特許 6396959 軽量、低密度の耐火性石膏パネル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6396959

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】軽量、低密度の耐火性石膏パネル

(51)【国際特許分類】

   C04B 28/14 20060101AFI20180913BHJP

   C04B 14/20 20060101ALI20180913BHJP

   C04B 24/38 20060101ALI20180913BHJP

   C04B 14/38 20060101ALI20180913BHJP

   C04B 14/42 20060101ALI20180913BHJP

   E04B 1/94 20060101ALI20180913BHJP

   C04B 111/28 20060101ALN20180913BHJP

【ＦＩ】

   C04B28/14

   C04B14/20 Z

   C04B24/38 Z

   C04B14/38 A

   C04B14/42 Z

   E04B1/94 W

   C04B111:28

【請求項の数】14

【全頁数】77

(21)【出願番号】特願2016-167527(P2016-167527)

(22)【出願日】2016年8月30日

(62)【分割の表示】特願2015-186332(P2015-186332)の分割

【原出願日】2012年2月24日

(65)【公開番号】特開2017-31047(P2017-31047A)

(43)【公開日】2017年2月9日

【審査請求日】2016年8月30日

(31)【優先権主張番号】61/446,941

(32)【優先日】2011年2月25日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】596172325

【氏名又は名称】ユナイテッド・ステイツ・ジプサム・カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100109449

【弁理士】

【氏名又は名称】毛受 隆典

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100148633

【弁理士】

【氏名又は名称】桜田 圭

(72)【発明者】

【氏名】チアン・ユー

(72)【発明者】

【氏名】ウェンチ・ルアン

(72)【発明者】

【氏名】ウェイシン・ディー・ソング

(72)【発明者】

【氏名】スリニバス・ヴィーラマスネン

(72)【発明者】

【氏名】アルフレッド・リー

【審査官】 浅野 昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５２−０８７４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５４３７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２６１６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０２５２６０６６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０４Ｂ ２／００−３２／０２

Ｃ０４Ｂ ４０／００−４０／０６

Ｅ０４Ｂ １／６２−１／９９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１１６２から１５６５ｌｂ／ｍｓｆ（約５．７から約７．６ｋｇ／ｍ^２）の量のスタッコと、
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％以上であり、前記スタッコの重量に基づいて４重量％から１０重量％の量の高膨張バーミキュライト粒子と、
前記スタッコの重量に基づいて０．３重量％から３重量％の量のデンプンと、
前記スタッコの重量に基づいて０．３重量％から０．９重量％の量の鉱物繊維、ガラス繊維、炭素繊維、又はこれらの組み合わせと、
を含む混合物から形成される石膏コアであって、
カバーシートの間に配置された場合に、
立方フィートあたり４０ポンド（約６４０ｋｇ／ｍ^３）以下の密度と
ＡＳＴＭ規格ＷＫ２５３９２に従って測定して２０分以上の断熱指標と
をもたらす、
ことを特徴とする石膏コア。

【請求項2】

ＡＳＴＭ規格ＷＫ２５３９２に従って測定して１０％以下の高温収縮をさらに有する、請求項１に記載の石膏コア。

【請求項3】

１１６２から１５６５ｌｂ／ｍｓｆ（約５．７から約７．６ｋｇ／ｍ^２）の量のスタッコと、
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％以上であり、前記スタッコの重量に基づいて４重量％から１０重量％の量の高膨張バーミキュライト粒子と、
前記スタッコの重量に基づいて０．３重量％から３重量％の量のデンプンと、
前記スタッコの重量に基づいて０．３重量％から０．９重量％の量の鉱物繊維、ガラス繊維、炭素繊維、又はこれらの組み合わせと、
を含む混合物から形成される石膏コアであって、
カバーシートの間に配置された場合に、
立方フィートあたり４０ポンド（約６４０ｋｇ／ｍ^３）以下の密度と
ＡＳＴＭ規格ＷＫ２５３９２に従って測定して１０％以下の高温収縮と
ＡＳＴＭ規格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と
をもたらす、
ことを特徴とする石膏コア。

【請求項4】

ＡＳＴＭ規格ＷＫ２５３９２に従って測定して２０分以上の断熱指標をさらに有する、請求項３に記載の石膏コア。

【請求項5】

前記デンプンの量は前記スタッコの重量に基づいて０．５重量％から２．５重量％である、請求項１から４のいずれか１項に記載の石膏コア。

【請求項6】

前記デンプンは、ゼラチン化されたデンプン、又は、機能的に同等のデンプンである、請求項１から５のいずれか１項に記載の石膏コア。

【請求項7】

前記デンプンは、ゼラチン化されたデンプンである、請求項１から６のいずれか１項に記載の石膏コア。

【請求項8】

前記デンプンは、ヒドロキシエチル化デンプン、酸修飾したデンプン、又はゼラチン化されていないデンプンである、請求項１から５のいずれか１項に記載の石膏コア。

【請求項9】

少なくとも１１ポンド（約５ｋｇ）のコア硬度をさらに有する、請求項１から８のいずれか１項に記載の石膏コア。

【請求項10】

少なくとも１３ポンド（約５．９ｋｇ）のコア硬度をさらに有する、請求項１から８のいずれか１項に記載の石膏コア。

【請求項11】

少なくとも１５ポンド（約６．８ｋｇ）のコア硬度をさらに有する、請求項１から８のいずれか１項に記載の石膏コア。

【請求項12】

前記鉱物繊維、前記ガラス繊維、前記炭素繊維、又はこれらの組み合わせの量は、前記スタッコの重量に基づいて０．４重量％から０．７重量％である、請求項１から１１のいずれか１項に記載の石膏コア。

【請求項13】

前記鉱物繊維、前記ガラス繊維、前記炭素繊維、又はこれらの組み合わせの量は、前記スタッコの重量に基づいて０．３重量％から０．５重量％である、請求項１から１１のいずれか１項に記載の石膏コア。

【請求項14】

前記高膨張バーミキュライト粒子の量は、前記スタッコの重量に基づいて５重量％から１０重量％である、請求項１から１３のいずれか１項に記載の石膏コア。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
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。

【0002】

本開示は、一般的に、改善された断熱特性、熱収縮耐性および耐火性を有する軽量、低密度石膏パネルに関する。

【背景技術】

【0003】

ビルおよび他の建築用途に、一般的に使用される石膏パネル（例えば、石膏壁材または天井パネル）は、典型的に、紙、繊維ガラスまたは他の適切な材料のカバーシートを有する石膏コアを含む。石膏パネルは、一般的に、焼成石膏または「スタッコ」と水および他の成分とを混合し、前記パネルのコアを形成するのに使用されるスラリーを調製することにより製造される。当該分野において一般的に理解されるように、スタッコは、１つ以上の状態の焼成石膏、すなわち、無水石膏または半水石膏（ＣａＳＯ_４・１／２Ｈ_２Ｏ）を形成するために、（典型的に加熱により）脱水に供された石膏を主に含む。前記焼成石膏は、天然または合成の供給源由来の、β硫酸カルシウム半水和物、α硫酸カルシウム半水和物、水溶性硫酸カルシウム無水物または、これらのいくらかもしくは全ての混合物を含んでもよい。スラリーに導入された際、前記焼成石膏は、石膏パネルの形成中に完了される水和過程を始める。この水和過程が適切に終了した際には、一般的に、種々の結晶形式（すなわち、ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏの形式）における、固まった二水石膏の連続的な結晶
母体を生じる。

【0004】

前記パネルの形成中に、カバーシートが、連続的な繊維として、典型的に設けられる。前記石膏スラリーは、第１のカバーシート上に、流れまたはリボンとして堆積される。前記スラリーは、第１のカバーシートの幅にわたって、所定のおおよその厚みで広げられて、前記パネルコアを形成する。第２のカバーシートが、前記スラリーの表面に置かれ、前記カバーシート間に石膏コアをサンドイッチし、連続的なパネルを形成する。

【0005】

前記連続的なパネルは、典型的に、コンベヤに沿って輸送され、前記コアにおける前記水和過程が継続される。前記コアが十分に水和、硬化された際、前記連続的なパネルは、１つ以上の所望のサイズに切断されて、個々の石膏パネルが形成される。ついで、前記パネルは、前記パネルを所望の自由水分レベル（典型的に比較的低い自由含水率）に乾燥させるのに十分な温度で、窯に移送され、窯を通過される。

【0006】

使用される過程、前記パネルの期待される用途および、他のこのような考慮により、石膏を含む更なるスラリー層、ストリップまたはリボンおよび他の添加剤が、出来上がったパネルに特別な特性、例えば、硬化した境界または硬化したパネル面を提供するために、前記第１のカバーシートまたは前記第２のカバーシートに適用されてもよい。同様に、出来上がったパネルの前記石膏コアまたは前記コアの部分内に、空気細孔の分布を提供するために、前記過程の１つ以上の位置で、前記石膏コアスラリーおよび／または他のスラリーストリップもしくはリボンに、泡が添加されてもよい。

【0007】

得られた前記パネルは、さらに、切断されてもよく、所望のパネルサイズ、カバー層の組成、コアの組成等による各種の用途での使用のために処理されてもよい。石膏パネルは
、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。

【0008】

前記出来上がった石膏パネルが、比較的高温、例えば、高温の炎またはガスにより生じる高温に曝されると、前記石膏コアの部分が十分な熱を吸収して、前記コアの二水石膏結晶から水の放出を開始する。前記熱の吸収および、前記二水石膏からの水の放出は、前記パネルを通して、または前記パネル内への熱伝導を当面遅らせるのに十分であり得る。前記石膏パネルは、高温の炎が壁の系を直接通過するのを防ぐための障壁として機能し得る。前記石膏コアにより吸収された熱は、熱源温度および暴露時間に依存して、基本的に、前記コアの部分を再焼成するのに十分であり得る。ある温度レベルにおいて、パネルに適用された熱は、前記石膏コアの無水物での段階的変化、および、結晶構造の再配置も引き起こし得る。一部の例では、塩および不純物の存在が、前記石膏コアの結晶構造の融点を低下し得る。

【0009】

石膏パネルは、一部または全てのこれらの高温加熱効果の１つの結果として、一方向以上のパネル寸法の収縮を経験し得る。このような収縮は、前記パネルの構造的完全性における障害を引き起こし得る。前記パネルが、壁、天井または他の骨組みアッセンブリに取り付けられた場合、前記パネルの収縮は、同じアッセンブリに取り付けられた他のパネルおよびその支持体からの前記パネルの分離をもたらし、一部の例では、前記パネルもしくは前記支持体（または両方）が崩れ得る。結果として、高温の炎またはガスが、直接壁または天井の構造内に、もしくは通って通過し得る。

【0010】

石膏パネルは、一定期間、比較的高温の影響に耐性を有するように製造され、本質的に、前記パネルを通る、または前記パネル間、および前記パネルを使用する系内（もしくは系を通る）高熱レベルの通過を遅延させ得る。耐火性または「耐火」と呼ばれる石膏パネルは、典型的に、壁または天井の構造を通る熱の通過を遅延し、建築物内に炎が広がるのを抑制する重要な役割を果たす、前記パネルの性能を向上するように形成される。結果として、建築基準機関および他の当該公共団体または民間団体が、一般的に、耐火性石膏パネルの耐火性能について、厳格な基準を設定している。

【0011】

耐火および関連する高温加熱に対する石膏パネルの性能は、一般に認められている試験を行うことにより評価されてもよい。このような試験としては、例えば、アンダーライターズ・ラボラトリー（「ＵＬ」）により公開されているもの、例えば、ＵＬ Ｕ３０５、Ｕ４１９およびＵ４２３試験手法およびプロトコル、ならびに、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）により公開されているＥ１１９の仕様に記載の手法が、建築業界で通常使用される。このような試験は、木製間柱または鉄製間柱により形成される壁枠の各面に、通常は前記パネルの単層用途である、石膏パネルを使用する建築組立試験を含んでもよい。前記試験により、前記アッセンブリは、負荷力に供されても、供されなくてもよい。前記アッセンブリ、例えば、ＵＬ Ｕ３０５、Ｕ４１９およびＵ４２３に基づいて構築されたアッセンブリにおける一方側の面は、例えば、加熱曲線、例えば、ＡＳＴＭ Ｅ１１９手法に記載のものに基づいて、一定期間温度上昇に曝される。

【0012】

前記アッセンブリの加熱側近傍の温度と、前記アッセンブリにおける非加熱側表面での温度とが、試験中にモニターされ、曝された石膏パネルにより経験された温度、および、曝されていないパネルに対する前記アッセンブリを通して伝達された熱を評価する。前記試験は、前記パネルの１つ以上の構造的障害により、および／または、前記アッセンブリの曝されていない側での温度が所定の閾値を超えた場合に終了される。典型的に、これらの閾値温度は、前記アッセンブリの曝されていない側における、このようなセンサの任意
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。

【0013】

試験手法、例えば、ＵＬ Ｕ３０５、Ｕ４１９およびＵ４２３ならびにＡＳＴＭ Ｅ１１９で説明される手法は、全体として前記アッセンブリを通して熱の伝達に対するアッセンブリの耐性に向けられる。一態様において、前記アッセンブリが高温加熱に供される場合、前記試験は、ｘ−ｙ方向（幅および長さ）における収縮に対する、前記アッセンブリに使用される石膏パネルにおける耐性の測定も提供する。このような試験は、前記アッセンブリの内部空洞への高温の結果として得られる通過による、壁アッセンブリにおけるパネル間の開口間隔または空間をもたらす構造的完全性の損失に対する前記パネルの耐性の測定も提供する。もう１つの態様では、前記試験は、前記パネルおよび前記アッセンブリを通る熱の伝達の耐性についての、石膏パネルにおける性能の測定を提供する。このような試験は、建物入居者および消防士／防火システムに、火災状態に対処し、逃れるための絶好の機会を提供するための、特定のシステムの性能を反映すると考えられている。

【0014】

従来、種々の戦略が、耐火性石膏パネルの耐火性を改善するのに使用されてきた。例えば、低密度の石膏パネルと比較してより多くの石膏を使用する、厚く、高密度のパネルコアが、提供されてきた。したがって、同パネルコアは、石膏（硫酸カルシウム二水和物）内に化学的に結合される水の増加された量を含み、ヒートシンクとして機能し、パネル収縮を低減し、前記パネルの構造的な安定性および強度を向上する。または、ガラス繊維および他の繊維を含む種々の成分が、前記石膏コアに包含されて、前記コアの引張強度の向上、および、前記コア母体全体での収縮ストレスの分散により、前記石膏パネルの耐火性を向上する。同様に、特定のクレイ、例えば、約１マイクロメートル未満のサイズのもの、およびコロイド状シリカまたはアルミナ添加剤、例えば、１マイクロメートル未満のサイズのものが、従来使用されて、石膏パネルコアの、向上された耐火性（および、高温収縮耐性）を提供してきた。ただし、前記コアにおける石膏量の減少による石膏パネルにおけるコアの重量および／または密度の低減は、前記パネルの構造的完全性、ならびに、炎および高熱条件に対する耐性について不利に作用するであろうと、認識される。

【0015】

別の方法は、前記石膏パネルのコアに、非膨張バーミキュライト（バーミキュライト鉱石とも呼ばれる）および鉱物またはガラス繊維を添加することであった。このような方法では、前記バーミキュライトは、加熱条件下で膨張して、前記コアの石膏成分の収縮を補償すると期待される。前記鉱物／ガラス繊維は、共に石膏母体の部分をまとめると考えられた。

【0016】

このような方法は、米国特許第２，５２６，０６６号明細書および米国特許第２，７４４，０２２号明細書に記載される。同特許には、高温条件下での石膏パネルの収縮を防止するのに十分な割合の粉砕非剥離バーミキュライト、鉱物およびガラス繊維を使用することが記載されている。しかしながら、両参考文献は、ヒートシンクとして機能する十分な石膏を提供するのに、高密度のコアを頼りにする。これらは、平方フィートあたり２から２．３ポンド（１０００平方フィートあたり２，０００から２，３００ポンド（「ｌｂ／ｍｓｆ」））の重量、および、立方フィートあたり（「ｐｃｆ」）約５０ポンド以上の板密度を有する、厚さ１／２インチの石膏パネルの調製を開示する。

【0017】

前記’０６６特許は、このようなパネル（２パーセントの鉱物繊維および７．５％のマイナス２８メッシュバーミキュライトを含む）から切断された部分は、１４００°Ｆ（７６０℃）で３０分間加熱された場合、１９．１％以下の厚み膨張を示したことを報告したが、それらの試料のｘ−ｙ方向収縮については、何らの情報も提供しなかった。前記’０６６特許は、さらに、前記パネル形成およびバーミキュライト含量によって、パネルの膨らみ、ならびに／または、前記パネルにおけるクラックおよび開口のために、バーミキュライトの膨張がパネルの障害を引き起こし得ることを警告した。

【0018】

前記’０２２特許は、それらのパネルの前記鉱物／ガラス繊維含量を低減することにより、前記’０６６特許に開示された、前記パネルの石膏含量（およびしたがって、密度および重量）を増加して、より大きな石膏−ヒートシンク性能を提供することに向けられた。前記’０２２特許等の参考文献により、さらに、前記バーミキュライトの膨張特性は、抑制しない限り、高温条件で比較的短期間に、コアの剥離（すなわち、断片化、剥離またはフレーキング）および壁アッセンブリの破壊をもたらすであろうことが認識された。

【0019】

別の例において、米国特許第３，４５４，４５６号明細書には、パネル収縮に抵抗するために、耐火性石膏壁材パネルのコアに、非膨張バーミキュライトを導入することが記載されている。前記’４５６特許も、所望のヒートシンク性能を提供するのに、比較的高い石膏含量および密度を頼りにする。前記’４５６特許は、約１９２５ｌｂ／ｍｓｆの最低重量、および、約４６ｐｃｆの板密度を有する１／２インチの出来上がった石膏パネルについての、板重量を開示する。これは、耐火用途についての現在商業的に提案されている、厚く、非常に重い厚さ５／８インチの石膏パネル（約２４００ｌｂ／ｍｓｆ）と同等の密度である。

【0020】

前記’４５６特許には、パネルの耐火性を向上するのに石膏パネルコアにバーミキュライトを使用することが、著しく制限されることも開示される。例えば、前記’４５６特許では、前記コア内のバーミキュライトの膨張が、剥離および他の破壊的作用により、コアの崩壊を引き起こし得ることに留意している。前記’４５６特許には、前記コアが弱く、軟弱に、もろくなったコアの構造を、非膨張バーミキュライト粒子がさらに弱くする場合があることも開示される。前記’４５６特許では、比較的小さい粒子サイズ分布（Ｎｏ．５０メッシュサイズ（おおよそ０．０１１７インチ（０．２９７ｍｍ）の開口）より小さい非膨張粒子が９０％以上で、ｎｏ．５０メッシュサイズよりわずかに大きいものが１０％未満）を有する、「特有の」非膨張バーミキュライトを使用することによる、石膏パネルにおけるバーミキュライトの使用による、このような著しい特有の制限に対処すると主張される。この方法は、前記’４５６特許のカラム２、５２−７２行目に説明されるように、パネル上のバーミキュライト膨張の悪影響を、意図的に防止した。

【0021】

加えて、前記’４５６特許では、前述の粒子サイズ分布を有する前記非膨張バーミキュライトが、「等級Ｎｏ．５」の非膨張バーミキュライトとして、商業的に知られる製品に対応することが説明される。等級Ｎｏ．５の非膨張バーミキュライトは、少なくとも１９７０年代初期から、（例えば、約４５ｐｃｆから約５５ｐｃｆを超える）従来の板密度の石膏コアを有する市販の耐火性／耐火パネルに使用されてきた。上記理由のために、等級Ｎｏ．５の非膨張バーミキュライトの典型的な分布より大きいサイズを有する粒子の顕著な分布を含む非膨張バーミキュライトの使用が、耐火性パネルを潜在的に破壊すると考えられている。そのような破壊は、上記剥離および他の影響が、高温条件での石膏コア内でのバーミキュライトの膨張により引き起こされるためである。

【0022】

別の方法において、米国特許第３，６１６，１７３号明細書は、軽量、低密度として、前記’１７３特許により特徴づけられる石膏コアを有する耐火性石膏パネルに向けられる。前記’１７３特許は、そのパネルと、約４８ｐｃｆを超えるコア密度を有する、従来の約２，０００ｌｂ／ｍｓｆ以上の重量の１／２インチパネルとを区別した。したがって、前記’１７３特許では、約３５ｐｃｆ以上、好ましくは約４０ｐｃｆから約５０ｐｃｆの密度を有する厚さ１／２インチのパネルが開示される。前記’１７３特許は、その石膏コアにおけるクレイ、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、高温条件下でその石膏パネルの収縮を防止するのに必要な量でガラス繊維を包含することにより、その開示されたコア密度を達成する。

【0023】

前記’１７３特許には、さらに、その開示された小さい粒子サイズの無機材料の必要な量と共に、その石膏コア組成に対して、非膨張バーミキュライトを任意に添加することが開示される。しかしながら、これらの添加剤と同様に、前記’１７３特許の各パネルの開示された試験は、同パネルが著しい収縮を経験したことを示した。その収縮は、前記試験され、開示された各パネルが、約４３ｐｃｆ以上のコア密度を有するという事実にもかかわらず、発生した。

【0024】

厚さ１／２インチの石膏パネルに関して、前記’１７３特許には、パネルは、約６０％から約８５％の「収縮耐性」を有することが開示される。前記’１７３特許において使用される「収縮耐性」は、前記’１７３特許に記載のように、前記コアが所定の温度に所定の期間にわたって加熱された後に残ったコアの部分における、ｘ−ｙ（幅−長さ）面積の割合またはパーセントの測定である。例えば、カラム１２、４１−４９行目を参照のこと。

【0025】

他の取り組みも、石膏パネルの強度および構造的な完全性を向上し、パネル重量を低減するために、種々の手段によりなされてきた。このように軽量な石膏板としては、例えば、米国特許第７，７３１，７９４号明細書、米国特許第７，７３６，７２０号明細書ならびに米国特許出願公開第２００７／００４８４９０Ａ１号明細書、米国特許出願公開第２００８／００９００６８Ａ１号明細書および米国特許出願公開第２０１０／０１３９５２８Ａ１号明細書があげられる。

【0026】

最後に、ここで留意すべきは、耐水性添加剤が無く、水に浸された場合、固まった石膏は、その重量の５０％以下の水を吸収し得ることである。そして、耐火性石膏パネルを含む石膏パネルが水を吸収した場合、それらは、膨らみ、変形し、強度を失い、耐火特性が低下し得る。軽量耐火性パネルは、従来の重い耐火性パネルより、はるかに多くの空気細孔および／または水細孔を有する。これらの細孔は、このような軽量耐火性パネルが、従来の重い耐火性パネルより、水をより多く吸収するであろうとの期待と共に、水取り込みの速度および度合いを向上すると期待されるであろう。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0027】

これまでに、多くの試みが、一般的に石膏パネルの耐水性を改善するのに、なされてきた。ワックス、樹脂およびアスファルトを含む種々の炭化水素が、前記パネルに耐水性を付与するために、石膏パネルを製造するのに使用されるスラリーに添加されてきた。シロキサンも、ｉｎ ｓｉｔｕでシリコーン樹脂を形成することにより、石膏パネルに耐水性を付与する石膏スラリーに使用されてきた。しかしながら、シロキサンは、軽量パネルを十分に保護すると期待されないであろう。したがって、シロキサンにより通常付与される耐水性を向上することにより、合理的なコストでの改善された耐水性を有する、軽量、低密度の耐火性石膏パネルを製造する方法について、当該分野において必要性がある。

【課題を解決するための手段】

【0028】

一部の実施形態では、本開示は、耐火性が求められる建築用途に一般的に使用される、重く、高密度な石膏パネルと同等の耐火特性を有する、軽量、低密度の石膏パネル−およびこのようなパネルの製造方法について記載する。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パネルは、２つのカバーシート間に配置された、立方フィートあたり（「ｐｃｆ」）約４０ポンド未満のコア密度を有する、固まった石膏コアを含む。厚さ５／８インチのこのようなパネルの実施形態では、重量は、おおよそ約２１００ｌｂ／ｍｓｆ未満である。

【0029】

一部の実施形態では、高膨張粒子、例えば、高膨張バーミキュライトは、例えば、市販
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。

【0030】

他の実施形態では、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、および同パネルの製造方法は、約１０％未満のｘ−ｙ方向における（約１５６０°Ｆ（８５０℃）の温度での）高温収縮、ならびに、約２０％より大きいｚ−方向の膨張を提供し得る。一部の実施形態では、高温収縮に対するｚ−方向の高温厚み膨張の比は、一部の実施形態では約０．２より大きく、他の実施形態では約２より大きく、一部の実施形態では約３より大きく、他の実施形態では約７より大きく、さらに他の実施形態では約１７以上であり、さらに他の実施形態では約２から約１７である。他の実施形態では、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、および同パネルの製造方法は、１８００°Ｆ（９８０℃）を超える温度において、約８５％より大きいｘ−ｙ方向の収縮耐性を提供し得る。

【0031】

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耐火性石膏パネル、および同パネルの製造方法は、２つのカバーシート間に配置された石膏コアを含み得る。前記石膏コアは、固まった石膏および、約１５６０°Ｆ（約８５０℃）で約１時間加熱された後、元の体積の約３００％以上に膨張可能な高膨張粒子を含み得る。前記石膏コアは、立方フィートあたり約４０ポンド以下の密度（Ｄ）を有し、少なくとも約１１ポンド（５ｋｇ）のコア硬度を有し得る。前記石膏コアは、約２０分以上の断熱指標（ＴＩ）を提供するのに効果的であり得る。

【0032】

他の実施形態では、本開示の原理に基づいて形成された軽量、低密度の厚さ５／８インチの石膏パネルを使用して製造されたアッセンブリは、ＵＬ Ｕ３０５、Ｕ４１９およびＵ４２３の燃焼試験手法に基づいて試験された場合、非常に重く、高密度な石膏パネルを使用するアッセンブリと同等の（またはより優れた）耐火性を提供し得る。本開示の原理に基づいて形成されたパネルの耐火性は、ＵＬ Ｕ３０５、Ｕ４１９およびＵ４２３の燃焼試験手法（および同等の燃焼試験手法）に準拠して製造されたこのようなアッセンブリの曝されていない表面上の最大単一センサ温度または平均センサ温度により反映され得る。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パネルを使用して製造され、ＵＬ Ｕ４１９に準拠して試験されたアッセンブリは、約５００°Ｆ（２６０℃）未満の最大単一センサ温度、および／または、約６０分の時間経過での約３８０°Ｆ（１９５℃）未満の平均センサ温度を提供する。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パネルを使用して製造され、ＵＬ Ｕ４１９に準拠して試験されたアッセンブリは、約２６０°Ｆ未満の最大単一センサ温度、および／または、約５０分の時間経過での約２５０°Ｆ未満の平均センサ温度を提供する。他の実施形態では、このようなＵＬ Ｕ４１９試験において、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分での約３２０°Ｆ未満の平均センサ温度を提供し得る。さらに他の実施形態では、このように試験において
、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。

【0033】

他の実施形態では、本開示の原理に基づいて形成された石膏パネルのアッセンブリは、約５００°Ｆ未満の最大単一センサ温度、および／または、約６０分の時間経過での約３８０°Ｆ未満の平均センサ温度により反映された、ＵＬ Ｕ４１９手法に基づく試験において耐火性を示し得る。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を使用するアッセンブリは、このような試験において、約４１５°Ｆ未満の最大単一センサ温度、および／または、約６０分の時間経過での約３２０°Ｆ未満の平均センサ温度を経験し得る。特定のこのような実施形態では、本開示の原理に基づいて形成された石膏パネルは、約４０ｐｃｆ未満の密度を有するコアを有し得る。前記石膏パネルは、１つ以上のＵＬ Ｕ３０５、Ｕ４１９およびＵ４２３の燃焼試験手法、および同燃焼試験手法のいずれか１つと同等の他の燃焼試験手法下において、６０分間の耐火性石膏パネルの要求を満たす。

【0034】

さらに他の実施形態では、本開示の原理に従う、軽量、低密度パネルおよび同パネルの製造方法用の配合は、前述の耐火特性、約４０ｐｃｆ未満の密度および、ＡＳＴＭ Ｃ １３９６／Ｃ １３９６／Ｍ−０９の基準に合致し得る釘抜き耐性を有する石膏パネルを提供し得る。より具体的には、５／８インチの呼び厚さを有する場合、このようなパネルは、少なくとも８７ｌｂの釘抜き耐性を有し得る。さらに、他の実施形態では、このようなパネルは、非常に重く、高密度なパネルと基本的に同じ音響伝達特性を提供する。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厚さ５／８インチのパネルは、ＡＳＴＭ Ｅ９０−９９の試験および手法に準拠した鉄製間柱のアッセンブリ上に搭載される場合、少なくとも約３５の音響伝達の等級分類を有し得る。

【0035】

さらに他の実施形態では、５／８インチの呼び厚さの耐火性パネル用の固まった石膏コア組成は、少なくとも水、スタッコ、高膨張バーミキュライトを含む石膏含有スラリーを使用して提供される。このような一実施形態では、前記固まった石膏コアは、約３０ｐｃｆから約４０ｐｃｆの密度を有する。前記コアは、スタッコを約１１６２ｌｂ／ｍｓｆから約１５６５ｌｂ／ｍｓｆ、高膨張バーミキュライトを、前記スタッコの約５重量％から約１０重量％、および、鉱物またはガラス繊維を、前記スタッコの約０．３重量％から約０．９重量％の量で含む。（特に断らない限り、前記石膏コア成分のパーセントは、前記コアスラリーを調製するのに使用される前記スタッコの重量に基づく重量により提示される。）別の実施形態では、前記固まった石膏コアは、約３０ｐｃｆから約４０ｐｃｆの密度を有する。前記コアは、スタッコを約１１６２ｌｂ／ｍｓｆから約１５６５ｌｂ／ｍｓｆ、高膨張バーミキュライトを、前記スタッコの約５重量％から約１０重量％、でんぷんを、前記スタッコの約０．３重量％から約３重量％、鉱物またはガラス繊維を、前記スタッコの約０．３重量％から約０．９重量％、および、リン酸塩を、前記スタッコの約０．０３重量％から約０．４重量％の量で含む。

【0036】

他の実施形態では、本開示の原理に基づいて形成された厚さ５／８インチのパネルの前記石膏コアは、立方フィートあたり約３２から約３８ポンドの密度、および、約１５００から約１７００ｌｂ／ｍｓｆの石膏コア重量を有する。一部の実施形態では、前記石膏コアは、約５．５％から約８％の高膨張バーミキュライト、約０．４％から約０．７％の鉱物またはガラス繊維、および、約０．０７％から約０．２５％のリン酸塩を含み得る。他の実施形態では、前記石膏コアは、約５．５％から約８％の高膨張バーミキュライト、約０．５％から約２．５％のでんぷん、約０．４％から約０．７％の鉱物またはガラス繊維、および、約０．０７％から約０．２５％のリン酸塩を含み得る。さらに他の実施形態では、前記石膏コアの各成分、例えば、でんぷん、繊維およびリン酸塩の含有量は、前記カ
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。

【0037】

本願明細書に記載の各石膏コア成分も、当業者に理解されるであろうように、種々の厚さのパネルに関して、適切に変更されてもよい。例えば、１／２インチのパネルは、前記の値の約８０％での石膏ｌｂ／ｍｓｆ値を有してもよく、３／４インチのパネルは、前記の値の約１２０％でのｌｂ／ｍｓｆ値を有してもよい。一部の実施形態では、これらの割合は、種々の厚さのパネルについての、物理的特性の仕様によって変動し得る。本開示の原理に合致する、他の態様、パネルの変形例およびコア配合を、以下の本願明細書に記載する。

【0038】

他の従来の添加剤も、慣例の量において、本願明細書に開示のコアスラリーおよび石膏コア組成物に使用されて、前記コアに所望の特性を付与し、製造過程を容易にし得る。このような添加剤は、例えば、所定の促進剤、所定の凝結遅延剤、脱水阻害剤、結合剤、接着剤、分散助剤、レベリング剤もしくは非レベリング剤、増粘剤、殺菌剤、防かび剤、ｐＨ調節剤、着色剤、撥水剤、充填材、水性泡およびそれらの混合物である。

【0039】

本開示の原理に基づいて形成されたパネル、および同パネルの製造方法において、水性泡は、以下にさらに記載する方法を使用して、所望の石膏コア密度を提供するのに有効な量で、前記コアスラリーに添加され得る。一部の実施形態では、前記コアスラリーに前記泡成分を添加することにより、パネルおよび／またはコアの１つ以上の強度特性に寄与する、前記コアのバーミキュライト成分の存在下において、細孔の分布および細孔サイズがもたらされ得る。同様に、（前記コアの他の部分と比較して高い密度を有し得る）石膏を含む更なるスラリー層、ストリップまたはリボンおよび他の添加剤が、出来上がったパネルに特別な特性、例えば、より硬い境界を提供するために、前記第１のカバーシートまたは前記第２のカバーシートに適用されてもよい。

【0040】

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耐火性石膏パネル、および同パネルの製造方法は、２つのカバーシート間に配置された石膏コアを含み得る。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／ｍ^３）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得る。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。

【0041】

他の実施形態では、本開示は、耐火性石膏パネルを製造する方法について記載する。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。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。前記アッセンブリを、所定寸法のパネルに切断する。前記パネルを乾燥させる。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／ｍ^３）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む。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。

【0042】

他の実施形態では、本開示は、前記固まった石膏コアの構成要素が、焼成石膏含有水性スラリーから形成される、耐火性石膏パネルを製造する方法について記載する。一部の実施形態では、前記スラリーは、高膨張バーミキュライト、でんぷん、分散剤、リン酸塩、鉱物／ガラス繊維、泡、他の添加剤を、前述の量で含み、約０．６から約１．２の水／スタッコ重量比で、スタッコおよび水を含み得る。前記水／スタッコ重量比は、好ましくは、約０．８から約１．０であり、より好ましくは、約０．９である。前記コアスラリーを、連続的なリボンとして堆積させ、第１のカバーシートの連続的な繊維上に分布し得る。第２のカバーシートの連続的な繊維を、前記第１のカバーシートの繊維上に堆積された前記スラリーにわたって置き、所望のおおよその厚みの概ね連続的な石膏パネルを形成し得る。前記焼成石膏含有スラリーが、切断するために（焼成石膏を水和して、固まった石膏の連続的な母体を形成することにより）十分に硬化された後、前記概ね連続的な石膏パネルを、所望の長さの個々のパネルに切断し得る。得られた前記パネルを、乾燥させ得る。

【0043】

理解されるであろうが、本願明細書に開示の石膏パネルに関する原理は、他の実施形態および種々の実施形態で実行可能であり、種々の事項において修飾可能である。開示された原理の更なる態様および特徴ならびに別の態様および特徴は、下記の詳細な説明および添付の図面から理解されるであろう。したがって、前述の一般的な概要および下記の詳細な説明は、単なる例示および注釈であり、添付の特許請求の範囲の範囲を制限しないことが、理解される。

【0044】

列記され、以下にさらに記載される図は、特に断らない限り、本願明細書に開示の発明の例示であり、本願明細書に開示の発明を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0045】

【図1】図１は、以下でさらに記載するように、呼び厚さ５／８インチ、約１８８０ｌｂ／ｍｓｆである、本開示の原理により形成された例示のパネルからの試験片におけるコア部分の、マイクロＸ線ＣＴスキャンから生じる二次元画像である。

【図2】図２は、以下でさらに記載するように、図１に示す試験片におけるコア部分のマイクロＸ線ＣＴスキャンから生じる三次元画像である。

【図3】図３は、以下でさらに記載するように、図１に示す試験片におけるコア部分のマイクロＸ線ＣＴスキャンから生じる三次元ボリュームレンダリング画像である。

【図4】図４は、以下でさらに記載するように、呼び厚さ５／８インチ、約１８６０ｌｂ／ｍｓｆである、本開示の原理により形成された例示のパネルからの試験片におけるコア部分の、マイクロＸ線ＣＴスキャンから生じる二次元画像である。

【図5】図５は、以下でさらに記載するように、図４に示す試験片におけるコア部分のマイクロＸ線ＣＴスキャンから生じる三次元画像である。

【図6】図６は、以下でさらに記載するように、図４に示す試験片におけるコア部分のマイクロＸ線ＣＴスキャンから生じる三次元ボリュームレンダリング画像である。

【図7】図７は、ＵＬ Ｕ３０５、ＵＬ Ｕ４１９、ＵＬ Ｕ４２３および／または同等の燃焼試験に基づいて組み立てられた、代表的なアッセンブリの一実施形態の斜視図である。本開示の原理により形成された石膏パネルを含めて、石膏パネルは、断片的な形状で示され、結合テープおよび注入材は、説明のために除去されている。

【図8】図８は、ＵＬ Ｕ３０５、ＵＬ Ｕ４１９、ＵＬ Ｕ４２３および／または同等の燃焼試験に基づく複数の温度センサを含む、曝されていない表面からの、図７のアッセンブリの正面図である。

【図9】図９は、０分から試験の終了まで経過した、本願明細書に記載の試料実行１から１７および２１からのパネルで製造され、（以下に記載するように）ＵＬ Ｕ４１９の条件下で燃焼試験に供された、各アッセイブリの曝されていない表面での最大単一センサ温度のプロット、および、前記試験における加熱炉温度に使用したＡＳＴＭ Ｅ１１９温度曲線のプロットである。

【図10】図１０は、０分から前記試験の終了までの、図９の対象である、ＵＬ Ｕ４１９燃焼試験からの各アッセイブリの曝されていない表面での平均センサ温度のプロット、および、このような試験における加熱炉温度に使用したＡＳＴＭ Ｅ１１９温度曲線を示す。

【図11】図１１は、４０分から６５分の経過時間における、試料実行１から１７および２１のパネルを使用するアッセンブリについての、図９の対象である、Ｕ４１９燃焼試験からの最大単一センサ温度の拡張プロットである。

【図12】図１２は、４０分から６５分の経過時間における、試料実行１から１７および２１のパネルを使用するアッセンブリについての、図１０の対象である、ＵＬ Ｕ４１９燃焼試験からのセンサ温度の平均の拡張プロットである。

【図13】図１３は、試料実行５、１４および２１のパネルを使用するアッセンブリについての、図１１からのデータのプロットである。

【図14】図１４は、試料実行５、１４および２１のパネルを使用するアッセンブリについての、図１２からのデータのプロットである。

【図15】図１５は、４０分から６５分の経過時間における、（以下に記載するように）ＵＬ Ｕ４２３の条件下で燃焼試験に供された、試料実行１８および２２のパネルを使用する各アッセイブリの曝されていない表面での最大単一センサ温度における拡張プロットである。

【図16】図１６は、４０分から６５分の経過時間における、図１５の対象である、ＵＬ Ｕ４２３燃焼試験からの試料実行１８および２２のパネルを使用する各アッセイブリの曝されていない表面での平均センサ温度の拡張プロットである。

【図17】図１７は、４０分から６５分の経過時間における、（以下に記載するように）ＵＬ Ｕ３０５試験の条件下で燃焼試験に供された、試料実行１９および２０からのパネルを使用するアッセイブリの曝されていない表面での最大単一センサ温度の拡張プロットである。

【図18】図１８は、４０分から６０分の経過時間における、図１７の対象である、ＵＬ Ｕ３０５試験からの試料実行１９および２０のパネルを使用する各アッセイブリの曝されていない表面での平均センサ温度の拡張プロットである。

【図19】図１９は、本開示の原理に基づいて形成された石膏パネルについての、典型的な配合の表（表Ｉ）である。

【図20】図２０は、バーミキュライト等級Ｎｏ．５の温度による、重量損失および密度変化の表（表ＩＩ）である。

【図21】図２１は、高膨張バーミキュライトの温度による、重量損失および密度変化の表（表ＩＩＩ）である。

【図22】図２２は、試験片１−４における、空気細孔の分布における統計情報の表（表ＩＶ）である。

【図23】図２３は、試験片１−４における、壁厚さ分布における統計情報の表（表Ｖ）である。

【図24】図２４は、収縮耐性試験における結果の表（表ＶＩ）である。

【図25A】図２５Ａは、実施例４において参照される試料用の、主要成分の配合（特に断らない限り、各実行における平均値）の表（表ＶＩＩ）である。

【図25B】図２５Ｂは、実施例４において参照される試料用の、主要成分の配合（特に断らない限り、各実行における平均値）の表（表ＶＩＩ）である。合（特に断らない限り、各実行における平均値）の表（表ＶＩＩ）である。

【図26A】図２６Ａは、表ＶＩＩおよび実施例４Ｂにおいて参照される試料実行からの試験片における、高温収縮および高温厚み膨張試験の表（表ＶＩＩＩ）である。

【図26B】図２６Ｂは、表ＶＩＩおよび実施例４Ｂにおいて参照される試料実行からの試験片における、高温収縮および高温厚み膨張試験の表（表ＶＩＩＩ）である。

【図27】図２７は、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における、５０、５５、６０分での所望の耐火性についての、予測最小断熱指標値の表（表ＩＸ）である。

【図28A】図２８Ａは、表ＶＩＩおよび実施例４Ｄにおいて参照される試料実行からの試験片の高温断熱試験の表（表Ｘ）である。

【図28B】図２８Ｂは、表ＶＩＩおよび実施例４Ｄにおいて参照される試料実行からの試験片の高温断熱試験の表（表Ｘ）である。

【図29A】図２９Ａは、表ＶＩＩおよび実施例４Ｅにおいて参照される試料実行からの試験片の燃焼試験からのデータの表（表ＸＩ）である。

【図29B】図２９Ｂは、表ＶＩＩおよび実施例４Ｅにおいて参照される試料実行からの試験片の燃焼試験からのデータの表（表ＸＩ）である。

【図29C】図２９Ｃは、表ＶＩＩおよび実施例４Ｅにおいて参照される試料実行からの試験片の燃焼試験からのデータの表（表ＸＩ）である。

【図30】図３０は、表ＶＩＩおよび実施例５において参照される試料実行からの試験片の釘抜き耐性試験からのデータの表（表ＸＩＩ）である。

【図31】図３１は、試料実行１７、１８および１９からの試験片における、曲げ強度試験からのデータの表（表ＸＩＩＩ）である。

【図32A】図３２Ａは、試料実行１７、１８および１９からの試験片における、コア、端部および境界の硬度試験からのデータの表（表ＸＩＶ）である。

【図32B】図３２Ｂは、試料実行１７、１８および１９からの試験片における、コア、端部および境界の硬度試験からのデータの表（表ＸＩＶ）である。

【図32C】図３２Ｃは、試料実行１７、１８および１９からの試験片における、コア、端部および境界の硬度試験からのデータの表（表ＸＩＶ）である。

【図33】図３３は、本開示の原理に基づいて形成された石膏パネルの実施例および市販のＸ型耐火性石膏パネルにおける、音響伝達損失試験からのデータの表（表ＸＶ）である。

【図34A】図３４Ａは、シロキサン／でんぷん処理されたパネルの実験室評価の表（表ＸＶＩ）である。

【図34B】図３４Ｂは、シロキサン／でんぷん処理されたパネルの実験室評価の表（表ＸＶＩ）である。

【図35】図３５は、実施例１０において参照された実験室試料からの試験片における、高温収縮試験および高温厚み膨張試験の表（表ＸＶＩＩ）である。

【図36】図３６は、実施例１０において参照された実験室試料からの試験片における、高温断熱指標試験の表（表ＸＶＩＩＩ）である。

【図37】図３７は、バーミキュライトの量を変化させた実験室試料についての配合の表（表ＸＩＸ）である。

【図38A】図３８Ａは、アルミニウム三水和物（ＡＴＨ）の量を変化させた別紙１１Ａ、試料１−９における、高温断熱指標、高温収縮および高温熱膨張の試験の表（表ＸＸａ−ｃ）である。

【図38B】図３８Ｂは、アルミニウム三水和物（ＡＴＨ）の量を変化させた別紙１１Ａ、試料１−９における、高温断熱指標、高温収縮および高温熱膨張の試験の表（表ＸＸａ−ｃ）である。

【図38C】図３８Ｃは、アルミニウム三水和物（ＡＴＨ）の量を変化させた別紙１１Ａ、試料１−９における、高温断熱指標、高温収縮および高温熱膨張の試験の表（表ＸＸａ−ｃ）である。

【図39】図３９は、別紙１１Ａ、試料３−９についての図３８Ａの表ＸＸｂにおける、試験データから取得された高温断熱指標に対する、スタッコ重量による重量パーセントとしてのＡＴＨ量のプロットである。

【図40A】図４０Ａは、ＡＴＨ量を変化させた実施例１１Ｂ、試料１０−１７における、高温断熱指標、高温収縮および高温熱膨張の試験の表（表ＸＸＩａ−ｃ）である。

【図40B】図４０Ｂは、ＡＴＨ量を変化させた実施例１１Ｂ、試料１０−１７における、高温断熱指標、高温収縮および高温熱膨張の試験の表（表ＸＸＩａ−ｃ）である。

【図40C】図４０Ｃは、ＡＴＨ量を変化させた実施例１１Ｂ、試料１０−１７における、高温断熱指標、高温収縮および高温熱膨張の試験の表（表ＸＸＩａ−ｃ）である。

【図41A】図４１Ａは、別紙１１Ｃ、ＡＴＨを含む試料１８−２０における、高温断熱指標、高温収縮および高温熱膨張の試験の表（表ＸＸＩＩａおよびＸＸＩＩｂ）である。

【図41B】図４１Ｂは、別紙１１Ｃ、ＡＴＨを含む試料１８−２０における、高温断熱指標、高温収縮および高温熱膨張の試験の表（表ＸＸＩＩａおよびＸＸＩＩｂ）である。

【発明を実施するための形態】

【0046】

以下に記載の実施形態は、添付の特許請求の範囲を、本願明細書に開示された特定の組成物、アッセンブリ、方法および操作に包括的または限定することを意図していない。むしろ、記載された態様および実施形態は、その教示に従って他の当業者にベストを可能にさせるために、本開示の原理ならびに、その用途、操作および使用を説明するために選択されている。

【0047】

本開示は、スタッコ、高膨張粒子、例えば、非膨張状態の高膨張バーミキュライト、および他の顕著な成分の組み合わせ、例えば、図１９の表Ｉに記載のものを使用する実施形態を提供する。これらの配合は、このような軽量、低密度の石膏パネルでは実現できるとは、以前では考えられなかった所望の耐火特性を提供する、耐火性、軽量および低密度の石膏パネルを提供する。本開示の原理に基づいて形成されたパネルは、各種の建築目的に適した釘抜き耐性および音響伝達特性も有し得る。一部の実施形態では、このような特性は、著しく重く、高密度な市販の耐火性パネルと同等である。本開示の原理に基づいて形成されたパネルを製造するための、前記特有の配合および方法は、約１５６０°Ｆ（８５０℃）に加熱された際に、ｘ−ｙ方向（幅−長さ）における約１０％未満の高温収縮、および、ｚ−方向（厚さ）における約２０％より大きい高温厚み膨張を有する、このような高性能で、軽量、低密度で、耐火性の石膏パネルの生産を可能にする。さらに他の実施形態では、壁または他のアッセンブリに使用される場合、このようなアッセンブリは、重く、高密度な市販の耐火性パネルで製造されたアッセンブリと同等の燃焼試験性能を有する。

【0048】

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耐火性石膏パネルおよび同パネルを製造するための方法は、２つのカバーシート間に配置された石膏コアを含み得る。前記石膏コアは、固まった石膏の結晶母体および、約１５６０°Ｆ（約８５０℃）で約１時間加熱された後に元の体積の約３００％以上に膨らみ得る高膨張粒子を含み得る。前記石膏コアは、立方フィートあたり約４０ポンド以下の密度（Ｄ）、および、少なくとも約１１ポンド（５ｋｇ）のコア硬度を有し得る。前記石膏コアは、約２０分以上の断熱指標（ＴＩ）を提供するのに効果的であり得る。前記石膏コアは、立方フィートあたり約０．６分／ポンド（．０３８分／（ｋｇ／ｍ^３））以上のＴＩ／Ｄ比を有するパネルを提供するのに効果的であり得る。

【0049】

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耐火性石膏パネルおよび同パネルを製造するための方法は、約１８００°Ｆ（９８０℃）で１時間加熱された場合、約８５％以上の平均収縮耐性を示すパネルを提供し得る。他の実施形態では、前記パネルは、約１８００°Ｆ（９８０℃）で１時間加熱された場合、約７５％以上の平均収縮耐性を示す。

【0050】

一部の実施形態では、本開示は、約４０ｐｃｆ未満の石膏コア密度を有する、厚さ５／８インチの石膏パネルを提供する。他の好ましい実施形態では、前記パネルの石膏コア密度は、約３０ｐｃｆから約４０ｐｃｆ；約３２ｐｃｆから約３８ｐｃｆ；または約３５ｐｃｆから約３７ｐｃｆである。本開示の原理に基づいて形成されたこのようなパネルは、非常に重く、高密度の石膏パネル、例えば、現在市販されている５／８”Ｘ型（耐火性）耐火性石膏パネルと同等の耐火特性を提供する。同パネルは、典型的に少なくとも約４２ｐｃｆのコア密度（および、少なくとも約２２００ｌｂ／ｍｓｆの厚さ５／８インチのパ
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。

【0051】

他の実施形態では、本願明細書で以下に記載する成分を含む焼成石膏含有水性スラリーを調製することにより耐火性石膏パネルを製造するための方法が、提供される。前記焼成石膏（スタッコとも呼ばれる）および水は、一部の実施形態では約０．６から約１．２、他の実施形態では約０．８から約１．０、さらに他の実施形態では約０．９の好ましい水／スタッコ重量比で、水性スラリーを作製するのに使用される。前記スラリーを、紙、不織ガラス繊維または他の繊維性材料もしくは繊維性材料の組み合わせの連続的なカバーシート繊維上に、連続的なリボンとして堆積させる。ついで、第２のこのような連続的なカバーシート繊維を、前記堆積させたスラリーリボンにわたって置き、所望の厚さおよび幅の連続的な石膏パネルを形成する。前記連続的な石膏パネルを、前記焼成石膏含有スラリーを、切断するのに十分に（前記焼成石膏を水和し、固まった石膏の連続的な母体を形成することにより）硬化させ、得られた石膏パネルを乾燥させた後、所望の長さに切断する。さらに、前記乾燥させたパネルを、更なる切断、成型およびトリミングの工程に供してもよい。

【0052】

他の実施形態では、より高密度の石膏層が、前記第１のカバーシートに、もしくは、前記第１のカバーシートの周囲に、および／または、前記カバーシートの周囲の境界に沿って、形成されてもよい。前記のより高密度な層は、典型的に、板表面に有益な特性、例えば、硬度の向上、釘抜き力の改善等を提供する。前記カバーシートの周囲の境界に沿った前記のより高密度な層は、典型的に、境界硬度および他の有益な特性の改善を提供する。さらに他の実施形態では、より高密度な層は、前記カバーシートの一方もしくは両方、または、前記コア／カバーシート構成の同等部分に適用される。

【0053】

典型的に、前記のより高密度な層は、従来の方法、例えば、前記第１のカバーシート上の前記コア層堆積物の上流の、または、そのごく近接の前記カバー層の一方もしくは両方のコーティング、または、前記コアスラリー層にわたる前記第２のカバーシートの適用により適用される。同様に、前記周辺のより高密度な層は、多くの場合、（前記コアスラリーとは異なる密度を有する）石膏スラリーのストリップまたは狭いリボンとして、前記第１のシート上の前記コアスラリー堆積物の上流の、または、そのごく近接の前記第１のカバーシートの周辺境界に適用される。一部のこのような実施形態では、前記のより高密度な層は、前記板重量の約３％から約４％を含む。

【0054】

したがって、一部の実施形態では、壁材、天井板または他の建築用途（例えば、外装被覆材料、屋根材等）に使用するのに適した軽量、低密度な耐火性石膏パネルが提供される。特定のこのような実施形態では、前記石膏パネルは、建築用途に使用するのに適した呼び厚さ、例えば、約５／８インチ、約１／２インチおよび／または約１／４インチを有する。前記呼び厚さは、多くの内装および外装における建築用途に使用される典型的な厚さである。前記カバーシートも、耐水性または耐汚性のコーティング、または、一部の用途では、石膏、セメント結合材料、アクリル材料もしくは、特定の建築要求に適した他のコーティングで、コートしてもよい。前記パネルは、標準、標準外または特注の用途に適した、各種の寸法に形成されてもよい。このようなパネルは、例えば、建築構造目的に使用されるものとして典型的な、８フィート、１０フィートおよび１２フィートの公称長さを有する、公称幅４フィートのパネルである。

【0055】

前記軽量な耐火性パネルのコア密度は、同じ寸法を有する従来のパネルと比較して、パネル全体の重量にかなり寄与する。したがって、前述のコア密度を有する実施形態では、典型的な紙カバーシートを有する前記パネルの密度は、約３０ｐｃｆから約３９．５ｐｃｆ；約３２．７ｐｃｆから約３８．５ｐｃｆ；および約３５．６ｐｃｆから約３７．５ｐ
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。

【0056】

前記固まった石膏コアが、約３０ｐｃｆから約４０ｐｃｆの密度を有する実施形態では、厚さ５／８インチのパネルにおける前記コアは、約１１６２ｌｂ／ｍｓｆから約１５６５ｌｂ／ｍｓｆの量のスタッコ；前記スタッコの約５重量％から約１０重量％の高膨張バーミキュライト、前記スタッコの約０．３重量％から約３重量％のでんぷん；前記スタッコの約０．３重量％から約０．５重量％の鉱物またはガラス繊維、および、前記スタッコの約０．０３重量％から約０．４重量％のリン酸塩を含むスラリー配合から形成され得る。以下に記載するように、他の従来の添加剤が、製造を容易にし、所望のコア密度を得るための所望の特性を付与するための習慣量で本開示の原理の実施において、使用され得る。他の実施形態では、本開示の原理に基づいて形成された厚さ５／８インチのパネルにおける石膏コアは、立方フィートあたり約３２から約３８ポンドの密度、および、約１５００から約１７００ｌｂ／ｍｓｆの石膏コア重量を有し得る。一部のこのような実施形態では、前記石膏コアは、約５．５％から約８％の高膨張バーミキュライト；約０．５％から約２．５％のでんぷん；約０．４％から約０．７％の鉱物またはガラス繊維；および約０．０７％から約０．２５％のリン酸塩も含む。前述のように、前記石膏コアの各成分、例えば、前記のでんぷん、繊維およびリン酸塩は、さらに、前記カバーシートの組成および重量、前記パネルコアに対する他の添加剤の性質および量、ならびに、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ために調節されてもよい。

【0057】

図１９の表Ｉに記載の典型的な実施形態では、スタッコ、高膨張バーミキュライトの種類における高膨張粒子、および他の顕著な成分の組み合わせは、所望の耐火性を有する軽量な石膏パネルを提供し、所望の釘抜き耐性および音響伝達特性を満たすパネルも提供する。成分（および、本発明の範囲内の他のもの）のこの組み合わせは、非常に重く、高密度の石膏パネルより優れているとは言わないまでも同等の、ｘ−ｙ領域収縮耐性およびｚ−方向膨張特性を有する、このような高性能で、軽量で、耐火性の石膏パネルの生産を可能にする。図１９の表Ｉに説明されるもの等の実施形態では、前記パネルの高温収縮は、ｘ−ｙ方向（幅−長さ）において約１０％未満であり、ｚ−方向（厚み）における前記パネル厚みの高温厚み膨張は、以下の実施例４Ｂに記載のように、典型的に、約１５６０°Ｆ（８５０℃）で、約２０％より大きい。一部の実施形態では、ｘ−ｙ高温収縮に対するｚ−方向高温厚み膨張の比は、実施例４Ｂにも記載のように、１５７０°Ｆ（８５５℃）で、少なくとも約２から約１７を超える。

【0058】

耐熱性についてのもう１つの測定を、以下の実施例３に記載する。その試験において、約１８００°Ｆ（９８０℃）を超える温度での収縮耐性を評価した。図１９の表Ｉに説明されるもの等の、本開示の原理に基づいて形成されたパネルを使用して、軽量、低密度の石膏パネルは、ｘ−ｙ方向における約８５％より大きい収縮耐性を示した。ｌｂ／ｍｓｆとして表Ｉに示す値は、呼び厚さ５／８インチのパネルについてのものである。

【0059】

他の従来の添加剤は、所望の特性を付与し、製造を容易にするために、習慣量で本開示の原理の実施において、使用され得る。このような添加剤は、例えば、水性泡、所定の促進剤、所定の凝結遅延剤、脱水阻害剤、結合剤、接着剤、分散助剤、レベリング剤もしく
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。

【0060】

一部の実施形態では、図１９の表Ｉに開示のものの内の１つ以上の配合を使用することで、軽量、低密度で、厚さ５／８インチの石膏パネルとして構成され、提供されるパネルおよび同パネルを製造する方法は、ＵＬ Ｕ３０５、Ｕ４１９、Ｕ４２３および／または同等の燃焼試験手法および基準が要求する火災の封じ込めおよび構造的な完全性に準拠した、「１時間」火災等級に適合またはその火災等級を上回るであろう。表Ｉの配合を使用するさらに他の実施形態では、本開示は、Ｕ４１９手法および基準の火災の封じ込めおよび構造的な完全性に準拠した、少なくとも３／４時間火災等級を満たすことを可能にする、軽量、低密度で、厚さ１／２インチの石膏パネルおよび同パネルの製造方法を提供する。同様の結果は、本願明細書に記載の原理に一致する他の配合を使用することで、達成され得る。

【0061】

軽量で耐火性と、上記の強度および構造的な特性との組み合わせは、上記成分の種々の組み合わせからの予期しない結果に起因すると考えられる。本開示の原理に従った焼成石膏スラリー配合に有用な成分を、以下により詳細に記載する。

【0062】

スタッコ
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。

【0063】

例示の目的で、図１９の表Ｉに記載のスタッコ量は、前記石膏源が少なくとも約９５％純度を有すると仮定する。したがって、前記コアスラリーの形成に使用される、上記表Ｉに記載のもの等の前記成分およびその相対量は、スタッコ源、純度および含量により変動または修飾され得る。例えば、前記石膏コアスラリーの組成および使用される高膨張バーミキュライト量は、石膏純度、前記石膏についての天然もしくは合成の供給源、前記スタッコ含水量、前記スタッコクレイ含量等により、種々のスタッコ組成に修飾され得る。

【0064】

高膨張粒子
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。

【0065】

本願明細書において「高膨張バーミキュライト」と呼ばれる前記バーミキュライトは、約１５６０°Ｆ（約８５０℃）で約１時間加熱された後、元の体積の約３００％以上の体
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。

【0066】

このような高膨張バーミキュライトの１つは、多くの場合、等級Ｎｏ．４非膨張バーミキュライト（米国の評点方式）を意味する（このような高膨張バーミキュライトは、上記米国特許第３，４５４，４５６号明細書における耐火性石膏壁材において、有用な成分としては認められていなかった）。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パネルに使用される前記高膨張バーミキュライトにおける少なくとも約５０％の粒子は、約５０メッシュより大きい（すなわち、約０．０１１７インチ（０．２９７ｍｍ）の開口より大きい）であろう。他の実施形態では、少なくとも約７０％の粒子が、約７０メッシュより大きい（すなわち、約０．００８３インチ（０．２１０ｍｍ）の開口より大きい）であろう。

【0067】

他の実施形態では、使用され得る高膨張バーミキュライトは、別の評点方式および／または外国の評点方式に基づいて分類される。このような高膨張バーミキュライトは、本願明細書に記載の典型的なものと、実質的に同等の膨張特性および／または耐熱特性を有するべきである。例えば、一部の実施形態では、欧州、南米または南アフリカ等級０（ミクロン）もしくは等級１（超微粉）として分類されるバーミキュライトが、使用され得る。

【0068】

一部の実施形態では、使用され得る高膨張バーミキュライトは、約５０％以下のバーミキュライト粒子が、約５００マイクロメートル未満であり、約６０％以下のバーミキュライト粒子が、約５００マイクロメートルと約１０００マイクロメートルとの間であり、約４０％以下のバーミキュライト粒子が、約１０００マイクロメートルと約１５００マイクロメートルとの間であり、約２０％以下のバーミキュライト粒子が、約１５００マイクロメートルと約３０００マイクロメートルの間である粒子分布を含む。一部の実施形態では、高膨張バーミキュライトは、下記の分布：約２５％と約４５％との間の前記粒子が、約５００マイクロメートル未満であり、約４０％と６０％との間の前記粒子が、約５００マイクロメートルと約１０００マイクロメートルとの間であり、約２０％以下の前記粒子が、約１０００マイクロメートルと約１５００マイクロメートルとの間であり、約１０％以下の前記粒子が、約１５００マイクロメートルと約３０００マイクロメートルとの間であることに基づくバーミキュライト粒子を含み得る。さらに他の実施形態では、高膨張バーミキュライトは、下記の分布：約５％と約２０％との間の前記粒子が、約５００マイクロメートル未満であり、約３５％と６０％との間の前記粒子が、約５００マイクロメートルと約１０００マイクロメートルとの間であり、約２０％と約４０％との間の前記粒子が、約１０００マイクロメートルと約１５００マイクロメートルとの間であり、約２０％以下の前記粒子が、約１５００マイクロメートルと約３０００マイクロメートルとの間であることに基づくバーミキュライト粒子を含み得る。

【0069】

さらに他の実施形態では、本願明細書に記載の前記高膨張バーミキュライトと、加熱下において同等の体積膨張挙動を示すように、化学的に処理され、または他に修飾されたバーミキュライトも、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に有用な前記高膨張バーミキュライトは、本願明細書に開示のパネルに典型的なパネル収縮特性および膨張特性を提供する、他のバーミキュライト、バーミキュライト混合物および／またはバーミキュライト含有組成物（および他の粒子サイズおよびサイズ分布）を含むバーミキュライト、ならびに、同等の膨張特性を有する他の粒子材料も含み得る。他の適切な高膨張バーミキュライトおよび他の粒子は、本願明細書に開示の軽量、低密度で、耐火性の石膏パネルを提供するための材料でない点で、本願明細書に開示のものと異なってもよい。

【0070】

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軽量、低密度で、耐火性の石膏パネルに使用される高膨張バーミキュライトは、各種の供給元から市販されている、米国等級４のバーミキュライトを含み得る。各市販の製品は、高膨張バーミキュライトの物理的な特性、例えば、モース硬度、全水分、自由水分、かさ密度、特定の比率、アスペクト比、陽イオン交換性能、溶解性、（蒸留水中での）ｐＨ、膨張率、膨張温度および融点等についての仕様を提供し得る。異なる供給元の高膨張バーミキュライトを使用する別の実施形態では、これらの物理的特性が変動するであろうことが、予期される。

【0071】

一部の実施形態では、前記高膨張バーミキュライト粒子は、概ね、前記石膏パネルのコア部分全体にわたって分布される。他の実施形態では、前記高膨張バーミキュライト粒子は、概ね均一に、前記石膏パネルのコア部分全体にわたって分布される。

【0072】

前記高膨張バーミキュライトは、概ね不規則に、前記パネルコアの低密度部分全体にわたって分布され得る。一部の実施形態では、パネルの高密度部分、例えば、前記パネル表面に隣接する前述の向上された密度の石膏層、または、前記パネル境界に沿ったより高密度を有するコアの部分において、異なるバーミキュライト分布を有することが望ましい場合もある。他の実施形態では、前記高膨張バーミキュライトは、前記パネルの高密度部分、例えば、前記パネルのハードエッジおよび表面から実質的に排除されてもよい。前記パネルの高密度部分におけるバーミキュライト粒子の含量および分布のこのような変化は、前記パネルのそれらの部分に使用するためのコアスラリーミキサーからコアスラリーを取り出す結果、前記パネルの低密度なコア部分用のスラリーへの他の適切な手段によるバーミキュライトの導入の結果、および、エッジミキサーもしくは当業者に公知の他の手段を使用する結果であり得る。

【0073】

さらに、そのようにして形成された他のパネルにおける粒子の分布と比較して、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における、前記コア全体にわたって分布される高膨張粒子の量、および、前記粒子の特定の分布におけるかなりの変化があってもよい。前記高膨張粒子の量および分布におけるこのような変化は、いくつかある要因の中で特に、前記スラリーに包含されるバーミキュライトもしくは他の粒子の量および種類、高膨張粒子のサイズおよびサイズ分布、コアスラリーの組成ならびにコアスラリーの混合手法および分布手法によるであろう。同様に、前記コアにおける特定の粒子の分布、粒子の特性およびサイズは、変動してもよく、パネル形成過程中の前記コアスラリーの混合および分布中の同様の要因に依存し得る。

【0074】

一部の実施形態では、前記高膨張粒子の分布は、通常でのパネルの使用中、または、高温および／もしくは燃焼条件中での、前記コアの構造的な強度および完全性を大幅に低下する、前記パネルコアの部分における高膨張粒子の高濃度の例を回避する。これには、典型的な市販製品において直面する小さな変化を含まないであろう。前記高膨張粒子の分布は、前記パネルの特定の所望の用途についての前記コアの１つ以上の部分における、前記粒子の濃度の観点からも修飾し得る。

【0075】

一部の実施形態では、前記パネルの低密度コアにおける高膨張粒子の前述の分布は、前記コアスラリーの混合中、前記第１のカバーシートへのスラリーの通過中、および／または、前記カバーシートにわたるスラリーの分布中に生じる。一部の実施形態では、前記高膨張粒子は、前記コアスラリーの混合および調製中に、他の乾燥材料または半乾燥材料と共に前記コアスラリーミキサーに添加され得る。または、他の実施形態では、高膨張粒子は、前記高膨張粒子を、前記パネル石膏コアにおける所望の部分内に概ね分布する、他の過程、工程および段階において添加され得る。

【0076】

以下にさらに記載の図１−６に反映されるように、前記バーミキュライト粒子は、多くの場合、前記石膏コアの低密度部分に形成された細孔近くまたは細孔近接、ならびに、当業者が、前記コアの構造的な強度に寄与すると予期するであろう前記コアの結晶部分に分布される。（それ自体が比較的壊れやすいと考えられる）低密度の結晶コア構造におけるこのような分布は、前記バーミキュライト粒子の著しい膨張が、前記コアを破壊し、当業者に公知であり、前述の参考文献に記載の剥離、コアの破砕およびコアの障害を引き起こすであろうと、当業者に考えさせるであろう。このことは、前記パネルコアが、比較的低密度を有し、このため、比較的高い細孔体積および顕著に低減された結晶石膏含量を有する、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、特に当てはまるであろう。前記コア結晶石膏含量の低減は、石膏パネルの構造的な強度およびヒートシンク性能を低下すると予期されるであろう。以下にさらに記載されるように、驚くべきことに、このことは、本開示の原理に基づいて形成されたパネルの場合にはなかった。

【0077】

でんぷん
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。

【0078】

本開示の実施に使用され得る、直ちに入手できる予めゼラチン化されたでんぷんのいくつかの例は、Ｃａｒｇｉｌｌ，Ｉｎｃ．または、Ａｒｃｈｅｒ Ｄａｎｉｅｌｓ Ｍｉｄｌａｎｄ Ｃｏ．から市販されている予めゲル状のイエローコーンフラワーでんぷんである。一部の実施形態では、前記でんぷん成分は、予めゼラチン化されたコーンでんぷん、例えば、Ｂｕｎｇｅ Ｍｉｌｌｉｎｇ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、Ｍｉｓｓｏｕｒｉから入手できる予めゼラチン化されたコーンフラワーを少なくとも含む。このような予めゼラチン化されたでんぷんは、下記の典型的な特性：約７．５％の水分、約８．０％のタンパク質、約０．５％のオイル、約０．５％の粗繊維、約０．３％のアッシュを有し、０．４８ｐｓｉの生強度を有し、３５ｌｂ／ｆｔ^３のかさ密度を有する。さらに他の実施形態では、前記コアスラリー配合は、本開示の目的に適した１つ以上の市販のヒドロキシエチル化でんぷんを含み得る。

【0079】

他の実施形態では、酸修飾したでんぷん、例えば、酸修飾したコーンフラワーを含めた、他の有用なでんぷんは、Ｂｕｎｇｅ Ｍｉｌｌｉｎｇ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、Ｍｉｓｓｏｕｒｉから、ＨＩ−ＢＯＮＤとして入手できるものが使用され得る。このでんぷんは、下記の典型的な特性：約１０．０％の水分、約１．４％のオイル、約１７．０％の冷水可溶分、約９８．０％のアルカリ流動性、約３０ｌｂ／ｆｔ^３のかさ密度、約４．３のｐＨを生じる約２０％のスラリーを有する。もう１つの有用なでんぷんは、予めゼラチン化されていない小麦でんぷん、例えば、ＡＤＭ／Ｏｇｉｌｖｉｅ，Ｍｏｎｔｒｅａｌ、Ｑｕｅｂｅｃ、Ｃａｎａｄａから入手できるＥＣＯＳＯＬ−４５である。

【0080】

繊維
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。

【0081】

リン酸塩
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。

【0082】

本開示において有用なリン酸塩含有成分は、水溶性成分を含み、イオン、塩または酸の状態であり得る。すなわち、濃リン酸は、それぞれ、２つ以上のリン酸ユニットを含み、濃リン酸の塩およびイオンは、それぞれ、２つ以上のリン酸ユニットを含み、オルトリン酸塩の一塩基塩または一価イオン、例えば、米国特許第６，３４２，２８４；６，６３２，５５０；および６，８１５，０４９号明細書に記載されるものを含む。前記開示の全てが、参照により本願明細書に組み込まれる。このような分類におけるリン酸塩の適切な例は、当業者に明らかであろう。例えば、任意の適切な一塩基オルトリン酸塩含有化合物は、本開示の原理の実施に使用され、制限されず、リン酸一アンモニウム、リン酸一ナトリウム、リン酸一カリウムおよびそれらの組み合わせを含み得る。好ましい一塩基リン酸塩は、リン酸一カリウムである。

【0083】

同様に、任意の適切な水溶性ポリリン酸塩が、本開示に基づいて使用され得る。前記ポリリン酸塩は、環式または非環式であり得る。典型的な環式ポリリン酸塩としては、例えば、トリメタリン酸塩およびテトラメタリン酸塩があげられる。前記トリメタリン酸塩は、例えば、トリメタリン酸ナトリウム（本願明細書において、ＳＴＭＰとも呼ばれる）、トリメタリン酸カリウム、トリメタリン酸リチウム、トリメタリン酸アンモニウム等、またはそれらの組み合わせから選択され得る。

【0084】

任意の適切な水溶性非環式ポリリン酸塩も、本開示に基づいて使用され得る。前記非環式ポリリン酸塩は、少なくとも２つのリン酸ユニットを有する。例示の目的で、本開示に
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。

【0085】

好ましくは、前記リン酸含有化合物は、分子式（ＮａＰＯ_３）_３を有するトリ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し、分子式Ｎａ_ｎ＋２Ｐ_ｎＯ_３ｎ＋１（前記分子式中、ｎ＝６−２７）を有するヘキサメタリン酸ナトリウム、分子式Ｋ_４Ｐ_２Ｏ_７を有するピロリン酸四カリウム、分子式Ｎａ_３Ｋ_２Ｐ_３Ｏ_１０を有するトリポリリン酸三ナトリウム二カリウム、分子式Ｎａ_５Ｐ_３Ｏ_１０を有するトリポリリン酸ナトリウム、分子式Ｎａ_４Ｐ_２Ｏ_７を有するピロリン酸四ナトリウム、分子式Ａｌ（ＰＯ_３）_３を有するトリメタリン酸アルミニウム、分子式Ｎａ_２Ｈ_２Ｐ_２Ｏ_７を有する過ピロリン酸ナトリウム、１０００−３０００の繰り返しリン酸ユニットを有し、分子式（ＮＨ_４）_ｎ＋２Ｐ_ｎＯ_３ｎ＋１（前記分子式中、ｎ＝１０００−３０００）を有するポリリン酸アンモニウム、または、２つ以上の繰り返しリン酸ユニットを有し、分子式Ｈ_ｎ＋２Ｐ_ｎＯ_３ｎ＋１（前記分子式中、ｎは２以上である。）を有するポリリン酸からなる群から選択される。トリメタリン酸ナトリウムが最も好ましく、ＩＣＬ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ＬＰ、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、Ｍｉｓｓｏｕｒｉから市販されている。

【0086】

分散剤
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。

【0087】

一部の実施形態では、このような分散剤は、ナフタレンスルホン酸塩、例えば、ポリナフタレンスルホン酸およびその塩（ポリナフタレンスルホン酸塩）ならびに誘導体を含み得る。前記誘導体は、ナフタレンスルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合産物である。このような所望のポリナフタレンスルホン酸塩としては、ナフタレンスルホン酸ナトリウムおよびナフタレンスルホン酸カルシウムがあげられる。前記ナフタレンスルホン酸塩の平均分子量は、約３，０００から２７，０００の範囲であり得るが、好ましくは、前記分子量は、約８，０００から１０，０００である。所定の固形分割合の水溶液において、より高い分子量の分散剤は、より高い粘度を有し、より低い分子量の分散剤より高い水需要を、前記配合において生じさせる。

【0088】

有用なナフタレンスルホン酸塩としては、ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ、Ｏｈｉｏから入手できるＤＩＬＯＦＬＯ；Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐ．、Ｌｅｘｉｎｇｔｏｎ、Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓから入手できるＤＡＸＡＤ；および、ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、Ｌａｆａｙｅｔｔｅ Ｉｎｄｉａｎａから入手できるＬＯＭＡＲ Ｄがあげられる。前記ナフタレンスルホン酸塩は、好ましくは、例えば、固形分含量の約３５重量％から約５５重量％の範囲における水溶液として使用される。例えば、固形分含量の約４０重量％から約４５重量％の範囲における水溶液の状態のナフタレンスルホン酸塩を使用するのが最も好ましい。または、前記ナフタレンスルホン酸塩として適切なものは、例えば、ＬＯ
ＭＡＲ Ｄ等の乾燥固体または粉末状態で使用され得る。

【0089】

または、他の実施形態では、石膏スラリーにおける流動性の改善に有用であることが当業者に公知の分散剤は、例えば、ポリカルボン酸塩分散剤が使用されてもよい。複数のポリカルボン酸塩分散剤、特に、ポリカルボン酸エーテルが、好ましい種類の分散剤である。前記スラリーに使用される分散剤の１つの好ましい分類は、２つの繰り返しユニットを含み、発明の名称を「Ｇｙｐｓｕｍ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ ａ Ｔｗｏ−Ｒｅｐｅａｔｉｎｇ Ｕｎｉｔ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ Ｔｈｅｍ」とする、参照により本願明細書に組み込まれる、米国特許７，７６７，０１９号明細書に、さらに記載される。これらの分散剤は、例えば、ＢＡＳＦ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，ＧｍｂＨ（Ｔｒｏｓｔｂｅｒｇ、Ｇｅｒｍａｎｙ）の製品であり、ＢＡＳＦ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．（Ｋｅｎｎｅｓａｗ、Ｇｅｏｒｇｉａ）（以下、「ＢＡＳＦ」）により供給され、以下、「ＰＣＥ２１１型分散剤」として記載される。前記ＰＣＥ２１１型分散剤の特に有用な分散剤として、ＰＣＥ２１１が指定される（以下、「２１１」）。本開示に有用なこのシリーズにおける他のポリマーは、ＰＣＥ１１１を含む。ＰＣＥ２１１型分散剤は、２００７年７月１３日に出願され、発明の名称を「Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ−Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ」とする、参照により本願明細書に組み込まれる、米国特許出願特願第１１／８２７，７２２号（米国特許出願公開第２００７／０２５５０３２Ａ１号明細書）に、より十分に記載される。

【0090】

１種類のこのようなＰＣＥ２１１型分散剤の分子量は、約２０，０００から約６０，０００ダルトンでもよい。より小さい分子量の分散剤は、６０，０００ダルトンより大きい分子量を有する分散剤より、より短い設定時間の遅延を引き起こすことが見出されている。一般的に、より長い側鎖長は、全体の分子量における増加をもたらし、より優れた分散性を提供する。しかしながら、石膏に関する試験は、前記分散剤の有効性が、５０，０００ダルトンを上回る分子量で低下することを示す。

【0091】

本開示において分散剤として有用なポリカルボン酸塩化合物のもう１つの分類は、参照により本願明細書に組み込まれる米国特許第６，７７７，５１７号明細書に記載され、以下、「２６４１型分散剤」と呼ばれる。ＰＣＥ２１１型および２６４１型の分散剤は、例えば、ＢＡＳＦ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，ＧｍｂＨ（Ｔｒｏｓｔｂｅｒｇ、Ｇｅｒｍａｎｙ）により製造され、ＢＡＳＦ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ．（Ｋｅｎｎｅｓａｗ、Ｇｅｏｒｇｉａ）により、米国で市販される。好ましい２６４１型分散剤は、ＭＥＬＦＬＵＸ ２６４１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ ２６５１ＦおよびＭＥＬＦＬＵＸ ２５００Ｌの分散剤として、ＢＡＳＦにより販売されている。

【0092】

さらにもう１つの好ましい分散剤ファミリは、ＢＡＳＦより販売され、「１６４１型分散剤」と呼ばれる。前記１６４１型分散剤は、参照により本願明細書に組み込まれる米国特許第５，７９８，４２５号明細書に、より十分に記載される。このような１６４１型分散剤の１つは、ＭＥＬＦＬＵＸ １６４１Ｆ分散剤として、ＢＡＳＦより市販されている。使用され得る他の分散剤は、他のポリカルボン酸エーテル、例えば、Ｃｏａｔｅｘ，Ｉｎｃ．ｏｆ Ｃｈｅｓｔｅｒ、Ｓｏｕｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａから入手できるＣＯＡＴＥＸ Ｅｔｈａｃｒｙｌ Ｍ、ならびに、リグノスルホン酸塩またはスルホン酸化したリグニンを含む。リグノスルホン酸塩は、水溶性アニオン性多価電解質ポリマーであり、亜硫酸塩パルプ化を使用する木質パルプ製造からの副産物である。本開示の原理の実施に有用なリグニンの一例は、Ｒｅｅｄ Ｌｉｇｎｉｎ Ｉｎｃ．、Ｇｒｅｅｎｗｉｃｈ、Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔから入手できるＭａｒａｓｐｅｒｓｅ Ｃ−２１である。

【0093】

高効率ヒートシンク添加剤（「ＨＥＨＳ添加剤」）
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。

【0094】

例えば、好ましい実施形態では、１つ以上のＨＥＨＳ添加剤は、著しい温度上昇に曝された場合、吸熱反応を受けて熱を吸収する。一部のこのような実施形態では、ＨＥＨＳ添加剤の単位質量あたりの（脱水反応であり得る）分解熱は、少なくとも約６８５ジュール／グラム、他の実施形態では少なくとも約１０００ジュール／グラム、さらに他の実施形態では約１１００から約１４００ジュール／グラムを消費する。このような実施形態では、前記ＨＥＨＳ添加剤は、前記石膏パネルにおける石膏無水物の分解熱より顕著に高い、単位質量あたりの分解熱を、関連のある温度範囲において有し得る。したがって、前記ＨＥＨＳ添加剤は、前記石膏二水和物の脱水により消費されるより多くのエネルギー（ジュール／グラム）を、加熱中に消費する。

【0095】

一部の実施形態では、前記ＨＥＨＳ添加剤の最も低い分解温度は、約４０℃以上である。他の実施形態では、前記ＨＥＨＳ添加剤の分解温度は、約４０℃から約１０００℃、他の実施形態では約１５０℃から約４５０℃、他の実施形態では約１５０℃から約３００℃の範囲である。さらにもう１つの実施形態では、前記ＨＥＨＳ添加剤は、約１５０℃で吸熱性の熱分解を開始し、約９８０℃の温度で、実質的または完全に分解される。前記温度は、前述の燃焼試験において使用される、前述のＡＳＴＭ−Ｅ１１９の温度曲線における典型的な１時間終点温度である。

【0096】

前述のように、１つの好ましいＨＥＨＳ添加剤は、結晶化され、他に結合され、または、複合体化された水を含むアルミニウム三水和物（ＡＴＨ）を含む。ＡＴＨは、典型的に、室温において非常に安定している。約１８０℃と２０５℃との間の温度を上回って、ＡＴＨは、典型的に、吸熱分解を受けて、水蒸気を放出する。このようなＡＴＨ添加剤についての分解熱は、約１０００ジュール／グラムより大きく、１つの好ましい実施形態では、約１１７０ジュール／グラムである。理論に拘束される訳ではないが、前記ＡＴＨ添加剤は、２０５℃を上回って加熱された際、下記：ＡＬ（ＯＨ）_３→Ａｌ_２Ｏ_３−３Ｈ_２Ｏのように分解して、おおよそ３５％の結晶化の水を、水蒸気として放出すると考えられる。ＨＥＨＳ添加剤としてＡＴＨを使用する実施形態では、任意の適切なＡＴＨが使用され得る。実施形態では、商業的な供給元、例えば、Ａｋｒｏｃｈｅｍ Ｃｏｒｐ．ｏｆ Ａｒｋｏｎ、ＯＨからのＡＴＨが使用され得る。任意の適切な等級のＡＴＨが、使用され得る。一例は、ＡＴＨ等級Ｎｏ．ＳＢ−３６である。ＡＴＨ等級Ｎｏ．ＳＢ−３６は、約２５ミクロンのメジアン粒子サイズ、および、約１ｍ^２／ｇの表面積を有し得る。他の実施形態では、任意の適切なメジアン粒子サイズおよび表面積を有する他の適切な等級のＡＴＨが、使用され得る。

【0097】

他の実施形態では、前記ＨＥＨＳ添加剤は、水酸化マグネシウムを含んでもよい。これ
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。

【0098】

前記好ましいＨＥＨＳ添加剤の向上されたヒートシンク性能は、前記ＨＥＨＳ添加剤を使用せずに形成されたパネルと比較して、本願明細書に開示の前記石膏パネルの断熱特性を向上するのに使用され得る。本願明細書に開示の前記石膏パネルに包含される前記ＨＥＨＳ添加剤の量および組成は、前記パネルの所望の重量および密度、前記パネルを形成するのに使用される前記スタッコの純度、前記パネルコア配合、他の添加剤の存在ならびに他の類似の検討事項により、変動してもよい。好ましいＨＥＨＳ添加剤を包含する石膏パネルについての好ましいコア配合は、例えば、図１９の表Ｉにまとめられる。前記ＨＥＨＳ添加剤は、乾燥状態および／または液体状態で、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、添加され得る。

【0099】

１つのこのような好ましい実施形態では、前記パネルコアは、一部の実施形態では前記スタッコの約２重量％から約５重量％、他の実施形態では前記スタッコの約２重量％から約７重量％、および、さらに他の好ましい実施形態では前記スタッコの約１０重量％以下の量で、ＨＥＨＳ添加剤、例えば、アルミニウム三水和物を包含する。このような好ましい実施形態の一部では、前記コア配合における前記ＨＥＨＳ添加剤の包含は、前記配合のスタッコ含量を低減させて、前記パネルコアの重量および密度を低減する。前記ＨＥＨＳ添加剤の使用の一例では、重量ベースでの除去されたスタッコに対するＨＥＨＳ添加剤の比は、約１から約２である。このような一例では、言い換えれば、約４０−５０ｌｂ／ｍｓｆの前記ＨＥＨＳ添加剤が、前記コア配合に包含されてもよく、約８０−１００ｌｂ／ｍｓｆのスタッコが、前記配合から除去されてもよい。したがって、この例では、約４０−５０ｌｂ／ｍｓｆの重量節約が、前記パネルの断熱特性における実質的な変更をせずに達成され得る。

【0100】

コア配合から除去されるスタッコに対するＨＥＨＳ添加剤の比は、使用される前記ＨＥＨＳ添加剤、そのヒートシンク特性、特定のスタッコのヒートシンク特性、前記石膏コアの配合、前記パネルにおける所望の断熱特性、所望の重量減少ならびに、前記パネルおよび関連する関心事の物理的特性により、変動され得る。アルミニウム三水和物を使用する一部の好ましい実施形態では、除去されたスタッコに対するＨＥＨＳ添加剤の比は、一部の実施形態では約２：１、他の実施形態では約３：１、およびさらに他の実施形態では約４：１であり得る。前記除去されたスタッコに対するＨＥＨＳ添加剤の比は、異なるＨＥＨＳ添加剤の組成および用途について異なってもよい。

【0101】

凝結遅延剤／促進剤
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／ｍ^２）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／ｍ^２）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。

【0102】

湿った石膏促進剤として公知のもう１つの促進剤または「ＷＧＡ」も、好ましい促進剤である。湿った石膏促進剤の使用および製造方法の記載は、米国特許第６，４０９，８２５号明細書に開示され、同特許は、参照により本願明細書に組み込まれる。この促進剤は、有機リン酸化合物、リン酸塩含有化合物またはそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つの添加剤を含む。前記湿った石膏促進剤が製造され、保存され、使用前に長距離にわたって輸送さえされ得るように、この特定の促進剤は、かなりの長寿命を示し、その有効性を長い期間をかけて維持する。前記湿った石膏促進剤は、厚さ５／８インチの壁材製品の１０００平方フィートあたり、約５から約８０ポンド（おおよそ２４．３から３９０ｇ／ｍ^２）における範囲の量で使用され得る。

【0103】

泡
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。

【0104】

一部の実施形態では、約５／８インチの呼び厚さのパネルにおいて、本開示の原理に基づいて形成された石膏パネルおよび同パネルを製造する方法は、ＡＳＴＭ基準Ｃ４７３−０９に基づいて測定された、少なくとも約７０ｌｂの釘抜き耐性を有するパネルを提供する。他の実施形態では、前記パネルは、ＡＳＴＭ基準Ｃ４７３−０９に基づいて測定された、少なくとも約８５ｌｂの釘抜き耐性を有し得る。

【0105】

一部のこのような実施形態では、前記空気細孔の平均球相当径は、少なくとも約７５μｍ、他の実施形態では少なくとも約１００μｍであり得る。他の実施形態では、前記空気細孔の平均球相当径は、約７５μｍから約４００μｍであり得る。さらに他の実施形態では、前記空気細孔の平均球相当径は、約１００から約２２５の標準偏差を有する、約１００μｍから約３５０μｍであり得る。他の実施形態では、前記空気細孔の平均球相当径は、約１００から約２００の標準偏差を有する、約１２５μｍから約３２５μｍでもよい。

【0106】

一部の実施形態では、前記空気細孔の約１５％から約７０％が、約１５０μｍ以下の球相当径を有する。他の実施形態では、前記空気細孔の約４５％から約９５％が、約３００μｍ以下の球相当径を有し、前記空気細孔の約５％から約５５％が、約３００μｍ以上の球相当径を有する。他の実施形態では、前記空気細孔の約４５％から約９５％が、約３００μｍ以下の球相当径を有し、前記空気細孔の約５％から約５５％が、約３００μｍから約６００μｍの球相当径を有する。本願明細書における平均空気細孔サイズの記載において、空気細孔数または平均空気細孔サイズを算出する際に、前記石膏コアにおける約５μｍ以下の細孔は考慮されない。

【0107】

それらの実施形態および他の実施形態では、このような実施形態における細孔間における壁の厚み、分布および配置の単独および／または、所望の空気細孔サイズ分布および配
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。

【0108】

理論に拘束される訳ではないが、上記空気細孔サイズの分布および配置、ならびに、壁の厚みおよび分布を有する実施形態は、本願明細書に開示の高膨張バーミキュライトと共に使用される場合、パネルの高温特性の改善に役立つと考えられる。前記泡細孔および壁厚みは、前記高膨張バーミキュライトが高温条件で膨張する際の、前記石膏コア構造における実質的な障害の発生を減少し、または実質的に前記障害に耐えるのに役立つと考えらえる。

【0109】

所望の細孔および壁構造を発生させるための発泡剤の使用としては、例えば、米国特許第５，６４３，５１０号明細書に記載のものがあげられ、その開示は、参照により本願明細書に組み込まれる。一部の実施形態では、第１のより安定な発泡剤と第２の少し不安定な発泡剤との組み合わせが、前記コアスラリー混合物に使用され得る。他の実施形態では、１種類の発泡剤のみが、所望の密度およびパネル強度要件が満たされる限り使用される。コアスラリーに泡を添加する方法は、当該分野において公知であり、このような方法は、例えば、米国特許第５，６４３，５１０号明細書および米国特許第５，６８３，６３５号明細書に記載されており、その開示は、参照により本願明細書に組み込まれる。

【0110】

カバーシート
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。

【0111】

紙または類似のカバーシートを使用する実施形態では、前記第１のカバーシートは、前記第２のカバーシートより高密度で高基本重量であり得る。例えば、一部の実施形態では、前記第１のカバーシートは、約５５から約６５ｌｂ／ｍｓｆの基本重量を有してもよく、前記第２のカバーシートは、約３５から約４５ｌｂ／ｍｓｆの基本重量を有してもよい。さらに他の実施形態では、例えば、異なる重量を有し、異なる材料を含む別の種類の紙カバーシートが使用され得る。同様に一部の実施形態では、前記カバーシートは、特定の建築用途、例えば、外装被覆材料、屋根材、タイル裏打ち等に適した表面を提供する材料のコーティングを包含し、その曝される表面に付加されてもよい。

【0112】

シロキサン
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。

【0113】

好ましくは、前記シロキサンは、概ね液体の線状水素付加シロキサンであるが、環状水素付加シロキサンでもよい。このようなシロキサンは、高度に架橋されたシリコーン樹脂を形成可能である。このような液体は、当業者に周知であり、市販され、前記特許文献に記載されている。典型的に、本開示の原理の実施に有用な前記線状水素付加シロキサンは、一般式

【化1】

の繰り返しユニットを有するものを含む。前記一般式中、Ｒは、飽和または不飽和の一価の炭化水素基を表す。好ましい実施形態では、Ｒは、アルキル基を表し、最も好ましくは、Ｒは、メチル基である。重合中、末端基は、縮合により除去され得る。シロキサン基は、互いに架橋されて、前記シリコーン樹脂を形成する。鎖の架橋も発生し得る。前記得られたシリコーン樹脂は、それが形成された際に、前記石膏母体に耐水性を付与する。

【0114】

好ましくは、Ｗａｃｋｅｒ−Ｃｈｅｍｉｅ ＧｍｂＨ（Ｍｕｎｉｃｈ、Ｇｅｒｍａｎｙ）により名称ＳＩＬＲＥＳ ＢＳ９４として販売される、溶媒を含まないメチル水素シロキサン液体が、前記シロキサンとして使用されるであろう。前記製造元は、この商品が、水または溶媒を含まないシロキサン液体であることを示している。前記ＢＳ９４シロキサンは、乾燥成分の重量に基づいて、約０．３％から約１．０％で使用されてもよいと考えられる。前記乾燥スタッコ重量に基づいて、前記シロキサンは、約０．４％から約０．８％で使用されるのが好ましい。

【0115】

前記シロキサンは、水を含むエマルジョンまたは安定的な懸濁液内に形成され得る。多くのシロキサンエマルジョンが、このスラリーにおける使用に考慮される。シロキサンの水中エマルジョンも購入可能であるが、それらは、石膏項目、例えば、石膏パネル製品におけるボンド紙の特性を修飾する傾向がある乳化剤を含む場合がある。したがって、乳化剤を使用せずに調製されたエマルジョンまたは安定的な懸濁液が、好ましい。好ましくは、前記懸濁液は、前記シロキサンの液体と水とを、ｉｎ ｓｉｔｕで混合することにより形成されるであろう。前記シロキサンの懸濁液は、使用されるまで安定な状態で維持され、前記スラリーの条件下において十分に分散されたままである。前記シロキサンの懸濁液またはエマルジョンは、任意選択の添加剤、例えば、前記スラリーに存在し得る所定の促進剤の存在下で、十分分散された状態に維持される。前記シロキサンの懸濁液またはエマルジョンは、また、前記石膏パネルが形成される工程を通して安定なままであるように維持される。好ましくは、前記懸濁液は、４０分間超安定なままである。より好ましくは、前記懸濁液は、少なくとも１時間安定なままである。下記の記載および特許請求の範囲において、「エマルジョン」の用語は、少なくとも前記スタッコが約５０％固まるまで安定な、真のエマルジョンおよび懸濁液を含むことを意図する。

【0116】

前記シロキサン重合反応は、自然にゆっくり進行するため、前記パネルが十分な時間保存され、発送前に耐水性を生じることを必要とする。触媒は、前記重合反応を促進して、耐水性が生じるまで石膏パネルを保存しておくのに必要な時間を減少または除外する。シロキサン重合用の重焼した酸化マグネシウムの使用は、発明の名称を「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ｗａｔｅｒ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｇｙｐｓｕｍ−Ｂａｓｅｄ Ａｒｔｉｃｌｅ」とする、参照により本願明細書に組み込まれる、米国特許第７，８９２，４７２号明細書に記載されている。重焼した酸化マグネシウムは、水に不溶性であり、前記スラリーの他の成分にほとんど相互作用しない。重焼した酸化マグネシウムは、前記シロキサンの硬化を促進し、一部の場合、前記シロキサンをより完全に硬化させる。重焼した酸化マグネシウムは、一致した組成物と共に市販されている。重焼した酸化マグネシウムの特に好ましい供給源は、ＢＡＹＭＡＧ９６である。ＢＡＹＭＡＧ９６は、少なくとも０．３ｍ^２／ｇのＢＥＴ表面積を有する。着火による損失は、約０．１重量％未満である。前記酸化マグネシウムは、好ましくは、前記乾燥スタッコ重量に基づいて、約０．１％から約０．５％の量で使用される。

【0117】

焼成温度によって、市場には少なくとも３つの等級の酸化マグネシウムがある。「重焼した」酸化マグネシウムは、１５００℃と２０００℃との間で焼成され、その反応性は全てではないが、ほとんど除去される。ＭａｇＣｈｅｍ Ｐ９８−ＰＶ（Ｍａｒｔｉｎ Ｍａｒｉｅｔｔａ Ｍａｇｎｅｓｉａ Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｉｅｓ、Ｂｅｔｈｅｓｄａ、Ｍａｒｙｌａｎｄ）は、「重焼した」酸化マグネシウムの一例である。ＢａｙＭａｇ９６（Ｂａｙｍａｇ，Ｉｎｃ．ｏｆ Ｃａｌｇａｒｙ、Ａｌｂｅｒｔａ、Ｃａｎａｄａ）およびＭａｇＣｈｅｍ１０（Ｍａｒｔｉｎ Ｍａｒｉｅｔｔａ Ｍａｇｎｅｓｉａ Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｉｅｓ、Ｂｅｔｈｅｓｄａ、Ｍａｒｙｌａｎｄ）は、「硬焼」酸化マグネシウムの例である。「硬焼」酸化マグネシウムは、１０００℃から約１５００℃の温度で焼成される。硬焼酸化マグネシウムは、狭い範囲の反応性、高密度を有し、通常、ゆっくりとした分解または化学反応が必要である用途、例えば、動物飼料および肥料に使用される。３番目の等級は、約７００℃から約１０００℃の温度で焼成することにより生成される、「軽焼」または「焼灼」した酸化マグネシウムである。この種の酸化マグネシウムは、プラスチック、ゴム、紙およびパルプ過程、鋼製ボイラー添加剤、接着剤および酸中和剤を含めた、幅広い範囲の用途に使用される。軽焼した酸化マグネシウムとしては、例えば、ＢａｙＭａｇ３０、ＢａｙＭａｇ４０およびＢａｙＭａｇ３０（−３２５メッシュ）（ＢａｙＭａｇ，Ｉｎｃ．ｏｆ Ｃａｌｇａｒｙ、Ａｌｂｅｒｔａ、Ｃａｎａｄａ）があげられる。

【0118】

参照により本願明細書に組み込まれる、米国特許第７，８０３，２２６号明細書に記載のように、好ましい触媒は、酸化マグネシウムと分類Ｃのフライアッシュとの混合物製である。この方法において組み合わせされる場合、任意の等級の酸化マグネシウムが有用である。ただし、重焼した酸化マグネシウムおよび硬焼した酸化マグネシウムが、その低減した反応性により、好ましい。比較的高い反応性の酸化マグネシウムは、水素を生成し得るクラッキング反応をもたらし得る。前記水素が生成される際、前記製品が膨張し、固まっている前記スタッコにクラックが生じる。膨張も、前記スタッコが注入された型の故障の原因となり、１つ以上の寸法における製品の細部の損失および変形をもたらす。好ましくは、ＢａｙＭａｇ９６、ＭａｇＣｈｅｍ Ｐ９８−ＰＶおよびＭａｇＣｈｅｍ１０が、酸化マグネシウムの好ましい供給源である。好ましくは、前記酸化マグネシウムおよびフライアッシュは、スタッコを計量水に添加する前に、前記スタッコに添加される。これらの乾燥成分は、多くの場合、コンベヤに沿ってミキサーに運ばれる際に前記スタッコに添加される。

【0119】

好ましいフライアッシュは、分類Ｃのフライアッシュである。分類Ｃの水硬性フライアッシュまたはその同等物が、最も好ましいフライアッシュ成分である。分類Ｃのフライアッシュにおける典型的な組成は、米国特許第７，８０３，２２６号明細書の表Ｉに示される。約２０重量％の石灰より高い石灰含量のフライアッシュは、特定の石炭の処理から得られる。参照により本願明細書に組み込まれる、ＡＳＴＭ指定Ｃ−６１８は、分類Ｃのフ
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。

【0120】

前記シロキサンの触媒は、より速く、より完全なシロキサンの重合および架橋をもたらし、前記シリコーン樹脂を形成する。前記スタッコの水和は、硫酸カルシウム二水和物結晶の連結母体を形成する。前記石膏母体が形成されながら、前記シロキサン分子も、シリコーン樹脂母体を形成している。これらは同時に形成されるため、少なくとも一部において、前記２つの母体が、互いに結び付けられる。前記スラリーへの過剰の水ならびに、前記フライアッシュ、酸化マグネシウムおよび以下に記載の添加剤を含む添加剤は、前記スラリー全体にわたって分散され、前記母体全体にわたる格子間の空間に分散されて、前記パネルコア全体にわたる耐水性を達成する。一部の実施形態では、適切な量の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が、前記シロキサンと共同して作用して、前記パネルのより脆弱な境界に沿った水の侵入を遅延させ得る。

【0121】

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パネルを調製するのに使用するための前記コアスラリー配合の実施形態は、前記スタッコの重量に基づく約２重量％より多い量での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）と、前記スタッコの重量に基づく少なくとも約０．４％、好ましくは、少なくとも約０．７重量％の量でのシロキサンとの組み合わせを含み得る。その組み合わせは、水分吸収が約５％未満の石膏パネルを生産し得る。この耐水特性は、低密度のパネルが、従来のパネルよりはるかに大きい、空気細孔および／または水細孔を含むその全体積を有するため、特に有用であり得る。前記向上した細孔体積により、はるかに高い水分吸収性の軽量パネルが製造されると予期されるであろう。理論に拘束される訳ではないが、前記シロキサンが、前記形成されたパネル内で硬化し、少なくとも約２．０重量％の予めゼラチン化されたでんぷんが、前記シロキサンと共に作用して、まず水の侵入をブロックし、ついで、高粘度のでんぷん／水の組み合わせを形成して前記でんぷんによる水の吸収により、前記パネルの境界における微細孔からの水の侵入を遅らせる際に、耐水性が生じると考えられる。他の実施形態では、ヒドロキシエチル化でんぷんまたは、予めゼラチン化されたでんぷんと機能的に同等なでんぷんが、前記シロキサンと組み合わせて使用され得る。

【0122】

図７および８を参照して、本開示の原理に基づいて形成された石膏パネル１０２を含むアッセンブリ１００の典型的な実施形態が示される。前記石膏パネル１０２は、前記アッセンブリ１００の対向面１０４（図８では隠れている）および１０５の両方に適用される。前記アッセンブリ１００は、アンダーライターズ・ラボラトリーのＵＬ Ｕ３０５、Ｕ４１９およびＵ４２３の仕様、および、それらの燃焼試験手法の任意の１つと同等である任意の他の試験手法に基づいて構成されるアッセンブリの代表である。アンダーライターズ・ラボラトリーの特定の燃焼試験手法、例えば、ＵＬ Ｕ３０５、Ｕ４１９およびＵ４２３に対して本願明細書でなされる参照は、例えば、当該特定のＵＬ基準と同等である、任意の他の団体により公布されたもの等の燃焼試験も含むと理解すべきである。

【0123】

前記アッセンブリ１００は、名目上厚さ２インチ×幅４インチであり、互いの間隔を１６インチ離した木製間柱１１０を含む。前記アッセンブリは、名目上２インチ×４インチの木材製である、一対の土台１１２および頭つなぎ材１１４も含む。一部の実施形態では、前記木製間柱１１０およびプレート１１２、１１４は、キルン乾燥木製間柱の２つの等級に数えられ得る。前記アッセンブリ１００は、前記間柱１１０間に配置された適切な根止め材１１６により、炎を効果的に防止する。前記典型的なアッセンブリ１００は、木製間柱１１０を含むが、前記アッセンブリは、構築されたものに基づく特定の仕様に従うた
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。

【0124】

前記アッセンブリ１００における前記石膏パネル１０２は、厚さ５／８インチであり、テーパー状の境界および直角の端部を有する紙カバーシートを含む。前記石膏パネル１０２は、前記アッセンブリ１００の対向面１０４、１０５上に整列された近接する石膏パネル１０２間における水平結合部１２２により前記間柱１１０に対して、水平に適用される。

【0125】

他の実施形態では、前記石膏パネル１０２は、前記間柱１１０に対して垂直に適用され得る。垂直に適用されるパネルの水平結合部は、前記間柱１１０による補強を必要としない。

【0126】

近接する石膏パネル１０２間における前記水平結合部１２２は、紙テープ１３０および注入材１３２によりカバーされる。注入材および紙テープは、直角端部板が使用される場合、省略されてもよい。他の実施形態では、紙テープで補強される結合部を有する化粧板幅木として分類される、呼び厚さ３／３２インチの石膏化粧板が、石膏パネルの表面全体に適用されてもよい。

【0127】

前記石膏パネル１０２は、適切な釘またはネジのスケジュールを使用して、前記間柱１１０に固定され得る。例えば、前記石膏パネルは、中心に７インチ打ち付けられる、６ｄセメントコート釘（長さ１−７／８インチ、シャンク直径０．０９１５インチ、頭部直径１５／６４インチ）により、前記木製間柱に取り付けられ得る。前記釘頭部は、注入材１３４によりカバーされる（図８を参照のこと。）。他の実施形態では、前記釘頭部は、曝されたままであり得る。他の実施形態では、前記釘スケジュールは、異なってもよく、ネジは、適切なネジスケジュールで使用され得る。

【0128】

前記説明された実施形態では、近接する間柱１１０間の空間は、空いたままである。他の実施形態では、ガラス繊維またはミネラルウールの断熱バットが、前記間柱の空洞を完全にまたは部分的に充填するように配置され得る。さらに他の実施形態では、断熱バットに代えて、スプレー塗工セルロース断熱材が使用され得る。前記スプレーされた断熱材は、使用される製品に特異的な使用手順に基づいて、囲まれた間柱の空洞を充填するために、水に添加され得る。

【0129】

本開示に基づいて形成された前記石膏パネル１０２は、ＵＬ Ｕ３０５手法に準拠して調製された前記アッセンブリ１００パネルを通した熱の伝達を防止するのに効果的である。前記手法では、前記第１の表面１０４が、熱源に曝され、前記対向面１０５は、加熱されない。前記アッセンブリ１００は、加熱に供されながら、ＵＬ Ｕ３０５に基づいて、力を負荷される。前記熱源は、ＡＳＴＭ基準Ｅ１１９−０９ａに基づく時間−温度曲線に従う。図８を参照して、前記非加熱表面１０５は、それに適用される温度センサ１３８を含む。前記センサ１３８は、ＵＬ Ｕ３０５手法に基づくパターンで配列される。前記石膏パネル１０２は、ＵＬ Ｕ３０５に準拠して測定された場合、約５０分経過時間での、前記非加熱表面１０５上の前記センサ１３８の最大単一温度が、約４１５°Ｆ未満であり、前記非加熱表面１０５上の前記センサ１３８の平均温度が、約３４０°Ｆ未満である、前記加熱表面１０４から前記非加熱表面１０５へのこのような熱の伝達を防止するのに効果的である。前記石膏パネル１０２は、前記加熱表面１０４から前記非加熱表面１０５へのこのような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１００についての１時間火災等級に適合する。

【0130】

本開示に基づいて形成された石膏パネル１０２は、ＵＬ Ｕ３０５手法の部分としても行われるホース水流試験に耐えるのに効果的である。ＵＬ Ｕ３０５に基づいて、図７の
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。

【0131】

拡大解釈すれば、本開示の原理に基づいて形成された石膏パネルは、ＡＳＴＭ１３９６／Ｃ １３９６Ｍ−０６下におけるＸ型板として分類されるように、１時間耐火性等級に適合するために、それを通る熱の伝達を防止するのに効果的なアッセンブリに使用され得る。他の実施形態では、アッセンブリは、本開示の原理に基づいて形成された、例えば、ＵＬ Ｕ４１９およびＵ４２３等の他のＵＬアッセンブリの仕様に従う、石膏パネルを使用して構築され得る。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石膏パネルは、Ｕ３０５、Ｕ４１９およびＵ４２３の少なくとも１つと実質的に同等の他のアッセンブリに使用され得る。このようなアッセンブリは、前記１時間耐火性に適合し、Ｕ３０５、Ｕ４１９およびＵ４２３、ならびに他の同等の燃焼試験手法についてのホース水流試験に適用できる。

【実施例】

【0132】

下記の実施例において、本発明の態様をさらに説明するが、当然、その範囲を少しも限定するように解釈すべきではない。

【0133】

（実施例１）
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。

【0134】

非膨張性の等級Ｎｏ．５と、膨張していない高膨張バーミキュライトとのかさ密度は、この研究において、ほぼ同じであった（６６．１対６６．９ｌｂ／ｆｔ^３）。前記バーミキュライトの体積は、約３９０°Ｆ（２００℃）未満では特筆すべき変化を示さなかったが、約３９０°Ｆ（２００℃）を上回って膨張し始め、温度上昇に伴ってかさ密度が低下した。高膨張バーミキュライトは、同じ温度下で、等級Ｎｏ．５の比較的低膨張バーミキュライトより、顕著に膨張し、かさ密度において、対応する差異を生じさせた。Ｎｏ．５バーミキュライトを、室温から、火事および燃焼試験条件で経験されるおおよその温度である、約１４７０°Ｆ（８００℃）に加熱する間に、元の非加熱での体積と比較して、約２９０％の体積膨張を生じたことも留意すべきである。高膨張バーミキュライトを、室温から１４７０°Ｆ（８００℃）に加熱することにより、元の非加熱での体積と比較して、約３９０％の顕著に大きい体積膨張を生じた。

【0135】

この研究では、観察の中でも特に、所定のバーミキュライトの重量および密度について、高膨張バーミキュライトにより生じる付加的な膨張体積の量は、従来の耐火性板で使用されるバーミキュライトのそれを、はるかに上回ったことを確認した。これらの結果から、本開示の原理に基づいて形成された、軽量、低密度のパネルを有する石膏パネルに、こ
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。

【0136】

（実施例２）
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。

【0137】

２セットの試料のそれぞれからのコア試験片を、Ｌｉｎ，Ｖｉｄｅｌａ，Ｙｕ ａｎｄ Ｍｉｌｌｅｒ，「Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｐｏｒｏｕｓ，Ｂｒｉｔｔｌｅ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｂｙ Ｘ−Ｒａｙ Ｍｉｃｒｏ ＣＴ」，ＪＯＭ，Ｖｏｌ．６２，Ｎｏ．１２，ｐｐ．９１−９４（Ｍｉｎｅｒａｌ，Ｍｅｔａｌｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｏｃｉｅｔｙ，１２／２０１０）（「ｔｈｅ Ｌｉｎ Ｘ−Ｒａｙ Ｍｉｃｒｏ ＣＴ ａｒｔｉｃｌｅ」）に一般的に記載されているように、ミクロン解像能を有する円錐ビームｘ線マイクロＣＴスキャン法を使用して分析した。同文献は、参照により本願明細書に組み込まれる。前記スキャンからのデータを分析し、図１−６に示す画像を生成するのに使用した。図１および４は、１８８０ｌｂ／ｍｓｆの試料および１８６０ｌｂ／ｍｓｆの試料それぞれからのコア試験片の二次元スライスである。図２および５は、それぞれ、同じ試験片の三次元画像であり、１０２０×１０２４×１６２６ボクセルからなる。各ボクセルのサイズは、５．０７×５．０７×５．０７μｍである。図３および６は、１８８０ｌｂ／ｍｓｆの試料および１８６０ｌｂ／ｍｓｆの試料それぞれの、細孔および高膨張バーミキュライト（および他の粒子）の分布を示す、三次元ボリュームレンダリング画像である。

【0138】

図１−６に示す、本開示の原理に基づいて形成された前記厚さ５／８インチの耐火性石膏パネル試料は、前記石膏コア内での空気細孔を規定する壁を有する石膏結晶母体を含む固まった石膏コアを含む。前記三次元における空気細孔のサイズ分布を、ｔｈｅ Ｌｉｎ Ｘ−Ｒａｙ Ｍｉｃｒｏ ＣＴ ａｒｔｉｃｌｅ（Ａ．Ｖｉｄｅｌａ，Ｃ．Ｌ．Ｌｉｎ，ａｎｄ Ｊ．Ｄ．Ｍｉｌｌｅｒ，Ｐａｒｔ．Ｐａｒｔ．Ｓｙｓｔ．Ｃｈａｒａｃｔ．，２３（２００６），ｐｐ．２３７−２４５を参照のこと。）に記載の３−Ｄ流域アルゴリズムに基づく、高分解能Ｘ線マイクロ断層撮影法（ＨＲＸＭＴ）を使用して測定した。５．０７μｍのボクセル解像能を有する前記三次元ＨＲＸＭＴ画像分析を、三次元流域アルゴリズムと共に使用して、計測された空気細孔についての球相当径を算出した。図２２の表ＩＶに、試料実行２および３、試験片１および２それぞれ、ならびに、同じ分析手法を使用して本開示の原理に基づいて形成された石膏パネルの２つの更なる試験片についての数量および体積による、前記測定された三次元における空気細孔のサイズ分布についての
結果を示す。

【0139】

図２２を参照して、別の実施形態では、本開示の原理に基づいて形成された石膏パネルは、各種の異なる、空気細孔サイズ、サイズ分布および前記固まった石膏コアの石膏結晶母体内での配置を含み得る。例えば、所定の試料サイズあたりの空気細孔の合計は、約１０００未満から約７０００までで変動し得る。前記空気細孔の平均球相当径は、約１００から約２２５の標準偏差を有する、約１００μｍから約３５０μｍの間で変動し得る。前述のように、このような空気細孔の構造および配置は、所望の板の構造的特性および強度特性を維持しながら、前記コアの密度および重量の低減を可能にする。

【0140】

図１−６に示す前記試験片における石膏コアの壁厚み分布を、ｔｈｅ Ｌｉｎ Ｘ−Ｒａｙ Ｍｉｃｒｏ ＣＴ ａｒｔｉｃｌｅ（Ｗ．Ｂ．Ｌｉｎｄｑｕｉｓｔ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｇｅｏｐｈｙｓ．Ｒｅｓ．，１０１Ｂ（１９９６），ｐｐ．８２９７−８３１０も参照のこと。）に記載の、崩壊、膨張および骨格化操作に基づくＨＲＸＭＴを使用して測定した。前記三次元ＨＲＸＭＴ画像分析は、三次元骨格化手法を使用して、空気細孔間の石膏コア壁厚みを算出した。近傍の空気細孔間の壁厚みを、中間軸操作により取得し、同壁厚みは、前記壁の両側を接触する相当球の直径と等しい。図２３の表Ｖに、試料実行２および３、試験片１および２のそれぞれ、ならびに、同じ分析手法を使用して本開示の原理に基づいて形成された石膏パネルの２つの更なる試験片についての、測定された壁厚みについての結果を示す。

【0141】

図２３を参照して、別の実施形態では、本開示の原理に基づいて形成された石膏パネルは、前記固まった石膏コアの石膏結晶母体内での各種の異なる壁構成を含み得る。例えば、一部の実施形態では、所定の試料サイズあたりの壁数の合計は、約２０００万から約３５００万の間で変動し得る。前記石膏コア内の平均壁厚みは、少なくとも約２５μｍであり得る。前記試験片において、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の平均厚みを有する。前述のように、このような壁構造およびそれらの配置は、所望の板の構造的特性および強度特性を維持しながら、前記コアの密度および重量の低減を可能にする。一部の実施形態では、パネルの石膏コアは、容認可能な強度および関連する特性を提供しながら、実質的な密度および重量の低減を得るために、前述の空気細孔サイズ分布および配置と、壁厚み分布および配置とを組み合わせた利益を使用し得る。

【0142】

図１および２ならびに４および５に示すように、高膨張バーミキュライト粒子を、前記コア材料全体にわたって概ね分布した白色または灰色粒子として、非膨張状態で示す。多くのバーミキュライト粒子は、前記コア試験片における細孔構造の近くまたは近隣に位置し、前記パネルコアの構造素子全体にわたって分散される。図３および６に、前記バーミキュライト粒子を、前記コア構造に浮遊させられ、前記コア結晶母体全体にわたって再度分散され、多くの場合、前記コア細孔の近くまたは近隣の、種々の配向性における大きな着色粒子として示す。図１−６は、本開示の原理に基づいて形成された石膏パネルのコア構造に生じ得る、前記バーミキュライト粒子サイズおよび分布における変動も反映する。

【0143】

本願明細書において前述するように、図１−６は、比較的に高い細孔含量、細孔の複雑な分布、本開示の原理に基づいて形成されたパネルにおける石膏コアに典型の低密度を示す。この構造は、細孔壁および、細孔間の近隣中間コア構造における結晶構造の変化により、さらに複雑になる。この結晶構造は、針状晶子、板状晶子ならびに／または同晶子および他の晶子および非結晶性素子の組み合わせを含んでもよい。本開示の原理に基づいて形成されたパネルのこのような実施形態は、耐火性ならびに／または他のパネル構造および強度の特性、例えば、釘抜き強度、たわみ耐性および曲げ耐性を提供するために、このような比較的壊れやすいコア構造の完全性に頼っている。

【0144】

したがって、図１−６に示すように、高膨張バーミキュライト粒子を、このような構造に包含することは、前記バーミキュライト粒子の体積の得られた非常に顕著な膨張（例えば、元の非加熱でのバーミキュライトにおける体積の、約２９０％から約３９０％より大きい体積をもたらす）のために、前記パネルが高温に曝された場合、細孔壁および中間コア領域の剥離、破砕および崩壊をもたらすと予期されるであろう。このことは、前記パネルの障害、早期クラッキングまたは崩壊の原因となる、前記コア構造を大幅に弱くすると予期されるであろう。さらに、高い度合いのバーミキュライト膨張は、水分損失ならびに、他の結晶形態の損失および／または変化のために、前記石膏コアが体積を失い、潜在的に完全性を失う温度で発生するので、前記細孔壁および中間コア構造での高い度合いのバーミキュライト膨張は、パネルの完全性の損失を加速すると予期されるであろう。したがって、添加された石膏または他の収縮耐性添加剤の実質的な量が、耐火性および板強度特性に必要な構造的強度を提供するのに必要であろうことが、予期されるであろう。前述、および本願明細書の実施例でさらに示すように、本開示の原理に基づいて形成された軽量、低密度のパネルは、それとは反対に、非常に高密度でより大きい石膏含量のパネルと同等の耐火性能を提供する。

【0145】

（実施例３）
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。

【0146】

厚さ５／８インチ、おおよそ３インチ×９インチの石膏板試料のセットを、この研究に使用して、前記’１７３特許に記載の手法に概ね従って試験した。前記試料を、以下に記載の試料実行１３から形成された石膏壁材の全長シートから切断した。（前記’１７３特許では、前記試料を、密度を制御するために、泡の代わりに水を使用して、実験室混合物から約１／２インチの厚さに成形した。）。前記コア試料の転倒を防止するための前記試料間に位置する断熱ブロックを有する断熱材の一片上に、その長い（および、この厚さ５／８インチの場合）端上に直立状態で置くことにより、前記試料を、マッフル炉に置いた。各試料の一方側または両側の最初のｘ−ｙ表面積を測定した。

【0147】

前記試料をマッフル炉に置いた時、オーブンおよび試料は室温であった。前記マッフル炉を、１８００°Ｆに加熱し、ついで、１時間保持した後、前記加熱を止め、前記炉を、わずかに扉を開けて冷却した。前記炉および試料が大気の温度に冷えた後、前記試料を取り除き、前記試料のｘ−ｙ表面積を測定した。加熱後の残りの試料表面積を、最初の加熱前の試料表面積で割り、１００を掛けて、加熱後の残り表面積のパーセントを得た。前記残り表面積のパーセントの数値は、その用語が本願明細書で使用される時、本願明細書において、「収縮耐性」値と呼ぶ。

【0148】

３種類の異なる石膏パネル試料からの試験片を、第１の実行において試験した。その第１の実行において、試料からの３つの試験片を、以下の実施例４に記載の試料実行１３から、本開示の原理に基づいて調製された厚さ５／８インチの石膏パネルから切断した。これらの試験片を、Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｇｙｐｓｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている「シートロック銘柄Ｆｉｒｅｃｏｄｅ（登録商標）５／８”Ｘ型コア板」の称号で販売されている、市販の５／８インチＸ型板から切断された２つの市販の各板試料からの３つの試験片と、同時に試験した。前記Ｘ型試料は、約４３．５ｐｃｆのコア密度お
よび約２２５０ｌｂ／ｍｓｆの板重量を有した。

【0149】

実施例４に記載の試料実行１３からの前記第１の試料パネルを、本開示の原理に基づいて調製し、厚みを約５／８インチ、重量を約１８５０ｌｂ／ｍｓｆとし、コア密度を３５．５ｐｃｆとした。前記パネルを、約１３１１ｌｂ／ｍｓｆのスコッタ；約２７ｌｂ／ｍｓｆのＨＲＡ、約３０ｌｂ／ｍｓｆの予めゼラチン化されたでんぷん、約１００ｌｂ／ｍｓｆの高膨張バーミキュライト、約７．５ｌｂ／ｍｓｆのガラス繊維、約１．５ｌｂ／ｍｓｆのトリメタリン酸ナトリウムおよび約２．５ｌｂ／ｍｓｆのナフタレンスルホン酸塩分散剤、ならびに、所望のコア密度を生じるのに必要な配合量での泡で製造した。前記パネルの物理的試験により、ＡＳＴＭ試験手法を使用して、約１０３ｌｂの釘抜き強度を示すことが、実証された。

【0150】

第２の実行において、Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｇｙｐｓｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている「シートロック銘柄Ｆｉｒｅｃｏｄｅ ５／８”Ｘ型コア板」の称号で販売されている、第２の市販の５／８インチＸ型板それぞれから３つの試験片。前記Ｘ型試料は、約４１．７３ｐｃｆの平均コア密度および約２２５０ｌｂ／ｍｓｆの板重量を有した。３つの試験片を、「シートロック銘柄Ｆｉｒｅｃｏｄｅ（登録商標）Ｃコア」の称号で販売されている、市販の１／２インチおよび市販の５／８インチのＦｉｒｅｃｏｄｅ（登録商標）Ｃコア板それぞれからも切断した。それぞれ、１／２”および５／８”。これらの板も、Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｇｙｐｓｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されていた。前記Ｆｉｒｅｃｏｄｅ（登録商標）Ｃ板には、低膨張バーミキュライトが包含される。前記１／２インチおよび５／８インチの試料は、それぞれ、約４８．１２ｐｃｆおよび約４６．８６の平均コア密度、それぞれ、約２０２５ｌｂ／ｍｓｆおよび約２５５０ｌｂ／ｍｓｆ。

【0151】

前記収縮耐性試験結果からの平均値を、図２４の表ＶＩに見出す。上記データから、本開示の原理に基づいて形成された耐火性板は、この試験を使用して、非常に低密度および軽量で、顕著に優れた収縮耐性を有したことが示された。平均収縮耐性は、非常に重く、高密度の市販のＸ型板試料における、約７７％および約６１％の収縮耐性と比較して、約８８％であった。この試験を使用して約７４％の収縮耐性を示す、著しく高密度で、重い市販のＦｉｒｅｃｏｄｅ（登録商標）Ｃパネルと比較して、同様の結果を観察した。前記１／２インチと５／８インチのＦｉｒｅｃｏｄｅ（登録商標）Ｃ試料間の、この試験を使用する前記収縮耐性において、特筆すべき差異は無かった。

【0152】

比較目的のために、前記’１７３特許では、（特に断らない限り）その実施例において、試験された１／２インチ試料それぞれが、約４３ｐｃｆのコア密度を有したことが報告された。前記’１７３特許では、さらに、その密度において、６３の試験試料が、５４％（小さい粒子サイズの無機材料またはバーミキュライトを添加しない石膏パネル）から、約８５％（全乾燥コア成分の０．４５重量パーセントでクレイおよびガラス繊維を含む石膏パネル）の報告された収縮耐性を実証したことが報告された。

【0153】

ガラス繊維のみが（全乾燥コア成分の０．４５重量パーセントで）添加された前記’１７３特許の試料から、約６０％未満（例えば、６１．５％に対して５３．７％）の収縮耐性が報告された。バーミキュライトおよびガラス繊維を添加し、小さい粒子サイズの無機材料を添加しない場合に関して、約６０．８％（全乾燥コア成分の１．０重量パーセントのバーミキュライト）および、約６４．１％（全乾燥コア成分のそれぞれ、１．０重量パーセントおよび０．４５重量パーセントでバーミキュライトおよびガラス繊維）の収縮耐性値が報告された。約８０％以上の収縮耐性値が報告された試料は、添加されたガラス繊維およびバーミキュライトを含む試料を含めて、全乾燥コア成分重量の５．０部相当の実質的なクレイを有した。実施例の全てではないがほとんどの場合、添加されたクレイの量
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。

【0154】

したがって、本開示の原理に従って耐火性石膏パネルを製造するための配合および方法は、この試験下で、非常に重く、高密度の石膏パネルを上回り、所望の収縮耐性を提供するのに必要であった、クレイ等の成分をかなり添加するこのようなパネルと一致するまたは上回る、収縮耐性特性を有する石膏パネルを提供し得る。

【0155】

（実施例４）
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。

【0156】

密度、収縮耐性、ｚ−方向高温厚み膨張および断熱試験用の前記試験片を、これらの実施例に記載の石膏パネルから入手した。本開示の原理の実施例および市販の石膏パネルの実施例からの両方を、特に断らない限り、前記パネルの「領域」における１つ以上の箇所における前記パネルの境界から少なくとも６インチ取った。

【0157】

（実施例４Ａ）
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。

【0158】

この試験は、前記パネルを使用するアッセンブリを、高温、例えば、炎に直面した高温に曝された際、直面したたわみおよび機械的な歪みを耐えるための石膏パネルの性能を評価する。高温条件下、例えば、前記アッセンブリの構造的な構成要素、例えば、壁間柱は
、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。

【0159】

これらの試験において、約１．７５インチ×約１２インチ（２４ｍｍ×１００ｍｍ）の試験用の試験片を、約１０インチ（２５４ｍｍ）の長さのカンチレバーに水平に搭載する。せん断応力および曲げモーメントを、前記試験片の自由端から掛けられた錘により付与した。前記錘を、土台の上方約０．３９インチ（１０ｍｍ）で吊り下げる。前記錘の質量は、試験用の試験片の厚みに基づいており、約１／２インチ（１２．７ｍｍ）から約３／４インチ（１９．１ｍｍ）の石膏板厚みについて、約１０．６オンス（３００ｇ）から約２５．９オンス（４５０ｇ）の範囲である。前記試験用の試験片を、前記試験片の固定端から約３．９インチ（１００ｍｍ）に位置する、２つの水平に対向するメケルバーナーによる炎に曝す。

【0160】

前記試験片から約０．２インチ（５ｍｍ）挿入された熱電対が、約１８３０°Ｆ（１０００℃）を読み取るように、前記各バーナーの口を、前記試験用の試験片の隣接面から約１．０インチ（２５．４ｍｍ）に位置し、調節した。前記錘が前記土台と接触した時、前記試験片が弱まるおよび／またはたわむが、別々の破片に壊れることなく無傷のままである場合、前記試験に合格したと考えられる。前記石膏パネル試料が合格するためには、７回繰り返しの内少なくとも６回合格しなければならない。前記試験の結果を、「合格」または「不合格」を単位として表す。

【0161】

全ての試料実行からの試験片についての試験は、２５．９オンス（４５０ｇ）の錘を使用した。各試料実行からの試験片は、軽量、低密度の石膏パネルであるにもかかわらず、高温コア密着試験を合格した。

【0162】

（実施例４Ｂ）
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。

【0163】

本開示の原理に基づいて形成された試料実行１から２０からのパネル試験片を、ＡＳＴＭ Ｐｕｂ．ＷＫ２５３９２で特定される高温条件下で、パネル試料が経験した、ｘ−ｙ高温収縮の量について試験した。前記試験片を、これらの試験における、それらの厚みの損失または獲得についても評価した。前記試験用の試験片を、穴鋸刃を有するドリルプレスを使用して、石膏板試料から切り出された直径約４インチ（１００ｍｍ）のディスクとした。６つの試験片を、各試験について必要とし、互いに接触しないように並べて加熱炉内に置いた。比較的平らな円筒状ディスクのままとするように、両面を均一に加熱し、通風させるために、試験用の試験片を、小さい台上にも置いた。

【0164】

剥離または破壊による無効な試験結果を生じ得る、試験用の試験片への熱ショックを防
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。

【0165】

石膏板が異方性である場合、長さ方向および幅方向において、収縮量がわずかに変化するであろう。したがって、２方向の直交する測定を行い、平均化して、前記ディスクの平均直径を算出した。これらの試験では、この方法が、試験片から試験片への一致した平均直径の測定を提供することが見出されたように、互いに９０度での２回の測定を行った。「縦方向」および「幅方向」を単位とする試験片の方向は、この試験の目的についての重要な関心事ではないことが見出された。典型的に、１つのディスクについての前記２回の測定が、０．０１インチ（０．２５ｍｍ）超異なる場合、前記ディスクを棄却し、前記測定を報告結果から排除した。高温収縮を、熱暴露後の平均直径のパーセント変化として算出し、６つの試験用の試験片群について、典型的に最も近い０．１％に「Ｓ」を表示した。

【0166】

この試験からのデータを、図２６Ａ−ｂの表ＶＩＩＩに報告し、本開示の原理に基づいて形成された典型的なパネルのコア構造が、高温収縮に対して、低密度コアおよび、石膏パネル収縮を低減するのに必要と通常考えられる石膏含量の不足を与えると予期されるであろうより、顕著に耐性を有する（おおよそ２％からおおよそ４％のＳ）ことを示す。

【0167】

さらに、前記試料は、加熱前の最初の厚みから加熱後の最終的な厚みへの、約１１％から約３０％を超える、ｚ−方向での厚み膨張または「高温厚み膨張ＴＥ」を証明する。本願明細書で使用する「高温厚み膨張」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、前記ｚ−方向における石膏パネルの厚み膨張特性の測定を意味する。高温収縮に対する高温厚み膨張（ｚ−方向）の比（すなわち、ＴＥ／Ｓ）は、本開示の原理に従った全体の利益の１つの測定を提供し、試料実行１から２０において、約３から１７を超えた。

【0168】

比較目的のために、典型的な市販の厚さ５／８インチの耐火性石膏パネルに典型の、前記の高温収縮、高温厚み膨張および収縮に対する膨張の比も、図２６Ｂの表ＶＩＩＩに含む。そのデータならびに、典型的な重量および密度のデータは、市販の、ＳＨＥＥＴＲＯＣＫ（登録商標）銘柄ＦＩＲＥＣＯＤＥ（登録商標）Ｘ型石膏パネル、ＳＨＥＥＴＲＯＣＫ（登録商標）銘柄ＦＩＲＥＣＯＤＥ（登録商標）Ｃ型石膏パネルおよびＳＥＣＵＲＯＣＫ（登録商標）銘柄ガラスマット外壁石膏パネルの試験由来である。これらの石膏パネルは全て、Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｇｙｐｓｕｍ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている。以上のように、本開示の原理に基づいて形成された典型的なパネルにおける比較的低い高温収縮は、市販の耐火パネルより優れているとは言わないまでも、同等である。さらに、本開示の原理に基づいて形成された典型的なパネルにおける高温厚み膨張量は、他の悪影響なしに、思いがけず実質的に、重く、高密度の従来の耐火性石膏板より大きい。

【0169】

本開示の原理に基づいて形成されたパネルの予期しない利益も、市販の耐火性パネルと比較して、高温収縮に対する高温厚み膨張（ｚ−方向）の比（ＴＥ／Ｓ）が実質的により大きいことに反映される。本開示の原理に基づいて形成された典型的なパネルの比較的小さい高温収縮、および、実質的に大きい高温厚み膨張は、前記パネルが、構造的な燃焼条件において直面したそれらを反映する温度での、その重量および密度について、予期しない耐火性を提供することを示す。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。

【0170】

（実施例４Ｃ）
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，３１^ｓｔ Ｊａｎｕａｒｙ−２^ｎｄ 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。

【0171】

線形多変数回帰分析を、（数分での）耐火性ＦＲでの試験からのデータを従変数として行った。前記従変数を、（実施例４Ｂにおける前述の高温収縮試験により測定される）パーセント収縮ＳＨ、（以下の実施例４Ｄに記載する試験により測定される）断熱指標ＴＩ、木材含水率ＭＣ（重量パーセント）および試験の実験室設備ＬＡＢ＝｛０．１｝とした。得られた線形多変数回帰分析から、（２．５５分の回帰用標準誤差を伴う）下記関係を確立した。
ＦＲ＝１８．３−１．２６ＳＨ＋１．６０ＴＩ＋０．４２ＭＣ＋６．２６ＬＡＢ （１）

【0172】

１のｌａｂ（ＬＡＢ＝１）および１３．５％の典型的な木材含水率で試験を行うと仮定すると、上記関係を、下記のように表し得る。
ＦＲ＝３０．２３−１．２６＊ＳＨ−１．６０＊ＴＩ （２）

【0173】

式２を、高温収縮試験データを使用するＥ１１９試験手法下における燃焼試験性能を提供するのに必要な、負荷された木製間柱アッセンブリにおける、典型的な市販のＸ型パネルについての予測最小断熱指標を示すために、再配置してもよい。得られた関係を、
ＴＩ≧（ＦＲ−３０．２３）／１．６０＋１．２６／１．６０＊ＳＨ （３）
のように表してもよい。

【0174】

５０、５５および６０分での耐火性について、前記所望のＴＩは、下記より大きいか、または等しいであろう。
ＴＩ≧１２．３６＋０．７８＊ＳＨ （４ａ）
ＴＩ≧１５．４８＋０．７８＊ＳＨ （４ｂ）
ＴＩ≧１８．６０＋０．７８＊ＳＨ （４ｃ）

【0175】

図２７の表ＩＸに示すように、式４ａから４ｃに表した上記関係は、列記されたおおよその最小ＴＩ値が、約５０、５５および６０分でのＥ１１９条件下における許容範囲の耐火性を提供するのに必要であろうことを示す。試料実行パネルおよび市販のパネルについての前記高温収縮値ＳＨを、上記実施例４Ｂに記載のように、図２８Ａ−ｂの表Ｘに提供する。

【0176】

本開示の原理に基づいて形成された試料実行１から２０からの典型的なパネルについて、前記関係（式４（ａ）から４（ｃ））から導かれた前記最小ＴＩ値は、５０分で約１３．８から約１５．８と等しいか、またはそれより大きく、５５分で約１６．６から約１９と等しいか、またはそれより大きく、６０分で約２０から約２２と等しいか、またはそれより大きい。市販のＸ型、Ｃ型（等級５のバーミキュライトを含む）および表面がガラス
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。

【0177】

以下の実施例４Ｄに記載するように、本開示の原理に基づいて形成された典型的なパネルからの試験片である、試料実行１から２０についての前記測定されたＴＩ値は、Ｘ型石膏パネルと比較してそれらの顕著に軽量で、低密度では耐えられない、これらの予測された最小ＴＩ値と等しいか、または上回り、Ｘ型石膏パネル試料の前記測定されたＴＩ値と同等であった。さらに、以下の実施例４Ｅに記載のＵ３０５手法を使用する同等の試験下において、本開示の原理に基づいて形成されたパネルは、燃焼試験に供した際、予期されたより高い耐火性を実際に提供した。理論に拘束される訳ではないが、本開示の原理に基づいて形成されたパネルの驚くほど向上した耐火性が、本開示のパネルおよび方法により達成される高温厚み膨張の度合いに一部起因する実際の燃焼試験を示したものと考えられる。同様に理論に拘束される訳ではないが、加熱中に典型的に収縮を示すＸ型石膏パネルによる試験に基づいているとしても、このような顕著な高温厚み膨張の利益が、上記関係に反映されない場合があると考えられる（図２６Ｂの表ＶＩＩＩ、Ｘ型試験を参照のこと。）。

【0178】

（実施例４Ｄ）
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＝ρｃ_ｐ（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（ｃ_ｐ）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。

【0179】

前記石膏板を通した合計熱伝導、および、したがって、その断熱性能を評価する目的で、典型的に、上記各変数を別々に測定し、記載する必要がない。伝熱における正味の蓄積された効果を評価するのに十分である。その目的のために、ＡＳＴＭ Ｐｕｂ．ＷＫ２５３９２に記載の前記単純な高温断熱指標試験を開発した。本願明細書に使用される「高温断熱指標」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断熱特性の測定を意味する。各試験用の試験片は、Ｇ型ラッパ頭ネジにより共に固定された、２つの直径４インチ（１００ｍｍ）のディスクからなる。前記試験片の中心に、熱電対を置く。ついで、前記試験片を、その表面での均一な加熱を確保するのに設計されたラックの端に載せ、約９３０°Ｆ（５００℃）に予め加熱された加熱炉に置く。試験用の試験片の中央で上昇する温度を記録し、断熱指標ＴＩを数分間隔で算出し、約１０５°Ｆ（４０℃）から約３９０°Ｆ（２００℃）に加熱するための試験用の試験片を必要とした。
前記試験用の試験片の断熱指標を、
ＴＩ＝ｔ_２００℃−ｔ_４０℃ （６）
のように算出した。

【0180】

この手法により収集されるデータから生じる温度プロファイルは、多くの場合、約２１２°Ｆ（１００℃）での石膏から半水化物への移行、および、約２８５°Ｆ（１４０℃）
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。

【0181】

試料実行１−２０からの試験片の前記断熱指標試験を、図２８Ａ−ｂの表Ｘに報告する。前記試料実行からの実施例についての前記断熱指標（ＴＩ）データは、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が、その密度および石膏含量から与えられる驚くべき効果的な断熱特性を提供することを示す。表Ｘに示すように、前記断熱指標値は、試料実行１−２０からの前記試験片について、約２２分から約２５分まで変動した。このことは、本開示の原理に基づいて形成されたコア組成物が、火事および燃焼試験条件下で経験される高温に抵抗する目的のためのコア密度の観点から予期されるより、効果的な断熱であることを示す。これらの実施例は、試料実行１−２０からの前記試験片についての、密度に対する断熱指標の比が、約０．６０から約０．６８分／ｐｃｆの範囲であったことも示す。比較のために、試料実行１−２０における、重く、高密度な市販の、ＳＨＥＥＴＲＯＣＫ（登録商標）銘柄ＦＩＲＥＣＯＤＥ（登録商標）Ｘ型石膏パネル、ＳＨＥＥＴＲＯＣＫ（登録商標）銘柄ＦＩＲＥＣＯＤＥ（登録商標）Ｃ型石膏パネルおよびＳＥＣＵＲＯＣＫ（登録商標）銘柄ガラスマット外壁石膏パネルからの試験片についての、前記密度に対する断熱指標の比は、約０．５５から約０．５９分／ｐｃｆであった。

【0182】

このデータにより示されるように、本開示の原理に基づいて形成された典型的なパネルは、非常に重く、高密度な市販のパネルより、やや低い断熱指標値を有する。このことは、本開示の原理に基づいて形成された典型的なパネルが、耐火性能が低下しているであろうことの目安と考えられ得る。ただし、本開示の原理に基づいて形成された典型的なパネルの密度を考慮する場合、（密度に対するＴＩ比により反映されるように）その断熱性能は、重く、高密度な市販のパネルと同様か、またはより優れている。さらに、実施例４Ｅに示されるように、本開示の原理に基づいて形成された典型的なパネルは、全面的な燃焼試験に供されるアッセンブリに使用された場合、重く、高密度な市販のパネルと比較して、予期しない耐火性を示す。

【0183】

（実施例４Ｅ）
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。

【0184】

さらに、市販の１時間耐火性の厚さ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（試料実行２１）、市販の厚さ５／８インチの１時間耐火性のＳＥＣＵＲＯＣＫ（登録商標）銘柄ガラスマット外壁石膏パネル（試料実行２２）の試料を、比較目的のために、それぞれ、Ｕ４１９およびＵ４２３の手法に供した。試料実行２１のＸ型パネルは、重量がおおよそ２２５０ｌｂ／ｍｓｆ、コア密度が約４３．５ｐｃｆであった。試料実行２２のＳｅｃｕｌｏｃｋ（登録商標）パネルは
、重量が約２６３０ｌｂ／ｍｓｆ、コア密度が約５１ｐｃｆであった。

【0185】

Ｕ４１９およびＵ４２３の試験において、前記間柱は、厚さ約０．０１５インチから約０．０３２インチを有し、幅約３−５／８”または３−１／２”インチ×厚さ約１−１／４”インチの寸法を有する、市販のスチール製の軽量鉄骨間柱とした。前記鉄製間柱である、Ｖｉｐｅｒ２５鉄製間柱（Ｍａｒｉｎｏ／Ｗａｒｅ，Ｄｉｖ ｏｆ Ｗａｒｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ）を、前記アッセンブリにおいて、約２４インチの間隔を空けた。Ｕ３０５試験では、＃２ダグラスファー木製２×４間柱（おおよそ幅３．５インチ×厚さ１．５インチ）を、約１６インチの間隔を空けて使用した。

【0186】

前記パネルを通る伝熱および、前記曝されたパネルと曝されなかったパネルとの間のアッセンブリの空洞内への伝熱により、軽量鉄骨間柱が、多くの場合、（典型的にガスバーナーの炎に曝されたパネルを刺激して）熱変形を経験するように、Ｕ４１９試験手法は、最も厳格な種類のＵＬ試験の１つと考えられる。この変形は、多くの場合、前記アッセンブリの空洞内に、および、前記アッセンブリの曝されてない非加熱側内に、ガスバーナーの炎および／または高熱が侵入して、前記アッセンブリの加熱に曝された側での、パネル結合の分離または他の障害を引き起こす。前記軽量鉄骨間柱が軽いほど、前記間柱およびアッセンブリの熱変形の可能性が大きくなることが予期される。

【0187】

前記石膏パネルを、前記アッセンブリの両側に、水平、すなわち、前記垂直の間柱に対して垂直に取り付ける。典型的に、２枚のおおよそ１０フィート×４フィートのパネル、および１枚のおおよそ１０フィート×２フィートのパネルを、前記枠の両側に使用する。前記１０フィート×２フィートのパネルを、前記アッセンブリの最上部に置く。これは、細いパネルを、より幅広いパネル間の中間、または前記アッセンブリの底部に置く場合より、前記アッセンブリについてのより困難な試験を表す。前記間柱の反対側における水平端の結合および残り端の結合は、ぐらつかなかった。前記パネルを、１インチのＳ型ハイ・ローネジにより、前記アッセンブリの両側に８インチ中心をずらして取り付けた。前記枠の両側における前記パネル間の継ぎ目が、互いに整列するように、前記パネルを配置した。ついで、前記継ぎ目を、紙結合テープおよび注入材により密封した。

【0188】

図２９Ａ−ｃの表ＸＩに、試験の種類、間柱の種類および、前記試験の終了までの時間内（分および秒）に表れた結果を示す。Ｕ４１９の手法に従った試験において、前記軽量間柱を形成するのに使用されるスチールは、０．０１５インチまたは０．０１８インチのいずれかの厚さである。Ｕ４２３の手法に従った試験では、厚さ約０．０３２インチのスチール製の、市販の鉄製間柱を使用した。Ｕ４１９手法下において、前記アッセンブリを、外部負荷に供さない。Ｕ４１９試験において、前記試験片は、所定の温度限界を上回ったことにより失敗した。Ｕ４２３およびＵ３０５の手法下において、おおよそ９，５２０ｌｂ（Ｕ４２３）および１７，８４９ｌｂ（Ｕ３０５）の合計外部負荷を、前記アッセンブリの上端に適用した。Ｕ４２３およびＵ３０５の試験において、前記試験片は、所定の温度限界を上回ったことよりむしろ、前記負荷による破壊により失敗した。

【0189】

各試験において、完成したパネルおよび骨組みアッセンブリについて、前記アッセンブリの一方の側である、曝された側を、ガスバーナー加熱炉炎の配列に供し、Ｕ３０５、Ｕ４１９およびＵ４２３の手法に準拠したＡＳＴＭ基準ＡＳＴＭ Ｅ１１９により特定される温度および速度で、前記アッセンブリの曝される側を加熱するように配置した。ＡＳＴＭ Ｅ１１９加熱曲線の例を、図９および図１０に示す。それらのＡＳＴＭおよびＵＬの手法に準拠して、約１４個のセンサセットを、前記アッセンブリの曝された側の加熱に使用される温度をモニターするために、前記アッセンブリの加熱に曝される側と各ガスバーナーとの空間に配列した。それらのＡＳＴＭおよびＵＬの手法に準拠して、センサセットを、前記アッセンブリの反対側の、加熱に曝されない側の空間に配列した。典型的に、１
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。

【0190】

燃焼試験手法中に、前記加熱炉温度は、大気温度で開始し、おおよそ１時間で１６００°Ｆを超えるように前記アッセンブリの曝される側を昇温し、試験の初期および試験終了近くに、最も急速な温度変化を生じる、ＡＳＴＭ−Ｅ１１９加熱曲線を使用した。前記アッセンブリの壊滅的な構造障害があった場合、前記アッセンブリの曝されていない側のセンサからの平均温度が予め選択された温度を上回った場合、または、前記アッセンブリの曝されていない側の単一のセンサが予め選択された第２の温度を上回った場合のいずれかにより、前記試験を終了する。

【0191】

図９−１６に、前記燃焼試験からのデータをプロットした。図９に、各試験の開始から試験終了までの、試料実行１から１７および市販の試料２１からのパネルを有する各アッセンブリの曝されない表面における最大単一センサ温度のプロットを示す。前述のように、図９に、前記アッセンブリの曝される側の加熱炉温度に使用されるＡＳＴＭ Ｅ１１９温度曲線のプロットも示す。図１０に、各試験の開始から試験終了までの、試料実行１から１７からのパネルを有する各アッセンブリの曝されない表面における平均温度のプロット、および、前記アッセンブリの曝される側の加熱炉温度に使用されるＡＳＴＭ Ｅ１１９温度曲線のプロットを示す。前記データプロットにより示されるように、前記アッセンブリ全てについての、前記曝されない側の、最大単一センサ温度および平均センサ温度は、前記試験全体にわたって密接に整列した。試料実行１−２０ならびに、非常に重く、高密度な市販のＸ型および表面がガラスの石膏パネルである、試料実行２１および２２からのパネル間における、密度および石膏含量に非常に顕著な差異があるにもかかわらずである。

【0192】

図９および１０に示されるように、さらに、約５０分から５５分の時間経過の間のプロットにおいて、屈曲があり、屈曲点の後に、各試験についての前記曝されていない、最大単一センサ温度および平均センサ温度は、傾斜の急な上昇を示す。理論に拘束される訳ではないが、前記屈曲点は、前記アッセンブリの加熱に曝されるパネルが、ヒートシンクおよび断熱の性能における限界近くまたは限界を超え、したがって、前記アッセンブリを通した伝熱が、前記試験の最後で急速に向上する点を示すと考えられる。このような伝達は、パネル自体またはパネル間の結合における１つ以上の開口を通るものである。前記データにより示される屈曲点についての特定の理由にかかわらず、パネルおよびアッセンブリの空洞を通して伝達される温度および温度の伝達速度が、本開示の原理に基づいて形成された軽量、低密度のパネルと、非常に大きいコア密度を有する非常に重いパネルとで同等であることは、予期されなかった。

【0193】

図１１および１２は、試料実行１から１７および市販のＸ型試料２１からのパネルを使用するＵ４１９燃焼試験における、各アッセンブリの曝されない表面での、最大単一センサ温度および平均センサ温度それぞれのプロットである。図１１および１２に、４０分経過時点から６５分経過時点まで（全ての試験が６５分前までに終了した。）のデータの拡張されたプロットを示す。これらのデータプロットは、約５０分から５５分までの間での、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と、非常に重く、高密度のＸ型パネル、および、前記Ｘ型パネルを使用するアッセンブリとの耐火性における密接な一致をより詳細に示す。

【0194】

本開示の原理に基づいて形成されたパネルの試料実行からのパネルを使用するアッセンブリについて測定された温度は、約５５分から６０分を超えるまで、市販のパネルの温度と密接に対応し続けた。図１３および１４に、試料実行５、１４からの本開示の原理に基
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。

【0195】

試料実行６、７および９からのパネルを使用するアッセンブリについての温度が、５０分後に、他の試料実行からのパネルを使用するアッセンブリより、やや直ちに上昇したことに留意すべきである。図２５Ｂの表ＶＩＩに言及するように、試料実行６からのパネルは、最も軽量で低い密度を有し、試料実行７および９からのパネルは、乾燥に供してもよい。同様に、試料実行８および１５からのパネルを使用するアッセンブリについての温度も、残りのアッセンブリより、やや直ちに上昇した。表ＶＩＩにも示すように、試料実行８および１５からのパネルも、乾燥または石膏源における不純物により、影響を受け得る。理論に拘束される訳ではないが、それらの製造条件および材料条件は、実質的に、前記パネルを使用するアッセンブリからの温度プロファイルと、他の試料実行からのパネルを使用するアッセンブリからの温度プロファイルとの差異の一因となったと考えられる。

【0196】

それらの考察およびＵ４１９試験基準の困難性を与えることにより、それらの試験からのデータは、本開示の原理に基づいて形成されたパネルが、それでもなお、その重量および密度から与えられる耐火性について驚くべき効果を提供することを示す。これらを基に、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からのデータは、さらに、本開示の方法およびパネルが、製造条件および加工していない材料品質の顕著な変動を補償するために、前記パネルのバーミキュライトおよびスタッコ含量を調節するためのかなりの柔軟性を、当業者に許容する、強力な耐火性アッセンブリを提供し得ることを示す。

【0197】

図１５および１６は、試料実行１８および２２からのパネルを使用するアッセンブリのＵ４２３燃焼試験における、各アッセンブリの曝されない表面における最大単一センサ温度および平均センサ温度のプロットである。図１５および１６は、４０分経過時点から６５分経過時点まで（全ての試験が６５分前までに終了した。）のデータの拡張されたプロットを示す。このデータプロットは、本開示の原理に基づいて形成されたパネル、および、非常に重く、高密度な市販の表面がガラスマットの石膏パネル（試料実行２２）を使用するアッセンブリの同等の耐熱性をより詳細に示す。前記パネルのガラスカバーシートが、この試験において更なる耐火性を提供することが予期されるであろうにもかかわらずである。このデータ、特に５０分経過後のデータから、Ｕ４２３燃焼試験条件下において、本開示の原理に基づいて形成されたパネルおよびそれらを使用するアッセンブリが、非常に重く、高密度な市販のパネルと同等の（および一部の例では、潜在的により優れる）耐火性を提供可能であることが確認される。

【0198】

図２９Ａ−ｃの表ＸＩに説明されるデータは、５０、５５および６０分経過時点での前記アッセンブリの曝されていない表面における、任意の１つのセンサおよび全てのセンサの平均により達成される最大温度を提供する。表ＸＩは、前記試験の最後での前記アッセンブリの曝されていない表面における、任意の１つのセンサおよび全てのセンサの平均により達成される最大温度も報告する。試料実行６、７および８の試験において、前記試験を、５８分（試料６および７）または５９分（試料実行８）で終了した。このため、終了時での最大単一センサ温度および平均センサ温度は、同じである。

【0199】

Ｕ４１９試験について、約５０分経過時点での、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。

【0200】

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、約６０分経過時において、前記アッセンブリの曝されていない表面における約５００°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における約３８０°Ｆ未満の平均センサ温度示すという事実は、パネルが軽量、低密度であれば、Ｕ４１９基準下において、本開示の原理に基づいて形成されたパネルおよびそれらを使用するアッセンブリの驚くべき耐火性も示した。約６０分経過時での、前記アッセンブリの曝されていない表面における約４１５°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における約３２０°Ｆ未満の平均センサ温度を経験した多くのアッセンブリは、Ｕ４１９試験基準下における、本開示の原理に基づいて形成されたパネルおよびそれらを使用するアッセンブリが、それらの基準下における６０分の火災等級に適合し得ることを示した。

【0201】

５０、５５および６０分での、特定の最大センサ温度および平均センサ温度にかかわらず、試料実行１から１７からのパネルを使用するアッセンブリの結果は、試料実行２１および２２の市販のＸ型石膏パネルおよび表面がガラスの石膏パネルと比較した場合、さらに驚くべきものであった。試料実行１から１７と非常に重く、高密度な市販の試料との間の、重量および密度における非常に顕著な差異があれば、各５０、５５および６０分経過時の最大単一センサ温度および平均センサ温度における、非常により大きな差異が見えると予期されるであろう。試料実行１から１７のほとんどからのパネルの曝されていない表面についての平均センサ温度も、試料実行２１および２２の市販のパネルと比較して、大幅により軽量、低密度のそれらのパネルを反映しない。

【0202】

図２９Ａ−ｃの表ＸＩにも反映されるように、試料実行１８、１９および２０からのパネルを使用するアッセンブリの曝されていない側における最大単一センサ温度および平均センサ温度は、非常に類似しており、一部の例において、Ｕ４２３およびＵ３０５の手法下において試験されたアッセンブリにおける、市販の耐火性板より優れる。前記手法は両方とも、木製間柱を使用し、前記アッセンブリに重量負荷を付与する。例えば、試料実行１８からのパネルは、曝されていない側の温度を有するアッセンブリが、Ｕ４２３手法下において試験された０．０３２インチの鉄製間柱を使用するアッセンブリにおいて、市販の耐火性パネルである試料２２についてのアッセンブリと、５０、５５および６０分において、非常に類似することを証明した。それらの試験における試料実行１８からの本開示の原理に基づいて形成されたパネルを使用するアッセンブリについて、前記最大単一センサ温度は、約５０、５５および６０分経過時において、それぞれ、約２５５°Ｆ、２７０°Ｆおよび３８０°Ｆ未満であった。前記平均センサ温度は、約５０、５５および６０分経過時において、それぞれ、約２２０°Ｆ、２３５°Ｆおよび２５０°Ｆ未満であった。試料実行１８からの本開示の原理に基づいて形成された典型的なパネルは、実際に驚くべきことに、市販の試料実行２２である、ガラス繊維カバーシートを有する非常に重く、高密度の石膏パネルと、６０分での同等の単一センサ温度を証明した。この結果は、試料実行２２のパネル上のガラス繊維カバーシートが、紙のカバーシートを有する同じパネルと比較して、パネルの耐火性が向上とする考えられることからすると、特に注目に値する。

【0203】

同様に、Ｕ３０５の手法下で、木製間柱を使用するアッセンブリにおいて試験された試料実行１９および２０からのパネルは、約５０、５５および６０分経過時において、それぞれ、約２５０°Ｆ、２６０°Ｆおよび２６５°Ｆ未満の最大単一センサ温度を示した。それらのアッセンブリにおける前記平均センサ温度は、約５０、５５および６０分経過時において、それぞれ、約２３０°Ｆ、２４０°Ｆおよび２４５°Ｆ未満であった。

【0204】

さらに、一般に受け入れられているＵＬ基準下において、図２９Ａ−ｃの表ＸＩにおけるデータは、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が、Ｕ４１９手法下における市販の「１時間」耐火性石膏パネルと同様の認定に必要な基準と一致し得る、または、上回り得たことを示す。例えば、表ＸＩで報告された、試料実行１７からの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、とりわけ、本開示のパネルを使用するアッセンブリの燃焼試験は、Ｕ４１９仕様の市販の「１時間」耐火性パネル基準に適合するであろう。Ｕ４１９に準拠し、試料実行１７からのパネルを使用して製造されたアッセンブリは、試験の開始での大気温度のプラス３２５°Ｆ未満の前記曝されていない側における単一センサ最大温度、および、大気温度のプラス２５０°Ｆ未満の平均センサ温度を証明した。その燃焼試験において、前記単一センサの最大値は、６０分１８秒経過するまで、要求温度を下回った。前記平均センサ温度は、６０分８秒経過するまで、その限界を下回った。その結果として、この試験から、試料実行１７のパネルを製造するのに使用される配合および手法は、Ｕ４１９基準下における１時間耐火性パネルとして適合するであろうことが確認された。

【0205】

同様の結果が、Ｕ４２３およびＵ３０５試験手法下において試験された、試料実行１８、１９および２０からの実施例パネルについて観察された。それらのアッセンブリの曝されていない表面におけるセンサについて使用される温度限界を、同じ方法で算出した（大気温度のプラス３２５°Ｆの単一センサ最大値、および、大気温度のプラス２５０°Ｆ未満の平均センサ温度）。試料実行１８について、前記単一センサ温度限界および前記平均センサ限界には、それぞれ、約６２分２７秒および６２分３５秒で到達した。試料実行１９および２０については、いずれか一方の限界が、試料実行１９について６３分４０秒および試料実行２０について６４分３５秒までに到達する前に、前記試験を終了した。これにより、本開示の原理に基づいて形成されたパネルが、それらの試験下において１時間の火災等級に適合するであろうことが確立された。

【0206】

したがって、実施例４Ａから４Ｅの上記データは、本開示の原理に基づいて形成された軽量、低密度のパネル、およびそれらを使用するアッセンブリが、市販のパネルの著しく大きい石膏含量を含まずに、非常に重く、高密度な市販のパネルと同等の、構造的完全性、ヒートシンクおよび断熱の特性（または同じものの組み合わせ）を提供することを示す。さらに、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が、（高温によりそれらの中でも変形および悪影響を受ける可能性が最も高いと考えられる）軽量鉄骨間柱を使用するアッセンブリにおいて、このような構造的完全性、ヒートシンクおよび断熱特性を示すという事実は、当業者には予測できなかったであろう。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。

【0207】

さらに、前記試験中の１つの関心事は、試料実行１、６から１０および１５が、燃焼試験に供されるアッセンブリにおける高温への耐性に影響を及ぼし得る製造中における関心事の影響を受けることであった。このような関心事は、潜在的なコアスタッコの水和問題
（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。

【0208】

（実施例５）
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。

【0209】

概要において、前記試験された試験片は、試験前の２４時間、約７０°Ｆおよび約５０％の相対湿度の状態にした。７／６４インチドリルビットを、前記試験片の厚みを貫通するパイロット穴を開けるのに使用した。ついで、前記試験片を、中央に直径３インチの孔を有する試験片支持プレートに置いた。前記試験片支持プレートは、試験釘の移動と垂直にした。前記パイロット穴を、釘の胴部先端に併せて整列させた。負荷を、最大負荷に到達するまで、１分あたり１インチの歪み速度で適用した。ピーク負荷を越した後にピーク負荷の約９０％において、前記試験を停止し、前記ピーク負荷を、釘抜き耐性として記録する。

【0210】

試料実行１から２０についての前記釘抜き耐性結果を、図３０の表ＸＩＩにまとめる。表ＸＩＩに示すように、４つの更なる試料である、試料実行２３から２６も、釘抜き耐性試験に供した。試料実行２３から２５は、本開示の原理に従って、図３０の表ＸＩＩに示すような重量および密度にバリエーションを有する、図１９の表Ｉおよび図２５Ａ−ｂの表ＶＩＩの試料実行１から２０の配合に基づいて製造された軽量、低密度の石膏パネルの実施例とした。試料実行２６は、約２２５０ｌｂ／ｍｓｆの重量および約４３ｐｃｆの密度を有する、市販の厚さ５／８インチの「１時間」耐火性ＳＨＥＥＴＲＯＣＫ（登録商標）銘柄ＦＩＲＥＣＯＤＥ（登録商標）Ｘ型石膏パネルとした。

【0211】

本開示の原理に基づいて形成された、典型的な軽量、低密度の石膏パネルについての平均釘抜き耐性値は、約７３ｌｂ−ｆをから約１０７ｌｂ−ｆを超える範囲であった。このことは、本開示の原理に基づいて形成されたパネルにおいて、低密度で、高膨張バーミキュライトを使用しているにもかかわらず、本開示のパネルが、非常に重く、高密度な耐火性石膏パネルと同等の最小釘抜き耐性値を達成し得ることを示す。本開示の原理に基づいて形成された前記パネルが、紙のカバーシートを有する５／８インチの石膏パネルについて、おおよそ９６ｌｂ−ｆである、市販の目的を満たす釘抜き耐性値を達成し得ることも示した。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。

【0212】

（実施例６）
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。

【0213】

概要において、前記試験された試験片は、試験前の２４時間、約７０°Ｆおよび約５０％の相対湿度の状態にした。１２インチ（３０５ｍｍ）×おおよそ１６インチ（４０６ｍｍ）の各４つの試料片を、境界に対して平行に１６インチの寸法を有するものを２つ、境界に対して垂直に１６インチの寸法を有するものを２つ、各石膏パネル試験片から切断した。中心に１４インチ（３５７ｍｍ）間隔で平行に試験片支持体を有する装置により、前記試験片に接触する表面の点において測定し、固定された平行の支持体で各試験片を中心に支持するのに使用される前記試験装置に、強固に取り付けられたプレートに取り付けた。負荷を、前記支持体間の中ほどにある類似のベアリングに適用した。前記境界に平行な長手方向を有する試験片について、各石膏パネル製品からの１つの試験片を上向きに、もう１つを下向きにして試験する。前記境界に垂直な長さを有する試験片について、各石膏パネル製品からの１つの試験片を上向きに、もう１つを下向きにして試験する。各試験条件について、重量ポンド（ｌｂ−ｆ）またはニュートン（Ｎ）における平均破壊荷重を算出し、報告した。前記試験条件は、（１）平行、上向き、（２）平行、下向き、（３）垂直、上向き、および（４）垂直、下向きである。

【0214】

試料実行１７、１８および１９からの試験片についての曲げ強度試験結果を、図３１の表ＸＩＩＩにまとめる。表ＸＩＩＩに示されるように、本開示の原理に基づいて形成された石膏パネルは、厚さ５／８”石膏パネル（すなわち、１４７ｌｂ−ｆ（６５４Ｎ）の前記パネル長さに対して垂直なベアリング境界を有し、４６ｌｂ−ｆ（２０５Ｎ）の前記パネル長さに対して平行なベアリング境界を有する）についての、ＡＳＴＭ Ｃ１３９６／Ｃ１３９６Ｍ−０６の仕様に説明される曲げ強度基準と一致するか、または、その基準を上回る。

【0215】

（実施例７）
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。

【0216】

概要において、前記試験された試験片は、試験前の２４時間、約７０°Ｆおよび約５０％の相対湿度の状態にした。コア硬度試験用の少なくとも１２インチ×３インチ（３０５ｍｍ×７６ｍｍ）の試料片を、各石膏パネル試験片の中心から切断した。端部硬度試験用の少なくとも１２インチ×３インチ（３０５ｍｍ×７６ｍｍ）の試料片を、各石膏パネル試験片の１ミリ切断した端部から切断した。前記コア硬度試料および前記端部硬度試料用の１２インチ（３０５ｍｍ）寸法は、石膏パネル試験片の境界に対して垂直である。境界硬度試験用の少なくとも１２インチ×３インチ（３０５ｍｍ×７６ｍｍ）の試料片を、各石膏パネル試験片の両端から切断した。前記境界硬度試料の１２インチ（３０５ｍｍ）寸法は、石膏パネル試験片の境界に対して平行である。

【0217】

前記試験装置の基部に前記試料を固定する手段を、前記試料表面が、前記試験装置の基部に対して垂直であり、スチールパンチの動きに対して平行であるように設けた。前記スチールパンチを、その中心軸が移動線に平行になるように配置する。前記試料を、その１２インチ（３０５ｍｍ）の寸法端に固定された垂直位置に固定する。おおよそ４インチ（１０２ｍｍ）空間を空けた３つの試験を、前記試料の一端から２±１／２インチ（５１±１３ｍｍ）の第１の試験領域を有する各試料に行う。前記スチールパンチを、前記試験領域に配置し、前記負荷を適用する。前記コア、端部または境界の硬度測定を、前記試料のコアにおいて、１／２インチ（１３ｍｍ）の距離でスチールパンチを押すのに必要とされる、重量ポンド（ｌｂ−ｆ）またはニュートン（Ｎ）における負荷として報告する。前記試験片のコア、端部および境界の硬度を、３つの試料測定の平均として報告する。

【0218】

試料実行１７、１８および１９からの試験片についての、前記コア、端部および境界の硬度試験結果を、図３２Ａ−ｃの表ＸＩＶにまとめる。表ＸＩＶに示されるように、本開示の原理に従って形成された石膏パネルは、石膏パネルについてのＡＳＴＭ Ｃ１３９６／Ｃ１３９６Ｍ−０６の仕様に説明される、前記コア、端部および境界の硬度基準（すなわち、１１ｌｂ−ｆ（４９Ｎ））と一致するか、または、上回る。

【0219】

（実施例８）
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。

【0220】

全てのアッセンブリは、前記アッセンブリの両面における単層の壁材からなる。さらに、前記アッセンブリを、前記壁の空洞に、約３−１／２”のガラス繊維防音材を含む、および含まずに試験した。本開示の原理に基づいて形成された典型的な軽量、低密度の石膏パネルは、約１９００ｌｂ／ｍｓｆの平均重量、および、約３６ｐｃｆのコア密度を有した。

【0221】

前記パネルアッセンブリおよび、ＡＳＴＭ Ｅ９０／仕様 ＡＳＴＭ Ｅ４１３に基づいて測定される、ＳＴＣを含む音響伝達試験の結果を、図３３の表ＸＶにまとめる。本開示の原理に基づいて形成されたパネルを使用し、鉄製間柱で製造されたアッセンブリは、市販のより高い密度のＸ型パネルで構築された鉄製間柱アッセンブリに対応して典型的に見出されるより、約１−２ポイント低いＳＴＣを示した。しかしながら、木製枠上の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、市販のＸ型パネルを使用する同等のアッセンブリについての典型的な値と非常に類似するＳＴＣ値を得た。３ポイント未満の任意のＳＴＣ差は、訓練されていない人間の耳により認識できないと一般的に理解される。したがって、本開示の原理に基づいて形成されたパネルの実施例におけるＳＴＣ値と、市販のＸ型パネルとの、全体で１から２ポイントの差は、ほとんどの聞き手に認識できないはずである。これらの試験により示されるように、軽量、低密度の石膏パネルの実施例は、驚くべきことに、非常に重く、高密度の石膏パネルと非常に類似する音響伝達特性を有し、さらに、本願明細書に記載の他の利益を有する。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。

【0222】

（実施例９）
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。

【0223】

約７５００ＲＰＭで２．５分間の高せん断混合器操作を、シロキサンエマルジョンを製造するのに使用した。前記シロキサンエマルジョンを、スタッコおよび添加剤と混合し、１０秒間の含浸、プラス、１０秒間の高速ワーリングブレンダーでの混合により、スラリーを製造した。前記スラリーを、２”×２”×２”の立方体に成型し、１１５°Ｆで一晩乾燥させた、密度を、水／スタッコ比を変動することにより調節した。ＡＳＴＭ Ｃ１３９６の水吸収試験法を、７０°Ｆの水に２時間、乾燥した立方体を置き、増量パーセントを測定することで行った。

【0224】

前記試験結果を、表ＸＶＩの最終行に説明する。このデータは、約３０ｌｂ／ｆｔ^３の低さの立方体密度において、約５％を下回る水吸収が、約８から約１２ｌｂ／ＭＳＦのシロキサン使用量、および、約２．１５％の予めゼラチン化されたでんぷんにより達成されたことを示す。したがって、この実施例は、約２％より高い予めゼラチン化されたでんぷんの存在が、前記シロキサンと共に機能して、予期しない向上された耐水性を達成することを、確立する。

【0225】

（実施例１０）
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。

【0226】

前記実験室試料は、前記試料の調製において使用される高膨張バーミキュライトの種類および量のみが異なる。ＰａｌａｂｏｒａミクロンおよびＰａｌａｂｏｒａ超微粉（それぞれ、等級０および１）を、南アフリカから市販品を入手する。図１９に示すように、これらの南アフリカ等級のバーミキュライトは、米国の評点方式を使用する等級４のバーミキュライトと同等である。Ｐａｌａｂｏｒａ等級０は、米国の評点方式における市販の等級４のバーミキュライトと実質的に対応する粒子サイズ分布を有する。Ｐａｌａｂｏｒａ等級１は、米国の評点方式を使用する等級４のバーミキュライト試料より大きな粒子のより大きな部分を含むが、同試料と重なる、粒子サイズ分布を有する。

【0227】

前記実験室試料を、ＡＳＴＭ Ｐｕｂ．ＷＫ２５３９２に記載の高温収縮試験プロトコルを使用して評価し、実施例４Ｂ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３５の表ＸＶＩＩに報告する。各試料実行について、６つの試験用の試験片を、ＡＳＴＭ Ｐｕｂ．ＷＫ２５３９２に記載の高温収縮試験および高温厚み膨張（ｚ−方向）試験を使用して評価した。前記６つの試験用の試験片における結果の平均を、表ＸＶＩＩに見出す。前記試験は、高温収縮に対する高温厚み膨張（ｚ−方向）の比（ＴＥ／Ｓ）が、概ね、高膨張バーミキュライトの量を増加することにより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。

【0228】

前記実験室試料も、ＡＳＴＭ Ｐｕｂ．ＷＫ２５３９２に記載の高温断熱指標試験プロ
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。

【0229】

（実施例１１）
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。

【0230】

各成分の量を、ポンド、グラムまたは他の測定単位であり得る、重量「部」で提供する。コア配合における成分についての値を、パーセントとして表し、これは、重量パーセントとして、スタッコ成分に比較した成分量を意味する。前記成分量を、１０００平方フィートあたりのポンド（ｌｂ／ｍｓｆ）を単位として表し、前記報告された値は、おおよそであり、前記配合における成分の重量による量に基づいて、厚さ約５／８インチ（おおよそ０．６２５インチ、１５．９ｍｍ）のパネルの１０００平方フィートにおける、前記成分の重量による量と同等のものを算出した。

【0231】

各試料の配合について、乾燥成分を、ワーリングミキサーにおいて水と混合し、一貫して十分混合された石膏スラリーを提供した。ついで、厚さ約５／８インチ（おおよそ０．６２５インチ、１５．９ｍｍ）の、２枚のおおよそ１２インチ×１２インチ（３０．５ｃｍ×３０．５ｃｍ）のパネルを、各試料配合により形成した。前記パネルを形成するために、各試料配合からの前記スラリーを、ｍｓｆあたり約４８ポンドの上面紙と、ｍｓｆあたり約４２ポンドの下層紙との間に、ハンドキャストした。

【0232】

各キャストパネルを、スタッコの水和が実質的に完了し、ついで、約３５０°Ｆ（約１７７℃）で約２０分間、および、約１１０°Ｆ（約４０℃）で約４８時間乾燥するまで、固まらせた。前記配合の含水量を、固まり、乾燥させたハンドキャスト試料の望ましい重量および密度を提供するのに使用した。泡は、前記試料配合には添加しなかった。下記についてのおおよその値を、図３８、４０および４１、表ＸＸａからＸＸＩＩｂに報告する。配合試料１から２０から形成されたパネルについて、パネル密度（立方フィートあたりのポンド）、高膨張バーミキュライト％、ｌｂ／ｍｓｆにおけるおおよそのスタッコ重量、おおよそのＡＴＨ％および、ｌｂ／ｍｓｆにおけるＡＴＨのおおよそ重量を報告する。

【0233】

各パネルから、１０枚の４インチのディスクを切断した。２つのセット（前記１０枚のディスク中の４枚のディスク）を、高温断熱指標試験用に使用した。残りの６枚のディスクを、高温収縮試験および高温厚み膨張試験用に使用した。前記高温断熱指標の結果は、２つの測定値の平均（すなわち、２つのセットそれぞれの測定値の平均）である。前記報告された高温収縮および高温厚み膨張のパーセントは、６つの測定値の平均（すなわち、
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。

【0234】

実施例１１Ａから１１Ｃに記載の前記高温断熱指標（「ＴＩ」）は、重量による所定量のＡＴＨが、重量による当量のスタッコより、高温断熱指標の向上により効果的であることを示す。高膨張バーミキュライトの存在の有無により、これらの試験結果は、一般的に、約４０から５０ｌｂｓ／ｍｓｆのＡＴＨが、１００ｌｂｓ／ｍｓｆ以上のスタッコ（このスタッコ量は、スタッコ源および純度により変動し得る。）と同様の断熱保護を提供することを示す。この試験は、前記パネルの高温収縮特性および高温厚み膨張特性における任意の著しい悪影響なしに、高膨張バーミキュライトと共に、ＡＴＨを使用し得ることも示す。実施例１１Ａから１１Ｃのパネルは、一般的に、約１０％以下の高温収縮値、および、約０．２以上の高温収縮に対する高温厚み膨張（ｚ−方向）の比（ＴＥ／Ｓ）を示し続けた。一部の配合において、前記データは、ＡＴＨ添加剤が、前記パネルの高温収縮特性および高温厚み膨張特性を改善することも示す。これらの試験を実験室作製試料で行ったにもかかわらず、同等の結果が、完全製品配合および過程を使用して達成されるであろうこと、ならびに、前記乾燥させたパネルの固まった石膏コアにおける空気細孔を生成するためのコア配合における泡の追加を含むことが予期される。

【0235】

（実施例１１Ａ）
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。

【0236】

各コア配合試料１から９を、パネルに成型し、高温断熱指標、高温収縮および高温厚み膨張を、前述のように試験した。前記各試料配合から成型され、乾燥させたパネルは、表ＸＸａおよびＸＸｂならびに図３８Ａおよび３８Ｂそれぞれに報告された、密度、高膨張バーミキュライト含量、スタッコ、ＡＴＨおよびＴＩについてのおおよその値を有した。表ＸＸａは、両方とも高膨張バーミキュライトを含まず、ＡＴＨを含まない（試料１）コア配合と、減少したスタッコ含量と共に４％のＡＴＨを含む（試料２）コア配合との差も報告する。表ＸＸｂは、全てが７％の高膨張バーミキュライトを含み、ＡＴＨを含まない（試料３）コア配合と、減少した量のスタッコを含む向上した量のＡＴＨを含むコア配合（試料４および９）との、ＴＩ値についての差を同様に報告する。表ＸＸｃ、図３８Ｃは、各コア配合試料１から９から製造されたパネルについての、おおよその密度、高膨張バーミキュライト％、ＡＴＨ％、高温収縮の結果および高温厚み膨張の結果を報告する。

【0237】

表ＸＸａは、約２０ポンド／ｍｓｆのスタッコ減少にもかかわらず、約１分までのパネ
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。

【0238】

試料配合３から９は、約２３から約２６分のＴＩにおける向上を提供した。これらの配合にＡＴＨを添加する効果を、さらに、図３９にまとめる。同図は、試料配合３から９で製造されたパネルの分におけるＴＩ対ＡＴＨ％をプロットする。図３９および表ＸＸｂに示すように、約５％以下のＡＴＨを含むことにより、試料配合３から６は、試料５および６では、コア配合において約２５ｌｂ／ｍｓｆのスタッコ量を減少させたにもかかわらず、ＴＩが約２分程度向上した。同様に、１０％のＡＴＨを含み、約１５ｌｂ／ｍｓｆのスタッコを減少させた試料配合８において、ＴＩが、約３．３分程度向上した。おおよそ同じスタッコ含量を有する試料−試料５、６、７および８の各セットからの試験結果も、ＡＴＨの量を増加させることが、ＴＩ値の向上を提供することを示す。

【0239】

ＡＴＨを含む配合試料３から９は、高温収縮および高温厚み膨張における結果の改善も示す。ＡＴＨを含まず、高膨張バーミキュライトを含まない配合試料１は、約１９％の高温収縮および約−２４％の高温厚み膨張を有する。試料２に４％のＡＴＨを添加することにより、前記高温収縮は約９％に改善し、前記高温厚み膨張は約−１１．５％に改善した。試料３から９に約７％の高膨張バーミキュライトを添加することにより、大幅なスタッコ減少（例えば、試料８）にもかかわらず、さらに、高温収縮が約５％に、高温厚み膨張が約１８％への改善が示される。

【0240】

さらに、試料９の配合は、少なくとも約７５ｌｂ／ｍｓｆによる配合のスタッコ含量を低減し、約４％のＡＴＨおよび約７％の高膨張バーミキュライトを使用したにもかかわらず、２３分以上での所望のＴＩを達成可能であることを示す。前記配合試料９も、このような減少されたスタッコ含量を有するコア配合が、少なくとも約１２％の収縮割合を低減することにより、高温収縮特性を改善し、約３０％以上による膨張割合を向上することにより、高温厚み膨張特性を改善し得ることを示す。配合試料３および９と、試料４および５とから製造されたパネルの比較により、ＡＴＨを、少なくとも約１．７から２部のスタッコに対して、約１部のＡＴＨの割合で、同様のＴＩ特性を維持しながら、スタッコを置換し得ることが示される。前記置換割合は、スタッコの供給源およびコア配合により、かなり変動し得る。さらに、所定のスタッコ配合について、前記置換割合を、ＴＩの減少が望まれる場合は向上し、より大きいＴＩ特性が望まれる場合は低減し得る。

【0241】

（実施例１１Ｂ）
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。

【0242】

各コア配合試料１０から１７を、前述のように、パネルに成型し、高温断熱指標、高温収縮および高温厚み膨張について試験した。各試料配合からの前記成型され、乾燥させた
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。

【0243】

表ＸＸＩａは、ここでは、一定のスタッコ含量で、約０．１分から約１．５分のＴＩの向上をもたらすのに有効なＡＴＨの量（ここでは、２％、４％および７％）を添加することの利益を示す。表ＸＸＩｂは、ＡＴＨ％を一定に保ち、１００ポンドのスタッコを除去する、コア配合試料１５および１６の効果を示す。これにより、１．３分のＴＩ低下を生じるが、ＴＩは約２４分を超えており、試料１５および１６の両方は、耐火性用途に受け入れられるであろう。同様に、試料１７は、約２３分のＴＩを維持しながら、前記ＡＴＨ量を約４％に低下させ、前記コア配合におけるスタッコ量を約１００ｌｂ／ｍｓｆ相当量低下させ得ることを示す。これも、耐火性用途に受け入れられると考えられる。表ＸＸＩｂの結果は、有効量のＡＴＨが、前記配合に使用されるスタッコの量を低減しながら、所定のレベルでのＴＩ（例えば、約２３分）を維持するのに使用し得ることを示す。

【0244】

表ＸＸＩｃ、図４０Ｃは、コア配合試料１０から１７で製造されたパネルからの、高温収縮および高温厚膨張の結果を示す。これらの結果は、スタッコＢおよび配合試料１０から１７を使用することにより、高温収縮および高温厚膨張の結果が、実質的に、ＡＴＨの添加により変化しないことを示す。このことは、約１００ｌｂ／ｍｓｆ相当量のスタッコ低減を伴う配合にさえ当てはまる（試料１６および１７を参照のこと。）。

【0245】

（実施例１１Ｃ）
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。

【0246】

各コア配合試料１８から２０を、前述のように、パネルに成型し、高温断熱指標、高温収縮および高温厚み膨張について試験した。各試料配合からの前記成型され、乾燥させたパネルは、表ＸＸＩＩａおよびＸＸＩＩｂ、図４１Ａおよび４１Ｂ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ＸＸＩＩａは、ＡＴＨを含まないスタッコＣを使用して製造されるコア配合（試料１８）と、スタッコの約３重量％のＡＴＨを含むコア配合との、ＴＩ値の差を報告する。前記スタッコＣ量を、約１４５０ｌｂ／ｍｓｆ（試料１９）相当量から約３０ポンドにより、約１４８０ｌｂ／ｍｓｆ（試料２０）に増加させた。各配合は、スタッコの約
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。

【0247】

表ＸＸＩＩａは、それらの配合で製造されたパネルにおける、（試料１８と試料１９および２０とを比較して）約１分近いＴＩを向上するのに有効なＡＴＨの量（ここでは、前記スタッコの約３重量％）を添加することの利益を示す。表ＸＸＩＩａは、前記パネルのＴＩが、前記配合に約３０ｌｂ／ｍｓｆのスタッコＣの添加、かなりの量の充填材料（不純物）をコアに添加することにより改善しなかったことを示す。表ＸＸＩＩｂは、一部の配合において、スタッコの約３重量％のＡＴＨの添加が、高温収縮についての許容範囲の値（Ｓ）、例えば、約１０％以下、および高温厚み膨張、例えば、正の膨張を維持することを示す。一部の例では、スタッコに対して約２５重量部のＡＴＨの添加が、（試料１８と試料１９とを比較して）高温収縮を改善し得る。

【0248】

本願明細書で引用された出版物、特許出願および特許を含む全ての参考文献について、同内容を参照により、本願明細書に組み込む。各参考文献が、参照により組み込まれるために、個々に具体的に示され、本願明細書においてその内容で説明される。

【0249】

本発明に記載の文脈における、「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」ならびに類似の指示対象の用語の使用は、特に断らない限りまたは内容によって明確に矛盾しない限り、単数形および複数形の両方に及ぶものと解釈される。本願明細書において、値の範囲についての記述は、特に断らない限り、その範囲に含まれるそれぞれ別々の値について、個々に言及する簡潔にした方法として役立つことを単に目的とする。それぞれ別々の値は、本願明細書で個々に言及されたかのように、明細書中に組み込まれる。本願明細書に記載の全ての方法は、特に断らない限りまたは内容によって明確に矛盾しない限り、任意の適切な順序で行い得る。本願明細書において提供される任意の例示および全ての例示、または例示となる用語（例えば、「など」）の使用は、本発明をより理解を容易にすることを単に目的とし、特に主張しない限り、本発明の範囲について限定をもたらすものではない。明細書中に無い用語は、本発明の実施に必須のものとして、任意の請求しない要素を示すものと解釈されるべきである。

【0250】

この発明の好ましい態様および実施形態を、本発明の実行について、本発明者が知るベストモードを含めて、本願明細書に記載する。説明された実施形態は、単に例示であり、本発明の範囲を限定するように扱ってはならないと理解すべきである。

【0251】

［付記のリスト１］
［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／ｍ^３）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。
［付記２］
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。
［付記３］
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。
［付記４］
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。
［付記５］
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／ｍ^３））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。
［付記６］
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。
［付記７］
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。
［付記８］
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。
［付記９］
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。
［付記１０］
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。
［付記１１］
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。
［付記１２］
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。
［付記１３］
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。
［付記１４］
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。
［付記１５］
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。
［付記１６］
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。
［付記１７］
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。
［付記１８］
（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。
［付記１９］
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／ｍ^３）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。
［付記２０］
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。
［付記２１］
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。
［付記２２］
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。
［付記２３］
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。
［付記２４］
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。
［付記２５］
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。
［付記２６］
（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２７］
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。
［付記のリスト２］
［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／ｍ^３）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。
［付記２］
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／ｍ^３））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。
［付記３］
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。
［付記４］
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。
［付記５］
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。
［付記６］
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。
［付記７］
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。
［付記８］
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。
［付記９］
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。
［付記１０］
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。
［付記１１］
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。
［付記１２］
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／ｍ^３）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。
［付記１３］
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。
［付記１４］
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。
［付記１５］
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。
［付記１６］
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。
［付記１７］
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。
［付記１８］
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。
［付記１９］
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。
［付記２０］
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。
［付記２１］
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。
［付記２２］
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。
［付記２３］
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。
［付記２４］
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／ｍ^３）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。
［付記２５］
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。
［付記２６］
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。
［付記２７］
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。
［付記２８］
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。
［付記２９］
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。
［付記３０］
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。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25A】

【図25B】

【図26A】

【図26B】

【図27】

【図28A】

【図28B】

【図29A】

【図29B】

【図29C】

【図30】

【図31】

【図32A】

【図32B】

【図32C】

【図33】

【図34A】

【図34B】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38A】

【図38B】

【図38C】

【図39】

【図40A】

【図40B】

【図40C】

【図41A】

【図41B】