TW200922775A - High hydroxyethylated starch and high dispersant levels in gypsum wallboard - Google Patents

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Description

200922775 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種製造石膏漿料之方法，該等聚料含有—經乙 基化澱粉、-萘魏鹽分M n偏錢鈉，以及由其所製 造之產品。本發明亦關於一種増加含石膏產品（包含牆板）的乾 強度之方法’其鋪由在用於製造該等產品之聚料巾使用一蔡確 酸鹽分散劑與經乙基化j殿粉及三偏磷酸納併用而達成的。 【先前技術】 石膏（硫酸約二水合物）的某些特性使其非常普遍的用於製造 業及建築產vm中，例如石膏牆板。石膏係豐餘且普遍低價位之 原料’透過脫水及再水合之處理，石f可域鑄 '鑄型或以其他 方式塑型成可用的形狀。用以製造石膏牆板及其他石膏產品之基 本原料係半水合物形式的硫_(CaS〇4. 1/2H2〇)，通常稱為「灰 泥」’其係藉由二水合物形式的硫酸鈣（以 所產生的，其的水分子已被移除。 …轉換 儘管對產品裁切或鑽孔時會產生大量的石膏塵埃，傳統的含石 膏產品（例如石膏牆板）仍具有許多優點，例如低成本及易於加 工性。使諸粉作為製造含石膏產品所用漿料之成分可達到多方 面的改良。預膠化殿粉，例如膠（glue)，可增加含石膏產品（包 3石膏牆板）的撓曲強度及壓縮強度。已知的石膏牆板含有低於 約10磅/MSF之澱粉含量。 為了轉保水料的適當流動性’亦必須於含有預膠化澱粉之石膏 聚料中使用大里的水。不幸的是，大部分此類的水最終必須藉由 6 200922775 乾燥而除去，由於乾燥過程所用燃料的高成本而使花費提高，且 乾燥步驟亦是費時的。已發現使用萘磺酸鹽分散劑可增加漿料的 流動性，進而可克服水需求量的問題。此外，亦已發現若萘磺酸 鹽分散劑之用量夠高，其可在乾燥之後與預膠化澱粉交聯，進而 與石膏晶體結合在一起而可增加石膏複合體的乾強度。因此，預 膠化澱粉與萘磺酸鹽分散劑之組合可提供一類膠效果，而將凝固 石膏晶體結合在一起。三偏磷酸鹽在過往並未被認定為會對石膏 漿料的水需求量產生影響。然而，本案發明人已發現於一特定分 散劑的存在下，增加三偏磷酸鹽的含量至迄今仍未知的含量可達 到適當之漿料流動性，且同時出乎意料地可減少水量（即便有高 含量之澱粉存在）。當然，此係高度所欲者，因其可減少用於乾燥 的燃料用量，以及減少與後續水除去步驟相關之處理時間。因此 本案發明人亦已發現藉由在用於製造牆板之漿料中，將一萘磺酸 鹽分散劑與預膠化澱粉併用可增加石膏板的乾燥強度。 本發明之石膏牆板應與不具有飾面薄片之吸音板或磚瓦區隔。 再者，本發明牆板亦應與含有聚苯乙烯作為輕質附聚物之吸音板 或磚瓦區隔。重要地，前述之吸音板或磚瓦並未達到多數適用於 石膏牆板之ASTM標準。舉例言之，已知的吸音板並未具有包含 本發明之石膏牆板在内的石膏牆板所需之撓曲強度。相反地，為 使吸音板或磚瓦達到ASTM標準，需要使吸音板或磚瓦的曝露面 具有空洞空隙或凹陷，此對於石膏牆板並非所欲者，且會對抗拉 釘力特性產生不利的影響。 在所有牆板的安裝過程中，塵埃的產生係一個潛在的問題。當 7 200922775 對石膏牆板進行例如裁切、錯開、挖槽、刨痕、釘釘子或鎖螺絲、 或鑽孔等加工時，會產生大量的石膏塵埃。為了本發明揭露之目 的，「塵埃產生（dusting and dust generation)」係代表當對含石膏 產品加工，例如對牆板進行裁切、鋸開、挖槽、刻痕/刨痕、釘釘 子或鎖螺絲、或鑽孔等工作時，釋放經空氣傳播的塵埃至周圍的 工作空間中。加工亦可廣泛地包含常規的板處理，包含於運送、 運載及安裝過程中意外地敲碎及刮到所產生的塵埃。若能發現一 種製造可明顯地減少塵埃產生之低密度牆板之方法，此方法將可 於本領域提供特別有用的貢獻。 預膠化澱粉可提供有用的含石膏漿料。與一般經酸改質之澱粉 相比，預膠化澱粉之一缺陷是較高的水需求量。因此，需要較高 的水-灰泥比率以製造含有預膠化澱粉之漿料，該漿料具有適用於 牆板組成之流動性。此外，若能發現一種可增加特定的含石膏椠 料之流動性的方法，該漿料包含選擇性的澱粉、萘磺酸鹽分散劑、 以及三偏磷酸鈉，且該方法同時可維持最終石膏牆板之足夠的強 度或改善最終石膏牆板之強度，此方法將可於本領域提供有用的 貢獻。 【發明内容】 本發明廣泛而言係提供一漿料，該漿料包含灰泥、一羥乙基化 澱粉、萘磺酸鹽分散劑、以及三偏磷酸鈉。該萘磺酸鹽分散劑， 以灰泥之乾重計，係以約0.1重量％至約3.0重量％之量存在。該 羥乙基化澱粉，以調配物内之灰泥之乾重計，係以約0.5重量％至 約10重量％之量存在。該三偏磷酸鈉，以灰泥之乾重計，係以約 8 200922775 0.1重量％至約0.4重量％之量存在。其他漿料添加劑可包含加速 劑、黏合劑、紙或玻璃纖維、以及其他已知的成分。本發明亦包 含以此類漿料所製得之含石膏產品。 一較佳之含石膏產品係石膏牆板。於此實施態樣中，本發明組 成一石膏牆板，包含一凝固石膏組合物，其係形成於實質上平行 之二覆蓋薄片之間，該凝固石膏組合物係使用一含石膏漿料而製 得，該漿料包含水、灰泥、羥乙基化澱粉、萘磺酸鹽分散劑、以 及三偏磷酸鈉。此根據本發明所製得之石膏牆板具有無法預期的 高強度，且具有比傳統的板更輕的重量。 於另一實施態樣中，本發明建立一種製造石膏牆板之方法，其 係藉由混合一含石膏漿料而達成的，該漿料包含水、灰泥、羥乙 基化澱粉、萘磺酸鹽分散劑、以及三偏磷酸鈉。其中，該羥乙基 化澱粉，以灰泥之重量計，係以至少約0.5重量％至最高約10重 量％之量存在。將所得之含石膏漿料沉積於一第一紙覆蓋薄片上， 並將一第二紙覆蓋薄片放置於該經沉積之漿料上，以形成石膏牆 板。於含石膏漿料已硬化至足以裁切的程度之後，裁切該石膏牆 板，並乾燥所得石膏牆板。亦可於漿料中使用其他傳統成分，包 含（若適當時）加速劑、黏合劑、紙纖維、玻璃纖維、以及其他 已知的成分。通常添加肥皂泡沫以降低最終石膏牆板產品之密度。 本發明廣泛而言係包令—低塵埃產生之石嘗牆板，包含一凝固 石膏芯，其係形成於實質上平行之二覆蓋薄片之間，該凝固石膏 芯具有一約75%至約95%之總空隙體積，該凝固石膏芯係由一含 石膏漿料所製得，該漿料包含水、灰泥、預膠化澱粉、以及萘磺 9 200922775 酸鹽分散劑，其中該預膠化澱粉，以灰泥之重量計’係以約0.5 重量％至約10重量％之量存在β較佳地，該萘磺酸鹽分散劑，以 灰泥之乾重計，係以約0.1重量％至約3.0重量％之量存在。視需 要’三偏填酸鈉，以灰泥之重量計，係以至少約0.12重量％之量 存在。於一較佳實施態樣中，該三偏填酸鹽，以灰泥之乾重計， 係以約0.12重量％至約〇,4重量％之量存在。 於一較佳實施態樣中，本發明包含一低塵埃產生之石膏牆板， 包含一含有預膠化澱粉及萘磺酸鹽分散劑之凝固石膏芯，其係形 成於實質上平行之二覆蓋薄片之間，該凝固石膏芯具有一約8〇0/〇 至約92%之總空隙體積，其中至少60%之總空隙體積包含平均直 徑低於約100微米之空氣空隙，且該凝固石膏芯具有約?(^至 約30pCf之密度。「pcf」係定義為多少磅/立方英呎（lb/ft3)。該凝 固石膏芯係由一含石膏漿料所製得，該漿料包含灰泥、預膠化澱 粉、以及萘磺酸鹽分散劑，其中該預膠化澱粉，以灰泥之重量計， 係以約0.5重罝％至約1〇重量％之量存在。較佳地，該萘磺酸鹽 分散劑，以灰泥之乾重計，係以約〇丨重量％至約3 〇重量％之量 存在。 根據本發明所製得之石膏牆板具有高強度，且具有比傳統板更 輕的重量。此外’已發現藉由確保凝固石膏芯之總芯空隙體積為 約75。/。至約95%，較佳為約8〇%至約92%，在對根據本實施態樣 所製得之牆板進行裁切、㈣、挖槽、财、料 或鑽孔等工作時產生明顯較少的塵埃。 — 於另-實施態樣中，本發明建立一種製造高強度、低塵埃產生 10 200922775 之石膏牆板之方法，其係藉由混合一含石膏漿料而達成的，該漿 料包含水、灰泥、預膠化澱粉、以及萘磺酸鹽分散劑；其中該萘 磺酸鹽分散劑，以灰泥之乾重計，係以約0.1重量％至約0.3重量 %之量存在；其中該預膠化澱粉，以灰泥之重量計，係以至少約 0.5重量％至最高約10重量％之量存在；並添加足夠的肥皂泡沫至 含石膏漿料中，以於最終牆板中形成一約75%至約95%之總空隙 體積（包含空氣空隙）。將所得之含石膏漿料沉積於一第一紙覆蓋 薄片或其他適當之覆蓋薄片上，並將一第二紙覆蓋薄片或其他適 當之覆蓋薄片放置於該經沉積之漿料上，以形成石膏牆板。於含 石膏漿料已硬化至足以裁切的程度之後，裁切該石膏牆板，並乾 燥所得石膏牆板，以於最終牆板中提供一凝固石膏芯，其具有一 約75%至約95%之總空隙體積（包含空氣空隙）。該含石膏漿料可 視需要包含三偏磷酸鹽，例如三偏磷酸鈉。亦可於漿料中使用其 他的傳統成分，包含（若適當時）加速劑、黏合劑、防水劑、紙 纖維、玻璃纖維、黏土、殺生物劑、以及其他已知的成分。 於另一實施態樣中，本發明建立一種使用低塵埃產生之石膏牆 板之方法，其係藉由於對牆板進行會產生石膏塵埃之加工方式（例 如裁切、鋸開、挖槽、刻痕/刨痕、釘釘子或鎖螺絲、或鑽孔）中 提供一低塵埃產生之石膏牆板，該石膏牆板具有一約75°/。至約95% 之總空隙體積之凝固石膏芯，其中至少60%之總空隙體積包含平 均直徑低於約100微米之空氣空隙並包含平均直徑低於約5微米 之水空隙；並抓取大部分之石膏塵埃留在空隙中。 【實施方式】 11 200922775 現今已出乎意料地發現於含石膏讓料中，經乙基化殿粉具有較 低的水需求且同時可加強流動性。此外，由含石膏衆料（包含水、 灰泥、經乙基化澱粉、萘錢鹽分散劑、以及三偏械納）所製 知·之最終石膏牆板展現出經改良的強度特質尤其是拉釘力方面 的表現。 根據本發明所製得之含石膏漿料中，必須使用羥乙基化澱粉， 有時稱為「乙基化澱粉」。較佳的羥乙基化澱粉係s_size3〇G，其 係一可自 PacMoore Products, Hammond，Indiana 購得之改質玉米 澱粉’具有以下的典型分析：水分為1〇至13%，pH為5.0至7.5， 95%穿過100網眼篩（mesh)之顆粒尺寸，比重為1·5〇，大於約 10,000之分子量’體密度（bulk density)為35pcf^亦請參照實施 例11。 羥乙基化澱粉應以至少約〇5重量❶至最高約1〇重量％之量使 用’以用於含石膏漿料中之灰泥之乾重計。於一較佳實施例中， 羥乙基化澱粉’以灰泥之乾重計，係以約3重量％之量使用。 可於根據本發明所製得之含石膏漿料中使用預膠化澱粉。較佳 的預膠化澱粉係預膠化玉米殿粉，例如可自Bunge Milling, St. Louis，Missouri購得之預膠化玉米粉，具有以下的典型分析：水分 為7.5% ’蛋白質為8.0%，油為0.5%，天然纖維為0.5%，粉塵（ash ) 為0.3% ;具有〇.48psi之生胚強度；以及具有35.0碎/立方英吸之 鬆散的體密度。預膠化玉米澱粉應以至少約0.5重量。/〇至最高約1〇 重量％之量使用’以用於含石膏漿料中之灰泥之乾重計。 在含石膏漿料中之增加的流動性係與較低的黏性有關。已發現 12 200922775 於根據本發明所製得之含石膏漿料中使用羥乙基化澱粉、萘磺酸 鹽分散劑、以及三偏磷酸鈉之特定組合，可提供比以其他澱粉所 製得之漿料更低的黏性及更佳的膜成形特質。舉例言之，在包含 預膠化澱粉之水溶液試樣中，黏性相對地較高，於熬煮時會產生 高強度之膜。於包含羥乙基化澱粉及分散劑之水溶液試樣中，黏 性較低，所產生之膜係過於柔韋刃。在包含經乙基化殿粉、分散劑、 以及三偏填酸納之水溶液試樣中，黏性較低，但所產生之膜係堅 固且有彈性的。請參照實施例12。 不被理論所束缚，在用於製造石膏牆板之含石膏漿料中使用羥 乙基化澱粉、萘磺酸鹽分散劑、以及三偏磷酸鈉之特定組合，可 提供無法預期之經提高的交聯度，以提供一更佳柔韌、堅固且有 彈性的膜，其可製造遠超乎其他方式所預期之更佳拉釘特性與其 他強度特質。 根據本發明之一實施態樣，提供由含石膏漿料所製得之最終含 石膏產品，該漿料包含灰泥、羥乙基化澱粉、萘磺酸鹽分散劑、 以及三偏磷酸鈉。該萘磺酸鹽分散劑，以灰泥之乾重計，係以約 0.1重量％至約3.0重量％之量存在。該羥乙基化澱粉，以調配物 内之灰泥之乾重計，係以約0.5重量％至約10重量％之量存在。 該三偏磷酸鈉，以灰泥之乾重計，係以約0.1重量％至約0.4重量 %之量存在。可於漿料中使用其他成分，包含黏合劑、紙纖維、玻 璃纖維、以及加速劑。通常添加肥皂泡沫於剛調配之含石膏漿料 中，以降低例如石膏牆板之含石膏產品的密度。 本案發明人更進一步發現藉由於約0.1重量％至約3.0重量％之 13 200922775 萘磺酸鹽分散劑的存在下，使用至少約0.5重量％至最高約10重 量％之預膠化澱粉（較佳係預膠化玉米澱粉），（尤其是於牆板中） 可獲得無法預期的乾強度之增加（澱粉及萘磺酸鹽含量係以存在 於調配物中之灰泥之乾重計）。無論是否存在水溶性三偏磷酸鹽或 聚磷酸鹽皆可獲得此無法預期的結果。 此外，已出乎意料的發現可於根據本發明所製得之乾燥石膏牆 板中，以至少約10磅/MSF，或更高含量來使用預膠化澱粉，且可 達到高強度及低重量。已顯示於石膏牆板中具有高達35至45磅 /MSF含量之預膠化澱粉係有效的。以調配物B作為例子，如下表 1及表2所示，包含45磅/MSF之預膠化澱粉，所製得之板重量為 1042磅/MSF並具有優異的強度。於此例（調配物B)中，係以 1.28重量％之含量使用萘磺酸鹽分散劑（呈45重量％水溶液形式）。 當本發明使用萘磺酸鹽分散劑及三偏磷酸鹽之組合與預膠化玉 米澱粉、以及視需要的紙纖維或玻璃纖維併用時，可達到另一個 無法預期的結果。由含有此三種成分之調配物所製得之石膏牆板 具有增強的強度及減輕的重量，且由於在石膏牆板的生產過程中 之水需求量的降低，更可期待其經濟效益。紙纖維的用量最高為 約2重量％，以灰泥之乾重計。玻璃纖維的用量最高為約2重量％， 以灰泥之乾重計。 亦已出乎意料的發現，使用一含有灰泥、預膠化澱粉、以及萘 磺酸鹽分散劑之含石膏漿料與適當量之肥皂泡沫所製得之石膏牆 板，不僅可提供約10至30pcf之極低的板芯密度（且因此為低板 重量），且當凝固石膏芯之總空隙體積為約80%至約92%時，亦可 14 200922775 提供較低的㈣產生，其係於常_㈣理及進㈣如裁切 '錯 開、挖槽、刻痕/剖痕、钉釘子或鎖螺絲、或鑽孔等工作時所產生 的。此板因此而比其他已知的板要來的容易裁切。引人肥息泡沐 會產生小的空氣（泡泡）空隙，平均直徑可小於約刚微米，但 其直徑通常大於約ίο微米且較佳大於約2〇微米。本發明*要言 些較小的空氣泡泡，連同蒸發水的㈣（通常直徑為約\ :米= 更小’直徑-般係小於約2微米）—起，廣泛且均句地分散遍佈 於最終牆板產品中之凝固石膏芯。舉例言之’凝固石膏芯具有一 約祕至約92%之總空隙體積，其中至少6〇%之總空隙體積包人 平均直徑大於約H)微米之空氣空隙，且至少㈣之總㈣ 含平均直徑小㈣5微米之水空隙。咸信以此方式所製造之低= 度的板芯’具有約8G%至約92%空氣及水空隙（總芯空隙體積） 之凝固石膏芯、的總空隙體積，可抓取大量的細小塵埃及其他碎屑 留在因對板進行裁切、鋸開、挖槽、刨痕、釘釘子或鎖螺絲、或 鑽孔等工作而曝露之空隙中，以使塵埃之產生顯著地減少並使塵 埃不會隨空氣傳播。 硫酸鈣半水合物（灰泥）之再水合及隨後的硬化需要—特定理 兩的jc里（1 2莫耳水/莫耳灰泥），以形成硫酸約二水合物晶體。 然而，商業處理通常需要過量的水。此過量處理水會於石膏晶體 基質内產生蒸發水的空隙，其形狀通常實質上為不規則的且與其 他水空隙互相連接，形成不規則的通道成為凝固石膏晶體間之廣 泛的連續網絡。與此相反，使用肥皂泡沫將空氣（泡泡）空隙引 入至石膏漿料中。空氣空隙通常為球狀/圓球狀，且係與其他的空 15 200922775 之 虱空隙分開並因此呈普遍不連續的。水空隙可散佈於空氣空隙 壁的内部。 塵埃抓取的效果係取決於凝固石膏芯之組成而定。已發現若萘 績酸鹽分散劑之用量夠高，其可在乾狀後與㈣化澱粉交聯， 進而/、石膏Ba體結合在一起，因而可增加石膏複合體的乾強度。 此外，現已出彳意料地發@，預膠化澱粉與萘續冑鹽分散劑之組 合（有機相）可提供一類膠效果而將凝固石膏晶體結合在一起， 且當此調配物與一特殊的空隙體積及空隙分佈併用時，對最終牆 板刻痕/刨痕時會產生較大尺寸的碎片。較大的石膏碎片通常會產 生較少經空氣傳播之塵埃。與此相反，若使用傳統的調配物時， 會產生較小的碎片並因此而產生較多的塵埃。舉例言之傳統牆 板因鑛切所產生的塵埃碎片具有約2G至3G微米之平均直徑，且 最小的直徑約為1微米。相反地，本發明之石膏牆板因鋸切所產 生的塵埃碎片具有約35至5G微米之平均直徑且最小的直徑約 為2微米；刻痕/刨痕甚至可產生更大的碎片。 於較軟的牆板中，水空隙及空氣空隙兩者皆可抓取塵埃（例如 像單-《錢之微小騎針狀社抓取）。較硬糾傾向抓取塵 埃留在空氣空隙中，因為對這些板進行加工時會產生較大的凝固 石膏芯之碎塊或碎片。在此情況下，塵埃碎片對於水空隙而古是 過大的’但可困於线空隙中。根據本發明之—實施態樣，= 由在凝固石膏㈣引人-較佳空隙/孔洞尺寸分“實現增加⑽ 埃抓取。空氣及水空隙之分佈較佳係具有—小空隙及大空 之分佈。於-實施態樣中，可使用肥皂泡泳來製備_較佳*氣咖 16 200922775 隙为佈。请參照後述之實施例6及實施例7。 凝固石膏芯内之空氣空隙（大於約1〇微米）對水空隙（小於約 5微米）之比例為約h8:丄至約9:卜一較佳凝固石膏芯内之办 氣空隙（大於約10微米）對水空隙（小於約5微米）之比例為: 2: 1至約3: i。於—實施態樣中，凝固石膏芯内之空隙/孔洞尺寸 分佈應為約10至30%之空隙係小於約5微米，且約7〇至之 空隙係大於約10微米，以所測量之總空隙百分比來計算。於另— 厂方法中，凝固石膏芯内之空氣空隙（大於約1〇微米）對水空隙（小 、 ㈣5微米)之比例為約2.3 ]至約9 :卜於一較佳實施態樣中， 凝固石^内之空隙/孔洞尺寸分佈應為約3〇至35%之空隙係小 於約5微米，且約65至7〇%之空隙係大於約ι〇微米，以所測量 之總空隙百分比來計算。於另—方法中，凝固石膏芯内之空氣空 隙（大於約10微米）對水空隙（小於約5微米）之比例為約^ 8 ·· 1 至約 2.3 : 1。 空氣（泡泡）空隙尺寸之平均直徑較佳係低於約1〇〇微米。於 ◎—較佳實施態樣巾，㈣石f芯内之空隙/孔洞尺寸分佈為：大於 約100微米（20%)、約50微米至約1〇〇微米（3〇%)、以及小於 約5〇微米（5〇% )。換言之，較佳的中間空隙/孔洞尺寸係約50微 米。 空氣空隙會減弱經起泡之低密度凝固石膏芯與覆蓋薄片之間的 接合強度。因為料的關係，複合體石膏板超過—半的體積係由 空氣空隙所構成’因此泡珠會干擾經起泡之低密度凝固石膏芯與 紙覆蓋薄片之間的接合。此可藉由在放置覆蓋薄片至芯之前視 17 200922775 =:未經起泡^或經降低起泡)之接合高密度層於接觸石 "_部覆蓋薄片上、或底部覆蓋薄片上、或 薄片以及底部覆蓋镇κ + 土 復盈 ^ / 上而解決。此未經起泡、或經降低起 :包= ㈣度層調配物係與石膏聚料芯調配物相同，除了未添 加肥皂或添加一大詈访小々nra & / 〜肥4泡床）的量之外。視需要，為 σ層可以機械方式將泡珠從芯調配物t移除，或可 於經起泡之低密度凝固石膏+ 沫調配物。 -覆㈣片接觸面塗敷一不同的無泡 車乂佳引入肥皂泡沫，以控制凝固石膏芯内之空氣（泡泡）空隙 尺寸及分佈’並控制凝固石膏芯之密度。較佳肥皂為約Μ 德SF至約G.7養SF ;更佳肥皁含量為約0.4镇SF至約〇 5 磅/MSF。 · 肥皂泡珠必須以能製造所欲密度之有效量來添加，並且係以能 控制的方式來添加。為控制該程序，操作員必須監控板成型線的 則端’並使殼模簡填滿。若殼模未保持填滿，由於㈣無法填 :必需的體積而會得到帶有空洞邊緣之牆板。藉由增加肥皂的用 1來避免空氣泡、泡在板生產過程中破裂（以更佳地保留空氣泡 )或藉由增加空氣泡沫速率而使殼模體積係保持填滿的。因 、般而。忒模體積係藉由增加或降低肥皂用量、或藉由増 加或降低空氣泡珠速率來控制及調整的。控制前端的技術包含藉 由添加肥4泡沐以增加聚料體積、或藉由降低肥皂用量以減少^ 料體積來對檯面上之「動態漿料」進行調整。 根據本發明之一實施態樣係提供最終之含石膏產品其係由含 18 200922775 有灰泥、預膠化澱粉、以及萘磺酸鹽分散劑之含石膏漿料而製得。 該萘磺酸鹽分散劑，以灰泥之乾重計，係以約〇.〗重量％至約 重量％之量存在。該預膠化澱粉，以調配物内之灰泥之乾重計，係 以至少約0.5重量％至最高'約1〇重量％之量存在。可於漿料中使 用其他成分，包含黏合劑、防水劑、紙纖維、玻璃纖維、黏土、 殺生物劑、以及加速劑。本發明需要添加肥皂泡珠至剛調配之含 石膏漿料中’以降低例如石膏牆板之含石膏產品的密度，並藉由 於凝固石膏芯内，引人約75%至約95%，較佳為約跳至約92% 之總空隙體積’呈小的空氣（泡泡）空隙及水空隙形式，來控制 塵埃產生。較佳地’平均孔洞尺寸分佈為約！微米（水空隙）至 約40至50微米（空氣空隙）。 視需要，皆以石膏漿料内之灰泥之乾重計，約Q 5重量％至最高 約Π)重量。/。之預膠化殿粉 ''約W重量％至最高約3 〇重量％之萘 «鹽分散劑、以及至少約G.12重量％至最高約W重量％之最小 量的三偏魏鹽的組合，可出乎意料且明顯地增加石膏㈣的流 動性:此實質上減少製造具足夠流動性之石膏⑽所需之水量， /石月漿料係、用以裝造含石膏產品，例如石膏牆板。咸信三偏填 酸鹽之含«標準調配物的至少兩倍時（#使用三偏賴納時）， 可促進萘磺酸鹽分散劑之分散劑活性。 於根據本發明所製備之含石膏聚料中，必須使用蔡石黃酸鹽分散 J *本發明所使用之萘姐鹽分散劑包含聚萘4酸及其鹽類（聚 Ί、υ及其何生物，該些化合物為萘續酸與甲㈣縮合產物 (condensation products )。特別所欲之聚蔡石黃酸鹽包含蔡續酸納及 19 200922775 萘磺酸鈣。萘磺酸鹽之平均分子量為約3,000至約27,000,儘管其 較佳分子量為約8,000至約22,000，且更佳分子量為約12,000至 約17,000。作為一商業產品，與較低分子量之分散劑相比，較高 分子量之分散劑具有較高的黏性及較低的固體含量。可用的萘磺 酸鹽包含可得自 GEO Specialty Chemicals, Lafayette, Indiana 之 DILOFLO、DAXAD、以及LOMAR D。舉例言之，較佳以水溶液 形式使用萘磺酸鹽，用量為35至55重量％固體含量。更佳係以水 溶液形式使用萘磺酸鹽，用量為約40至45重量％固體含量。或者， 若適當時，可使用呈固體或粉末形式的萘磺酸鹽，例如LOMARD。 可用於本發明之萘磺酸鹽具有結構（I):
其中n>2,且其中Μ為鈉、鉀、鈣等。 萘磺酸鹽分散劑（較佳係呈約45重量％水溶液形式）之使用範 圍，以用於石膏複合體調配物内之灰泥之乾重計，可為約0.5重量 %至約3.0重量％。更佳的萘磺酸鹽範圍，以灰泥之乾重計，係約 0.5重量％至約2.0重量％ ;且最佳的萘磺酸鹽範圍，以灰泥之乾 重計，係約0.7重量％至約2.0重量％。與此相反，已知的石膏牆 板含有此分散劑的含量，以灰泥之乾重計，係約0.4重量％或更低。 20 200922775 於另一方法中’萘績酸鹽分散劑（以乾重計）之使用範圍，以 用於石膏複合體調配物内之灰泥之乾重計，可為約0丨重量％至約 1.5重量°/〇。較佳的萘磺酸鹽分散劑（以乾固體計）範圍，以灰泥 之乾重計’係約0.25重量％至約0.7重量％ ;且最佳的萘績酸鹽分 散劑（以乾固體計）範圍’以灰泥之乾重計，係約〇3重量％至約 0.7重量％。 含石膏衆料可視需要包含三偏麟酸鹽，例如三偏填酸納。可根 據本發明使用任何適宜的水溶性偏構酸鹽或聚鱗酸鹽。所使用之 三偏磷酸鹽，包含複鹽’較佳係具有兩個陽離子之三偏磷酸鹽。 特別適用的二偏磷酸鹽包含三偏鱗酸納、三偏鱗酸钟、三偏構酸 鈣、三偏磷酸鈣鈉、三偏磷酸鋰、三偏磷酸銨等或其組合。較佳 的二偏填酸鹽為三偏麟酸納。較佳係使用呈水溶液形式之三偏礙 酸鹽’例如約10至15重量％固體含量之範圍。亦可使用其他環狀 或非環狀之聚麟酸鹽，如由Yu等人所著之美國專利第6,409,825 號中所述’該篇專利内容併於本文以供參考。 三偏磷酸鈉在含石膏組成物中係一已知的添加劑，儘管其通常 係以約0.05重量％至約〇.08重量％之範圍來使用，以用於石膏漿 料内之灰泥之乾重計。於本發明之實施態樣中，三偏填酸鈉（或 其他水溶性偏鱗酸鹽或聚填酸鹽），以用於石膏複合體調配物内之 灰泥之乾重計，係以約0.10重量％至約〇·4重量％之範圍存在。三 偏填酸納（或其他水溶性偏填酸鹽或聚碌酸鹽）之較佳範圍，以 用於石膏複合體調配物内之灰泥之乾重計，係約〇12重量％至約 0.3重量％。 21 200922775 灰泥具有兩種形式，α及ρ。此兩種灰泥類型係藉由不同煅燒方 法所製造的。本發明可使用（X或β形式之灰泥。 可於本發明之含石膏組成物中使用加速劑，如由Yu等人所著之 美國專利第6,409,825號中所述，該篇專利内容併於本文以供來 考。可自土石膏（硫酸鈣二水合物）的乾研磨而製得—所欲之抗 熱加速劑（HRA)。可使用少量添加劑（通常為約5重量％)，例如 糖、葡萄糖、硼酸、以及澱粉來製造此HRA。目前較佳的是糖戋 葡萄糖。另一可用之加速劑為「頃向（climate )穩定化加速劑」 或「頃向穩定加速劑」（CSA)，如美國專利第3,573,947號中所述， 該篇專利内容併於本文以供參考。 水/灰泥（w/s)比率，或「WSR」係一重要的參數，因為過量水 最終必須藉由加熱而除去。於本發明之實施態樣中，較佳w/s比 率為約0.7至約1.3。於一較佳實施態樣中，w/s比率為約〇 8。 其他石膏漿料添加劑可包含加速劑、黏合劑、防水劑、紙或玻 璃纖維、黏土 '殺生物劑、以及其他已知的成分。 儘管可使用本領域中已知的其他可用之覆蓋薄片材料（例如纖 維玻璃墊片），覆蓋薄片亦可由紙製得，如同傳統石膏牆板中所用 一般。紙覆蓋薄片可提供石膏牆板内之強度特質。可用的覆蓋薄 片紙包含可得自 United States Gypsum Corporation, Chicago, Illinois 之 Manila 7-ply 及 News-Line 5-ply ;可得自 Caraustar， Newport, Indiana 之 Grey-Back 3-ply 及 Manila Ivory 3-ply ;以及可 得自 United States Gypsum Corporation, Chicago, Illinois 之 Manila 重紙及MH Manila HT (高張力）紙。紙覆蓋薄片包含頂部覆蓋薄 22 200922775 片或正面紙，以及底部覆蓋薄片或背面紙。較佳背面覆蓋薄片紙 係News-Line 5-ply。較佳正面覆蓋薄片紙包含MH Manila HT (高 張力）紙及 Manila 7-ply。 亦可使用纖維墊片作為一覆蓋薄片或該二覆蓋薄片。一種可用 之纖維墊片係玻璃纖維墊片，其中玻璃纖維之細絲係藉由黏合劑 而結合在一起的。較佳纖維墊片係非織造玻璃纖維墊片，其中玻 璃纖維之細絲係藉由黏合劑而結合在一起。最佳地，該非織造玻 璃纖維墊片具有一厚重的樹脂塗層。例如可使用可得自 Johns-Manville之Duraglass非織造玻璃纖維塾片，其具有約1.2 至2.0磅/100平方英呎之重量且約40至50%的墊片重量係來自於 樹脂塗層。其他可用之纖維墊片包含，但不限於，織造玻璃墊片 及非纖維素織物。 以下實施例將進一步闡述本發明，但無論如何不應將其視為限 制本發明之範圍。 實施例1 試樣石膏漿料調配物 石膏漿料調配物係如表1所示。表1中的所有數值皆係以灰泥 之乾重計之重量百分比來表示。括弧中之數值係代表乾重，單位 為磅（磅/MSF)。 表1
成分 調配物A 調配物B 23 200922775 --------- 灰泥（磅/MSF) (732) (704) 三偏構酸鋼 0.20 ( 1.50) 0.30 ( 2.14) 分散劑（萘續酸鹽、 0.18 ( 1.35) 0.581 (4.05) 預膠化澱粉（乾粉） 2.7 (20) 6 4 Γ 45 ) 板殿粉 0.41 (3.0) 〇 抗熱加速劑（HRA) ---- (15) (15) 玻璃纖維 0.27 (2.0) __ 0.28(2.0) __ 0.99(7.0) __ 0.03 ( 0.192) 852 紙纖維 -- 0 肥皂* ---—-. 0.03 ( 0.192) 總水量（碎） ------ 805 水/灰泥比率 1.10 —----- _ 1.21 *用以預先產生泡沫 1呈45%水溶液形式，1 28重量％ 實施例2 製備踏板 石膏牆板試樣係根據由办等人所著之美國專利第6,342,284號 及办等人所著之美國專利第6,632,55〇號所製得，該二專利内容 併於本文以供參考。此包含獨立產生泡較將料引人漿料中， 该漿料為此二專利中之實施例5中所述的所有其他成分之聚料。 ▲表2所示為使用實施例！中之調配物A及調配物b所製得之石 貧牆板、以及常規的控制組板之測試結果。在此實施例及後述實 施例中，抗拉釘力、芯硬度、以及撓曲強度測試係根據astmc_473 24 200922775 來進行。此外，需注意典型的石膏牆板係大約1/2英吋厚且具有約 1600至1800磅/千平方英呎材料（或磅/MSF)的重量八在本領域 中，「MSF」係千平方英呎之標準縮寫；其係用於箱子、瓦楞芯紙 (corrugated media)、以及牆板的面積測量。） 表2 實驗室測試結果 控制組板 調配物A板 ---^ 調配物B板 板重量（磅/MSF) 1587 1066 1042 抗拉釘力（崎） 81.7 50.2 — 72.8 芯硬度（磅） 16.3 5.2 ----〜 11.6 增濕（humidified ) 接合負载（磅） 17.3 20.3 --— 15.1 增濕接合失敗 (%) 0.6 5 ----—.· 11.1 挽曲強度，面朝上 (MD)(磅） 47 47.2 ' '--- 52.6 撓曲強度，面朝下 (MD)(磅） 51.5 66.7 78.8 撓曲強度，面朝上 (XMD)(磅） 150 135.9 r -~~~—- 173.1 撓曲強度，面朝下 (XMD)(磅） 144.4 125.5 —---- 165.4 MD :機器方向 25 200922775 XMD :與機器方向交叉 如表2所示，與控制組板相比，使用調配物A及調配物B之聚 料所製得之石膏牆板在重量方面具有明顯的降低。請再次參照表 1，調配物A板與調配物B板之比較係相當明顯的。水/灰泥（w/s) 比率在調配物A及調配物B中係相似的。亦於調配物B中使用明 顯較高含量之萘磺酸鹽分散劑。再者，於調配物B中使用實質上 較多的預膠化澱粉（約6重量％)，伴隨著比調配物A多超過100% 的明顯強度增加。即便如此，在調配物B漿料中產生所需流動性 之水需求量較低，與調配物A相比之差約為10%。該二調配物之 低水需求量係歸因於石膏漿料中之萘磺酸鹽分散劑與三偏磷酸鈉 組合之協同效應，使其即便在有實質上較高含量之預膠化澱粉的 存在下，仍可增加石膏滎料的流動性。 如表2所示，與使用調配物A漿料所製得之牆板相比，使用調 配物B所製得之牆板具有實質上增加的強度。藉由併用增加量的 預膠化澱粉與增加量的萘磺酸鹽分散劑及三偏磷酸鈉，調配物B 板之抗拉釘力比調配物A板增加45%。與調配物A板相比，亦可 於調配物B板中觀察到實質上增加的撓曲強度。 實施例3 1/2英吋石膏牆板重量減輕試驗 其他石膏牆板試樣（板C、板D及板E)，包含漿料調配物及測 試結果係如表3所示。表3之漿料調配物包含漿料的主要成分。 26 200922775 括弧中之數值係代表以灰泥之乾重計之重量百分比。 表3 試驗調配物 成分/參數 控制組板 調配物C板 調配物D板 調配物E板 乾灰泥 (磅/MSF) 1300 1281 1196 1070 加速劑 (磅/MSF) 9.2 9.2 9.2 9.2 DILOFLO1 (磅/MSF) 4.1( 0.32%) 8.1( 0.63%) 8.1( 0.68%) 8.1(0.76%) 普通殿粉 (磅/MSF) _____--- 5.6( 0.43%) 0 0 0 預膠化玉米 澱粉 0 10 ( 0.78%) 10 ( 0.84%) 10 ( 0.93%) 三偏磷酸鈉 __(jt/MSF) 0.7( 0.05%) 1.6(0.12%) 1.6( 0.13%) 1.6( 0.15%) 總水量/ 灰泥比率 (w/s) ------ 0.82 0.82 0.82 0.84 試驗調配物 結果 27 200922775 乾板重量 (磅/MSF) 1611 1570 1451 --—1 1320 抗拉釘力 (磅） 77.3t 85.5 ' -^ 77.2 65.2 tASTM 標準：77_ 1 DILOFLO 係 4〜 、45 4萘磺酸鹽水溶液 所…旦不’與控制組板相比’板C、板D及板E係由具有實 貝日口里的凝粉、脚助分散劑、以及三柄酸^殿粉與 为政別，以百分比計，約增加兩倍；三偏_鹽，以百分比計， :=加:倍至三倍)的漿料而製得’且同時仍維持w/s比率不變。 二而^重里係顯著地減輕，而由抗拉釘力所剛得之強度並未劇 7曰因此，於本發明之實施態樣之此實施例中，新調配 物（例如板m γ i )可於一可用的、流動的漿料中增加澱粉的用量， 且同寺仍、*持相同的w/s比率及足夠的強度。 實施例4 濕石膏立方體強度測試 濕立方體強度測試係使用得自United States Gypsum Corp.，
Chicago, lnin〇is之s〇uthard ckS板灰泥及實驗室之自來水來決定 其之濕壓縮強度。該測試係使用後述實驗室測試步驟。 於約70〇F下，使用灰泥（1000克）、CSA (2克）、以及自來水 (1200cc)來製得各濕石膏立方體鑄件。預膠化玉米澱粉（20克， 28 200922775 以灰泥重量計係2.0%)及CSA (2克，以灰泥重量計係0.2%)係 於與含有萘磺酸鹽分散劑及三偏磷酸鈉之自來水溶液混合之前， 先在一含有灰泥之塑膠袋中徹底地乾混合。所使用的分散劑為 DILOFLO分散劑（1.〇至2.0%，如表4所示）。如表4所示，亦可 使用不同量的三偏磷酸鈉。 首先於實驗室Waring攪拌器中將乾成分及水溶液合併，使所產 生之混合物浸濕10秒，且隨後以低速攪拌該混合物1〇秒，以製 造漿料。將如此所形成之漿料澆鑄至三個2吋以吋。吋立方體鑄 模中。隨後將洗鑄立方體從鑄模移出、秤重、並密封於塑膠袋中， 以避免水分在壓縮強度測試進行之前流失。濕立方體之壓縮強度 係使用ATS機器來測量’並以平均每平方英叹多㈣（⑻的單 位來記錄。所獲得之結果如下·· 表4 測試試 三偏填酸納 diloflo 樣編號 ’克（以灰泥 (以灰泥 之乾重計之 乾重計之 重量％) 量％) 1 0 -----—_ 1.5 2 0.5 ( 0.05) —— 1.5 3 1 (0.1) 1.5 4 2 (0.2) 1.5 5 4 (0.4) -----〜 1.5 之 濕立方體重 量（2吋X2吋 X2吋） 克 183.57
183丑 183.65 濕立方體 壓縮強度 » psi 321 357 360 361 381 29 200922775 6 10 ( 1.0) 1.5 183.47 369 7 0 1.0 184.02 345 8 0.5 (0.05) 1.0 183.66 349 9 1 (0.1) 1.0 183.93 356 10 2 (0.2) 1.0 182.67 366 11 4 (0.4) 1.0 183.53 365 12 10 ( 1.0) 1.0 183.48 341 13 0 2.0 183.33 345 14 0.5 (0.05) 2.0 184.06 356 15 1 (0.1) 2.0 184.3 363 16 2 (0.2) 2.0 184.02 363 η 4 (0.4) 2.0 183.5 368 18 10 ( 1.0) 2.0 182.68 ---- 339 DILOFLO係一 45°/。萘磺酸鹽水溶液 如表4所示，本發明具有約0.12至0.4%之三偏磷酸鈉含量之試 樣4、試樣5、試樣10、試樣11、以及試樣17，與具有在此範圍 之外的三偏磷酸鈉之試樣相比，一般而言可提供較佳的濕立方體 壓縮強度。 實施例5 1/2英吋輕重量之石膏牆板的工廠製造試驗 進行其他试驗（试驗板1及試驗板2 )，包含漿料調配物及測試 30 200922775 結果係如表5所示。表5之漿料調配物包含漿料的主要成分。括 弧中之數值係代表以灰泥之乾重計之重量百分比。 表5 試驗調配物 成分/參數 控制組板1 工廠調配物 試驗板1 控制組板2 工廠_配物 試驗板2 乾灰泥 (磅/MSF) 1308 1160 1212 1120 DILOFLO1 (磅/MSF) 5.98 (0.457%) 7.98 (0.688%) 7.18 (0.592%) 8.99 (0.803%) 普通澱粉 (磅/MSF) 5.0( 0.38%) 0 4.6 ( 0.38%) 0 預膠化玉米 澱粉 (磅/MSF) 2.0( 0.15%) 10 ( 0.86%) 2.5( 0.21%) 9.0( 0.80%) 三偏磷酸鈉 (磅/MSF) 0.7( 0.05%) 2.0( 0.17%) 0.6 ( 0.05%) 1.6( 0.14%) 總水量/ 灰泥比率 (w/s ) 0.79 0.77 0.86 0.84 試驗調配物 測試結果 乾板重量 1619 1456 1553 1443 31 200922775 (磅/MSF) 抗拉釘力 (磅） 81.51 82.4 80.7 80.4 撓曲強度， 平均（MD) (磅） 41.7 43.7 44.8 46.9 撓曲強度， 平均 (XMD) (磅） 134.1 135.5 146 137.2 增濕接合負 載2， 平均（磅） 19.2 17.7 20.9 19.1 增濕接合失 敗 2’3 (〇/〇) 1.6 0.1 0.5 0 fASTM標準：77磅 MD :機器方向 XMD :與機器方向交叉 1 DILOFLO係45%萘磺酸鹽水溶液 2 90°F/90%相對濕度 3應充分地瞭解，在這些測試條件下，失敗率百分比<50%是可接 受的。 如表5所示，與控制組板相比，試驗板1以及試驗板2係由具 32 200922775 有實貝上増加量的殺粉、DILOFLO分散劑、以及三偏璘酸鈉的漿 料而製得，且同時僅少量地減少w/s比率。然而，由抗拉釘力及 撓曲測試所測得之強度係維持不變或增強的，且板重量係明顯地 減輕。因此，於本發明之實施態樣之此實施例中，新調配物（例 如試驗板1及試驗板2)可於一可用的、流動的漿料中增加三偏磷 酸鈉及澱粉的用量，且同時仍維持實質上相同的w/s比率及足夠 的強度。 實施例6 1/2英11寸超輕重量之石膏牆板的工薇製造試驗 除使用以水製備10%濃度之預膠化玉米澱粉（濕澱粉製備）及 HYONIC 25 AS 與 PFM 33 肥皂（可得自 GEO Specialty Chemicals，
Lafayette，Indiana )摻混物外，如同實施例2 —般使用調配物B (實 施例1)進行其他試驗（試驗板3及試驗板4)。舉例言之，試驗 板3係由65至70重量％之HYONIC 25 AS與剩餘重量％之PFM33 的HYONIC 25 AS與PFM 33摻混物所製得。例如，試驗板4係以 70/30 (重量/重量）之 HYONIC 25 AS/HYONIC PFM 33 摻混物所 製得。試驗結果係如表6所示。 表6 實驗室測試結果 試驗板3 (調配物B 試驗板4 (調配物B 加上HYONIC肥皂 加上HYONIC肥皂 摻混物65/35) 摻混物70/30) 33 200922775 (n=12) (n=34)木 板重量（磅/MSF) 1106 1013 抗拉釘力a (磅） 85.5 80.3 芯硬度b (磅） >15 12.4 撓曲強度，平均e 55.6 60.31 (MD)(磅） 撓曲強度，平均d 140.1 142.31 (XMD)(磅） 有註記者除外 1 n=4 MD :機器方向 XMD :與機器方向交叉 a ASTM標準：77磅 b ASTM標準：11磅 c ASTM標準：36磅 d ASTM標準：107磅 如表6所示，由拉釘力及芯硬度測試所測得之強度特質係優於 ASTM標準。所測量之撓曲強度亦係優於ASTM標準。再者，於 本發明之實施態樣之此實施例中，新調配物（例如試驗板3及試 驗板4)可於一可用的、流動的漿料中增加三偏磷酸鹽及澱粉的用 量，且同時仍維持足夠的強度。 34 200922775 實施例7 於1/2 *忖厚之石膏牆板怒内之空隙體積百分比計#，其係作為板 重量與鋸切結果的函數 除使用以水製備丨濃度之預膠化玉米殺粉（濕殿粉製備）、 0.5%玻璃纖維、以及i 2重量％含量之萘確酸鹽（dil〇fl〇)(呈 奋液幵^式）外，如同實施例2 一般使用調配物b (實施例【） 進行其他試驗，以決定空隙體積及密度（試驗板第5號至第13 號）。用肥皂泡沫產生器製備肥皂泡沫並以有效的量引入至漿料 中以提供所欲之密度。在此實施例中，肥皂係以〇.25磅/MSF 至0.45 碎/MSF之含量來使用。意即，可適當的增加或減少肥息泡 沫的使用。於各試樣中，牆板的厚度為1/2英吋，且假設芯體積係 一致為39·1立方英呎/MSF。測量從正面及背面紙移除處橫越*英 时寬之踏板試樣的空隙體積。正面及背面紙可具有u纟18毫英 寸（mil)之厚度（每一面）。空隙體積/孔洞尺寸及孔洞尺寸分佈 係藉由掃描電子顯微術與x射線c τ掃描技術（χ μ τ)而測定的。 表7 試 板重 泡?末空 泡沫孔 蒸發空 蒸發孔 總芯 板芯密 驗 量 隙體積 洞尺寸 隙體積 洞尺寸 空隙 度 板 (磅 1 (立方 分佈 2 (立方 分佈 體積3 (pc〇 4 編 winy /MSF) 英呎 (%) f 英吸 (% ) 1 (%) 號 /MSF) /MSF) 5 1600- 15 -----— 54 12.7 46 70.8 39-41 35 200922775 1700 (控 制組） 6 1400 19.6 66 • 10.3 —----—-- 34 76.5 34 7 1300 21.1 69 9.4 31 78.0 31 8 1200 20.9 68 10.0 32 79.0 28 9 1100 21.1 67 ----- 10.4 33 80.6 26 10 1000 20.9 65 11.1 35 81.8 23 11 900 23.4 71 9.5 29 84.1 21 12 800 25.5 76 Γ- ~~·—— 8.1 24 85.9 18 13 500 31.5 88 ------ 4.5 12 92.1 10 ------ > 1 〇微米空氣（泡泡）空隙 < 5微米水空隙 以一致的芯體積（=39.1立方英叹/MSF)計：即總芯空隙體積= 〔（泡沫空隙體積+蒸發空隙體積）/391〕χ1〇〇 以一致的芯體積（=39.1立方英呎/MSF)計；即板芯密度（pcf) (板重里（磅/MSF)—紙覆蓋薄片之重量（磅/MSF)) /391立
方央叹/MSF=(板重量（磅/MSF ) - 90磅/MSF )/39.1立方英呎/MSF 卞所測量之總空隙百分比 如表7所示，所製得之試驗板試樣具有79.0%至92.1%之總芯空 隙體積’其係個別符合28pcf降至l〇pcf之板芯密度。舉例言之， 總空隙體積為81.8%及板芯密度為23pcf之試驗板1〇的鋸切，會 36 200922775 產生比控制組板少30%的塵埃。以另一例子為例，若牆板係以具 有較少黏合劑（例如澱粉，具有或不具有分散劑）之傳統調配物 所製得，該等牆板具有明顯少約75至80%之總芯空隙體積，當對 該些牆板進行裁切、鋸開、挖槽、刨痕、釘釘子或鎖螺絲、或鑽 孔等工作時，可預期會產生明顯較多的塵埃。例如，傳統牆板因 鋸切所產生的塵埃碎片具有約20至30微米之平均直徑，且最小 的直徑約為1微米。與此相反，本發明之石膏牆板因鋸切所產生 的塵埃碎片具有約35至50微米之平均直徑，且最小的直徑約為2 r - 微米；刻痕/刨痕甚至可產生更大的碎片。 已發現用以製造含石膏漿料之若干關鍵成分的組合，即：灰泥、 萘磺酸鹽分散劑、預膠化玉米澱粉、三偏磷酸鈉、以及玻璃和/或 紙纖維的組合，與一足夠且有效量之肥皂泡沫併用，可在製造可 用之低密度石膏牆板方面提供協同效應，且亦會劇幅地減少在刀 切、鋸切、刻痕/刨痕、鑽孔、以及常規板處理過程中所形成的石 膏塵埃。 - 實施例8 低塵埃產生之石膏牆板之塵埃抓取 若牆板係根據本發明如實施例7之教示所製得，可預期在對牆 板加工的過程中，所產生的石膏塵埃會包含至少50重量％之直徑 大於約10微米的石膏碎片。且可抓取至少約30%或更多的總塵埃 量，該些塵埃係因為對牆板進行裁切、鋸開、挖槽、刨痕、釘釘 子或鎖螺絲、或鑽孔等工作而產生的。 37 200922775 實施例9 其他1/2英叶輕重量之石膏牆板的工廢生產之試驗調配物 其他所製備之漿料調配物（試驗14)係如表8所示。表8之漿 料調配物包含漿料的主要成分。括弧中之數值係代表以灰泥之乾 重計之重量百分比。 表8 試驗調配物成分/參數 工廠調配物試驗14 控制組調配物 乾灰泥（磅/MSF) 925 925 DILOFLO1 (磅/MSF) 14 ( 1.5%) 14 ( 1.5%) 羥乙基化澱粉 26 (2.8%) 0 預膠化玉米澱粉 (磅/MSF) 0 26 ( 2.8%) 三偏磷酸鈉（磅/MSF) 2.78 ( 0.30%) 2.78 ( 0.30%) 玻璃纖維（磅/MSF) 2.0 ( 0.22%) 2.0 ( 0.22%) 抗熱加速劑（碎/MSF ) 13 ( 1.4%) 13 ( 1.4%) 肥皂摻混物2(磅/MSF) 0.42 ( 0.045%) 0.42 ( 0.045%) 總水量/灰泥比率（w/s ) 0.76 0.88 38 1 DILOFLO係45%萘磺酸鹽水溶液 2 85重量/15重量之HYONIC 25 AS及PFM 33肥皂摻混物。需注 意在動態製造過程中，肥皂比例可從30/70提高至所欲之目標範 圍，例如從70/30至80/20至85/15或最高至90/10。 200922775 如表8所示，試驗14漿料調配物具有明顯較低的水需求量，以 及明顯增加的流動性，其中WSR約為0.8。控制組調配物所需之 WSR範圍係在0.88及0.90之間。因此，試驗14漿料組成物之水 需求量比含有預膠化玉米澱粉之控制組漿料要少了約10%。 實施例10 其他1/2英吋輕重量之石膏牆板的工廠生產試驗調配物 試樣板係使用實施例9之調配物而製造的，並測試其強度特質。 表9 試驗調配物測試結果 工廠調配物試驗板14 控制組調配物板 乾板重量（磅/MSF) 1211 1206 抗拉釘力（磅/MSF) 80.8 73.7 如表9所示，含有羥乙基化澱粉之試驗14牆板具有明顯增加的 拉釘力表現。 實施例11 代表性澱粉之烷氧基分析 表10中所列之澱粉試樣，係使用Agilent GC-MS模型編號第 6890N/59731號來測試纖維素主鏈之烷氧基取代。烷氧基分析係使 用典型的Zeisel反應與碘化物來進行，來自於由氣相層析質譜儀 39 200922775 所測定之烷氧基。 表10 積分 面積 計數 試樣 甲氧基 乙氧基 1-丙氧基 異丙氧基 甲苯 經乙基化 玉米澱粉 30680 492017 3773 5632 12826464 預膠化玉 米澱粉 66856 16691 15623 8856 13228883 LC-211 酸改質澱 粉1 64203 16166 21320 1493 13197117 可得自 ADM Company，Decatur，Illinois。 實施例12 黏性測試結果以及膜成形測試 用於測試所製造之水溶液式樣係如表11所示：該些成分係懸浮 於去離子水（ 250克）中。藉由在一傳統加熱板加熱，並以磁攪拌 直至溫度達到240至270°F為止，來進行熬煮。在熬煮之後，測 量黏度並列於表11中。接著，將20克之經熬煮懸浮液試樣放置 於秤盤中，並於112至116°F下乾燥一整夜，以形成表11中之測 試膜。 200922775 表11 試樣 編號 成分之量 (克） 1 羥乙基化澱粉 (16.6) 2 羥乙基化澱粉 (16·6 )與 DAXAD分散 劑 2 (8.6) 3 羥乙基化澱粉 (16.6) 與 STMP ( 1.6) 4 羥乙基化澱粉 (16.6 )、 DAXAD分散 劑 2 ( 8.6)、以 及 STMP ( 1.6) 5 預膠化玉米澱 粉（16.6) 未經熬煮懸浮 液之平均黏性 1^) 1 經熬煮懸浮液之平均黏 性（cP) 1 臈強度特質 7 7 7 8 34 STMP :三偏磷酸鈉 1 Brookfield 黏性（第二號轴，5〇rpm) 29 27 28 32 38 最軟且最有 稍微較硬且 撓曲性稍微 較少 - -- 稍微較硬且 撓曲性稍微 較少 理想之硬度 與挽曲性的 組合 非常硬且撓 曲性比上述 試樣要低 41 200922775 DAXAD係45%三偏磷酸鹽水溶液 如表11所示，試樣4係未經熬煮之懸浮液，其展現出比試樣5 要明顯減少75%之黏性。此外，試樣4在硬度及撓曲性方面亦展 現出優異的膜成形特質。這些膜成形特質在牆板的拉釘力方面， 可提供顯著的改善，該牆板係使用所記錄之羥乙基化澱粉、萘磺 酸鹽分散劑、以及三偏磷酸鈉組合而製得。 除非在此或上述文中有另外說明，於本發明之說明書中（尤其 是在後述專利申請範圍中）所使用之「一」、「該」及類似詞語應 理解為包含單數及複數形式。除非另外說明，於此文中所列舉之 數值fe圍僅作為個別提及落在該範圍内之各個單獨數值的簡記 法’且各個單獨數值係併人說明書中，如同其在本文中所個別列 舉。除非本中文有另外說明或明顯與說明書抵觸，本文所述之所 有方法可以任何適宜的順序來進行。本文所用之任何或所有實施 例、或例示性文字（像是「例如」）僅是用以較佳的說明本發明， 且_另外㈣残對本發明制設限。残將說明書中 的文字理解為實施本發㈣必f的任何非請求元件。 於 本文中所述之本發明之較佳實施態樣，包含最佳方法，係發明 人已知可用以實施本發明的。應瞭解所舉例之實施態樣僅係用 例示性㈣’且^應作為本發明範圍之限縮。 、 【圖式簡單說明】 【主要元件符號說明】 42

Claims (1)

  1. 200922775 十、申請專利範圍： 1. 一種輕重量高強度之石膏牆板，其係包含： 一凝固石膏組合物，其係形成於實質上平行之二覆蓋薄片之 間，該凝固石膏組合物係使用一含有石膏之漿料而製得，該 漿料包含水、灰泥、一羥乙基化澱粉、一萘磺酸鹽分散劑、 以及三偏磷酸鈉，其中該羥乙基化澱粉，以灰泥之重量計， 係以約0.5重量％至約10重量％之量存在；其中該萘磺酸鹽 分散劑，以灰泥之重量計，係以約〇·1重量％至約3.0重量％ 之量存在；且其中該三偏磷酸鈉，以灰泥之重量計，係以約 0.1重量％至約0.4重量％之量存在。 2. 如請求項1所述之輕重量高強度之石膏牆板，其中該萘磺酸 鹽分散劑係以含有約40重量％至約45重量％萘磺酸鹽之水溶 液形式存在，且該水溶液，以灰泥之重量計，係以約0.5重量 %至約2.5重量％之量存在。 3. 如請求項1所述之輕重量高強度之石膏牆板，其中該羥乙基 化澱粉，以灰泥之重量計，係以約3重量％之量存在。 4. 如請求項1所述之輕重量高強度之石膏牆板，其中該牆板具 有約1000磅/MSF至約1400磅/MSF之乾重。 5. 如請求項3所述之輕重量高強度之石膏牆板，其中該牆板具 有約1200磅/MSF之乾重。 6. 如請求項1所述之輕重量高強度之石膏牆板，其中水/灰泥之 比率約為0.8。 7. 一種含石膏之漿料，包含水、灰泥、一羥乙基化澱粉、一萘 43 200922775 磺酸鹽分散劑、以及三偏磷酸鈉，其中該羥乙基化澱粉，以 灰泥之重量計，係以約〇·5重量％至約10重量％之量存在； 其中該萘續酸鹽分散劑’以灰泥之重量計’係以約〇. 1重量％ 至約3.0重量°/。之量存在；且其中該三偏填酸鈉，以灰泥之重 量計，係以約〇.1重量％至約重量％之量存在。 8.如請求項7所述之含石膏之漿料’其中該萘績酸鹽分散劑， 以灰泥之重量計，係以約0.5重量％至約1.5重量％之量存在。 9· 一種含石膏之漿料’包含水、灰泥、一羥乙基化澱粉、一萘 石黃酸鹽分散劑、以及三偏鱗酸納，其中該經乙基化嘏粉，以 灰泥之重量計’係以約〇.5重量％至約10重量％之量存在； 其中該三偏磷酸鈉’以灰泥之重量計，係以約0>1重量％至約 0.4重量％之量存在；且其中該萘磺酸鹽分散劑係呈含有約4〇 重量％至約45重量％萘磺酸鹽之水溶液的形式，且該水溶 液，以灰泥之重量計，係以約〇.5重量％至約3.0重量。/。之量 存在。 10.如凊求項9所述之含石膏之漿料，其中該經乙基化殿粉，以 灰泥之重量计，係以約3.〇重量％之量存在；其中該三偏碟酸 鈉，以灰泥之重量計，係以約〇 3重量％之量存在；且其中該 萘磺酸鹽分散劑係呈含有約4〇重量％至約45重量％萘磺酸鹽 之水溶液的形式，且該水溶液，以灰泥之重量計，係以約j 5 重量％之量存在。 44 200922775 七、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：（無） (二) 本代表圖之元件符號簡單說明: (無） 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無）
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