特表2023-502497酸変性粉体を含むスラリー、このスラリーから作製される石膏ボード、およびこの石膏ボードを作製する方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-01-24
(54)【発明の名称】酸変性粉体を含むスラリー、このスラリーから作製される石膏ボード、およびこの石膏ボードを作製する方法
(51)【国際特許分類】
B28B 1/30 20060101AFI20230117BHJP
C04B 28/14 20060101ALI20230117BHJP
C04B 22/14 20060101ALI20230117BHJP
C04B 24/38 20060101ALI20230117BHJP
【ＦＩ】
B28B1/30 101
C04B28/14
C04B22/14 A
C04B24/38 Z
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022529767
(86)(22)【出願日】2020-11-18
(85)【翻訳文提出日】2022-06-17
(86)【国際出願番号】 US2020061003
(87)【国際公開番号】W WO2021101960
(87)【国際公開日】2021-05-27
(31)【優先権主張番号】62/939,173
(32)【優先日】2019-11-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/025,003
(32)【優先日】2020-09-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】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】サン、イーチュン
(72)【発明者】
【氏名】ヘンフィル、マーク
【テーマコード（参考）】
4G052
4G112
【Ｆターム（参考）】
4G052DA01
4G052DA08
4G052DB14
4G052DC05
4G112MB12
4G112PB10
4G112PB39
(57)【要約】
酸変性粉体および酸変性粉体を作製する方法が開示される。酸変性粉体は、望ましくは、乾式製粉プロセスを使用して調製される。出発粉体を強酸と組み合わせて、混合物を形成する。混合物を加熱する。中和剤を添加して、混合物のｐＨを上昇させる。必要に応じて、混合物を乾燥させることができ、あらゆる凝集体を除去することができる。酸変性粉体は、石膏ボードに１つ以上の石膏層を調製するためのスラリーに結合剤として使用することができる。石膏ボードを作製する方法であって、（ａ）酸変性粉体を形成することと、（ｂ）酸変性粉体を少なくとも水およびスタッコに添加して、スラリーを形成することと、（ｃ）スラリーを、第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間に石膏ボードコアを形成するように配置して、湿式アセンブリを形成することと、（ｄ）湿式アセンブリを石膏ボードに切断することと、（ｅ）石膏ボードを乾燥させることと、を含む、方法が特許請求される。水と、スタッコと、ＨＷＶＡ試験に従って測定される場合、５０ＢＵ～４２０ＢＵの熱水粘度を有する少なくとも１つの酸変性粉体と、を含む、スラリーが特許請求される。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
石膏ボードを作製する方法であって、（ａ）（ｉ）乾式製粉プロセスからの出発粉体と、カルシウムイオンのキレート化を実質的に回避する強酸と、を組み合わせて、混合物を形成することと、（ｉｉ）前記混合物を加熱することと、（ｉｉｉ）前記混合物に中和剤を添加して、約４．０～約７．５のｐＨを達成することと、によって、酸変性粉体を形成することと、
（ｂ）前記酸変性粉体を少なくとも水およびスタッコに添加して、スラリーを形成することと、
（ｃ）前記スラリーを、第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間に石膏ボードコアを形成するように配置して、湿式アセンブリを形成することと、
（ｄ）前記湿式アセンブリを石膏ボードに切断することと、
（ｅ）前記石膏ボードを乾燥させることと、を含む、方法。
【請求項2】
前記中和剤を添加した後に前記混合物を乾燥させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記混合物から凝集体を除去することをさらに含み、前記凝集体が、少なくとも約３００μｍ（例えば、約３００μｍ～約１０００μｍ）の直径を有し、前記凝集体が、前記混合物の乾燥前または乾燥後に除去される、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記石膏ボードが、ＡＳＴＭ ４７３－１０の方法Ｂに従って、少なくとも約７０重量ポンドの釘抜き抵抗を有し、前記石膏ボードが、少なくとも１１ポンドのコア硬度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
ボードを作製する方法であって、（ａ）（ｉ）乾式製粉プロセスから得られた出発トウモロコシ粉と、硫酸と、を組み合わせて、混合物を形成することと、（ｉｉ）前記混合物を約５０℃～約１００℃の温度で加熱することと、（ｉｉｉ）前記混合物に炭酸ナトリウムを添加して、約４．０～約７．５のｐＨを達成して、酸変性粉体を形成することと、（ｉｖ）少なくとも約３００μｍのサイズを有する大きな凝集体を濾過することと、（ｖ）前記混合物を乾燥させることと、によって、酸変性粉体を形成することであって、前記酸変性粉体が、ＨＷＶＡ試験に従って測定される場合、約５０ＢＵ～約４２０ＢＵの熱水粘度を有する、形成することと、
（ｂ）前記酸変性粉体を少なくとも水およびスタッコに添加して、スラリーを形成することと、
（ｃ）前記スラリーを、第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間にボードコアを形成するように配置して、湿式アセンブリを形成することと、
（ｄ）前記湿式アセンブリをボードに切断することと、
（ｅ）前記ボードを乾燥させることと、を含む、方法。
【請求項6】
前記混合物が、約９７重量％～約９９．５重量％の粉体、および約０．５重量％～約３重量％の酸を含有し、前記重量パーセントが、前記混合物の総重量に関連している、請求項５に記載のボードを作製する方法。
【請求項7】
前記石膏ボードが、ＡＳＴＭ ４７３－１０の方法Ｂに従って、少なくとも約７０重量ポンドの釘抜き抵抗を有し、前記石膏ボードが、少なくとも１１ポンドのコア硬度を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
水と、スタッコと、ＨＷＶＡ試験に従って測定される場合、約５０ＢＵ～約４２０ＢＵの熱水粘度を有する少なくとも１つの酸変性粉体と、を含む、スラリー。
【請求項9】
請求項８に記載のスラリーから作製される、石膏ボード。
【請求項10】
前記石膏ボードが、ＡＳＴＭ ４７３－１０の方法Ｂに従って、少なくとも約７０重量ポンドの釘抜き抵抗を有し、前記石膏ボードが、少なくとも１１ポンドのコア硬度を有する、請求項９に記載の石膏ボード。【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年１１月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／９３９，１７３号からの優先権の利益を主張するものであり、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０１９年１１月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／９３９，１７３号からの優先権の利益を主張するものであり、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
デンプンは一般に、２種類の多糖類（アミロースおよびアミロペクチン）を含有し、炭水化物として分類される。一部のデンプンは、典型的には熱的手段によって、アルファ化される。一般に、アルファ化デンプンは、冷水で分散液、ペースト、またはゲルを形成することができる。アルファ化デンプンは、一般的に消化可能であり、多数の様式で、例えば、様々な食品（例えば、ベーキング、スナック、飲料、菓子、乳製品、肉汁、調理食品、ソース、および肉）への、および医薬品における、添加剤として使用されている。
【0003】
アルファ化デンプンの別の用途は、石膏壁板の調製における結合剤としての用途である。この点に関して、ボードの製造中、スタッコ（すなわち、硫酸カルシウム半水化物の形態の焼石膏）、水、デンプン、および必要に応じて他の成分が、典型的には、ピンミキサ（当該技術分野においてこの用語が使用される）内で混合される。当該技術分野で既知であるピンレスミキサも使用することができる。スラリーが形成され、ミキサから、スキムコート（存在する場合）のうちの１つがすでに（多くの場合、ミキサの上流で）適用されたカバーシートを運ぶ移動コンベヤ上に排出される。スラリーは、紙上に広げられる（任意選択的にスキムコートが紙上に含まれている）。スキムコートの有無にかかわらず、別のカバーシートがスラリー上に適用され、例えば、形成プレートなどを用いて、所望の厚さのサンドイッチ構造を形成する。
【0004】
混合物を鋳造し、固化させ、焼石膏と水との反応により硬化（すなわち、再水和）石膏を形成し、結晶性水和石膏（すなわち、硫酸カルシウム二水和物）のマトリックスを形成する。硬化石膏結晶のインターロッキングマトリックスの形成を可能にし、それにより、生成物中の石膏構造に強度を付与するのは、所望する焼石膏の水和である。残りの遊離（すなわち、未反応）水を除去して、乾燥生成物を得るために、熱が必要とされる（例えば、窯内で）。
【0005】
多くの場合、結合剤としてアルファ化デンプンを使用すると、石膏ボード製造プロセスに水需要が追加される。水需要を補い、製造中に十分な流動性を確保するために、典型的には、スタッコスラリーに水が添加される。この余剰水は、乾燥時間の増加、製造ラインの速度の低下、および／またはエネルギーコストの上昇など、製造における非効率性を生み出す。
【0006】
本発明者らはまた、アルファ化され、部分的に加水分解されたデンプンを調製するための技術が完全に満足のいくものではないことを発見した。そのようなアルファ化され、部分的に加水分解されたデンプンを調製するための従来の方法は、効率的ではなく、高いエネルギーコストに悩まされている。一部の従来技術は、大量の水を必要とし、次いでその水を乾燥させる必要があった。したがって、特により低い水需要を呈する、壁板製造のための結合剤を調製する改善された方法が当該技術分野において必要とされている。
【0007】
この背景技術の記載は、読み手を補助するために本発明者らによって作成されており、従来技術の参照としても、示された問題のうちのいずれもそれら自体が当該技術分野において理解されたという指示としてもみなされるものではないことが理解されるであろう。記載される原理は、いくつかの点および実施形態では、他のシステムに固有の問題を軽減できるが、保護される技術革新の範囲は、本明細書に記述される任意の特定の問題を解決する特許請求される発明の能力によってではなく、添付の特許請求の範囲によって定義されることが理解されるであろう。
【発明の概要】
【0008】
本発明は、石膏ボードの調製において特定の有用性を有する結合剤、ならびに結合剤を調製する方法を提供する。結合剤は、酸変性粉体の形態である。本発明はまた、酸変性粉体に関連するスタッコスラリー、石膏ボード、および石膏ボードを作製する方法を提供する。
【0009】
したがって、一態様では、本発明は、酸変性粉体を調製する方法を提供する。ある特定の好ましい実施形態では、この方法は、出発粉体と、カルシウムイオンのキレート化を実質的に回避する強酸と、を組み合わせて、混合物を形成することを含む。混合物を加熱する。混合物に中和剤を添加して、約４．０～約７．５のｐＨを達成して、酸変性粉体を形成する。
【0010】
別の態様では、酸変性粉を作成する方法は、トウモロコシ粉と、硫酸と、を組み合わせて、混合物を形成することを含む。混合物は、約５０℃～約１００℃の温度で加熱する。加熱した混合物に炭酸ナトリウムなどの中和剤を添加して、好ましくは約４．０～約７．５のｐＨを達成して、酸変性粉を形成する。必要に応じて、大きな凝集体は、例えば、メッシュふるい（Ｎｏ．５０メッシュふるいなど）を使用して濾過する。酸変性粉体を乾燥させる。当該技術分野で既知であり、かつ本明細書にさらに記載されるように、酸変性粉体は、ＨＷＶＡ（熱水粘度アッセイ）試験に従って測定される場合、好ましくは、約５０ＢＵ～約４２０ＢＵの熱水粘度を有する。
【0011】
別の態様では、本発明は、石膏ボードを提供する。ボードは、２つのカバーシート間に配置された硬化石膏コアを含む。コアは、スタッコと、水と、酸変性粉体と、を含む、スラリーから形成される。酸変性粉体は、ＨＷＶＡ試験に従って測定される場合、約５０ＢＵ～約４２０ＢＵの熱水粘度を有する。
【0012】
別の態様では、本発明は、ボードを作製する方法を提供する。この方法は、酸変性粉体を形成することを含む。ある特定の好ましい実施形態では、酸変性粉体は、出発粉体と、カルシウムイオンのキレート化を実質的に回避する強酸と、を組み合わせて、混合物を形成することによって形成される。混合物を加熱する。加熱した混合物に中和剤を添加して、約４．０～約７．５のｐＨを達成して、酸変性粉体を形成する。酸変性粉体を少なくとも水およびスタッコと混合して、スタッコスラリーを形成する。スタッコスラリーは、第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間に配置されるボードコアを形成して、湿式アセンブリを形成する。湿式アセンブリをボードに切断し、ボードを乾燥させる。
【0013】
別の態様では、ボードを作製する方法は、酸変性粉体を形成することを含む。酸変性粉体は、出発トウモロコシ粉と、硫酸と、を組み合わせて、混合物を形成することによって形成される。混合物は、約５０℃～約１００℃の温度で加熱する。加熱した混合物に炭酸ナトリウムを添加して、約４．０～約７．５のｐＨを達成して、酸変性粉体を形成する。少なくとも約３００μｍのサイズを有する大きな凝集体は濾過される。混合物を乾燥させて、酸変性粉体を形成する。酸変性粉体は、ＨＷＶＡ試験に従って測定される場合、約５０ＢＵ～約４２０ＢＵの熱水粘度を有する。酸変性粉体を少なくとも水およびスタッコと混合して、スタッコスラリーを形成する。スタッコスラリーは、第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間にボードコアを形成して、湿式ボードアセンブリを形成する。湿式ボードアセンブリをボードに切断し、ボードを乾燥させる。
【0014】
別の態様では、本発明は、水と、スタッコと、少なくとも１つの酸変性粉体と、を含む、スタッコスラリーを提供する。粉体は、例えば、ＨＷＶＡ試験に従って測定される場合、約５０ＢＵ～約４２０ＢＵの熱水粘度を有し得る。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】実施例１に考察されるＢＵ（ｙ軸）対時間（ｘ軸）の粘度のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明は、少なくとも部分的に、石膏ボードの調製における原料として使用することができる結合剤を提供することに基づく。結合剤は、とりわけ、石膏ボードの強度を増強するために提供される。石膏ボードは、１つ以上の石膏層を含有し、この石膏層は、スタッコ、水、および他の所望の成分、例えば、発泡剤、分散剤、ポリホスフェート、促進剤、遅延剤などを含有する、スラリーから形成される。結合剤は、酸変性粉体の形態である。
【0017】
粉体は、通常、デンプンおよびタンパク質を２つの最大の構成成分として構成される。粉体は、他の構成成分、例えば、油、脂肪、およびセルロース繊維を含むことができる。従来の技術などで結合剤として使用するためにデンプンを単離する代わりに、本発明は、結合剤として酸変性粉体を提供する。本発明の一態様では、本発明者らは、驚くべきことに、かつ予想外に、乾式製粉プロセスを介して粉体を効率的に調製することができることを発見した。有利なことに、乾式製粉プロセスは、デンプン結合剤を作製する従来の方法のように余剰水を必要としないため、効率的な方式で結合剤の調製を可能にする。結合剤の作製において水を必要とすることは、投入コストだけでなくエネルギー需要を必要とし、水の除去を遅延させる。
【0018】
一態様では、本発明は、酸変性粉体を作製する方法を提供する。好ましい実施形態では、酸変性粉体は、酸変性粉体の代わりに典型的なアルファ化デンプンを含むことのみが異なる同様のスタッコスラリーよりも、スタッコスラリーに使用される場合により低い水需要を有する。そのような実施形態では、この方法は、出発粉体と、カルシウムイオンのキレート化を実質的に回避する強酸と、を組み合わせて、均一または不均一な混合物を形成することを含む。同様に、酸変性粉体の作製に使用される他の成分（例えば、中和剤）が、カルシウムイオンのキレート化を回避するために選択されることが望ましい。いかなる特定の理論にも拘束されることを望むものではないが、カルシウムイオンのキレート化は、カルシウムとの配位錯体を形成するか、またはそうでなければ石膏結晶の形成を妨げる可能性があるため、望ましくない。この干渉は、形成される石膏結晶の数の減少、石膏結晶の形成速度の低下、石膏結晶間の相互作用の低下などをもたらす場合がある。
【0019】
望ましくは、酸変性粉体の調製は、余剰水を必要とする従来のスラリー反応ではない乾式製粉プロセスおよび乾式酸変性プロセスからの粉体を使用する。好ましい実施形態では、粉体の調製は、粉砕およびふるい分けを伴う。いくつかの実施形態では、混合物は、約３０％未満の水分を含有する。出発粉体と酸との均一または不均一な混合物を加熱して、粉体中のデンプンを加水分解する。塩基形態の中和剤を加熱後に混合物に添加して、ｐＨをより中性のレベル、例えば、約４．０～約７．５に上昇させる。いくつかの実施形態では、この方法は、混合物を乾燥させることをさらに含む。必要に応じて、この方法は、乾燥前または乾燥後に、酸変性粉体の凝集体を除去することをさらに含む。
【0020】
任意の好適な出発粉体を、強酸との混合物の形成に使用することができる。望ましい粉体は、スタッコが水との反応によって硬化石膏に変換される際に結晶化プロセスを実質的に妨げないタンパク質を含有する。好ましい実施形態では、出発粉体は、トウモロコシ粉、ソルガム、米粉、ジャガイモ粉、またはそれらの任意の組み合わせを含有する。いくつかの実施形態では、粉体は、トウモロコシ粉またはソルガムである。これらの粉体は、小麦粉よりも好ましい。好ましい実施形態では、小麦粉は、除外されるべきである。なぜなら、本発明者らは、小麦粉がカルシウムイオンと結合またはキレート化するタンパク質を含有し、それによって強固な石膏結晶化の形成を妨げることを発見しているためである。いくつかの好ましい実施形態では、出発粉体は、トウモロコシ粉である。トウモロコシ粉中のタンパク質は、石膏結晶化に対してわずかな遅延効果を有し得るが、小麦粉よりはるかに少ない。
【0021】
出発粉体は、任意の好適な量のデンプンを含有することができる。いくつかの実施形態では、出発粉体は、少なくとも約７０重量％のデンプンを含有する。いくつかの実施形態では、出発粉体は、少なくとも約８０重量％のデンプンを含有する。出発粉体は、任意の好適な平均粒子サイズを含有することができる。いくつかの実施形態では、出発粉体粒子の少なくとも約８０％が、５０メッシュふるいを通過する。いくつかの実施形態では、出発粉体粒子の少なくとも約９０％、例えば、少なくとも約９５％が、５０メッシュふるいを通過する。
【0022】
強酸は、例えば、噴霧または任意の他の所望の技術によって粉体に添加される。当該技術分野で理解されているように、ｐＫａ値を使用して酸の強度を測定することができ、ｐＫａ値が低いほど酸は強くなる。いくつかの実施形態では、強酸は、０未満のｐＫａを有する。いくつかの実施形態では、強酸は、約０～約－１０のｐＫａを有する。いくつかの実施形態では、強酸は、硫酸、硝酸、塩酸、またはそれらの任意の組み合わせである。硫酸は、石膏結晶化を目立って妨げないため、好ましい。
【0023】
組み合わせられるとき、出発粉体および酸は、任意の好適な量および重量比であり得る。いくつかの実施形態では、酸と出発粉体との混合物は、約９７重量％～約９９．５重量％の粉体、および約０．５重量％～約３重量％の酸を含有し、重量パーセントは、混合物の総重量に関連している。いくつかの実施形態では、出発粉体および酸は、約９７：３～約９９．５：０．５、例えば、約９８：２～約９９．５：０．５、例えば、約９９：１～約９９．５：０．５の重量比で組み合わせることができる。
【0024】
粉体の酸加水分解反応は、好ましくは熱下で実施される。好ましい実施形態では、加熱は、ＨＷＶＡ試験に従って測定される場合、約５０ブラベンダーユニット（ＢＵ）～約４２０ＢＵの熱水粘度を達成するのに十分である。加熱に好適な任意の温度および期間を使用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、加熱は、約５０℃～約１００℃（例えば、約７０℃～約９０℃）の温度で行われる。いくつかの実施形態では、加熱は、約９０分～約１５０分（例えば、約１０５分～約１３５分）行われる。加熱は、任意の好適なチャンバ内で実施することができる。例えば、加熱は、従来のオーブン内で行うことができる。
【0025】
強酸の存在は、石膏ボードに使用するのに適さない低ｐＨを有する混合物をもたらす。中和剤、一般的には塩基性形態の中和剤を添加して、混合物のｐＨを上昇させることができる。いくつかの実施形態では、中和剤は、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、またはそれらの任意の組み合わせである。いくつかの好ましい実施形態では、中和剤は、炭酸ナトリウムである。
【0026】
この方法は、湿式製粉プロセスおよび従来のスラリー酸変性プロセスと比較して低減した水分含有量を伴うが、必要に応じて混合物を乾燥させることができる。乾燥は、デンプンの湿式製粉およびスラリー酸変性に必要とされるほど集中的ではない。例えば、いくつかの実施形態では、乾燥は、例えば、オーブンまたは他の所望の乾燥チャンバ内で、少なくとも約２５℃（例えば、約２５℃～約５０℃）の温度で、例えば、３時間～約２４時間行われる。
【0027】
いくつかの実施形態では、粗粒子は、酸の存在および加熱による凝集によって形成し得る。必要に応じて、粗い粒子を除去することができる。粗粒子は、スタッコスラリー中に分散させることが困難であるため、一般的に望ましくない。いくつかの実施形態では、この方法は、酸変性粉体から凝集体を除去することをさらに含む。任意のサイズの凝集体を除去することができる。例えば、いくつかの実施形態では、凝集体は、少なくとも約３００μｍ（例えば、約３００μｍ～約１０００μｍ）の直径を有する。凝集体は、乾燥前または乾燥後に除去される。いくつかの実施形態では、凝集体は、スクリーニングまたは濾過によって（例えば、混合物にふるい（例えば、Ｎｏ．５０メッシュふるい）を通過させることによって）除去される。
【0028】
得られた酸変性粉体は、石膏壁板の調製のための原料として使用することができる。好ましくは、酸変性粉体は、酸変性粉体の代わりに典型的なアルファ化デンプンを含むことのみが異なる同様のスタッコスラリーと比較して、スタッコスラリーにおいてより低い水需要を必要とする。いくつかの実施形態では、酸変性粉体は、ＨＷＶＡ試験に従って測定される場合、約５０ＢＵ～約４２０ＢＵの熱水粘度を有する。ＨＷＶＡ法は、例えば、米国特許出願公開第２０１９／００２３６１２（Ａ１）号に記載されており、この方法論は、参照により本明細書に組み込まれる。簡潔に述べると、試験は、以下の手順を使用して実施する：水（３４０ｇ）中の粉体（６０ｇ）をスラリーに形成し、ブラベンダーアミログラフ用の計量ボウルに移す。スラリーを２５℃～９２℃に加熱し、９２℃で１０分間保持する。次いで、スラリーを５５℃に冷却し、５５℃で１０分間保持する。９２℃で１０分間の期間が完了したときに、熱水粘度を決定する。
【0029】
最終酸変性粉体はまた、任意の好適な平均粒子サイズを有することができる。いくつかの実施形態では、酸変性粉体粒子の少なくとも約６０％、例えば、少なくとも約７０％、または少なくとも約８０％が、Ｎｏ．５０メッシュふるいを通過する。
【0030】
例示的な実施形態では、酸変性粉体を作製する方法は、トウモロコシ粉と、硫酸と、を組み合わせて、混合物を形成することを含む。混合物は、約５０℃～約１００℃の温度で加熱する。加熱した混合物に炭酸ナトリウムを添加して、約４．０～約７．５のｐＨを達成して、酸変性粉体を形成する。大きな凝集体は、Ｎｏ．５０メッシュふるいを使用して濾過される。混合物を乾燥させて、酸変性粉体を形成する。酸変性粉体は、ＨＷＶＡ試験に従って測定される場合、約５０ＢＵ～約４２０ＢＵの熱水粘度を有する。
【0031】
酸変性粉体は、任意の好適な最終用途に採用することができる。例えば、酸変性粉体は、石膏ボードを作製するための原料として使用することができる。したがって、他の態様では、本発明は、石膏ボードの作製に使用されるスタッコスラリー、石膏ボード、および石膏ボードを作製する方法を提供する。スタッコスラリーは、水と、スタッコと、少なくとも１つの酸変性粉体と、を含む。好ましくは、酸変性粉体は、ＨＷＶＡ試験に従って測定される場合、約５０ＢＵ～約４２０ＢＵの熱水粘度を有する。本明細書で考察されるように、所望の他の添加剤をスラリーに含めることができる。
【0032】
石膏ボードは、２つのカバーシート間に配置された硬化石膏コアを備える。コアは、スタッコと、水と、酸変性粉体と、を含む、スラリーから形成される。いくつかの実施形態では、酸変性粉体は、ＨＷＶＡ試験に従って測定される場合、約５０ＢＵ～約４２０ＢＵの熱水粘度を有する。いくつかの実施形態では、酸変性粉体は、酸変性粉体を除外することのみが異なる同様のスタッコスラリーから形成される石膏層を有する乾式ボードと比較して、乾式ボードにおける石膏層（例えば、ボードコア）の強度を増強させる。
【0033】
例えば、好ましくは、ボードは、ＡＳＴＭ ４７３－１０の方法Ｂに従って、少なくとも約７０（例えば、少なくとも約７２、少なくとも約７５、または少なくとも約７７）重量ポンドの釘抜き抵抗を有する。好ましい実施形態では、本発明の酸変性粉体結合剤は、石膏ボードの強度を増強し、その結果、より軽量のボードを、例えば、記載の釘抜き抵抗値を有する、良好な強度を有して、調製することができる。例えば、石膏ボードは、約３５ｐｃｆ以下、例えば、３３ｐｃｆ以下、３１ｐｃｆ以下、２９ｐｃｆ以下、２７ｐｃｆ以下などの密度、例えば、約１５ｐｃｆ～約３５ｐｃｆ、１５ｐｃｆ～約３３ｐｃｆ、１５ｐｃｆ～約３１ｐｃｆ、１５ｐｃｆ～約３０ｐｃｆ、１５ｐｃｆ～約２７ｐｃｆ、２０ｐｃｆ～約３５ｐｃｆ、２０ｐｃｆ～約３３ｐｃｆ、２０ｐｃｆ～約３１ｐｃｆ、２０ｐｃｆ～約２９ｐｃｆ、２５ｐｃｆ～約３５ｐｃｆ、２５ｐｃｆ～約３０ｐｃｆなどの密度を有することができる。
【0034】
本明細書で考察されるように、石膏ボードを作製する方法は、酸変性粉体を形成することを含む。酸変性粉体を少なくとも水およびスタッコと混合して、スラリーを形成する。スラリーを、第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間にボードコアを形成するように配置して、湿式アセンブリを形成する。湿式アセンブリをボードに切断し、ボードを乾燥させる。
【0035】
表および裏カバーシートは、任意の好適な坪量および厚さを有することができる。一般に、表および裏カバーシート（例えば、紙で構成される）の厚さは、（例えば、紙）の重量によって決定される。例えば、いくつかの実施形態では、表および裏カバーシートは、約１０ｌｂ／ｍｓｆ～約５５ｌｂ／ｍｓｆ、例えば、約２０ｌｂ／ｍｓｆ～約５５ｌｂ／ｍｓｆ、約２０ｌｂ／ｍｓｆ～約５０ｌｂ／ｍｓｆ、約２０ｌｂ／ｍｓｆ～約４０ｌｂ／ｍｓｆ、約３０ｌｂ／ｍｓｆ～約５５ｌｂ／ｍｓｆ、約３０ｌｂ／ｍｓｆ～約５０ｌｂ／ｍｓｆ、約３０ｌｂ／ｍｓｆ～約４０ｌｂ／ｍｓｆなどの坪量を有することができる。いくつかの実施形態では、表および裏カバーシートの一方または両方は、約１５ｌｂ／ＭＳＦ～約３５ｌｂ／ｍｓｆ、例えば、約２０ｌｂ／ＭＳＦ～約３３ｌｂ／ｍｓｆ、約２０ｌｂ／ＭＳＦ～約３１ｌｂ／ｍｓｆ、約２０ｌｂ／ＭＳＦ～約２９ｌｂ／ｍｓｆ、約２０ｌｂ／ＭＳＦ～約２７ｌｂ／ｍｓｆ、約１５ｌｂ／ＭＳＦ～約３１ｌｂ／ｍｓｆなどの重量を有する。そのような重量の紙は、約０．００５インチ～約０．０１５インチの厚さ、例えば、０．００７～約０．０３インチ（例えば、約０．０１インチ）の公称厚さを有することができる。いくつかの実施形態では、カバーシートの一方または両方は、約０．００８インチ～約０．０１３インチの厚さを有する紙の形態であり得る。任意選択的に、いくつかの実施形態では、ボードは、米国特許出願第１６／５８１，０７０号に記載されているような中間シートを含むことができる。
【0036】
ボードの石膏層を作製するのに使用されるスタッコスラリーは、スタッコ、例えば、硫酸カルシウムアルファ半水和物、硫酸カルシウムベータ半水和物、および／または硫酸カルシウム無水物の形態の焼石膏を含有する。スタッコおよび水に加えて、ボードコアは、好ましくは、その低密度に寄与する薬剤、好ましくは発泡剤から形成されるが、いくつかの実施形態では、低密度充填剤（例えば、パーライト、低密度骨材など）を使用することができる。様々な発泡剤レジームが当該技術分野で周知である。発泡剤は、硬化石膏の結晶マトリックス内に気泡分布を形成するために含まれ得る。いくつかの実施形態では、発泡剤は、主重量部分の不安定構成成分と、少重量部分の安定構成成分と、を含む（例えば、不安定と、安定／不安定のブレンドと、が組み合わされる）。安定構成成分に対する不安定構成成分の重量比は、硬化石膏コア内に気泡分布を形成するのに有効である。例えば、米国特許第５，６４３，５１０号、同第６，３４２，２８４号、および同第６，６３２，５５０号を参照されたい。いくつかの実施形態では、発泡剤は、アルキルサルフェート界面活性剤を含む。
【0037】
ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ａｍｂｌｅｒ，ＰＡ）の石鹸製品のＨＹＯＮＩＣライン（例えば、２５ＡＳ）などの多くの商業的に既知である発泡剤が入手可能であり、本開示の実施形態に従って使用され得る。他の市販の石鹸としては、Ｓｔｅｐａｎ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｎｏｒｔｈｆｉｅｌｄ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）のＰｏｌｙｓｔｅｐ Ｂ２５が挙げられる。本明細書に記載される発泡剤は、単独で、または他の発泡剤と組み合わせて使用され得る。泡は事前に生成してからスタッコスラリーに添加できる。事前生成は、水性発泡剤に空気を挿入することによって起こり得る。泡を生成するための方法および装置は、周知である。例えば、米国特許第４，５１８，６５２号、同第２，０８０，００９号、および同第２，０１７，０２２号を参照されたい。
【0038】
いくつかの実施形態では、発泡剤は、少なくとも１つのアルキルサルフェート、少なくとも１つのアルキルエーテルサルフェート、またはそれらの任意の組み合わせを含む、またはそれらからなる、またはそれらから本質的になるが、本質的にオレフィン（例えば、オレフィンサルフェート）および／もしくはアルキンを含まない。オレフィンまたはアルキンを本質的に含まないということは、発泡剤が（ｉ）スタッコの重量に基づき０重量％、またはオレフィンおよび／もしくはアルキンがない、あるいは（ｉｉ）効果のない量、または（ｉｉｉ）微々たる量のオレフィンおよび／もしくはアルキン、のいずれかを含有することを意味する。効果のない量の例は、当業者が理解するように、オレフィンおよび／またはアルキンの発泡剤を使用する意図された目的を達成するための閾値量未満の量である。微々たる量は、当業者が理解するように、スタッコの重量に基づき、例えば、約０．００１重量％未満、例えば、約０．０００５重量％未満、約０．００１重量％未満、約０．００００１重量％未満などであってもよい。
【0039】
いくつかのタイプの不安定な石鹸は、本開示の実施形態によれば、異なる鎖長および異なるカチオンを有するアルキルサルフェート界面活性剤である。好適な鎖長は、例えば、Ｃ８～Ｃ１２、例えば、Ｃ８～Ｃ１０またはＣ１０～Ｃ１２であり得る。好適なカチオンとしては、例えば、ナトリウム、アンモニウム、マグネシウム、またはカリウムが挙げられる。不安定な石鹸の例としては、例えば、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸マグネシウム、デシル硫酸ナトリウム、ドデシル硫酸アンモニウム、ドデシル硫酸カリウム、デシル硫酸カリウム、オクチル硫酸ナトリウム、デシル硫酸マグネシウム、デシル硫酸アンモニウム、それらのブレンド、およびそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
【0040】
安定な石鹸のいくつかのタイプは、本開示の実施形態によれば、異なる（一般的により長い）鎖長および異なるカチオンを有するアルコキシル化（例えば、エトキシル化）アルキルサルフェート界面活性剤である。好適な鎖長は、例えば、Ｃ１０～Ｃ１４、例えば、Ｃ１２～Ｃ１４、またはＣ１０～Ｃ１２であり得る。好適なカチオンとしては、例えば、ナトリウム、アンモニウム、マグネシウム、またはカリウムが挙げられる。安定な石鹸の例としては、例えば、ラウレス硫酸ナトリウム、ラウレス硫酸カリウム、ラウレス硫酸マグネシウム、ラウレス硫酸アンモニウム、それらのブレンド、およびそれらの任意の組み合わせが挙げられる。いくつかの実施形態では、これらのリストからの安定した石鹸および不安定な石鹸の任意の組み合わせが使用され得る。
【0041】
発泡石膏生成物の調製における発泡剤およびそれらの添加の組み合わせ例は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，６４３，５１０号に開示される。例えば、安定な泡を形成する第１の発泡剤および不安定な泡を形成する第２の発泡剤が組み合わされ得る。いくつかの実施形態では、第１の発泡剤は、石鹸であり、例えば、８～１２個の炭素原子のアルキル鎖長、および１～４単位のアルコキシ（例えば、エトキシ）基鎖長を有するアルコキシル化アルキルサルフェート石鹸である。第２の発泡剤は、任意選択的に、６～２０個の炭素原子、例えば、６～１８個または６～１６個の炭素原子のアルキル鎖長を有する非アルコキシル化（例えば、非エトキシル化）アルキルサルフェート石鹸である。これらの２つの石鹸の個々の量を調節することは、いくつかの実施形態によれば、約１００％安定な石鹸または約１００％不安定な石鹸が達成されるまで、ボード泡構造の制御を可能にすると考えられている。
【0042】
いくつかの実施形態では、米国特許出願公開第２０１７／００９６３６９（Ａ１）号、同第２０１７／００９６３６６（Ａ１）号、および同第２０１７／０１５２１７７（Ａ１）号に記載されるように、脂肪アルコールは、任意選択的に、発泡剤とともに、例えば、泡を調製するための予混合に含まれ得る。これは、泡の安定性の向上をもたらすことにより、泡空隙（気泡）のサイズおよび分布をより上手く制御できる。脂肪族アルコールは、任意の好適な脂肪族脂肪アルコールであってもよい。本明細書全体を通して定義されるように、「脂肪族」は、アルキル、アルケニル、またはアルキニルを指し、置換または非置換、分枝または非分枝、および飽和または不飽和であってもよく、いくつかの実施形態に関連して、本明細書に記載される炭素鎖、例えば、Ｃｘ～Ｃｙ（ｘおよびｙは整数である）によって示されることが理解されるであろう。したがって、脂肪族という用語は、基の疎水性を維持するヘテロ原子置換を有する鎖も指す。脂肪アルコールは、単一化合物であってもよく、または２つ以上の化合物の組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、任意選択の脂肪アルコールは、Ｃ６～Ｃ２０脂肪アルコール（例えば、Ｃ６～Ｃ１８、Ｃ６～Ｃ１１６、Ｃ６～Ｃ１４、Ｃ６～Ｃ１２、Ｃ６～Ｃ１０、Ｃ６～Ｃ８、Ｃ８～Ｃ１６、Ｃ８～Ｃ１４、Ｃ８～Ｃ１２、Ｃ８～Ｃ１０、Ｃ１０～Ｃ１６、Ｃ１０～Ｃ１４、Ｃ１０～Ｃ１２、Ｃ１２～Ｃ１６、Ｃ１２～Ｃ１４、またはＣ１４～Ｃ１６脂肪族脂肪アルコールなど）である。例には、オクタノール、ノナノール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、またはそれらの任意の組み合わせが含まれる。
【0043】
いくつかの実施形態では、任意選択の泡安定剤は、脂肪アルコールを含み、脂肪酸アルキロアミドまたはカルボン酸タウリドを本質的に含まない。いくつかの実施形態では、任意選択の泡安定剤は、本質的にグリコールを含まないが、グリコールは、いくつかの実施形態では、例えば、より高い界面活性剤の含量を可能にするために含まれ得る。上記成分のうちのいずれも本質的に含まないということは、泡安定剤が、（ｉ）これらの成分のうちのいずれかの重量に基づき０重量％、または（ｉｉ）効果のない量、または（ｉｉｉ）これらの成分のうちのいずれかの微々たる量、のいずれかを含有することを意味する。効果のない量の例は、当業者が理解するように、これらの成分のうちのいずれを使用する意図された目的を達成するための閾値量未満の量である。微々たる量とは、当業者が理解するように、スタッコの重量に基づき、例えば、約０．０００１重量％未満、例えば、約０．００００５重量％未満、約０．００００１重量％未満、約０．０００００１重量％未満などであってもよい。
【0044】
好適な空隙分布および壁厚（独立して）は、特により低密度のボード（例えば、約３５ｐｃｆ未満）で強度を増強するのに有効であり得ることが分かっている。例えば、米国特許出願公開第２００７／００４８４９０号および米国特許出願公開第２００８／００９００６８号を参照されたい。一般に、直径約５μｍ以下の空隙を有する蒸発水空隙もまた、前述の気泡（泡空隙）とともに総空隙分布に寄与する。いくつかの実施形態では、約５ミクロンを超える孔径を有する空隙と約５ミクロン以下の孔径を有する空隙との体積比は、約０．５：１～約９：１、例えば、約０．７：１～約９：１、約０．８：１～約９：１、約１．４：１～約９：１、約１．８：１～約９：１、約２．３：１～約９：１、約０．７：１～約６：１、約１．４：１～約６：１、約１．８：１～約６：１、約０．７：１～約４：１、約１．４：１～約４：１、約１．８：１～約４：１、約０．５：１～約２．３：１、約０．７：１～約２．３：１、約０．８：１～約２．３：１、約１．４：１～約２．３：１、約１．８：１～約２．３：１などである。
【0045】
本明細書で使用される場合、空隙のサイズは、コア内での個々の空隙の最大直径から計算される。最大直径は、当該技術分野で既知のフェレット径と同じである。それぞれ画定された空隙の最大直径は、試料の画像から得られ得る。画像は、二次元画像を提供する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの任意の好適な技術を使用して撮影することができる。大量の空隙の孔径は、空隙の断面（孔）のランダム性が平均直径を提供することができるように、ＳＥＭ画像で測定することができる。試料のコア全体を通してランダムに位置する複数の画像中の空隙の測定を行うことにより、この計算を改善することができる。加えて、いくつかの二次元ＳＥＭ画像に基づき、コアの三次元立体的モデルを構築することもまた、空隙サイズの計算を改善することができる。別の技術は、三次元画像を提供するＸ線ＣＴ走査分析（ＸＭＴ）である。別の技術は、光学顕微鏡法であり、光対比が、例えば、空隙の深度を判定するのを補助するために使用され得る。空隙は、手動で、または画像分析ソフトウェア、例えば、ＮＩＨによって開発されたＩｍａｇｅＪを使用することによって、のいずれかで測定することができる。当業者は、画像からの空隙のサイズおよび分布の手動判定が、各空隙の寸法の目視観測によって判定され得ることを理解するであろう。試料は、石膏ボードを分割することによって得られ得る。
【0046】
発泡剤は、例えば、所望の密度に応じて、任意の好適な量でスタッコスラリーに含まれ得る。発泡剤の溶液は、例えば、約０．５％（ｗ／ｗ）で調製される。適切な量の空気が適切な量の発泡剤の溶液と混合され、スラリーに添加される。必要な空気の量に応じて、発泡剤の溶液の濃度は、約０．１％～約１％（ｗ／ｗ）まで変化し得る。スキムコート層はより高い密度を有するため、スキムコート層を形成するためのスラリーは、より少ない泡で（または泡を用いずに）作製することができる。
【0047】
脂肪アルコールは、含まれる場合、任意の好適な量でスタッコスラリー中に存在し得る。いくつかの実施形態では、脂肪アルコールは、スタッコの約０．０００１重量％～約０．０３重量％、例えば、スタッコの約０．０００１重量％～約０．０２５重量％、スタッコの約０．０００１重量％～約０．０２重量％、またはスタッコの約０．０００１重量％～約０．０１重量％の量でコアスラリーに存在する。スキムコート層のためのスラリーはほとんどまたは全く泡を有しないため、脂肪アルコールはスキムコート層に必要ではなく、あるいはより少ない量で、例えば、スタッコの約０．０００１重量％～約０．００４重量％、例えば、スタッコの約０．００００１重量％～約０．００３重量％、スタッコの約０．００００１重量％～約０．００１５重量％、またはスタッコの約０．００００１重量％～約０．００１重量％で含まれ得る。
【0048】
例えば、促進剤、遅延剤などを含む当該技術分野で既知である他の成分もまた、ボードコアスラリーに含められ得る。促進剤は、様々な形態であり得る（湿潤石膏促進剤、耐熱性促進剤、および気候安定化促進剤）。例えば、米国特許第３，５７３，９４７号および同第６，４０９，８２５号を参照されたい。促進剤および／または遅延剤が含まれるいくつかの実施形態では、促進剤および／または遅延剤は各々、スタッコの約０重量％～約１０重量％（例えば、約０．１％～約１０％）など、例えば、約０％～約５重量％のスタッコ（例えば、約０．１％～約５％）の固形ベースの量でスタッコスラリー中に存在し得る。
【0049】
さらに、いくつかの実施形態では、石膏層は、少なくとも１つの分散剤からさらに形成されて、流動性を増強することができる。分散剤は、スタッコスラリー中、他の乾燥成分とともに乾燥形態で、かつ／または他の液体成分とともに液体形態で含まれてもよい。分散剤の例としては、ナフタレンスルホン酸およびホルムアルデヒドの縮合生成物である、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ネート）および誘導体などのナフタレンスルホネート、ならびにポリカルボン酸エーテルなどのポリカルボキシレート分散剤、例えば、ＰＣＥ２１１、ＰＣＥ１１１、１６４１、１６４１Ｆ、もしくはＰＣＥ ２６４１型分散剤、例えば、ＭＥＬＦＬＵＸ ２６４１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ ２６５１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ １６４１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ ２５００Ｌ分散剤（ＢＡＳＦ）、およびＣｏａｔｅｘ，Ｉｎｃ．から入手可能なＣＯＡＴＥＸ Ｅｔｈａｃｒｙｌ Ｍ；ならびに／またはリグノスルホネートもしくはスルホン化リグニンが挙げられる。リグノスルホネートは、亜硫酸塩パルプ化を用いた木材パルプ生産の副生成物である、水溶性アニオン高分子電解質ポリマーである。本開示の実施形態の原理の実施に有用なリグニンの一例は、Ｒｅｅｄ Ｌｉｇｎｉｎ Ｉｎｃから入手可能なＭａｒａｓｐｅｒｓｅ Ｃ－２１である。
【0050】
低分子量分散剤が一般的に好ましい。ナフタレンスルホネート分散剤の場合、いくつかの実施形態では、それらは、約３，０００～約１０，０００（例えば、約８，０００～約１０，０００）の分子量を有するように選択される。いくつかの実施形態では、例えば、分子量が１０，０００を超える、より高い水需要のナフタレンスルホネートを使用することができる。別の例示として、ＰＣＥ２１１タイプの分散剤の場合、いくつかの実施形態では、分子量は約２０，０００～約６０，０００であり得、これは、分子量が６０，０００を超える分散剤よりも遅延が少ない。
【0051】
ナフタレンスルホネートの一例は、ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なＤＩＬＯＦＬＯである。ＤＩＬＯＦＬＯは、４５％ナフタレンスルホネート水溶液であるが、例えば、約３５重量％～約５５重量％の固形分の範囲内の他の水溶液もまた、容易に入手可能である。ナフタレンスルホネートは、例えば、ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なＬＯＭＡＲ Ｄなど、乾燥固体または粉末形態で使用することができる。ナフタレンスルホネートの別の例は、ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ａｍｂｌｅｒ，ＰＡ）から入手可能なＤＡＸＡＤである。
【0052】
分散剤は、含まれる場合、任意の好適な量で存在し得る。いくつかの実施形態では、例えば、分散剤は、スタッコスラリー中に、例えば、スタッコの約０重量％～約０．５重量％、例えば、約０．０１重量％～約０．７重量％、例えば、約０．０１重量％～約０．４重量％、約０．１重量％～約０．２重量％などの量で存在することができる。
【0053】
いくつかの実施形態では、石膏層は、必要に応じて、少なくとも１つのホスフェート含有化合物からさらに形成されて、グリーン強度、寸法安定性、および／または撓み耐性を増強することができる。例えば、いくつかの実施形態において有効なホスフェート含有構成成分としては、水溶性構成成分が挙げられ、イオン、塩、または酸、すなわち、縮合リン酸の形態であってもよく、それらのそれぞれは、２つ以上のリン酸単位、縮合ホスフェートの塩またはイオンを含み、それらのそれぞれは２つ以上のホスフェート単位、オルトホスフェートの一塩基塩または一価イオン、ならびに水溶性非環式ポリホスフェート塩を含む。例えば、米国特許第６，３４２，２８４号、同第６，６３２，５５０号、同第６，８１５，０４９号、および同第６，８２２，０３３号を参照されたい。
【0054】
いくつかの実施形態で添加された場合、ホスフェート組成物は、グリーン強度、永久変形（例えば、撓み）に対する耐性、寸法安定性などを増強し得る。グリーン強度は、製造中、湿っているボードの強度を指す。製造プロセスの厳格さにより、十分なグリーン強度がないと、ボードの前駆体が製造ラインで損傷する可能性がある。
【0055】
例えば、トリメタリン酸ナトリウム、トリメタリン酸カリウム、トリメタリン酸リチウム、およびトリメタリン酸アンモニウムを含むトリメタホスフェート化合物を使用することができる。トリメタリン酸ナトリウム（ＳＴＭＰ）が好ましいが、他のホスフェートが好適である場合があり、例えば、テトラメタリン酸ナトリウム、約６～約２７の反復ホスフェート単位を有し、分子式Ｎａｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１（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Ｋ４Ｐ２Ｏ７を有するピロリン酸四カリウム、分子式Ｎａ３Ｋ２Ｐ３Ｏ１０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Ｎａ５Ｐ３Ｏ１０を有するトリポリリン酸ナトリウム、分子式Ｎａ４Ｐ２Ｏ７を有するピロリン酸四ナトリウム、分子式Ａｌ（ＰＯ３）３を有するトリメタリン酸アルミニウム、分子式Ｎａ２Ｈ２Ｐ２Ｏ７を有する酸性ピロリン酸ナトリウム、１，０００～３，０００の反復ホスフェート単位を有し、分子式（ＮＨ４）ｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１（式中、ｎ＝１，０００～３，０００）を有するポリリン酸アンモニウム、または２以上の反復リン酸単位を有し、分子式Ｈｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１（式中、ｎは２以上である）を有するポリリン酸が挙げられる。
【0056】
ポリホスフェートは、含まれる場合、任意の好適な量で存在し得る。例示するために、いくつかの実施形態では、ポリホスフェートは、例えば、スタッコの約０．１重量％～約１重量％、例えば、約０．２重量％～約０．４重量％、スタッコの約０重量％～約０．５重量％、例えば、約０重量％～約０．２重量％の量でスラリー中に存在し得る。したがって、分散剤およびポリホスフェートは、任意選択的に、スタッコスラリー中で任意の好適な量であり得る。
【0057】
いくつかの実施形態では、複合石膏ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３－０７の方法Ｂに従って決定される場合、少なくとも約１１ｌｂｆ、例えば、少なくとも約１２ｌｂｆ，少なくとも約１３ｌｂｆ、少なくとも約１４ｌｂｆ、少なくとも約１５ｌｂｆ、少なくとも約１６ｌｂｆ、少なくとも約１７ｌｂｆ、少なくとも約１８ｌｂｆ、少なくとも約１９ｌｂｆ、少なくとも約２０ｌｂｆ、少なくとも約２１ｌｂｆ、または少なくとも約２２ｌｂｆの平均コア硬度を有することができる。いくつかの実施形態では、ボードは、約 １１ｌｂｆ～約２５ｌｂｆ、例えば、約１１ｌｂｆ～約２２ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ～約２１ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ～約２０ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ～約１９ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ～約１８ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ～約１７ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ～約１６ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ～約１５ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ～約１４ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ～約１３ｌｂｆ、約１１ｌｂｆ～約１２ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ～約２５ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ～約２２ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ～約２１ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ～約２０ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ～約１９ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ～約１８ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ～約１７ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ～約１６ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ～約１５ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ～約１４ｌｂｆ、約１２ｌｂｆ～約１３ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ～約２５ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ～約２２ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ～約２１ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ～約２０ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ～約１９ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ～約１８ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ～約１７ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ～約１６ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ～約１５ｌｂｆ、約１３ｌｂｆ～約１４ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ～約２５ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ～約２２ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ～約２１ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ～約２０ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ～約１９ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ～約１８ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ～約１７ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ～約１６ｌｂｆ、約１４ｌｂｆ～約１５ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ～約２５ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ～約２２ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ～約２１ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ～約２０ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ～約１９ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ～約１８ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ～約１７ｌｂｆ、約１５ｌｂｆ～約１６ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ～約２５ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ～約２２ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ～約２１ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ～約２０ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ～約１９ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ～約１８ｌｂｆ、約１６ｌｂｆ～約１７ｌｂｆ、約１７ｌｂｆ～約２５ｌｂｆ、約１７ｌｂｆ～約２２ｌｂｆ、約１７ｌｂｆ～約２１ｌｂｆ、約１７ｌｂｆ～約２０ｌｂｆ、約１７ｌｂｆ～約１９ｌｂｆ、約１７ｌｂｆ～約１８ｌｂｆ、約１８ｌｂｆ～約２５ｌｂｆ、約１８ｌｂｆ～約２２ｌｂｆ、約１８ｌｂｆ～約２１ｌｂｆ、約１８ｌｂｆ～約２０ｌｂｆ、約１８ｌｂｆ～約１９ｌｂｆ、約１９ｌｂｆ～約２５ｌｂｆ、約１９ｌｂｆ～約２２ｌｂｆ、約１９ｌｂｆ～約２１ｌｂｆ、約１９ｌｂｆ～約２０ｌｂｆ、約２１ｌｂｆ～約２５ｌｂｆ、約２１ｌｂｆ～約２２ｌｂｆ、または約２２ｌｂｆ～約２５ｌｂｆのコア硬度を有することができる。
【0058】
曲げ強度に関して、いくつかの実施形態では、１／２インチの厚さのボードに鋳造する場合、乾燥ボードは、ＡＳＴＭ規格Ｃ４７３－０７に従って決定される場合、機械方向に少なくとも約３６ｌｂｆ（例えば、少なくとも約３８ｌｂｆ、少なくとも約４０ｌｂｆなど）、および／または幅方向に少なくとも約１０７ｌｂｆ（例えば、少なくとも約１１０ｌｂｆ、少なくとも約１１２ｌｂｆなど）の曲げ強度を有する。様々な実施形態では、ボードは、約３６ｌｂｆ～約６０ｌｂｆ、例えば、約３６ｌｂｆ～約５５ｌｂｆ、約３６ｌｂｆ～約５０ｌｂｆ、約３６ｌｂｆ～約４５ｌｂｆ、約３６ｌｂｆ～約４０ｌｂｆ、約３６ｌｂｆ～約３８ｌｂｆ、約３８ｌｂｆ～約６０ｌｂｆ、約３８ｌｂｆ～約５５ｌｂｆ、約３８ｌｂｆ～約５０ｌｂｆ、約３８ｌｂｆ～約４５ｌｂｆ、約３８ｌｂｆ～約４０ｌｂｆ、約４０ｌｂｆ～約６０ｌｂｆ、約４０ｌｂｆ～約５５ｌｂｆ、約４０ｌｂｆ～約５０ｌｂｆ、または約４０ｌｂｆ～約４５ｌｂｆの機械方向の曲げ強度を有することができる。様々な実施形態では、ボードは、約１０７ｌｂｆ～約１３０ｌｂｆ、例えば、約１０７ｌｂｆ～約１２５ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆ～約１２０ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆ～約１１５ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆ～約１１２ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆ～約１１０ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆ～約１３０ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆ～約１２５ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆ～約１２０ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆ～約１１５ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆ～約１１２ｌｂｆ、約１１２ｌｂｆ～約１３０ｌｂｆ、約１１２ｌｂｆ～約１２５ｌｂｆ、約１１２ｌｂｆ～約１２０ｌｂｆ、または約１１２ｌｂｆ～約１１５ｌｂｆの幅方向の曲げ強度を有することができる。
【0059】
有利なことに、本明細書に記載の様々なボード密度での様々な実施形態では、乾燥複合石膏ボードは、少なくとも約１７０ｐｓｉ（１，１７０ｋＰａ）、例えば、約１７０ｐｓｉ～約１，０００ｐｓｉ（６，９００ｋＰａ）、１７０ｐｓｉ～約９００ｐｓｉ（６，２００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ～約８００ｐｓｉ（５，５００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ～約７００ｐｓｉ（４，８００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ～約６００ｐｓｉ（４，１００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ～約５００ｐｓｉ（３，４５０ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ～約４５０ｐｓｉ（３，１００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ～約４００ｐｓｉ（２，７６０ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ～約３５０ｐｓｉ（２，４１０ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉ～約３００ｐｓｉ（２，０７０ｋＰａ）、または約１７０ｐｓｉ～約２５０ｐｓｉ（１，７２０ｋＰａ）の圧縮強度を有することができる。いくつかの実施形態では、ボードは、少なくとも約４５０ｐｓｉ（３，１００ｋＰａ）、少なくとも約５００ｐｓｉ（３，４５０ｋＰａ）、少なくとも約５５０ｐｓｉ（３，８００ｋＰａ）、少なくとも約６００ｐｓｉ（４，１００ｋＰａ）、少なくとも約６５０ｐｓｉ（４，５００ｋＰａ）、少なくとも約７００ｐｓｉ（４，８００ｋＰａ）、少なくとも約７５０ｐｓｉ（５，２００ｋＰａ）、少なくとも約８００ｐｓｉ（５，５００ｋＰａ）、少なくとも約８５０ｐｓｉ（５，８５０ｋＰａ）、少なくとも約９００ｐｓｉ（６，２００ｋＰａ）、少なくとも約９５０ｐｓｉ（６，５５０ｋＰａ）、または少なくとも約１，０００ｐｓｉ（６，９００ｋＰａ）の圧縮強度を有する。さらに、いくつかの実施形態では、圧縮強度は、前述の点のうちの任意の２つによって制限され得る。例えば、圧縮強度は、約４５０ｐｓｉ～約１，０００ｐｓｉ（例えば、約５００ｐｓｉ～約９００ｐｓｉ、約６００ｐｓｉ～約８００ｐｓｉなど）であり得る。本明細書で使用される場合、圧縮強度は、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｔｅｓｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ（Ｂｕｔｌｅｒ，ＰＡ）のＡＴＳマシンモデル１６１０として市販されている材料試験システムを使用して測定される。荷重は、１インチ／分の速度で衝撃を与えることなく継続的に加えられる。
【0060】
本発明の実施形態による石膏ボードは、典型的な石膏壁板製造ラインで作製することができる。例えば、ボード製造技術は、例えば、米国特許第７，３６４，６７６号、米国特許出願公開第２０１０／０２４７９３７号、および米国特許出願第１６／５８１，０７０号に記載されている。簡潔には、プロセスは、典型的には、カバーシートを移動コンベヤ上に放出することを伴う。石膏ボードは通常「裏向き」に形成されるため、このカバーシートは、そのような実施形態では、「表」カバーシートである。当該技術分野で既知である表および／または裏スキムコートを、必要に応じて含めることができる。
【0061】
いくつかの実施形態では、一方または両方のスキムコート層は、ボードコアの平均乾燥コア硬度よりも少なくとも約１．５倍大きい平均乾燥コア硬度を有し、平均コア硬度は、ＡＳＴＭ Ｃ－４７３－０７に従って測定され、例えば、少なくとも約２倍大きい、２．５倍大きい、３倍大きい、３．５倍大きい、４倍大きい、４．５倍大きいなどであり、これらの範囲の各々は、例えば、８、７、６、５、４、３、または２などの任意の数学的に適切な上限を有することができる。
【0062】
ボードコアを形成するための、およびスキムコート層を形成するためのスラリーは、任意の好適な方式で形成することができる。例えば、１つのミキサを使用して、両方のスラリー流を発達させることもできる。ミキサは、例えば、必要に応じて「ピンミキサ」または「ピンレスミキサ」の形態とすることができ、この中で原材料が攪拌される。あるいは、２つ以上の別々のミキサを使用することもできる。複数のミキサは直列にすることも、接続しないこともできる。ミキサの例は、欧州特許第１６３７３０２（Ｂ１）号、欧州特許第２９２９９９６（Ｂ１）号、欧州特許出願第３３４２５７１（Ａ１）号、および米国特許出願第２０１７／０００８１９２（Ａ１）号に記載されている。効率のために必要に応じて、スキムコート層に適用される必要のあるスラリーの量がボードコアを形成するために適用されるスラリーの量よりも少ないため、スキムコート層用に使用されるミキサは、いくつかの実施形態では、より少ない混合容積容量を有することができる。「メイン」ミキサ（すなわち、ボードコアスラリー形成用）は、本体と、排出導管と、を備える（例えば、当該技術分野において既知のゲート－キャニスタ－ブートの配列、または米国特許第６，４９４，６０９号および同第６，８７４，９３０号に記載の修正された出口設計（ＭＯＤ）の配列）。発泡剤は、ミキサの排出導管内（例えば、米国特許第５，６８３，６３５号および同第６，４９４，６０９号に記載されているようにゲート内）に添加することができる。
【0063】
いくつかの実施形態では、排出導管は、例えば、米国特許出願公開第２０１２／０１６８５２７（Ａ１）号（出願第１３／３４１，０１６号）および米国特許出願公開第２０１２／０１７０４０３（Ａ１）号（出願第１３／３４１，２０９号）に記載されるものなど、単一の供給口または複数の供給口のいずれかを有するスラリー分配器を含み得ることが理解されよう。それらの実施形態では、複数の供給口を有するスラリー分配器を使用することにより、排出導管は、米国特許出願公開第２０１２／０１７０４０３（Ａ１）号に記載のものなど、好適な分流器を含み得る。
【0064】
当該技術分野で理解されるように、ボードは、通常は同時にかつ連続的にサンドイッチ構造で形成される。表カバーシートは、移動コンベヤ上で連続リボンとして移動する。ミキサから排出された後、スキムコート層のスラリーは、移動する表カバーシートに塗布される。また、当該技術分野において既知のハードエッジが、必要に応じて、例えば、便宜上、スキムコート層（例えば、裏スキムコート層）を形成する同じスラリー流から形成され得る。
【0065】
次に、ボードコアスラリーが、スキムコート層上に塗布され、第２のカバーシート（典型的には「裏」カバーシート）で覆われて、最終製品のボード前駆体であるサンドイッチ構造の形態の湿式アセンブリを形成する。裏（底部）カバーシートは、裏紙とボードコアとの間の結合を増強するために、本明細書に記載の本発明のデンプンを含有する、第２スキムコート層を支持する。第２のスキムコート層は、第１のスキムコート層と同じまたは異なる石膏スラリーから形成することができる。いくつかの実施形態では、スキムコート層は、ボードの裏側に、すなわち、底部カバーシートに結合関係で塗布されるが、コアと頂部カバーシートとの間にスキムコート層は塗布されない。
【0066】
いくつかの実施形態では、表紙（ボードマシンのウェットエンドで裏向きになっている）は、紙の端を、裏紙（ボードマシンのウェットエンドで上向き）に合わせるようにボードの端で折りたたんで折り重ねて、ボード封筒を形成することができるため、最終的なボード製品の幅よりわずかに広くなるように作製することができる。例えば、公称４８インチ幅のボードの場合、表紙は、約５０インチ以上（例えば、約５０～約５２インチ、例えば、約５０．３７５インチ）の幅を有することができる。それに対応して、いくつかの実施形態では、裏紙は、ボードの幅よりも狭くなるように作製することができる。したがって、公称４８インチ幅のボードの場合、裏紙は、約４８インチ未満（例えば、約４６．５インチ～約４７．５インチ、例えば、約４７．１２５インチ）の幅を有することができる。
【0067】
これにより提供された湿式アセンブリは、生成物が所望の厚さにサイズ決定される（例えば、形成プレートを介して）形成ステーション、およびそれが所望の長さに切断される１つ以上のナイフ区分に運ばれる。湿式アセンブリは、固化されて、硬化石膏のインターロッキング結晶マトリックスを形成し、余剰水は、乾燥プロセスを使用して（例えば、窯を通してアセンブリを輸送することによって）除去される。
【0068】
また、堆積したスラリーから大きな空隙またはエアポケットを取り除くために、石膏ボードの製造において振動を使用することが一般的である。上記の手順の各々、ならびにそのような手順を実施するためのプロセスおよび機器は、当該技術分野で既知である。
【0069】
本発明は、以下の例示的な実施形態によってさらに例示される。しかしながら、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【0070】
（１）本明細書に記載の石膏ボード、スラリー、酸変性粉体を作製する方法、または石膏ボードを作製する方法。
【0071】
（２）酸変性粉体を作製する方法であって、出発粉体と、カルシウムイオンのキレート化を実質的に回避する強酸と、を組み合わせて、混合物を形成することと、混合物を加熱することと、加熱した混合物に中和剤を添加して、約４．０～約７．５のｐＨを達成して、酸変性粉体を形成することと、を含む、方法。
【0072】
（３）混合物を乾燥させることをさらに含む、実施形態２に記載の方法。
【0073】
（４）乾燥が、例えば、オーブン内で、少なくとも約２５℃（例えば、約２５℃～約５０℃）の温度で行われる、実施形態３に記載の方法。
【0074】
（５）酸変性粉体の凝集体を除去することをさらに含み、凝集体が、少なくとも約３００μｍ（例えば、約３００μｍ～約１０００μｍ）の平均直径を有し、凝集体が、乾燥前または乾燥後に除去される、実施形態２～４のいずれか１つに記載の方法。
【0075】
（６）凝集体が、スクリーニングによって（例えば、混合物にふるい（例えば、Ｎｏ．５０のふるい）を通過させることによって）除去される、実施形態５に記載の方法。
【0076】
（７）酸変性粉体が、酸変性粉体の代わりにアルファ化デンプンを含むことのみが異なる同様のスタッコスラリーよりも、スタッコスラリーに使用される場合により低い水需要を有する、実施形態２～６のいずれか１つに記載の方法。
【0077】
（８）混合物が、実質的に水を含まない、実施形態２～７のいずれか１つに記載の方法。
【0078】
（９）出発粉体が、少なくとも約７０重量％のデンプンを含有する、実施形態２～８のいずれかに記載の方法。
【0079】
（１０）出発粉体が、少なくとも約８０重量％のデンプンを含有する、実施形態２～９のいずれかに記載の方法。
【0080】
（１１）出発粉体が、トウモロコシ粉、ソルガム、米粉、またはそれらの任意の組み合わせを含有する、実施形態２～１０のいずれか１つに記載の方法。
【0081】
（１２）出発粉体が、トウモロコシ粉、ソルガム、またはそれらの任意の組み合わせを含有する、実施形態２～１１のいずれか１つに記載の方法。
【0082】
（１３）出発粉体が、トウモロコシ粉を含有する、実施形態２～１２のいずれか１つに記載の方法。
【0083】
（１４）出発粉体が、ソルガムを含有する、実施形態２～１３のいずれか１つに記載の方法。
【0084】
（１５）出発粉体が、米粉を含有する、実施形態２～１４のいずれか１つに記載の方法。
【0085】
（１６）強酸が、０未満のｐＫａを有する、実施形態２～１５のいずれか１つに記載の方法。
【0086】
（１７）強酸が、約０～約－１０のｐＫａを有する、実施形態２～１６のいずれか１つに記載の方法。
【0087】
（１８）強酸が、硫酸、硝酸、塩酸、またはそれらの任意の組み合わせである、実施形態２～１７のいずれか１つに記載の方法。
【0088】
（１９）酸が、硫酸である、実施形態１８に記載の方法。
【0089】
（２０）中和剤が、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、またはそれらの任意の組み合わせである、実施形態２～１９のいずれか１つに記載の方法。
【0090】
（２１）中和剤が、炭酸ナトリウムである、実施形態２０に記載の方法。
【0091】
（２２）加熱が、約５０℃～約１００℃（例えば、約７０℃～約９０℃）の温度で行われる、実施形態２～２１のいずれか１つに記載の方法。
【0092】
（２３）加熱が、ＨＷＶＡ試験に従って測定される場合、約５０ブラベンダーユニット（ＢＵ）～約４２０ＢＵの熱水粘度を達成するのに十分である、実施形態２～２２のいずれか１つに記載の方法。
【0093】
（２４）加熱が、約９０分～約１５０分（例えば、約１０５分～約１３５分）行われる、実施形態２～２３のいずれか１つに記載の方法。
【0094】
（２５）出発粉体粒子の少なくとも約８０％が、５０メッシュふるいを通過する、実施形態２～２４のいずれか１つに記載の方法。
【0095】
（２６）出発粉体粒子の少なくとも約９０％が、５０メッシュふるいを通過する、実施形態２～２５のいずれか１つに記載の方法。
【0096】
（２７）出発粉体粒子の少なくとも約９５％が、５０メッシュふるいを通過する、実施形態２～２６のいずれか１つに記載の方法。
【0097】
（２８）酸変性粉体粒子の少なくとも約７０％が、５０メッシュふるいを通過する、実施形態２～２７のいずれか１つに記載の方法。
【0098】
（２９）酸変性粉体粒子の少なくとも約８０％が、５０メッシュふるいを通過する、実施形態２～２８のいずれか１つに記載の方法。
【0099】
（３０）酸変性粉体粒子の少なくとも約９０％が、５０メッシュふるいを通過する、実施形態２～２９のいずれか１つに記載の方法。
【0100】
（３１）酸変性粉体が、ＨＷＶＡ試験に従って測定される場合、約５０ＢＵ～約４２０ＢＵの熱水粘度を有する、実施形態２～３０のいずれか１つに記載の方法。
【0101】
（３２）酸変性粉体を作製する方法であって、（ａ）トウモロコシ粉と、硫酸と、を組み合わせて、混合物を形成することと、（ｂ）混合物を約５０℃～約１００℃の温度で加熱することと、（ｃ）加熱した混合物に炭酸ナトリウムを添加して、約４．０～約７．５のｐＨを達成して、酸変性粉体を形成することと、（ｄ）Ｎｏ．５０メッシュふるいを使用して、大きな凝集体を濾過することと、（ｅ）酸変性粉体を乾燥させることと、を含み、酸変性粉体が、ＨＷＶＡ試験に従って測定される場合、約５０ＢＵ～約４２０ＢＵの熱水粘度を有する、方法。
【0102】
（３３）実施形態２～３２のいずれか１つに従って調製される、酸変性粉体。
【0103】
（３４）２つのカバーシートの間に配置される硬化石膏コアを含むボードであって、コアが、スタッコと、水と、ＨＷＶＡ試験に従って測定される場合、約５０ＢＵ～約４２０ＢＵの熱水粘度を有する少なくとも１つの酸変性粉体と、を含む、スラリーから形成される、ボード。
【0104】
（３５）ボードが、ＡＳＴＭ ４７３－１０の方法Ｂに従って、少なくとも７０の釘抜き抵抗を有する、実施形態３４に記載のボード。
【0105】
（３６）ボードを作製する方法であって、（ａ）（ｉ）出発粉体と、カルシウムイオンのキレート化を実質的に回避する強酸と、を組み合わせて、混合物を形成することと、（ｉｉ）混合物を加熱することと、（ｉｉｉ）加熱した混合物に中和剤を添加して、約４．０～約７．５のｐＨを達成して、酸変性粉体を形成することと、によって、酸変性粉体を形成することと、（ｂ）酸変性粉体を少なくとも水およびスタッコに添加するか、またはそれらと混合して、スラリーを形成することと、（ｃ）スラリーを、第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間にボードコアを形成するように配置して、湿式アセンブリを形成することと、（ｄ）湿式アセンブリをボードに切断することと、（ｅ）ボードを乾燥させることと、を含む、方法。
【0106】
（３７）（ｆ）混合物を乾燥させることをさらに含む、実施形態３６に記載の方法。
【0107】
（３８）乾燥が、例えば、オーブン内で、少なくとも約２５℃（例えば、約２５℃～約５０℃）の温度で行われる、実施形態３７に記載の方法。
【0108】
（３９）酸変性粉体からの凝集体を除去することをさらに含み、凝集体が、少なくとも約３００μｍ（例えば、約３００μｍ～約１０００μｍ）の直径を有し、凝集体が、乾燥前または乾燥後に除去される、実施形態３５～３８のいずれか１つに記載の方法。
【0109】
（４０）凝集体が、濾過によって（例えば、混合物にふるい（例えば、Ｎｏ．５０メッシュふるい）を通過させることによって）除去される、実施形態３９に記載の方法。
【0110】
（４１）混合物が、約３０％未満の水分を有する、実施形態３５～４０のいずれか１つに記載の方法。
【0111】
（４２）出発粉体が、少なくとも約７０重量％のデンプンを含有する、実施形態３５～４１のいずれかに記載の方法。
【0112】
（４３）出発粉体が、少なくとも約８０重量％のデンプンを含有する、実施形態３５～４２のいずれかに記載の方法。
【0113】
（４４）出発粉体が、トウモロコシ粉、ソルガム、米粉、またはそれらの任意の組み合わせを含有する、実施形態３５～４３のいずれか１つに記載の方法。
【0114】
（４５）出発粉体が、トウモロコシ粉、ソルガム、またはそれらの任意の組み合わせを含有する、実施形態３５～４４のいずれか１つに記載の方法。
【0115】
（４６）出発粉体が、トウモロコシ粉を含有する、実施形態３５～４５のいずれか１つに記載の方法。
【0116】
（４７）出発粉体が、ソルガムを含有する、実施形態３５～４６のいずれか１つに記載の方法。
【0117】
（４８）出発粉体が、米粉を含有する、実施形態３５～４７のいずれか１つに記載の方法。
【0118】
（４９）強酸が、０未満のｐＫａを有する、実施形態３５～４８のいずれか１つに記載の方法。
【0119】
（５０）強酸が、約０～約－１０のｐＫａを有する、実施形態３５～４９のいずれか１つに記載の方法。
【0120】
（５１）強酸が、硫酸、硝酸、塩酸、またはそれらの任意の組み合わせである、実施形態３５～５０のいずれか１つに記載の方法。
【0121】
（５２）酸が、硫酸である、実施形態５１に記載の方法。
【0122】
（５３）中和剤が、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、またはそれらの任意の組み合わせである、実施形態３５～５２のいずれか１つに記載の方法。
【0123】
（５４）中和剤が、炭酸ナトリウムである、実施形態５３に記載の方法。
【0124】
（５５）加熱が、約５０℃～約１００℃（例えば、約７０℃～約９０℃）の温度で行われる、実施形態３５～５４のいずれか１つに記載の方法。
【0125】
（５６）加熱が、ＨＷＶＡ試験に従って測定される場合、約５０ブラベンダーユニット（ＢＵ）～約４２０ＢＵの熱水粘度を達成するのに十分である、実施形態３５～５５のいずれか１つに記載の方法。
【0126】
（５７）加熱が、約９０分～約１５０分（例えば、約１０５分～約１３５分）行われる、実施形態３５～５６のいずれか１つに記載の方法。
【0127】
（５８）出発粉体粒子の少なくとも約８０％が、５０メッシュふるいを通過する、実施形態３５～５７のいずれか１つに記載の方法。
【0128】
（５９）出発粉体粒子の少なくとも約９０％が、５０メッシュふるいを通過する、実施形態３５～５８のいずれか１つに記載の方法。
【0129】
（６０）出発粉体粒子の少なくとも約９５％が、５０メッシュふるいを通過する、実施形態３５～５９のいずれか１つに記載の方法。
【0130】
（６１）酸変性粉体粒子の少なくとも約６０％が、Ｎｏ．５０メッシュふるいを通過する、実施形態３５～６０のいずれか１つに記載の方法。
【0131】
（６２）酸変性粉体粒子の少なくとも約７０％が、５０メッシュふるいを通過する、実施形態３５～６１のいずれか１つに記載の方法。
【0132】
（６３）酸変性粉体粒子の少なくとも約８０％が、５０メッシュふるいを通過する、実施形態３５～６２のいずれか１つに記載の方法。
【0133】
（６４）酸変性粉体が、ＨＷＶＡ試験に従って測定される場合、約５０ＢＵ～約４２０ＢＵの熱水粘度を有する、実施形態３５～６３のいずれか１つに記載の方法。
【0134】
（６５）酸変性粉体が、酸変性粉体の代わりにアルファ化デンプンを含むことのみが異なる同様のスタッコスラリーと比較して、スタッコスラリーにおいてより低い水需要を必要とする、実施形態３５～６４のいずれか１つに記載の方法。
【0135】
（６６）酸変性粉体が、酸変性粉体を除外することのみが異なる同様のスタッコスラリーから形成されるボードコアを有する乾式ボードと比較して、乾式ボードにおけるボードコアの強度を増強させる、実施形態３５～６５のいずれか１つに記載の方法。
【0136】
（６７）ボードが、ＡＳＴＭ ４７３－１０の方法Ｂに従って、少なくとも約７０の釘抜き抵抗を有する、実施形態３５～６６のいずれか１つに記載の方法。
【0137】
（６８）ボードを作製する方法であって、（ａ）（ｉ）出発トウモロコシ粉と、硫酸と、を組み合わせて、混合物を形成することと、（ｉｉ）混合物を約５０℃～約１００℃の温度で加熱することと、（ｉｉｉ）加熱した混合物に炭酸ナトリウムを添加して、約４．０～約７．５のｐＨを達成して、酸変性粉体を形成することと、（ｉｖ）少なくとも約３００μｍのサイズを有する大きな凝集体を濾過することと、（ｖ）酸変性粉体を乾燥させることと、によって、酸変性粉体を形成することであって、酸変性粉体が、ＨＷＶＡ試験に従って測定される場合、約５０ＢＵ～約４２０ＢＵの熱水粘度を有する、形成することと、（ｂ）酸変性粉体を少なくとも水およびスタッコに添加するか、またはそれらと混合して、スラリーを形成することと、（ｃ）スラリーを、第１のカバーシートと第２のカバーシートとの間にボードコアを形成するように配置して、湿式アセンブリを形成することと、（ｄ）湿式アセンブリをボードに切断することと、（ｅ）ボードを乾燥させることと、を含む、方法。
【0138】
（６９）混合物が、約９７重量％～約９９．５重量％の粉体、および約０．５重量％～約３重量％の酸を含有し、重量パーセントが、混合物の総重量に関連している、実施形態６８に記載の混合物。
【0139】
（７０）実施形態３５～６９のいずれか１つに従って作製される、ボード。
【0140】
（７１）水と、スタッコと、ＨＷＶＡ試験に従って測定される場合、約５０ＢＵ～約４２０ＢＵの熱水粘度を有する少なくとも１つの酸変性粉体と、を含む、スラリー。
【0141】
（７２）実施形態７１に記載のスラリーから作製される、製品。
【0142】
前述は、単に実施形態の例にすぎないことに留意されたい。他の例示的な実施形態は、本明細書の記載全体から明らかである。これらの実施形態の各々が、本明細書に提供される他の実施形態と様々に組み合わせて使用され得ることも、当業者には理解されるであろう。
【0143】
以下の実施例は、本発明をさらに例示するが、当然のことながら、決してその範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【0144】
実施例１
この実施例は、酸を使用するトウモロコシ粉の半乾式変性プロセスを実証する。
この実施例は、酸を使用するトウモロコシ粉の半乾式変性プロセスを実証する。
【0145】
具体的には、トウモロコシ粉の４つの試料を調製した。Ｈｏｂａｒｔミキサ（モデルＮ５０）を速度２で合計１０分間運転しながら、ミキサの混合ボウル内のトウモロコシ粉（１５０ｇ）に硫酸溶液（１Ｍ）を噴霧した。試料は、トウモロコシ粉に添加した硫酸の量が異なった。４つの試料の硫酸の量は、それぞれ、１５ｇ、１７ｇ、１８ｇ、および１９ｇであった。
【0146】
各変性粉体の調製において、粉体と酸の混合物をガラス瓶に密封した。瓶を室温で２時間放置した。次いで、瓶を８０℃でさらに２時間加熱した。Ｈｏｂａｒｔミキサを清浄化し、酸処理粉体を混合ボウル内に挿入した。ミキサを速度２で合計１０分間運転しながら、粉体に炭酸ナトリウム（１Ｍ）を噴霧した。塊は、Ｎｏ．５０のふるいを使用して除去した。デンプンを３８℃で一晩乾燥させた。最終デンプンのｐＨは５～７であった。
【0147】
実施例２
この実施例は、トウモロコシ粉内のデンプンの変性のために添加した酸の量が異なる様々なトウモロコシ粉試料の酸加水分解の程度を例示するための熱水粘度の測定を実証する。
この実施例は、トウモロコシ粉内のデンプンの変性のために添加した酸の量が異なる様々なトウモロコシ粉試料の酸加水分解の程度を例示するための熱水粘度の測定を実証する。
【0148】
具体的には、トウモロコシ粉の４つの異なる試料を調製し、熱水粘度について試験した。各トウモロコシ粉試料を硫酸で酸変性させ、各試料に、異なる量の硫酸（すなわち、それぞれ、０．９８％、１．１１％、１．１８％、および１．２４％）を投与した。トウモロコシ粉の酸加水分解の程度は、ブラベナー（Ｂｒａｂｅｎｅｒ）アミログラフを使用して調査した。具体的には、粉体（６０ｇ、乾物）を総重量が４００ｇに到達するまで水に添加した。スラリーをブラベンダー粘度計Ｅの計量カップ内に移した。試験は以下の温度プロファイルを使用して実行した。各試料は２５℃の出発温度を有した。スラリーを５℃／分の速度で９２℃に加熱した。スラリーを９２℃で１０分間保持した。次いで、スラリーを５℃／分の速度で５５℃に冷却した。スラリーを５５℃でさらに１０分間保持した。９２℃でのインキュベーション終了時の粘度（ＢＵ）を、温水粘度として記録した。
【0149】
アミログラムを図１に示す。天然トウモロコシ粉は、１２００ＢＵの熱水粘度を有した。０．９８％、１．１１％、１．１８％、および１．２４％硫酸で処理したトウモロコシ粉のそれぞれの熱水粘度は、それぞれ、４１７ＢＵ、２１３ＢＵ、７７ＢＵ、および５９ＢＵであった。これらの値は、デンプンの分子量が酸加水分解によって減少したことを示す。酸の量が増加するにつれて、粉体内のデンプンはより高度に加水分解した。
【0150】
実施例３
この実施例は、酸変性トウモロコシ粉を含有するスタッコスラリーから調製した実験用石膏パネルの形成および強度を実証する。
この実施例は、酸変性トウモロコシ粉を含有するスタッコスラリーから調製した実験用石膏パネルの形成および強度を実証する。
【0151】
表１に列挙した配合に従って、６つの実験用石膏パネル（１２インチ×１２インチ×０．５インチ）を作製した。パネル間の違いは、表２に特定するように、石膏パネルの作製に使用した粉体の種類であった。泡発生器を使用して、空気を挿入した。マニラ紙（４７ｌｂ／ｍｓｆ）を表紙として使用し、ニュースライン紙（３４ｌｂ／ｍｓｆ）を裏紙として使用した。表１において、分散剤はＤｉｌｏｆｌｏ（ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）である。遅延剤はＶｅｒｓｅｎｅｘ ８０（Ｄｏｗ，Ｉｎｃ．）である。
【表1】
【0152】
各硬化パネルを２３２℃で１０分間加熱した。次いで、各硬化パネルを１９０℃で１５分間加熱した。試料を、同じ配合および同じ量の泡を使用して作製した。試料間には重量のばらつきがあったが、それらをほぼ同じであるとみなした。実験用石膏パネル試料の釘抜き強度を表２に示す。
【表2】
【0153】
酸変性粉体を用いたパネルは、アルファ化され、部分的に加水分解されたトウモロコシ粉を用いたパネルと同様の釘抜き強度を示し、天然トウモロコシ粉を用いたパネルよりも高い釘抜き強度を有した。
【0154】
実施例４
この実施例は、粉体を含有するスタッコスラリーの水和速度および流動性（スランプサイズ）を実証する。
この実施例は、粉体を含有するスタッコスラリーの水和速度および流動性（スランプサイズ）を実証する。
【0155】
粉体を含有するスタッコスラリーの配合を表３に示し、これを使用して、その水和速度および流動性を評価した。
【表3】
【0156】
表４に特定するように、スラリーに使用した粉体の種類が異なる、２つのスラリー試料を調製した。異なるデンプンを含有するスタッコスラリーの水和速度を、当該技術分野で既知である温度上昇硬化（ＴＲＳ）試験を使用して測定した。５０％の水和までの時間を使用して、水和速度を比較した。異なるデンプンを含有するスタッコスラリーのスランプサイズを使用して、その流動性を測定した。
【表4】
【0157】
表４は、酸変性デンプンが、アルファ化され、部分的に加水分解されたトウモロコシ粉と同様の水和速度を有し、アルファ化され、部分的に加水分解されたトウモロコシ粉よりも良好な流動性（より大きな塊）を有したことを示す。
【0158】
実施例５
トリメタリン酸ナトリウムを配合から除去したことを除いて、表１に列挙した配合に従って、２つの実験用石膏パネル（１２インチ×１２インチ×０．５インチ）を作製した。この変更された配合を以下の表５に列挙する。泡発生器を使用して、空気を挿入した。マニラ紙（４７ｌｂ／ｍｓｆ）を表紙として使用し、ニュースライン紙（３４ｌｂ／ｍｓｆ）を裏紙として使用した。分散剤はＤｉｌｏｆｌｏ（ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）であり、遅延剤はＶｅｒｓｅｎｅｘ ８０（Ｄｏｗ，Ｉｎｃ．）である。
トリメタリン酸ナトリウムを配合から除去したことを除いて、表１に列挙した配合に従って、２つの実験用石膏パネル（１２インチ×１２インチ×０．５インチ）を作製した。この変更された配合を以下の表５に列挙する。泡発生器を使用して、空気を挿入した。マニラ紙（４７ｌｂ／ｍｓｆ）を表紙として使用し、ニュースライン紙（３４ｌｂ／ｍｓｆ）を裏紙として使用した。分散剤はＤｉｌｏｆｌｏ（ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）であり、遅延剤はＶｅｒｓｅｎｅｘ ８０（Ｄｏｗ，Ｉｎｃ．）である。
【表5】
【0159】
各硬化パネルを２３２℃で１０分間加熱した。次いで、各硬化パネルを１９０℃で１５分間加熱した。この変更された配合の石膏ボード試料と表１の配合の試料との間には重量のばらつきがあったが、それらを同等かつほぼ同じであるとみなした。変更された配合の実験用石膏パネル試料の釘抜き強度および圧縮強度を以下の表６に示す。
【表6】
【0160】
この実施例５は、トリメタリン酸ナトリウムを使用しなかった場合でも、酸変性粉体を用いたパネルが、天然トウモロコシ粉を用いたパネルよりも高い釘抜き強度および圧縮強度を有したことを実証する。
【0161】
本明細書に列挙される公開、特許出願、および特許を含むすべての参考文献は、各参考文献が参照により組み込まれることが個々にかつ具体的に示され、その全体が本明細書に記載されているのと同じ程度まで、参照により本明細書に組み込まれる。
【0162】
本発明を記載する文脈において（特に、以下の特許請求の範囲の文脈において）、「ａ」、および「ａｎ」、および「ｔｈｅ」、および「少なくとも１つ」という用語、ならびに同様の指示語の使用は、本明細書で別途記載のない限り、または文脈が明らかに矛盾しない限り、単数および複数の両方を包含するよう解釈されるものである。１つ以上の項目のリストが後に続く「少なくとも１つ」という用語（例えば、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」）の使用は、本明細書で別途記載のない限り、または文脈が明らかに矛盾しない限り、列挙された項目（ＡまたはＢ）から選択された１つの項目、または列挙された項目（ＡおよびＢ）のうちの２つ以上の任意の組み合わせを意味するよう解釈されるものである。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」という用語は、特に断りのない限り、非限定的な用語（すなわち、「含むがこれに限定されない」を意味する）と解釈されるべきである。本明細書における値の範囲の列挙は、本明細書において別段の指示がない限り、その範囲内にある各個別の値を個々に参照する簡単な方法として役立つことを単に意図し、各個別の値は、あたかも本明細書に個々に列挙されているかのように、本明細書に組み込まれる。本明細書に記載されるすべての方法は、本明細書で別途記載のない限り、または文脈で明らかに矛盾しない限り、任意の好適な順序で実施することができる。本明細書に提供されるありとあらゆる例または例示的な用語（例えば、「など」）の使用は、単に本発明の理解をより容易にすることを意図し、特許請求の範囲に別途記載されない限り、本発明の範囲に制限を課さない。本明細書における用語は、特許請求されていない要素を本発明の実施にとって不可欠であるとして示すものと解釈されるべきではない。
【0163】
本発明を実施するための本発明者らに既知の最良の様式を含む、本発明の好ましい実施形態が、本明細書に記載される。それらの好ましい実施形態の変形は、上記の記載を読むことで当業者に明らかになり得る。本発明者らは、当業者がそのような変形を必要に応じて用いることを期待し、本発明者らは、本発明が、本明細書に具体的に記載されるものとは別の方法で実施されることを意図する。したがって、本発明は、適用される法律により許容される、本明細書に添付の特許請求の範囲において列挙される主題のすべての修正物および同等物を含む。さらに、すべての可能な変形における上記の要素の任意の組み合わせが、本明細書で別途記載のない限り、または文脈で明らかに矛盾しない限り、本発明により包含される。
【図1】
【国際調査報告】