보다 높은 온도로의 과열을 허용하기 위해 밀봉된 용기에서 압력 요리를 이용한다. 절차 1은 미리 완전히 호화된 녹말에 대해, 또는 90℃까지의 호화 온도를 갖는 녹말에 대해 예약되는데, 이는 아래에 논의되는 바와 같이, 호화가, 개방 시스템이고 호화를 위한 가압된 조건들을 생성할 수 없는 레오미터에서 발생하기 때문이다. 따라서, 절차 2는 더 높은 호화 온도를 갖는 녹말에 대해 후속한다. 어느 한 방식으로, 녹말(7.5 g, 건식 기반)은, 점도가 측정될 때 50 g의 총 중량에 대해 물에 첨가된다.

절차 1에서, 녹말은 물에서 분산되고(녹말과 물의 총 중량의 15% 녹말), 샘플은 실린더 셀로 즉시 전달된다. 셀은 알루미늄 호일로 커버된다. 샘플은 5℃/min 및 200s^-1의 전단율에서 25℃로부터 90℃로 가열된다. 샘플은 200s^-1의 전단율에서 10분 동안 90℃로 유지된다. 샘플은 5℃/min 및 200s^-1의 전단율에서 90℃로부터 80℃로 냉각된다. 샘플은 0s^-1의 전단율에서 10분 동안 80℃로 유지된다. 샘플의 점도는 2분 동안 100s^-1의 전단율에서 80℃에서 측정된다. 점도는 30초 내지 60초의 측정 평균이다.

절차 2는 90℃보다 높은 호화 온도를 갖는 녹말에 사용된다. 녹말은 녹말 산업에서 잘 알려진 방법들(예를 들어, 압력 요리에 의해)에 따라 호화된다. 호화된 녹말 물 용액(총 중량의 15%)은 레오미터 측정 컵에 즉시 전달되고, 10분 동안 80℃로 평형화된다. 샘플의 점도는 2분 동안 80℃ 및 100s^-1의 전단율에서 측정된다. 점도는 30초 내지 60초의 측정의 평균이다.

예 2 - 상이한 상태들에서의 녹말의 점도

이 예는 상이한 상태들에서 녹말의 점도(물에서의 15% 용액에서)를 예시한다. 테스트된 대표 녹말은 히드록시에틸 옥수수 녹말(ADM으로부터 이용가능한 Clineo 706)이었다. 도 1을 참조하면, X-축은 시간을 반영하는 반면, Y-축은 토크와 온도를 중첩한다. 그래프는, 녹말이 요리되고 궁극적으로 호화될 때 점도가 어떻게 변하는 지를 설명한다. 토크는 로터를 회전시키기 위한 힘을 측정하고, 그러므로 점도의 측정이다. 토크는 브라벤더 단위(Brabender units)이다.

당업자는 브라벤더 단위를 쉽게 인식할 것이다. 예를 들어, 간략하게, C.W. 브라벤더 비스코그래프, 예를 들어 동적 측정을 위해 반응 토크를 이용하는 비스코그래프-E가 사용될 수 있다. 비스코그래프-E는 뉴저지, 하켄색, C.W. Brabender Instruments, Inc.로부터 상업적으로 이용가능하다. 본 명세서에 한정된 바와 같이, 브라벤더 단위는 75의 RPM에서 700 cmg 카트리지를 가지고 16 fl. oz(약 500 cc)의 샘플 컵 사이즈를 이용하여 측정된다. 브라벤더 단위가 본 명세서에 기재된 바와 같이, 센티푸와즈(예를 들어, 측정 카트리지가 700 cmg일 때, cP = BU X 2.1) 또는 레브(Krebs) 단위와 같이 다른 점도 측정치로 변환될 수 있다는 것을 당업자가 쉽게 인식할 것이다.

토크(점도) 및 온도 곡선들은 각각 도 1에 표시된다. 온도에 대해, 타겟 및 실제 온도는 서로 중첩되지만, 인식가능한 차이는 없다.

도 1의 비스코그램에서 알 수 있듯이, 과립, 즉 원래 녹말의 물리적 구조는 저온에서 "냉온"으로서 식별되고, 80℃보다 높은 곳에서 "고온"으로서 식별된다. 저온에서, 호화 이전에, 점도는 인식가능하게 변하지 않는다. 과립이 가열될 때, 물을 흡수하고 팽창할 것이다. 토크 곡선의 피크에서 시작하여, 과립은 고온이고, 과립 구조가 파손되어 느슨한 분자로 분리되기 시작할 정도로 충분히 팽창된다. 과립 구조가 파손될 때, 점도는, 녹말이 곡선의 트러프(trough)에 도시된 바와 같이 완전히 호화될 때까지 감소한다. 곡선이 트러프에서 평평하게 될 때, 용액은 냉각된다. 그 결과, 호화된 분자가 재연관되기 시작하고 점도가 다시 증가하기 시작할 때 역행이 발생한다.

예 3 - 큐브 구성 및 압축 강도 테스트

이 예는 2 인치(5.08 cm) 큐브를 이용한 큐브 압축 테스트를 설명한다. 몇몇 실시예들에서, 큐브 테스트는, 녹말 및 그 양이 본 명세서에 기재된 바와 같이 변할 수 있는 경우 석고 구성을 측정한다. 구성은 1.0에서의 물/스투코 비율에 대한 입력으로 설정되는 석고 슬러리로 형성되고, 녹말의 양은 달리 표시되지 않으면, 스투코의 2 중량%로 설정된다.

랩에서 호화를 요구하는 녹말(예를 들어, 아래에 식별된, 모든 Clinton 시리즈, Clineo 시리즈, S23F, LC211)에 대해, 녹말은 물에서 분산되었고, 연속적으로 저으면서 10분 동안 끓는점으로 가열되었다. 녹말 용액은 그런 후에 78℉(25.6℃)로 냉각되었고, 워링 블렌더(Waring blender)의 혼합 컵으로 전달되었다. 나트륨 트리메타포스페이트("STMP") 10% 용액, 분산제, 및 억제제는 녹말 용액에 가중화되었고, 혼합되었다. 스투코 및 HRA는 가중되었고, 건식 혼합으로서 혼합되었다. 스투코 및 HRA 건식 혼합은 녹말 용액에 부어졌고, 10초 동안 담겨졌고, 10초 동안 고속으로 혼합되었다. 2 인치(5.08 cm) 큐브들의 몰드들은 몰드들의 상부 약간 위의 지점으로 채워졌다. 플라스터가 설정되자마자 과잉분은 스크래핑되었다. 큐브들은 경화된 후에 몰드들로부터 제거되었다. 큐브들은 48시간 동안 110℉(43.3℃)에서 건조되었다.

물 용해가능 녹말(예를 들어, 아래에 식별된, 압출된 히드록시프로필 피 녹말, Maltrin M040, Maltrin M100)에 대해, 녹말은 실온의 물에서 용해되었다. 가열 및 냉각 단계들을 건너뛰는 것을 제외하고, 랩에서의 호화를 요구하는 녹말에 대해 동일한 절차가 따른다. 대안으로서, 용해가능 녹말은 스투코 및 방열 촉진제로 건식 혼합에서 조제될 수 있고, 그런 후에 액체 요소들(물, STMP, 분산제, 및 억제제)와 혼합되었다.

과립 녹말에 대해, 녹말은 건식 혼합(스투코 및 HRA)로 가중화되었다. 물, 나트륨 트리메타포스페이트 10% 용액, 분산제, 및 억제제는 혼합 컵으로 가중화되었다. 건식 혼합은 물에 부어졌고, 10초 동안 담겨졌고, 10초 동안 고속으로 혼합되었고, 슬러리는 몰드에 즉시 부어졌다. 습식 큐브는 경화되자마자 알루미늄 호일로 감싸였다. 감싸인 큐브는 90분 동안 190℉(87.8℃)로 가열되었다. 큐브는 풀려졌고, 48시간 동안 110℉(43.3℃)에서 건조되었다.

큐브를 형성하기 위한 석고 슬러리의 구성은 표 3에서 아래에 설명된다.

[표 3]

2% 녹말을 갖는 석고 슬러리 구성, 1.0WSR

건조된 튜브들은 오븐에서 제거되었고, 1시간 동안 실온에서 냉각되었다. 압축 강도는 MTS 시스템(모델 #SATEC)을 이용하여 측정되었다. 부하가 연속적으로 0.04 인치/min(1.02 mm/min)의 속도로(15 내지 40 psi/s(103.4 내지 275.8 kPa/s) 사이의 일정한 속도로) 충격 없이 가해졌다.

큐브는, 큐브가 2106 psi(14.52 MPa)의 강도를 갖는 경우, 실온의 물에서 녹말을 용해함으로써 압출된 히드록시프로필 피 녹말(Tackidex®)K720)(Roquette))을 이용하여 생성되었다. 큐브는 스투코 및 방열 촉진제로 건식 혼합에서 녹말을 조제하고, 이것이 그런 후에 큐브가 2084 psi(14.37 MPa)의 강도를 갖는 경우, 액체 요소들(물, STMP, 분산제, 및 억제제)와 혼합된 것에 의해 압출된 히드록시프로필 피 녹말(Tackidex®K720(Roquette))를 이용하여 생성되었다.

예 4 - 강도에 대한 스투코 슬러리로의 호화된 녹말의 첨가 영향

이 예는 석고 구성들의 각 압축 강도들에 대한 스투코 슬러리로의 호화된 녹말의 첨가를 통해 스투코에 과립 녹말(즉, 비-호화된)의 첨가 영향을 비교한다. 각 녹말은 예 3에 기재된 큐브 테스트에 대해 석고 슬러리에 넣어졌다.

추가 녹말은 표 4에 도시된다. 녹말들 중 하나는 산성-변성되지 않는 한편, 다른 것들은 아래의 표 4에 표시되었다.

[표 4]

강도에 대한 녹말 상태(과립 또는 전호화됨)의 영향

이 예는 본 발명의 실시예들에 따라 과립 녹말 대신에 석고 슬러리에서 전호화분 녹말의 입력으로 달성된 개선된 강도를 예시한다. 과립 형태는 과립 녹말의 매우 낮은 점도로 인해 스투코 슬러리에 양호한 유동성을 제공한다. 하지만, 과립 형태는 강도의 양호함으로서 나타나지 않는다. 따라서, 전호화된 형태가 바람직하다.

예 5 - 호화된 녹말에 대한 점도 및 압축 강도

이 예는 VMA 방법에 따라 측정된 바와 같이 점도의 범위를 나타내는 상이한 호화된 녹말을 예시한다. 각 녹말의 석고 구성에서 압축 강도의 영향은 예 3에 설명된 구성 및 큐브 테스트에 따라 평가되었다. 녹말을 포함하는 슬러리들로 형성된다.

[표 5]

호화된 녹말에 대한 점도 및 강도

말들 중 일부는 미리 호화된 형태로 상업적으로 공급되었고, 이들 녹말은 표 5에서 "제조 동안" 호화된 것으로 표기된다. 다른 녹말은 호화 없이 공급되었지만, 표 5에서 "랩에서"로 표기된 바와 같이, 랩에서 호화되었다. 추가로, 녹말들 중 일부는 주지된 바와 같이 표시된 점도를 달성하도록 화학적으로 변성되었다. 압출된 히드록시프로필 피 녹말에 대해, 임의의 특정 이론에 결속되기를 원하지 않지만, 낮은 점도는 히드록시프로필화와 조합된 고압의 높은 전단 압출과 높은 아밀로오스 함량(35%)에 의한 녹말의 가수 분해로 인할 수 있다. 각 표시된 점도는 녹말의 호화 이후에 이루어진다.

이 예는 본 발명의 실시예들에 따라, 시멘트질(예를 들어, 석고) 슬러리에서 본 명세서에 설명된 바와 같이, 중간-범위의 점도를 갖는 호화된 녹말을 포함하는 바람직함을 증명한다. 중간-범위의 점도 녹말은 녹말 점도에 의해 반영된 바와 같이, 양호한 유동성을 제공하는 한편, 또한 바람직한 강도 특성들을 달성한다. 양호한 유동성은 석고 슬러리에서 낮은 물 수요를 초래한다. 석고 슬러리에서 적은 물을 포함함으로써, 제조 동안 적은 과잉수가 건조되어야 하여, 그 결과 개선된 프로세스 효율 및 낮은 제조비가 초래된다.

예 6 - 에틸화된 녹말의 호화 및 점도

이 예는 호화 이후의 점도의 범위를 나타내는 에틸화된 녹말을 비교한다. 스투코 슬러리에 각각 과립(호화되지 않은 녹말) 및 호화된 녹말의 첨가를 고려하여, 석고 구성의 강도에 대한 영향은 또한 예 3에 설명된 구성 및 튜브 테스트에 따라 평가되었다. 녹말을 포함하는 슬러리들로 형성된 석고 튜브들의 압축 강도 및 호화된 녹말의 점도를 보여주는 결과들은 아래의 표 6에 설명된다. 각 표시된 점도는 녹말의 호화 이후에 이루어지지만, 스투코 슬러리로의 과립 녹말(호화되지 않은 녹말)의 첨가를 고려한 강도는 또한 데이터에 포함된다.

[표 6]

에틸화된 녹말의 점도 및 강도

임의의 특정 이론에 의해 결속되기를 원하지않지만, 에틸화는 녹말의 호화 온도를 감소시킨다. 이들 에틸화된 녹말은 적절한 점도로 부분적으로 가수 분해될 수 있다.

이 예는, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 호화 이후의 중간-범위의 점도를 갖는 이들 에틸화된 녹말이 본 발명의 실시예들에 따라 석고 구성에 포함될 때 바람직한 유동성 및 강도를 제공한다는 것을 보여준다.

예 7 - 강도에 대한 녹말 양에서의 변동

이 예는 석고 슬러리에 넣어질 녹말의 양의 범위에 가로질러, 석고 구성의 강도에 대한 호화된 녹말의 영향을 비교한다. 예 3에 설명된 구성 및 큐브 테스트는, 녹말의 양이 변한다는 것을 제외하고, 사용된다. 결과들은 표 7에 설명된다.

[표 7]

석고 구성에서의 강도(PSI) 대 녹말 함량(스투코에서의 중량%)

이 예는, 호화된 녹말의 심지어 비교적 낮은 양이 본 발명의 실시예들에 따라 석고 구성에서 바람직한 강도 특성들을 제공한다는 것을 증명한다.

예 8 - 석고 슬러리의 유동성

이 예는 다양한 호화된 녹말에 의해 석고 슬러리의 유동성에 대한 영향을 예시한다. 각 녹말은, 물/스투코 비율 및 녹말의 양이 변한다는 것을 제외하고, 예　3에 따라 석고 구성에 넣어졌다. 슬럼프 테스트는 다음과 같이 유동성을 측정하는데 사용되었다. 슬럼프는, 4" 높이(10.2 cm)(각 단부에서 개방되고, 평평한 매끄러운 표면 상의 단부 상에 위치된)인 2 인치(5.08 cm) 직경의 실린더에 슬러리를 붓고, 슬러리의 상부를 스크리딩(screeding)함으로써 측정되었다. 이것은 테스트마다 슬러리의 설정된 부피를 제공한다. 그런 후에, 실린더는 즉시 들어 올려졌고, 슬러리는 실린더의 개방된 하부 단부를 급히 만들었다. 이러한 패티(patty)의 직경은 cm 단위로 측정되고, 리코딩된다. 더 많은 유체 슬러리는 일반적으로 더 큰 직경의 패티를 초래할 것이다. 그 결과들은 표 8에서 설명된다.

[표 8]

석고 구성에서 강도(PSI) 대 녹말 함량(스투코의 중량%)

이 예는 본 발명의 실시예들에 따라 석고 구성들의 개선된 유동성 및 낮은 물 수요를 증명한다.

예 9 - 건조 상태에서 전호화된 옥수수 가루의 산성-변성

이 예는 건조 상태의 산성-변성에 의해 전호화된 옥수수 가루의 점도 감소를 증명한다. 전호화된 옥수수 가루(125g, 번지 밀링)는 호바트(Hobart) 혼합기의 혼합 볼(bowl)에 가중화되었다. 옥수수 가루의 상부는 속도 2에서 혼합되면서 1M 황산(6.2g 내지 18g)으로 분무되었다. 샘플은 다른 10분 동안 혼합되었다. 샘플은 뚜껑을 갖는 플라스틱 병에 전달되었고, 그런 후에 3시간 동안 80℃ 동안 가열되었다. 칼슘 히드록시드의 동일한 몰이 첨가되었고, 샘플은 2분 동안 혼합되었다. 샘플은 밤새 실온으로 건조되었다.

산성-변성된 전호화된 옥수수 가루의 점도는 예 1에 기재된 VMA 방법에 따라 측정되었다. 데이터는 표 9에 보여진다.

[표 9]

예 10 - 석고 슬러리 구성, 큐브 압축 강도, 및 슬러리 슬럼프 테스트

이 예는 가변량의 산을 이용하여 산성-변성 녹말을 이용하여 큐브 압축 강도 및 슬럼프를 설명한다. 사용된 석고 슬러리 구성은 표 3에 보여진다. 물 스투코 비율(WSR)은 1.0이었다. 샘플 석고 큐브들은 예 3의 방법에 따라 조제되었다. 슬럼프 테스트는 예 8에 기재된 것에 따랐다. 압축 강도 테스트 및 슬럼프 테스트의 결과들은 표 10에 보여진다.

[표 10]

이 예는, 중간-범위에 대한 전호화된 옥수수 가루의 점도를 감소시키는 것이 전체적으로 석고 슬러리의 유동성을 증가시킬 뿐 아니라 전체적으로 압축 강도를 증가시킨다는 것을 증명한다. 예 9와 예 10의 조합은 녹말 점도와 슬러리 유동성 사이의 역관계를 증명한다.

예 11 - 0.25N의 황산 용액에서의 전호화된 옥수수 가루의 산성-변성

이 예는 산에 대한 가변 노출 시간을 이용하여 산성-변성 녹말을 이용하여 큐브 압축 강도 및 슬럼프를 기재하낟. 전호화된 옥수수 가루(31g)는 혼합하는 동안 물(200g)을 포함하는 워렌 블렌더에 가중화되었다. 녹말 용액은 플라스크에 전달되었다. 블렌더는 물(77g)로 세척되었고, 물은 플라스크에 전달되었다.

응축된 황산(1.94ml, 95-98%)은 젓는 동안 녹말 용액에 첨가되었다. 용액은 60 내지 100분 동안 70℃에서 배양되었다. 칼슘 히드록시드(2.58g)의 동일한 몰은 이 후 녹말 용액에 첨가되었고, 10분 동안 저어졌다. 사용된 석고 슬러리 구성은 표 3에 보여진다. 샘플 석고 큐브들은 예 3의 방법에 따라 조제되었다. 슬럼프 테스트는 예 8에 기재된 것에 따랐다. 압축 강도 테스트 및 슬럼프 테스트의 결과들은 표 11에 보여진다.

[표 11]

이 예는, 황산 용액에서 전호화된 옥수수 가루의 산성-변성이 유동성 및 강도를 개선할 수 있다는 것을 보여준다.

예 12 - 상이한 물 스투코 비율(WSR)에서의 석고 슬러리의 유동성

이 예는 전호화된 옥수수 가루의 산성-변성에 의해 석고 슬러리의 유동성에 대한 영향을 예시한다. 슬럼프 테스트는 예 8에 기재된 바와 같이 유동성을 측정하는데 사용되었다. 사용된 석고 슬러리 구성은, WSR에 따라 물의 양이 조정되었다는 점을 제외하고 표 3에 보여진다. 슬럼프 테스트의 결과들은 표 12에 보여진다.

[표 12]

이 예는, 산성-변성된 전호화된 옥수수 가루가 물이 15%만큼 감소된 후에조차 석고 슬러리의 유동성을 유지할 수 있다는 것을 증명한다.

예 13 - 큐브 구성 및 압축 강도 테스트

이 예는 랩-요리된 산성-변성 녹말을 포함하는 큐브들의 큐브 압축 강도 테스트를 설명한다. 제형은 제어 전호화된 옥수수 가루에 대해 1.0이고 랩-요리된 산성-변성된 옥수수 가루(Clinton 277)에 대해 0.9인 물/스투코 비율을 갖는 석고 슬러리로 형성되고, 녹말의 양은 스투코의 2 중량%로 설정된다. 제어 및 랩-요리된 산성-변성된 옥수수 가루에 사용된 구성은 표 13에 개시된다. 큐브의 밀도는 다양한 비율들로 폼을 첨가함으로써 25 및 45 파운드 큐브 피트(400 kg/m³ 및 721 kg/m³)로 설정되었다.

제어 실험에 대해, 전호화된 옥수수 가루는 스투코 및 HRA를 포함하는 건식 혼합에 가중화되었다. 물, 나트륨 트리메타포스페이트 10% 용액, 분산제, 및 억제제는 호바트 혼합기의 혼합 볼에 가중화되었다. 건식 혼합은 호바트 혼합기의 혼합 볼에 부어졌고, 15초 동안 담겨졌고, 30초 동안 속도 Ⅱ로 혼합되었다. 폼 조제에 대해, PFM 33 솝(soap)의 0.5% 용액이 형성되었고, 그런 후에 공기와 혼합되어, 공기 폼을 제작하였다. 공기 폼은 폼 생성기를 이용하여 슬러리에 첨가되었다. 폼 생성기는 원하는 보드 밀도를 얻을 정도로 충분한 속도로 실행되었다. 폼 첨가 이후에, 슬러리는 몰드들의 상부 약간 위의 지점에 즉시 부어졌다. 과잉분은 플라스터가 설정되자마자 스크래핑되었다. 몰드들은 몰드 해제(DW40)로 분무되었다.

랩 요리된 산성-변성된 옥수수 가루(Clinton 277)를 제작하기 위해, 산성-변성된 옥수수 가루는 물에서 분산되었고, 연속적으로 저으면서 10분 동안 끓는점으로 가열되었다. 녹말 용액은 78℉(25℃)로 냉각되었고, 호바트 혼합기의 혼합 볼에 전달되었다. 나트륨 트리메타포스페이트 10% 용액, 분산제, 및 억제제는 호바트 혼합기의 혼합 볼에 첨가되었고, 혼합되었다. 스투코 및 HRA의 건식 혼합은 녹말 용액에 부어졌고, 15초 동안 담겨졌고, 30초 동안 속도 Ⅱ로 혼합되었다. 폼 조제에 대해, PFM 33 솝의 0.5% 용액이 형성되었고, 그런 후에 공기와 혼합되어, 공기 폼을 제작하였다. 공기 폼은 폼 생성기를 이용하여 슬러리에 첨가되었다. 폼 생성기는 원하는 보드 밀도를 얻을 정도로 충분한 속도로 실행되었다. 폼 첨가 이후에, 슬러리는 몰드들의 상부 약간 위의 지점에 즉시 부어졌다. 과잉분은 플라스터가 설정되자마자 스크래핑되었다. 몰드들은 몰드 해제(DW40)로 분무되었다.

큐브가 경화된 후에, 큐브들은 몰드로부터 제거되었고, 그런 후에 48 시간 동안 110℉(43℃)로 건조되었다. 오븐에서 제거된 후에, 큐브들은 1 시간 동안 실온에서 냉각되도록 하였다. 압축 강도는 MTS 시스템(모델 # SATEC)을 이용하여 측정되었다. 부하는 연속적으로 0.04 인치/min(1.02 mm/min)의 속도로(15 내지 40 psi/s(103.4 내지 275.8 kPa/s) 사이의 일정한 속도로) 충격 없이 가해졌다.

[표 13]

2개의 녹말 유형들에 대한 트레이스들(traces)은 도 2에 보여지고, 여기서 밀도는 수평축을 따라 그려지고, 강도는 수직축을 따라 그려진다. 도 2는, 0.9의 WSR을 갖는 랩 보일드(lab boiled) 산성-변성된 옥수수 가루(Clinton 277)가 1.0의 WSR을 갖는 전호화된 옥수수 가루보다 더 높은 압축 강도의 큐브들을 제공한다는 것을 보여준다. 이러한 증가된 강도는 25 lb/ft³ 내지 40 lb/ft³ (400 kg/m³ 내지 721 kg/m³)의 큐브 밀도들에 대해 관찰되었다. 이러한 예는, 랩 끓는 산성-변성된 옥수수 가루(Clinton 277)를 포함하는 조성물들이 낮은 밀도에서 더 높은 압축 강도를 갖고 물을 적게 요구한다는 것을 제안한다.

예 14 - 냉수 용해가능 전호화분 녹말 및 압축 강도

이 예는 파일롯-스케일(pilot-scale) 압출을 이용하여 냉수 용해가능 전호화분 녹말(Clinton 277)을 형성하는 방법과, 압출된 전호화분 녹말을 포함하는 큐브들의 압축 강도를 설명한다.

따라서, Clinton 277 산성-변성 녹말(9% 습도 함량, 100kg) 및 물(4.4kg)은 실린더에서 혼합되었다. 산성-변성 녹말 혼합물은 Wenger TX52 트윈 나사 압출기에 첨가되었다. 추가 물(8.1kg)은 압출기에 첨가되었다. 압출기 배럴(barrel)에서의 총 흡도 함량은 20%였다. 압출 조건들은 아래의 표 15에 설명된다. 전호화분 녹말은 비교적 건조한 팽창된 물질로서 압출기로부터 제거되었다. 녹말은 약 10%의 습도 함량을 가질 때까지 건조되었고, 그런 후에 분말로 갈려졌다. 석고 제품들을 제작하는데 사용될 때, 건식 분말은 제조 동안 건조 요소들에 첨가될 수 있다.

[표 14]

전호화분 녹말의 냉수 용해도는 다음의 방법에 의해 측정된다. 습식 녹말은 물(80mL, 실온(25℃)) 및 건식 녹말(4.000g)을 저으면서 비커에 첨가함으로써 형성되었다. 습식 녹말은 20분 동안 저어졌고, 그런 후에 100 mL 눈금이 새겨진 실린더에 전달되었다. 물은 100 mL 라인까지 첨가되었고, 그런 후에 실린더는 슬러리를 혼합하기 위해 3번 역전되었다. 습식 녹말은 실온에서 30분 동안 유지되도록 하였다. 상청액(10g)은 슬러리의 상부로부터 테어드 팬(tared pan)으로 전달되었다. 팬이 밤새 가열된 후에(43℃), 나머지 고체는 가중화되었다. 녹말의 용해도(%)는 아래의 수학식으로 설명된다.

용해도(%) = 용해가능 고체의 중량/(0.4 x 100)

냉수 용해가능 압출된 전호화분 녹말은 예 13의 절차에 따라 큐브들을 조제하는데 사용되었다. 큐브들은 54 lb/ft³(865 kg/m³)의 밀도를 갖는다. 압출된 녹말(Clinton 277)의 냉수 용해도는 큐브 강도에 대한 상당한 충격을 보여주었다(표 15). 과립 녹말은 물에서 용해가능하지 않고, 1561 psi(10.76 MPa)의 압축 강도를 갖는 큐브를 산출한다. 하지만, 압출에 의해 조제된 전호화분 녹말은 물에서 용해가능하였고, 더 큰 강도를 갖는 큐브들을 산출하였다. 큐브들의 압축 강도는, 녹말의 냉수 용해도가 증가함에 따라 증가하였다. 더욱이, 더 낮은 습도 함량(약 10%)을 갖는 녹말에서 시작하는 것은 더 큰 물 용해도(최대 71%)를 초래하였고, 더 큰 압축 강도(1844 psi(12.71 MPa))를 갖는 큐브를 산출하였다.

[표 15]

냉수 용해가능 산성-변성된 전호화분 녹말 및 전호화된 옥수구 가루는 예 13의 절차에 따라 큐브들을 조제하는데 사용되었다. 큐브들은 29 lb/ft³(465 kg/m³)의 밀도를 가졌다. 압출된 녹말은 종래의 녹말보다 더 큰 큐브 강도를 제공하였다(표 16). 압출된 Clinton 277을 포함하는 석고 폼 슬러리의 유동성은 26%만큼 증가되었고, 압출된 녹말을 포함하는 폼형 큐브의 압축 강도는 19%만큼 증가되었다.

[표 16]

예 15 - 냉수 용해가능 전호화분 녹말의 벤치-탑(bench-top) 조제

이 예는 다양한 조건들 하에서 벤치-스케일 압출에 의해 제작된 전호화된 산성-변성 녹말(Clinton 277)의 냉수 용해도를 예시한다.

따라서, 산성-변성 녹말은 벤치-스케일 압출기(마이크로 18, Leistritz MIC)를 이용하여 압출을 받았다. 지정된 습도 함량을 위한 요구된 물과 녹말은 혼합되었고, 플라스틱 백에서 밀봉되었고, 밤새 평형화되었다. 밤새 평형화 이후에, 습식 녹말은 압출기에 공급되었다. 25℃에서의 용해도에 대한 압출기 온도, 녹말의 습도 함량(호화 이전), 다이 개구 사이즈, 및 트리칼슘 포스페이트의 양의 영향이 검사되었다(표 17을 참조). 소규모에서, 첨가물(트리칼슘 포스페이트)은 녹말 용해도에 영향을 주지 않는다. 물질 분산성을 증가시키는 인자들(높은 습도 함량 및 큰 다이 개구와 같은)은 녹말 용해도에 부정적으로 관련되었다. 대규모의 테스트들이 더 낮은 습도 함량과 더 높은 압출 온도를 요구할 수 있다는 것이 발견되었다(예를 들어, 예 14).

[표 17]

예 16 - 냉수 점도 분석 방법

이 예는 냉수 점도 측정 분석 방법을 설명하고, 이 방법은 본 명세서에서 "CWVA 방법"으로서 언급된다. 냉수 점도가 본 명세서에 언급될 때, 달리 표시되지 않으면, CWVA 방법에 따른 것이다.

건식 녹말(40g)은 10분 동안 500 RPM으로 저으면서, 400g의 총 중량을 얻기 위해 물(25℃)에서 가중된다. 점도는 동심 실린더를 갖는 Discovery HR-2 Hybrid 레오미터(TA Instruments Ltd)와, 베인 기하학적 구조(28mm의 직경 및 42.05mm의 길이)를 갖는 표준 컵(30mm의 직경)을 이용하여 측정된다. 50g의 용액은 실린더 셀에 전달된다. 샘플의 점도는 1분 동안 25℃에서 그리고 100 s^-1의 전단율에서 측정된다.

본 발명의 문맥에서(특히 다음의 청구항들의 문맥에서) 단수 요소와 "그" 및 "적어도 하나"의 용어와 유사한 지시 대상들의 이용은 본 명세서에서 달리 표시되지 않거나 문맥에 의해 명확히 부정되지 않으면, 단수와 복수 모두를 커버하는 것으로 해석될 것이다. 하나 이상의 항목들의 리스트가 후속하는 "적어도 하나"의 용어(예를 들어, "A와 B 중 적어도 하나")의 이용은 기술된 항목들(A 또는 B)로부터 선택된 하나의 항목 또는 기술된 항목들 중 2개 이상(A 및 B)의 임의의 조합을 의미하도록 해석될 것이다. "포함(comprising)," "갖는(having)," "포함하는(including)," 및 "함유(containing)"의 용어들은 달리 주지되지 않으면 제약을 두지 않은 용어들(즉, "~를 포함하지만, 여기에 한정되지 않는")로서 해석될 것이다. 본 명세서의 값들의 범위들에 대한 열거는 본 명세서에서 달리 표시되지 않으면, 범위 내에 있는 각 개별적인 값을 개별적으로 언급하는 약칭 방법으로서 작용하도록 단지 의도되고, 각 개별적인 값은 본 명세서에 개별적으로 언급된 경우처럼 본 명세서에 병합된다. 본 명세서에 기재된 모든 방법들은 본 명세서에 달리 표시되지 않거나, 문맥에 의해 명확히 부정되지 않으면 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본 명세서에 제공된 임의의 및 모든 예들, 또는 예시적인 언어(예를 들어, "~와 같이")의 이용은 단지 본 발명을 더 잘 예시하도록 의도되고, 달리 청구되지 않으면 본 발명의 범주에 대한 제한을 나타내지 않는다. 본 명세서에서의 언어는 본 발명의 실시에 필수적으로 임의의 비-청구된 요소를 나타내는 것으로 해석되지 않아야 한다.

본 발명을 수행하기 위해 발명자들에게 알려진 최상의 모드를 포함하는 본 발명의 바람직한 실시예들이 본 명세서에 기재된다. 이들 바람직한 실시예들의 변경들은 이전 설명을 읽을 때 당업자에게 명백할 수 있다. 발명자들은 기술자들이 적절한 경우 그러한 변경들을 이용하도록 예측하고, 발명자들은 본 발명이 본 명세서에 특별히 기재된 것과 달리 실시되도록 의도한다. 따라서, 본 발명은 적용가능한 법에 의해 허용된 것으로 본 명세서에 첨부된 청구항들에 언급된 주제의 모든 변성들 및 등가물들을 포함한다. 더욱이, 모든 가능한 변경들에서 전술한 요소들의 임의의 조합은 본 명세서에 달리 표시되지 않거나 문맥에 의해 명확히 부정되지 않으면 본 발명에 의해 수용된다.

Claims

보드로서,
2개의 커버 시트들 사이에 배치되는 설정된 석고 코어로서, 상기 코어는 스투코(stucco), 물 및 적어도 하나의 전호화분 녹말(pregelatinized starch)을 포함하는 슬러리로 형성되고, 상기 녹말은 상기 녹말이 VMA 방법에 따른 조건들을 따르면서 점도가 측정될 때 약 20 센티푸와즈 내지 약 700 센티푸와즈의 상기 점도의 특징을 갖는, 설정된 석고 코어를 포함하는, 보드.
청구항 1에 있어서,
상기 녹말의 상기 점도 특징은 상기 VMA 방법에 따라 약 30 센티푸와즈 내지 약 200 센티푸와즈인, 보드.
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 녹말은 상기 녹말 없이 상기 설정된 석고 코어에 대해 상기 설정된 석고 코어의 상기 코어의 경도를 증가시키는데 효율적인, 보드.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 녹말은 상기 녹말을 갖지 않는 동일한 레벨로 상기 슬러리 유동성을 유지하기 위해 상기 슬러리에 첨가되도록 요구되는 과잉수의 양의 증가를 요구하고, 이것은 상기 VMA 방법에 따라 700 센티푸와즈보다 큰 점도 특징(예를 들어, 773 센티푸와즈)을 갖는 녹말에 의해 요구되는 과잉수의 양의 증가보다 적은, 보드.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 녹말은 상기 스투코의 약 0.5 중량% 내지 약 3 중량%의 양인, 보드.
청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 녹말은 산성-변성 녹말인, 보드.
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 물/스투코 비율은 약 0.55 내지 약 0.8인, 보드.
청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보드는 약 24 pcf(384 kg/m³) 내지 약 35 pcf(561 kg/m³)의 밀도를 갖는, 보드.
청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬러리는, (a) 호화되지 않고, (b) 상기 VMA 방법에 따라 20 센티푸와즈 아래의 상기 점도의 특징을 갖는 전호화분 녹말이고, 또는 (c) 상기 VMA 방법에 따라 700 센티푸와즈보다 높은 상기 점도의 특징을 갖는 전호화분 녹말인 녹말의 제 2 유형을 포함하는, 보드.
청구항 10에 있어서,
상기 녹말의 제 2 유형은 알킬화된 녹말을 포함하는, 보드.
청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬러리는 불안정 성분의 주 중량부와 안정 성분의 부 중량부를 포함하는 적어도 부유제(foaming agent)를 더 포함하고, 부유제의 양과, 안정 성분에 대한 상기 불안정 성분의 중량비는 상기 설정된 석고 코어 내에서 공극 분배를 형성하는데 효율적인, 보드.
청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬러리는 나프탈렌설포네이트 분산제를 더 포함하는, 보드.
청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬러리는 나트륨 트리메타포스페이트를 더 포함하는, 보드.
청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보드가 약 1/2 인치(1.3 cm)의 두께로 주조될 때, 상기 보드는 ASTM 표준 C473에 따라 결정되는 바와 같이, 적어도 약 65 파운드(29.5 kg)의 네일 풀 저항(nail pull resistance)과, 적어도 약 11 lb(5 kg)의 코어 경도를 갖는, 보드.
물, 스투코, 및 적어도 하나의 전호화분 녹말을 포함하는 슬러리로서,
상기 녹말은, 상기 녹말이 VMA 방법에 따른 조건들에 따르면서 점도가 측정되는 경우 약 20 센티푸와즈 내지 약 700 센티푸와즈의 상기 점도의 특징을 갖는, 슬러리.
보드 제작 방법으로서,
(a) 슬러리를 형성하기 위해 적어도 물, 스투코, 및 적어도 하나의 전호화분 녹말을 혼합하는 단계로서, VMA 방법에 따라 점도가 측정될 때, 상기 녹말은 약 20 센티푸와즈 내지 약 700 센티푸와즈의 상기 점도의 특징을 갖는, 혼합하는 단계와;
(b) 습식 조립체를 형성하기 위해 제 1 커버 시트와 제 2 커버 시트 사이에 상기 슬러리를 배치하는 단계와;
(c) 상기 습식 조립체를 보드로 절단하는 단계와;
(d) 상기 보드를 건조하는 단계를 포함하는, 보드 제작 방법.
조인트 화합물(joint compound)로서,
(a) 칼슘 카보네이트와;
(b) 적어도 하나의 전호화분 녹말로서, 상기 녹말은 약 20 센티푸와즈 내지 약 700 센티푸와즈의 점도를 갖고, 상기 점도는 VMA 방법에 따라 측정되는, 적어도 하나의 전호화분 녹말을 포함하는, 조인트 화합물.
섬유 및 적어도 하나의 전호화분 녹말을 포함하는 방음 성분을 포함하는 방음 패널로서, 상기 녹말은 약 20 센티푸와즈 내지 약 700 센티푸와즈의 점도를 갖고, 상기 점도는 VMA 방법에 따라 측정되고, 상기 패널은 ASTM C 423-02에 따라 적어도 약 0.5의 소음 감소 계수를 갖는, 방음 패널.
보드로서,
2개의 커버 시트들 사이에 배치되는 설정된 석고 코어로서, 상기 코어는 스투코, 물 및 적어도 하나의 전호화분 녹말을 포함하는 슬러리로 형성되는, 설정된 석고 코어를 포함하고,
상기 녹말은 약 30%보다 큰 냉수 용해도를 갖고;
상기 설정된 석고 코어는 약 30%보다 적은 냉수 용해도를 갖는 녹말로 만들어진 설정된 석고 코어보다 더 큰 압축 강도를 갖는, 보드.
청구항 19에 있어서,
상기 녹말은 약 30% 내지 약 75%의 냉수 용해도를 갖는, 보드.
청구항 19 또는 20에 있어서,
상기 녹말은 스투코의 중량에 기초하여 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 양인, 보드.
청구항 19 내지 21 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보드는 약 24 pcf(384 kg/m³) 내지 약 35 pcf(561 kg/m³)의 밀도를 갖는, 보드.
보드 제작 방법으로서,
(a) 슬러리를 형성하기 위해 적어도 물, 스투코 및 적어도 하나의 전호화분 녹말을 혼합하는 단계와,
(b) 습식 조립체를 형성하기 위해 제 1 커버 시트와 제 2 커버 시트 사이에 상기 슬러리를 배치하는 단계와,
(c) 상기 습식 조립체를 보드로 절단하는 단계와,
(d) 상기 보드를 건조하는 단계를 포함하고,
상기 녹말은 약 30%보다 높은 냉수 용해도를 갖고,
상기 설정된 석고 코어는 약 30%보다 적은 냉수 용해도를 갖는 녹말로 만들어진 설정된 석고 코어보다 더 큰 압축 강도를 갖는, 보드 제작 방법.
전호화분 녹말의 제작 방법으로서,
(a) 습식 녹말을 제조하기 위해 적어도 물과 비-전호화분 녹말을 혼합하는 단계와,
(b) 약 90℃ 이상의 온도에서 다이(die)를 갖는 압출기에 상기 습식 녹말을 배치하는 단계와,
(c) 상기 녹말을 건조하는 단계를 포함하고,
상기 전호화분 녹말은 약 30%보다 높은 냉수 용해도를 갖는, 전호화분 녹말의 제작 방법.
청구항 24에 있어서,
상기 전호화분 녹말은 약 30% 내지 약 75%의 냉수 용해도를 갖는, 전호화분 녹말의 제작 방법.
청구항 24 또는 25에 있어서,
상기 압출기 다이는 약 150℃ 이상인, 전호화분 녹말의 제작 방법.
청구항 24 내지 26 중 어느 한 항에 있어서,
상기 습식 녹말은 녹말의 약 25 중량% 미만의 물 함량을 갖는, 전호화분 녹말의 제작 방법.