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(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】特表2018-528093(P2018-528093A)
(43)【公表日】2018年9月27日
(54)【発明の名称】複合石膏ボードおよびそれに関連する方法
(51)【国際特許分類】
B28B 1/30 20060101AFI20180831BHJP
C04B 28/14 20060101ALI20180831BHJP
C04B 22/16 20060101ALI20180831BHJP
C04B 24/38 20060101ALI20180831BHJP
C04B 24/22 20060101ALI20180831BHJP
B32B 13/00 20060101ALI20180831BHJP
E04C 2/04 20060101ALI20180831BHJP
B28B 1/16 20060101ALI20180831BHJP
B28B 5/02 20060101ALI20180831BHJP
【ＦＩ】
B28B1/30 101
C04B28/14
C04B22/16 A
C04B24/38 Z
C04B24/22 A
B32B13/00
E04C2/04 E
B28B1/16
B28B5/02
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】143
(21)【出願番号】特願2017-566400(P2017-566400)
(86)(22)【出願日】2016年6月22日
(85)【翻訳文提出日】2018年2月2日
(86)【国際出願番号】US2016038737
(87)【国際公開番号】WO2016209942
(87)【国際公開日】20161229
(31)【優先権主張番号】62/184,060
(32)【優先日】2015年6月24日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/290,361
(32)【優先日】2016年2月2日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】15/186,176
(32)【優先日】2016年6月17日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】15/186,212
(32)【優先日】2016年6月17日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】15/186,232
(32)【優先日】2016年6月17日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】15/186,257
(32)【優先日】2016年6月17日
(33)【優先権主張国】US
(81)【指定国】
AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US
(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】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】アルフレッド・シー・リー
(72)【発明者】
【氏名】ウェイシン・ディー・ソング
(72)【発明者】
【氏名】イージュン・サン
(72)【発明者】
【氏名】グレッグ・ジー・ディーフェンバッハー
(72)【発明者】
【氏名】アンナマリア・ヴィリンスカ
(72)【発明者】
【氏名】ブライアン・ジェイ・クリスト
(72)【発明者】
【氏名】フレデリック・ティー・ジョーンズ
(72)【発明者】
【氏名】ブラッドリー・ダブリュ・トッド
【テーマコード（参考）】
2E162
4F100
4G052
4G054
4G112
【Ｆターム（参考）】
2E162CA16
2E162CC06
2E162FA05
2E162FA14
4F100AA04A
4F100AE07A
4F100AE07B
4F100AJ07B
4F100BA02
4F100GB08
4F100JA06B
4F100JA13
4F100JK07
4G052AB04
4G052AB30
4G052AB42
4G052AB51
4G052DA01
4G052DA08
4G052DB12
4G052DB14
4G052DC06
4G054CA01
4G112MB42
4G112PB25
4G112PC08
(57)【要約】
ボードコアと、実質的な厚さ（例えば、少なくとも約０．０２インチ）の濃縮層とを備える、複合石膏ボードについて開示する。濃縮層は、ボードコアより高い重量パーセントの増強添加物を含む。ボードコアは、濃縮層の厚さより大きい厚さを有し、ボード体積の大半を形成する。濃縮層は、ボードコアの密度より高い密度（例えば、少なくとも約１．１倍大きい）を有する。複合石膏ボードを調製する方法についても開示する。【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
（ａ）少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物より形成される硬化石膏を備える、ボードコアであって、乾燥密度および乾燥厚さを有し、第１および第２コア面を正対関係で画定する、ボードコアと、
（ｂ）少なくとも水、漆喰および前記増強添加物より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置され、前記ボードコアの前記乾燥密度より、少なくとも約１．１倍高い乾燥密度を有する、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記増強添加物が、前記コア形成において存在するとき、前記増強添加物は、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）前記ボードコアの乾燥厚さは、前記濃縮層の前記乾燥厚さより大きい、複合石膏ボード。
（ｂ）少なくとも水、漆喰および前記増強添加物より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置され、前記ボードコアの前記乾燥密度より、少なくとも約１．１倍高い乾燥密度を有する、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記増強添加物が、前記コア形成において存在するとき、前記増強添加物は、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）前記ボードコアの乾燥厚さは、前記濃縮層の前記乾燥厚さより大きい、複合石膏ボード。
【請求項2】
前記濃縮層は、第１および第２濃縮層面を画定し、
前記ボードはさらに、上部カバーシートを備え、前記第１濃縮層面は、前記上部カバーシートに面し、
前記第２濃縮層面は、前記第１コア面に面する、請求項１に記載の複合石膏ボード。
前記ボードはさらに、上部カバーシートを備え、前記第１濃縮層面は、前記上部カバーシートに面し、
前記第２濃縮層面は、前記第１コア面に面する、請求項１に記載の複合石膏ボード。
【請求項3】
前記ボードはさらに、底部カバーシートを備え、前記第２コア面は、前記底部カバーシートに面する、請求項１または２に記載の複合石膏ボード。
【請求項4】
前記上部および／または底部カバーシートは、少なくとも約０．０１４インチ（約０．０３６ｃｍ）の厚さを有する、請求項２または３に記載の複合石膏ボード。
【請求項5】
前記上部および／または底部カバーシートは、紙より形成され、約３８ｌｂ／ＭＳＦ（約１８５ｇ／ｍ２）から約５８ｌｂ／ＭＳＦ（約２８３ｇ／ｍ２）の坪量を有する、請求項２〜４のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項6】
前記上部および／または底部カバーシートは、約３８ｐｃｆ（約６１０ｋｇ／ｍ３）から約４２ｐｃｆ（約６７０ｋｇ／ｍ３）の密度を有する、請求項２〜５のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項7】
前記濃縮層の前記乾燥密度は、約３６ｐｃｆ（約５８０ｋｇ／ｍ３）から約４５ｐｃｆ（約７２０ｋｇ／ｍ３）である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項8】
前記濃縮層の前記乾燥厚さは、約０．０３５インチ（約０．０９ｃｍ）から約０．０５インチ（約０．１３ｃｍ）である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項9】
前記ボードコアの前記密度は、約２４ｐｃｆ（約３８０ｋｇ／ｍ３）から約４０ｐｃｆ（約６４０ｋｇ／ｍ３）である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項10】
前記ボードコアの前記厚さは、前記濃縮層の前記厚さより、約９倍から約１４倍厚い、請求項１〜９のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項11】
前記増強添加物は、デンプンを備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項12】
前記デンプンは、ヒドロキシエチルデンプンもしくはヒドロキシプロピルデンプン、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１１に記載の複合石膏ボード。
【請求項13】
前記デンプンは、アルファ化デンプンを含む、請求項１１または１２に記載の複合石膏ボード。
【請求項14】
前記デンプンが、ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、前記アルファ化デンプンは、約２０センチポイズから約７００センチポイズの前記粘度を有する、請求項１３に記載の複合石膏ボード。
【請求項15】
前記アルファ化デンプンは、前記ＶＭＡ法による約３０センチポイズから約２００センチポイズの粘度を有する、請求項１４に記載の複合石膏ボード。
【請求項16】
前記デンプンは、前記濃縮層形成において、前記漆喰の重量で約５％から約４０％の量で含まれ、前記ボードコア形成において、前記漆喰の重量で約０％から約４％の量で含まれる、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項17】
前記増強添加物は、ポリビニルアルコールおよび／またはホウ酸を備える、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項18】
前記増強添加物は、ポリビニルアルコールを含み、前記ポリビニルアルコールは、前記漆喰の重量で約１％から約５％の量で、前記濃縮層の中に存在し、前記漆喰の重量で約０％から約１％の量で、前記ボードコアの中に存在する、請求項１７に記載の複合石膏ボード。
【請求項19】
前記増強添加物は、ホウ酸を含み、前記ホウ酸は、前記漆喰の重量で約０．１％から約１％の量で、前記濃縮層の中に存在し、前記漆喰の重量で約０％から約０．１％の量で、前記ボードコアの中に存在する、請求項１７に記載の複合石膏ボード。
【請求項20】
前記増強添加物は、ナノセルロース、マイクロセルロースまたはそれらのいかなる組み合わせを備える、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項21】
前記ナノセルロース、マイクロセルロースまたはそれらのいかなる組み合わせは、前記漆喰の重量で約０．０５％から約１％の量で、前記濃縮層の中に存在し、前記漆喰の重量で約０％から約０．０１％の量で、前記ボードコアの中に存在する、請求項２０に記載の複合石膏ボード。
【請求項22】
前記増強添加物は、石膏セメントを備える、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項23】
前記石膏セメントは、前記濃縮層形成において、前記漆喰の重量で約５％から約３０％の量で含まれ、前記ボードコア形成において、前記漆喰の重量で約０％から約１０％の量で含まれる、請求項２２に記載の複合石膏ボード。
【請求項24】
前記コアおよび／または前記濃縮層はさらに、ポリリン酸塩より形成される、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項25】
前記ポリリン酸塩は、トリメタリン酸ナトリウム、トリメタリン酸カリウム、トリメタリン酸アンモニウム、トリメタリン酸リチウムまたはそれらのいかなる組み合わせである、請求項２４に記載の複合石膏ボード。
【請求項26】
前記ポリリン酸塩は、前記濃縮層形成において、前記漆喰の重量で約０．２％から約０．４％の量で含まれ、前記ボードコア形成において、前記漆喰の重量で約０％から約０．２％の量で含まれる、請求項２４または２５に記載の複合石膏ボード。
【請求項27】
前記コアおよび／または前記濃縮層はさらに、分散剤より形成される、請求項１〜２６のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項28】
前記分散剤は、ナフタレンスルホン酸塩、ポリカルボン酸塩、リグノスルホン酸塩、スルホン化リグニンまたはそれらのいかなる組み合わせである、請求項２７に記載の複合石膏ボード。
【請求項29】
前記分散剤は、前記濃縮層形成において、前記漆喰の重量で約０．１％から約０．２％の量で含まれ、前記ボードコア形成において、前記漆喰の重量で約０％から約０．４％の量で含まれる、請求項２７または２８に記載の複合石膏ボード。
【請求項30】
前記ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６８ｌｂの力の釘引き抜き抵抗を有する、請求項１〜２９のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項31】
前記濃縮層は、前記ボードコアの平均コア硬度より、少なくとも約４倍大きい前記平均コア硬度を有し、前記平均コア硬度は、ＡＳＴＭ Ｃ−４７３−１０に従って測定される、請求項１〜３０のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項32】
前記ボードコア形成用の前記水および漆喰は、水対漆喰の割合が約０．３から約０．７である、請求項１〜３１のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項33】
前記濃縮層形成用の前記水および漆喰は、水対漆喰の割合が約０．７から約２．０である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項34】
前記ボードは、約２４ｐｃｆ（約３８０ｋｇ／ｍ３）から約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）の密度を有する、請求項１〜３３のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項35】
前記ボードは、約２４ｐｃｆ（約３８０ｋｇ／ｍ３）から約２９ｐｃｆ（約４６０ｋｇ／ｍ３）の密度を有する、請求項１〜３３のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項36】
前記増強添加物は、以下、デンプン、ポリビニルアルコール、ホウ酸、ナノセルロース、マイクロセルロースおよび石膏セメントのうちの少なくとも二つを備える、請求項１〜３５のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項37】
前記増強添加物は、前記デンプンが前記ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの前記粘度を有する、アルファ化デンプンと、ポリビニルアルコールと、ホウ酸とを備える、請求項３６に記載の複合石膏ボード。
【請求項38】
前記増強添加物は、（ｉ）前記デンプンが前記ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの前記粘度を有する、アルファ化デンプンと、（ｉｉ）マイクロセルロースおよび／またはナノセルロースと、を備える、請求項３６または３７に記載の複合石膏ボード。
【請求項39】
前記増強添加物は、前記デンプンが前記ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの前記粘度を有する、アルファ化デンプンと、石膏セメントと、を備える、請求項３６〜３８のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項40】
前記増強添加物は、前記デンプンが前記ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの前記粘度を有する、アルファ化デンプンを備え、前記コアおよび／または前記濃縮層はさらに、ポリリン酸塩および分散剤より形成される、請求項３６〜３９のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項41】
前記ポリリン酸塩は、トリメタリン酸ナトリウムであり、前記分散剤は、ナフタレンスルホン酸塩である、請求項４０に記載の複合石膏ボード。
【請求項42】
前記ボードはさらに、前記上部カバーシートと前記ボードコアとの間および／または前記底部カバーシートと前記ボードコアとの間に配置される結合層を備え、前記結合層は、約０．０１インチ（約０．０３ｃｍ）から約０．０１５インチ（約０．０４ｃｍ）の厚さを有する、請求項２〜４１のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項43】
前記濃縮層はさらに、繊維より形成される、請求項１〜４２のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項44】
前記繊維は、サイジング剤を含む、請求項４３に記載の複合石膏ボード。
【請求項45】
前記増強添加物は、少なくとも約３０，０００ダルトンの分子量を有する、生デンプンを備える、請求項１〜４４のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項46】
（ａ）第１スラリー、少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、前記第１スラリーは、第１の水対漆喰の割合を有し、前記コアは、第１密度を有し、前記コアは、第１および第２コア面を正対関係で画定する、ボードコアと、
（ｂ）少なくとも水、漆喰および前記増強添加物を備える、第２スラリーより形成される、濃縮層であって、前記第２スラリーは、第２の水対漆喰の割合を有し、前記濃縮層は、前記第１コア面に結合関係で配置され、前記濃縮層は、前記ボードコアの前記密度より、少なくとも約１．１倍高い密度を有する、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記増強添加物が、前記第１スラリーの中に存在するとき、前記増強添加物は、前記第１スラリー中より、前記第２スラリー中により高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）前記ボードコアは、前記濃縮層の前記厚さより大きい厚さを有し、
（ｉｉｉ）前記第２の水対漆喰の割合は、前記第１の水対漆喰の割合より少なくとも約１．２倍高い、複合石膏ボード。
（ｂ）少なくとも水、漆喰および前記増強添加物を備える、第２スラリーより形成される、濃縮層であって、前記第２スラリーは、第２の水対漆喰の割合を有し、前記濃縮層は、前記第１コア面に結合関係で配置され、前記濃縮層は、前記ボードコアの前記密度より、少なくとも約１．１倍高い密度を有する、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記増強添加物が、前記第１スラリーの中に存在するとき、前記増強添加物は、前記第１スラリー中より、前記第２スラリー中により高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）前記ボードコアは、前記濃縮層の前記厚さより大きい厚さを有し、
（ｉｉｉ）前記第２の水対漆喰の割合は、前記第１の水対漆喰の割合より少なくとも約１．２倍高い、複合石膏ボード。
【請求項47】
前記濃縮層は、第１および第２濃縮層面を画定し、
前記ボードはさらに、上部カバーシートを備え、前記第１濃縮層面は、前記上部カバーシートに面し、
前記第２濃縮層面は、前記第１コア面に面する、請求項４６に記載の複合石膏ボード。
前記ボードはさらに、上部カバーシートを備え、前記第１濃縮層面は、前記上部カバーシートに面し、
前記第２濃縮層面は、前記第１コア面に面する、請求項４６に記載の複合石膏ボード。
【請求項48】
前記ボードはさらに、底部カバーシートを備え、前記第２コア面は、前記底部カバーシートに面する、請求項４７に記載の複合石膏ボード。
【請求項49】
前記第２の水対漆喰の割合は、前記第１の水対漆喰の割合より少なくとも約１．４倍高い、請求項４６〜４８のいずれかに記載の複合石膏ボード。
【請求項50】
前記濃縮層は、前記ボードコアの平均コア硬度より、少なくとも約１．５倍大きい前記平均コア硬度を有する、請求項４６〜４９のいずれかに記載の複合石膏ボード。
【請求項51】
前記ボードコアは、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有する、請求項４６〜５０のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項52】
前記ボードコアは、約２７ｐｃｆ以下の乾燥密度を有する、請求項４６〜５１のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項53】
前記濃縮層は、前記ボードコア形成において使用される、少なくとも約１．２倍の前記増強添加物より形成される、請求項４６〜５２のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項54】
前記ボードは、約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有し、前記ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６８ｌｂの力の釘引き抜き抵抗を有する、請求項４６〜５３のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項55】
前記増強添加物は、デンプンを備える、請求項４６〜５４のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項56】
前記デンプンは、前記ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの前記粘度を有する、アルファ化デンプンを備える、請求項５５に記載の複合石膏ボード。
【請求項57】
（ａ）少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、密度を有し、第１コア面を画定する、ボードコアと、
（ｂ）少なくとも水、漆喰および前記増強添加物より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記増強添加物が、前記コア形成において存在するとき、前記増強添加物は、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）前記ボードコアは、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有し、
（ｉｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
（ｂ）少なくとも水、漆喰および前記増強添加物より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記増強添加物が、前記コア形成において存在するとき、前記増強添加物は、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）前記ボードコアは、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有し、
（ｉｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
【請求項58】
前記濃縮層と前記ボードコアとの密度差が、少なくとも約８ｐｃｆ（約１３０ｋｇ／ｍ３）である、請求項５７に記載の複合石膏ボード。
【請求項59】
前記濃縮層は、前記ボードコアの平均コア硬度より、少なくとも約１．５倍大きい前記平均コア硬度を有する、請求項５７または５８に記載の複合石膏ボード。
【請求項60】
前記濃縮層は、前記ボードコア形成において使用される、少なくとも約１．２倍の前記増強添加物より形成される、請求項５７〜５９のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項61】
前記ボードは、約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有し、前記ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６８ｌｂの力の釘引き抜き抵抗を有する、請求項５７〜６０のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項62】
前記増強添加物は、デンプンを備える、請求項５７〜６１のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項63】
（ａ）少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、密度を有し、第１コア面を画定する、ボードコアと、
（ｂ）少なくとも水、漆喰および前記増強添加物より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置され、前記ボードコアの前記密度より、少なくとも約１．１倍高い密度を有する、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記増強添加物が、前記コア形成において存在するとき、前記増強添加物は、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアのヤング率より、少なくとも約１．５倍高いヤング率を有し、
（ｉｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
（ｂ）少なくとも水、漆喰および前記増強添加物より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置され、前記ボードコアの前記密度より、少なくとも約１．１倍高い密度を有する、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記増強添加物が、前記コア形成において存在するとき、前記増強添加物は、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアのヤング率より、少なくとも約１．５倍高いヤング率を有し、
（ｉｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
【請求項64】
前記増強添加物は、デンプンを備える、請求項６３に記載の複合石膏ボード。
【請求項65】
前記濃縮層は、前記ボードコアの平均コア硬度より、少なくとも約１．５倍大きい前記平均コア硬度を有する、請求項６３または６４に記載の複合石膏ボード。
【請求項66】
前記濃縮層は、前記ボードコア形成において使用される、少なくとも約１．２倍の前記増強添加物より形成される、請求項６３〜６５のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項67】
前記ボードは、約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有し、前記ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６８ｌｂの力の釘引き抜き抵抗を有する、請求項６３〜６６のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項68】
（ａ）少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、第１コア面を画定する、ボードコアと、
（ｂ）少なくとも水、漆喰および前記増強添加物より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記増強添加物が、前記ボードコア形成において含まれるとき、前記増強添加物は、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）前記ボードコアは、前記濃縮層の前記厚さより大きい厚さを有し、
（ｉｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアの平均コア硬度より、少なくとも約１．５倍大きい、前記平均コア硬度を有する、複合石膏ボード。
（ｂ）少なくとも水、漆喰および前記増強添加物より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記増強添加物が、前記ボードコア形成において含まれるとき、前記増強添加物は、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）前記ボードコアは、前記濃縮層の前記厚さより大きい厚さを有し、
（ｉｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアの平均コア硬度より、少なくとも約１．５倍大きい、前記平均コア硬度を有する、複合石膏ボード。
【請求項69】
前記濃縮層は、前記ボードコア形成において使用される、少なくとも約１．２倍の前記増強添加物より形成される、請求項６８に記載の複合石膏ボード。
【請求項70】
前記ボードは、約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有し、前記ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６８ｌｂの力の釘引き抜き抵抗を有する、請求項６８または６９に記載の複合石膏ボード。
【請求項71】
前記増強添加物は、デンプンを備える、請求項６８〜７０のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項72】
前記デンプンは、前記ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの前記粘度を有する、アルファ化デンプンを備える、請求項７１に記載の複合石膏ボード。
【請求項73】
前記ボードコアは、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有する、請求項６８〜７２のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項74】
前記濃縮層は、前記ボードコアのヤング率より、少なくとも約１．５倍高いヤング率を有する、請求項６８〜７３のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項75】
（ａ）少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、乾燥密度を有し、第１および第２コア面を正対関係で画定する、ボードコアと、
（ｂ）少なくとも水、漆喰および前記増強添加物より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記増強添加物が、前記コア形成において存在するとき、前記濃縮層は、前記ボードコア形成において使用される、少なくとも約１．２倍の前記増強添加物より形成され、
（ｉｉ）前記ボードコアは、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有し、
（ｉｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
（ｂ）少なくとも水、漆喰および前記増強添加物より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記増強添加物が、前記コア形成において存在するとき、前記濃縮層は、前記ボードコア形成において使用される、少なくとも約１．２倍の前記増強添加物より形成され、
（ｉｉ）前記ボードコアは、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有し、
（ｉｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
【請求項76】
前記ボードは、約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有し、前記ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６８ｌｂの力の釘引き抜き抵抗を有する、請求項７５に記載の複合石膏ボード。
【請求項77】
前記増強添加物は、デンプンを備える、請求項７５または７６に記載の複合石膏ボード。
【請求項78】
前記デンプンは、前記ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの前記粘度を有する、アルファ化デンプンを備える、請求項７７に記載の複合石膏ボード。
【請求項79】
前記ボードコアは、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有する、請求項７５〜７８のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項80】
前記濃縮層は、前記ボードコアのヤング率より、少なくとも約１．５倍高いヤング率を有する、請求項７５〜７９のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項81】
前記濃縮層と前記ボードコアとの前記密度差が、少なくとも約８ｐｃｆ（約１３０ｋｇ／ｍ３）である、請求項７５〜８０のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項82】
（ａ）少なくとも水、漆喰、ならびに任意で分散剤および／またはポリリン酸塩のうちの一つまたは両方より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、乾燥密度を有し、第１および第２コア面を正対関係で画定する、ボードコアと、
（ｂ）少なくとも水、漆喰ならびにポリリン酸塩および分散剤のうちの一つまたは両方より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記ポリリン酸塩および／または分散剤が、前記コア形成において存在するとき、前記ポリリン酸塩および／または分散剤は、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
（ｂ）少なくとも水、漆喰ならびにポリリン酸塩および分散剤のうちの一つまたは両方より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記ポリリン酸塩および／または分散剤が、前記コア形成において存在するとき、前記ポリリン酸塩および／または分散剤は、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
【請求項83】
前記濃縮層はさらに、増強添加物を原料とし、前記ボードコアは任意でさらに、増強添加物より形成され、前記増強添加物が、前記ボードコア形成において含まれるとき、前記増強添加物は、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれる、請求項８２に記載の複合石膏ボード。
【請求項84】
前記ボードコアは、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有する、請求項８２または８３に記載の複合石膏ボード。
【請求項85】
前記ボードは、約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有し、前記ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６８ｌｂの力の釘引き抜き抵抗を有する、請求項８２〜８４のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項86】
前記増強添加物は、デンプンを備える、請求項８２〜８５のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項87】
前記デンプンは、前記ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの前記粘度を有する、アルファ化デンプンを備える、請求項８６に記載の複合石膏ボード。
【請求項88】
（ａ）漆喰、水および増強添加物を備える、第１スラリーを調製することと、
（ｂ）濃縮層を形成するように、第１カバーシートに結合関係で前記第１スラリーを塗布することであって、前記濃縮層は、第１面および第２面を有し、前記第１濃縮層面は、前記第１カバーシートに面する、塗布することと、
（ｃ）第２スラリーを形成するように、少なくとも水、漆喰および任意で前記増強添加物を混合することと、
（ｄ）第１面および第２面を有するボードコアを形成するように、前記濃縮層に結合関係で前記第２スラリーを塗布することであって、前記第１ボードコア面は、前記第２濃縮層面に面する、塗布することと、
（ｅ）ボード前駆体を形成するように、前記第２ボードコア面に結合関係で第２カバーシートを塗布することと、
（ｆ）ボードを形成するように、前記ボード前駆体を乾燥させることと、を含み、
ｉ．前記第２スラリーが、前記増強添加物を包含するとき、前記増強添加物は、前記第２スラリーより前記第１スラリー中でより濃縮され、
ｉｉ．乾燥すると、前記ボードコアは、前記濃縮層の厚さより大きい前記厚さを有する、複合石膏ボードを作製する方法。
（ｂ）濃縮層を形成するように、第１カバーシートに結合関係で前記第１スラリーを塗布することであって、前記濃縮層は、第１面および第２面を有し、前記第１濃縮層面は、前記第１カバーシートに面する、塗布することと、
（ｃ）第２スラリーを形成するように、少なくとも水、漆喰および任意で前記増強添加物を混合することと、
（ｄ）第１面および第２面を有するボードコアを形成するように、前記濃縮層に結合関係で前記第２スラリーを塗布することであって、前記第１ボードコア面は、前記第２濃縮層面に面する、塗布することと、
（ｅ）ボード前駆体を形成するように、前記第２ボードコア面に結合関係で第２カバーシートを塗布することと、
（ｆ）ボードを形成するように、前記ボード前駆体を乾燥させることと、を含み、
ｉ．前記第２スラリーが、前記増強添加物を包含するとき、前記増強添加物は、前記第２スラリーより前記第１スラリー中でより濃縮され、
ｉｉ．乾燥すると、前記ボードコアは、前記濃縮層の厚さより大きい前記厚さを有する、複合石膏ボードを作製する方法。
【請求項89】
乾燥すると、前記濃縮層は、前記ボードコアの密度より、少なくとも約１．１倍高い密度を有する、請求項８８に記載の方法。
【請求項90】
前記濃縮層と前記ボードコアとの密度差が、少なくとも約８ｐｃｆ（約１３０ｋｇ／ｍ３）である、請求項８８または８９に記載の方法。
【請求項91】
前記ボードは、約２４ｐｃｆ（約３８０ｋｇ／ｍ３）から約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）の密度を有する、請求項８８〜９０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項92】
前記ボードは、約２４ｐｃｆ（約３８０ｋｇ／ｍ３）から約２９ｐｃｆ（約４６０ｋｇ／ｍ３）の密度を有する、請求項８８〜９１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項93】
前記ボードは、約３３ｐｃｆ以下の密度と、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６８ｌｂの力の釘引き抜き抵抗と、を有する、請求項８８〜９２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項94】
前記ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０の方法Ｂに従う、少なくとも約７２ｌｂの力の釘引き抜き抵抗を有する、請求項８８〜９３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項95】
前記第２スラリーはさらに、漆喰を備える、請求項８８〜９４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項96】
前記第１スラリーは、第１ミキサーの中で混合され、前記第２スラリーは、第２ミキサーの中で混合される、請求項９５に記載の方法。
【請求項97】
前記増強添加物は、デンプンを備える、請求項８８〜９６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項98】
前記デンプンは、前記ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの前記粘度を有する、アルファ化デンプンを備える、請求項９７に記載の方法。
【請求項99】
乾燥すると、前記濃縮層は、約０．０２インチ（約０．０５ｃｍ）から約０．２インチ（約０．５ｃｍ）の厚さを有する、請求項８８〜９８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項100】
第１スラリーは、前記第２スラリー中に包含される前記増強添加物の少なくとも約１．２倍を包含する、請求項８８〜１００のいずれか一項に記載の方法。
【請求項101】
乾燥すると、前記濃縮層は、前記ボードコアの平均コア硬度より、少なくとも約１．５倍大きい前記平均コア硬度を有する、請求項８８〜１００のいずれか一項に記載の方法。
【請求項102】
（ａ）約０．７から約２の水対漆喰の割合を有する、第１スラリーを形成するように、少なくとも水、漆喰および増強添加物を混合することと、
（ｂ）第１面および第２面を有する濃縮層を形成するように、第１カバーシートに結合関係で前記第１スラリーを塗布することと、
（ｃ）約０．３から約１．１の水対漆喰の割合を有する、第２スラリーを形成するように、少なくとも水、漆喰および任意で前記増強添加物を混合することと、
（ｄ）第１密度を有するボードコアを形成するように、前記濃縮層に結合関係で前記第２スラリーを塗布することであって、前記ボードコアは、第１面および第２面を有し、前記第１ボードコア面は、前記濃縮層第１面に面し、前記第２濃縮層面は、前記第１カバーシートに面する、塗布することと、
（ｅ）ボードを形成するように、前記第２コア面に結合関係で第２カバーシートを塗布することと、
（ｆ）前記ボードを乾燥させることと、を含み、
ｉ．前記第２スラリーが、前記増強添加物を包含するとき、前記増強添加物は、前記第２スラリーより前記第１スラリー中でより濃縮され、
ｉｉ．乾燥すると、前記ボードコアは、前記濃縮層の厚さより大きい前記厚さを有する、複合石膏ボードを作製する方法。
（ｂ）第１面および第２面を有する濃縮層を形成するように、第１カバーシートに結合関係で前記第１スラリーを塗布することと、
（ｃ）約０．３から約１．１の水対漆喰の割合を有する、第２スラリーを形成するように、少なくとも水、漆喰および任意で前記増強添加物を混合することと、
（ｄ）第１密度を有するボードコアを形成するように、前記濃縮層に結合関係で前記第２スラリーを塗布することであって、前記ボードコアは、第１面および第２面を有し、前記第１ボードコア面は、前記濃縮層第１面に面し、前記第２濃縮層面は、前記第１カバーシートに面する、塗布することと、
（ｅ）ボードを形成するように、前記第２コア面に結合関係で第２カバーシートを塗布することと、
（ｆ）前記ボードを乾燥させることと、を含み、
ｉ．前記第２スラリーが、前記増強添加物を包含するとき、前記増強添加物は、前記第２スラリーより前記第１スラリー中でより濃縮され、
ｉｉ．乾燥すると、前記ボードコアは、前記濃縮層の厚さより大きい前記厚さを有する、複合石膏ボードを作製する方法。
【請求項103】
乾燥すると、前記濃縮層は、前記ボードコアの密度より、少なくとも約１．１倍高い密度を有する、請求項１０２に記載の方法。
【請求項104】
乾燥すると、前記濃縮層は、約０．０２インチ（約０．０５ｃｍ）から約０．２インチ（約０．５ｃｍ）の厚さを有する、請求項１０２または１０３に記載の方法。
【請求項105】
前記第１スラリーは、第１ミキサーの中で混合され、前記第２スラリーは、第２ミキサーの中で混合される、請求項１０２〜１０４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項106】
前記第２ミキサーは、前記第１ミキサーより大きい混合容積を有する、請求項１０５に記載の方法。
【請求項107】
前記第２カバーシートと前記ボードコアとの間に、結合層を塗布することをさらに含む、請求項１０２〜１０６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項108】
前記ボードは、約２４ｐｃｆ（約３８０ｋｇ／ｍ３）から約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）の密度を有する、請求項１０２〜１０７のいずれかに記載の方法。
【請求項109】
前記ボードは、約２４ｐｃｆ（約３８０ｋｇ／ｍ３）から約２９ｐｃｆ（約４６０ｋｇ／ｍ３）の密度を有する、請求項１０２〜１０８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項110】
前記ボードは、約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）以下の密度と、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６８ｌｂの力の釘引き抜き抵抗と、を有する、請求項１０２〜１０９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項111】
前記ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０の方法Ｂに従う、少なくとも約７２ｌｂの力の釘引き抜き抵抗を有する、請求項１０２〜１１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項112】
前記増強添加物は、デンプンを備える、請求項１０２〜１１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項113】
前記デンプンは、前記ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの前記粘度を有する、アルファ化デンプンを備える、請求項１１２に記載の方法。
【請求項114】
乾燥すると、前記濃縮層は、前記ボードコアの平均コア硬度より、少なくとも約１．５倍大きい前記平均コア硬度を有する、請求項１０２〜１１３のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照本特許出願は、米国仮特許出願第６２／１８４，０６０号（２０１５年６月２４日出願）および第６２／２９０，３６１号（２０１６年２月２日出願）、ならびに米国特許出願第１５／１８６，１７６号（２０１６年６月１７日出願）、第１５／１８６，２１２号（２０１６年６月１７日出願）、第１５／１８６，２３２号（２０１６年６月１７日）および第１５／１８６，２５７号（２０１６年６月１７日出願）の利益を主張し、それらを参照によって援用する。
【背景技術】
【0002】
硬化石膏（すなわち、硫酸カルシウム二水和物）は、建物の建築および改装用のパネルおよび他の製品を含む、多くの製品で使用される良く知られた材料である。そのようなパネルの一つ（しばしば石膏ボードと呼ばれる）は、二つのカバーシートに挟まれた硬化石膏コアの形態（例えば、両面紙貼りボード）であり、建物の内壁および天井の乾式壁建築によく使用される。しばしば「スキムコート」と呼ばれる、一つ以上の緻密層が、大抵、紙とコアの界面にある、コアの両側面に含まれてもよい。
【0003】
ボードの製造中、必要に応じて、漆喰（すなわち、硫酸カルシウム半水和物および／または無水硫酸カルシウムの形態にある焼成石膏）、水およびその他の原料が、当該技術分野で通常使用される用語でいう、ピンミキサーで混合される。スキムコート（存在する場合）の一方が、既に塗布された状態で（しばしばミキサーの上流で）スラリーが形成され、ミキサーからカバーシートを運ぶ動くコンベア上へと送り出される。スラリーは、紙の上に拡散する（スキムコートが任意で紙の上に含まれる）。スキムコートがあってもなくても、例えば、成形板等を用いて、所望の厚さのサンドイッチ構造を形成するように、別のカバーシートがスラリー上に塗布される。混合物が成形され、焼成石膏と水との反応によって硬化（すなわち再水和）石膏を形成するように固くなり、結晶性の水和石膏（すなわち硫酸カルシウム二水和物）のマトリクスを形成することが可能になる。それが、硬化石膏結晶を連結するマトリクスの形成を可能にする、焼成石膏の所望される水和作用であり、それによって、製品の石膏構造に強度を付与する。残りの自由（すなわち未反応の）水を追い出し、乾燥した製品を得るために熱が必要となる（例えば、キルンの中で）。
【0004】
追い出される余分な水は、システムにおいて非効率となる。水を除去するためにエネルギーの投入が必要となり、乾燥ステップを収容するために、製造プロセスが減速する。しかしながら、ボードの重量および強度を含む、例えば、商用石膏ボード製品などの石膏ボードの他の重要な側面を損なわずに、システム中の水の量を減らすことは、非常に困難であることが分かっている。
【0005】
別の問題点は、強度を維持しながら、石膏ボードの重量を減少させることである。ボードの強度の尺度の一つに、時には単に「釘引き抜き」と呼ばれる「釘引き抜き抵抗」がある。ボードの重量を減少させるために、発泡剤をスラリーに導入して、最終製品の中に気泡を形成することができる。石膏ボード外皮の中で固体の塊を空気と置き換えることによって、重量が減少するが、その固体の塊の損失もまた、強度の低下をもたらし得る。強度の損失を補うことは、当該技術分野の重量減少への努力において、大きな障害である。
【0006】
本背景技術の記載は、発明者によって読者の一助とするために作成され、従来の技術への参照としても、または示唆した問題のいずれも、当技術分野においてそれ自体が理解されていると示唆するとはみなされないことは理解されるであろう。記載する原理は、一部の観点および実施形態において、他のシステムにおける固有の問題を軽減し得るが、保護される革新の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義され、本明細書に述べるいかなる特定の問題を解決する、請求する発明の能力によってではないことは理解されるであろう。
【発明の概要】
【0007】
一態様において、本開示は複合石膏ボードを提供する。複合ボードは、少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアを備える。ボードコアは、第１および第２コア面を正対関係で、ならびに濃縮層を画定する。濃縮層は、第１コア面に結合関係で配置される。濃縮層は、連続的な結晶性マトリクスにおいて、硬化石膏などの水和セメント系材料を形成するように、増強添加物、水および例えば、漆喰などのセメント系材料より形成される。増強添加物は、好ましくは、ボードコア中より濃縮層中でより濃縮（重量パーセントで）される。本明細書で使用される通り、ボードコア形成用のスラリー中より、濃縮層形成用のスラリー中で「より濃縮される」（または該用語の変形）増強添加物へのいかなる参照も、（ａ）濃縮層およびボードコアの両方は、増強添加物より形成され、（ｂ）濃縮層は増強添加物より形成されるが、ボードコアは増強添加物を全く包含しない状況を含む。
【0008】
濃縮層は、一部の実施形態では、ボードコアの密度より少なくとも約１．１倍高い密度を有し、約０．０２インチ（約０．０５ｃｍ）から約０．２インチ（約０．５ｃｍ）の厚さを有する。ボードコアは、好ましくは、濃縮層の厚さより大きい厚さを有する。増強添加物は、本明細書に記載するような所望の強度特性を生成するのを助ける、本明細書に記載する通りの、強度を付与する添加物を含む。
【0009】
ボードコアのスラリー中に包含されるより高い重量パーセントの増強添加物を包含する、濃縮層のスラリーより形成されるボードによって、一つ以上の効率またはプロセスの利点を可能にする。例えば、より厚みが小さく、より重量の小さい部分（すなわち濃縮層）を形成する際に増強添加物を集中させ、より厚みが大きく、より重量の大きい部分（すなわちボードコア）を形成する際に、より少ない増強添加物を使用する、または全く使用しないことによって、ボード全体における増強添加物の使用を減少し得る。驚くほどかつ予想外に、より高い重量パーセントの増強添加物より形成される濃縮層は、結果としてもたらされる所望の特性を、ボードコア中に分配することができ、ボードは強度特性を呈する。結果として、ボードコアは、全体でより少ない増強添加物で作製することができ、一部の実施形態では、従来のボードコアより軽量で、密度をより小さくし得る。そして、ボードのより重量の大きい部分（すなわちコア）の密度が低下するため、全体のボード重量が減少し得る。
【0010】
あるアルファ化デンプンなど、一部の増強添加物の場合、スラリー中に水を必要とする場合があり、すなわち、水の必要性が増す。ボードコア形成用のスラリー中の増強添加物の量を減少させることによって、一部の実施形態では、コア形成用のスラリー中の水の必要性を減少し得る。したがって、例えば、ボードを調製する際の全体的な水の使用を減少することができ、それによってさらに、キルン内の加熱によって追い出す必要のある水が少なくなるようなシステムにおいては、使用される水が少なくなるため、効率が上がり得る。結果として、製造ラインのスピードを向上することができ、乾燥費用も削減し得る。
【0011】
複合石膏ボードは、所望の密度の範囲内であり得る。一部の実施形態では、ボードは、ボードの密度が約３３ｐｃｆ以下など、超軽量に作製し得る。ボードの重量が、密度および厚さの関数であることは理解されるであろう。したがって、当該技術分野において理解されるであろう通り、密度がボードの重量の尺度として使用され得る。そのような超軽量が、所望の強度特性を損なうことなく達成され得る。例えば、一部の実施形態では、複合石膏ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６５ｌｂの力（例えば、少なくとも約７２ｌｂの力、少なくとも約７７ｌｂの力など）の釘引き抜き抵抗を呈し得る。
【0012】
別の態様では、本開示は、複合石膏ボードを作製する方法を提供する。方法は、水および増強添加物を備える、濃縮層のスラリーを調製することを含む。濃縮層のスラリーはまた、例えば、硬化石膏の連結マトリクスを形成するように水和し得る漆喰といった、セメント系材料など、例えば、質量および密度の一次資源を付与する、基材を含み得る。濃縮層のスラリーは、第１面および第２面を有する濃縮層を形成するように、第１カバーシートに結合関係で塗布される。濃縮層の第１面は、第１カバーシートに面する。方法はまた、ボードコアのスラリーを形成するように、少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物を混合することを含む。ボードコアのスラリーは、ボードコアを形成するように、濃縮層に結合関係で塗布される。ボードコアは、第１面および第２面を有し、第１ボードコア面は、濃縮層の第２面に面する。第２カバーシートは、ボード前駆体を形成するように、第２ボードコア面に結合関係で塗布される。ボード前駆体を乾燥して、ボードを形成する。ボードコアのスラリーが、増強添加物を包含するとき、濃縮層のスラリーは、ボードコアのスラリーより高い重量パーセントの強化スラリーを包含する。一部の実施形態では、濃縮層は、約０．０２インチ（約０．０５ｃｍ）から約０．２インチ（約０．５ｃｍ）の厚さを有する。乾燥すると、ボードコアは、濃縮層の厚さより大きい厚さを有する。
【0013】
別の態様では、本開示は、複合石膏ボードを作製する別の方法を提供する。方法は、水および増強添加物を備える、濃縮層のスラリーを調製することを含む。濃縮層のスラリーはまた、例えば、硬化石膏の連結マトリクスを形成するように水和し得る漆喰といった、セメント系材料など、例えば、質量および密度の一次資源を付与する、基材を含み得る。濃縮層のスラリーは、第１面および第２面を有する濃縮層を形成するように、第１カバーシートに結合関係で塗布される。濃縮層の第１面は、第１カバーシートに面する。方法はまた、ボードコアのスラリーを形成するように、少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物を混合することを含む。ボードコアのスラリーは、ボードコアを形成するように、濃縮層に結合関係で塗布される。ボードコアは、第１面および第２面を有し、第１ボードコア面は、濃縮層の第２面に面する。第２カバーシートは、ボード前駆体を形成するように、第２ボードコア面に結合関係で塗布される。ボード前駆体を乾燥して、ボードを形成する。ボードコアのスラリーが、増強添加物を包含するとき、濃縮層のスラリーは、ボードコアのスラリーより高い重量パーセントの強化スラリーを包含する。乾燥すると、ボードコアは、濃縮層の厚さより大きい厚さを有する。
【0014】
本開示によるプロセスは、いかなる好適な密度でも複合ボードを生成するように使用され得る。一部の実施形態では、ボードは、ボードの密度が約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）以下など、超軽量に作製し得る。そのような超軽量が、所望の強度特性を損なうことなく達成され得る。例えば、一部の実施形態では、複合石膏ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６５ｌｂの力（例えば、少なくとも約７２ｌｂの力、少なくとも約７７ｌｂの力など）の釘引き抜き抵抗を呈し得る。他の態様および実施形態は、本明細書全体の記載から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本開示の原理によって組み立てられた複合石膏ボードの概略断面図である。
【図2】本開示の原理により、ボードコアおよび濃縮層用にスラリーを調製するステップを図示する、三つの代替プロセスの配置（符号Ａ、ＢおよびＣ）の概略フロー図を示す。
【図3】スラリーにガラス繊維がない、本明細書の実施例３で議論する通り、試験において石膏ウォールボード用の製造ラインで濃縮層を形成する際に使用されるローラー上流の、スラリー頭部を描写する図である。
【図4】スラリーがガラス繊維を包含する、本明細書の実施例３で議論する通り、試験において石膏ウォールボード用の製造ラインで濃縮層を形成する際に使用されるローラー上流の、スラリー頭部を描写する図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本開示の実施形態は、複合ボード（例えば、ウォールボードなどの石膏ボード）の新規構成、およびそのようなボードを作製する方法を提供する。本明細書で使用する通り、石膏ウォールボード（しばしば、乾式壁と呼ばれる）は、壁だけでなく、天井および当該技術分野において理解されるような他の場所にも使用されるボードを網羅し得る。一態様において、複合ボードは、例えば、最終製品において硬化石膏の連続的な結晶性マトリクスの形態の、異なるセメント系組成物を包含する、複数層を包含する。一つの層がボードコアを形成し、別の層が実質的な厚さ（例えば、少なくとも約０．０２インチまたは約０．０５ｃｍ）の濃縮層を形成する。ボードコアは概して、好ましい実施形態の濃縮層より厚く、ボードの外皮の体積の大半（例えば、約７０％超、約７５％超など、約６０％超）を占める。通常、ボードはまた、上部（正面）および底部（裏）カバーシートも含む。
【0017】
ボードコアおよび濃縮層は両方、セメント系材料および水より形成される。本開示の好ましい実施形態によって、濃縮層は、ボードコアが有するより高い密度（例えば、少なくとも約１．１倍高い）を有するように構築される。より密度の低いボードコアを構築するには、当該技術分野において知られるような発泡剤がボードコアに使用され得るが、特にさらなる支出が受け入れられ得る場合には、例えば、軽量の骨材またはパーライトを含む、軽量充填剤など、密度を低下させる他の材料が、代替または追加原料としてボードコア形成用のスラリー中に含まれ得る。濃縮層は、その層でより高い所望の密度を達成するために、より少ない発泡剤を含むもしくは全く含まない、および／またはより少ない軽量充填剤を含むもしくは全く含まない場合がある。
【0018】
いかなる特定の理論にも縛られることは望まないものの、複合ボードのそれぞれの層の組成および相互関係が、製品に驚くほど予想外の特性を付与すると考えられる。特に、濃縮層における増強添加物に的を絞った使用は、所望のボード特性を付与し、所望の通りプロセスの効率を強化するように使用され得ると考えられる。加えて、一部の実施形態では、（ａ）濃縮層の厚さ、密度および／もしくは強度、ならびに／または（ｂ）紙およびボードコアそれぞれに対する濃縮層の特性などの態様は、所望の通りボード特性を最適化するように使用され得る。これらの態様に少なくとも一部基づき、濃縮層からの所望の特性が、ボード中に分配され方向づけられ、それによって、所望の通りボードコアの中への物理特性を維持しながら、複合ボードの生産を促進し得ると考えられる。
【0019】
一部の実施形態によって、乾燥した濃縮層は、概して隣接している上部カバーシートの剛性値により近い、剛性値を有する。濃縮層は、一部の実施形態では、ボードコアより高い剛性値を有する。したがって、一部の実施形態では、濃縮層は、比較的優れた剛性および強度を持つ材料（すなわち上部カバーシート）と、より低い剛性および強度を持つ材料（すなわちボードコア）との間に配置され得る。剛性値が、当該技術分野において知られる通り、ヤング率により測定され得ることは理解されるであろう。
【0020】
いかなる特定の理論にも縛られることは望まないものの、所望の強度特性を付与する、より高い重量パーセントの増強添加物を、濃縮層に含むことによって、結果として効率的な所望の強度特性をもたらすと考えられる。濃縮層は、上部カバーシートと、好ましくはより軽くより弱いボードコアとの間に配置される。驚くほどかつ予想外に、濃縮層は、負荷からエネルギーを吸収し、負荷が望ましくはより容易に弱まり消散するように、より均一にボードコアの中へおよびボード中に負荷を分散する働きをする。そのため、発明の複合石膏ボードは、優れた強度特性を実証し、特性がボードコアの中へ分配され得る濃縮層において、強度の強化に的を絞ることによって、より低重量のボードを生成することを可能にするであろう。例えば、この利点は、ＡＳＴＭ ４７３−１０の方法Ｂに従って当該技術分野において理解される通り、一部の実施形態では、釘引き抜き抵抗および曲げ強度試験の優れた結果を通して示され得る。
【0021】
ボードコアおよび濃縮層の組成本開示の一部の実施形態によって、複合石膏ボードは、増強添加物がボードコアに（仮にあったとして）含まれるより高い濃度で増強添加物を含むように合わせられる。その結果ボードは、所望の強度特性を持つ複合石膏ボードを実現するように形成され得る。
【0022】
一部の実施形態によって、驚くほどかつ予想外なことに、ボードコアと比べて濃縮層中のより高い濃度の増強添加物は、例えば、釘引き抜き抵抗、圧縮強度、曲げ強度など、所望の強度特性の点で効率的なボード性能をもたらすことが判明している。本発明者は、増強添加物を含むように、それぞれのボードコアおよび濃縮層の組成物の処方を合わせることによって、増強添加物の使用を、好ましい実施形態によって最適化することができ、それらの影響により、所望の強度特性（すなわち、ボードコア中より濃縮層中の方が、重量パーセントが高い）を達成する効果、および全体的な水への必要性の低下以上のものを提供し得ることを発見した。この発見によって、増強添加物の全体的使用量の減少、それによる、原材料費の削減、製造効率性の強化、および例えば、充分な強度特性を持ったより軽量な製品を可能にする、製品強度の増強を含むがそれらに限定されない、考慮すべき利点が付与される。
【0023】
一部の実施形態では、濃縮層形成用のスラリーは、例えば、少なくとも約１．５倍、少なくとも約１．７倍、少なくとも約２倍、少なくとも約２．５倍、少なくとも約３倍、少なくとも約３．５倍、少なくとも約４倍、少なくとも約４．５倍、少なくとも約５倍、少なくとも約６倍など、ボードコア形成用のスラリーと比較して、少なくとも約１．２倍の濃度の増強添加物を包含し、これらの範囲の各々は、例えば、約６０、約５０、約４０、約３０、約２０、約１０、約９、約８、約７、約６．５、約６、約５．５、約５、約４．５、約４、約３．５、約３、約２．５、約２、約１．５など、必要に応じていかなる好適な上限をも有し得る。本明細書で使用する通り、「より高い濃度」は、原料の総計とは対照的に、増強添加物の相対量（漆喰の重量による）を指すことは理解されるであろう。ボードコアは、濃縮層による寄与と比較すると、ボードへのかさ体積および厚さの寄与がより大きいため、ボードコアのスラリー中に、例えば、ポンドまたはキログラムの単位で、より大きな総計でいかなる特定の添加物を提供してもよいが、濃縮層用のスラリーと比較すると、すなわち、例えば重量パーセント（ｗｔ％）で、より低い相対量においては、より低い重量濃度で提供することが可能である。
【0024】
驚くほどかつ予想外に、本開示の一部の実施形態は、複合石膏ボードを作製する際に使用する水の全体量を、効果的に減少する。この点において、濃縮層およびボードコアのそれぞれの組成物を合わせることによって、より必要な場合（例えば、濃縮層において）、水はより高い濃度で存在し、必要性が低い場合（例えば、ボードコアにおいて）、水は減少されるため、ボードを作製するのに使用する水の総量を、水の使用量を最適化するように減少し得る。
【0025】
硬化石膏は、水および漆喰を包含する、漆喰スラリー（時に石膏スラリーと呼ばれる）より形成されるため、水対漆喰の割合（「ＷＳＲ（ｗａｔｅｒ‐ｔｏ‐ｓｔｕｃｃｏ ｒａｔｉｏ）」）を観察し得ることは理解されるであろう。一部の実施形態では、ボード体積の大半を形成し得るボードコアは、濃縮層を形成するのに使用されるＷＳＲと比較すると、より低いＷＳＲより形成され得る。したがって、濃縮層による全体のボード体積への寄与が、ボードコアによる全体のボード体積への寄与より少ないため、全体として、複合石膏ボード全体の水使用量およびＷＳＲは、一部の実施形態では有利に下がり得る。
【0026】
ボードコアおよび濃縮層は、いかなる好適なＷＳＲより形成され得る。一部の実施形態では、濃縮層は、ボードコアを形成するのに使用されるスラリーのＷＳＲより高いＷＳＲを有するスラリーより形成される。例えば、一部の実施形態では、濃縮層は、ボードコアを形成するのに使用されるスラリーのＷＳＲより少なくとも約１．２倍高い（例えば、少なくとも約１．５倍高い、少なくとも約１．７倍高い、少なくとも約２倍高い、少なくとも約２．２倍高い、少なくとも約２．５倍高い、少なくとも約２．７倍高い、少なくとも約３倍高い、少なくとも約３．２倍高い、少なくとも約３．５倍高い、少なくとも約３．７倍高い、少なくとも約４倍高いなど。これらの範囲の各々は、例えば、約７、約６．５、約６、約５．５、約５、約４．５、約４、約３．５、約３、約２．５、約２、約１．５など、必要に応じていかなる好適な上限をも有し得る）、ＷＳＲを有するスラリーより形成される。
【0027】
一部の実施形態では、ボードコアは、例えば、約０．３から約１．２、約０．３から約１．２、約０．３から約１．２、約０．３から約１．２、約０．３から約１．１、約０．３から約１、約０．３から約０．９、約０．４から約１．３、約０．４から約１．２、約０．４から約１．１、約０．４から約１、約０．４から約０．９、約０．５から約１．３、約０．５から約１．２、約０．５から約１．１、約０．５から約１、約０．５から約０．９、約０．６から約１．３、約０．６から約１．２、約０．６から約１．１、約０．６から約１、約０．６から約０．９、約０．６から約０．８、約０．６から約０．７といった、約０．３から約１．３の水対漆喰の割合を有する、漆喰スラリーより形成される。
【0028】
一部の実施形態では、例えば、約０．３から約０．７、約０．３から約０．６、約０．３から約０．５、約０．３から約０．４、約０．４から約０．８、約０．４から約０．７、約０．４から約０．６、約０．４から約０．５、約０．５から約０．８、約０．５から約０．７、約０．５から約０．６、約０．６から約０．８、約０．６から約０．７など、例えば、約０．３から約０．８というように、より低い水対漆喰の割合が好ましい。
【0029】
一部の実施形態では、濃縮層は、例えば、約０．７から約１．７、約０．７から約１．４、約０．７から約１．２、約０．７から約１、約０．８から約２、約０．８から約１．７、約０．８から約１．４、約０．８から約１．２、約０．８から約１、約１から約２、約１から約１．７、約１から約１．４、約１から約１．２、約１．２から約２、約１．２から約１．７、約１．２から約１．４、約１．４から約２、約１．４から約１．７など、約０．７から約２の水対漆喰の割合を有するスラリーより形成される。濃縮層は、増強添加物の水の必要性を満足させる、より高い含水量を有し得る。一部の実施形態では、増強添加物含有量が濃縮層中でより濃縮されているため、水の必要性がより高まることは、濃縮層ではより稀であり得ることから、ボードコア中のＷＳＲを低下させる効果があり、複合ボードの体積の塊へのボードコアの大きな寄与を特に考慮すると、全体の水使用量を有利に低下させることが可能になる。
【0030】
複合ボードの密度本開示の実施形態による複合石膏ボードは、石膏ボード、すなわち、乾式壁またはウォールボード（壁だけでなく、天井および当該技術分野において理解されるような他の場所にも使用されるボードを網羅し得る）に対して、様々な所望の密度において有用性を有する。本明細書に述べる通り、ボードの重量は厚さの関数である。ボードはよく、様々な厚さ（例えば、３／８インチ、１／２インチ、３／４インチ、１インチなど）で作製されるため、本明細書ではボードの重量の尺度として、ボードの密度が使用される。本開示の実施形態による複合石膏ボードの利点は、例を挙げると、約１８ｐｃｆ（約２９０ｋｇ／ｍ３）から約４３ｐｃｆ（約６９０ｋｇ／ｍ３）、約２０ｐｃｆ（約３２０ｋｇ／ｍ３）から約４３ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約４０ｐｃｆ（約６４０ｋｇ／ｍ３）、約２４ｐｃｆ（約３８０ｋｇ／ｍ３）から約４３ｐｃｆ、約２７ｐｃｆ（約４３０ｋｇ／ｍ３）から約４３ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約３８ｐｃｆ（約６１０ｋｇ／ｍ３）、約２４ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、約２７ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約３７ｐｃｆ（約６００ｋｇ／ｍ３）、約２４ｐｃｆから約３７ｐｃｆ、約２７ｐｃｆから約３７ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約３５ｐｃｆ（約５６０ｋｇ／ｍ３）、約２４ｐｃｆから約３５ｐｃｆ、約２７ｐｃｆから約３５ｐｃｆなど、例えば、約４３ｐｃｆ以下といった、より高いボードの密度まで含む、乾燥密度の範囲に見ることができる。
【0031】
本明細書に述べる通り、石膏ウォールボードから固体の塊を除去すると、強度において付随して発生する損失を補うのが、かなり困難になり得る。本開示の一部の実施形態によって、驚くほどかつ予想外に、優れた強度を持つより低重量ボードを使用し、水の必要性を減少し、増強添加物を効率的に使用することが可能になる。例えば、一部の実施形態では、乾燥ボードの密度は、例えば、約１６ｐｃｆから約２７ｐｃｆ、約１６ｐｃｆから約２４ｐｃｆ、約１８ｐｃｆから約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）、約１８ｐｃｆから約３１ｐｃｆ、約１８ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、約１８ｐｃｆから約２７ｐｃｆ、約１８ｐｃｆから約２４ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約３３ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約３２ｐｃｆ（約５１０ｋｇ／ｍ３）、約２０ｐｃｆから約３１ｐｃｆ（約５００ｋｇ／ｍ３）、約２０ｐｃｆから約３０ｐｃｆ（約４８０ｋｇ／ｍ３）、約２０ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約２９ｐｃｆ（約４６０ｋｇ／ｍ３）、約２０ｐｃｆから約２８ｐｃｆ（約４５０ｋｇ／ｍ３）、約２１ｐｃｆ（約３４０ｋｇ／ｍ３）から約３３ｐｃｆ、約２１ｐｃｆから約３２ｐｃｆ、約２１ｐｃｆから約３３ｐｃｆ、約２１ｐｃｆから約３２ｐｃｆ、約２１ｐｃｆから約３１ｐｃｆ、約２１ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、約２１ｐｃｆから約２９ｐｃｆ、約２１ｐｃｆから約２８ｐｃｆ、約２１ｐｃｆから約２９ｐｃｆ、約２４ｐｃｆから約３３ｐｃｆ、約２４ｐｃｆから約３２ｐｃｆ、約２４ｐｃｆから約３１ｐｃｆ、約２４ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、約２４ｐｃｆから約２９ｐｃｆ、約２４ｐｃｆから約２８ｐｃｆまたは約２４ｐｃｆから約２７ｐｃｆといった、約１６ｐｃｆから約３３ｐｃｆであり得る。
【0032】
複合ボードの構造およびアセンブリ本開示の実施形態を図示するために、複合石膏ボード１０の概略断面図を示す、図１を参照する。表紙１２は、上部カバーシートとして機能を果たす。表紙１２は、第１面１４および第２面１６を有する。濃縮層１８は、表紙１２と結合関係にある。濃縮層１８は、第１面２０および第２面２２を有する。ボードコア２４は、第１面２６および第２面２８を有する。裏紙３０は、底部カバーシートとして機能を果たす。裏紙３０は、第１面３２および第２面３４を有する。
【0033】
図１に見られる通り、複合石膏ボード１０は、表紙１２の面１６が濃縮層１８の第１面２０に面し、濃縮層１８の第２面２２がコア２４の第１面２６に面するように配置される。コア２４の第２面２８は、裏紙３０の第１面３２に面する。
【0034】
一部の実施形態による複合石膏ボードは、当該技術分野において理解されるであろう通りに構成され、アセンブリに使用され得ることは理解されるであろう。概して、理解されるであろう通り、複合ボードは、木、金属などのいかなる好適な材料より形成されるスタッドに、いかなる好適な配置でも付加され得る。ボードの上部または表カバーシートは外に面し、概して、使用のために装飾される（例えば、ペンキ、生地、壁紙などで）一方、底部または裏カバーシートはスタッドに面する。使用の際には、スタッドの裏に通常、空洞が存在し、裏紙に面する。所望の場合、当該技術分野において知られる通りの絶縁材が、任意で空洞の中に置かれ得る。一実施形態では、アセンブリは二つの複合ボードを備え、複合ボードはそれらの間にある空洞を使用して、スタッドによって接続され、それぞれのボードの底部カバーシートに面する。
【0035】
ボードコアボードコアは、複合石膏ボードの体積の大部分を形成する。一部の実施形態では、ボードコアは、例えば、ボード体積の少なくとも約７０％、ボード体積の少なくとも約８０％、ボード体積の少なくとも約９０％、少なくとも約９２％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％など、ボード体積の少なくとも約６０％を形成する。濃縮層が実質的な厚さを有する一方で、ボードコアはより一層厚くなり得る。例えば、一部の実施形態では、乾燥ボードコアは、例えば、濃縮層の約２．５倍から約３０倍、約２．５倍から約２５倍、約２．５倍から約２０倍、約２．５倍から約１５倍、約２．５倍から約１０倍、約２．５倍から約５倍、約２．８倍から約３５倍、約２．８倍から約３０倍、約２．８倍から約２５倍、約２．８倍から約２０倍、約２．８倍から約１５倍、約２．８倍から約１０倍、約２．８倍から約５倍、約５倍から約３５倍、約５倍から約３０倍、約５倍から約２５倍、約５倍から約２０倍、約５倍から約１５倍または約５倍から約１０倍厚いといった、乾燥濃縮層の約２．５倍から約３５倍の厚さであり得る。
【0036】
一部の実施形態では、ボードコアは、例えば、濃縮層の約８倍から約１２倍、約９倍から約１６倍、約９倍から約１４倍、約９倍から約１２倍、約１０倍から約１６倍、約１０倍から約１４倍厚いなど、濃縮層の約８倍から約１６倍厚い。
【0037】
ボードコアは少なくとも水および漆喰より形成される。本明細書中で言及する通り、漆喰は、アルファ硫酸カルシウム半水和物、ベータ硫酸カルシウム半水和物および／または無水硫酸カルシウムの形態であり得る。漆喰は繊維質または非繊維質であり得る。漆喰および水に加えて、ボードコアは、低密度充填剤（例えば、パーライト、低密度骨材など）または発泡剤など、より低密度に寄与する、薬剤より形成される。当該技術分野において、様々な発泡剤の処方がよく知られている。発泡剤は、硬化石膏の連続的な結晶性マトリクス内で、気泡の分散を形成するように含まれ得る。一部の実施形態では、発泡剤は、不安定な成分の主要な重量部分および安定した成分の小さい重量部分を備える（例えば、不安定および安定／不安定のブレンドが組み合わされる）。不安定成分対安定成分の重量比率は、硬化石膏コア内に気泡の分散を形成するのに効果的である。例えば、米国特許第５，６４３，５１０号、第６，３４２，２８４号および第６，６３２，５５０号を参照のこと。一部の実施形態では、発泡剤は、アルキル硫酸界面活性剤を備える。
【0038】
ペンシルベニア州アンブラーのＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓの石鹸製品のＨＹＯＮＩＣシリーズ（例えば、２５ＡＳ）など、多くの商業的に知られる発泡剤が利用可能であり、本開示の実施形態により使用され得る。他の市販の石鹸は、イリノイ州ノースフィールドのＳｔｅｐａｎ ＣｏｍｐａｎｙのＰｏｌｙｓｔｅｐ Ｂ２５を含む。本明細書に記載する発泡剤は、単独または他の発泡剤との組み合わせで使用し得る。泡は事前に作成し、その後漆喰スラリーに追加され得る。事前作成は、水性発泡剤の中に空気を挿入することによって行い得る。泡を作成する方法および装置はよく知られている。例えば、米国特許第４，５１８，６５２号、第２，０８０，００９号および第２，０１７，０２２号を参照のこと。
【0039】
一部の実施形態では、発泡剤は、少なくとも一つのアルキル硫酸塩、少なくとも一つのアルキルエーテル硫酸塩もしくはそれらのいかなる組み合わせを備える、それらから成る、または本質的にそれらから成るが、本質的にオレフィン（例えば、オレフィン硫酸塩）および／またはアルキンはない。本質的にオレフィンまたはアルキンがないというのは、発泡剤が、（ｉ）漆喰の重量に基づき０ｗｔ％、もしくはオレフィンおよび／もしくはアルキンなし、または（ｉｉ）効果のない量のオレフィンおよび／もしくはアルキン、もしくは（ｉｉｉ）重要でない量のオレフィンおよび／もしくはアルキンのいずれかを包含することを意味する。効果のない量の例は、当業者が理解するであろう通り、オレフィンおよび／またはアルキン発泡剤を使用する本来の目的を達成するための閾値を下回る量である。重要でない量は、当業者が理解するであろう通り、漆喰の重量に基づき、例えば、約０．０００５ｗｔ％未満、約０．００１ｗｔ％未満、約０．００００１ｗｔ％など、約０．００１ｗｔ％未満であってもよい。
【0040】
本開示の実施形態による、不安定な石鹸の一部タイプは、様々な鎖長および様々な陽イオンを持つアルキル硫酸界面活性剤である。好適な鎖長は、例えば、Ｃ８‐Ｃ１０またはＣ１０‐Ｃ１２といった、例えば、Ｃ８‐Ｃ１２であり得る。好適な陽イオンは、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を含む。不安定な石鹸の例は、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、ドデシル硫酸マグネシウム、ド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いかなる組み合わせを含む。
【0041】
本開示の実施形態による、安定した石鹸の一部タイプは、様々な（概して、より長い）鎖長および様々な陽イオンを持つアルコキシル化（例えば、エトキシ化）アルキル硫酸界面活性剤である。好適な鎖長は、例えば、Ｃ１２‐Ｃ１４またはＣ１０‐Ｃ１２といった、例えば、Ｃ１０‐Ｃ１４であり得る。好適な陽イオンは、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を含む。安定した石鹸の例は、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いかなる組み合わせを含む。一部の実施形態では、これらの一覧からの安定した石鹸および不安定な石鹸のいかなる組み合わせも使用し得る。
【0042】
発泡剤の組み合わせ、および発泡石膏製品の調製におけるそれらの追加に関する例は、米国特許第５，６４３，５１０号に開示され、参照することによって本明細書に組み込まれる。例えば、安定した泡を形成する第１発泡剤、および不安定な泡を形成する第２発泡剤を組み合わせ得る。一部の実施形態では、第１発泡剤は、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）基鎖長を持つ、アルコキシル化アルキル硫酸塩石鹸を持つ石鹸である。第２発泡剤は任意で、例えば、６〜１８個または６〜１６個の炭素原子といった６〜２０個の炭素原子のアルキル鎖長を持つ、非アルコキシル化（例えば、非エトキシ化）アルキル硫酸塩石鹸である。一部の実施形態により、これら二つの石鹸のそれぞれの量を調節することで、安定した石鹸おおよそ１００％または不安定な石鹸おおよそ１００％に到達するまで、ボードの泡構造を制御することが可能になると考えられる。
【0043】
一部の実施形態では、脂肪アルコールが任意で、例えば、泡を調製する事前の混合において、発泡剤を伴って含まれ得る。これにより、泡の安定性向上をもたらすことができ、それによって、泡（空気）の空隙サイズおよび分散をより良く制御することが可能になる。脂肪アルコールは、いかなる好適な脂肪族脂肪アルコールでもあり得る。本明細書中で定義する通り、「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、分岐または非分岐、および飽和または不飽和であり得、一部の実施形態に関連して、例えば、ＣＸ‐Ｃｙでｘおよびｙが整数である、本明細書で説明する炭素鎖によって表されることは理解されるであろう。したがって、用語脂肪族はまた、基の疎水性を保全する、ヘテロ原子置換による鎖も指す。脂肪アルコールは、単一化合物であり得、または二つ以上の化合物の組み合わせであり得る。
【0044】
一部の実施形態では、任意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いかなる組み合わせを含む。Ｃ１０‐Ｃ２０脂肪アルコールは、直線または分岐Ｃ６‐Ｃ２０炭素鎖および少なくとも一つの水酸基を備える。水酸基は、炭素鎖上のいかなる好適な位置に付着し得るが、好ましくは末端炭素に、または末端炭素近辺に付着する。ある実施形態では、水酸基は、炭素鎖のα‐、β‐またはγ‐位置に付着し得、例えば、Ｃ６‐Ｃ２０脂肪アルコールは、以下の構造サブユニットを備え得る。
【0045】
【化1】
【0046】
したがって、一部の実施形態による所望される任意の脂肪アルコールの例は、１‐ドデカノール、１‐ウンデカノール、１‐デカノール、１‐ノナノール、１‐オクタノールまたはそれらのいかなる組み合わせである。
【0047】
一部の実施形態では、任意の泡安定剤は脂肪アルコールを備え、本質的に脂肪酸アルキロアミドまたはカルボン酸タウリド（ｔａｕｒｉｄｅ）がない。一部の実施形態では、例えば、より大きい界面活性剤含有量を可能にするために、グリコールを含み得るが、一部の実施形態では、任意の泡安定剤は本質的にグリコールがない。前述の原料のいずれもが本質的にないというのは、泡安定剤が、（ｉ）これらの原料のいずれの重量に基づき０ｗｔ％、または（ｉｉ）効果のない量のいかなるこれらの原料、もしくは（ｉｉｉ）重要でない量のいかなるこれらの原料のいずれかを包含することを意味する。効果のない量の例は、当業者が理解するであろう通り、これらの原料のいずれを使用する本来の目的を達成するための、閾値を下回る量である。重要でない量は、当業者が理解するであろう通り、漆喰の重量に基づき、約０．００００５ｗｔ％未満、約０．００００１ｗｔ％未満、約０．０００００１ｗｔ％など、例えば、約０．０００１ｗｔ％未満であってもよい。
【0048】
好適な空隙の分散および壁の厚さ（単独で）は、特に、より低密度のボード（例えば、約３５ｐｃｆ未満）で、強度を強化するのに効果的であり得ることが分かっている。例えば、米国特許第２００７／００４８４９０号および第２００８／００９００６８号を参照のこと。概して直径約５μｍ以下の空隙を有する蒸発水の空隙はまた、前述の気泡（泡）を伴う全体の空隙分散にも寄与する。一部の実施形態では、約５ミクロンより大きい孔径を持つ空隙対約５ミクロン以下の孔径を持つ空隙の体積比率は、例えば、約０．７：１から約９：１、約０．８：１から約９：１、約１．４：１から約９：１、約１．８：１から約９：１、約２．３：１から約９：１、約０．７：１から約６：１、約１．４：１から約６：１、約１．８：１から約６：１、約０．７：１から約４：１、約１．４：１から約４：１、約１．８：１から約４：１、約０．５：１から約２．３：１、約０．７：１から約２．３：１、約０．８：１から約２．３：１、約１．４：１から約２．３：１、約１．８：１から約２．３：１など、約０．５：１から約９：１である。
【0049】
本明細書で使用する通り、空隙サイズは、コアの中の個々の空隙の最大直径から計算される。最大直径はフェレー径と同一である。画定される各空隙の最大直径は、サンプルの画像からに入手し得る。画像は、二次元画像を提供する、走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ）などのいかなる好適な技術を使用して撮られ得る。大きな孔径の空隙は、空隙の断面（管孔）のランダムネスによって、平均直径を提供できるため、ＳＥＭ画像で測定され得る。サンプルのコアの至る所に無作為にある、複数の画像における空隙を測定することで、この計算の精度を高め得る。加えて、いくつかの二次元ＳＥＭ画像に基づいて、コアの三次元立体モデルを構築することでも、空隙サイズの計算精度を向上し得る。別の技術は、三次元画像を提供する、Ｘ線コンピューター断層撮影解析（ＸＭＴ）である。別の技術は、明度のコントラストを使用して、例えば、空隙の深さの判定を支援し得る、光学顕微鏡法である。空隙は、手動で、または例えば、ＮＩＨによって開発されたＩｍａｇｅＪといった画像解析ソフトウェアを使用してのいずれかで測定し得る。当業者は、画像からの空隙サイズおよび分散の手動判定は、各空隙の寸法の視覚による観察によって判定し得ることを理解するであろう。サンプルは、石膏ボードを薄片にすることで入手され得る。
【0050】
発泡剤は、例えば、所望の密度によって、いかなる好適な量でコアのスラリー中に含まれ得る。一部の実施形態では、発泡剤は、すべて漆喰の重量で約０．０１％から約０．５％、約０．０１％から約０．４％、約０．０１％から約０．３％、約０．０１％から約０．２５％、約０．０１％から約０．２％、約０．０１％から約０．１５％、約０．０１％から約０．１％、約０．０２％から約０．４％、約０．０２％から約０．３％、約０．０２％から約０．２％など、例えば、漆喰の重量で約０．５％未満の量で、ボードコア形成用のスラリー中に存在する。濃縮層がより高密度を有するため、濃縮層形成用のスラリーは、例えば、漆喰の重量で約０．０００１％から約０．０２５％、漆喰の重量で約０．０００１％から約０．０２％、または漆喰の重量で約０．００１％から約０．０１５％といった、例えば、漆喰の重量で約０．０００１％から約０．０５％の量で、より少ない泡（または泡が全くない）で作製し得る。
【0051】
脂肪アルコールは、含まれる場合には、いかなる好適な量でコアのスラリー中に存在し得る。一部の実施形態では、脂肪アルコールは、例えば、漆喰の重量で約０．０００１％から約０．０２５％、漆喰の重量で約０．０００１％から約０．０２％、または漆喰の重量で約０．０００１％から約０．０１％といった、漆喰の重量で約０．０００１％から約０．０３％の量で、コアのスラリー中に存在する。濃縮層のスラリーがより少ない泡を有し得る、または泡を全く有さないことがあり得るため、脂肪アルコールは濃縮層中に必要とされない、または例えば、漆喰の重量で約０．００００１％から約０．００３％、漆喰の重量で約０．００００１％から約０．００１５％、もしくは漆喰の重量で約０．００００１％から約０．００１％といった、漆喰の重量で約０．０００１％から約０．００４％など、より少ない量で含まれ得る。
【0052】
本明細書に記載する通り、強度特性を付与する増強剤もまた、任意でボードコア形成用のスラリー中に含まれ得る。当該技術分野で知られる通り、例えば、促進剤、抑制剤等を含む、他の原料もまた、ボードコアのスラリー中に含まれ得る。促進剤は様々な形態であり得る（例えば、湿潤石膏促進剤、耐熱促進剤および気候安定化（ｃｌｉｍａｔｅ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ）促進剤）。例えば、米国特許第３，５７３，９４７号および第６，４０９，８２５号を参照のこと。促進剤および／または抑制剤が含まれる、一部の実施形態では、促進剤および／または抑制剤は各々、例えば、漆喰の重量で約０％から約５％（例えば、約０．１％から約５％）など、漆喰の重量で約０％から約１０％（例えば、約０．１％から約１０％）などにしっかり基づいた量で、ボードコア形成用の漆喰スラリー中にあり得る。
【0053】
加えて、ボードコアおよび／または濃縮層はさらに、一部の実施形態では、流動性を強化するために、少なくとも一つの分散剤より形成され得る。分散剤は、漆喰スラリー中に、他の乾燥原料と共に乾燥形態で、および／または他の液体原料と共に液体形態で含まれてもよい。分散剤の例は、Ｃｏａｔｅｘ， Ｉｎｃ．から市販されている、例を挙げると、ＭＥＬＦＬＵＸ ２６４１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ ２６５１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ １６４１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ ２５００Ｌ分散剤（ＢＡＳＦ）およびＣＯＡＴＥＸ Ｅｔｈａｃｒｙｌ Ｍといった、例えば、ＰＣＥ２１１、ＰＣＥ１１１、１６４１、１６４１ＦもしくはＰＣＥ ２６４１−Ｔｙｐｅ Ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｓといったポリカルボン酸エーテルなどのポリカルボン酸塩分散剤、ならびに／またはリグノスルホン酸塩もしくはスルホン化リグニンだけでなく、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）、ならびにナフタレンスルホン酸およびホルムアルデヒドの凝縮製品である派生物などのナフタレンスルホン酸塩を含む。リグノスルホン酸塩は、水溶性陰イオンの高分子電解質ポリマーであり、亜硫酸蒸解を使用する木材パルプの生産からの副産物である。本開示の実施形態の原理を実践するのに有用なリグニンの一連は、Ｒｅｅｄ Ｌｉｇｎｉｎ Ｉｎｃ．から市販されているＭａｒａｓｐｅｒｓｅ Ｃ−２１である。
【0054】
より低分子量の分散剤が概して好ましい。ナフタレンスルホン酸塩の分散剤は、一部の実施形態では、約３，０００から約１０，０００（例えば、約８，０００から約１０，０００）の分子量を有するように選択される。一部の実施形態では、より水の必要性が高いナフタレンスルホン酸塩は、例えば、１０，０００を上回る分子量を有して使用され得る。別の図の通り、一部の実施形態では、ＰＣＥ２１１タイプの分散剤について、分子量は、６０，０００を上回る分子量を有する分散剤より、少ない遅延を呈する、約２０，０００から約６０，０００であり得る。
【0055】
ナフタレンスルホン酸塩の一例は、ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから市販されているＤＩＬＯＦＬＯである。ＤＩＬＯＦＬＯは４５％のナフタレンスルホン酸塩水溶液であるが、例えば、重量固体含有量で約３５％から約５５％の範囲の他の水溶液もまた、容易に利用可能である。ナフタレンスルホン酸塩は、例えば、ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから市販されているＬＯＭＡＲ Ｄなど、乾燥した個体または粉末の形態で使用され得る。ナフタレンスルホン酸塩の別の例は、ペンシルベニア州アンブラーのＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから市販されているＤＡＸＡＤである。
【0056】
含まれる場合、分散剤はいかなる好適な量でも提供され得る。一部の実施形態では、例えば、分散剤は、例を挙げると、漆喰の重量で約０．１％から約０．２％といった、例えば、約０．０５％から約０．５％の量で、濃縮層のスラリー中に存在し得、例を挙げると、漆喰の重量で０％から約０．４％といった、例えば、約０％から約０．７％の量で、ボードコアのスラリー中に存在し得る。
【0057】
一部の実施形態では、ボードコアおよび／または濃縮層はさらに、所望の場合には、生強度、寸法安定性および／またはたわみ抵抗を強化するように、少なくとも一つのリン酸塩包含化合物より形成され得る。例えば、一部の実施形態において有用なリン酸塩包含成分は、水溶性成分を含み、一つのイオン、一つの塩、および一つの酸、すなわち各々が二つ以上のリン酸単位を備える、濃縮リン酸の形態、各々が二つ以上のリン酸塩単位を備える、濃縮リン酸塩の複数の塩もしくはイオンの形態、ならびに水溶性非環式ポリリン酸塩だけでなくオルトリン酸塩の複数の一塩基酸塩または複数の一価イオンの形態であり得る。例えば、米国特許第６，３４２，２８４号、第６，６３２，５５０号、第６，８１５，０４９号および第６，８２２，０３３号を参照のこと。
【0058】
一部の実施形態で追加される場合、リン酸塩組成物は、生強度、永久歪み（例えば、たわみ）に対する抵抗、寸法安定性などを強化し得る。生強度は、製造中にまだ湿っている間のボードの強度を指す。製造プロセスの厳格性のため、充分な生強度がない場合には、ボード前駆体は製造ライン上で損傷し得る。
【0059】
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、トリメタリン酸化合物が使用され得る。トリメタリン酸ナトリウム（ＳＴＭＰ）が好ましいが、例えば、テトラメタリン酸ナトリウム、約６〜約２７個の反復リン酸塩単位を有し、ｎ＝６〜２７である分子式Ｎａｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１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個の反復リン酸塩単位を有し、ｎ＝１，０００〜３，０００である分子式（ＮＨ４）ｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１を有するポリリン酸アンモニウム、または二つ以上の反復リン酸単位を有し、ｎが２以上である分子式Ｈｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１を有するポリリン酸を含む、他のリン酸塩が好適であってもよい。
【0060】
含まれる場合、ポリリン酸塩はいかなる好適な量でも存在し得る。説明すると、一部の実施形態では、ポリリン酸塩は、例えば、漆喰の重量で約０．２％から約０．４％といった、例えば、約０．１％から約１％の量で濃縮層のスラリー中に存在し得、例えば、漆喰の重量で約０％から約０．２％といった、例えば、約０％から約０．５％の量でボードコアのスラリー中に存在し得る。したがって、分散剤およびポリリン酸塩は任意で、一部の実施形態において、コアのスラリーが、濃縮層のスラリーより高い重量パーセントの分散剤および／またはポリリン酸塩を包含するような、コアのスラリー中および／または濃縮層のスラリー中にいかなる好適な量であり得る。代替実施形態では、分散剤および／またはポリリン酸塩が、コアのスラリー（分散剤および／またはポリリン酸塩ゼロのコアのスラリーを含む）中より高い重量パーセントで濃縮層のスラリー中に含まれ得る（増強添加物が、濃縮層中により濃縮されている場合でも、または濃縮されていない場合でも）。
【0061】
ボードコアは、例えば、コア密度が約１８ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、１８ｐｃｆから約３８ｐｃｆ、１８ｐｃｆから約３６ｐｃｆ、１８ｐｃｆから約３２ｐｃｆ、２０ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、２０ｐｃｆから約３６ｐｃｆ、２０ｐｃｆから約３２ｐｃｆ、２２ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、２２ｐｃｆから約３６ｐｃｆ、２２ｐｃｆから約３２ｐｃｆ、２６ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、２６ｐｃｆから約３６ｐｃｆまたは２６ｐｃｆから約３２ｐｃｆといった、例えば、約１６ｐｃｆ（約２６０ｋｇ／ｍ３）から約４０ｐｃｆなど、所望される複合ボード全体の密度に寄与するのに有用な、いかなる好適な密度を有し得る。一部の実施形態では、ボードコアは、例えば、約３０ｐｃｆ以下、約２９ｐｃｆ（約４６０ｋｇ／ｍ３）以下、約２８ｐｃｆ以下、約２７ｐｃｆ（約４３０ｋｇ／ｍ３）以下、約２６ｐｃｆ以下など、より一層低い密度を有する。例えば、一部の実施形態では、コア密度は、約１２ｐｃｆ（約１９０ｋｇ／ｍ３）から約３０ｐｃｆ、約１４ｐｃｆ（約２２０ｋｇ／ｍ３）から約３０ｐｃｆ、１６ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、１６ｐｃｆから約２８ｐｃｆ、１６ｐｃｆから約２６ｐｃｆ、１６ｐｃｆから約２２ｐｃｆ（約３５０ｋｇ／ｍ３）、１８ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、１８ｐｃｆから約２８ｐｃｆ、１８ｐｃｆから約２６ｐｃｆ、１８ｐｃｆから約２４ｐｃｆ、２０ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、２０ｐｃｆから約２８ｐｃｆ、２０ｐｃｆから約２６ｐｃｆ、２０ｐｃｆから約２４ｐｃｆ、２２ｐｃｆから約２８ｐｃｆなどである。
【0062】
濃縮層もしあれば、ボードコアのスラリー中の同一の増強添加物の重量による量より濃縮されている量で、濃縮層のスラリー中に増強添加物が存在するため、濃縮層は一部の実施形態で「濃縮」される。一部の実施形態では、濃縮層は、ボードコアの密度より少なくとも約１．１倍高い密度を有し、および／または少なくとも約０．０２インチ（約０．０５ｃｍ）など、実質的な厚さを有する。
【0063】
濃縮層は、水と、最終製品の中に、例えば、硬化石膏の連続的な結晶性マトリクスといった水和硬化材料を形成するように水和する、漆喰などのセメント系材料とを備える、スラリーより形成される。好ましい実施形態では、セメント系材料は漆喰であり、濃縮層形成用のスラリーは漆喰スラリーである。述べる通り、濃縮層形成用のスラリーはさらに、ボードコア形成用のスラリー中における増強添加物の濃度より高い相対重量濃度の増強添加物を備える。濃縮層形成用のスラリーは任意で、濃縮層に所望の密度を生成するために、発泡剤、または本明細書に記載するような、他の軽量な薬剤を含み得る。含まれる場合、一部の実施形態では、発泡剤または他の軽量な薬剤が、濃縮層形成用のスラリー中により少ない量で存在し、または発泡剤が、ボードコアの密度より高い所望の密度を達成するために、当該技術分野において知られる通り、泡の空隙の全体数を少なくとも減少させる程度まで「たたき出」され得る。したがって、発泡剤または他の軽量な薬剤の効果的な量（または発泡剤もしくは他の軽量な薬剤が全くない）の中で、所望の密度にまで濃縮層を形成するのは、本明細書に記載する通り、当業者によって達成され得る。促進剤および抑制剤などの他の原料は、任意で、本明細書に記載するように所望の通り、濃縮層中に含まれ得る。
【0064】
繊維がさらに、石膏ボードを調製するプロセスを改善するように、任意の添加物として濃縮層中に含まれ得る。この点において、本明細書に説明する通り、濃縮層のスラリーは、例えば、高速で、ローラーまたは他の拡散手段を使用して、紙に塗布することができ、ローラーの下流の紙に均等に塗布される前に、ローラーの上流に蓄積するスラリーの頭部を形成する（そして、それによって、ボードの端部が、濃縮層のスラリーからローラーの境界辺りに通常形成される）。濃縮層が塗布される環境は、三次元振動による一時的なもので、スラリーの扇形形成につながり、それによって、比較的大きな空気連行が発生する可能性があり、対処しない場合には、ボード内の欠陥につながり得る、でこぼこで均一ではないスラリーをもたらし得る。そのような欠陥は、紙、柔らかいおよび／または硬い端部などの層間剥離だけでなく、空隙またはブリスターと呼ばれる大きなエアポケットの形成を含み得る。
【0065】
当該技術分野で知られる通り、エアポケットを壊す機械の破片の使用を含む、プロセス中の不規則な環境によって誘導される流れにおいて、水／漆喰の比率、スラリーの粘度などを含む処方の調整はもちろん、スラリースプレッダー、様々なミキサーの排出処理だけでなく、ライン上のバイブレーターなど、扇形形成に対処するのに、様々な機械的処理および他の処理が利用可能である。しかしながら、発明者は、例えば、濃縮層が塗布される頭部（例えば、好ましい実施形態ではローラーの上流）に、扇型形成も大きなエアポケットもより少ない状態の、より滑らかなスラリーを形成する方法として、濃縮層のスラリーに遷移を追加する、別の任意の技術を発見した。いかなる特定の理論にも縛られることは望まないものの、繊維がより滑らかな流れを保証するために、スラリーのレオロジーを有利に向上させると考えられる。また繊維は、スラリーの粘度、レオロジーおよび粒子間力のバランスが向上し、スラリーが塗布ローラー上により均一に分配され、望ましくない連行空気がスラリーからより簡単に放出されるように、スラリーの流体力学特性を向上させると考えられる。
【0066】
繊維は、いかなる好適な繊維の形態であり得る。一部の実施形態では、繊維は、ガラス繊維、鉱物繊維、炭素繊維、紙繊維およびそのような繊維の混合物のうちの一つ以上、ならびにプロセスおよび／または最終製品に同等の利点を提供する他の同等の繊維の形態であり得る。一部の実施形態では、ガラス繊維は、濃縮層のスラリー、およびその結果もたらされる結晶性のコア構造に取り入れられる。水を吸収しないため、ガラス繊維が好ましい。
【0067】
ガラス繊維など、一部の繊維の場合には、一部の実施形態で、繊維をサイジング剤添加物で任意で処理して、その特性および取り扱いを向上させるのに有用であり得る。例えば、サイジング剤は、例えば、表面のコーティングおよび特性を変更するために、個々の繊維のサイズ決定を可能にし、通常、有機官能性シラン、形成剤、界面活性剤、消泡剤、潤滑剤および／または安定剤のうちの一つ以上の形態であり得る。当業者が理解するであろう通り、各原料の正確な選択は、繊維特性および望ましい適用によって異なり得る。例えばシランは、例を挙げると、例えば、アミノプロピルトリエトキシシランもしくはアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノベース、例えば、ビニルトリメトキシシランもしくはビニルトリアセトキシシランなどのビニルベース、メチルトリメトキシシランもしくはメチルトリエトキシシランなどのアルキルベース、またはそれらのいかなる組み合わせであり得る。
【0068】
形成剤はしばしばポリマーであり、所望の湿潤特性および繊維対繊維の損傷からの保護を提供するように、疎水性であり得る。形成剤は、例えば、ポリウレタン、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、ポリアルケンおよびエポキシの形態であり得る。カチオン潤滑剤を任意で追加することができ、ステアリン酸エタノールアミドなどの脂肪族エタノールアミド、もしくはポリエチレンイミンポリアミド、アルキルアミドアルキルスルタインもしくはポリエチレンオキシド、またはそれらのいかなる組み合わせの形態であり得る。界面活性剤は、例えば、形成剤が疎水性のときに、形成剤を乳化するために任意で含まれ得る。一部の実施形態では、界面活性剤は、もし含まれる場合には、非イオン性またはわずかに陽イオンであり、アミドの形態、または例えば、ポリオキシエチレングリコールアルキルエステル、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールのコポリマー、コカミドモノエタノールアミンもしくはそれらのいかなる組み合わせといった、他の好適な形態であり得る。消泡剤は、ガラス繊維による泡の形成を制御するため、利点を提供することができ、いかなる好適な消泡剤を使用し得る。例えば、好適な消泡剤は、鉱油、ワックス、エチレンビスステアロアミド、シリコーン油、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールのコポリマーベースの消泡剤、またはそれらのいかなる組み合わせなど、これらに限定されないものの、シロキサンベース、油ベースまたはポリマーベースであり得る。安定剤は、サイズ決定の処方を安定化させる利点を提供し、いかなる好適な安定剤を使用し得る。一部の実施形態では、潤滑剤などの添加物は、スラリーの流れをさらに向上させると考えられる、正の表面電荷を提供する。
【0069】
含まれる場合、サイジング剤は濃縮層形成用のスラリー中に、いかなる好適な量でも提供され得る。例えば、サイジング剤は、繊維の約０．０５ｗｔ％から約１ｗｔ％または約０．１ｗｔ％から約１．５ｗｔ％など、繊維の約０．０２ｗｔ％から約２ｗｔ％の量で提供され得る。ボードコアのスラリーまたは濃縮層のスラリーのいずれかに関連して、本明細書に提供する原料の重量パーセントについて、一部の実施形態では、ボード製品の中の濃縮層および／またはボードコアは、列挙した範囲内の量で列挙した原料を包含し得る。
【0070】
繊維（例えば、ガラス繊維）は、いかなる好適な長さを有し得る。例えば、一部の実施形態では、繊維は、例えば、約０．１２５インチ（約０．３２ｃｍ）から約０．７５インチ（約１．９ｃｍ）、約０．１２５インチから約０．５インチ（約１．３ｃｍ）、約０．１２５インチから約０．３７５インチ（約１ｃｍ）、約０．１２５インチから約０．２５インチ（約０．６ｃｍ）、約０．２５インチから約１インチ（約２．５４ｃｍ）、約０．２５インチから約０．７５インチ、約０．２５インチから約０．５インチ、約０．２５インチから約０．３７５インチ、約０．３７５インチから約１インチ、約０．３７５インチから約０．７５インチ、約０．３７５インチから約０．５インチ、約０．５インチから約１インチ、約０．５インチから約０．７５インチ、約０．７５インチから約１インチなど、約０．１２５インチから約１インチの平均長を有し得る。
【0071】
繊維（例えば、ガラス繊維）は、いかなる好適な平均直径を有し得る。例えば、一部の実施形態では、繊維は、約５ミクロンから約２０ミクロン、約１０ミクロンから約１５ミクロン、約１０ミクロンから約２０ミクロン、約８ミクロンから約１８ミクロン、約５ミクロンから約２５ミクロン、約９ミクロンから約２０ミクロン、約１０ミクロンから約１８ミクロン、約７ミクロンから約１８ミクロン、約１０ミクロンから約２５ミクロンの平均直径、約１１から約１７ミクロンの直径または約１５ミクロンから約１７ミクロンの直径を有し得る。
【0072】
一部の実施形態では、そのようなガラス繊維は、約０．５から約０．６７５インチ（約１．７ｃｍ）の平均長および約１３から約１６ミクロンの直径、約０．５から約０．７５インチの平均長および約１１から約１７ミクロンの直径、または０．５インチの平均繊維長および約１５．２４ミクロンから約１６．５１ミクロンの平均直径を有し得る。
【0073】
繊維のアスペクト比は、直径で割った長さを指し、実際はスラリーの流動特性に影響を与えると考えられる。単位を一貫させるために、インチを単位とする長さは、ミクロンに変換することが可能で、値は無名数である。一部の実施形態では、好ましいアスペクト比は、例えば、約８００から約１５００、約２５０から約１０００、約５００から約１５００といった、約４００から約１３００、または約７００から約１６００、約８００から約１４００など、約２００から約２０００である。
【0074】
含まれる場合、ガラス繊維などの繊維は、例えば、漆喰の重量で約０．１３％から約２．５％または約０．５％から約１％といった、約０．１％から約３％などのいかなる好適な量で、濃縮層形成用のスラリー中に存在し、例えば、漆喰の重量で０％から約０．５％といった、約０％から約１％などのいかなる好適な量で、ボードコア中に存在する。所望の場合、繊維（およびサイジング剤などの、前述の関連添加物）はまた、これらの列挙した重量パーセントなどのいかなる好適な量で、コア中に含まれ得る。
【0075】
濃縮層は望ましくは、実質的な厚さを有する。一部の実施形態では、乾燥濃縮層は、約０．０２インチから約０．２インチ（約０．５ｃｍ）など、少なくとも約０．０２インチ（約０．０５ｃｍ）の実質的な厚さを有する。例えば、様々な実施形態では、濃縮層は、少なくとも約０．０２５インチ（約０．０６ｃｍ）、少なくとも約０．０３インチ（約０．０７５ｃｍ）、少なくとも約０．０３５インチ（約０．０９ｃｍ）、少なくとも約０．０４インチ（約０．１ｃｍ）、少なくとも約０．０４５インチ（約０．１１ｃｍ）、少なくとも約０．０５インチ（約０．１３ｃｍ）、少なくとも約０．０５５インチ（約０．１４ｃｍ）、少なくとも約０．０６インチ（約０．１５ｃｍ）、少なくとも約０．０６５インチ（約０．１７ｃｍ）、少なくとも約０．０７インチ（約０．１８ｃｍ）、少なくとも約０．０７５インチ（約０．１９ｃｍ）、少なくとも約０．０８インチ（約０．２ｃｍ）、少なくとも約０．０８５インチ（約０．２２ｃｍ）、少なくとも約０．０９インチ（約０．２３ｃｍ）、少なくとも約０．０９５インチ（約０．２４ｃｍ）、少なくとも約０．１インチ（約０．２５４ｃｍ）、少なくとも約０．１１インチ（約０．２８ｃｍ）、少なくとも約０．１２インチ（約０．３ｃｍ）、少なくとも約０．１３インチ（約０．３３ｃｍ）、少なくとも約０．１４インチ（約０．３６ｃｍ）、少なくとも約０．１５インチ（約０．３８ｃｍ）または少なくとも約０．１６インチ（約０．４１ｃｍ）の最小の厚さを持つ実質的な厚さを有し、これらの範囲の各々は、例えば、約０．２インチ、約０．１８５インチ（約０．４７ｃｍ）、約０．１７５インチ（約０．４５ｃｍ）、約０．１６インチ、約０．１５インチ（約０．３８ｃｍ）、約０．１４５インチ（約０．３７ｃｍ）、約０．１３インチ、約０．１２インチ（約０．３ｃｍ）、０．１インチ、約０．０９インチ（０．２３ｃｍ）、約０．０８インチ、約０．０７インチ、約０．０６インチ、約０．０５５インチ、約０．０５インチ、約０．０４５インチ、約０．０４インチ、約０．０３５インチなど）、数学的な必要に応じて、好適な上限を有する。
【0076】
説明するために、限定するものではないが、乾燥濃縮層は、例えば、約０．０２インチから約０．１５インチ、約０．０２インチから約０．１２インチ、約０．０２インチから約０．１インチ、約０．０２インチから約０．０８インチ、約０．０２インチから約０．０５５インチ、約０．０２インチから約０．０５インチ、約０．０２インチから約０．０４インチ、約０．０２インチから約０．０３インチ、約０．０３インチから約０．２インチ、約０．０３インチから約０．１７５インチ、約０．０３インチから約０．１５インチ、約０．０３インチから約０．１２インチ、約０．０３インチから約０．１インチ、約０．０３インチから約０．０８インチ、約０．０３インチから約０．０５５インチ、約０．０３インチから約０．０５インチ、約０．０４インチから約０．２インチ、約０．０４インチから約０．１７５インチ、約０．０４インチから約０．１５インチ、約０．０４インチから約０．１２インチ、約０．０４インチから約０．１インチ、約０．０４インチから約０．０８インチ、約０．０４インチから約０．０５５インチ、約０．０４インチから約０．０５インチ、約０．０５インチから約０．２インチ、約０．０５インチから約０．１７５インチ、約０．０５インチから約０．１５インチ、約０．０５インチから約０．１２インチ、約０．０５インチから約０．１インチ、約０．０５インチから約０．８インチ、約０．０６インチから約０．２インチ、約０．０６インチから約０．１７５インチ、約０．０６インチから約０．１５インチ、約０．０６インチから約０．１２インチ、約０．０６インチから約０．１インチ、約０．０６インチから約０．８インチなど、約０．０２インチから約０．１７５インチの厚さを有し得る。
【0077】
濃縮層は好ましくは、ボードコアの密度より高い、乾燥密度および／または乾燥強度を有する。例えば、一部の実施形態では、濃縮層は、ボードコアの密度より、例えば、少なくとも約１．２倍大きい、少なくとも約１．３倍大きい、少なくとも約１．４倍大きい、少なくとも約１．５倍大きい、少なくとも約１．６倍大きい、少なくとも約１．７倍大きい、少なくとも約１．８倍大きい、少なくとも約１．９倍大きい、少なくとも約２倍大きいなど、少なくとも約１．１倍大きい密度を有し、これらの範囲の各々は、例えば、約３倍大きい、約２．９倍大きい、約２．８倍大きい、約２．７倍大きい、約２．６倍大きい、約２．５倍大きい、約２．４倍大きい、約２．３倍大きい、約２．２倍大きい、約２．１倍大きい、約２倍大きい、約１．９倍大きい、約１．８倍大きい、約１．７倍大きい、約１．６倍大きい、約１．５倍大きい、約１．４倍大きい、約１．３倍大きいおよび約１．２倍大きいなど、数学的な必要に応じて、好適な上限を有する。
【0078】
したがって、例えば、濃縮層は、ボードコアの密度の、例えば、約１．１から約３倍、約１．１から約２．７倍、約１．１から約２．５倍、約１．１から約２．２倍、約１．１から約２倍、約１．１から約１．７倍、約１．１から約１．５倍、約１．１から約１．４倍、約１．１から約１．３倍、約１．２から約３倍、約１．２から約２．５倍、約１．２から約２．２倍、約１．２から約２倍、約１．２から約１．７倍、約１．２から約１．５倍、約１．２から約１．４倍、約１．２から約１．３倍、約１．３から約３倍、約１．３から約２．５倍、約１．３から約２倍、約１．３から約１．７倍、約１．３から約１．５倍、約１．３から約１．４倍、約１．４から約３倍、約１．４から約２．５倍、約１．４から約２．５倍、約１．４から約２倍、約１．４から約１．７倍、約１．４から約１．６倍、約１．４から約１．５倍、約１．５から約３倍、約１．５から約２．５倍、約１．５から約２倍、約１．５から約１．８倍、約１．５から約１．７倍、約１．５から約１．６倍、約１．６から約３倍、約１．６から約２．５倍、約１．６から約２倍、約１．１から約１．８倍、約１．７から約３倍、約１．７から約２．５倍、約１．７から約２．２倍、約１．７から約２倍、約１．７から約１．９倍、約１．８から約３倍、約１．８から約２．７倍、約１．８から約２．５倍、約１．８から約２．２倍、約１．８から約２倍、約１．９から約３倍、約１．９から約２．７倍、約１．９から約２．５倍、約１．９から約２．２倍、約２から約３倍など、約１．１から約３倍である乾燥密度を有し得る。
【0079】
複合石膏ボードは、濃縮層とボードコアとのいかなる好適な乾燥密度差をも示すように設計され得る。一部の実施形態では、濃縮層とボードコアとの密度差は、少なくとも約８ｐｃｆ（約１３０ｋｇ／ｍ３）であり得る。例えば、一部の実施形態では、濃縮層と結合層との乾燥密度差は、少なくとも約１０ｐｃｆ、少なくとも約１２ｐｃｆ、少なくとも約１４ｐｃｆ、少なくとも約１６ｐｃｆ、少なくとも約１８ｐｃｆ、少なくとも約２０ｐｃｆなどであり得る。一部の実施形態では、濃縮層とボードコアとの密度差は、約８ｐｃｆから約４５ｐｃｆ（約７２０ｋｇ／ｍ３）、約８ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、約８ｐｃｆから約３５ｐｃｆ、８ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、約８ｐｃｆから約２５ｐｃｆ（約４００ｋｇ／ｍ３）、約８ｐｃｆから約２０ｐｃｆ、約８ｐｃｆから約１５ｐｃｆ（約２４０ｋｇ／ｍ３）、約８ｐｃｆから約１２ｐｃｆ、約１０ｐｃｆ（約１６０ｋｇ／ｍ３）から約５０ｐｃｆ、約１０ｐｃｆから約４５ｐｃｆ、約１０ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、約１０ｐｃｆから約３５ｐｃｆ、約１０ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、約１０ｐｃｆから約２５ｐｃｆ、約１０ｐｃｆから約２０ｐｃｆ、約１０ｐｃｆから約１５ｐｃｆ、約１５ｐｃｆから約５０ｐｃｆ（約８００ｋｇ／ｍ３）、約１５ｐｃｆから約４５ｐｃｆ、約１５ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、約１５ｐｃｆから約３５ｐｃｆ、約１５ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、約１５ｐｃｆから約２５ｐｃｆ、約１５ｐｃｆから約２０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約５０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約４５ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約３５ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約２５ｐｃｆ、約２５ｐｃｆから約３５ｐｃｆ、約２５ｐｃｆから約３０ｐｃｆなど、約８ｐｃｆから約５０ｐｃｆである。
【0080】
濃縮層は、本明細書に記載する実施形態の所望のパラメータ内に収まる、いかなる好適な乾燥密度をも有し得る。一部の実施形態では、濃縮層は、約２８ｐｃｆから約６５ｐｃｆ（約１０４０ｋｇ／ｍ３）、約２８ｐｃｆから約６０ｐｃｆ（約９６０ｋｇ／ｍ３）、約２８ｐｃｆから約５５ｐｃｆ（約８８０ｋｇ／ｍ３）、約２８ｐｃｆから約５０ｐｃｆ、約２８ｐｃｆから約４５ｐｃｆ、約２８ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、約２８ｐｃｆから約３５ｐｃｆ、約３４ｐｃｆから約７０ｐｃｆ（約１１２０ｋｇ／ｍ３）、約３４ｐｃｆから約６５ｐｃｆ、約３４ｐｃｆから約６０ｐｃｆ、約３４ｐｃｆから約５５ｐｃｆ、約３４ｐｃｆから約５０ｐｃｆ、約３４ｐｃｆから約４５ｐｃｆ、約３４ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、約３８ｐｃｆから約７０ｐｃｆ、約３８ｐｃｆから約６５ｐｃｆ、約３８ｐｃｆから約６０ｐｃｆ、約３８ｐｃｆから約５５ｐｃｆ、約３８ｐｃｆから約５０ｐｃｆ、約３８ｐｃｆから約４５ｐｃｆ、約４０ｐｃｆから約７０ｐｃｆ、約４０ｐｃｆから約６５ｐｃｆ、約４０ｐｃｆから約６０ｐｃｆ、約４０ｐｃｆから約５５ｐｃｆ、約４０ｐｃｆから約５０ｐｃｆ、約４０ｐｃｆから約４５ｐｃｆ、約３６ｐｃｆから約３８ｐｃｆなど、約２８ｐｃｆから約７０ｐｃｆの乾燥密度を有する。
【0081】
濃縮層は概して、ボードコアの乾燥剛性値より大きい、乾燥剛性値を有する。述べる通り、ヤング弾性率が、本明細書で乾燥剛性の測定値として使用され得る。一部の実施形態では、乾燥濃縮層は、例えば、約２倍から約１０倍、約２倍から約８倍、約２倍から約６倍、約２倍から約４倍、約３倍から約１０倍、約３倍から約８倍、約３倍から約６倍、約３倍から約５倍、約４倍から約１０倍、約４倍から約８倍、約４倍から約６倍、約５倍から約１０倍、約５倍から約８倍、約６倍から約１０倍、約６倍から約８倍など、例を挙げると、ボードコアのヤング率の２倍といった、ボードコアのヤング率の少なくとも約１．５倍であるヤング率を有する。一部の実施形態では、各剛性値がヤング率によって測定されるとき、濃縮層は、ボードコアの剛性より、上部および／または底部カバーシートの剛性値により近い剛性値を有する。一部の実施形態では、濃縮層は、カバーシートのうちの少なくとも一方のヤング率が約０．１から約０．５である、ヤング率による剛性値を有する。
【0082】
カバーシートカバーシートはいかなる好適な形態であり得る。カバーシートに関して、用語「正面」シートおよび「上部」シートは、本明細書では互換的に使用され、用語「裏」および「底部」も同様に、本明細書では互換的に使用されることは理解されるであろう。例えば、カバーシートは、セルロース系繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、ミネラルウールまたは前述の材料の組み合わせを備えてもよい。シートの一方または両方は、個々のシートまたは複数のシートを備えてもよい。好ましい実施形態では、カバーシートはセルロース系繊維を備える。例えば、マニラ紙またはクラフト紙などの紙シートが、裏シートとして使用され得る。有用なカバーシート紙は、イリノイ州シカゴのＵｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｇｙｐｓｕｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているＭａｎｉｌａ７層およびＮｅｗｓ−Ｌｉｎｅ３層または７層、インディアナ州ニューポートのＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐａｐｅｒから市販されているＧｒｅｙ−Ｂａｃｋ３層およびＭａｎｉｌａ Ｉｖｏｒｙ３層、ならびにイリノイ州シカゴのＵｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｇｙｐｓｕｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているマニラ厚紙およびＭＨ Ｍａｎｉｌａ ＨＴ（高張力）紙を含む。例示的なカバーシート紙は５層のＮｅｗｓＬｉｎｅである。一部の実施形態では、裏シートは任意で、その中に例えば、ピンホールといった穴を画定し得る。そのような穴は、キルンの中での乾燥を援助して、加熱プロセス中に形成されるいずれの蒸気にも排出口を提供する。
【0083】
加えて、紙（例えば、セルロース系）は、いかなる他の材料または材料の組み合わせを備え得る。例えば、一方または両方のシート、特に、正面（上部）シートは、紙の強度を強化するために、ポリビニルアルコール、ホウ酸、または本明細書に記載する通りのポリリン酸塩（例えば、トリメタリン酸ナトリウム）を含み得る。一部の実施形態では、紙は、ポリビニルアルコール、ホウ酸および／またはポリリン酸塩のうちの一つ以上の溶液と接触し得るため、紙は少なくとも一部濡れる。紙は、一部の実施形態では、少なくとも一部飽和し得る。ポリビニルアルコール、ホウ酸および／またはホウ酸は、一部の実施形態では、紙の中の繊維に侵入し得る。当該技術分野において理解されるであろう通り、ポリビニルアルコール、ホウ酸および／またはポリリン酸塩の溶液は、いかなる好適な量でもあり得、いかなる好適な方式で塗布され得る。例えば、溶液は、ポリビニルアルコール、ホウ酸および／またはポリリン酸塩に存在する各原料が、水中で合わせて約１％から約５％の個体重量である形態であり得、それらは、一つの溶液中、または所望される場合には、複数の溶液中に追加され得る。
【0084】
一部の実施形態では、一方または両方のシートは、ガラス繊維、セラミック繊維、ミネラルウールまたは前述の材料の組み合わせを備え得る。本開示による一方または両方のシートは、概して親水性であり得、シートが少なくとも一部、水分子をシートの表面上に吸収、および／または水分子をシートの中に吸収できることを意味する。
【0085】
他の実施形態では、カバーシートにガラス繊維、セラミック繊維、ミネラルウールまたはそれらの混合物が「実質的にない」ことがあり得、それは、カバーシートが、（ｉ）シートの重量に基づき０ｗｔ％、もしくはそのようなガラス繊維、セラミック繊維、ミネラルウールもしくはそれらの混合物が全くない、または（ｉｉ）ガラス繊維、セラミック繊維、ミネラルウールもしくはそれらの混合物の効果のない量、もしくは（ｉｉｉ）重要でない量のいずれかを包含することを意味する。効果のない量の例は、当業者が理解するであろう通り、ガラス繊維、セラミック繊維、ミネラルウールもしくはそれらの混合物を使用する本来の目的を達成するための、閾値を下回る量である。重要でない量は、当業者が理解するであろう通り、重量の漆喰に基づき、約２ｗｔ％未満、約１ｗｔ％未満、約０．５ｗｔ％未満、約０．２ｗｔ％未満、約０．１ｗｔ％または約０．０１ｗｔ％未満など、例えば、約５ｗｔ％未満であってもよい。しかしながら、代替の実施形態で所望される場合、そのような原料は、カバーシートに含まれ得る。
【0086】
一部の実施形態では、上部および／または底部シートの熱伝導性は約０．１ｗ／（ｍ．ｋ．）より小さい。例えば、上部および／または底部シートの熱伝導性は約０．０５ｗ／（ｍ．ｋ．）より小さい。
【0087】
所望の場合、一部の実施形態では、一方または両方のカバーシートは任意で、そのような特性が求められる、より大きな耐火性を適切に付与する、無機化合物または無機化合物の混合物のいかなる好適な量を含み得る。好適な無機化合物の例は、三水和アルミニウムおよび水酸化マグネシウムを含む。例えば、カバーシートは、結晶化後に高い含水量を持ついかなる無機化合物もしくは無機化合物の混合物、または加熱すると水を放出するいかなる化合物をも備え得る。一部の実施形態では、シート中の無機化合物または無機化合物の混合物全体の量は、シートの重量で約０．１％から約３０％の範囲である。シート中に使用される無機化合物または複数の無機化合物は、いかなる好適な粒度またはいかなる好適な粒度分布から成り得る。
【0088】
アルミナ三水和物およびアルミナ水和物としても知られる三水和アルミナ（ＡＴＨ）が、結晶後の含水量または化合物の含水量によって耐火性を増加し得る。一部の実施形態では、ＡＴＨは、シートの総重量で約５％から約３０％の量で追加され得る。ＡＴＨは通常、室温で非常に安定する。約１８０℃および２０５℃の間の温度より上になると、ＡＴＨは通常、吸熱分解を経て水蒸気を放出する。そのようなＡＴＨ添加物を分解する熱は、約１０００ジュール／グラムより大きく、一実施形態では、約１１７０ジュール／グラムである。理論に縛られずに、以下の式に従い、ＡＴＨ添加物は２０５℃より高温で加熱すると、結晶化した水のおよそ３５％を水蒸気として放出するように分解すると考えられる。Ａｌ（ＯＨ）３→Ａｌ２Ｏ３＋３Ｈ２Ｏ
【0089】
ＡＴＨなど、高い含水量の無機粒子を備えるカバーシートは、複合ボードの耐火性を増加させ得る。一部の実施形態では、無機化合物または化合物の混合物がシートに取り入れられる。ＡＴＨを備える紙などのカバーシートは、第一に約１％のコンシステンシーで水にセルロース系繊維を希釈し、その後、所定の割合でＡＴＨ粒子と混合することによって調製され得る。混合物は、排水するために底部に金網を有し得る型の中に注がれ得る。排水の後、繊維およびＡＴＨ粒子が網状に保持される。濡れたシートは吸い取り紙に移され、約２００〜３６０°Ｆで乾燥され得る。
【0090】
一部の実施形態では、カバーシート中または漆喰スラリー中への含有について記載した通り、例えば、約２０μｍ未満のＡＴＨ粒子が好ましいが、ＡＴＨのいかなる好適な資源または等級も使用され得る。例えば、ＡＴＨは、ブランド名ＳＢ ４３２（１０μｍ）またはＨｙｄｒａｌ（商標）７１０（１μｍ）でＨｕｂｅｒなどの商業供給元から入手し得る。
【0091】
一部の実施形態では、カバーシートは水酸化マグネシウムを備えてもよい。これらの実施形態では、水酸化マグネシウム添加物は、好ましくは、１８０℃から２０５℃以上で、約１３５０ジュール／グラムなど、約１０００ジュール／グラムより大きい分解熱を有する。そのような実施形態では、オハイオ州アクロンのＡｋｒｏｃｈｅｍ Ｃｏｒｐ．を含む供給元から市販されているものなど、いかなる好適な水酸化マグネシウムも使用し得る。
【0092】
他の実施形態では、カバーシートにＡＴＨ、水酸化マグネシウムまたはそれらの混合物など、無機化合物が「実質的にない」ことがあり得、それは、カバーシートが、（ｉ）シートの重量に基づき０ｗｔ％、もしくはＡＴＨ、水酸化マグネシウムもしくはそれらの混合物など、そのような無機化合物が全くない、または（ｉｉ）ＡＴＨ、水酸化マグネシウムもしくはそれらの混合物など、そのような無機化合物の効果のない量、もしくは（ｉｉｉ）重要でない量のいずれかを包含することを意味する。効果のない量の例は、当業者が理解するであろう通り、ＡＴＨ、水酸化マグネシウムまたはそれらの混合物など、無機化合物を使用する本来の目的を達成するための、閾値を下回る量である。重要でない量は、例えば、約２ｗｔ％未満、約１ｗｔ％未満、約０．５ｗｔ％未満、約０．１ｗｔ％未満、約０．０５ｗｔ％未満、約０．０１ｗｔ％未満など、例えば、約５ｗｔ％未満であってもよい。
【0093】
カバーシートはまた、いかなる好適な全体の厚さを有し得る。一部の実施形態では、カバーシートのうちの少なくとも一方が、例えば、少なくとも約０．０１４インチの厚さといった、比較的大きい厚さを有する。一部の実施形態では、例えば、少なくとも約０．０１５インチ、少なくとも約０．０１６インチ、少なくとも約０．０１７インチ、少なくとも約０．０１８インチ、少なくとも約０．０１９インチ、少なくとも約０．０２０インチ、少なくとも約０．０２１インチ、少なくとも約０．０２２インチまたは少なくとも約０．０２３インチといった、より一層大きな厚さがあることが望ましい。これらの範囲のいずれの好適な上限は、例えば、約０．０３０インチ、約０．０２７インチ、約０．０２５インチ、約０．０２４インチ、約０．０２３インチ、約０．０２２インチ、約０．０２１インチ、約０．０２０インチ、約０．０１９インチ、約０．０１８インチなどの範囲の上端が採用され得る。シート全体の厚さは、石膏ボードに付着する、各シートの厚さの合計を指す。
【0094】
カバーシートはいかなる好適な密度を有し得る。一部の実施形態では、カバーシートのうちの少なくとも一方、例えば、上部（正面）カバーシートが、濃縮層の密度以上である密度を有する。例えば、一部の実施形態では、カバーシートの少なくとも一方または両方が、例を挙げると、約３６ｐｃｆから約４４ｐｃｆ、約３６ｐｃｆから約４２ｐｃｆ、約３６ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、約３８ｐｃｆから約４６ｐｃｆ、約３８ｐｃｆから約４４ｐｃｆ、約３８ｐｃｆから約４２ｐｃｆなど、例えば、約３６ｐｃｆから約４６ｐｃｆといった、少なくとも約３６ｐｃｆの密度を有する。
【0095】
カバーシートはいかなる好適な重量をも有し得る。例えば、一部の実施形態では、例えば、約３３ｌｂ／ＭＳＦ（約１６０ｇ／ｍ２）から約６５ｌｂ／ＭＳＦ（約３２０ｇ／ｍ２）、約３３ｌｂ／ＭＳＦから約６０ｌｂ／ＭＳＦ（約２９０ｇ／ｍ２）、３３ｌｂ／ＭＳＦから約５８ｌｂ／ＭＳＦ（約２８０ｇ／ｍ２）、約３３ｌｂ／ＭＳＦから約５５ｌｂ／ＭＳＦ（約２７０ｇ／ｍ２）、約３３ｌｂ／ＭＳＦから約５０ｌｂ／ＭＳＦ（約２４０ｇ／ｍ２）、約３３ｌｂ／ＭＳＦから約４５ｌｂ／ＭＳＦ（約２２０ｇ／ｍ２）などの、例えば、少なくとも約３３ｌｂ／ＭＳＦ、または約４５ｌｂ／ＭＳＦ未満など、より坪量の低いカバーシート（例えば、紙より形成される）が、一部の実施形態で利用され得る。他の実施形態では、一方または両方のカバーシートが、約３８ｌｂ／ＭＳＦ（約１９０ｇ／ｍ２）から約６５ｌｂ／ＭＳＦ、約３８ｌｂ／ＭＳＦから約６０ｌｂ／ＭＳＦ、約３８ｌｂ／ＭＳＦから約５８ｌｂ／ＭＳＦ、約３８ｌｂ／ＭＳＦから約５５ｌｂ／ＭＳＦ、約３８ｌｂ／ＭＳＦから約５０ｌｂ／ＭＳＦまたは約３８ｌｂ／ＭＳＦから約４５ｌｂ／ＭＳＦの坪量を有する。
【0096】
しかしながら、所望の場合、一部の実施形態では、例えば、釘引き抜き抵抗をさらに強化するために、または、例えば、エンドユーザにとって望ましい「好み」の特徴を促進するように、使用感を強化するために、より一層高い坪量が使用され得る。したがって、カバーシートの一方または両方は、例えば、少なくとも約４５ｌｂ／ＭＳＦ（例えば、約４５ｌｂ／ＭＳＦから約６５ｌｂ／ＭＳＦ、約４５ｌｂ／ＭＳＦから約６０ｌｂ／ＭＳＦ、約４５ｌｂ／ＭＳＦから約５５ｌｂ／ＭＳＦ、約５０ｌｂ／ＭＳＦから約６５ｌｂ／ＭＳＦ、約５０ｌｂ／ＭＳＦから約６０ｌｂ／ＭＳＦなど）の坪量を有し得る。所望の場合、一部の実施形態では、一方のカバーシート（例えば、取り付けるとき「正面」の紙側）が、例えば、釘引き抜き抵抗および使用感を強化するために、前述のより高い坪量を有し得る一方、他方のカバーシート（例えば、ボードを取り付けるときの「裏」シート）は、所望の場合、少々低い重量ベース（重量ベースで、例えば、約３３ｌｂ／ＭＳＦから約４５ｌｂ／ＭＳＦまたは約３３ｌｂ／ＭＳＦから約４０ｌｂ／ＭＳＦといった、例えば、約４５ｌｂ／ＭＳＦ未満）を有し得る。
【0097】
増強添加物増強添加物は所望の強度特性を提供する。好ましい実施形態では、増強添加物は、本明細書に記載する通り、ボードコアのスラリー（および／またはボード製品の中にその結果もたらされる層）中より、濃縮層のスラリー中の方がより濃縮されている。デンプン、ポリビニルアルコール、ホウ酸、石膏セメント、ナノセルロース、マイクロセルロースまたはそれらのいかなる組み合わせなど、好適な増強添加物の例は、強度を提供する一助となる。本明細書において単数形の用語である増強添加物を使用するのは、利便性のために使用しているが、当業者が容易に理解するであろう通り、複数、すなわち、一つより多い増強添加物を網羅すると理解されるであろう。したがって、増強添加物は、デンプン、ポリビニルアルコール、ホウ酸、石膏セメント、ナノセルロースおよび／またはマイクロセルロースのうちの一つ以上を備えてもよい。
【0098】
一部の実施形態では、増強添加物は、デンプンなどの原料を含まない複合ボードの強度に対して、複合石膏ボードの乾燥強度を増加させる（例えば、圧縮強度、釘引き抜き抵抗、曲げ強度、コア硬度またはその他強度のパラメータを増加させることによって）のに効果のある、デンプンなどの原料を備える。デンプンに関して、コア強度の強化ではなく、紙とコアの結合強化を概して提供する、酸変性の移動するデンプンより、概して好まれる、ヒドロキシエチルデンプンもしくはヒドロキシプロピルデンプンまたはそれらの組み合わせなどのヒドロキシアルキルデンプン、生デンプンまたはアルファ化デンプンを含む、いかなる好適な強度強化デンプンをも使用し得る。しかしながら、一部の実施形態では、所望の場合、酸変性の移動するデンプンが増強添加物と共に含まれ得る。
【0099】
デンプンは加熱済みまたは生であり得る。生デンプンは、冷水に溶けず、かつ半結晶構造を有すると特徴づけられる。通常、生デンプンは湿式粉砕によって入手され、加熱デンプンの場合のように、湿潤デンプンを加熱することによって変性される。加熱デンプンは、冷水に溶けやすく、かつ非結晶構造を有すると特徴づけられる。加熱デンプンは、湿潤デンプンを加熱することによって調製され、例えば、押出技術によって調製し得る。例えば、同時係属中の米国特許出願第１４／４９４，５４７号、第１４／０４４，５８２号および第１３／８３５，００２号を参照し、それらの押出技術は参照によって援用される。
【0100】
加熱デンプンは、デンプン粒の結晶構造が融解するので、時にはアルファ化デンプンと呼ばれ、偏光による顕微鏡下での複屈折の消失によって特徴づけられる、デンプン糊化を結果としてもたらす。好ましいデンプンは、調理または生にかかわらず、同一の強度特性を与えない、酸変性の移動デンプンとは異なり、かつより短い鎖長によって紙とコアの界面に移動するため、紙とコアの結合を強化するために当該技術分野で使用される。酸変性の移動デンプンは、通常、約６，０００ダルトンを下回る、最小の分子量を有する。一部の実施形態では、本開示の実施形態による好ましいデンプンは、例えば、少なくとも約３０，０００ダルトンといった、より高い分子量を有する。
【0101】
例えば、一部の実施形態では、濃縮層のスラリーに追加されるデンプンは、例えば、約３０，０００ダルトンから約１５０，０００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトンから約１００，０００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトンから約５０，０００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトンから約１０，０００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトンから約５，０００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトンから約１，０００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトンから約５００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトンから約１００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトンから約１５０，０００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトンから約１００，０００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトンから約５０，０００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトンから約１０，０００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトンから約５，０００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトンから約１，０００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトンから約５００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトンから約１００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトンから約１５０，０００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトンから約１００，０００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトンから約５０，０００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトンから約１０，０００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトンから約５，０００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトンから約１，０００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトンから約５００，０００ダルトンまたは約１００，０００ダルトンから約１００，０００ダルトンなど、約３０，０００ダルトンから約１５０，０００，０００ダルトンの分子量を有し得る。
【0102】
生デンプンの特性は、冷水（すなわち、７７°Ｆ（２５℃）の温度で）中で低い粘度を有することを含む一方、アルファ化デンプンの特性は、冷水中で即座に高い粘度を有することを含む。生デンプンは、改良された急速粘度分析器の方法により測定される通り、冷水中で約１０センチポイズ以下（例えば、約３センチポイズから約７センチポイズなど、約１センチポイズから約１０センチポイズ）の粘度を有する傾向がある。急速粘度分析器の方法は、Ｃｅｒｅａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、６６巻、第６号、４９３〜４９９ページ（１９８９年）のＤｅｆｆｅｎｂａｕｇｈ， Ｌ．Ｂ．およびＷａｌｋｅｒ， Ｃ．Ｅ．による「Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｓｔａｒｃｈ Ｐａｓｔｉｎｇ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ Ｖｉｓｃｏａｍｙｌｏｇｒａｐｈ ａｎｄ ｔｈｅ Ｒａｐｉｄ Ｖｉｓｃｏ−Ａｎａｌｙｚｅｒ」の本文に説明され、サンプルの調製および試験プロフィールに関して本明細書に定義するように、以下の通り変更する。Ｗａｒｉｎｇブレンダー（型式３１ＢＬ９２）で１５秒間低速で混合している間に、デンプン（２０ｇ、乾燥）を水（１８０ｇ）の中に追加する。デンプン溶液（２８ｇ）を計量カップに入れて重さを量る。急速粘度分析器のパドル速度は１６０ｒｐｍに設定する。試験プロフィールを２５℃の初期温度で１０分間に設定する。１５℃／ｍｉｎの加熱速度で９３℃にまで加熱する。９３℃の温度を５分間維持する。−１５℃／ｍｉｎの冷却速度で５０℃にまで冷却し、１分間５０℃を維持する。３０秒後に測定される粘度値を、デンプンの粘度として使用する。
【0103】
アルファ化デンプンは、即座に水中に溶解する傾向があるため、冷水中で「即座に」高い粘度を有する。改良された急速粘度分析器の方法により測定する通り、加熱デンプンまたはアルファ化デンプンは、少なくとも約１００センチポイズ（例えば、約３５０センチポイズから約１０００センチポイズなど、約５０センチポイズから約１０００センチポイズ）の冷水粘度を有する傾向がある。
【0104】
一部の実施形態では、水と混合しやすいために、生デンプンが選択される。これは、水中での低い粘度のためである。アルファ化デンプンは、混合している間に水溶液の中に形成される、一つ以上の大きな塊によって特徴づけられる状態である、「フィッシュアイ」を時に引き起こし得る。いかなる特定の理論にも縛られることは望まないものの、大きな塊は、混合プロセス中に、デンプンの急速な水の吸収によって作られると考えられ、塊の表面上に粘性のある膜を形成し、それによって塊の透水を避ける。生デンプンは、その冷水不溶性によってフィッシュアイ状態を避け、結果としてデンプン粒の分離をもたらすと考えられる。しかしながら、アルファ化デンプンは、デンプンと石膏結晶との間の水素結合を可能にする、官能基を露出するのに望ましいため、本開示の実施形態によって使用され得ることは理解されるであろう。
【0105】
好適な生デンプンの例は、具体的な代表例では、例えば、トウモロコシデンプン（標準、ろう状および／またはハイアミロース）、小麦デンプンＡ粒、小麦デンプンＢ粒、エンドウ豆デンプン、少なくとも約３０，０００ダルトンの分子量を持つ酸変性デンプン、デンプンの水酸基上に置換基（酢酸、リン酸塩、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピルなど）を有する置換デンプン、またはそれらのいかなる組み合わせを含む、天然の穀類デンプン、天然の地下デンプン、天然の塊茎デンプンおよび／または化工デンプンのうちの一つ以上を含むが、それらに限定されない。一部の実施形態では、生デンプンはエンドウ豆デンプンを除外する。
【0106】
いずれの好適なアルファ化デンプンは、本明細書に記載するその調製方法および所望の粘度範囲を含む、米国特許第２０１４／０１１３１２４号Ａ１および米国特許第２０１５／００１０７６７号Ａ１に記載する通り、増強添加物に含まれ得る。含まれる場合、アルファ化デンプンはいずれの好適な粘度を呈し得る。一部の実施形態では、アルファ化デンプンは、当該技術分野において知られ、例えば、米国特許第２０１４／０１１３１２４号Ａ１に説明される通りの、ＶＭＡ法によって測定されると、中程度の粘度のデンプンであり、ＶＭＡ法はここに参照することによって援用する。
【0107】
一部の実施形態による望ましいアルファ化デンプンは、例えば、１５ｗｔ％のデンプン水溶液で測定すると、例えば、約２０センチポイズから約６００センチポイズ、約２０センチポイズから約５００センチポイズ、約２０センチポイズから約４００センチポイズ、約２０センチポイズから約３００センチポイズ、約２０センチポイズから約２００センチポイズ、約２０センチポイズから約１００センチポイズ、約３０センチポイズから約７００センチポイズ、約３０センチポイズから約６００センチポイズ、約３０センチポイズから約５００センチポイズ、約３０センチポイズから約４００センチポイズ、約３０センチポイズから約３００センチポイズ、約３０センチポイズから約２００センチポイズ、約３０センチポイズから約１００センチポイズ、約５０センチポイズから約７００センチポイズ、約５０センチポイズから約６００センチポイズ、約５０センチポイズから約５００センチポイズ、約５０センチポイズから約４００センチポイズ、約５０センチポイズから約３００センチポイズ、約５０センチポイズから約２００センチポイズ、約５０センチポイズから約１００センチポイズ、約７０センチポイズから約７００センチポイズ、約７０センチポイズから約６００センチポイズ、約７０センチポイズから約５００センチポイズ、約７０センチポイズから約４００センチポイズ、約７０センチポイズから約３００センチポイズ、約７０センチポイズから約２００センチポイズ、約７０センチポイズから約１００センチポイズ、約１００センチポイズから約７００センチポイズ、約１００センチポイズから約６００センチポイズ、約１００センチポイズから約５００センチポイズ、約１００センチポイズから約４００センチポイズ、約１００センチポイズから約３００センチポイズ、約１００センチポイズから約２００センチポイズなど、約２０センチポイズから約７００センチポイズといった中程度の粘度を有し得る。
【0108】
一部の実施形態に従って、アルファ化デンプンは、米国特許第２０１５／００１０７６７号Ａ１に記載する通り、例えば、デンプンが押出機において一ステップでアルファ化および酸変性によって調製される、押出デンプンとして調製することができ、押出方法はここに参照することによって援用する。手短に言えば、一軸押出機（例えば、イリノイ州サウスベロイトに位置するＡｍｅｒｉｃａｎ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから市販されているＡｄｖａｎｔａｇｅ ５０）または二軸押出機（例えば、カンザス州サベサに位置するＷｅｎｇｅｒから市販されているＷｅｎｇｅｒ ＴＸ５２）など、いかなる好適な押出機をも使用し得る。概して、一部の実施形態では、（ａ）アルファ化デンプンの前駆体、すなわち、非アルファ化デンプン、（ｂ）カルシウムイオンをキレートするのを実質的に避ける、弱酸の形態である酸および／または少量の強酸、ならびに（ｃ）水が混合され、押出機の中に送り込まれる。一部の実施形態では、さらなる水が押出機に追加されてもよい。一部の実施形態では、例えば、硫酸アルミニウム（アラム）は、カルシウムイオンをキレートするのを実質的に避けるため、湿潤デンプンを調製する際に使用するのに適切な弱酸である。
【0109】
例えば、一部の実施形態では、弱酸は、デンプンの重量に基づく約０．５ｗｔ％から約５ｗｔ％の量で含まれる。強酸の量は比較的少なく、デンプンの重量で、例えば、約０．０００１ｗｔ％から約０．０５ｗｔ％といった約０．０５ｗｔ％以下などである。本開示の一部の実施形態により使用される強酸の量は、例えば、３５ｇのデンプンに対して少なくとも約２ｇの硫酸を使用した従来のシステムで含まれていたものより、かなり少ない。一部の実施形態では、上記の通り少量の強酸が、本明細書に記載する通り、アラムなど、カルシウムイオンをキレーしない弱酸と組み合わせて使用され得る。
【0110】
押出機の中にある間、発熱体および機械的剪断の組み合わせによって、デンプンを融解してアルファ化し、弱酸によって、本明細書に記載するのと同じくらい望ましい粘度によって示される、所望の分子量にまでデンプンを一部加水分解する。例えば、湿潤デンプンは、温度が約１５０℃（約３００°Ｆ）から約２１０℃（約４１０°Ｆ）のダイを有する押出機の中でアルファ化して酸変性し得る。押出機内部の圧力は、当業者が認識するであろう、押し出される原材料、水分含量、ダイの温度および軸の速度によって決定される。例えば、押出機の中の圧力は、例えば、約２，０００ｐｓｉ（約１３，８００ｋＰａ）から約５，０００ｐｓｉ（３４，５００ｋＰａ）といった、少なくとも約２，０００ｐｓｉであり得る。押出機内の条件によって、力学的エネルギーのため、デンプン分子も分解し、それによって酸変性と同一の効果を一部生み出す。一部の実施形態による押出機内の条件（例えば、高い反応温度および高い圧力）によって、この化学反応が促進されるため、弱酸および／または少量の強酸が使用され得ると考えられる。
【0111】
冷水溶解性は、室温（約２５℃）でのいかなる量の水可溶分をも有する、アルファ化デンプンに関係する。一部の実施形態では、アルファ化デンプンは、一部加水分解され、約７０％からおおよそ１００％、約７５％からおおよそ１００％、約８０％からおおよそ１００％、約８５％からおおよそ１００％、約９０％からおおよそ１００％、約９５％からおおよそ１００％、約７０％から約９９％など、約７５％から約９９％、約８０％から約９９％、約８５％から約９９％、約９０％から約９９％、約９５％から約９９％の所望の冷水溶解性を有し得る。一部の実施形態では、アルファ化デンプンは、例えば、動的測定に反作用トルクを使用するＶｉｓｃｏｇｒａｐｈ−Ｅといった、Ｃ．Ｗ． Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ Ｖｉｓｃｏｇｒａｐｈを使用して、粘度を測定するブラベンダー法によって測定される、約１０ＢＵから約１２０ＢＵの冷水粘度（固体１０％、２５℃）を有する。例えば、冷水粘度は、約２０ＢＵから約１１０ＢＵ、約３０ＢＵから約１００ＢＵ、約４０ＢＵから約９０ＢＵ、約５０ＢＵから約８０ＢＵまたは約６０ＢＵから約７０ＢＵであり得る。本明細書に定義する通り、ブラベンダー単位は、７５ＲＰＭの７００ｃｍｇのカートリッジで、１６ｆｌ ｏｚ（約５００ｃｃ）のサンプルカップサイズを使用して測定されることに留意されたい。当業者はまた、ブラベンダー単位が、センチポイズ（例えば、測定カートリッジが７００ｃｍｇのとき、ｃＰ＝ＢＵ×２．１）またはクレブス単位（ＫＵ）などの他の粘度測定値に変換し得ることは、容易に認識するであろう。
【0112】
一部の実施形態では、デンプンは、２番の紡錘を持つＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ社製粘度計により回転速度３０ｒｐｍで測定すると、２５℃で測定したとき水中で１０％のデンプンスラリーが、約６０ｃＰから約１６０ｃＰの冷水粘度を有する。例えば、２５℃で測定したとき水中で１０％であるデンプンスラリーの冷水粘度は、約６０ｃＰから約１５０ｃＰ、約６０ｃＰから約１２０ｃＰ、約６０ｃＰから約１００ｃＰ、約７０ｃＰから約１５０ｃＰ、約７０ｃＰから約１２０ｃＰ、約７０ｃＰから約１００ｃＰ、約８０ｃＰから約１５０ｃＰ、約８０ｃＰから約１２０ｃＰ、約８０ｃＰから約１００ｃＰ、約９０ｃＰから約１５０ｃＰ、約９０ｃＰから約１２０ｃＰ、約１００ｃＰから約１５０ｃＰまたは約１００ｃＰから約１２０ｃＰであり得る。
【0113】
含まれる場合、増強添加物として本明細書に記載される、いかなるタイプのデンプンも、いかなる好適な量で存在し得る。一部の実施形態では、デンプンは、例えば、漆喰の重量で約５％から約３５％、漆喰の重量で約５％から約３０％、約５％から約２５％、約５％から約２０％、約５％から約１５％、約５％から約１０％、約１０％から約３０％、約１０％から約２５％、約１０％から約２０％、約１０％から約１５％など、漆喰の重量で約５％から約４０％の量で濃縮層に存在する。デンプンは、例えば、漆喰の重量で約０．１％から約４％、漆喰の重量で約０．１％から約３％、漆喰の重量で約０．１％から約２％、漆喰の重量で約０．１％から約１％、漆喰の重量で約１％から約４％、漆喰の重量で約１％から約３％、漆喰の重量で約１％から約２％など、漆喰の重量で約０％から約４％の量でボードコアに存在し得る。
【0114】
一部の実施形態では、デンプンの有無に関わらず、増強添加物は強度を強化するように、ポリビニルアルコールおよび／またはホウ酸を含み得る。一部の実施形態では、ポリビニルアルコール、ホウ酸およびデンプンが全て存在する。理論に縛られることは望まないものの、ホウ酸は、デンプンをさらに強化するように、ポリビニルアルコールおよびデンプンに対する架橋剤として働くと考えられる。一部の実施形態では、濃縮層中のポリビニルアルコールおよび／またはホウ酸の濃度は、表紙の強度に良い影響を与えると考えられ、本明細書に記載する通り、ポリビニルアルコールおよび／またはホウ酸によって表紙に侵入することによって、この度合いが増し得る。
【0115】
含まれる場合、ポリビニルアルコールおよびホウ酸は、いかなる好適な量でも存在し得る。例えば、一部の実施形態では、ポリビニルアルコールは、漆喰の重量で約１％から約５％の量で、濃縮層中に存在し得る。加えて、ポリビニルアルコールは、漆喰の重量で約０％から約１％の量で、ボードコア中に存在し得る。ホウ酸は、漆喰の重量で約０．１％から約１％の量で濃縮層中に存在することができ、漆喰の重量で約０％から約０．１％の量でボードコア中に存在し得る。
【0116】
一部の実施形態では、増強添加物は任意で、例えば、釘引き抜き抵抗または他の強度パラメータといった強度を強化するために、ナノセルロース、マイクロセルロースまたはそれらのいかなる組み合わせを備える。含まれる場合、ナノセルロース、マイクロセルロースまたはそれらの組み合わせは、例を挙げると、漆喰の重量で約０．０５％から約１％といった、例えば、約０．０１％から約２％の量で、例えば、濃縮層のスラリー中に、および例を挙げると、漆喰の重量で０％から約０．０１％といった、例えば、約０％から約０．５％といった量でボードコアのスラリー中になど、いかなる好適な量でも存在し得る。
【0117】
増強添加物は、一部の実施形態では、例えば、釘引き抜き抵抗または他の強度パラメータといった強度を強化するために、石膏セメントを備え得る。石膏セメントは任意であり、いかなる好適な量でも存在し得る。例えば、一部の実施形態では、石膏セメントは、漆喰の重量で約５％から約３０％の量で濃縮層中に含まれることができ、漆喰の重量で約０％から約１０％の量でボードコア中に存在し得る。
【0118】
ボード強度一部の実施形態では、本開示によって作製される複合ボードは、ＡＳＴＭ標準Ｃ４７３−１０に従う試験プロトコルに合致する。例えば、一部の実施形態では、ボードが１／２インチの厚さで成型されるとき、乾燥ボードは、例えば、少なくとも約６８ｌｂｆ、少なくとも約７０ｌｂｆ、少なくとも約７２ｌｂｆ、少なくとも約７４ｌｂｆ、少なくとも約７５ｌｂｆ、少なくとも約７６ｌｂｆ、少なくとも約７７ｌｂｆなど、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０（方法Ｂ）に従って決定される通り、少なくとも約６５ｌｂｆ（重量ポンド）の釘引き抜き抵抗を有する。様々な実施形態では、釘引き抜き抵抗は、約６５ｌｂｆから約１００ｌｂｆ、約６５ｌｂｆから約９５ｌｂｆ、約６５ｌｂｆから約９０ｌｂｆ、約６５ｌｂｆから約８５ｌｂｆ、約６５ｌｂｆから約８０ｌｂｆ、約６５ｌｂｆから約７５ｌｂｆ、約６８ｌｂｆから約１００ｌｂｆ、約６８ｌｂｆから約９５ｌｂｆ、約６８ｌｂｆから約９０ｌｂｆ、約６８ｌｂｆから約８５ｌｂｆ、約６８ｌｂｆから約８０ｌｂｆ、約７０ｌｂｆから約１００ｌｂｆ、約７０ｌｂｆから約９５ｌｂｆ、約７０ｌｂｆから約９０ｌｂｆ、約７０ｌｂｆから約８５ｌｂｆ、約７０ｌｂｆから約８０ｌｂｆ、約７２ｌｂｆから約１００ｌｂｆ、約７２ｌｂｆから約９５ｌｂｆ、約７２ｌｂｆから約９０ｌｂｆ、約７２ｌｂｆから約８５ｌｂｆ、約７２ｌｂｆから約８０ｌｂｆ、約７２ｌｂｆから約７７ｌｂｆ、約７２ｌｂｆから約７５ｌｂｆ、約７５ｌｂｆから約１００ｌｂｆ、約７５ｌｂｆから約９５ｌｂｆ、約７５ｌｂｆから約９０ｌｂｆ、約７５ｌｂｆから約８５ｌｂｆ、約７５ｌｂｆから約８０ｌｂｆ、約７５ｌｂｆから約７７ｌｂｆ、約７７ｌｂｆから約１００ｌｂｆ、約７７ｌｂｆから約９５ｌｂｆ、約７７ｌｂｆから約９０ｌｂｆ、約７７ｌｂｆから約８５ｌｂｆまたは約７７ｌｂｆから約８０ｌｂｆであり得る。
【0119】
一部の実施形態では、ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０の方法Ｂに従って決定される通り、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といった、少なくとも約１１ｌｂｆの平均コア硬度を有し得る。一部の実施形態では、ボードは、例えば、約１１ｌｂｆから約２２ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約２１ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約２０ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約１９ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約１８ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約１７ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約１６ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約１５ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約１４ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約１３ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約１２ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約２５ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約２２ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約２１ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約２０ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約１９ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約１８ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約１７ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約１６ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約１５ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約１４ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約１３ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約２５ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約２２ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約２１ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約２０ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約１９ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約１８ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約１７ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約１６ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約１５ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約１４ｌｂｆ、約１４ｌｂｆから約２５ｌｂｆ、約１４ｌｂｆから約２２ｌｂｆ、約１４ｌｂｆから約２１ｌｂｆ、約１４ｌｂｆから約２０ｌｂｆ、約１４ｌｂｆから約１９ｌｂｆ、約１４ｌｂｆから約１８ｌｂｆ、約１４ｌｂｆから約１７ｌｂｆ、約１４ｌｂｆから約１６ｌｂｆ、約１４ｌｂｆから約１５ｌｂｆ、約１５ｌｂｆから約２５ｌｂｆ、約１５ｌｂｆから約２２ｌｂｆ、約１５ｌｂｆから約２１ｌｂｆ、約１５ｌｂｆから約２０ｌｂｆ、約１５ｌｂｆから約１９ｌｂｆ、約１５ｌｂｆから約１８ｌｂｆ、約１５ｌｂｆから約１７ｌｂｆ、約１５ｌｂｆから約１６ｌｂｆ、約１６ｌｂｆから約２５ｌｂｆ、約１６ｌｂｆから約２２ｌｂｆ、約１６ｌｂｆから約２１ｌｂｆ、約１６ｌｂｆから約２０ｌｂｆ、約１６ｌｂｆから約１９ｌｂｆ、約１６ｌｂｆから約１８ｌｂｆ、約１６ｌｂｆから約１７ｌｂｆ、約１７ｌｂｆから約２５ｌｂｆ、約１７ｌｂｆから約２２ｌｂｆ、約１７ｌｂｆから約２１ｌｂｆ、約１７ｌｂｆから約２０ｌｂｆ、約１７ｌｂｆから約１９ｌｂｆ、約１７ｌｂｆから約１８ｌｂｆ、約１８ｌｂｆから約２５ｌｂｆ、約１８ｌｂｆから約２２ｌｂｆ、約１８ｌｂｆから約２１ｌｂｆ、約１８ｌｂｆから約２０ｌｂｆ、約１８ｌｂｆから約１９ｌｂｆ、約１９ｌｂｆから約２５ｌｂｆ、約１９ｌｂｆから約２２ｌｂｆ、約１９ｌｂｆから約２１ｌｂｆ、約１９ｌｂｆから約２０ｌｂｆ、約２１ｌｂｆから約２５ｌｂｆ、約２１ｌｂｆから約２２ｌｂｆまたは約２２ｌｂｆから約２５ｌｂｆといった、約１１ｌｂｆから約２５ｌｂｆのコア硬度を有し得る。
【0120】
一部の実施形態では、濃縮層は、ボードコアの平均乾燥コア硬度より少なくとも約１．５倍大きい、平均乾燥コア硬度を有し、平均コア硬度は、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、ＡＳＴＭ Ｃ−４７３−１０に従って測定され、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、数学的に適切ないかなる上限をも有し得る。
【0121】
曲げ強度に関して、一部の実施形態では、厚さ１／２インチのボード中に成型されるとき、乾燥ボードは、ＡＳＴＭ標準Ｃ４７３−１０に従って決定される通り、縦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、例えば、約３６ｌｂｆから約５５ｌｂｆ、約３６ｌｂｆから約５０ｌｂｆ、約３６ｌｂｆから約４５ｌｂｆ、約３６ｌｂｆから約４０ｌｂｆ、約３６ｌｂｆから約３８ｌｂｆ、約３８ｌｂｆから約６０ｌｂｆ、約３８ｌｂｆから約５５ｌｂｆ、約３８ｌｂｆから約５０ｌｂｆ、約３８ｌｂｆから約４５ｌｂｆ、約３８ｌｂｆから約４０ｌｂｆ、約４０ｌｂｆから約６０ｌｂｆ、約４０ｌｂｆから約５５ｌｂｆ、約４０ｌｂｆから約５０ｌｂｆまたは約４０ｌｂｆから約４５ｌｂｆといった、約３６ｌｂｆから約６０ｌｂｆの縦方向曲げ強度を有し得る。様々な実施形態では、ボードは、例えば、約１０７ｌｂｆから約１２５ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆから約１２０ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆから約１１５ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆから約１１２ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆから約１１０ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆから約１３０ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆから約１２５ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆから約１２０ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆから約１１５ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆから約１１２ｌｂｆ、約１１２ｌｂｆから約１３０ｌｂｆ、約１１２ｌｂｆから約１２５ｌｂｆ、約１１２ｌｂｆから約１２０ｌｂｆまたは約１１２ｌｂｆから約１１５ｌｂｆといった、約１０７ｌｂｆから約１３０ｌｂｆの幅方向曲げ強度を有し得る。
【0122】
有利なことに、本明細書に記載する通りの様々なボードの密度における様々な実施形態では、乾燥石膏ボードは、例えば、約１７０ｐｓｉ（１，１７０ｋＰａ）から約１，０００ｐｓｉ（６，９００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉから約９００ｐｓｉ（６，２００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉから約８００ｐｓｉ（５，５００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉから約７００ｐｓｉ（４，８００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉから約６００ｐｓｉ（４，１００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉから約５００ｐｓｉ（３，４５０ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉから約４５０ｐｓｉ（３，１００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉから約４００ｐｓｉ（２，７６０ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉから約３５０ｐｓｉ（２，４１０ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉから約３００ｐｓｉ（２，０７０ｋＰａ）または約１７０ｐｓｉから約２５０ｐｓｉ（１，７２０ｋＰａ）といった、少なくとも約１７０ｐｓｉの圧縮強度を有し得る。一部の実施形態では、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。加えて、一部の実施形態では、圧縮強度は前述のポイントのうちのいずれか二つに縛られ得る。例えば、圧縮強度は、約４５０ｐｓｉと約１，０００ｐｓｉとの間（例えば、約５００ｐｓｉと約９００ｐｓｉとの間、約６００ｐｓｉと約８００ｐｓｉとの間など）であり得る。圧縮強度は、ペンシルベニア州バトラーのＡｐｐｌｉｅｄ Ｔｅｓｔ ＳｙｓｔｅｍｓよりＡＴＳ機械型式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得る。１インチ／ｍｉｎの速度で、継続的に衝撃を与えずに荷重をかける。
【0123】
濃縮層およびその利点の少なくとも一部によって、驚くほどかつ予想外に、これらの標準（例えば、釘引き抜き抵抗、曲げ強度およびコア硬度）は、本明細書に記載する通り、超低密度ボード（例えば、約３２ｐｃｆ以下、３１ｐｃｆ以下、３０ｐｃｆ以下、２９ｐｃｆ以下、２８ｐｃｆ以下、２７ｐｃｆ以下、２６ｐｃｆ以下など、約３３ｐｃｆ以下）に関してまでも合致し得る。さらに、一部の実施形態では、本開示の実施形態が製造効率性を提供するように、全体でより少ない増強添加物を使用して、より軽く、より弱く、および／もしくはより柔らかいコアを持ち、ならびに／または全体の水使用量をより少なくしながら、これらの標準に驚くほど合致し得る。
【0124】
複合石膏ボードの調製プロセス本開示の実施形態による複合石膏ボードは、典型的な石膏ウォールボードの製造ライン上で作製され得る。例えば、ボード製造技術は、例えば、米国特許第７，３６４，６７６号および米国特許出願公開第２０１０／０２４７９３７号に記載されている。手短に言えば、プロセスは通常、動くコンベア上にカバーシートを送り出すことを伴う。石膏ボードは普通、「正面を下にして」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においての「正面」カバーシートである。
【0125】
本開示の態様により、二つの別個のスラリーを形成する。一つのスラリーは、ボードコアを形成するのに使用される漆喰スラリーであり、他方のスラリーは、濃縮層を形成するのに使用される。濃縮層は、例えば、硬化石膏といった硬化材料に水和する、漆喰などのセメント系材料を含む、いかなる好適な材料より形成され得る。したがって、様々な実施形態では、所望のセメント系材料を包含するスラリーを調製し得る。本明細書に記載する通り、ボードコアおよび濃縮層の両方が漆喰スラリーより形成される、一部の実施形態では、ボードコア形成用の漆喰スラリーは、一部の実施形態で濃縮層作製用に使用される漆喰スラリーのＷＳＲより低いＷＳＲを有し得る。
【0126】
本明細書に述べる通り、密度パラメータを達成する限りにおいて、ある泡または軽量の材料が濃縮層のスラリー中に含まれ得るが、発泡剤（または他の軽量な材料）は概して、より低い密度を提供するように、ボードコアのスラリー中により多くみられる。一部の実施形態では、増強剤の濃度は、濃縮層中でより高い場合があり、ある増強剤は、一部の実施形態によってはボードコアのスラリー中に存在さえしなくともよい。したがって、それぞれのミキサーへの供給ラインはそれに応じて調整でき、充分に当業者のレベルの範囲内である。
【0127】
二つのスラリーはいかなる好適な手法でも形成し得る。例えば、原材料を撹拌しそれぞれのスラリーを形成する、二つの別個のミキサーを使用し得る。ミキサーは連続、または非接続であり得る。代替として、一つのミキサーを使用して、両方のスラリー流を発現させ得る。図２は、本開示によりスラリーがどのように形成され得るかの例を示す、代替の概略フロー図を示す。図２の描写Ａに見られる通り、単一のミキサーを使用し得る一方、描写ＢおよびＣでは、二つのスラリーを、例えば、所望の通り「ピンミキサー」または「ピンレスミキサー」の形態である、別個のミキサーで形成する。流れ図ＢおよびＣに見られる通り、効率のために所望される場合、濃縮層に塗布するのに必要なスラリーの量が、ボードコアを形成するのに塗布されるスラリーの量より少ないため、濃縮層に使用するミキサーは、一部の実施形態では、より小さい混合容積を有し得る。「主」ミキサー（すなわち、ボードコアのスラリー形成用）は、本体および排出導管（例えば、当該技術分野で知られる通りのゲート・キャニスター・ブート設備、または米国特許第６，４９４，６０９号および第６，８７４，９３０号に記載される通りの改良排出口設計（ＭＯＤ）設備）を備える。三つの描写Ａ〜Ｃすべてに見られる通り、発泡剤はミキサーの排出導管に（例えば、米国特許第５，６８３，６３５号および第６，４９４，６０９号に記載する通り、例えば、ゲートの中に）追加し得る。
【0128】
図Ａは、ステップが一つのミキサー、すなわち、主ミキサー１００を使用して発生する、実施形態を示す。漆喰１０２および水１０４が、主ミキサー１００の中に挿入される一方、泡１０６は、改良排出口設計またはキャニスターを含み得る、排出導管１０８の下流に挿入され、泡は主ミキサー１００の胴体には挿入されないことを意味する。本質的に泡がない、スラリー１１０の一部分は、出口ポートからミキサー１００よりそらされ、例えば、濃縮層のスラリー１１２を形成するように、概して排出導管１０８から離れる。主ミキサー１００は、加圧スラリーラインを流れる、濃縮層のスラリー用のより小さい排出ポートから、無発泡スラリー１１０を追い出すポンプとして働く。湿潤形態１１４の添加物、特に増強添加物は、注入ポートを通って加圧スラリーラインの中に注入される。当業者のレベルの範囲内では判定され得るが、ラインは、増強添加物を含むスラリーを均一に混合するのを可能にするのに充分長い方が望ましいことを本発明者が発見した。漆喰または水を別個に導入する必要はない。描写Ａに見られる通り、端部スラリー流１１６および１１８もまた、当該技術分野で知られる通り、端部に使用するために所望の硬度を有するように、泡なしで主ミキサー１００からそらし得る。
【0129】
図Ｂでは、二つのミキサー２００および２０２が連続して接続しているのを見ることができる。漆喰２０４および水２０６が、主ミキサー２００に追加される。泡２０８は、排出導管２１０（改良排出口設計またはキャニスターを包含し得る）の中で、主ミキサー２００の胴体の下流に追加される。したがって、泡のないスラリー２１２は、出口ポートを通ってミキサー２００から出て、濃縮層用のより小さい二次ミキサー２０２の中に挿入することができ、増強添加物を含む乾燥および湿潤添加物２１４（例えば、別個のラインを経由して）は、所望の通りの濃縮効果を提供するように、別個に追加され得る。端部スラリー流２１４および２１６もまた、主排出２１０とは別のポートから出るように示されており、そこで泡を最小化し、所望されるスラリー流の硬度を提供する。
【0130】
図Ｃでは、二つのミキサー３００および３０２があるが、スラリーは別個に作製され、各ミキサーは所望の通り、漆喰および水に対してそれぞれの投入量を有することを見ることができる。特に、漆喰３０４および水３０６が、主ミキサー３００の中に追加される。泡３０８は、排出導管３１０（米国特許第６，４９４，６０９号および第６，８７４，９３０号に記載される通り、キャニスターまたは改良排出口設計を包含し得る）の中で、主ミキサー３００の胴体の下流に追加される。端部スラリー流３１２および３１４は、主排出３１０とは別のポートから出て、そこで泡を最小化し、所望されるスラリー流の硬度を提供し得る。濃縮層のスラリー３１６を形成するための二次ミキサー３０２では、漆喰および水３１８、３２０を追加し混合し得る。本明細書に記載する通り、増強添加物を含む乾燥および湿潤添加物（例えば、別個のラインを経由して）を、濃縮層ミキサー３０２の中に挿入し得る。そのため、濃縮層のスラリー３１６は、主ミキサー３００の中で形成されるコアのスラリーとは別個に調製される。
【0131】
一部の実施形態では、端部スラリーは、主ミキサーの代わりに、所望の通り、濃縮層ミキサーから抽出され得る。端部は、一部の実施形態では、ボードコアより密度が高くなり得、例えば、濃縮層と同じ密度を有し得る。例えば、濃縮層が横向きになると、濃縮層のスラリーの一部分は、一つの境界に関する図５および６に見られる通り、最終製品の端部を形成するように、ローラーの境界の周りに流れ得る。ローラーの長さは、この方式による端部の形成を受け入れるように構成され得る（例えば、紙の幅より短くする）。
【0132】
一部の実施形態では、排出導管が、例えば、米国特許出願公開第２０１２／０１６８５２７号Ａ１（出願番号第１３／３４１，０１６号）および米国特許出願公開第２０１２／０１７０４０３号Ａ１（出願番号第１３／３４１，２０９号）に記載のものなど、単一の供給入口または複数の供給入口のいずれかを持つ、スラリー分配装置を含み得ることは、理解されるであろう。複数の供給入口を持つスラリー分配装置を使用する、それらの実施形態では、排出導管は、米国特許出願公開第２０１２／０１７０４０３号Ａ１に記載のものなど、好適な流れスプリッタを含み得る。
【0133】
当該技術分野において理解されるであろう通り、ボードは普通並行して継続的に、サンドイッチ構造に形成される。表カバーシートは、コンベア上を連続リボンとして動く。ミキサーから送り出された後、濃縮層のスラリーは、動く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知られる通り、所望の場合、硬い端部も、例えば、便宜のため濃縮層を形成する同じスラリー流より形成され得る。
【0134】
その後、ボードコアのスラリーが、濃縮層のスラリーを帯びる、動く表紙の上に塗布され、最終製品のボード前駆体である、サンドイッチ構造形態の湿潤アセンブリを形成するように、第２カバーシート（通常、「裏」カバーシート）で被覆される。裏（底部）カバーシートは任意で、濃縮層用と同じまたは異なる石膏スラリーより形成され得る、スキムコートを帯びてもよい。カバーシートは、紙、繊維マットまたは他のタイプの材料（例えば、金属の薄片、プラスチック、ガラスマット、セルロース系および無機充填剤のブレンドなどの不織布材料など）より形成されてもよい。一部の実施形態では、濃縮層は、ボードの主要な両側面に、すなわち、上部および底部シートの両方に結合関係で塗布される。
【0135】
それによって提供される湿潤アセンブリは、製品を所望の厚さに合わせて作る（例えば、成形板によって）形成工程に、および製品を所望の長さに切断する、一つ以上のナイフ部に運ばれる。湿潤アセンブリは、硬化石膏の連結する結晶性マトリクスを形成するように硬くなることが可能であり、余分な水は、乾燥プロセスを使用して（例えば、キルンを通ってアセンブリを輸送することで）除去される。驚くほどかつ予想外なことに、本開示により調製されるボードは、ボードの配置および組成物が、水への必要性が低い特徴を有するために、乾燥プロセスにおいて必要とする時間が有意に少ないことが分かっている。これは、エネルギー費用を削減するため有利である。
【0136】
また、石膏ボードの製造において、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排除するために、振動を使用するのが通常である。上のステップの各々、ならびにそのようなステップを実施するプロセスおよび機器は、当該技術分野において知られている。
【0137】
以下の実施例では、さらに本発明を説明するが、もちろん決して、その範囲を限定すると解釈されるべきではない。
【0138】
実施例１本実施例は、本開示の原理に従う、異なるタイプのボードサンプルの強度の特徴を実証する。
【0139】
具体的には、三つの異なるボードを試験した。ボード１は、濃縮層のない比較用ボードであった。ボード２および３は、各々が本開示の原理に従って、濃縮層およびボードコアを包含する、複合石膏ボードであった。各ボードは、表紙も裏紙も含まない、約２６ｐｃｆの合成密度で、約１／２インチの厚さに調製された。
【0140】
各ボードは、図１に示す全般的な配置に従い、６インチ×６インチの実験室サンプルとして生成された。各ボードは、４８ｌｂ／ＭＳＦの坪量を有する表紙と、４２ｌｂ／ＭＳＦ（ＭＳＦ＝１０００ｆｔ２）の坪量を有する裏紙とを包含した。各ボードの濃縮層（存在する場合）およびボードコアのそれぞれの厚さおよび密度を、表１Ａおよび１Ｂに提供する。
【0141】
増強添加物は、ＶＭＡ法に従って決定された、７７３センチポイズの粘度を有するアルファ化トウモロコシデンプンであった。ボード２および３では、増強添加物が、ボードコア中より濃縮層中でより濃縮されたことが表１Ａおよび１Ｂに見ることができる。
【0142】
釘引き抜き抵抗は、ＡＳＴＭ ４７３−１０の方法Ｂに従って試験された。釘引き抜き値は表１Ｃで報告する。
【0143】
【表1A】
【0144】
【表1B】
【0145】
【表1C】
【0146】
表１Ｃから分かり得る通り、比較サンプル（ボード１）は、低い釘引き抜き抵抗値を有する一方、複合ボード２および３の両方は、釘引き抜き抵抗の向上を呈した。したがって、本実施例は、本開示による改良された複合設計は、表紙に隣接する濃縮層を取り入れることによって、釘引き抜き抵抗を強化することを示す。濃縮層は、本開示の原理に従って、考慮すべき厚さによって、望ましい釘引き抜き抵抗に寄与する。
【0147】
実施例２本実施例は、濃縮層を表す石膏円板における、様々なデンプンの強度への効果を実証する。各組成物は表２に説明する原料を含むが、表３に示す通り、デンプンのタイプが異なった。特に組成物２Ａは、デンプンを全く含まない、比較用の組成物であった。組成物２Ｂは、米国特許第２０１４／０１１３１２４号Ａ１で説明される通り、ＶＭＡ法に従って測定されるような、８０ｃＰの粘度を有するアルファ化デンプンの形態である、加熱デンプンを含んでいた。組成物２Ｃ〜２Ｏは、表３に示す通り、様々な生デンプンのうちの一つを含んだ。
【0148】
【表2】
【0149】
円板は、別個のスラリー組成物２Ａ〜２Ｏより調製された。比較組成物２Ａでは、デンプンがないため、総重量は７９９．８ｇであった。各組成物は、組み合わせられた乾燥および湿潤混合物より調製された。各湿潤混合物は、Ｃｏｎａｉｒ Ｃｏｒｐ．（ニュージャージー州イーストウィンザー）から市販されているＷａｒｉｎｇブレンダー（型式ＣＢ１５）のミキシングボウルの中で、水、分散剤、抑制剤１％溶液、分散剤およびトリメタリン酸ナトリウム１０％溶液の重さを量ることで調製された。トリメタリン酸ナトリウム１０％溶液は、トリメタリン酸ナトリウムの割合１０（重量）を、水９０（重量）の割合で溶解することによって調製し、一方、抑制剤１％溶液は、ジエチレントリアミン五酢酸の五ナトリウム塩（ミシガン州ミッドランドのＤＯＷ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＶｅｒｓｅｎｅ（登録商標） ８０）の水溶液から成り、Ｖｅｒｓｅｎｅｘ（登録商標） ８０の割合１（重量）を水９９（重量）の割合で混合することによって調製された。残りの原料、特に、漆喰、耐熱促進剤およびデンプン（存在する場合）は重さを量り、乾燥混合物の中で調製された。耐熱促進剤は、すりつぶした粉末石膏およびデキストロースから成っていた。乾燥混合物は、湿潤原料と共にブレンダーの中に注がれ、５秒間浸され、その後１５秒間高速で混合された。
【0150】
円板の密度（したがって、重量）を減少させるために、泡を追加した。泡の調製のため、Ｈｙｏｎｉｃ（登録商標）ＰＦＭ‐３３石鹸（ペンシルベニア州アンブラーのＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌから市販されている）の０．５％溶液を形成して、その後、空気泡を作るように空気と混合した。泡発生器を使用して、空気泡をスラリーに追加した。泡発生器は、乾燥した最終円板の密度３８ｐｃｆを入手するのに充分な速度で動作させた。
【0151】
泡の追加後、スラリーは即座に、円板サンプルを形成するのに適した型のリング（内径４”および厚さ０．５”）タイプの中に注がれた。型の表面は、カリフォルニア州サンディエゴのＷＤ−４０ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＷＤ４０（登録商標）の形態である潤滑剤で、予め噴霧されていた。スラリーは、型のリング上部のわずかに上にある地点に注がれた。余分なスラリーは、石膏が型にはまるとすぐに、こすり落とされた。円板が型の中で硬くなった後、円板は型から取り除かれ、３００°Ｆ（１４９℃）で６０分間加熱され、その後、１１０°Ｆ（４３℃）で約４８時間、一定の重量に到達するまで乾燥された。オーブンからの除去に続き、円板は、室温で１時間冷却することができた。最終円板は、４インチ（１０．１６ｃｍ）の直径および０．５インチ（１．２７ｃｍ）の厚さという寸法であった。
【0152】
強度は、圧縮強度および釘引き抜き抵抗を測定することによって試験された。釘引き抜き抵抗は、ＡＳＴＭ ４７３−１０、方法Ｂに従って試験された。圧縮強度は、ＭＴＳ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐ．（ミネソタ州エデンプレイリー）からＳＡＴＥ（登録商標） Ｅ／Ｍ Ｓｙｓｔｅｍｓ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した。衝撃を加えずに、０．０４インチ／ｍｉｎの速度で（１５から４０ｐｓｉ／ｓの一定の割合により）継続的に荷重をかけた。結果を表３に示す。
【0153】
【表3-1】
【0154】
【表3-2】
【0155】
【表3-3】
【0156】
デンプンが濃縮層に使用される実施形態では、強度に関する性能の向上が示す通り、加熱デンプンおよび生デンプンの両方が、強度を向上させるための増強添加物として利点を有することを、本実施例は示している。表３から分かる通り、生デンプンおよび加熱デンプンは、デンプンなしの比較組成物を上回る、考慮すべき強度の向上を示し、値の多くが、デンプンなしの対照群の強度より約５０％以上、デンプンなしの対照群の強度より約７５％以上、またはデンプンなしの対照群の強度よりおおよそ１００％以上高かった。
【0157】
所望のデンプンが、強度向上のために石膏結晶間に追加の結合を提供することから、本発明の様々な実施形態により、加熱デンプンおよび生デンプンの両方から示される、円板に見られる強度の向上は、一部の実施形態による、石膏ウォールボードの濃縮層におけるこれらのデンプンの有用性を示す。デンプンは、強度を向上させるのに効果的であり、それによって、酸変性の移動デンプンによる場合に反して、移動の欠如を示唆した。それゆえ、実施例は、デンプンが濃縮層において効果的であろうことを示している。
【0158】
実施例３本実施例は、濃縮層における任意での繊維の使用を実証する。具体的には、二つのタイプのスラリーが調製された。各スラリーはその後、製造ラインの湿潤境界上で調製され試される、別個の生産ボードの中で濃縮層を形成するように使用された。一つのタイプのスラリー（組成物３Ａ）は、繊維を全く包含せず、他方のタイプのスラリー（組成物３Ｂ）は、０．５インチ（２５，４００μｍ）の繊維長および１５．２４〜１６．５１μｍの直径を有し、それによって、約１５４０対約１６７０のアスペクト比（長さ÷直径）を有するガラス繊維を包含していた。ガラス繊維は、Ｊｏｈｎｓ Ｍａｎｖｉｌｌｅ Ｉｎｃ．，（コロラド州デンバー）から市販されている、ＤｕｒａＣｏｒｅ（登録商標） ＳＦ＋ １／２Ｍ３００のチョップドストランドの形態であった。
【0159】
説明のみの目的で、濃縮層に対する通常の代表的な処方範囲が表４に提供され、低および高の縦列は、実施形態によって低と高との間にある所望される原料範囲の例を示唆するように提供される。他の代表的な処方および実施形態は、提供された原料に対する範囲を含め、本明細書の全体の記載から用意に解明されるであろう。試した処方を表５Ａおよび５Ｂに提供する。表５Ａおよび５Ｂに見られ得る通り、ガラス繊維の違いのほかは、二つの処方は同一であった。
【0160】
【表4】
【0161】
【表5A】
【0162】
【表5B】
【0163】
耐熱促進剤は、細かくした粉末石膏およびデキストロースから成っていた。各スラリー組成物は、コアを調製する主ミキサーとは別に、濃縮層専用の二次ミキサーの中で混ぜ合わせられた、乾燥および湿潤原料から調製された。トリメタリン酸ナトリウム、抑制剤および分散剤を液状で追加した。抑制剤は、ジエチレントリアミン五酢酸の五ナトリウム塩（ミシガン州ミッドランドのＤＯＷ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＶｅｒｓｅｎｅｘ（登録商標） ８０）の形態であった。分散剤は、ポリナフタレンスルホン酸カルシウム塩（ｐｏｌｙ ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅ ｃａｌｃｉｕｍ ｓａｌｔ）（カナダ、カンディアクのＲｕｅｔｇｅｒｓ Ｐｏｌｙｍｅｒｓから販売されているＤＵＲＡＳＡＲ（登録商標））の形態であった。アラムは任意で、所望の場合、石膏の水和速度を修正するために含まれ得る。
【0164】
泡が濃縮層中に含まれ、両スラリーから生成された濃縮層の密度は、乾燥時で３６ｐｃｆであった。泡の調製には、ＳＴＥＯＬ（登録商標） ＣＳ２３０およびＰｏｌｙｓｔｅｐ ２５発泡剤（イリノイ州ノースフィールドのＳｔｅｐａｎ Ｃｏ．から市販されている）の混合物の溶液を形成し、その後、泡発生器を使用して空気泡を作るように、空気と混合した。二次ミキサーで、空気泡をスラリーに追加した。追加した泡の量は、重量で発泡剤の１％であった。発泡剤（１％溶液）は、水の割合１００（重量）の中に、発泡剤１（重量）の割合を溶解することによって調製した。
【0165】
当該技術分野でよく知られる通り、製造ライン上で試験ボードを調製するために、紙はコンベア上の連続ロールの上に放出された。濃縮層のスラリーは、二次ミキサーから送り出され、コンベアに沿って高速（６００フィート／ｍｉｎを上回る）で動いて、紙の上に広げられた。従動ローラーが紙に対して直角に位置づけられ、紙に濃縮スラリーを塗るように使用された。ローラーは通常、紙が動く方向と反対の方向に回転する。スラリーが、最終的に完成ボード製品の端部を形成するように、紙の端部を超えて、ローラーの境界周辺を動くことが可能となるように、ローラーの長さは紙の幅よりわずかに短かった。ローラーは普通、紙の下の第２ローラーと連動し、ローラー間には、紙の厚さがローラーの間を動くことを可能にするのに充分な間隙がある。
【0166】
ローラーがスラリーの前進を妨害すると、回転ローラーの接線速度によって主に制御されて、スラリー頭部がローラーの背後でかつローラーの上流に形を成す。頭部は、広がりを提供して、入ってくる材料を減速するのを助けるスラリーの在庫であり、濃縮層および端部を形成するのに、適切な量のスラリーを準備する。スラリーは、頭部から拭き取られて、ローラーによってローラーの下流側へ運ばれ、紙上に再び堆積して、ボードの濃縮層になる箇所を広げるように拡散される。任意で、当該技術分野において知られる通り、頭部内に包含されるスラリーの密度をその後変化させる、使用する石鹸または泡の空気の量を変化させることによって、スラリーの体積を調製するために、頭部を制御するようレーザーを使用し得る。下流にはコアのスラリーが主ミキサーから濃縮層の上に堆積し、既知の技術を使用して、ボードの加工を完了する。
【0167】
図３〜６は、ガラス繊維なし（組成物３Ａ、図３および５）、および任意のガラス繊維あり（組成物３Ｂ、図４および６）のスラリーを使用した製造試験から、スラリー頭部（図３〜４）と、ローラー周辺の端部の形成（図５〜６）とを描写する画像を示す。組成物３Ａを使用して行う同一の試験が実施され、図３および５に示す状態を示した一方で、組成物３Ｂを使用して行う同一の試験が実施され、図４および６に示す状態を示した。
【0168】
図３〜４に見られる通り、濃縮層のスラリーは、ローラー４００または５００によって、紙カバーシート４０２または５０２に塗布された。図３に示すガラス繊維なしのスラリーが、ローラー４００の上流の紙４０２上に堆積し、堆積したスラリーは、波立って不均等なスラリー４０４として一列で、ローラー４００の方へ動いた。流体力学的不安定性４０８によって、望ましくない空気連行がもたらされ、ガラス繊維なしのスラリーは、結果としてより扇形のスラリー頭部４０６となった。一方、図４に示すガラス繊維ありのスラリーが、ローラー５００の上流の紙５０２上に堆積し、堆積したスラリーは、安定したより波の少ないスラリー５０４として一列で移動した。ガラス繊維ありのスラリーは、流動学的特性の変化の結果としての、より安定的なスラリー５０８によって、結果として扇型になることが少なく、より一層滑らかな頭部５０６となった。扇形を包含する頭部４０６は、様々な長さおよび時間の尺度において、不安定な流動力学を作り出す傾向があり、それによって、製品をキルン乾燥すると、空隙、ブリスターまたは紙の層間剥離などの欠陥をもたらし得る。
【0169】
図５は図３に示す試験に一致し、図６は図４に示す試験に一致する。特に図５〜６は、ローラー４００または５００の端部４１０または５１０を示す。端部スラリー４１２または５１２は、生成されるボードの端部を最終的に形成するように、ローラー４００または５００の端部４１０または５１０周囲に形成される。ガラス繊維なしのスラリーは、図５に見られる通り、結果としてよりむらがある端部となり、空隙、ブリスター、紙の層間剥離、柔らかいおよび／または硬い端部、ならびに端部形成および製造プロセスへの全体的な混乱を引き起こし得る。図５に見られる通り、紙４０２の端部を超えて、端部スラリーの望ましくない跳ね上がり４１４がある。流れの変動によって、スラリーがローラー４００の上方へ一部持ち上げられるとき、波４１６の形成が発生し得るため、波４１６が端部に到達すると、望ましくない形で跳ね上がりが引き起こされる。図６に見られる通り、スラリー端部５１２はより制御され、紙５０２を超えて跳ね上がらない。ガラス繊維ありのスラリーは、図６に見られる通り、端部の変動が少なく、その結果、より制御され、空隙、ブリスター、紙の層間剥離、柔らかいおよび／または硬い端部、ならびに製造プロセスへの他の混乱などの欠陥が起こる機会が減少した。
【0170】
ガラス繊維などの繊維が、濃縮層には必要ないことは理解されるであろう。ブリスター、空隙、層間剥離、不十分な端部などを含む欠陥は、様々な機械的手段または当該技術分野でよく知られる他の手段によってなど、他の手段で制御され得る。例えば、スラリー中の大きなエアポケットを除去するために、コンベアの下で機械のバイブレーターを使用し得る。加えて、スラリースプレッダーの使用、スラリー分配装置、頭部制御手段、ならびにミキサーの排出、ライン速度および処方の粘度に対する調整などを含む、他の機械または他のプロセスの調整については理解されるであろう。これらの機械および他の技術の例は、単独でまたは容認可能な結果を提供するガラスと組み合わせて使用し得る。
【0171】
実施例４〜１０以下の実施例４〜１０では、スラリー組成物を次のように調製した。各スラリー組成物は、ミキサー（すなわち、コアのスラリー用の主ミキサー、および濃縮層のスラリー専用の二次ミキサー）の中で組み合わせられた、乾燥および湿潤原料から調製された。水、トリメタリン酸ナトリウム、抑制剤、分散剤およびアラムを液状で追加した。抑制剤は、ジエチレントリアミン五酢酸の五ナトリウム塩（ミシガン州ミッドランドのＤＯＷ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＶｅｒｓｅｎｅｘ（登録商標） ８０）の形態であった。分散剤は、ポリナフタレンスルホン酸カルシウム塩（ｐｏｌｙ ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅ ｃａｌｃｉｕｍ ｓａｌｔ）（カナダ、カンディアクのＲｕｅｔｇｅｒｓ Ｐｏｌｙｍｅｒｓから販売されているＤＵＲＡＳＡＲ（登録商標））の形態であった。漆喰、耐熱促進剤、ガラス繊維およびデキストロースを固形で追加した。所望の場合、石膏の水和速度を修正するために、アラムを任意で含めた。耐熱促進剤は、細かくした粉末石膏およびデキストロースから成っていた。裏（ｎｅｗｓ−ｌｉｎｅ）紙のカバーシートとの結合を向上させるために、一部の例では追加のデキストロースを追加した。
【0172】
コアのスラリーおよび濃縮層のスラリーには泡を含めた。泡の調製には、ＳＴＥＯＬ（登録商標） ＣＳ２３０およびＰｏｌｙｓｔｅｐ ２５発泡剤（イリノイ州ノースフィールドのＳｔｅｐａｎ Ｃｏ．から市販されている）の混合物の溶液を形成し、その後、泡発生器を使用して空気泡を作るように、空気と混合した。空気泡の密度は、１立方フィート当たりおよそ４．５ｌｂであった。空気泡は、主ミキサーの排出導管で追加され、二次ミキサーで濃縮スラリーに追加された。特定原料の重量パーセントは、それ自体の重量対湿潤スラリー（したがって、紙以外）の全組成物に基づく。当業者が理解するであろう通り、総計のいかなる不一致も、例えば、ポンプおよび流量計などの機器からの測定値の有効限度によるなど、個々の原料に関する値の丸めのためである。
【0173】
実施例４本実施例は、石膏ボードの中に濃縮層を含む利点を実証する。実施例は、濃縮層が釘引き抜きの性能を強化することを示す。二つのボード、ボード４Ａおよびボード４Ｂが調製された。ボード４Ａは濃縮層を包含せず、ボード４Ｂは包含していた。ボード４Ａおよび４Ｂ調製用のスラリー組成物については、表６および７でそれぞれ説明する。
【0174】
【表6】
【0175】
【表7】
【0176】
ボード４Ａおよび４Ｂは各々、実施例３に記載した通り、コアのスラリーを２枚の紙の間に堆積させ、ボード前駆体の連続リボンを形成する連続したプロセスにおいて、湿潤および乾燥原料を組み合わせるように、主要ピンミキサーを使用して、高速（６００ｆｔ／ｍｉｎを上回る）のボード製造ライン（機械）上で調製された。濃縮層は、湿潤および乾燥原料を混ぜるように、二次ボードミキサーを用いて、ボード４Ｂを調製する際に使用された。塗布ローラーを使用してこの濃縮層のスラリーを表紙に塗布し、コアのスラリーを主ミキサーの排出導管からその上に堆積させた。最終ボード４Ａおよび４Ｂを形成するために、前駆体を加工しキルン乾燥した。ボードの特性および寸法を表８で説明する。
【0177】
【表8】
【0178】
本実施例は、ボード製品の強度強化における、濃縮層の利点を示す。表８に見られる通り、濃縮層を含んだボード４Ｂは、釘引き抜き（抵抗）値の増加をもたらした。特に明記しない限り、本明細書における用語「釘引き抜き」は、ＡＳＴＭ ４７３−１０の方法Ｂに従って測定するときの釘引き抜き抵抗を指すことは理解されるであろう。そのような釘引き抜きの改善は、ボードの分野において、強度を提供し性能を強化するのに有益である。有利なことに、濃縮層を用いた釘引き抜きの増加は、ボードの重量およびウォールボード製品製造のコストを削減するのに使用し得る。
【0179】
実施例５本実施例は、石膏ボードに濃縮層を使用する利点を実証する。特に、スラリー中の原料を濃縮層形成に合わせることは、有益であり得る。濃縮層が強固になる速度は、主要（コア）スラリーがボード製造プロセス中に濃縮層のスラリーと出合うとき、濃縮層の流出をもたらすように、任意で調整し得る。流出は、コアのスラリーが、連続する製造プロセス中に濃縮層の上に分配されるときに発生し得る、濃縮層の除去を指す。流出によって、望ましくない方法で、製品の不均一および釘引き抜きの減少をもたらし得る。二つのボード、ボード５Ａおよび５Ｂが調製された。ボード５Ａおよび５Ｂ調製用の組成物については、表９および１０でそれぞれ説明する。
【0180】
本実施例における漆喰スラリー（時には、石膏スラリーと呼ばれる）を強固にする速度は、アラムおよび抑制剤を使用して変更された。アラムの量をボード５Ｂにおいて減少して、硬化の速度を減少させ、抑制剤もボード５Ｂに追加して、硬化の速度を減少させた。
【0181】
【表9】
【0182】
【表10】
【0183】
ボード５Ａおよび混合物５Ｂは各々、コアのスラリーを２枚の紙の間に堆積させ、ボード前駆体の連続リボンを形成するように、実施例３に記載した通り、連続したプロセスにおいて、湿潤および乾燥原料を組み合わせるように、主要ピンミキサーを使用して、高速機械上で調製された。濃縮層を使用してボード５Ａおよび５Ｂを調製し、二次ボードミキサーを用いて、湿潤および乾燥原料を混ぜた。塗布ローラーを使用してこの濃縮層のスラリーを表紙に塗布し、コアのスラリーを主ミキサーの排出導管からその上に堆積させた。最終ボード５Ａおよび５Ｂを形成するために、前駆体を加工しキルン乾燥した。ボードの特性および寸法を表１１で説明する。
【0184】
流出は、サンプルの至る所の密度勾配を判定するために、Ｘ線技術を利用する、密度プロフィリメーター（ｐｒｏｆｉｌｉｍｅｔｅｒ）マシン（すなわち、テネシー州ノックスビルのＱｕｉｎｔｅｋ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｉｎｃ．から市販されているＱＤＰ−０１Ｘ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｆｉｌｅｒ）を利用して測定した。ボード５Ａおよび５Ｂから取られた１インチのサンプルを調製し、ボードの幅方向で切断したため、各ボードの全体の幅および厚さを表すように、密度プロファイルを集めることができた。
【0185】
【表11】
【0186】
本実施例は、ボード５Ａおよび５Ｂの両方が効果的であったことから、濃縮層を使用する利点を示す。より少ない流出を呈したため、より好ましいのはボード５Ａであった。強固になる速度が減少したとき、より好ましいボードがもたらされた。表１１に見られる通り、ボード５Ａは、ボード５Ｂと比較すると、製造プロセス中において、濃縮層との接触による主要スラリーの流出に抵抗する能力が増大することを実証した。この点において、ボード５Ａは、より少ない量の抑制剤およびより多くのアラムを使用して調製され、結果として流出がより少なくなったという点で、ボード５Ｂと異なる一方、ボード５Ｂは、より多くの抑制剤を使用して調製したが、含められたアラムはより少なかった。両方のボードとも有用な製品であったものの、表１１に示す結果は、ボード５Ｂと比較すると、ボード５Ａは５０％少ない流出を示している。
【0187】
実施例６本実施例は、石膏ボードに濃縮層を含む利点を実証する。特に、濃縮層形成用のスラリー組成物は、増強添加物を含むように合わせ得る。本実施例が示すように、デンプン濃度は、主要（コア）スラリーがボード製造プロセス中に濃縮層のスラリーと出合うとき、濃縮層の流出を減少させるように使用され得る。二つのボード、ボード６Ａおよび６Ｂが調製された。ボード６Ａおよび６Ｂ調製用のスラリー組成物については、表１２および１３でそれぞれ説明する。
【0188】
【表12】
【0189】
【表13】
【0190】
ボード６Ａおよび６Ｂは各々、コアのスラリーを２枚の紙の間に堆積させ、ボード前駆体の連続リボンを形成するように、実施例３に記載した通り、連続したプロセスにおいて、湿潤および乾燥原料を組み合わせるように、主要ピンミキサーを使用して、高速機械上で調製された。濃縮層を使用してボード６Ａおよび６Ｂを調製し、二次ボードミキサーを用いて、湿潤および乾燥原料を混ぜた。塗布ローラーを使用してこの濃縮層のスラリーを表紙に塗布し、コアのスラリーを主ミキサーの排出導管からその上に堆積させた。最終ボード６Ａおよび６Ｂを形成するために、前駆体を加工しキルン乾燥した。ボードの特性を表１４で説明する。流出は実施例５に記載する通りに測定した。
【0191】
【表14】
【0192】
本実施例は濃縮層を有する利点を示す。特に、コアのスラリーと比較すると、濃縮層のスラリー中により高い濃度のアルファ化デンプンを有することは有益であったことが分かり得る。表１４に見られる通り、ボード６Ｂと比較すると、ボード６Ａは流出がより多いことが実証された。この点において、ボード６Ａは、より少ない量のアルファ化デンプンを使用して調製され、その結果より大きな流出をもたらしたという点で、ボード６Ｂと異なった一方、ボード６Ｂは、スラリー中により多くのアルファ化デンプンを含んでいた。表１４に示す結果は、ボード６Ａと比較すると、ボード６Ｂでは流出が７５％減少したことを示す。例えば、アルファ化デンプンといった増強添加物を濃縮層中により多く使用することで、添加物を、最も多くの利点が見られる、すなわち、濃縮層中により多く置くため、かかる費用がより少なくなり、より効率的になり得る。
【0193】
実施例７本実施例は、石膏ボードに濃縮層を含む利点を実証する。特に、濃縮層の密度は、釘引き抜きを向上させるように使用され得ることを示す。濃縮層中に包含される泡の量を変えることによって、密度を修正した。二つのボード、ボード７Ａおよび７Ｂが調製された。ボード７Ａおよび７Ｂ調製用のスラリー組成物については、表１５および１６でそれぞれ説明する。
【0194】
【表15】
【0195】
【表16】
【0196】
ボード７Ａおよび７Ｂは各々、コアのスラリーを２枚の紙の間に堆積させ、ボード前駆体の連続リボンを形成するように、実施例３に記載した通り、連続したプロセスにおいて、湿潤および乾燥原料を組み合わせるように、主要ピンミキサーを使用して、高速機械上で調製された。濃縮層を使用してボード７Ａおよび７Ｂを調製し、二次ボードミキサーを用いて、湿潤および乾燥原料を混ぜた。塗布ローラーを使用してこの濃縮層のスラリーを表紙に塗布し、コアのスラリーを主ミキサーの排出からその上に堆積させた。最終ボード７Ａおよび７Ｂを形成するために、前駆体を加工しキルン乾燥した。ボードの特性および寸法を表１７で説明する。
【0197】
【表17】
【0198】
本実施例は、濃縮層を使用する利点および効率性を示す。濃縮層中に強度添加物および密度を集中させることによって、全体的な強度の利点を効率的に提供する。両方のボードは、効果的な釘引き抜きを呈した。表１７に見られる通り、ボード７Ｂと比較して、ボード７Ａは釘引き抜きの低下を実証した。この点において、ボード７Ａは、濃縮層のスラリー中により多くの発泡剤を使用して調製され、その結果より低い密度をもたらした点で、ボード７Ｂとは異なり、ボード７Ｂは濃縮層のスラリー中に含む泡がより少なく、その結果より高い密度となった。しかし、ボード７Ｂが、より高い重量パーセントのデンプンを伴って調製されたため、結果は類似であった。表１７に示す結果は、濃縮層中において密度の増加を集中させ、濃縮層のスラリー中で増強添加物の用量を増加させる（重量パーセントで）ことは、効率的に釘引き抜きを増加させるのに効果的であることを示す。
【0199】
実施例８本実施例は、石膏ボードに濃縮層を含む利点を実証する。濃縮層中のデンプン濃度は、釘引き抜きを向上させるように使用し得る。二つのボード、ボード８Ａおよび８Ｂが調製された。本例では、試験条件下において流出がより広く認められたため、釘引き抜きの差を、流出が広まっていなかった、ボードの縦方向側（コーダーのない側）に沿って測定した。ボード８Ａおよび８Ｂ調製用のスラリー組成物については、表１８および１９でそれぞれ説明する。
【0200】
【表18】
【0201】
【表19】
【0202】
ボード８Ａおよび８Ｂは各々、コアのスラリーを２枚の紙の間に堆積させ、ボード前駆体の連続リボンを形成するように、実施例３に記載した通り、連続したプロセスにおいて、湿潤および乾燥原料を組み合わせるように、主要ピンミキサーを使用して、高速機械上で調製された。濃縮層を使用してボード８Ａおよび８Ｂを調製し、二次ボードミキサーを用いて、湿潤および乾燥原料を混ぜた。塗布ローラーを使用してこの濃縮層のスラリーを表紙に塗布し、コアのスラリーを主ミキサーの排出導管からその上に堆積させた。最終ボード８Ａおよび８Ｂを形成するために、前駆体を加工しキルン乾燥した。ボードの特性および寸法を表２０で説明する。
【0203】
【表20】
【0204】
本実施例は濃縮層を使用する利点を示す。両方のボードが、濃縮層中のより高い濃度のデンプンによって、優れた釘引き抜きを実証した。より高い濃度のアルファ化デンプンを濃縮層に追加することで、より優れた強度をもたらされた。表２０に見られる通り、ボード８Ｂと比較して、ボード８Ａは釘引き抜きがより低くなることが実証された。この点において、ボード８Ａは、ボード８Ａの濃縮層を、より少ないアルファ化デンプンを使用して調製し、その結果より低い釘引き抜きをもたらしたという点で、ボード８Ｂと異なる一方、ボード８Ｂの濃縮層のスラリーはより多くのデンプンを含み、その結果より高い釘引き抜きをもたらした。表２０に示す結果は、濃縮層のデンプン濃度が、釘引き抜きの結果を修正するように使用され得ることを示す。
【0205】
実施例９本実施例は、石膏ボードに濃縮層を含む利点を示す。釘引き抜きの向上を達成するための、濃縮層の代表的な厚さを示す。本明細書中に記載する通り、他の厚さも使用し得る。二つのボード、ボード９Ａおよび９Ｂが調製された。厚さは、塗布ローラーの速度を増大させ、濃縮層の広がりを狭めることによって修正され、それによってより厚くなった。９Ａおよび９Ｂ調製用の組成物については、表２１および２２でそれぞれ説明する。
【0206】
【表21】
【0207】
【表22】
【0208】
ボード９Ａおよび９Ｂは各々、コアのスラリーを２枚の紙の間に堆積させ、ボード前駆体の連続リボンを形成するように、実施例３に記載した通り、連続したプロセスにおいて、湿潤および乾燥原料を組み合わせるように、主要ピンミキサーを使用して、高速機械上で調製された。濃縮層を使用してボード９Ａおよび９Ｂを調製し、二次ボードミキサーを用いて、湿潤および乾燥原料を混ぜた。塗布ローラーを使用してこの濃縮層のスラリーを表紙に塗布し、コアのスラリーを主ミキサーの排出導管からその上に堆積させた。最終ボード９Ａおよび９Ｂを形成するために、前駆体を加工しキルン乾燥した。ボードの特性および寸法を表２３で説明する。
【0209】
【表23】
【0210】
本実施例は濃縮層を使用する利点を示す。両方のボード９Ａおよび９Ｂは充分に強く効果的であったが、濃縮層の厚さを増加させることで強度が強化された。両方のボードは、より高い濃度の増強添加物（デンプン）を濃縮層に包含していた。表２３に見られる通り、ボード９Ｂと比較して、ボード９Ａは釘引き抜きがより低くなることが実証された。この点において、ボード９Ａは、塗布ローラーでより低速を使用して調製され、結果としてより薄い濃縮層がもたらされたという点で、ボード９Ｂとは異なり、ボード９Ｂは、塗布ローラーでより高速を使用して調製され、結果としてより薄い濃縮層がもたらされた。表２３に示す結果は、濃縮層の厚さだけでなく、濃縮層中のデンプン濃度の増加が、釘引き抜きの結果を修正するように使用され得ることを示す。
【0211】
実施例１０本実施例は、濃縮層がボード重量目標の１，１００ｌｂ／ＭＳＦ（約５３７０ｇ／ｍ２）で、釘引き抜き性能を強化することを実証する。二つのボード、ボード１０Ａおよびボード１０Ｂが調製された。ボード１０Ｂは濃縮層を包含せず、ボード１０Ａは包含していた。ボード１０Ａおよび１０Ｂ調製用のスラリー組成物については、表２４および２５でそれぞれ説明する。組成物は実施例３に記載する通りに調製された。
【0212】
【表24】
【0213】
【表25】
【0214】
ボード１０Ａおよび１０Ｂは各々、コアのスラリーを２枚の紙の間に堆積させ、ボード前駆体の連続リボンを形成するように、実施例３に記載した通り、連続したプロセスにおいて、湿潤および乾燥原料を組み合わせるように、主要ピンミキサーを使用して、高速機械上で調製された。濃縮層を使用してボード１０Ａを調製し、二次ボードミキサーを用いて、湿潤および乾燥原料を混ぜた。塗布ローラーを使用してこの濃縮層のスラリーを表紙に塗布し、コアのスラリーを主ミキサーの排出導管からその上に堆積させた。最終ボード１０Ａおよび１０Ｂを形成するために、前駆体を加工しキルン乾燥した。ボードの特性および寸法を表２６で説明する。
【0215】
【表26】
【0216】
本実施例は濃縮層を使用する利点を示す。表２６に見られる通り、ボード１０Ｂと比較して、ボード１０Ａは釘引き抜きがより高くなることが実証された。この点において、ボード１０Ａは、コアのスラリーと比較して、より高い濃度のアルファ化デンプンを含む濃縮層のスラリーを使用して調製され、その結果より高い釘引き抜きをもたらしたという点で、ボード１０Ｂと異なり、ボード１０Ｂは濃縮層を含まなかった。表２６に示す結果は、高濃度のアルファ化デンプンを包含する濃縮層を、釘引き抜きを増加させるように使用し得ることを示す。
【0217】
本明細書に引用される公報、特許出願および特許を含む、すべての参照は、あたかも各参照が参照により組み込まれるように、個々にかつ具体的に示され、本明細書に全体として説明されているのと同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
【0218】
本発明を記載する文脈における（特に以下の特許請求の範囲の文脈における）語「一つの」および「前記」および「少なくとも一つの」ならびに類似の指示語の使用は、本明細書に別段の指示がない限り、または文脈によって明確に否定されない限り、単数形および複数形の両方を対象とすると解釈されるべきである。一つ以上の項目のリストが続く「少なくとも一つ」と言う語の使用（例えば、「ＡおよびＢのうちの少なくとも一つ」）は、本明細書に別段の指示が無い限り、または文脈によって明確に否定されない限り、記載した項目から選択される一つの項目（ＡまたはＢ）、または記載した項目のうちの二つ以上のいかなる組み合わせ（ＡおよびＢ）を意味すると解釈されるべきである。本明細書で使用する通り、用語「結合関係」は、二つの層が直接接触していることを必ずしも意味しないことは理解されるであろう。用語「備える」、「有する」、「含む」および「包含する」は、特に記載の無い限り、非制限的な用語（すなわち、「含むがそれらに限定されない」ことを意味する）と解釈されるべきである。また、「備える」（またはその均等物）が使われる部分ではすべて、「備える」は、「から本質的に成る」および「から成る」を組み込むとみなされる。したがって、要素（単数または複数）を「備える」一実施形態は、その列挙した要素（単数または複数）「から本質的に成り」、その列挙した要素（単数または複数）「から成る」実施形態を支持する。「から本質的に成る」が使われる部分はすべて、「から成る」を組み込むとみなされる。したがって、要素（単数または複数）「から本質的に成る」一実施形態は、その列挙した要素（単数または複数）「から成る」実施形態を支持する。本明細書における値の範囲の列挙は、本明細書に別段の指示が無い限り、範囲内にある各々別個の値を個々に指す簡潔な方法として機能するように単に意図され、各々の別個の値はあたかも個々に本明細書に列挙されるように本明細書に組み込まれる。用語「例示的な」は一例を指し、最善の例を提案することを意図していない。本明細書に記載するすべての方法は、本明細書に別段の指示が無い限り、または文脈によって明確に否定されない限り、いかなる好適な順序でも実行し得る。本明細書に提供されるすべての例、または例示的な言葉（例えば、「など」「例を挙げると」）の使用は、本発明をより良く例示することを単に意図し、別段請求項に記載がない限り本発明の範囲に制限を課さない。本明細書における言葉は、請求項に記載されていない要素を、本発明の実践に不可欠なものとして示すように解釈されるべきではない。
【0219】
本発明の好ましい実施形態は、本発明を実施するために発明者が知る最良の形態を含め、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例は、前述の記載を読むことで当業者に明らかとなってもよい。発明者は、当業者が必要に応じて、そのような変形例を採用することを予想し、また発明者は、本発明が本明細書に具体的に記載する以外の方法で実践されることを意図している。したがって、本発明は、準拠法によって許可される通り、本明細書に添付の特許請求の範囲に列挙される、主題の修正および同等物すべてを含む。さらに、それらすべての可能な変形例における上記要素のいかなる組み合わせも、本明細書に別段の指示が無い限り、または文脈によって明確に否定されない限り、本発明により網羅される。
【手続補正書】
【提出日】2018年2月22日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照本特許出願は、米国仮特許出願第６２／１８４，０６０号（２０１５年６月２４日出願）および第６２／２９０，３６１号（２０１６年２月２日出願）、ならびに米国特許出願第１５／１８６，１７６号（２０１６年６月１７日出願）、第１５／１８６，２１２号（２０１６年６月１７日出願）、第１５／１８６，２３２号（２０１６年６月１７日）および第１５／１８６，２５７号（２０１６年６月１７日出願）の利益を主張し、それらを参照によって援用する。
【背景技術】
【0002】
硬化石膏（すなわち、硫酸カルシウム二水和物）は、建物の建築および改装用のパネルおよび他の製品を含む、多くの製品で使用される良く知られた材料である。そのようなパネルの一つ（しばしば石膏ボードと呼ばれる）は、二つのカバーシートに挟まれた硬化石膏コアの形態（例えば、両面紙貼りボード）であり、建物の内壁および天井の乾式壁建築によく使用される。しばしば「スキムコート」と呼ばれる、一つ以上の緻密層が、大抵、紙とコアの界面にある、コアの両側面に含まれてもよい。
【0003】
ボードの製造中、必要に応じて、漆喰（すなわち、硫酸カルシウム半水和物および／または無水硫酸カルシウムの形態にある焼成石膏）、水およびその他の原料が、当該技術分野で通常使用される用語でいう、ピンミキサーで混合される。スキムコート（存在する場合）の一方が、既に塗布された状態で（しばしばミキサーの上流で）スラリーが形成され、ミキサーからカバーシートを運ぶ動くコンベア上へと送り出される。スラリーは、紙の上に拡散する（スキムコートが任意で紙の上に含まれる）。スキムコートがあってもなくても、例えば、成形板等を用いて、所望の厚さのサンドイッチ構造を形成するように、別のカバーシートがスラリー上に塗布される。混合物が成形され、焼成石膏と水との反応によって硬化（すなわち再水和）石膏を形成するように固くなり、結晶性の水和石膏（すなわち硫酸カルシウム二水和物）のマトリクスを形成することが可能になる。それが、硬化石膏結晶を連結するマトリクスの形成を可能にする、焼成石膏の所望される水和作用であり、それによって、製品の石膏構造に強度を付与する。残りの自由（すなわち未反応の）水を追い出し、乾燥した製品を得るために熱が必要となる（例えば、キルンの中で）。
【0004】
追い出される余分な水は、システムにおいて非効率となる。水を除去するためにエネルギーの投入が必要となり、乾燥ステップを収容するために、製造プロセスが減速する。しかしながら、ボードの重量および強度を含む、例えば、商用石膏ボード製品などの石膏ボードの他の重要な側面を損なわずに、システム中の水の量を減らすことは、非常に困難であることが分かっている。
【0005】
別の問題点は、強度を維持しながら、石膏ボードの重量を減少させることである。ボードの強度の尺度の一つに、時には単に「釘引き抜き」と呼ばれる「釘引き抜き抵抗」がある。ボードの重量を減少させるために、発泡剤をスラリーに導入して、最終製品の中に気泡を形成することができる。石膏ボード外皮の中で固体の塊を空気と置き換えることによって、重量が減少するが、その固体の塊の損失もまた、強度の低下をもたらし得る。強度の損失を補うことは、当該技術分野の重量減少への努力において、大きな障害である。
【0006】
本背景技術の記載は、発明者によって読者の一助とするために作成され、従来の技術への参照としても、または示唆した問題のいずれも、当技術分野においてそれ自体が理解されていると示唆するとはみなされないことは理解されるであろう。記載する原理は、一部の観点および実施形態において、他のシステムにおける固有の問題を軽減し得るが、保護される革新の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義され、本明細書に述べるいかなる特定の問題を解決する、請求する発明の能力によってではないことは理解されるであろう。
【発明の概要】
【0007】
一態様において、本開示は複合石膏ボードを提供する。複合ボードは、少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアを備える。ボードコアは、第１および第２コア面を正対関係で、ならびに濃縮層を画定する。濃縮層は、第１コア面に結合関係で配置される。濃縮層は、連続的な結晶性マトリクスにおいて、硬化石膏などの水和セメント系材料を形成するように、増強添加物、水および例えば、漆喰などのセメント系材料より形成される。増強添加物は、好ましくは、ボードコア中より濃縮層中でより濃縮（重量パーセントで）される。本明細書で使用される通り、ボードコア形成用のスラリー中より、濃縮層形成用のスラリー中で「より濃縮される」（または該用語の変形）増強添加物へのいかなる参照も、（ａ）濃縮層およびボードコアの両方は、増強添加物より形成され、（ｂ）濃縮層は増強添加物より形成されるが、ボードコアは増強添加物を全く包含しない状況を含む。
【0008】
濃縮層は、一部の実施形態では、ボードコアの密度より少なくとも約１．１倍高い密度を有し、約０．０２インチ（約０．０５ｃｍ）から約０．２インチ（約０．５ｃｍ）の厚さを有する。ボードコアは、好ましくは、濃縮層の厚さより大きい厚さを有する。増強添加物は、本明細書に記載するような所望の強度特性を生成するのを助ける、本明細書に記載する通りの、強度を付与する添加物を含む。
【0009】
ボードコアのスラリー中に包含されるより高い重量パーセントの増強添加物を包含する、濃縮層のスラリーより形成されるボードによって、一つ以上の効率またはプロセスの利点を可能にする。例えば、より厚みが小さく、より重量の小さい部分（すなわち濃縮層）を形成する際に増強添加物を集中させ、より厚みが大きく、より重量の大きい部分（すなわちボードコア）を形成する際に、より少ない増強添加物を使用する、または全く使用しないことによって、ボード全体における増強添加物の使用を減少し得る。驚くほどかつ予想外に、より高い重量パーセントの増強添加物より形成される濃縮層は、結果としてもたらされる所望の特性を、ボードコア中に分配することができ、ボードは強度特性を呈する。結果として、ボードコアは、全体でより少ない増強添加物で作製することができ、一部の実施形態では、従来のボードコアより軽量で、密度をより小さくし得る。そして、ボードのより重量の大きい部分（すなわちコア）の密度が低下するため、全体のボード重量が減少し得る。
【0010】
あるアルファ化デンプンなど、一部の増強添加物の場合、スラリー中に水を必要とする場合があり、すなわち、水の必要性が増す。ボードコア形成用のスラリー中の増強添加物の量を減少させることによって、一部の実施形態では、コア形成用のスラリー中の水の必要性を減少し得る。したがって、例えば、ボードを調製する際の全体的な水の使用を減少することができ、それによってさらに、キルン内の加熱によって追い出す必要のある水が少なくなるようなシステムにおいては、使用される水が少なくなるため、効率が上がり得る。結果として、製造ラインのスピードを向上することができ、乾燥費用も削減し得る。
【0011】
複合石膏ボードは、所望の密度の範囲内であり得る。一部の実施形態では、ボードは、ボードの密度が約３３ｐｃｆ以下など、超軽量に作製し得る。ボードの重量が、密度および厚さの関数であることは理解されるであろう。したがって、当該技術分野において理解されるであろう通り、密度がボードの重量の尺度として使用され得る。そのような超軽量が、所望の強度特性を損なうことなく達成され得る。例えば、一部の実施形態では、複合石膏ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３‐１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６５ｌｂの力（例えば、少なくとも約７２ｌｂの力、少なくとも約７７ｌｂの力など）の釘引き抜き抵抗を呈し得る。
【0012】
別の態様では、本開示は、複合石膏ボードを作製する方法を提供する。方法は、水および増強添加物を備える、濃縮層のスラリーを調製するステップを含む。濃縮層のスラリーはまた、例えば、硬化石膏の連結マトリクスを形成するように水和し得る漆喰といった、セメント系材料など、例えば、質量および密度の一次資源を付与する、基材を含み得る。濃縮層のスラリーは、第１面および第２面を有する濃縮層を形成するように、第１カバーシートに結合関係で塗布される。濃縮層の第１面は、第１カバーシートに面する。方法はまた、ボードコアのスラリーを形成するように、少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物を混合するステップを含む。ボードコアのスラリーは、ボードコアを形成するように、濃縮層に結合関係で塗布される。ボードコアは、第１面および第２面を有し、第１ボードコア面は、濃縮層の第２面に面する。第２カバーシートは、ボード前駆体を形成するように、第２ボードコア面に結合関係で塗布される。ボード前駆体を乾燥して、ボードを形成する。ボードコアのスラリーが、増強添加物を包含するとき、濃縮層のスラリーは、ボードコアのスラリーより高い重量パーセントの強化スラリーを包含する。一部の実施形態では、濃縮層は、約０．０２インチ（約０．０５ｃｍ）から約０．２インチ（約０．５ｃｍ）の厚さを有する。乾燥すると、ボードコアは、濃縮層の厚さより大きい厚さを有する。
【0013】
別の態様では、本開示は、複合石膏ボードを作製する別の方法を提供する。方法は、水および増強添加物を備える、濃縮層のスラリーを調製するステップを含む。濃縮層のスラリーはまた、例えば、硬化石膏の連結マトリクスを形成するように水和し得る漆喰といった、セメント系材料など、例えば、質量および密度の一次資源を付与する、基材を含み得る。濃縮層のスラリーは、第１面および第２面を有する濃縮層を形成するように、第１カバーシートに結合関係で塗布される。濃縮層の第１面は、第１カバーシートに面する。方法はまた、ボードコアのスラリーを形成するように、少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物を混合するステップを含む。ボードコアのスラリーは、ボードコアを形成するように、濃縮層に結合関係で塗布される。ボードコアは、第１面および第２面を有し、第１ボードコア面は、濃縮層の第２面に面する。第２カバーシートは、ボード前駆体を形成するように、第２ボードコア面に結合関係で塗布される。ボード前駆体を乾燥して、ボードを形成する。ボードコアのスラリーが、増強添加物を包含するとき、濃縮層のスラリーは、ボードコアのスラリーより高い重量パーセントの強化スラリーを包含する。乾燥すると、ボードコアは、濃縮層の厚さより大きい厚さを有する。
【0014】
本開示によるプロセスは、いかなる好適な密度でも複合ボードを生成するように使用され得る。一部の実施形態では、ボードは、ボードの密度が約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）以下など、超軽量に作製し得る。そのような超軽量が、所望の強度特性を損なうことなく達成され得る。例えば、一部の実施形態では、複合石膏ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３‐１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６５ｌｂの力（例えば、少なくとも約７２ｌｂの力、少なくとも約７７ｌｂの力など）の釘引き抜き抵抗を呈し得る。他の態様および実施形態は、本明細書全体の記載から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本開示の原理によって組み立てられた複合石膏ボードの概略断面図である。
【図2】本開示の原理により、ボードコアおよび濃縮層用にスラリーを調製するステップを図示する、三つの代替プロセスの配置（符号Ａ、ＢおよびＣ）の概略フロー図を示す。
【図3】スラリーにガラス繊維がない、本明細書の実施例３で議論する通り、試験において石膏ウォールボード用の製造ラインで濃縮層を形成する際に使用されるローラー上流の、スラリー頭部を描写する図である。
【図4】スラリーがガラス繊維を包含する、本明細書の実施例３で議論する通り、試験において石膏ウォールボード用の製造ラインで濃縮層を形成する際に使用されるローラー上流の、スラリー頭部を描写する図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本開示の実施形態は、複合ボード（例えば、ウォールボードなどの石膏ボード）の新規構成、およびそのようなボードを作製する方法を提供する。本明細書で使用する通り、石膏ウォールボード（しばしば、乾式壁と呼ばれる）は、壁だけでなく、天井および当該技術分野において理解されるような他の場所にも使用されるボードを網羅し得る。一態様において、複合ボードは、例えば、最終製品において硬化石膏の連続的な結晶性マトリクスの形態の、異なるセメント系組成物を包含する、複数層を包含する。一つの層がボードコアを形成し、別の層が実質的な厚さ（例えば、少なくとも約０．０２インチまたは約０．０５ｃｍ）の濃縮層を形成する。ボードコアは概して、好ましい実施形態の濃縮層より厚く、ボードの外皮の体積の大半（例えば、約７０％超、約７５％超など、約６０％超）を占める。通常、ボードはまた、上部（正面）および底部（裏）カバーシートも含む。
【0017】
ボードコアおよび濃縮層は両方、セメント系材料および水より形成される。本開示の好ましい実施形態によって、濃縮層は、ボードコアが有するより高い密度（例えば、少なくとも約１．１倍高い）を有するように構築される。より密度の低いボードコアを構築するには、当該技術分野において知られるような発泡剤がボードコアに使用され得るが、特にさらなる支出が受け入れられ得る場合には、例えば、軽量の骨材またはパーライトを含む、軽量充填剤など、密度を低下させる他の材料が、代替または追加原料としてボードコア形成用のスラリー中に含まれ得る。濃縮層は、その層でより高い所望の密度を達成するために、より少ない発泡剤を含むもしくは全く含まない、および／またはより少ない軽量充填剤を含むもしくは全く含まない場合がある。
【0018】
いかなる特定の理論にも縛られることは望まないものの、複合ボードのそれぞれの層の組成および相互関係が、製品に驚くほど予想外の特性を付与すると考えられる。特に、濃縮層における増強添加物に的を絞った使用は、所望のボード特性を付与し、所望の通りプロセスの効率を強化するように使用され得ると考えられる。加えて、一部の実施形態では、（ａ）濃縮層の厚さ、密度および／もしくは強度、ならびに／または（ｂ）紙およびボードコアそれぞれに対する濃縮層の特性などの態様は、所望の通りボード特性を最適化するように使用され得る。これらの態様に少なくとも一部基づき、濃縮層からの所望の特性が、ボード中に分配され方向づけられ、それによって、所望の通りボードコアの中への物理特性を維持しながら、複合ボードの生産を促進し得ると考えられる。
【0019】
一部の実施形態によって、乾燥した濃縮層は、概して隣接している上部カバーシートの剛性値により近い、剛性値を有する。濃縮層は、一部の実施形態では、ボードコアより高い剛性値を有する。したがって、一部の実施形態では、濃縮層は、比較的優れた剛性および強度を持つ材料（すなわち上部カバーシート）と、より低い剛性および強度を持つ材料（すなわちボードコア）との間に配置され得る。剛性値が、当該技術分野において知られる通り、ヤング率により測定され得ることは理解されるであろう。
【0020】
いかなる特定の理論にも縛られることは望まないものの、所望の強度特性を付与する、より高い重量パーセントの増強添加物を、濃縮層に含むことによって、結果として効率的な所望の強度特性をもたらすと考えられる。濃縮層は、上部カバーシートと、好ましくはより軽くより弱いボードコアとの間に配置される。驚くほどかつ予想外に、濃縮層は、負荷からエネルギーを吸収し、負荷が望ましくはより容易に弱まり消散するように、より均一にボードコアの中へおよびボード中に負荷を分散する働きをする。そのため、発明の複合石膏ボードは、優れた強度特性を実証し、特性がボードコアの中へ分配され得る濃縮層において、強度の強化に的を絞ることによって、より低重量のボードを生成することを可能にするであろう。例えば、この利点は、ＡＳＴＭ ４７３‐１０の方法Ｂに従って当該技術分野において理解される通り、一部の実施形態では、釘引き抜き抵抗および曲げ強度試験の優れた結果を通して示され得る。
【0021】
ボードコアおよび濃縮層の組成本開示の一部の実施形態によって、複合石膏ボードは、増強添加物がボードコアに（仮にあったとして）含まれるより高い濃度で増強添加物を含むように合わせられる。その結果ボードは、所望の強度特性を持つ複合石膏ボードを実現するように形成され得る。
【0022】
一部の実施形態によって、驚くほどかつ予想外なことに、ボードコアと比べて濃縮層中のより高い濃度の増強添加物は、例えば、釘引き抜き抵抗、圧縮強度、曲げ強度など、所望の強度特性の点で効率的なボード性能をもたらすことが判明している。本発明者は、増強添加物を含むように、それぞれのボードコアおよび濃縮層の組成物の処方を合わせることによって、増強添加物の使用を、好ましい実施形態によって最適化することができ、それらの影響により、所望の強度特性（すなわち、ボードコア中より濃縮層中の方が、重量パーセントが高い）を達成する効果、および全体的な水への必要性の低下以上のものを提供し得ることを発見した。この発見によって、増強添加物の全体的使用量の減少、それによる、原材料費の削減、製造効率性の強化、および例えば、充分な強度特性を持ったより軽量な製品を可能にする、製品強度の増強を含むがそれらに限定されない、考慮すべき利点が付与される。
【0023】
一部の実施形態では、濃縮層形成用のスラリーは、例えば、少なくとも約１．５倍、少なくとも約１．７倍、少なくとも約２倍、少なくとも約２．５倍、少なくとも約３倍、少なくとも約３．５倍、少なくとも約４倍、少なくとも約４．５倍、少なくとも約５倍、少なくとも約６倍など、ボードコア形成用のスラリーと比較して、少なくとも約１．２倍の濃度の増強添加物を包含し、これらの範囲の各々は、例えば、約６０、約５０、約４０、約３０、約２０、約１０、約９、約８、約７、約６．５、約６、約５．５、約５、約４．５、約４、約３．５、約３、約２．５、約２、約１．５など、必要に応じていかなる好適な上限をも有し得る。本明細書で使用する通り、「より高い濃度」は、原料の総計とは対照的に、増強添加物の相対量（漆喰の重量による）を指すことは理解されるであろう。ボードコアは、濃縮層による寄与と比較すると、ボードへのかさ体積および厚さの寄与がより大きいため、ボードコアのスラリー中に、例えば、ポンドまたはキログラムの単位で、より大きな総計でいかなる特定の添加物を提供してもよいが、濃縮層用のスラリーと比較すると、すなわち、例えば重量パーセント（ｗｔ％）で、より低い相対量においては、より低い重量濃度で提供することが可能である。
【0024】
驚くほどかつ予想外に、本開示の一部の実施形態は、複合石膏ボードを作製する際に使用する水の全体量を、効果的に減少する。この点において、濃縮層およびボードコアのそれぞれの組成物を合わせることによって、より必要な場合（例えば、濃縮層において）、水はより高い濃度で存在し、必要性が低い場合（例えば、ボードコアにおいて）、水は減少されるため、ボードを作製するのに使用する水の総量を、水の使用量を最適化するように減少し得る。
【0025】
硬化石膏は、水および漆喰を包含する、漆喰スラリー（時に石膏スラリーと呼ばれる）より形成されるため、水対漆喰の割合（「ＷＳＲ（ｗａｔｅｒ‐ｔｏ‐ｓｔｕｃｃｏ ｒａｔｉｏ）」）を観察し得ることは理解されるであろう。一部の実施形態では、ボード体積の大半を形成し得るボードコアは、濃縮層を形成するのに使用されるＷＳＲと比較すると、より低いＷＳＲより形成され得る。したがって、濃縮層による全体のボード体積への寄与が、ボードコアによる全体のボード体積への寄与より少ないため、全体として、複合石膏ボード全体の水使用量およびＷＳＲは、一部の実施形態では有利に下がり得る。
【0026】
ボードコアおよび濃縮層は、いかなる好適なＷＳＲより形成され得る。一部の実施形態では、濃縮層は、ボードコアを形成するのに使用されるスラリーのＷＳＲより高いＷＳＲを有するスラリーより形成される。例えば、一部の実施形態では、濃縮層は、ボードコアを形成するのに使用されるスラリーのＷＳＲより少なくとも約１．２倍高い（例えば、少なくとも約１．５倍高い、少なくとも約１．７倍高い、少なくとも約２倍高い、少なくとも約２．２倍高い、少なくとも約２．５倍高い、少なくとも約２．７倍高い、少なくとも約３倍高い、少なくとも約３．２倍高い、少なくとも約３．５倍高い、少なくとも約３．７倍高い、少なくとも約４倍高いなど。これらの範囲の各々は、例えば、約７、約６．５、約６、約５．５、約５、約４．５、約４、約３．５、約３、約２．５、約２、約１．５など、必要に応じていかなる好適な上限をも有し得る）、ＷＳＲを有するスラリーより形成される。
【0027】
一部の実施形態では、ボードコアは、例えば、約０．３から約１．２、約０．３から約１．２、約０．３から約１．２、約０．３から約１．２、約０．３から約１．１、約０．３から約１、約０．３から約０．９、約０．４から約１．３、約０．４から約１．２、約０．４から約１．１、約０．４から約１、約０．４から約０．９、約０．５から約１．３、約０．５から約１．２、約０．５から約１．１、約０．５から約１、約０．５から約０．９、約０．６から約１．３、約０．６から約１．２、約０．６から約１．１、約０．６から約１、約０．６から約０．９、約０．６から約０．８、約０．６から約０．７といった、約０．３から約１．３の水対漆喰の割合を有する、漆喰スラリーより形成される。
【0028】
一部の実施形態では、例えば、約０．３から約０．７、約０．３から約０．６、約０．３から約０．５、約０．３から約０．４、約０．４から約０．８、約０．４から約０．７、約０．４から約０．６、約０．４から約０．５、約０．５から約０．８、約０．５から約０．７、約０．５から約０．６、約０．６から約０．８、約０．６から約０．７など、例えば、約０．３から約０．８というように、より低い水対漆喰の割合が好ましい。
【0029】
一部の実施形態では、濃縮層は、例えば、約０．７から約１．７、約０．７から約１．４、約０．７から約１．２、約０．７から約１、約０．８から約２、約０．８から約１．７、約０．８から約１．４、約０．８から約１．２、約０．８から約１、約１から約２、約１から約１．７、約１から約１．４、約１から約１．２、約１．２から約２、約１．２から約１．７、約１．２から約１．４、約１．４から約２、約１．４から約１．７など、約０．７から約２の水対漆喰の割合を有するスラリーより形成される。濃縮層は、増強添加物の水の必要性を満足させる、より高い含水量を有し得る。一部の実施形態では、増強添加物含有量が濃縮層中でより濃縮されているため、水の必要性がより高まることは、濃縮層ではより稀であり得ることから、ボードコア中のＷＳＲを低下させる効果があり、複合ボードの体積の塊へのボードコアの大きな寄与を特に考慮すると、全体の水使用量を有利に低下させることが可能になる。
【0030】
複合ボードの密度本開示の実施形態による複合石膏ボードは、石膏ボード、すなわち、乾式壁またはウォールボード（壁だけでなく、天井および当該技術分野において理解されるような他の場所にも使用されるボードを網羅し得る）に対して、様々な所望の密度において有用性を有する。本明細書に述べる通り、ボードの重量は厚さの関数である。ボードはよく、様々な厚さ（例えば、３／８インチ、１／２インチ、３／４インチ、１インチなど）で作製されるため、本明細書ではボードの重量の尺度として、ボードの密度が使用される。本開示の実施形態による複合石膏ボードの利点は、例を挙げると、約１８ｐｃｆ（約２９０ｋｇ／ｍ３）から約４３ｐｃｆ（約６９０ｋｇ／ｍ３）、約２０ｐｃｆ（約３２０ｋｇ／ｍ３）から約４３ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約４０ｐｃｆ（約６４０ｋｇ／ｍ３）、約２４ｐｃｆ（約３８０ｋｇ／ｍ３）から約４３ｐｃｆ、約２７ｐｃｆ（約４３０ｋｇ／ｍ３）から約４３ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約３８ｐｃｆ（約６１０ｋｇ／ｍ３）、約２４ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、約２７ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約３７ｐｃｆ（約６００ｋｇ／ｍ３）、約２４ｐｃｆから約３７ｐｃｆ、約２７ｐｃｆから約３７ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約３５ｐｃｆ（約５６０ｋｇ／ｍ３）、約２４ｐｃｆから約３５ｐｃｆ、約２７ｐｃｆから約３５ｐｃｆなど、例えば、約４３ｐｃｆ以下といった、より高いボードの密度まで含む、乾燥密度の範囲に見ることができる。
【0031】
本明細書に述べる通り、石膏ウォールボードから固体の塊を除去すると、強度において付随して発生する損失を補うのが、かなり困難になり得る。本開示の一部の実施形態によって、驚くほどかつ予想外に、優れた強度を持つより低重量ボードを使用し、水の必要性を減少し、増強添加物を効率的に使用することが可能になる。例えば、一部の実施形態では、乾燥ボードの密度は、例えば、約１６ｐｃｆから約２７ｐｃｆ、約１６ｐｃｆから約２４ｐｃｆ、約１８ｐｃｆから約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）、約１８ｐｃｆから約３１ｐｃｆ、約１８ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、約１８ｐｃｆから約２７ｐｃｆ、約１８ｐｃｆから約２４ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約３３ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約３２ｐｃｆ（約５１０ｋｇ／ｍ３）、約２０ｐｃｆから約３１ｐｃｆ（約５００ｋｇ／ｍ３）、約２０ｐｃｆから約３０ｐｃｆ（約４８０ｋｇ／ｍ３）、約２０ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約２９ｐｃｆ（約４６０ｋｇ／ｍ３）、約２０ｐｃｆから約２８ｐｃｆ（約４５０ｋｇ／ｍ３）、約２１ｐｃｆ（約３４０ｋｇ／ｍ３）から約３３ｐｃｆ、約２１ｐｃｆから約３２ｐｃｆ、約２１ｐｃｆから約３３ｐｃｆ、約２１ｐｃｆから約３２ｐｃｆ、約２１ｐｃｆから約３１ｐｃｆ、約２１ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、約２１ｐｃｆから約２９ｐｃｆ、約２１ｐｃｆから約２８ｐｃｆ、約２１ｐｃｆから約２９ｐｃｆ、約２４ｐｃｆから約３３ｐｃｆ、約２４ｐｃｆから約３２ｐｃｆ、約２４ｐｃｆから約３１ｐｃｆ、約２４ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、約２４ｐｃｆから約２９ｐｃｆ、約２４ｐｃｆから約２８ｐｃｆまたは約２４ｐｃｆから約２７ｐｃｆといった、約１６ｐｃｆから約３３ｐｃｆであり得る。
【0032】
複合ボードの構造およびアセンブリ本開示の実施形態を図示するために、複合石膏ボード１０の概略断面図を示す、図１を参照する。表紙１２は、上部カバーシートとして機能を果たす。表紙１２は、第１面１４および第２面１６を有する。濃縮層１８は、表紙１２と結合関係にある。濃縮層１８は、第１面２０および第２面２２を有する。ボードコア２４は、第１面２６および第２面２８を有する。裏紙３０は、底部カバーシートとして機能を果たす。裏紙３０は、第１面３２および第２面３４を有する。
【0033】
図１に見られる通り、複合石膏ボード１０は、表紙１２の面１６が濃縮層１８の第１面２０に面し、濃縮層１８の第２面２２がコア２４の第１面２６に面するように配置される。コア２４の第２面２８は、裏紙３０の第１面３２に面する。
【0034】
一部の実施形態による複合石膏ボードは、当該技術分野において理解されるであろう通りに構成され、アセンブリに使用され得ることは理解されるであろう。概して、理解されるであろう通り、複合ボードは、木、金属などのいかなる好適な材料より形成されるスタッドに、いかなる好適な配置でも付加され得る。ボードの上部または表カバーシートは外に面し、概して、使用のために装飾される（例えば、ペンキ、生地、壁紙などで）一方、底部または裏カバーシートはスタッドに面する。使用の際には、スタッドの裏に通常、空洞が存在し、裏紙に面する。所望の場合、当該技術分野において知られる通りの絶縁材が、任意で空洞の中に置かれ得る。一実施形態では、アセンブリは二つの複合ボードを備え、複合ボードはそれらの間にある空洞を使用して、スタッドによって接続され、それぞれのボードの底部カバーシートに面する。
【0035】
ボードコアボードコアは、複合石膏ボードの体積の大部分を形成する。一部の実施形態では、ボードコアは、例えば、ボード体積の少なくとも約７０％、ボード体積の少なくとも約８０％、ボード体積の少なくとも約９０％、少なくとも約９２％、少なくとも約９５％、少なくとも約９７％など、ボード体積の少なくとも約６０％を形成する。濃縮層が実質的な厚さを有する一方で、ボードコアはより一層厚くなり得る。例えば、一部の実施形態では、乾燥ボードコアは、例えば、濃縮層の約２．５倍から約３０倍、約２．５倍から約２５倍、約２．５倍から約２０倍、約２．５倍から約１５倍、約２．５倍から約１０倍、約２．５倍から約５倍、約２．８倍から約３５倍、約２．８倍から約３０倍、約２．８倍から約２５倍、約２．８倍から約２０倍、約２．８倍から約１５倍、約２．８倍から約１０倍、約２．８倍から約５倍、約５倍から約３５倍、約５倍から約３０倍、約５倍から約２５倍、約５倍から約２０倍、約５倍から約１５倍または約５倍から約１０倍厚いといった、乾燥濃縮層の約２．５倍から約３５倍の厚さであり得る。
【0036】
一部の実施形態では、ボードコアは、例えば、濃縮層の約８倍から約１２倍、約９倍から約１６倍、約９倍から約１４倍、約９倍から約１２倍、約１０倍から約１６倍、約１０倍から約１４倍厚いなど、濃縮層の約８倍から約１６倍厚い。
【0037】
ボードコアは少なくとも水および漆喰より形成される。本明細書中で言及する通り、漆喰は、アルファ硫酸カルシウム半水和物、ベータ硫酸カルシウム半水和物および／または無水硫酸カルシウムの形態であり得る。漆喰は繊維質または非繊維質であり得る。漆喰および水に加えて、ボードコアは、低密度充填剤（例えば、パーライト、低密度骨材など）または発泡剤など、より低密度に寄与する、薬剤より形成される。当該技術分野において、様々な発泡剤の処方がよく知られている。発泡剤は、硬化石膏の連続的な結晶性マトリクス内で、気泡の分散を形成するように含まれ得る。一部の実施形態では、発泡剤は、不安定な成分の主要な重量部分および安定した成分の小さい重量部分を備える（例えば、不安定および安定／不安定のブレンドが組み合わされる）。不安定成分対安定成分の重量比率は、硬化石膏コア内に気泡の分散を形成するのに効果的である。例えば、米国特許第５，６４３，５１０号、第６，３４２，２８４号および第６，６３２，５５０号を参照のこと。一部の実施形態では、発泡剤は、アルキル硫酸界面活性剤を備える。
【0038】
ペンシルベニア州アンブラーのＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓの石鹸製品のＨＹＯＮＩＣシリーズ（例えば、２５ＡＳ）など、多くの商業的に知られる発泡剤が利用可能であり、本開示の実施形態により使用され得る。他の市販の石鹸は、イリノイ州ノースフィールドのＳｔｅｐａｎ ＣｏｍｐａｎｙのＰｏｌｙｓｔｅｐ Ｂ２５を含む。本明細書に記載する発泡剤は、単独または他の発泡剤との組み合わせで使用し得る。泡は事前に作成し、その後漆喰スラリーに追加され得る。事前作成は、水性発泡剤の中に空気を挿入することによって行い得る。泡を作成する方法および装置はよく知られている。例えば、米国特許第４，５１８，６５２号、第２，０８０，００９号および第２，０１７，０２２号を参照のこと。
【0039】
一部の実施形態では、発泡剤は、少なくとも一つのアルキル硫酸塩、少なくとも一つのアルキルエーテル硫酸塩もしくはそれらのいかなる組み合わせを備える、それらから成る、または本質的にそれらから成るが、本質的にオレフィン（例えば、オレフィン硫酸塩）および／またはアルキンはない。本質的にオレフィンまたはアルキンがないというのは、発泡剤が、（ｉ）漆喰の重量に基づき０ｗｔ％、もしくはオレフィンおよび／もしくはアルキンなし、または（ｉｉ）効果のない量のオレフィンおよび／もしくはアルキン、もしくは（ｉｉｉ）重要でない量のオレフィンおよび／もしくはアルキンのいずれかを包含することを意味する。効果のない量の例は、当業者が理解するであろう通り、オレフィンおよび／またはアルキン発泡剤を使用する本来の目的を達成するための閾値を下回る量である。重要でない量は、当業者が理解するであろう通り、漆喰の重量に基づき、例えば、約０．０００５ｗｔ％未満、約０．００１ｗｔ％未満、約０．００００１ｗｔ％など、約０．００１ｗｔ％未満であってもよい。
【0040】
本開示の実施形態による、不安定な石鹸の一部タイプは、様々な鎖長および様々な陽イオンを持つアルキル硫酸界面活性剤である。好適な鎖長は、例えば、Ｃ８‐Ｃ１０またはＣ１０‐Ｃ１２といった、例えば、Ｃ８‐Ｃ１２であり得る。好適な陽イオンは、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を含む。不安定な石鹸の例は、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、ドデシル硫酸マグネシウム、ド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いかなる組み合わせを含む。
【0041】
本開示の実施形態による、安定した石鹸の一部タイプは、様々な（概して、より長い）鎖長および様々な陽イオンを持つアルコキシル化（例えば、エトキシ化）アルキル硫酸界面活性剤である。好適な鎖長は、例えば、Ｃ１２‐Ｃ１４またはＣ１０‐Ｃ１２といった、例えば、Ｃ１０‐Ｃ１４であり得る。好適な陽イオンは、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を含む。安定した石鹸の例は、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いかなる組み合わせを含む。一部の実施形態では、これらの一覧からの安定した石鹸および不安定な石鹸のいかなる組み合わせも使用し得る。
【0042】
発泡剤の組み合わせ、および発泡石膏製品の調製におけるそれらの追加に関する例は、米国特許第５，６４３，５１０号に開示され、参照することによって本明細書に組み込まれる。例えば、安定した泡を形成する第１発泡剤、および不安定な泡を形成する第２発泡剤を組み合わせ得る。一部の実施形態では、第１発泡剤は、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）基鎖長を持つ、アルコキシル化アルキル硫酸塩石鹸を持つ石鹸である。第２発泡剤は任意で、例えば、６〜１８個または６〜１６個の炭素原子といった６〜２０個の炭素原子のアルキル鎖長を持つ、非アルコキシル化（例えば、非エトキシ化）アルキル硫酸塩石鹸である。一部の実施形態により、これら二つの石鹸のそれぞれの量を調節することで、安定した石鹸おおよそ１００％または不安定な石鹸おおよそ１００％に到達するまで、ボードの泡構造を制御することが可能になると考えられる。
【0043】
一部の実施形態では、脂肪アルコールが任意で、例えば、泡を調製する事前の混合において、発泡剤を伴って含まれ得る。これにより、泡の安定性向上をもたらすことができ、それによって、泡（空気）の空隙サイズおよび分散をより良く制御することが可能になる。脂肪アルコールは、いかなる好適な脂肪族脂肪アルコールでもあり得る。本明細書中で定義する通り、「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、分岐または非分岐、および飽和または不飽和であり得、一部の実施形態に関連して、例えば、ＣＸ‐Ｃｙでｘおよびｙが整数である、本明細書で説明する炭素鎖によって表されることは理解されるであろう。したがって、用語脂肪族はまた、基の疎水性を保全する、ヘテロ原子置換による鎖も指す。脂肪アルコールは、単一化合物であり得、または二つ以上の化合物の組み合わせであり得る。
【0044】
一部の実施形態では、任意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いかなる組み合わせを含む。Ｃ１０‐Ｃ２０脂肪アルコールは、直線または分岐Ｃ６‐Ｃ２０炭素鎖および少なくとも一つの水酸基を備える。水酸基は、炭素鎖上のいかなる好適な位置に付着し得るが、好ましくは末端炭素に、または末端炭素近辺に付着する。ある実施形態では、水酸基は、炭素鎖のα‐、β‐またはγ‐位置に付着し得、例えば、Ｃ６‐Ｃ２０脂肪アルコールは、以下の構造サブユニットを備え得る。
【0045】
【化1】
【0046】
したがって、一部の実施形態による所望される任意の脂肪アルコールの例は、１‐ドデカノール、１‐ウンデカノール、１‐デカノール、１‐ノナノール、１‐オクタノールまたはそれらのいかなる組み合わせである。
【0047】
一部の実施形態では、任意の泡安定剤は脂肪アルコールを備え、本質的に脂肪酸アルキロアミドまたはカルボン酸タウリド（ｔａｕｒｉｄｅ）がない。一部の実施形態では、例えば、より大きい界面活性剤含有量を可能にするために、グリコールを含み得るが、一部の実施形態では、任意の泡安定剤は本質的にグリコールがない。前述の原料のいずれもが本質的にないというのは、泡安定剤が、（ｉ）これらの原料のいずれの重量に基づき０ｗｔ％、または（ｉｉ）効果のない量のいかなるこれらの原料、もしくは（ｉｉｉ）重要でない量のいかなるこれらの原料のいずれかを包含することを意味する。効果のない量の例は、当業者が理解するであろう通り、これらの原料のいずれを使用する本来の目的を達成するための、閾値を下回る量である。重要でない量は、当業者が理解するであろう通り、漆喰の重量に基づき、約０．００００５ｗｔ％未満、約０．００００１ｗｔ％未満、約０．０００００１ｗｔ％など、例えば、約０．０００１ｗｔ％未満であってもよい。
【0048】
好適な空隙の分散および壁の厚さ（単独で）は、特に、より低密度のボード（例えば、約３５ｐｃｆ未満）で、強度を強化するのに効果的であり得ることが分かっている。例えば、米国特許第２００７／００４８４９０号および第２００８／００９００６８号を参照のこと。概して直径約５μｍ以下の空隙を有する蒸発水の空隙はまた、前述の気泡（泡）を伴う全体の空隙分散にも寄与する。一部の実施形態では、約５ミクロンより大きい孔径を持つ空隙対約５ミクロン以下の孔径を持つ空隙の体積比率は、例えば、約０．７：１から約９：１、約０．８：１から約９：１、約１．４：１から約９：１、約１．８：１から約９：１、約２．３：１から約９：１、約０．７：１から約６：１、約１．４：１から約６：１、約１．８：１から約６：１、約０．７：１から約４：１、約１．４：１から約４：１、約１．８：１から約４：１、約０．５：１から約２．３：１、約０．７：１から約２．３：１、約０．８：１から約２．３：１、約１．４：１から約２．３：１、約１．８：１から約２．３：１など、約０．５：１から約９：１である。
【0049】
本明細書で使用する通り、空隙サイズは、コアの中の個々の空隙の最大直径から計算される。最大直径はフェレー径と同一である。画定される各空隙の最大直径は、サンプルの画像からに入手し得る。画像は、二次元画像を提供する、走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ）などのいかなる好適な技術を使用して撮られ得る。大きな孔径の空隙は、空隙の断面（管孔）のランダムネスによって、平均直径を提供できるため、ＳＥＭ画像で測定され得る。サンプルのコアの至る所に無作為にある、複数の画像における空隙を測定することで、この計算の精度を高め得る。加えて、いくつかの二次元ＳＥＭ画像に基づいて、コアの三次元立体モデルを構築することでも、空隙サイズの計算精度を向上し得る。別の技術は、三次元画像を提供する、Ｘ線コンピューター断層撮影解析（ＸＭＴ）である。別の技術は、明度のコントラストを使用して、例えば、空隙の深さの判定を支援し得る、光学顕微鏡法である。空隙は、手動で、または例えば、ＮＩＨによって開発されたＩｍａｇｅＪといった画像解析ソフトウェアを使用してのいずれかで測定し得る。当業者は、画像からの空隙サイズおよび分散の手動判定は、各空隙の寸法の視覚による観察によって判定し得ることを理解するであろう。サンプルは、石膏ボードを薄片にすることで入手され得る。
【0050】
発泡剤は、例えば、所望の密度によって、いかなる好適な量でコアのスラリー中に含まれ得る。一部の実施形態では、発泡剤は、すべて漆喰の重量で約０．０１％から約０．５％、約０．０１％から約０．４％、約０．０１％から約０．３％、約０．０１％から約０．２５％、約０．０１％から約０．２％、約０．０１％から約０．１５％、約０．０１％から約０．１％、約０．０２％から約０．４％、約０．０２％から約０．３％、約０．０２％から約０．２％など、例えば、漆喰の重量で約０．５％未満の量で、ボードコア形成用のスラリー中に存在する。濃縮層がより高密度を有するため、濃縮層形成用のスラリーは、例えば、漆喰の重量で約０．０００１％から約０．０２５％、漆喰の重量で約０．０００１％から約０．０２％、または漆喰の重量で約０．００１％から約０．０１５％といった、例えば、漆喰の重量で約０．０００１％から約０．０５％の量で、より少ない泡（または泡が全くない）で作製し得る。
【0051】
脂肪アルコールは、含まれる場合には、いかなる好適な量でコアのスラリー中に存在し得る。一部の実施形態では、脂肪アルコールは、例えば、漆喰の重量で約０．０００１％から約０．０２５％、漆喰の重量で約０．０００１％から約０．０２％、または漆喰の重量で約０．０００１％から約０．０１％といった、漆喰の重量で約０．０００１％から約０．０３％の量で、コアのスラリー中に存在する。濃縮層のスラリーがより少ない泡を有し得る、または泡を全く有さないことがあり得るため、脂肪アルコールは濃縮層中に必要とされない、または例えば、漆喰の重量で約０．００００１％から約０．００３％、漆喰の重量で約０．００００１％から約０．００１５％、もしくは漆喰の重量で約０．００００１％から約０．００１％といった、漆喰の重量で約０．０００１％から約０．００４％など、より少ない量で含まれ得る。
【0052】
本明細書に記載する通り、強度特性を付与する増強剤もまた、任意でボードコア形成用のスラリー中に含まれ得る。当該技術分野で知られる通り、例えば、促進剤、抑制剤等を含む、他の原料もまた、ボードコアのスラリー中に含まれ得る。促進剤は様々な形態であり得る（例えば、湿潤石膏促進剤、耐熱促進剤および気候安定化（ｃｌｉｍａｔｅ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ）促進剤）。例えば、米国特許第３，５７３，９４７号および第６，４０９，８２５号を参照のこと。促進剤および／または抑制剤が含まれる、一部の実施形態では、促進剤および／または抑制剤は各々、例えば、漆喰の重量で約０％から約５％（例えば、約０．１％から約５％）など、漆喰の重量で約０％から約１０％（例えば、約０．１％から約１０％）などにしっかり基づいた量で、ボードコア形成用の漆喰スラリー中にあり得る。
【0053】
加えて、ボードコアおよび／または濃縮層はさらに、一部の実施形態では、流動性を強化するために、少なくとも一つの分散剤より形成され得る。分散剤は、漆喰スラリー中に、他の乾燥原料と共に乾燥形態で、および／または他の液体原料と共に液体形態で含まれてもよい。分散剤の例は、Ｃｏａｔｅｘ， Ｉｎｃ．から市販されている、例を挙げると、ＭＥＬＦＬＵＸ ２６４１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ ２６５１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ １６４１Ｆ、ＭＥＬＦＬＵＸ ２５００Ｌ分散剤（ＢＡＳＦ）およびＣＯＡＴＥＸ Ｅｔｈａｃｒｙｌ Ｍといった、例えば、ＰＣＥ２１１、ＰＣＥ１１１、１６４１、１６４１ＦもしくはＰＣＥ ２６４１−Ｔｙｐｅ Ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｓといったポリカルボン酸エーテルなどのポリカルボン酸塩分散剤、ならびに／またはリグノスルホン酸塩もしくはスルホン化リグニンだけでなく、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）、ならびにナフタレンスルホン酸およびホルムアルデヒドの凝縮製品である派生物などのナフタレンスルホン酸塩を含む。リグノスルホン酸塩は、水溶性陰イオンの高分子電解質ポリマーであり、亜硫酸蒸解を使用する木材パルプの生産からの副産物である。本開示の実施形態の原理を実践するのに有用なリグニンの一連は、Ｒｅｅｄ Ｌｉｇｎｉｎ Ｉｎｃ．から市販されているＭａｒａｓｐｅｒｓｅ Ｃ−２１である。
【0054】
より低分子量の分散剤が概して好ましい。ナフタレンスルホン酸塩の分散剤は、一部の実施形態では、約３，０００から約１０，０００（例えば、約８，０００から約１０，０００）の分子量を有するように選択される。一部の実施形態では、より水の必要性が高いナフタレンスルホン酸塩は、例えば、１０，０００を上回る分子量を有して使用され得る。別の図の通り、一部の実施形態では、ＰＣＥ２１１タイプの分散剤について、分子量は、６０，０００を上回る分子量を有する分散剤より、少ない遅延を呈する、約２０，０００から約６０，０００であり得る。
【0055】
ナフタレンスルホン酸塩の一例は、ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから市販されているＤＩＬＯＦＬＯである。ＤＩＬＯＦＬＯは４５％のナフタレンスルホン酸塩水溶液であるが、例えば、重量固体含有量で約３５％から約５５％の範囲の他の水溶液もまた、容易に利用可能である。ナフタレンスルホン酸塩は、例えば、ＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから市販されているＬＯＭＡＲ Ｄなど、乾燥した個体または粉末の形態で使用され得る。ナフタレンスルホン酸塩の別の例は、ペンシルベニア州アンブラーのＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから市販されているＤＡＸＡＤである。
【0056】
含まれる場合、分散剤はいかなる好適な量でも提供され得る。一部の実施形態では、例えば、分散剤は、例を挙げると、漆喰の重量で約０．１％から約０．２％といった、例えば、約０．０５％から約０．５％の量で、濃縮層のスラリー中に存在し得、例を挙げると、漆喰の重量で０％から約０．４％といった、例えば、約０％から約０．７％の量で、ボードコアのスラリー中に存在し得る。
【0057】
一部の実施形態では、ボードコアおよび／または濃縮層はさらに、所望の場合には、生強度、寸法安定性および／またはたわみ抵抗を強化するように、少なくとも一つのリン酸塩包含化合物より形成され得る。例えば、一部の実施形態において有用なリン酸塩包含成分は、水溶性成分を含み、一つのイオン、一つの塩、および一つの酸、すなわち各々が二つ以上のリン酸単位を備える、濃縮リン酸の形態、各々が二つ以上のリン酸塩単位を備える、濃縮リン酸塩の複数の塩もしくはイオンの形態、ならびに水溶性非環式ポリリン酸塩だけでなくオルトリン酸塩の複数の一塩基酸塩または複数の一価イオンの形態であり得る。例えば、米国特許第６，３４２，２８４号、第６，６３２，５５０号、第６，８１５，０４９号および第６，８２２，０３３号を参照のこと。
【0058】
一部の実施形態で追加される場合、リン酸塩組成物は、生強度、永久歪み（例えば、たわみ）に対する抵抗、寸法安定性などを強化し得る。生強度は、製造中にまだ湿っている間のボードの強度を指す。製造プロセスの厳格性のため、充分な生強度がない場合には、ボード前駆体は製造ライン上で損傷し得る。
【0059】
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、トリメタリン酸化合物が使用され得る。トリメタリン酸ナトリウム（ＳＴＭＰ）が好ましいが、例えば、テトラメタリン酸ナトリウム、約６〜約２７個の反復リン酸塩単位を有し、ｎ＝６〜２７である分子式Ｎａｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１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個の反復リン酸塩単位を有し、ｎ＝１，０００〜３，０００である分子式（ＮＨ４）ｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１を有するポリリン酸アンモニウム、または二つ以上の反復リン酸単位を有し、ｎが２以上である分子式Ｈｎ＋２ＰｎＯ３ｎ＋１を有するポリリン酸を含む、他のリン酸塩が好適であってもよい。
【0060】
含まれる場合、ポリリン酸塩はいかなる好適な量でも存在し得る。説明すると、一部の実施形態では、ポリリン酸塩は、例えば、漆喰の重量で約０．２％から約０．４％といった、例えば、約０．１％から約１％の量で濃縮層のスラリー中に存在し得、例えば、漆喰の重量で約０％から約０．２％といった、例えば、約０％から約０．５％の量でボードコアのスラリー中に存在し得る。したがって、分散剤およびポリリン酸塩は任意で、一部の実施形態において、コアのスラリーが、濃縮層のスラリーより高い重量パーセントの分散剤および／またはポリリン酸塩を包含するような、コアのスラリー中および／または濃縮層のスラリー中にいかなる好適な量であり得る。代替実施形態では、分散剤および／またはポリリン酸塩が、コアのスラリー（分散剤および／またはポリリン酸塩ゼロのコアのスラリーを含む）中より高い重量パーセントで濃縮層のスラリー中に含まれ得る（増強添加物が、濃縮層中により濃縮されている場合でも、または濃縮されていない場合でも）。
【0061】
ボードコアは、例えば、コア密度が約１８ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、１８ｐｃｆから約３８ｐｃｆ、１８ｐｃｆから約３６ｐｃｆ、１８ｐｃｆから約３２ｐｃｆ、２０ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、２０ｐｃｆから約３６ｐｃｆ、２０ｐｃｆから約３２ｐｃｆ、２２ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、２２ｐｃｆから約３６ｐｃｆ、２２ｐｃｆから約３２ｐｃｆ、２６ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、２６ｐｃｆから約３６ｐｃｆまたは２６ｐｃｆから約３２ｐｃｆといった、例えば、約１６ｐｃｆ（約２６０ｋｇ／ｍ３）から約４０ｐｃｆなど、所望される複合ボード全体の密度に寄与するのに有用な、いかなる好適な密度を有し得る。一部の実施形態では、ボードコアは、例えば、約３０ｐｃｆ以下、約２９ｐｃｆ（約４６０ｋｇ／ｍ３）以下、約２８ｐｃｆ以下、約２７ｐｃｆ（約４３０ｋｇ／ｍ３）以下、約２６ｐｃｆ以下など、より一層低い密度を有する。例えば、一部の実施形態では、コア密度は、約１２ｐｃｆ（約１９０ｋｇ／ｍ３）から約３０ｐｃｆ、約１４ｐｃｆ（約２２０ｋｇ／ｍ３）から約３０ｐｃｆ、１６ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、１６ｐｃｆから約２８ｐｃｆ、１６ｐｃｆから約２６ｐｃｆ、１６ｐｃｆから約２２ｐｃｆ（約３５０ｋｇ／ｍ３）、１８ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、１８ｐｃｆから約２８ｐｃｆ、１８ｐｃｆから約２６ｐｃｆ、１８ｐｃｆから約２４ｐｃｆ、２０ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、２０ｐｃｆから約２８ｐｃｆ、２０ｐｃｆから約２６ｐｃｆ、２０ｐｃｆから約２４ｐｃｆ、２２ｐｃｆから約２８ｐｃｆなどである。
【0062】
濃縮層もしあれば、ボードコアのスラリー中の同一の増強添加物の重量による量より濃縮されている量で、濃縮層のスラリー中に増強添加物が存在するため、濃縮層は一部の実施形態で「濃縮」される。一部の実施形態では、濃縮層は、ボードコアの密度より少なくとも約１．１倍高い密度を有し、および／または少なくとも約０．０２インチ（約０．０５ｃｍ）など、実質的な厚さを有する。
【0063】
濃縮層は、水と、最終製品の中に、例えば、硬化石膏の連続的な結晶性マトリクスといった水和硬化材料を形成するように水和する、漆喰などのセメント系材料とを備える、スラリーより形成される。好ましい実施形態では、セメント系材料は漆喰であり、濃縮層形成用のスラリーは漆喰スラリーである。述べる通り、濃縮層形成用のスラリーはさらに、ボードコア形成用のスラリー中における増強添加物の濃度より高い相対重量濃度の増強添加物を備える。濃縮層形成用のスラリーは任意で、濃縮層に所望の密度を生成するために、発泡剤、または本明細書に記載するような、他の軽量な薬剤を含み得る。含まれる場合、一部の実施形態では、発泡剤または他の軽量な薬剤が、濃縮層形成用のスラリー中により少ない量で存在し、または発泡剤が、ボードコアの密度より高い所望の密度を達成するために、当該技術分野において知られる通り、泡の空隙の全体数を少なくとも減少させる程度まで「たたき出」され得る。したがって、発泡剤または他の軽量な薬剤の効果的な量（または発泡剤もしくは他の軽量な薬剤が全くない）の中で、所望の密度にまで濃縮層を形成するのは、本明細書に記載する通り、当業者によって達成され得る。促進剤および抑制剤などの他の原料は、任意で、本明細書に記載するように所望の通り、濃縮層中に含まれ得る。
【0064】
繊維がさらに、石膏ボードを調製するプロセスを改善するように、任意の添加物として濃縮層中に含まれ得る。この点において、本明細書に説明する通り、濃縮層のスラリーは、例えば、高速で、ローラーまたは他の拡散手段を使用して、紙に塗布することができ、ローラーの下流の紙に均等に塗布される前に、ローラーの上流に蓄積するスラリーの頭部を形成する（そして、それによって、ボードの端部が、濃縮層のスラリーからローラーの境界辺りに通常形成される）。濃縮層が塗布される環境は、三次元振動による一時的なもので、スラリーの扇形形成につながり、それによって、比較的大きな空気連行が発生する可能性があり、対処しない場合には、ボード内の欠陥につながり得る、でこぼこで均一ではないスラリーをもたらし得る。そのような欠陥は、紙、柔らかいおよび／または硬い端部などの層間剥離だけでなく、空隙またはブリスターと呼ばれる大きなエアポケットの形成を含み得る。
【0065】
当該技術分野で知られる通り、エアポケットを壊す機械の破片の使用を含む、プロセス中の不規則な環境によって誘導される流れにおいて、水／漆喰の比率、スラリーの粘度などを含む処方の調整はもちろん、スラリースプレッダー、様々なミキサーの排出処理だけでなく、ライン上のバイブレーターなど、扇形形成に対処するのに、様々な機械的処理および他の処理が利用可能である。しかしながら、発明者は、例えば、濃縮層が塗布される頭部（例えば、好ましい実施形態ではローラーの上流）に、扇型形成も大きなエアポケットもより少ない状態の、より滑らかなスラリーを形成する方法として、濃縮層のスラリーに遷移を追加する、別の任意の技術を発見した。いかなる特定の理論にも縛られることは望まないものの、繊維がより滑らかな流れを保証するために、スラリーのレオロジーを有利に向上させると考えられる。また繊維は、スラリーの粘度、レオロジーおよび粒子間力のバランスが向上し、スラリーが塗布ローラー上により均一に分配され、望ましくない連行空気がスラリーからより簡単に放出されるように、スラリーの流体力学特性を向上させると考えられる。
【0066】
繊維は、いかなる好適な繊維の形態であり得る。一部の実施形態では、繊維は、ガラス繊維、鉱物繊維、炭素繊維、紙繊維およびそのような繊維の混合物のうちの一つ以上、ならびにプロセスおよび／または最終製品に同等の利点を提供する他の同等の繊維の形態であり得る。一部の実施形態では、ガラス繊維は、濃縮層のスラリー、およびその結果もたらされる結晶性のコア構造に取り入れられる。水を吸収しないため、ガラス繊維が好ましい。
【0067】
ガラス繊維など、一部の繊維の場合には、一部の実施形態で、繊維をサイジング剤添加物で任意で処理して、その特性および取り扱いを向上させるのに有用であり得る。例えば、サイジング剤は、例えば、表面のコーティングおよび特性を変更するために、個々の繊維のサイズ決定を可能にし、通常、有機官能性シラン、形成剤、界面活性剤、消泡剤、潤滑剤および／または安定剤のうちの一つ以上の形態であり得る。当業者が理解するであろう通り、各原料の正確な選択は、繊維特性および望ましい適用によって異なり得る。例えばシランは、例を挙げると、例えば、アミノプロピルトリエトキシシランもしくはアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノベース、例えば、ビニルトリメトキシシランもしくはビニルトリアセトキシシランなどのビニルベース、メチルトリメトキシシランもしくはメチルトリエトキシシランなどのアルキルベース、またはそれらのいかなる組み合わせであり得る。
【0068】
形成剤はしばしばポリマーであり、所望の湿潤特性および繊維対繊維の損傷からの保護を提供するように、疎水性であり得る。形成剤は、例えば、ポリウレタン、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、ポリアルケンおよびエポキシの形態であり得る。カチオン潤滑剤を任意で追加することができ、ステアリン酸エタノールアミドなどの脂肪族エタノールアミド、もしくはポリエチレンイミンポリアミド、アルキルアミドアルキルスルタインもしくはポリエチレンオキシド、またはそれらのいかなる組み合わせの形態であり得る。界面活性剤は、例えば、形成剤が疎水性のときに、形成剤を乳化するために任意で含まれ得る。一部の実施形態では、界面活性剤は、もし含まれる場合には、非イオン性またはわずかに陽イオンであり、アミドの形態、または例えば、ポリオキシエチレングリコールアルキルエステル、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールのコポリマー、コカミドモノエタノールアミンもしくはそれらのいかなる組み合わせといった、他の好適な形態であり得る。消泡剤は、ガラス繊維による泡の形成を制御するため、利点を提供することができ、いかなる好適な消泡剤を使用し得る。例えば、好適な消泡剤は、鉱油、ワックス、エチレンビスステアロアミド、シリコーン油、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコールのコポリマーベースの消泡剤、またはそれらのいかなる組み合わせなど、これらに限定されないものの、シロキサンベース、油ベースまたはポリマーベースであり得る。安定剤は、サイズ決定の処方を安定化させる利点を提供し、いかなる好適な安定剤を使用し得る。一部の実施形態では、潤滑剤などの添加物は、スラリーの流れをさらに向上させると考えられる、正の表面電荷を提供する。
【0069】
含まれる場合、サイジング剤は濃縮層形成用のスラリー中に、いかなる好適な量でも提供され得る。例えば、サイジング剤は、繊維の約０．０５ｗｔ％から約１ｗｔ％または約０．１ｗｔ％から約１．５ｗｔ％など、繊維の約０．０２ｗｔ％から約２ｗｔ％の量で提供され得る。ボードコアのスラリーまたは濃縮層のスラリーのいずれかに関連して、本明細書に提供する原料の重量パーセントについて、一部の実施形態では、ボード製品の中の濃縮層および／またはボードコアは、列挙した範囲内の量で列挙した原料を包含し得る。
【0070】
繊維（例えば、ガラス繊維）は、いかなる好適な長さを有し得る。例えば、一部の実施形態では、繊維は、例えば、約０．１２５インチ（約０．３２ｃｍ）から約０．７５インチ（約１．９ｃｍ）、約０．１２５インチから約０．５インチ（約１．３ｃｍ）、約０．１２５インチから約０．３７５インチ（約１ｃｍ）、約０．１２５インチから約０．２５インチ（約０．６ｃｍ）、約０．２５インチから約１インチ（約２．５４ｃｍ）、約０．２５インチから約０．７５インチ、約０．２５インチから約０．５インチ、約０．２５インチから約０．３７５インチ、約０．３７５インチから約１インチ、約０．３７５インチから約０．７５インチ、約０．３７５インチから約０．５インチ、約０．５インチから約１インチ、約０．５インチから約０．７５インチ、約０．７５インチから約１インチなど、約０．１２５インチから約１インチの平均長を有し得る。
【0071】
繊維（例えば、ガラス繊維）は、いかなる好適な平均直径を有し得る。例えば、一部の実施形態では、繊維は、約５ミクロンから約２０ミクロン、約１０ミクロンから約１５ミクロン、約１０ミクロンから約２０ミクロン、約８ミクロンから約１８ミクロン、約５ミクロンから約２５ミクロン、約９ミクロンから約２０ミクロン、約１０ミクロンから約１８ミクロン、約７ミクロンから約１８ミクロン、約１０ミクロンから約２５ミクロンの平均直径、約１１から約１７ミクロンの直径または約１５ミクロンから約１７ミクロンの直径を有し得る。
【0072】
一部の実施形態では、そのようなガラス繊維は、約０．５から約０．６７５インチ（約１．７ｃｍ）の平均長および約１３から約１６ミクロンの直径、約０．５から約０．７５インチの平均長および約１１から約１７ミクロンの直径、または０．５インチの平均繊維長および約１５．２４ミクロンから約１６．５１ミクロンの平均直径を有し得る。
【0073】
繊維のアスペクト比は、直径で割った長さを指し、実際はスラリーの流動特性に影響を与えると考えられる。単位を一貫させるために、インチを単位とする長さは、ミクロンに変換することが可能で、値は無名数である。一部の実施形態では、好ましいアスペクト比は、例えば、約８００から約１５００、約２５０から約１０００、約５００から約１５００といった、約４００から約１３００、または約７００から約１６００、約８００から約１４００など、約２００から約２０００である。
【0074】
含まれる場合、ガラス繊維などの繊維は、例えば、漆喰の重量で約０．１３％から約２．５％または約０．５％から約１％といった、約０．１％から約３％などのいかなる好適な量で、濃縮層形成用のスラリー中に存在し、例えば、漆喰の重量で０％から約０．５％といった、約０％から約１％などのいかなる好適な量で、ボードコア中に存在する。所望の場合、繊維（およびサイジング剤などの、前述の関連添加物）はまた、これらの列挙した重量パーセントなどのいかなる好適な量で、コア中に含まれ得る。
【0075】
濃縮層は望ましくは、実質的な厚さを有する。一部の実施形態では、乾燥濃縮層は、約０．０２インチから約０．２インチ（約０．５ｃｍ）など、少なくとも約０．０２インチ（約０．０５ｃｍ）の実質的な厚さを有する。例えば、様々な実施形態では、濃縮層は、少なくとも約０．０２５インチ（約０．０６ｃｍ）、少なくとも約０．０３インチ（約０．０７５ｃｍ）、少なくとも約０．０３５インチ（約０．０９ｃｍ）、少なくとも約０．０４インチ（約０．１ｃｍ）、少なくとも約０．０４５インチ（約０．１１ｃｍ）、少なくとも約０．０５インチ（約０．１３ｃｍ）、少なくとも約０．０５５インチ（約０．１４ｃｍ）、少なくとも約０．０６インチ（約０．１５ｃｍ）、少なくとも約０．０６５インチ（約０．１７ｃｍ）、少なくとも約０．０７インチ（約０．１８ｃｍ）、少なくとも約０．０７５インチ（約０．１９ｃｍ）、少なくとも約０．０８インチ（約０．２ｃｍ）、少なくとも約０．０８５インチ（約０．２２ｃｍ）、少なくとも約０．０９インチ（約０．２３ｃｍ）、少なくとも約０．０９５インチ（約０．２４ｃｍ）、少なくとも約０．１インチ（約０．２５４ｃｍ）、少なくとも約０．１１インチ（約０．２８ｃｍ）、少なくとも約０．１２インチ（約０．３ｃｍ）、少なくとも約０．１３インチ（約０．３３ｃｍ）、少なくとも約０．１４インチ（約０．３６ｃｍ）、少なくとも約０．１５インチ（約０．３８ｃｍ）または少なくとも約０．１６インチ（約０．４１ｃｍ）の最小の厚さを持つ実質的な厚さを有し、これらの範囲の各々は、例えば、約０．２インチ、約０．１８５インチ（約０．４７ｃｍ）、約０．１７５インチ（約０．４５ｃｍ）、約０．１６インチ、約０．１５インチ（約０．３８ｃｍ）、約０．１４５インチ（約０．３７ｃｍ）、約０．１３インチ、約０．１２インチ（約０．３ｃｍ）、０．１インチ、約０．０９インチ（０．２３ｃｍ）、約０．０８インチ、約０．０７インチ、約０．０６インチ、約０．０５５インチ、約０．０５インチ、約０．０４５インチ、約０．０４インチ、約０．０３５インチなど）、数学的な必要に応じて、好適な上限を有する。
【0076】
説明するために、限定するものではないが、乾燥濃縮層は、例えば、約０．０２インチから約０．１５インチ、約０．０２インチから約０．１２インチ、約０．０２インチから約０．１インチ、約０．０２インチから約０．０８インチ、約０．０２インチから約０．０５５インチ、約０．０２インチから約０．０５インチ、約０．０２インチから約０．０４インチ、約０．０２インチから約０．０３インチ、約０．０３インチから約０．２インチ、約０．０３インチから約０．１７５インチ、約０．０３インチから約０．１５インチ、約０．０３インチから約０．１２インチ、約０．０３インチから約０．１インチ、約０．０３インチから約０．０８インチ、約０．０３インチから約０．０５５インチ、約０．０３インチから約０．０５インチ、約０．０４インチから約０．２インチ、約０．０４インチから約０．１７５インチ、約０．０４インチから約０．１５インチ、約０．０４インチから約０．１２インチ、約０．０４インチから約０．１インチ、約０．０４インチから約０．０８インチ、約０．０４インチから約０．０５５インチ、約０．０４インチから約０．０５インチ、約０．０５インチから約０．２インチ、約０．０５インチから約０．１７５インチ、約０．０５インチから約０．１５インチ、約０．０５インチから約０．１２インチ、約０．０５インチから約０．１インチ、約０．０５インチから約０．８インチ、約０．０６インチから約０．２インチ、約０．０６インチから約０．１７５インチ、約０．０６インチから約０．１５インチ、約０．０６インチから約０．１２インチ、約０．０６インチから約０．１インチ、約０．０６インチから約０．８インチなど、約０．０２インチから約０．１７５インチの厚さを有し得る。
【0077】
濃縮層は好ましくは、ボードコアの密度より高い、乾燥密度および／または乾燥強度を有する。例えば、一部の実施形態では、濃縮層は、ボードコアの密度より、例えば、少なくとも約１．２倍大きい、少なくとも約１．３倍大きい、少なくとも約１．４倍大きい、少なくとも約１．５倍大きい、少なくとも約１．６倍大きい、少なくとも約１．７倍大きい、少なくとも約１．８倍大きい、少なくとも約１．９倍大きい、少なくとも約２倍大きいなど、少なくとも約１．１倍大きい密度を有し、これらの範囲の各々は、例えば、約３倍大きい、約２．９倍大きい、約２．８倍大きい、約２．７倍大きい、約２．６倍大きい、約２．５倍大きい、約２．４倍大きい、約２．３倍大きい、約２．２倍大きい、約２．１倍大きい、約２倍大きい、約１．９倍大きい、約１．８倍大きい、約１．７倍大きい、約１．６倍大きい、約１．５倍大きい、約１．４倍大きい、約１．３倍大きいおよび約１．２倍大きいなど、数学的な必要に応じて、好適な上限を有する。
【0078】
したがって、例えば、濃縮層は、ボードコアの密度の、例えば、約１．１から約３倍、約１．１から約２．７倍、約１．１から約２．５倍、約１．１から約２．２倍、約１．１から約２倍、約１．１から約１．７倍、約１．１から約１．５倍、約１．１から約１．４倍、約１．１から約１．３倍、約１．２から約３倍、約１．２から約２．５倍、約１．２から約２．２倍、約１．２から約２倍、約１．２から約１．７倍、約１．２から約１．５倍、約１．２から約１．４倍、約１．２から約１．３倍、約１．３から約３倍、約１．３から約２．５倍、約１．３から約２倍、約１．３から約１．７倍、約１．３から約１．５倍、約１．３から約１．４倍、約１．４から約３倍、約１．４から約２．５倍、約１．４から約２．５倍、約１．４から約２倍、約１．４から約１．７倍、約１．４から約１．６倍、約１．４から約１．５倍、約１．５から約３倍、約１．５から約２．５倍、約１．５から約２倍、約１．５から約１．８倍、約１．５から約１．７倍、約１．５から約１．６倍、約１．６から約３倍、約１．６から約２．５倍、約１．６から約２倍、約１．１から約１．８倍、約１．７から約３倍、約１．７から約２．５倍、約１．７から約２．２倍、約１．７から約２倍、約１．７から約１．９倍、約１．８から約３倍、約１．８から約２．７倍、約１．８から約２．５倍、約１．８から約２．２倍、約１．８から約２倍、約１．９から約３倍、約１．９から約２．７倍、約１．９から約２．５倍、約１．９から約２．２倍、約２から約３倍など、約１．１から約３倍である乾燥密度を有し得る。
【0079】
複合石膏ボードは、濃縮層とボードコアとのいかなる好適な乾燥密度差をも示すように設計され得る。一部の実施形態では、濃縮層とボードコアとの密度差は、少なくとも約８ｐｃｆ（約１３０ｋｇ／ｍ３）であり得る。例えば、一部の実施形態では、濃縮層と結合層との乾燥密度差は、少なくとも約１０ｐｃｆ、少なくとも約１２ｐｃｆ、少なくとも約１４ｐｃｆ、少なくとも約１６ｐｃｆ、少なくとも約１８ｐｃｆ、少なくとも約２０ｐｃｆなどであり得る。一部の実施形態では、濃縮層とボードコアとの密度差は、約８ｐｃｆから約４５ｐｃｆ（約７２０ｋｇ／ｍ３）、約８ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、約８ｐｃｆから約３５ｐｃｆ、８ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、約８ｐｃｆから約２５ｐｃｆ（約４００ｋｇ／ｍ３）、約８ｐｃｆから約２０ｐｃｆ、約８ｐｃｆから約１５ｐｃｆ（約２４０ｋｇ／ｍ３）、約８ｐｃｆから約１２ｐｃｆ、約１０ｐｃｆ（約１６０ｋｇ／ｍ３）から約５０ｐｃｆ、約１０ｐｃｆから約４５ｐｃｆ、約１０ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、約１０ｐｃｆから約３５ｐｃｆ、約１０ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、約１０ｐｃｆから約２５ｐｃｆ、約１０ｐｃｆから約２０ｐｃｆ、約１０ｐｃｆから約１５ｐｃｆ、約１５ｐｃｆから約５０ｐｃｆ（約８００ｋｇ／ｍ３）、約１５ｐｃｆから約４５ｐｃｆ、約１５ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、約１５ｐｃｆから約３５ｐｃｆ、約１５ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、約１５ｐｃｆから約２５ｐｃｆ、約１５ｐｃｆから約２０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約５０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約４５ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約３５ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約３０ｐｃｆ、約２０ｐｃｆから約２５ｐｃｆ、約２５ｐｃｆから約３５ｐｃｆ、約２５ｐｃｆから約３０ｐｃｆなど、約８ｐｃｆから約５０ｐｃｆである。
【0080】
濃縮層は、本明細書に記載する実施形態の所望のパラメータ内に収まる、いかなる好適な乾燥密度をも有し得る。一部の実施形態では、濃縮層は、約２８ｐｃｆから約６５ｐｃｆ（約１０４０ｋｇ／ｍ３）、約２８ｐｃｆから約６０ｐｃｆ（約９６０ｋｇ／ｍ３）、約２８ｐｃｆから約５５ｐｃｆ（約８８０ｋｇ／ｍ３）、約２８ｐｃｆから約５０ｐｃｆ、約２８ｐｃｆから約４５ｐｃｆ、約２８ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、約２８ｐｃｆから約３５ｐｃｆ、約３４ｐｃｆから約７０ｐｃｆ（約１１２０ｋｇ／ｍ３）、約３４ｐｃｆから約６５ｐｃｆ、約３４ｐｃｆから約６０ｐｃｆ、約３４ｐｃｆから約５５ｐｃｆ、約３４ｐｃｆから約５０ｐｃｆ、約３４ｐｃｆから約４５ｐｃｆ、約３４ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、約３８ｐｃｆから約７０ｐｃｆ、約３８ｐｃｆから約６５ｐｃｆ、約３８ｐｃｆから約６０ｐｃｆ、約３８ｐｃｆから約５５ｐｃｆ、約３８ｐｃｆから約５０ｐｃｆ、約３８ｐｃｆから約４５ｐｃｆ、約４０ｐｃｆから約７０ｐｃｆ、約４０ｐｃｆから約６５ｐｃｆ、約４０ｐｃｆから約６０ｐｃｆ、約４０ｐｃｆから約５５ｐｃｆ、約４０ｐｃｆから約５０ｐｃｆ、約４０ｐｃｆから約４５ｐｃｆ、約３６ｐｃｆから約３８ｐｃｆなど、約２８ｐｃｆから約７０ｐｃｆの乾燥密度を有する。
【0081】
濃縮層は概して、ボードコアの乾燥剛性値より大きい、乾燥剛性値を有する。述べる通り、ヤング弾性率が、本明細書で乾燥剛性の測定値として使用され得る。一部の実施形態では、乾燥濃縮層は、例えば、約２倍から約１０倍、約２倍から約８倍、約２倍から約６倍、約２倍から約４倍、約３倍から約１０倍、約３倍から約８倍、約３倍から約６倍、約３倍から約５倍、約４倍から約１０倍、約４倍から約８倍、約４倍から約６倍、約５倍から約１０倍、約５倍から約８倍、約６倍から約１０倍、約６倍から約８倍など、例を挙げると、ボードコアのヤング率の２倍といった、ボードコアのヤング率の少なくとも約１．５倍であるヤング率を有する。一部の実施形態では、各剛性値がヤング率によって測定されるとき、濃縮層は、ボードコアの剛性より、上部および／または底部カバーシートの剛性値により近い剛性値を有する。一部の実施形態では、濃縮層は、カバーシートのうちの少なくとも一方のヤング率が約０．１から約０．５である、ヤング率による剛性値を有する。
【0082】
カバーシートカバーシートはいかなる好適な形態であり得る。カバーシートに関して、用語「正面」シートおよび「上部」シートは、本明細書では互換的に使用され、用語「裏」および「底部」も同様に、本明細書では互換的に使用されることは理解されるであろう。例えば、カバーシートは、セルロース系繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、ミネラルウールまたは前述の材料の組み合わせを備えてもよい。シートの一方または両方は、個々のシートまたは複数のシートを備えてもよい。好ましい実施形態では、カバーシートはセルロース系繊維を備える。例えば、マニラ紙またはクラフト紙などの紙シートが、裏シートとして使用され得る。有用なカバーシート紙は、イリノイ州シカゴのＵｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｇｙｐｓｕｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているＭａｎｉｌａ７層およびＮｅｗｓ−Ｌｉｎｅ３層または７層、インディアナ州ニューポートのＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐａｐｅｒから市販されているＧｒｅｙ−Ｂａｃｋ３層およびＭａｎｉｌａ Ｉｖｏｒｙ３層、ならびにイリノイ州シカゴのＵｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｇｙｐｓｕｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されているマニラ厚紙およびＭＨ Ｍａｎｉｌａ ＨＴ（高張力）紙を含む。例示的なカバーシート紙は５層のＮｅｗｓＬｉｎｅである。一部の実施形態では、裏シートは任意で、その中に例えば、ピンホールといった穴を画定し得る。そのような穴は、キルンの中での乾燥を援助して、加熱プロセス中に形成されるいずれの蒸気にも排出口を提供する。
【0083】
加えて、紙（例えば、セルロース系）は、いかなる他の材料または材料の組み合わせを備え得る。例えば、一方または両方のシート、特に、正面（上部）シートは、紙の強度を強化するために、ポリビニルアルコール、ホウ酸、または本明細書に記載する通りのポリリン酸塩（例えば、トリメタリン酸ナトリウム）を含み得る。一部の実施形態では、紙は、ポリビニルアルコール、ホウ酸および／またはポリリン酸塩のうちの一つ以上の溶液と接触し得るため、紙は少なくとも一部濡れる。紙は、一部の実施形態では、少なくとも一部飽和し得る。ポリビニルアルコール、ホウ酸および／またはホウ酸は、一部の実施形態では、紙の中の繊維に侵入し得る。当該技術分野において理解されるであろう通り、ポリビニルアルコール、ホウ酸および／またはポリリン酸塩の溶液は、いかなる好適な量でもあり得、いかなる好適な方式で塗布され得る。例えば、溶液は、ポリビニルアルコール、ホウ酸および／またはポリリン酸塩に存在する各原料が、水中で合わせて約１％から約５％の個体重量である形態であり得、それらは、一つの溶液中、または所望される場合には、複数の溶液中に追加され得る。
【0084】
一部の実施形態では、一方または両方のシートは、ガラス繊維、セラミック繊維、ミネラルウールまたは前述の材料の組み合わせを備え得る。本開示による一方または両方のシートは、概して親水性であり得、シートが少なくとも一部、水分子をシートの表面上に吸収、および／または水分子をシートの中に吸収できることを意味する。
【0085】
他の実施形態では、カバーシートにガラス繊維、セラミック繊維、ミネラルウールまたはそれらの混合物が「実質的にない」ことがあり得、それは、カバーシートが、（ｉ）シートの重量に基づき０ｗｔ％、もしくはそのようなガラス繊維、セラミック繊維、ミネラルウールもしくはそれらの混合物が全くない、または（ｉｉ）ガラス繊維、セラミック繊維、ミネラルウールもしくはそれらの混合物の効果のない量、もしくは（ｉｉｉ）重要でない量のいずれかを包含することを意味する。効果のない量の例は、当業者が理解するであろう通り、ガラス繊維、セラミック繊維、ミネラルウールもしくはそれらの混合物を使用する本来の目的を達成するための、閾値を下回る量である。重要でない量は、当業者が理解するであろう通り、重量の漆喰に基づき、約２ｗｔ％未満、約１ｗｔ％未満、約０．５ｗｔ％未満、約０．２ｗｔ％未満、約０．１ｗｔ％または約０．０１ｗｔ％未満など、例えば、約５ｗｔ％未満であってもよい。しかしながら、代替の実施形態で所望される場合、そのような原料は、カバーシートに含まれ得る。
【0086】
一部の実施形態では、上部および／または底部シートの熱伝導性は約０．１ｗ／（ｍ．ｋ．）より小さい。例えば、上部および／または底部シートの熱伝導性は約０．０５ｗ／（ｍ．ｋ．）より小さい。
【0087】
所望の場合、一部の実施形態では、一方または両方のカバーシートは任意で、そのような特性が求められる、より大きな耐火性を適切に付与する、無機化合物または無機化合物の混合物のいかなる好適な量を含み得る。好適な無機化合物の例は、三水和アルミニウムおよび水酸化マグネシウムを含む。例えば、カバーシートは、結晶化後に高い含水量を持ついかなる無機化合物もしくは無機化合物の混合物、または加熱すると水を放出するいかなる化合物をも備え得る。一部の実施形態では、シート中の無機化合物または無機化合物の混合物全体の量は、シートの重量で約０．１％から約３０％の範囲である。シート中に使用される無機化合物または複数の無機化合物は、いかなる好適な粒度またはいかなる好適な粒度分布から成り得る。
【0088】
アルミナ三水和物およびアルミナ水和物としても知られる三水和アルミナ（ＡＴＨ）が、結晶後の含水量または化合物の含水量によって耐火性を増加し得る。一部の実施形態では、ＡＴＨは、シートの総重量で約５％から約３０％の量で追加され得る。ＡＴＨは通常、室温で非常に安定する。約１８０℃および２０５℃の間の温度より上になると、ＡＴＨは通常、吸熱分解を経て水蒸気を放出する。そのようなＡＴＨ添加物を分解する熱は、約１０００ジュール／グラムより大きく、一実施形態では、約１１７０ジュール／グラムである。理論に縛られずに、以下の式に従い、ＡＴＨ添加物は２０５℃より高温で加熱すると、結晶化した水のおよそ３５％を水蒸気として放出するように分解すると考えられる。Ａｌ（ＯＨ）３→Ａｌ２Ｏ３＋３Ｈ２Ｏ
【0089】
ＡＴＨなど、高い含水量の無機粒子を備えるカバーシートは、複合ボードの耐火性を増加させ得る。一部の実施形態では、無機化合物または化合物の混合物がシートに取り入れられる。ＡＴＨを備える紙などのカバーシートは、第一に約１％のコンシステンシーで水にセルロース系繊維を希釈し、その後、所定の割合でＡＴＨ粒子と混合することによって調製され得る。混合物は、排水するために底部に金網を有し得る型の中に注がれ得る。排水の後、繊維およびＡＴＨ粒子が網状に保持される。濡れたシートは吸い取り紙に移され、約２００〜３６０°Ｆで乾燥され得る。
【0090】
一部の実施形態では、カバーシート中または漆喰スラリー中への含有について記載した通り、例えば、約２０μｍ未満のＡＴＨ粒子が好ましいが、ＡＴＨのいかなる好適な資源または等級も使用され得る。例えば、ＡＴＨは、ブランド名ＳＢ ４３２（１０μｍ）またはＨｙｄｒａｌ（商標）７１０（１μｍ）でＨｕｂｅｒなどの商業供給元から入手し得る。
【0091】
一部の実施形態では、カバーシートは水酸化マグネシウムを備えてもよい。これらの実施形態では、水酸化マグネシウム添加物は、好ましくは、１８０℃から２０５℃以上で、約１３５０ジュール／グラムなど、約１０００ジュール／グラムより大きい分解熱を有する。そのような実施形態では、オハイオ州アクロンのＡｋｒｏｃｈｅｍ Ｃｏｒｐ．を含む供給元から市販されているものなど、いかなる好適な水酸化マグネシウムも使用し得る。
【0092】
他の実施形態では、カバーシートにＡＴＨ、水酸化マグネシウムまたはそれらの混合物など、無機化合物が「実質的にない」ことがあり得、それは、カバーシートが、（ｉ）シートの重量に基づき０ｗｔ％、もしくはＡＴＨ、水酸化マグネシウムもしくはそれらの混合物など、そのような無機化合物が全くない、または（ｉｉ）ＡＴＨ、水酸化マグネシウムもしくはそれらの混合物など、そのような無機化合物の効果のない量、もしくは（ｉｉｉ）重要でない量のいずれかを包含することを意味する。効果のない量の例は、当業者が理解するであろう通り、ＡＴＨ、水酸化マグネシウムまたはそれらの混合物など、無機化合物を使用する本来の目的を達成するための、閾値を下回る量である。重要でない量は、例えば、約２ｗｔ％未満、約１ｗｔ％未満、約０．５ｗｔ％未満、約０．１ｗｔ％未満、約０．０５ｗｔ％未満、約０．０１ｗｔ％未満など、例えば、約５ｗｔ％未満であってもよい。
【0093】
カバーシートはまた、いかなる好適な全体の厚さを有し得る。一部の実施形態では、カバーシートのうちの少なくとも一方が、例えば、少なくとも約０．０１４インチの厚さといった、比較的大きい厚さを有する。一部の実施形態では、例えば、少なくとも約０．０１５インチ、少なくとも約０．０１６インチ、少なくとも約０．０１７インチ、少なくとも約０．０１８インチ、少なくとも約０．０１９インチ、少なくとも約０．０２０インチ、少なくとも約０．０２１インチ、少なくとも約０．０２２インチまたは少なくとも約０．０２３インチといった、より一層大きな厚さがあることが望ましい。これらの範囲のいずれの好適な上限は、例えば、約０．０３０インチ、約０．０２７インチ、約０．０２５インチ、約０．０２４インチ、約０．０２３インチ、約０．０２２インチ、約０．０２１インチ、約０．０２０インチ、約０．０１９インチ、約０．０１８インチなどの範囲の上端が採用され得る。シート全体の厚さは、石膏ボードに付着する、各シートの厚さの合計を指す。
【0094】
カバーシートはいかなる好適な密度を有し得る。一部の実施形態では、カバーシートのうちの少なくとも一方、例えば、上部（正面）カバーシートが、濃縮層の密度以上である密度を有する。例えば、一部の実施形態では、カバーシートの少なくとも一方または両方が、例を挙げると、約３６ｐｃｆから約４４ｐｃｆ、約３６ｐｃｆから約４２ｐｃｆ、約３６ｐｃｆから約４０ｐｃｆ、約３８ｐｃｆから約４６ｐｃｆ、約３８ｐｃｆから約４４ｐｃｆ、約３８ｐｃｆから約４２ｐｃｆなど、例えば、約３６ｐｃｆから約４６ｐｃｆといった、少なくとも約３６ｐｃｆの密度を有する。
【0095】
カバーシートはいかなる好適な重量をも有し得る。例えば、一部の実施形態では、例えば、約３３ｌｂ／ＭＳＦ（約１６０ｇ／ｍ２）から約６５ｌｂ／ＭＳＦ（約３２０ｇ／ｍ２）、約３３ｌｂ／ＭＳＦから約６０ｌｂ／ＭＳＦ（約２９０ｇ／ｍ２）、３３ｌｂ／ＭＳＦから約５８ｌｂ／ＭＳＦ（約２８０ｇ／ｍ２）、約３３ｌｂ／ＭＳＦから約５５ｌｂ／ＭＳＦ（約２７０ｇ／ｍ２）、約３３ｌｂ／ＭＳＦから約５０ｌｂ／ＭＳＦ（約２４０ｇ／ｍ２）、約３３ｌｂ／ＭＳＦから約４５ｌｂ／ＭＳＦ（約２２０ｇ／ｍ２）などの、例えば、少なくとも約３３ｌｂ／ＭＳＦ、または約４５ｌｂ／ＭＳＦ未満など、より坪量の低いカバーシート（例えば、紙より形成される）が、一部の実施形態で利用され得る。他の実施形態では、一方または両方のカバーシートが、約３８ｌｂ／ＭＳＦ（約１９０ｇ／ｍ２）から約６５ｌｂ／ＭＳＦ、約３８ｌｂ／ＭＳＦから約６０ｌｂ／ＭＳＦ、約３８ｌｂ／ＭＳＦから約５８ｌｂ／ＭＳＦ、約３８ｌｂ／ＭＳＦから約５５ｌｂ／ＭＳＦ、約３８ｌｂ／ＭＳＦから約５０ｌｂ／ＭＳＦまたは約３８ｌｂ／ＭＳＦから約４５ｌｂ／ＭＳＦの坪量を有する。
【0096】
しかしながら、所望の場合、一部の実施形態では、例えば、釘引き抜き抵抗をさらに強化するために、または、例えば、エンドユーザにとって望ましい「好み」の特徴を促進するように、使用感を強化するために、より一層高い坪量が使用され得る。したがって、カバーシートの一方または両方は、例えば、少なくとも約４５ｌｂ／ＭＳＦ（例えば、約４５ｌｂ／ＭＳＦから約６５ｌｂ／ＭＳＦ、約４５ｌｂ／ＭＳＦから約６０ｌｂ／ＭＳＦ、約４５ｌｂ／ＭＳＦから約５５ｌｂ／ＭＳＦ、約５０ｌｂ／ＭＳＦから約６５ｌｂ／ＭＳＦ、約５０ｌｂ／ＭＳＦから約６０ｌｂ／ＭＳＦなど）の坪量を有し得る。所望の場合、一部の実施形態では、一方のカバーシート（例えば、取り付けるとき「正面」の紙側）が、例えば、釘引き抜き抵抗および使用感を強化するために、前述のより高い坪量を有し得る一方、他方のカバーシート（例えば、ボードを取り付けるときの「裏」シート）は、所望の場合、少々低い重量ベース（重量ベースで、例えば、約３３ｌｂ／ＭＳＦから約４５ｌｂ／ＭＳＦまたは約３３ｌｂ／ＭＳＦから約４０ｌｂ／ＭＳＦといった、例えば、約４５ｌｂ／ＭＳＦ未満）を有し得る。
【0097】
増強添加物増強添加物は所望の強度特性を提供する。好ましい実施形態では、増強添加物は、本明細書に記載する通り、ボードコアのスラリー（および／またはボード製品の中にその結果もたらされる層）中より、濃縮層のスラリー中の方がより濃縮されている。デンプン、ポリビニルアルコール、ホウ酸、石膏セメント、ナノセルロース、マイクロセルロースまたはそれらのいかなる組み合わせなど、好適な増強添加物の例は、強度を提供する一助となる。本明細書において単数形の用語である増強添加物を使用するのは、利便性のために使用しているが、当業者が容易に理解するであろう通り、複数、すなわち、一つより多い増強添加物を網羅すると理解されるであろう。したがって、増強添加物は、デンプン、ポリビニルアルコール、ホウ酸、石膏セメント、ナノセルロースおよび／またはマイクロセルロースのうちの一つ以上を備えてもよい。
【0098】
一部の実施形態では、増強添加物は、デンプンなどの原料を含まない複合ボードの強度に対して、複合石膏ボードの乾燥強度を増加させる（例えば、圧縮強度、釘引き抜き抵抗、曲げ強度、コア硬度またはその他強度のパラメータを増加させることによって）のに効果のある、デンプンなどの原料を備える。デンプンに関して、コア強度の強化ではなく、紙とコアの結合強化を概して提供する、酸変性の移動するデンプンより、概して好まれる、ヒドロキシエチルデンプンもしくはヒドロキシプロピルデンプンまたはそれらの組み合わせなどのヒドロキシアルキルデンプン、生デンプンまたはアルファ化デンプンを含む、いかなる好適な強度強化デンプンをも使用し得る。しかしながら、一部の実施形態では、所望の場合、酸変性の移動するデンプンが増強添加物と共に含まれ得る。
【0099】
デンプンは加熱済みまたは生であり得る。生デンプンは、冷水に溶けず、かつ半結晶構造を有すると特徴づけられる。通常、生デンプンは湿式粉砕によって入手され、加熱デンプンの場合のように、湿潤デンプンを加熱することによって変性される。加熱デンプンは、冷水に溶けやすく、かつ非結晶構造を有すると特徴づけられる。加熱デンプンは、湿潤デンプンを加熱することによって調製され、例えば、押出技術によって調製し得る。例えば、同時係属中の米国特許出願第１４／４９４，５４７号、第１４／０４４，５８２号および第１３／８３５，００２号を参照し、それらの押出技術は参照によって援用される。
【0100】
加熱デンプンは、デンプン粒の結晶構造が融解するので、時にはアルファ化デンプンと呼ばれ、偏光による顕微鏡下での複屈折の消失によって特徴づけられる、デンプン糊化を結果としてもたらす。好ましいデンプンは、調理または生にかかわらず、同一の強度特性を与えない、酸変性の移動デンプンとは異なり、かつより短い鎖長によって紙とコアの界面に移動するため、紙とコアの結合を強化するために当該技術分野で使用される。酸変性の移動デンプンは、通常、約６，０００ダルトンを下回る、最小の分子量を有する。一部の実施形態では、本開示の実施形態による好ましいデンプンは、例えば、少なくとも約３０，０００ダルトンといった、より高い分子量を有する。
【0101】
例えば、一部の実施形態では、濃縮層のスラリーに追加されるデンプンは、例えば、約３０，０００ダルトンから約１５０，０００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトンから約１００，０００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトンから約５０，０００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトンから約１０，０００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトンから約５，０００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトンから約１，０００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトンから約５００，０００ダルトン、約３０，０００ダルトンから約１００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトンから約１５０，０００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトンから約１００，０００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトンから約５０，０００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトンから約１０，０００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトンから約５，０００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトンから約１，０００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトンから約５００，０００ダルトン、約５０，０００ダルトンから約１００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトンから約１５０，０００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトンから約１００，０００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトンから約５０，０００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトンから約１０，０００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトンから約５，０００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトンから約１，０００，０００ダルトン、約１００，０００ダルトンから約５００，０００ダルトンまたは約１００，０００ダルトンから約１００，０００ダルトンなど、約３０，０００ダルトンから約１５０，０００，０００ダルトンの分子量を有し得る。
【0102】
生デンプンの特性は、冷水（すなわち、７７°Ｆ（２５℃）の温度で）中で低い粘度を有することを含む一方、アルファ化デンプンの特性は、冷水中で即座に高い粘度を有することを含む。生デンプンは、改良された急速粘度分析器の方法により測定される通り、冷水中で約１０センチポイズ以下（例えば、約３センチポイズから約７センチポイズなど、約１センチポイズから約１０センチポイズ）の粘度を有する傾向がある。急速粘度分析器の方法は、Ｃｅｒｅａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、６６巻、第６号、４９３〜４９９ページ（１９８９年）のＤｅｆｆｅｎｂａｕｇｈ， Ｌ．Ｂ．およびＷａｌｋｅｒ， Ｃ．Ｅ．による「Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｓｔａｒｃｈ Ｐａｓｔｉｎｇ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ Ｖｉｓｃｏａｍｙｌｏｇｒａｐｈ ａｎｄ ｔｈｅ Ｒａｐｉｄ Ｖｉｓｃｏ−Ａｎａｌｙｚｅｒ」の本文に説明され、サンプルの調製および試験プロフィールに関して本明細書に定義するように、以下の通り変更する。Ｗａｒｉｎｇブレンダー（型式３１ＢＬ９２）で１５秒間低速で混合している間に、デンプン（２０ｇ、乾燥）を水（１８０ｇ）の中に追加する。デンプン溶液（２８ｇ）を計量カップに入れて重さを量る。急速粘度分析器のパドル速度は１６０ｒｐｍに設定する。試験プロフィールを２５℃の初期温度で１０分間に設定する。１５℃／ｍｉｎの加熱速度で９３℃にまで加熱する。９３℃の温度を５分間維持する。−１５℃／ｍｉｎの冷却速度で５０℃にまで冷却し、１分間５０℃を維持する。３０秒後に測定される粘度値を、デンプンの粘度として使用する。
【0103】
アルファ化デンプンは、即座に水中に溶解する傾向があるため、冷水中で「即座に」高い粘度を有する。改良された急速粘度分析器の方法により測定する通り、加熱デンプンまたはアルファ化デンプンは、少なくとも約１００センチポイズ（例えば、約３５０センチポイズから約１０００センチポイズなど、約５０センチポイズから約１０００センチポイズ）の冷水粘度を有する傾向がある。
【0104】
一部の実施形態では、水と混合しやすいために、生デンプンが選択される。これは、水中での低い粘度のためである。アルファ化デンプンは、混合している間に水溶液の中に形成される、一つ以上の大きな塊によって特徴づけられる状態である、「フィッシュアイ」を時に引き起こし得る。いかなる特定の理論にも縛られることは望まないものの、大きな塊は、混合プロセス中に、デンプンの急速な水の吸収によって作られると考えられ、塊の表面上に粘性のある膜を形成し、それによって塊の透水を避ける。生デンプンは、その冷水不溶性によってフィッシュアイ状態を避け、結果としてデンプン粒の分離をもたらすと考えられる。しかしながら、アルファ化デンプンは、デンプンと石膏結晶との間の水素結合を可能にする、官能基を露出するのに望ましいため、本開示の実施形態によって使用され得ることは理解されるであろう。
【0105】
好適な生デンプンの例は、具体的な代表例では、例えば、トウモロコシデンプン（標準、ろう状および／またはハイアミロース）、小麦デンプンＡ粒、小麦デンプンＢ粒、エンドウ豆デンプン、少なくとも約３０，０００ダルトンの分子量を持つ酸変性デンプン、デンプンの水酸基上に置換基（酢酸、リン酸塩、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピルなど）を有する置換デンプン、またはそれらのいかなる組み合わせを含む、天然の穀類デンプン、天然の地下デンプン、天然の塊茎デンプンおよび／または化工デンプンのうちの一つ以上を含むが、それらに限定されない。一部の実施形態では、生デンプンはエンドウ豆デンプンを除外する。
【0106】
いずれの好適なアルファ化デンプンは、本明細書に記載するその調製方法および所望の粘度範囲を含む、米国特許第２０１４／０１１３１２４号Ａ１および米国特許第２０１５／００１０７６７号Ａ１に記載する通り、増強添加物に含まれ得る。含まれる場合、アルファ化デンプンはいずれの好適な粘度を呈し得る。一部の実施形態では、アルファ化デンプンは、当該技術分野において知られ、例えば、米国特許第２０１４／０１１３１２４号Ａ１に説明される通りの、ＶＭＡ法によって測定されると、中程度の粘度のデンプンであり、ＶＭＡ法はここに参照することによって援用する。
【0107】
一部の実施形態による望ましいアルファ化デンプンは、例えば、１５ｗｔ％のデンプン水溶液で測定すると、例えば、約２０センチポイズから約６００センチポイズ、約２０センチポイズから約５００センチポイズ、約２０センチポイズから約４００センチポイズ、約２０センチポイズから約３００センチポイズ、約２０センチポイズから約２００センチポイズ、約２０センチポイズから約１００センチポイズ、約３０センチポイズから約７００センチポイズ、約３０センチポイズから約６００センチポイズ、約３０センチポイズから約５００センチポイズ、約３０センチポイズから約４００センチポイズ、約３０センチポイズから約３００センチポイズ、約３０センチポイズから約２００センチポイズ、約３０センチポイズから約１００センチポイズ、約５０センチポイズから約７００センチポイズ、約５０センチポイズから約６００センチポイズ、約５０センチポイズから約５００センチポイズ、約５０センチポイズから約４００センチポイズ、約５０センチポイズから約３００センチポイズ、約５０センチポイズから約２００センチポイズ、約５０センチポイズから約１００センチポイズ、約７０センチポイズから約７００センチポイズ、約７０センチポイズから約６００センチポイズ、約７０センチポイズから約５００センチポイズ、約７０センチポイズから約４００センチポイズ、約７０センチポイズから約３００センチポイズ、約７０センチポイズから約２００センチポイズ、約７０センチポイズから約１００センチポイズ、約１００センチポイズから約７００センチポイズ、約１００センチポイズから約６００センチポイズ、約１００センチポイズから約５００センチポイズ、約１００センチポイズから約４００センチポイズ、約１００センチポイズから約３００センチポイズ、約１００センチポイズから約２００センチポイズなど、約２０センチポイズから約７００センチポイズといった中程度の粘度を有し得る。
【0108】
一部の実施形態に従って、アルファ化デンプンは、米国特許第２０１５／００１０７６７号Ａ１に記載する通り、例えば、デンプンが押出機において一ステップでアルファ化および酸変性によって調製される、押出デンプンとして調製することができ、押出方法はここに参照することによって援用する。手短に言えば、一軸押出機（例えば、イリノイ州サウスベロイトに位置するＡｍｅｒｉｃａｎ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから市販されているＡｄｖａｎｔａｇｅ ５０）または二軸押出機（例えば、カンザス州サベサに位置するＷｅｎｇｅｒから市販されているＷｅｎｇｅｒ ＴＸ５２）など、いかなる好適な押出機をも使用し得る。概して、一部の実施形態では、（ａ）アルファ化デンプンの前駆体、すなわち、非アルファ化デンプン、（ｂ）カルシウムイオンをキレートするのを実質的に避ける、弱酸の形態である酸および／または少量の強酸、ならびに（ｃ）水が混合され、押出機の中に送り込まれる。一部の実施形態では、さらなる水が押出機に追加されてもよい。一部の実施形態では、例えば、硫酸アルミニウム（アラム）は、カルシウムイオンをキレートするのを実質的に避けるため、湿潤デンプンを調製する際に使用するのに適切な弱酸である。
【0109】
例えば、一部の実施形態では、弱酸は、デンプンの重量に基づく約０．５ｗｔ％から約５ｗｔ％の量で含まれる。強酸の量は比較的少なく、デンプンの重量で、例えば、約０．０００１ｗｔ％から約０．０５ｗｔ％といった約０．０５ｗｔ％以下などである。本開示の一部の実施形態により使用される強酸の量は、例えば、３５ｇのデンプンに対して少なくとも約２ｇの硫酸を使用した従来のシステムで含まれていたものより、かなり少ない。一部の実施形態では、上記の通り少量の強酸が、本明細書に記載する通り、アラムなど、カルシウムイオンをキレーしない弱酸と組み合わせて使用され得る。
【0110】
押出機の中にある間、発熱体および機械的剪断の組み合わせによって、デンプンを融解してアルファ化し、弱酸によって、本明細書に記載するのと同じくらい望ましい粘度によって示される、所望の分子量にまでデンプンを一部加水分解する。例えば、湿潤デンプンは、温度が約１５０℃（約３００°Ｆ）から約２１０℃（約４１０°Ｆ）のダイを有する押出機の中でアルファ化して酸変性し得る。押出機内部の圧力は、当業者が認識するであろう、押し出される原材料、水分含量、ダイの温度および軸の速度によって決定される。例えば、押出機の中の圧力は、例えば、約２，０００ｐｓｉ（約１３，８００ｋＰａ）から約５，０００ｐｓｉ（３４，５００ｋＰａ）といった、少なくとも約２，０００ｐｓｉであり得る。押出機内の条件によって、力学的エネルギーのため、デンプン分子も分解し、それによって酸変性と同一の効果を一部生み出す。一部の実施形態による押出機内の条件（例えば、高い反応温度および高い圧力）によって、この化学反応が促進されるため、弱酸および／または少量の強酸が使用され得ると考えられる。
【0111】
冷水溶解性は、室温（約２５℃）でのいかなる量の水可溶分をも有する、アルファ化デンプンに関係する。一部の実施形態では、アルファ化デンプンは、一部加水分解され、約７０％からおおよそ１００％、約７５％からおおよそ１００％、約８０％からおおよそ１００％、約８５％からおおよそ１００％、約９０％からおおよそ１００％、約９５％からおおよそ１００％、約７０％から約９９％など、約７５％から約９９％、約８０％から約９９％、約８５％から約９９％、約９０％から約９９％、約９５％から約９９％の所望の冷水溶解性を有し得る。一部の実施形態では、アルファ化デンプンは、例えば、動的測定に反作用トルクを使用するＶｉｓｃｏｇｒａｐｈ−Ｅといった、Ｃ．Ｗ． Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ Ｖｉｓｃｏｇｒａｐｈを使用して、粘度を測定するブラベンダー法によって測定される、約１０ＢＵから約１２０ＢＵの冷水粘度（固体１０％、２５℃）を有する。例えば、冷水粘度は、約２０ＢＵから約１１０ＢＵ、約３０ＢＵから約１００ＢＵ、約４０ＢＵから約９０ＢＵ、約５０ＢＵから約８０ＢＵまたは約６０ＢＵから約７０ＢＵであり得る。本明細書に定義する通り、ブラベンダー単位は、７５ＲＰＭの７００ｃｍｇのカートリッジで、１６ｆｌ ｏｚ（約５００ｃｃ）のサンプルカップサイズを使用して測定されることに留意されたい。当業者はまた、ブラベンダー単位が、センチポイズ（例えば、測定カートリッジが７００ｃｍｇのとき、ｃＰ＝ＢＵ×２．１）またはクレブス単位（ＫＵ）などの他の粘度測定値に変換し得ることは、容易に認識するであろう。
【0112】
一部の実施形態では、デンプンは、２番の紡錘を持つＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ社製粘度計により回転速度３０ｒｐｍで測定すると、２５℃で測定したとき水中で１０％のデンプンスラリーが、約６０ｃＰから約１６０ｃＰの冷水粘度を有する。例えば、２５℃で測定したとき水中で１０％であるデンプンスラリーの冷水粘度は、約６０ｃＰから約１５０ｃＰ、約６０ｃＰから約１２０ｃＰ、約６０ｃＰから約１００ｃＰ、約７０ｃＰから約１５０ｃＰ、約７０ｃＰから約１２０ｃＰ、約７０ｃＰから約１００ｃＰ、約８０ｃＰから約１５０ｃＰ、約８０ｃＰから約１２０ｃＰ、約８０ｃＰから約１００ｃＰ、約９０ｃＰから約１５０ｃＰ、約９０ｃＰから約１２０ｃＰ、約１００ｃＰから約１５０ｃＰまたは約１００ｃＰから約１２０ｃＰであり得る。
【0113】
含まれる場合、増強添加物として本明細書に記載される、いかなるタイプのデンプンも、いかなる好適な量で存在し得る。一部の実施形態では、デンプンは、例えば、漆喰の重量で約５％から約３５％、漆喰の重量で約５％から約３０％、約５％から約２５％、約５％から約２０％、約５％から約１５％、約５％から約１０％、約１０％から約３０％、約１０％から約２５％、約１０％から約２０％、約１０％から約１５％など、漆喰の重量で約５％から約４０％の量で濃縮層に存在する。デンプンは、例えば、漆喰の重量で約０．１％から約４％、漆喰の重量で約０．１％から約３％、漆喰の重量で約０．１％から約２％、漆喰の重量で約０．１％から約１％、漆喰の重量で約１％から約４％、漆喰の重量で約１％から約３％、漆喰の重量で約１％から約２％など、漆喰の重量で約０％から約４％の量でボードコアに存在し得る。
【0114】
一部の実施形態では、デンプンの有無に関わらず、増強添加物は強度を強化するように、ポリビニルアルコールおよび／またはホウ酸を含み得る。一部の実施形態では、ポリビニルアルコール、ホウ酸およびデンプンが全て存在する。理論に縛られることは望まないものの、ホウ酸は、デンプンをさらに強化するように、ポリビニルアルコールおよびデンプンに対する架橋剤として働くと考えられる。一部の実施形態では、濃縮層中のポリビニルアルコールおよび／またはホウ酸の濃度は、表紙の強度に良い影響を与えると考えられ、本明細書に記載する通り、ポリビニルアルコールおよび／またはホウ酸によって表紙に侵入することによって、この度合いが増し得る。
【0115】
含まれる場合、ポリビニルアルコールおよびホウ酸は、いかなる好適な量でも存在し得る。例えば、一部の実施形態では、ポリビニルアルコールは、漆喰の重量で約１％から約５％の量で、濃縮層中に存在し得る。加えて、ポリビニルアルコールは、漆喰の重量で約０％から約１％の量で、ボードコア中に存在し得る。ホウ酸は、漆喰の重量で約０．１％から約１％の量で濃縮層中に存在することができ、漆喰の重量で約０％から約０．１％の量でボードコア中に存在し得る。
【0116】
一部の実施形態では、増強添加物は任意で、例えば、釘引き抜き抵抗または他の強度パラメータといった強度を強化するために、ナノセルロース、マイクロセルロースまたはそれらのいかなる組み合わせを備える。含まれる場合、ナノセルロース、マイクロセルロースまたはそれらの組み合わせは、例を挙げると、漆喰の重量で約０．０５％から約１％といった、例えば、約０．０１％から約２％の量で、例えば、濃縮層のスラリー中に、および例を挙げると、漆喰の重量で０％から約０．０１％といった、例えば、約０％から約０．５％といった量でボードコアのスラリー中になど、いかなる好適な量でも存在し得る。
【0117】
増強添加物は、一部の実施形態では、例えば、釘引き抜き抵抗または他の強度パラメータといった強度を強化するために、石膏セメントを備え得る。石膏セメントは任意であり、いかなる好適な量でも存在し得る。例えば、一部の実施形態では、石膏セメントは、漆喰の重量で約５％から約３０％の量で濃縮層中に含まれることができ、漆喰の重量で約０％から約１０％の量でボードコア中に存在し得る。ボード強度
【0118】
一部の実施形態では、本開示によって作製される複合ボードは、ＡＳＴＭ標準Ｃ４７３‐１０に従う試験プロトコルに合致する。例えば、一部の実施形態では、ボードが１／２インチの厚さで成型されるとき、乾燥ボードは、例えば、少なくとも約６８ｌｂｆ、少なくとも約７０ｌｂｆ、少なくとも約７２ｌｂｆ、少なくとも約７４ｌｂｆ、少なくとも約７５ｌｂｆ、少なくとも約７６ｌｂｆ、少なくとも約７７ｌｂｆなど、ＡＳＴＭ Ｃ４７３‐１０（方法Ｂ）に従って決定される通り、少なくとも約６５ｌｂｆ（重量ポンド）の釘引き抜き抵抗を有する。様々な実施形態では、釘引き抜き抵抗は、約６５ｌｂｆから約１００ｌｂｆ、約６５ｌｂｆから約９５ｌｂｆ、約６５ｌｂｆから約９０ｌｂｆ、約６５ｌｂｆから約８５ｌｂｆ、約６５ｌｂｆから約８０ｌｂｆ、約６５ｌｂｆから約７５ｌｂｆ、約６８ｌｂｆから約１００ｌｂｆ、約６８ｌｂｆから約９５ｌｂｆ、約６８ｌｂｆから約９０ｌｂｆ、約６８ｌｂｆから約８５ｌｂｆ、約６８ｌｂｆから約８０ｌｂｆ、約７０ｌｂｆから約１００ｌｂｆ、約７０ｌｂｆから約９５ｌｂｆ、約７０ｌｂｆから約９０ｌｂｆ、約７０ｌｂｆから約８５ｌｂｆ、約７０ｌｂｆから約８０ｌｂｆ、約７２ｌｂｆから約１００ｌｂｆ、約７２ｌｂｆから約９５ｌｂｆ、約７２ｌｂｆから約９０ｌｂｆ、約７２ｌｂｆから約８５ｌｂｆ、約７２ｌｂｆから約８０ｌｂｆ、約７２ｌｂｆから約７７ｌｂｆ、約７２ｌｂｆから約７５ｌｂｆ、約７５ｌｂｆから約１００ｌｂｆ、約７５ｌｂｆから約９５ｌｂｆ、約７５ｌｂｆから約９０ｌｂｆ、約７５ｌｂｆから約８５ｌｂｆ、約７５ｌｂｆから約８０ｌｂｆ、約７５ｌｂｆから約７７ｌｂｆ、約７７ｌｂｆから約１００ｌｂｆ、約７７ｌｂｆから約９５ｌｂｆ、約７７ｌｂｆから約９０ｌｂｆ、約７７ｌｂｆから約８５ｌｂｆまたは約７７ｌｂｆから約８０ｌｂｆであり得る。
【0119】
一部の実施形態では、ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３‐１０の方法Ｂに従って決定される通り、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といった、少なくとも約１１ｌｂｆの平均コア硬度を有し得る。一部の実施形態では、ボードは、例えば、約１１ｌｂｆから約２２ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約２１ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約２０ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約１９ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約１８ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約１７ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約１６ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約１５ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約１４ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約１３ｌｂｆ、約１１ｌｂｆから約１２ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約２５ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約２２ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約２１ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約２０ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約１９ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約１８ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約１７ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約１６ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約１５ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約１４ｌｂｆ、約１２ｌｂｆから約１３ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約２５ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約２２ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約２１ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約２０ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約１９ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約１８ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約１７ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約１６ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約１５ｌｂｆ、約１３ｌｂｆから約１４ｌｂｆ、約１４ｌｂｆから約２５ｌｂｆ、約１４ｌｂｆから約２２ｌｂｆ、約１４ｌｂｆから約２１ｌｂｆ、約１４ｌｂｆから約２０ｌｂｆ、約１４ｌｂｆから約１９ｌｂｆ、約１４ｌｂｆから約１８ｌｂｆ、約１４ｌｂｆから約１７ｌｂｆ、約１４ｌｂｆから約１６ｌｂｆ、約１４ｌｂｆから約１５ｌｂｆ、約１５ｌｂｆから約２５ｌｂｆ、約１５ｌｂｆから約２２ｌｂｆ、約１５ｌｂｆから約２１ｌｂｆ、約１５ｌｂｆから約２０ｌｂｆ、約１５ｌｂｆから約１９ｌｂｆ、約１５ｌｂｆから約１８ｌｂｆ、約１５ｌｂｆから約１７ｌｂｆ、約１５ｌｂｆから約１６ｌｂｆ、約１６ｌｂｆから約２５ｌｂｆ、約１６ｌｂｆから約２２ｌｂｆ、約１６ｌｂｆから約２１ｌｂｆ、約１６ｌｂｆから約２０ｌｂｆ、約１６ｌｂｆから約１９ｌｂｆ、約１６ｌｂｆから約１８ｌｂｆ、約１６ｌｂｆから約１７ｌｂｆ、約１７ｌｂｆから約２５ｌｂｆ、約１７ｌｂｆから約２２ｌｂｆ、約１７ｌｂｆから約２１ｌｂｆ、約１７ｌｂｆから約２０ｌｂｆ、約１７ｌｂｆから約１９ｌｂｆ、約１７ｌｂｆから約１８ｌｂｆ、約１８ｌｂｆから約２５ｌｂｆ、約１８ｌｂｆから約２２ｌｂｆ、約１８ｌｂｆから約２１ｌｂｆ、約１８ｌｂｆから約２０ｌｂｆ、約１８ｌｂｆから約１９ｌｂｆ、約１９ｌｂｆから約２５ｌｂｆ、約１９ｌｂｆから約２２ｌｂｆ、約１９ｌｂｆから約２１ｌｂｆ、約１９ｌｂｆから約２０ｌｂｆ、約２１ｌｂｆから約２５ｌｂｆ、約２１ｌｂｆから約２２ｌｂｆまたは約２２ｌｂｆから約２５ｌｂｆといった、約１１ｌｂｆから約２５ｌｂｆのコア硬度を有し得る。
【0120】
一部の実施形態では、濃縮層は、ボードコアの平均乾燥コア硬度より少なくとも約１．５倍大きい、平均乾燥コア硬度を有し、平均コア硬度は、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、ＡＳＴＭ Ｃ−４７３−１０に従って測定され、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、数学的に適切ないかなる上限をも有し得る。
【0121】
曲げ強度に関して、一部の実施形態では、厚さ１／２インチのボード中に成型されるとき、乾燥ボードは、ＡＳＴＭ標準Ｃ４７３‐１０に従って決定される通り、縦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、例えば、約３６ｌｂｆから約５５ｌｂｆ、約３６ｌｂｆから約５０ｌｂｆ、約３６ｌｂｆから約４５ｌｂｆ、約３６ｌｂｆから約４０ｌｂｆ、約３６ｌｂｆから約３８ｌｂｆ、約３８ｌｂｆから約６０ｌｂｆ、約３８ｌｂｆから約５５ｌｂｆ、約３８ｌｂｆから約５０ｌｂｆ、約３８ｌｂｆから約４５ｌｂｆ、約３８ｌｂｆから約４０ｌｂｆ、約４０ｌｂｆから約６０ｌｂｆ、約４０ｌｂｆから約５５ｌｂｆ、約４０ｌｂｆから約５０ｌｂｆまたは約４０ｌｂｆから約４５ｌｂｆといった、約３６ｌｂｆから約６０ｌｂｆの縦方向曲げ強度を有し得る。様々な実施形態では、ボードは、例えば、約１０７ｌｂｆから約１２５ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆから約１２０ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆから約１１５ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆから約１１２ｌｂｆ、約１０７ｌｂｆから約１１０ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆから約１３０ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆから約１２５ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆから約１２０ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆから約１１５ｌｂｆ、約１１０ｌｂｆから約１１２ｌｂｆ、約１１２ｌｂｆから約１３０ｌｂｆ、約１１２ｌｂｆから約１２５ｌｂｆ、約１１２ｌｂｆから約１２０ｌｂｆまたは約１１２ｌｂｆから約１１５ｌｂｆといった、約１０７ｌｂｆから約１３０ｌｂｆの幅方向曲げ強度を有し得る。
【0122】
有利なことに、本明細書に記載する通りの様々なボードの密度における様々な実施形態では、乾燥石膏ボードは、例えば、約１７０ｐｓｉ（１，１７０ｋＰａ）から約１，０００ｐｓｉ（６，９００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉから約９００ｐｓｉ（６，２００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉから約８００ｐｓｉ（５，５００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉから約７００ｐｓｉ（４，８００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉから約６００ｐｓｉ（４，１００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉから約５００ｐｓｉ（３，４５０ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉから約４５０ｐｓｉ（３，１００ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉから約４００ｐｓｉ（２，７６０ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉから約３５０ｐｓｉ（２，４１０ｋＰａ）、約１７０ｐｓｉから約３００ｐｓｉ（２，０７０ｋＰａ）または約１７０ｐｓｉから約２５０ｐｓｉ（１，７２０ｋＰａ）といった、少なくとも約１７０ｐｓｉの圧縮強度を有し得る。一部の実施形態では、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。加えて、一部の実施形態では、圧縮強度は前述のポイントのうちのいずれか二つに縛られ得る。例えば、圧縮強度は、約４５０ｐｓｉと約１，０００ｐｓｉとの間（例えば、約５００ｐｓｉと約９００ｐｓｉとの間、約６００ｐｓｉと約８００ｐｓｉとの間など）であり得る。圧縮強度は、ペンシルベニア州バトラーのＡｐｐｌｉｅｄ Ｔｅｓｔ ＳｙｓｔｅｍｓよりＡＴＳ機械型式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得る。１インチ／ｍｉｎの速度で、継続的に衝撃を与えずに荷重をかける。
【0123】
濃縮層およびその利点の少なくとも一部によって、驚くほどかつ予想外に、これらの標準（例えば、釘引き抜き抵抗、曲げ強度およびコア硬度）は、本明細書に記載する通り、超低密度ボード（例えば、約３２ｐｃｆ以下、３１ｐｃｆ以下、３０ｐｃｆ以下、２９ｐｃｆ以下、２８ｐｃｆ以下、２７ｐｃｆ以下、２６ｐｃｆ以下など、約３３ｐｃｆ以下）に関してまでも合致し得る。さらに、一部の実施形態では、本開示の実施形態が製造効率性を提供するように、全体でより少ない増強添加物を使用して、より軽く、より弱く、および／もしくはより柔らかいコアを持ち、ならびに／または全体の水使用量をより少なくしながら、これらの標準に驚くほど合致し得る。
【0124】
複合石膏ボードの調製プロセス本開示の実施形態による複合石膏ボードは、典型的な石膏ウォールボードの製造ライン上で作製され得る。例えば、ボード製造技術は、例えば、米国特許第７，３６４，６７６号および米国特許出願公開第２０１０／０２４７９３７号に記載されている。手短に言えば、プロセスは通常、動くコンベア上にカバーシートを送り出すことを伴う。石膏ボードは普通、「正面を下にして」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においての「正面」カバーシートである。
【0125】
本開示の態様により、二つの別個のスラリーを形成する。一つのスラリーは、ボードコアを形成するのに使用される漆喰スラリーであり、他方のスラリーは、濃縮層を形成するのに使用される。濃縮層は、例えば、硬化石膏といった硬化材料に水和する、漆喰などのセメント系材料を含む、いかなる好適な材料より形成され得る。したがって、様々な実施形態では、所望のセメント系材料を包含するスラリーを調製し得る。本明細書に記載する通り、ボードコアおよび濃縮層の両方が漆喰スラリーより形成される、一部の実施形態では、ボードコア形成用の漆喰スラリーは、一部の実施形態で濃縮層作製用に使用される漆喰スラリーのＷＳＲより低いＷＳＲを有し得る。
【0126】
本明細書に述べる通り、密度パラメータを達成する限りにおいて、ある泡または軽量の材料が濃縮層のスラリー中に含まれ得るが、発泡剤（または他の軽量な材料）は概して、より低い密度を提供するように、ボードコアのスラリー中により多くみられる。一部の実施形態では、増強剤の濃度は、濃縮層中でより高い場合があり、ある増強剤は、一部の実施形態によってはボードコアのスラリー中に存在さえしなくともよい。したがって、それぞれのミキサーへの供給ラインはそれに応じて調整でき、充分に当業者のレベルの範囲内である。
【0127】
二つのスラリーはいかなる好適な手法でも形成し得る。例えば、原材料を撹拌しそれぞれのスラリーを形成する、二つの別個のミキサーを使用し得る。ミキサーは連続、または非接続であり得る。代替として、一つのミキサーを使用して、両方のスラリー流を発現させ得る。図２は、本開示によりスラリーがどのように形成され得るかの例を示す、代替の概略フロー図を示す。図２の描写Ａに見られる通り、単一のミキサーを使用し得る一方、描写ＢおよびＣでは、二つのスラリーを、例えば、所望の通り「ピンミキサー」または「ピンレスミキサー」の形態である、別個のミキサーで形成する。流れ図ＢおよびＣに見られる通り、効率のために所望される場合、濃縮層に塗布するのに必要なスラリーの量が、ボードコアを形成するのに塗布されるスラリーの量より少ないため、濃縮層に使用するミキサーは、一部の実施形態では、より小さい混合容積を有し得る。「主」ミキサー（すなわち、ボードコアのスラリー形成用）は、本体および排出導管（例えば、当該技術分野で知られる通りのゲート・キャニスター・ブート設備、または米国特許第６，４９４，６０９号および第６，８７４，９３０号に記載される通りの改良排出口設計（ＭＯＤ）設備）を備える。三つの描写Ａ〜Ｃすべてに見られる通り、発泡剤はミキサーの排出導管に（例えば、米国特許第５，６８３，６３５号および第６，４９４，６０９号に記載する通り、例えば、ゲートの中に）追加し得る。
【0128】
図Ａは、ステップが一つのミキサー、すなわち、主ミキサー１００を使用して発生する、実施形態を示す。漆喰１０２および水１０４が、主ミキサー１００の中に挿入される一方、泡１０６は、改良排出口設計またはキャニスターを含み得る、排出導管１０８の下流に挿入され、泡は主ミキサー１００の胴体には挿入されないことを意味する。本質的に泡がない、スラリー１１０の一部分は、出口ポートからミキサー１００よりそらされ、例えば、濃縮層のスラリー１１２を形成するように、概して排出導管１０８から離れる。主ミキサー１００は、加圧スラリーラインを流れる、濃縮層のスラリー用のより小さい排出ポートから、無発泡スラリー１１０を追い出すポンプとして働く。湿潤形態１１４の添加物、特に増強添加物は、注入ポートを通って加圧スラリーラインの中に注入される。当業者のレベルの範囲内では判定され得るが、ラインは、増強添加物を含むスラリーを均一に混合するのを可能にするのに充分長い方が望ましいことを本発明者が発見した。漆喰または水を別個に導入する必要はない。描写Ａに見られる通り、端部スラリー流１１６および１１８もまた、当該技術分野で知られる通り、端部に使用するために所望の硬度を有するように、泡なしで主ミキサー１００からそらし得る。
【0129】
図Ｂでは、二つのミキサー２００および２０２が連続して接続しているのを見ることができる。漆喰２０４および水２０６が、主ミキサー２００に追加される。泡２０８は、排出導管２１０（改良排出口設計またはキャニスターを包含し得る）の中で、主ミキサー２００の胴体の下流に追加される。したがって、泡のないスラリー２１２は、出口ポートを通ってミキサー２００から出て、濃縮層用のより小さい二次ミキサー２０２の中に挿入することができ、増強添加物を含む乾燥および湿潤添加物２１４（例えば、別個のラインを経由して）は、所望の通りの濃縮効果を提供するように、別個に追加され得る。端部スラリー流２１４および２１６もまた、主排出２１０とは別のポートから出るように示されており、そこで泡を最小化し、所望されるスラリー流の硬度を提供する。
【0130】
図Ｃでは、二つのミキサー３００および３０２があるが、スラリーは別個に作製され、各ミキサーは所望の通り、漆喰および水に対してそれぞれの投入量を有することを見ることができる。特に、漆喰３０４および水３０６が、主ミキサー３００の中に追加される。泡３０８は、排出導管３１０（米国特許第６，４９４，６０９号および第６，８７４，９３０号に記載される通り、キャニスターまたは改良排出口設計を包含し得る）の中で、主ミキサー３００の胴体の下流に追加される。端部スラリー流３１２および３１４は、主排出３１０とは別のポートから出て、そこで泡を最小化し、所望されるスラリー流の硬度を提供し得る。濃縮層のスラリー３１６を形成するための二次ミキサー３０２では、漆喰および水３１８、３２０を追加し混合し得る。本明細書に記載する通り、増強添加物を含む乾燥および湿潤添加物（例えば、別個のラインを経由して）を、濃縮層ミキサー３０２の中に挿入し得る。そのため、濃縮層のスラリー３１６は、主ミキサー３００の中で形成されるコアのスラリーとは別個に調製される。
【0131】
一部の実施形態では、端部スラリーは、主ミキサーの代わりに、所望の通り、濃縮層ミキサーから抽出され得る。端部は、一部の実施形態では、ボードコアより密度が高くなり得、例えば、濃縮層と同じ密度を有し得る。例えば、濃縮層が横向きになると、濃縮層のスラリーの一部分は、一つの境界に関する図５および６に見られる通り、最終製品の端部を形成するように、ローラーの境界の周りに流れ得る。ローラーの長さは、この方式による端部の形成を受け入れるように構成され得る（例えば、紙の幅より短くする）。
【0132】
一部の実施形態では、排出導管が、例えば、米国特許出願公開第２０１２／０１６８５２７号Ａ１（出願番号第１３／３４１，０１６号）および米国特許出願公開第２０１２／０１７０４０３号Ａ１（出願番号第１３／３４１，２０９号）に記載のものなど、単一の供給入口または複数の供給入口のいずれかを持つ、スラリー分配装置を含み得ることは、理解されるであろう。複数の供給入口を持つスラリー分配装置を使用する、それらの実施形態では、排出導管は、米国特許出願公開第２０１２／０１７０４０３号Ａ１に記載のものなど、好適な流れスプリッタを含み得る。
【0133】
当該技術分野において理解されるであろう通り、ボードは普通並行して継続的に、サンドイッチ構造に形成される。表カバーシートは、コンベア上を連続リボンとして動く。ミキサーから送り出された後、濃縮層のスラリーは、動く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知られる通り、所望の場合、硬い端部も、例えば、便宜のため濃縮層を形成する同じスラリー流より形成され得る。
【0134】
その後、ボードコアのスラリーが、濃縮層のスラリーを帯びる、動く表紙の上に塗布され、最終製品のボード前駆体である、サンドイッチ構造形態の湿潤アセンブリを形成するように、第２カバーシート（通常、「裏」カバーシート）で被覆される。裏（底部）カバーシートは任意で、濃縮層用と同じまたは異なる石膏スラリーより形成され得る、スキムコートを帯びてもよい。カバーシートは、紙、繊維マットまたは他のタイプの材料（例えば、金属の薄片、プラスチック、ガラスマット、セルロース系および無機充填剤のブレンドなどの不織布材料など）より形成されてもよい。一部の実施形態では、濃縮層は、ボードの主要な両側面に、すなわち、上部および底部シートの両方に結合関係で塗布される。
【0135】
それによって提供される湿潤アセンブリは、製品を所望の厚さに合わせて作る（例えば、成形板によって）形成工程に、および製品を所望の長さに切断する、一つ以上のナイフ部に運ばれる。湿潤アセンブリは、硬化石膏の連結する結晶性マトリクスを形成するように硬くなることが可能であり、余分な水は、乾燥プロセスを使用して（例えば、キルンを通ってアセンブリを輸送することで）除去される。驚くほどかつ予想外なことに、本開示により調製されるボードは、ボードの配置および組成物が、水への必要性が低い特徴を有するために、乾燥プロセスにおいて必要とする時間が有意に少ないことが分かっている。これは、エネルギー費用を削減するため有利である。
【0136】
また、石膏ボードの製造において、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排除するために、振動を使用するのが通常である。上のステップの各々、ならびにそのようなステップを実施するプロセスおよび機器は、当該技術分野において知られている。
【0137】
本発明はさらに、以下の実施形態の実施例によって示される。しかしながら、本発明は以下の実施形態によって限定されない。
【0138】
（１）（ａ）少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物より形成される硬化石膏を備える、ボードコアであって、乾燥密度および乾燥厚さを有し、第１および第２コア面を正対関係で画定する、ボードコアと、（ｂ）少なくとも水、漆喰および増強添加物より形成される、濃縮層であって、第１コア面に結合関係で配置され、ボードコアの乾燥密度より、少なくとも約１．１倍高い乾燥密度を有する、濃縮層と、を備え、
（ｉ）増強添加物が、コア形成において存在するとき、増強添加物は、ボードコア形成より濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）ボードコアの乾燥厚さは、濃縮層の乾燥厚さより大きい、複合石膏ボード。
【0139】
（２）濃縮層は、第１および第２濃縮層面を画定し、ボードはさらに、上部カバーシートを備え、第１濃縮層面は、上部カバーシートに面し、
第２濃縮層面は、第１コア面に面する、実施形態１に記載の複合石膏ボード。
【0140】
（３）ボードはさらに、底部カバーシートを備え、第２コア面は、底部カバーシートに面する、実施形態１または２に記載の複合石膏ボード。
【0141】
（４）上部および／または底部カバーシートは、少なくとも約０．０１４インチ（約０．０３６ｃｍ）の厚さを有する、実施形態２または３に記載の複合石膏ボード。
【0142】
（５）上部および／または底部カバーシートは、紙より形成され、約３８ｌｂ／ＭＳＦ（約１８５ｇ／ｍ２）から約５８ｌｂ／ＭＳＦ（約２８３ｇ／ｍ２）の坪量を有する、実施形態２〜４のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0143】
（６）上部および／または底部カバーシートは、約３８ｐｃｆ（約６１０ｋｇ／ｍ３）から約４２ｐｃｆ（約６７０ｋｇ／ｍ３）の密度を有する、実施形態２〜５のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0144】
（７）濃縮層の乾燥密度は、約３６ｐｃｆ（約５８０ｋｇ／ｍ３）から約４５ｐｃｆ（約７２０ｋｇ／ｍ３）である、実施形態１〜６のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0145】
（８）濃縮層の乾燥厚さは、約０．０３５インチ（約０．０９ｃｍ）から約０．０５インチ（約０．１３ｃｍ）である、実施形態１〜７のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0146】
（９）ボードコアの密度は、約２４ｐｃｆ（約３８０ｋｇ／ｍ３）から約４０ｐｃｆ（約６４０ｋｇ／ｍ３）である、実施形態１〜８のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0147】
（１０）ボードコアの厚さは、濃縮層の厚さより、約９倍から約１４倍厚い、実施形態１〜９のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0148】
（１１）増強添加物は、デンプンを備える、実施形態１〜１０のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0149】
（１２）デンプンは、ヒドロキシエチルデンプンもしくはヒドロキシプロピルデンプン、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態１１に記載の複合石膏ボード。
【0150】
（１３）デンプンは、アルファ化デンプンを含む、実施形態１１または１２に記載の複合石膏ボード。
【0151】
（１４）デンプンが、ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、アルファ化デンプンは、約２０センチポイズから約７００センチポイズの粘度を有する、実施形態１３に記載の複合石膏ボード。
【0152】
（１５）アルファ化デンプンは、ＶＭＡ法による約３０センチポイズから約２００センチポイズの粘度を有する、実施形態１４に記載の複合石膏ボード。
【0153】
（１６）デンプンは、濃縮層形成において、漆喰の重量で約５％から約４０％の量で含まれ、ボードコア形成において、漆喰の重量で約０％から約４％の量で含まれる、実施形態１１〜１５のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0154】
（１７）増強添加物は、ポリビニルアルコールおよび／またはホウ酸を備える、実施形態１〜１６のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0155】
（１８）増強添加物は、ポリビニルアルコールを含み、ポリビニルアルコールは、漆喰の重量で約１％から約５％の量で、濃縮層の中に存在し、漆喰の重量で約０％から約１％の量で、ボードコアの中に存在する、実施形態１７に記載の複合石膏ボード。
【0156】
（１９）増強添加物は、ホウ酸を含み、ホウ酸は、漆喰の重量で約０．１％から約１％の量で、濃縮層の中に存在し、漆喰の重量で約０％から約．約０．１％の量で、ボードコアの中に存在する、実施形態１７に記載の複合石膏ボード。
【0157】
（２０）増強添加物は、ナノセルロース、マイクロセルロースまたはそれらのいかなる組み合わせを備える、実施形態１〜１９のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0158】
（２１）ナノセルロース、マイクロセルロースまたはそれらのいかなる組み合わせは、漆喰の重量で約０．０５％から約１％の量で、濃縮層の中に存在し、漆喰の重量で約０％から約０．０１％の量で、ボードコアの中に存在する、実施形態２０に記載の複合石膏ボード。
【0159】
（２２）増強添加物は、石膏セメントを備える、実施形態１〜２１のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0160】
（２３）石膏セメントは、濃縮層形成において、漆喰の重量で約５％から約３０％の量で含まれ、ボードコア形成において、漆喰の重量で約０％から約１０％の量で含まれる、実施形態２２に記載の複合石膏ボード。
【0161】
（２４）コアおよび／または濃縮層はさらに、ポリリン酸塩より形成される、実施形態１〜２３のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0162】
（２５）ポリリン酸塩は、トリメタリン酸ナトリウム、トリメタリン酸カリウム、トリメタリン酸アンモニウム、トリメタリン酸リチウムまたはそれらのいかなる組み合わせである、実施形態２４に記載の複合石膏ボード。
【0163】
（２６）ポリリン酸塩は、濃縮層形成において、漆喰の重量で約０．２％から約０．４％の量で含まれ、ボードコア形成において、漆喰の重量で約０％から約０．２％の量で含まれる、実施形態２４または２５に記載の複合石膏ボード。
【0164】
（２７）コアおよび／または濃縮層はさらに、分散剤より形成される、実施形態１〜２６のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0165】
（２８）分散剤は、ナフタレンスルホン酸塩、ポリカルボン酸塩、リグノスルホン酸塩、スルホン化リグニンまたはそれらのいかなる組み合わせである、実施形態２７に記載の複合石膏ボード。
【0166】
（２９）分散剤は、濃縮層形成において、漆喰の重量で約０．１％から約０．２％の量で含まれ、ボードコア形成において、漆喰の重量で約０％から約０．４％の量で含まれる、実施形態２７または２８に記載の複合石膏ボード。
【0167】
（３０）ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３‐１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６８ｌｂの力の釘引き抜き抵抗を有する、実施形態１〜２９のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0168】
（３１）濃縮層は、ボードコアの平均コア硬度より、少なくとも約４倍大きい平均コア硬度を有し、平均コア硬度は、ＡＳＴＭ Ｃ−４７３−１０に従って測定される、実施形態１〜３０のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0169】
（３２）ボードコア形成用の水および漆喰は、水対漆喰の割合が約０．３から約０．７である、実施形態１〜３１のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0170】
（３３）濃縮層形成用の水および漆喰は、水対漆喰の割合が約０．７から約２．０である、実施形態１〜３２のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0171】
（３４）ボードは、約２４ｐｃｆ（約３８０ｋｇ／ｍ３）から約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）の密度を有する、実施形態１〜３３のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0172】
（３５）ボードは、約２４ｐｃｆ（約３８０ｋｇ／ｍ３）から約２９ｐｃｆ（約４６０ｋｇ／ｍ３）の密度を有する、実施形態１〜３３のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0173】
（３６）増強添加物は、以下、デンプン、ポリビニルアルコール、ホウ酸、ナノセルロース、マイクロセルロースおよび石膏セメントのうちの少なくとも二つを備える、実施形態１〜３５のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0174】
（３７）増強添加物は、デンプンがＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの粘度を有する、アルファ化デンプンと、ポリビニルアルコールと、ホウ酸とを備える、実施形態３６に記載の複合石膏ボード。
【0175】
（３８）増強添加物は、（ｉ）デンプンがＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの粘度を有する、アルファ化デンプンと、（ｉｉ）マイクロセルロースおよび／またはナノセルロースと、を備える、実施形態３６または３７に記載の複合石膏ボード。
【0176】
（３９）増強添加物は、デンプンがＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの粘度を有する、アルファ化デンプンと、石膏セメントと、を備える、実施形態３６〜３８のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0177】
（４０）増強添加物は、デンプンがＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの粘度を有する、アルファ化デンプンを備え、コアおよび／または濃縮層はさらに、ポリリン酸塩および分散剤より形成される、実施形態３６〜３９のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0178】
（４１）ポリリン酸塩は、トリメタリン酸ナトリウムであり、分散剤は、ナフタレンスルホン酸塩である、実施形態４０に記載の複合石膏ボード。
【0179】
（４２）ボードはさらに、上部カバーシートとボードコアとの間および／または底部カバーシートとボードコアとの間に配置される結合層を備え、結合層は、約０．０１インチ（約０．０３ｃｍ）から約０．０１５インチ（約０．０４ｃｍ）の厚さを有する、実施形態２〜４１のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0180】
（４３）濃縮層はさらに、繊維より形成される、実施形態１〜４２のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0181】
（４４）繊維は、サイジング剤を含む、実施形態４３に記載の複合石膏ボード。
【0182】
（４５）増強添加物は、少なくとも約３０，０００ダルトンの分子量を有する、生デンプンを備える、実施形態１〜４４のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0183】
（４６）（ａ）第１スラリー、少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、第１スラリーは、第１の水対漆喰の割合を有し、コアは、第１密度を有し、コアは、第１および第２コア面を正対関係で画定する、ボードコアと、（ｂ）少なくとも水、漆喰および増強添加物を備える、第２スラリーより形成される、濃縮層であって、第２スラリーは、第２の水対漆喰の割合を有し、濃縮層は、第１コア面に結合関係で配置され、濃縮層は、ボードコアの密度より少なくとも約１．１倍高い密度を有する、濃縮層と、を備え、
（ｉ）増強添加物が、第１スラリーの中に存在するとき、増強添加物は、第１スラリー中より、第２スラリー中により高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）ボードコアは、濃縮層の厚さより大きい厚さを有し、
（ｉｉｉ）第２の水対漆喰の割合は、第１の水対漆喰の割合より少なくとも約１．２倍高い、複合石膏ボード。
【0184】
（４７）濃縮層は、第１および第２濃縮層面を画定し、ボードはさらに、上部カバーシートを備え、第１濃縮層面は、上部カバーシートに面し、
第２濃縮層面は、第１コア面に面する、実施形態４６に記載の複合石膏ボード。
【0185】
（４８）ボードはさらに、底部カバーシートを備え、第２コア面は、底部カバーシートに面する、実施形態４７に記載の複合石膏ボード。
【0186】
（４９）第２の水対漆喰の割合は、第１の水対漆喰の割合より少なくとも約１．４倍高い、実施形態４６〜４８のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0187】
（５０）濃縮層は、ボードコアの平均コア硬度より、少なくとも約１．５倍大きい平均コア硬度を有する、実施形態４６〜４９のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0188】
（５１）ボードコアは、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有する、実施形態４６〜５０のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0189】
（５２）ボードコアは、約２７ｐｃｆ以下の乾燥密度を有する、実施形態４６〜５１のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0190】
（５３）濃縮層は、ボードコア形成において使用される、少なくとも約１．２倍の増強添加物より形成される、実施形態４６〜５２のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0191】
（５４）ボードは、約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有し、ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３‐１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６８ｌｂの力の釘引き抜き抵抗を有する、実施形態４６〜５３のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0192】
（５５）増強添加物は、デンプンを備える、実施形態４６〜５４のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0193】
（５６）デンプンは、ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの粘度を有する、アルファ化デンプンを備える、実施形態５５に記載の複合石膏ボード。
【0194】
（５７）（ａ）少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、密度を有し、第１コア面を画定する、ボードコアと、（ｂ）少なくとも水、漆喰および増強添加物より形成される、濃縮層であって、第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）増強添加物が、コア形成において存在するとき、増強添加物は、ボードコア形成より濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）ボードコアは、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有し、
（ｉｉｉ）濃縮層は、ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
【0195】
（５８）濃縮層とボードコアとの密度差が、少なくとも約８ｐｃｆ（約１３０ｋｇ／ｍ３）である、実施形態５７に記載の複合石膏ボード。
【0196】
（５９）濃縮層は、ボードコアの平均コア硬度より、少なくとも約１．５倍大きい平均コア硬度を有する、実施形態５７または５８に記載の複合石膏ボード。
【0197】
（６０）濃縮層は、ボードコア形成において使用される、少なくとも約１．２倍の増強添加物より形成される、実施形態５７〜５９のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0198】
（６１）ボードは、約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有し、ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３‐１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６８ｌｂの力の釘引き抜き抵抗を有する、実施形態５７〜６９のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0199】
（６２）増強添加物は、デンプンを備える、実施形態５７〜６１のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0200】
（６３）（ａ）少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、密度を有し、第１コア面を画定する、ボードコアと、（ｂ）少なくとも水、漆喰および増強添加物より形成される、濃縮層であって、第１コア面に結合関係で配置され、ボードコアの密度より少なくとも約１．１倍高い密度を有する、濃縮層と、を備え、
（ｉ）増強添加物が、コア形成において存在するとき、増強添加物は、ボードコア形成より濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）濃縮層は、ボードコアのヤング率より、少なくとも約１．５倍高いヤング率を有し、
（ｉｉｉ）濃縮層は、ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
【0201】
（６４）増強添加物は、デンプンを備える、実施形態６３に記載の複合石膏ボード。
【0202】
（６５）濃縮層は、ボードコアの平均コア硬度より、少なくとも約１．５倍大きい平均コア硬度を有する、実施形態６３または６４に記載の複合石膏ボード。
【0203】
（６６）濃縮層は、ボードコア形成において使用される、少なくとも約１．２倍の増強添加物より形成される、実施形態６３〜６５のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0204】
（６７）ボードは、約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有し、ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３‐１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６８ｌｂの力の釘引き抜き抵抗を有する、実施形態６３〜６６のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0205】
（６８）（ａ）少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、第１コア面を画定する、ボードコアと、（ｂ）少なくとも水、漆喰および増強添加物より形成される、濃縮層であって、第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）増強添加物が、ボードコア形成において含まれるとき、増強添加物は、ボードコア形成より濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）ボードコアは、濃縮層の厚さより大きい厚さを有し、
（ｉｉｉ）濃縮層は、ボードコアの平均コア硬度より、少なくとも約１．５倍大きい、平均コア硬度を有する、複合石膏ボード。
【0206】
（６９）濃縮層は、ボードコア形成において使用される、少なくとも約１．２倍の増強添加物より形成される、実施形態６８に記載の複合石膏ボード。
【0207】
（７０）ボードは、約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有し、ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３‐１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６８ｌｂの力の釘引き抜き抵抗を有する、実施形態６８または６９に記載の複合石膏ボード。
【0208】
（７１）増強添加物は、デンプンを備える、実施形態６８〜７０のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0209】
（７２）デンプンは、ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの粘度を有する、アルファ化デンプンを備える、実施形態７１に記載の複合石膏ボード。
【0210】
（７３）ボードコアは、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有する、実施形態６８〜７２のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0211】
（７４）濃縮層は、ボードコアのヤング率より、少なくとも約１．５倍高いヤング率を有する、実施形態６８〜７３のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0212】
（７５）（ａ）少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、乾燥密度を有し、第１および第２コア面を正対関係で画定する、ボードコアと、（ｂ）少なくとも水、漆喰および増強添加物より形成される、濃縮層であって、第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）増強添加物が、コア形成において存在するとき、濃縮層は、ボードコア形成において使用される、少なくとも約１．２倍の増強添加物より形成され、
（ｉｉ）ボードコアは、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有し、
（ｉｉｉ）濃縮層は、ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
【0213】
（７６）ボードは、約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有し、ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３‐１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６８ｌｂの力の釘引き抜き抵抗を有する、実施形態７５に記載の複合石膏ボード。
【0214】
（７７）増強添加物は、デンプンを備える、実施形態７５または７５に記載の複合石膏ボード。
【0215】
（７８）デンプンは、ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの粘度を有する、アルファ化デンプンを備える、実施形態７７に記載の複合石膏ボード。
【0216】
（７９）ボードコアは、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有する、実施形態７５〜７８のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0217】
（８０）濃縮層は、ボードコアのヤング率より、少なくとも約１．５倍高いヤング率を有する、実施形態７５〜７９のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0218】
（８１）濃縮層とボードコアとの密度差が、少なくとも約８ｐｃｆ（約１３０ｋｇ／ｍ３）である、実施形態７５〜８０のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0219】
（８２）（ａ）少なくとも水、漆喰、ならびに任意で分散剤および／またはポリリン酸塩のうちの一つまたは両方より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、乾燥密度を有し、第１および第２コア面を正対関係で画定する、ボードコアと、（ｂ）少なくとも水、漆喰ならびにポリリン酸塩および分散剤のうちの一つまたは両方より形成される、濃縮層であって、第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）ポリリン酸塩および／または分散剤が、コア形成において存在するとき、ポリリン酸塩および／または分散剤は、ボードコア形成より濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）濃縮層は、ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
【0220】
（８３）濃縮層はさらに、増強添加物を原料とし、ボードコアは任意でさらに、増強添加物より形成され、増強添加物が、ボードコア形成において含まれるとき、増強添加物は、ボードコア形成より濃縮層形成において、より高い濃度で含まれる、実施形態８２に記載の複合石膏ボード。
【0221】
（８４）ボードコアは、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有する、実施形態８２または８３に記載の複合石膏ボード。
【0222】
（８５）ボードは、約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有し、ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３‐１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６８ｌｂの力の釘引き抜き抵抗を有する、実施形態８２〜８４のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0223】
（８６）増強添加物は、デンプンを備える、実施形態８２〜８５のいずれか一つに記載の複合石膏ボード。
【0224】
（８７）デンプンは、ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの粘度を有する、アルファ化デンプンを備える、実施形態８６に記載の複合石膏ボード。
【0225】
（８８）（ａ）漆喰、水および増強添加物を備える、第１スラリーを調製するステップと、（ｂ）濃縮層を形成するように、第１カバーシートに結合関係で第１スラリーを塗布するステップであって、濃縮層は、第１面および第２面を有し、第１濃縮層面は、第１カバーシートに面する、ステップと、
（ｃ）第２スラリーを形成するように、少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物を混合するステップと、
（ｄ）第１面および第２面を有するボードコアを形成するように、濃縮層に結合関係で第２スラリーを塗布するステップであって、第１ボードコア面は、第２濃縮層面に面する、ステップと、
（ｅ）ボード前駆体を形成するように、第２ボードコア面に結合関係で第２カバーシートを塗布するステップと、
（ｆ）ボードを形成するように、ボード前駆体を乾燥させるステップと、を含み、
ｉ．第２スラリーが、増強添加物を包含するとき、増強添加物は、第２スラリーより第１スラリー中でより濃縮され、
ｉｉ．乾燥すると、ボードコアは、濃縮層の厚さより大きい厚さを有する、複合石膏ボードを作製する方法。
【0226】
（８９）乾燥すると、濃縮層は、ボードコアの密度より、少なくとも約１．１倍高い密度を有する、実施形態８８に記載の方法。
【0227】
（９０）濃縮層とボードコアとの密度差が、少なくとも約８ｐｃｆ（約１３０ｋｇ／ｍ３）である、実施形態８８または８９に記載の方法。
【0228】
（９１）ボードは、約２４ｐｃｆ（約３８０ｋｇ／ｍ３）から約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）の密度を有する、実施形態８８〜９０のいずれか一つに記載の方法。
【0229】
（９２）ボードは、約２４ｐｃｆ（約３８０ｋｇ／ｍ３）から約２９ｐｃｆ（約４６０ｋｇ／ｍ３）の密度を有する、実施形態８８〜９１のいずれか一つに記載の方法。
【0230】
（９３）ボードは、約３３ｐｃｆ以下の密度と、ＡＳＴＭ Ｃ４７３‐１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６８ｌｂの力の釘引き抜き抵抗と、を有する、実施形態８８〜９２のいずれか一つに記載の方法。
【0231】
（９４）ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３‐１０の方法Ｂに従う、少なくとも約７２ｌｂの力の釘引き抜き抵抗を有する、実施形態８８〜９３のいずれか一つに記載の方法。
【0232】
（９５）第２スラリーはさらに、漆喰を備える、実施形態８８〜９４のいずれか一つに記載の方法。
【0233】
（９６）第１スラリーは、第１ミキサーの中で混合され、第２スラリーは、第２ミキサーの中で混合される、実施形態９５に記載の方法。
【0234】
（９７）増強添加物は、デンプンを備える、実施形態８８〜９６のいずれか一つに記載の方法。
【0235】
（９８）デンプンは、ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの粘度を有する、アルファ化デンプンを備える、実施形態９７に記載の方法。
【0236】
（９９）乾燥すると、濃縮層は、約０．０２インチ（約０．０５ｃｍ）から約０．２インチ（約０．５ｃｍ）の厚さを有する、実施形態８８〜９８のいずれか一つに記載の方法。
【0237】
（１００）第１スラリーは、第２スラリー中に包含される増強添加物の少なくとも約１．２倍を包含する、実施形態８８〜１００のいずれか一つに記載の方法。
【0238】
（１０１）乾燥すると、濃縮層は、ボードコアの平均コア硬度より、少なくとも約１．５倍大きい平均コア硬度を有する、実施形態８８〜１００のいずれか一つに記載の方法。
【0239】
（１０２）（ａ）約０．７から約２の水対漆喰の割合を有する、第１スラリーを形成するように、少なくとも水、漆喰および増強添加物を混合するステップと、（ｂ）第１面および第２面を有する濃縮層を形成するように、第１カバーシートに結合関係で第１スラリーを塗布するステップと、
（ｃ）約０．３から約１．１の水対漆喰の割合を有する、第２スラリーを形成するように、少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物を混合するステップと、
（ｄ）第１密度を有するボードコアを形成するように、濃縮層に結合関係で第２スラリーを塗布するステップであって、ボードコアは、第１面および第２面を有し、第１ボードコア面は、濃縮層第１面に面し、第２濃縮層面は、第１カバーシートに面する、ステップと、
（ｅ）ボードを形成するように、第２コア面に結合関係で第２カバーシートを塗布するステップと、
（ｆ）ボードを乾燥させるステップと、を含み、
ｉ．第２スラリーが、増強添加物を包含するとき、増強添加物は、第２スラリーより第１スラリー中でより濃縮され、
ｉｉ．乾燥すると、ボードコアは、濃縮層の厚さより大きい厚さを有する、複合石膏ボードを作製する方法。
【0240】
（１０３）乾燥すると、濃縮層は、ボードコアの密度より、少なくとも約１．１倍高い密度を有する、実施形態１０２に記載の方法。
【0241】
（１０４）乾燥すると、濃縮層は、約０．０２インチ（約０．０５ｃｍ）から約０．２インチ（約０．５ｃｍ）の厚さを有する、実施形態１０２または１０３に記載の方法。
【0242】
（１０５）第１スラリーは、第１ミキサーの中で混合され、第２スラリーは、第２ミキサーの中で混合される、実施形態１０２〜１０４のいずれか一つに記載の方法。
【0243】
（１０６）第２ミキサーは、第１ミキサーより大きい混合容積を有する、実施形態１０５に記載の方法。
【0244】
（１０７）第２カバーシートとボードコアとの間に、結合層を塗布するステップをさらに含む、実施形態１０２〜１０６のいずれか一つに記載の方法。
【0245】
（１０８）ボードは、約２４ｐｃｆ（約３８０ｋｇ／ｍ３）から約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）の密度を有する、実施形態１０２〜１０７のいずれか一つに記載の方法。
【0246】
（１０９）ボードは、約２４ｐｃｆ（約３８０ｋｇ／ｍ３）から約２９ｐｃｆ（約４６０ｋｇ／ｍ３）の密度を有する、実施形態１０２〜１０８のいずれか一つに記載の方法。
【0247】
（１１０）ボードは、約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）以下の密度と、ＡＳＴＭ Ｃ４７３‐１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６８ｌｂの力の釘引き抜き抵抗と、を有する、実施形態１０２〜１０９のいずれか一つに記載の方法。
【0248】
（１１１）ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３‐１０の方法Ｂに従う、少なくとも約７２ｌｂの力の釘引き抜き抵抗を有する、実施形態１０２〜１１０のいずれか一つに記載の方法。
【0249】
（１１２）増強添加物は、デンプンを備える、実施形態１０２〜１１１のいずれか一つに記載の方法。
【0250】
（１１３）デンプンは、ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの粘度を有する、アルファ化デンプンを備える、実施形態１１２に記載の方法。
【0251】
（１１４）乾燥すると、濃縮層は、ボードコアの平均コア硬度より、少なくとも約１．５倍大きい平均コア硬度を有する、実施形態１０２〜１１３のいずれか一つに記載の方法。
【0252】
前述は単に実施形態の例であることに、留意すべきである。他の例示的な実施形態は、本明細書の全記載から明らかである。これらの実施形態の各々を、本明細書に提供する他の実施形態と様々に組み合わせて使用してもよいことは、当業者には理解されるであろう。
【0253】
以下の実施例では、さらに本発明を説明するが、もちろん決して、その範囲を限定すると解釈されるべきではない。
【0254】
実施例１本実施例は、本開示の原理に従う、異なるタイプのボードサンプルの強度の特徴を実証する。
【0255】
具体的には、三つの異なるボードを試験した。ボード１は、濃縮層のない比較用ボードであった。ボード２および３は、各々が本開示の原理に従って、濃縮層およびボードコアを包含する、複合石膏ボードであった。各ボードは、表紙も裏紙も含まない、約２６ｐｃｆの合成密度で、約１／２インチの厚さに調製された。
【0256】
各ボードは、図１に示す全般的な配置に従い、６インチ×６インチの実験室サンプルとして生成された。各ボードは、４８ｌｂ／ＭＳＦの坪量を有する表紙と、４２ｌｂ／ＭＳＦ（ＭＳＦ＝１０００ｆｔ２）の坪量を有する裏紙とを包含した。各ボードの濃縮層（存在する場合）およびボードコアのそれぞれの厚さおよび密度を、表１Ａおよび１Ｂに提供する。
【0257】
増強添加物は、ＶＭＡ法に従って決定された、７７３センチポイズの粘度を有するアルファ化トウモロコシデンプンであった。ボード２および３では、増強添加物が、ボードコア中より濃縮層中でより濃縮されたことが表１Ａおよび１Ｂに見ることができる。
【0258】
釘引き抜き抵抗は、ＡＳＴＭ ４７３‐１０の方法Ｂに従って試験された。釘引き抜き値は表１Ｃで報告する。
【0259】
【表1A】
【0260】
【表1B】
【0261】
【表1C】
【0262】
表１Ｃから分かり得る通り、比較サンプル（ボード１）は、低い釘引き抜き抵抗値を有する一方、複合ボード２および３の両方は、釘引き抜き抵抗の向上を呈した。したがって、本実施例は、本開示による改良された複合設計は、表紙に隣接する濃縮層を取り入れることによって、釘引き抜き抵抗を強化することを示す。濃縮層は、本開示の原理に従って、考慮すべき厚さによって、望ましい釘引き抜き抵抗に寄与する。
【0263】
実施例２本実施例は、濃縮層を表す石膏円板における、様々なデンプンの強度への効果を実証する。各組成物は表２に説明する原料を含むが、表３に示す通り、デンプンのタイプが異なった。特に組成物２Ａは、デンプンを全く含まない、比較用の組成物であった。組成物２Ｂは、米国特許第２０１４／０１１３１２４号Ａ１で説明される通り、ＶＭＡ法に従って測定されるような、８０ｃＰの粘度を有するアルファ化デンプンの形態である、加熱デンプンを含んでいた。組成物２Ｃ〜２Ｏは、表３に示す通り、様々な生デンプンのうちの一つを含んだ。
【0264】
【表2】
【0265】
円板は、別個のスラリー組成物２Ａ〜２Ｏより調製された。比較組成物２Ａでは、デンプンがないため、総重量は７９９．８ｇであった。各組成物は、組み合わせられた乾燥および湿潤混合物より調製された。各湿潤混合物は、Ｃｏｎａｉｒ Ｃｏｒｐ．（ニュージャージー州イーストウィンザー）から市販されているＷａｒｉｎｇブレンダー（型式ＣＢ１５）のミキシングボウルの中で、水、分散剤、抑制剤１％溶液、分散剤およびトリメタリン酸ナトリウム１０％溶液の重さを量ることで調製された。トリメタリン酸ナトリウム１０％溶液は、トリメタリン酸ナトリウムの割合１０（重量）を、水９０（重量）の割合で溶解することによって調製し、一方、抑制剤１％溶液は、ジエチレントリアミン五酢酸の五ナトリウム塩（ミシガン州ミッドランドのＤＯＷ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＶｅｒｓｅｎｅ（登録商標） ８０）の水溶液から成り、Ｖｅｒｓｅｎｅｘ（登録商標） ８０の割合１（重量）を水９９（重量）の割合で混合することによって調製された。残りの原料、特に、漆喰、耐熱促進剤およびデンプン（存在する場合）は重さを量り、乾燥混合物の中で調製された。耐熱促進剤は、すりつぶした粉末石膏およびデキストロースから成っていた。乾燥混合物は、湿潤原料と共にブレンダーの中に注がれ、５秒間浸され、その後１５秒間高速で混合された。
【0266】
円板の密度（したがって、重量）を減少させるために、泡を追加した。泡の調製のため、Ｈｙｏｎｉｃ（登録商標）ＰＦＭ‐３３石鹸（ペンシルベニア州アンブラーのＧＥＯ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌから市販されている）の０．５％溶液を形成して、その後、空気泡を作るように空気と混合した。泡発生器を使用して、空気泡をスラリーに追加した。泡発生器は、乾燥した最終円板の密度３８ｐｃｆを入手するのに充分な速度で動作させた。
【0267】
泡の追加後、スラリーは即座に、円板サンプルを形成するのに適した型のリング（内径４”および厚さ０．５”）タイプの中に注がれた。型の表面は、カリフォルニア州サンディエゴのＷＤ−４０ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＷＤ４０（登録商標）の形態である潤滑剤で、予め噴霧されていた。スラリーは、型のリング上部のわずかに上にある地点に注がれた。余分なスラリーは、石膏が型にはまるとすぐに、こすり落とされた。円板が型の中で硬くなった後、円板は型から取り除かれ、３００°Ｆ（１４９℃）で６０分間加熱され、その後、１１０°Ｆ（４３℃）で約４８時間、一定の重量に到達するまで乾燥された。オーブンからの除去に続き、円板は、室温で１時間冷却することができた。最終円板は、４インチ（１０．１６ｃｍ）の直径および０．５インチ（１．２７ｃｍ）の厚さという寸法であった。
【0268】
強度は、圧縮強度および釘引き抜き抵抗を測定することによって試験された。釘引き抜き抵抗は、ＡＳＴＭ ４７３‐１０、方法Ｂに従って試験された。圧縮強度は、ＭＴＳ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐ．（ミネソタ州エデンプレイリー）からＳＡＴＥ（登録商標） Ｅ／Ｍ Ｓｙｓｔｅｍｓ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した。衝撃を加えずに、０．０４インチ／ｍｉｎの速度で（１５から４０ｐｓｉ／ｓの一定の割合により）継続的に荷重をかけた。結果を表３に示す。
【0269】
【表3-1】
【0270】
【表3-2】
【0271】
【表3-3】
【0272】
デンプンが濃縮層に使用される実施形態では、強度に関する性能の向上が示す通り、加熱デンプンおよび生デンプンの両方が、強度を向上させるための増強添加物として利点を有することを、本実施例は示している。表３から分かる通り、生デンプンおよび加熱デンプンは、デンプンなしの比較組成物を上回る、考慮すべき強度の向上を示し、値の多くが、デンプンなしの対照群の強度より約５０％以上、デンプンなしの対照群の強度より約７５％以上、またはデンプンなしの対照群の強度よりおおよそ１００％以上高かった。
【0273】
所望のデンプンが、強度向上のために石膏結晶間に追加の結合を提供することから、本発明の様々な実施形態により、加熱デンプンおよび生デンプンの両方から示される、円板に見られる強度の向上は、一部の実施形態による、石膏ウォールボードの濃縮層におけるこれらのデンプンの有用性を示す。デンプンは、強度を向上させるのに効果的であり、それによって、酸変性の移動デンプンによる場合に反して、移動の欠如を示唆した。それゆえ、実施例は、デンプンが濃縮層において効果的であろうことを示している。
【0274】
実施例３本実施例は、濃縮層における任意での繊維の使用を実証する。具体的には、二つのタイプのスラリーが調製された。各スラリーはその後、製造ラインの湿潤境界上で調製され試される、別個の生産ボードの中で濃縮層を形成するように使用された。一つのタイプのスラリー（組成物３Ａ）は、繊維を全く包含せず、他方のタイプのスラリー（組成物３Ｂ）は、０．５インチ（２５，４００μｍ）の繊維長および１５．２４〜１６．５１μｍの直径を有し、それによって、約１５４０対約１６７０のアスペクト比（長さ÷直径）を有するガラス繊維を包含していた。ガラス繊維は、Ｊｏｈｎｓ Ｍａｎｖｉｌｌｅ Ｉｎｃ．，（コロラド州デンバー）から市販されている、ＤｕｒａＣｏｒｅ（登録商標） ＳＦ＋ １／２Ｍ３００のチョップドストランドの形態であった。
【0275】
説明のみの目的で、濃縮層に対する通常の代表的な処方範囲が表４に提供され、低および高の縦列は、実施形態によって低と高との間にある所望される原料範囲の例を示唆するように提供される。他の代表的な処方および実施形態は、提供された原料に対する範囲を含め、本明細書の全体の記載から用意に解明されるであろう。試した処方を表５Ａおよび５Ｂに提供する。表５Ａおよび５Ｂに見られ得る通り、ガラス繊維の違いのほかは、二つの処方は同一であった。
【0276】
【表4】
【0277】
【表5A】
【0278】
【表5B】
【0279】
耐熱促進剤は、細かくした粉末石膏およびデキストロースから成っていた。各スラリー組成物は、コアを調製する主ミキサーとは別に、濃縮層専用の二次ミキサーの中で混ぜ合わせられた、乾燥および湿潤原料から調製された。トリメタリン酸ナトリウム、抑制剤および分散剤を液状で追加した。抑制剤は、ジエチレントリアミン五酢酸の五ナトリウム塩（ミシガン州ミッドランドのＤＯＷ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＶｅｒｓｅｎｅｘ（登録商標） ８０）の形態であった。分散剤は、ポリナフタレンスルホン酸カルシウム塩（ｐｏｌｙ ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅ ｃａｌｃｉｕｍ ｓａｌｔ）（カナダ、カンディアクのＲｕｅｔｇｅｒｓ Ｐｏｌｙｍｅｒｓから販売されているＤＵＲＡＳＡＲ（登録商標））の形態であった。アラムは任意で、所望の場合、石膏の水和速度を修正するために含まれ得る。
【0280】
泡が濃縮層中に含まれ、両スラリーから生成された濃縮層の密度は、乾燥時で３６ｐｃｆであった。泡の調製には、ＳＴＥＯＬ（登録商標） ＣＳ２３０およびＰｏｌｙｓｔｅｐ ２５発泡剤（イリノイ州ノースフィールドのＳｔｅｐａｎ Ｃｏ．から市販されている）の混合物の溶液を形成し、その後、泡発生器を使用して空気泡を作るように、空気と混合した。二次ミキサーで、空気泡をスラリーに追加した。追加した泡の量は、重量で発泡剤の１％であった。発泡剤（１％溶液）は、水の割合１００（重量）の中に、発泡剤１（重量）の割合を溶解することによって調製した。
【0281】
当該技術分野でよく知られる通り、製造ライン上で試験ボードを調製するために、紙はコンベア上の連続ロールの上に放出された。濃縮層のスラリーは、二次ミキサーから送り出され、コンベアに沿って高速（６００フィート／ｍｉｎを上回る）で動いて、紙の上に広げられた。従動ローラーが紙に対して直角に位置づけられ、紙に濃縮スラリーを塗るように使用された。ローラーは通常、紙が動く方向と反対の方向に回転する。スラリーが、最終的に完成ボード製品の端部を形成するように、紙の端部を超えて、ローラーの境界周辺を動くことが可能となるように、ローラーの長さは紙の幅よりわずかに短かった。ローラーは普通、紙の下の第２ローラーと連動し、ローラー間には、紙の厚さがローラーの間を動くことを可能にするのに充分な間隙がある。
【0282】
ローラーがスラリーの前進を妨害すると、回転ローラーの接線速度によって主に制御されて、スラリー頭部がローラーの背後でかつローラーの上流に形を成す。頭部は、広がりを提供して、入ってくる材料を減速するのを助けるスラリーの在庫であり、濃縮層および端部を形成するのに、適切な量のスラリーを準備する。スラリーは、頭部から拭き取られて、ローラーによってローラーの下流側へ運ばれ、紙上に再び堆積して、ボードの濃縮層になる箇所を広げるように拡散される。任意で、当該技術分野において知られる通り、頭部内に包含されるスラリーの密度をその後変化させる、使用する石鹸または泡の空気の量を変化させることによって、スラリーの体積を調製するために、頭部を制御するようレーザーを使用し得る。下流にはコアのスラリーが主ミキサーから濃縮層の上に堆積し、既知の技術を使用して、ボードの加工を完了する。
【0283】
図３〜６は、ガラス繊維なし（組成物３Ａ、図３および５）、および任意のガラス繊維あり（組成物３Ｂ、図４および６）のスラリーを使用した製造試験から、スラリー頭部（図３〜４）と、ローラー周辺の端部の形成（図５〜６）とを描写する画像を示す。組成物３Ａを使用して行う同一の試験が実施され、図３および５に示す状態を示した一方で、組成物３Ｂを使用して行う同一の試験が実施され、図４および６に示す状態を示した。
【0284】
図３〜４に見られる通り、濃縮層のスラリーは、ローラー４００または５００によって、紙カバーシート４０２または５０２に塗布された。図３に示すガラス繊維なしのスラリーが、ローラー４００の上流の紙４０２上に堆積し、堆積したスラリーは、波立って不均等なスラリー４０４として一列で、ローラー４００の方へ動いた。流体力学的不安定性４０８によって、望ましくない空気連行がもたらされ、ガラス繊維なしのスラリーは、結果としてより扇形のスラリー頭部４０６となった。一方、図４に示すガラス繊維ありのスラリーが、ローラー５００の上流の紙５０２上に堆積し、堆積したスラリーは、安定したより波の少ないスラリー５０４として一列で移動した。ガラス繊維ありのスラリーは、流動学的特性の変化の結果としての、より安定的なスラリー５０８によって、結果として扇型になることが少なく、より一層滑らかな頭部５０６となった。扇形を包含する頭部４０６は、様々な長さおよび時間の尺度において、不安定な流動力学を作り出す傾向があり、それによって、製品をキルン乾燥すると、空隙、ブリスターまたは紙の層間剥離などの欠陥をもたらし得る。
【0285】
図５は図３に示す試験に一致し、図６は図４に示す試験に一致する。特に図５〜６は、ローラー４００または５００の端部４１０または５１０を示す。端部スラリー４１２または５１２は、生成されるボードの端部を最終的に形成するように、ローラー４００または５００の端部４１０または５１０周囲に形成される。ガラス繊維なしのスラリーは、図５に見られる通り、結果としてよりむらがある端部となり、空隙、ブリスター、紙の層間剥離、柔らかいおよび／または硬い端部、ならびに端部形成および製造プロセスへの全体的な混乱を引き起こし得る。図５に見られる通り、紙４０２の端部を超えて、端部スラリーの望ましくない跳ね上がり４１４がある。流れの変動によって、スラリーがローラー４００の上方へ一部持ち上げられるとき、波４１６の形成が発生し得るため、波４１６が端部に到達すると、望ましくない形で跳ね上がりが引き起こされる。図６に見られる通り、スラリー端部５１２はより制御され、紙５０２を超えて跳ね上がらない。ガラス繊維ありのスラリーは、図６に見られる通り、端部の変動が少なく、その結果、より制御され、空隙、ブリスター、紙の層間剥離、柔らかいおよび／または硬い端部、ならびに製造プロセスへの他の混乱などの欠陥が起こる機会が減少した。
【0286】
ガラス繊維などの繊維が、濃縮層には必要ないことは理解されるであろう。ブリスター、空隙、層間剥離、不十分な端部などを含む欠陥は、様々な機械的手段または当該技術分野でよく知られる他の手段によってなど、他の手段で制御され得る。例えば、スラリー中の大きなエアポケットを除去するために、コンベアの下で機械のバイブレーターを使用し得る。加えて、スラリースプレッダーの使用、スラリー分配装置、頭部制御手段、ならびにミキサーの排出、ライン速度および処方の粘度に対する調整などを含む、他の機械または他のプロセスの調整については理解されるであろう。これらの機械および他の技術の例は、単独でまたは容認可能な結果を提供するガラスと組み合わせて使用し得る。
【0287】
実施例４〜１０以下の実施例４〜１０では、スラリー組成物を次のように調製した。各スラリー組成物は、ミキサー（すなわち、コアのスラリー用の主ミキサー、および濃縮層のスラリー専用の二次ミキサー）の中で組み合わせられた、乾燥および湿潤原料から調製された。水、トリメタリン酸ナトリウム、抑制剤、分散剤およびアラムを液状で追加した。抑制剤は、ジエチレントリアミン五酢酸の五ナトリウム塩（ミシガン州ミッドランドのＤＯＷ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＶｅｒｓｅｎｅｘ（登録商標） ８０）の形態であった。分散剤は、ポリナフタレンスルホン酸カルシウム塩（ｐｏｌｙ ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅ ｃａｌｃｉｕｍ ｓａｌｔ）（カナダ、カンディアクのＲｕｅｔｇｅｒｓ Ｐｏｌｙｍｅｒｓから販売されているＤＵＲＡＳＡＲ（登録商標））の形態であった。漆喰、耐熱促進剤、ガラス繊維およびデキストロースを固形で追加した。所望の場合、石膏の水和速度を修正するために、アラムを任意で含めた。耐熱促進剤は、細かくした粉末石膏およびデキストロースから成っていた。裏（ｎｅｗｓ−ｌｉｎｅ）紙のカバーシートとの結合を向上させるために、一部の例では追加のデキストロースを追加した。
【0288】
コアのスラリーおよび濃縮層のスラリーには泡を含めた。泡の調製には、ＳＴＥＯＬ（登録商標） ＣＳ２３０およびＰｏｌｙｓｔｅｐ ２５発泡剤（イリノイ州ノースフィールドのＳｔｅｐａｎ Ｃｏ．から市販されている）の混合物の溶液を形成し、その後、泡発生器を使用して空気泡を作るように、空気と混合した。空気泡の密度は、１立方フィート当たりおよそ４．５ｌｂであった。空気泡は、主ミキサーの排出導管で追加され、二次ミキサーで濃縮スラリーに追加された。特定原料の重量パーセントは、それ自体の重量対湿潤スラリー（したがって、紙以外）の全組成物に基づく。当業者が理解するであろう通り、総計のいかなる不一致も、例えば、ポンプおよび流量計などの機器からの測定値の有効限度によるなど、個々の原料に関する値の丸めのためである。
【0289】
実施例４本実施例は、石膏ボードの中に濃縮層を含む利点を実証する。実施例は、濃縮層が釘引き抜きの性能を強化することを示す。二つのボード、ボード４Ａおよびボード４Ｂが調製された。ボード４Ａは濃縮層を包含せず、ボード４Ｂは包含していた。ボード４Ａおよび４Ｂ調製用のスラリー組成物については、表６および７でそれぞれ説明する。
【0290】
【表6】
【0291】
【表7】
【0292】
ボード４Ａおよび４Ｂは各々、実施例３に記載した通り、コアのスラリーを２枚の紙の間に堆積させ、ボード前駆体の連続リボンを形成する連続したプロセスにおいて、湿潤および乾燥原料を組み合わせるように、主要ピンミキサーを使用して、高速（６００ｆｔ／ｍｉｎを上回る）のボード製造ライン（機械）上で調製された。濃縮層は、湿潤および乾燥原料を混ぜるように、二次ボードミキサーを用いて、ボード４Ｂを調製する際に使用された。塗布ローラーを使用してこの濃縮層のスラリーを表紙に塗布し、コアのスラリーを主ミキサーの排出導管からその上に堆積させた。最終ボード４Ａおよび４Ｂを形成するために、前駆体を加工しキルン乾燥した。ボードの特性および寸法を表８で説明する。
【0293】
【表8】
【0294】
本実施例は、ボード製品の強度強化における、濃縮層の利点を示す。表８に見られる通り、濃縮層を含んだボード４Ｂは、釘引き抜き（抵抗）値の増加をもたらした。特に明記しない限り、本明細書における用語「釘引き抜き」は、ＡＳＴＭ ４７３‐１０の方法Ｂに従って測定するときの釘引き抜き抵抗を指すことは理解されるであろう。そのような釘引き抜きの改善は、ボードの分野において、強度を提供し性能を強化するのに有益である。有利なことに、濃縮層を用いた釘引き抜きの増加は、ボードの重量およびウォールボード製品製造のコストを削減するのに使用し得る。
【0295】
実施例５本実施例は、石膏ボードに濃縮層を使用する利点を実証する。特に、スラリー中の原料を濃縮層形成に合わせることは、有益であり得る。濃縮層が強固になる速度は、主要（コア）スラリーがボード製造プロセス中に濃縮層のスラリーと出合うとき、濃縮層の流出をもたらすように、任意で調整し得る。流出は、コアのスラリーが、連続する製造プロセス中に濃縮層の上に分配されるときに発生し得る、濃縮層の除去を指す。流出によって、望ましくない方法で、製品の不均一および釘引き抜きの減少をもたらし得る。二つのボード、ボード５Ａおよび５Ｂが調製された。ボード５Ａおよび５Ｂ調製用の組成物については、表９および１０でそれぞれ説明する。
【0296】
本実施例における漆喰スラリー（時には、石膏スラリーと呼ばれる）を強固にする速度は、アラムおよび抑制剤を使用して変更された。アラムの量をボード５Ｂにおいて減少して、硬化の速度を減少させ、抑制剤もボード５Ｂに追加して、硬化の速度を減少させた。
【0297】
【表9】
【0298】
【表10】
【0299】
ボード５Ａおよび混合物５Ｂは各々、コアのスラリーを２枚の紙の間に堆積させ、ボード前駆体の連続リボンを形成するように、実施例３に記載した通り、連続したプロセスにおいて、湿潤および乾燥原料を組み合わせるように、主要ピンミキサーを使用して、高速機械上で調製された。濃縮層を使用してボード５Ａおよび５Ｂを調製し、二次ボードミキサーを用いて、湿潤および乾燥原料を混ぜた。塗布ローラーを使用してこの濃縮層のスラリーを表紙に塗布し、コアのスラリーを主ミキサーの排出導管からその上に堆積させた。最終ボード５Ａおよび５Ｂを形成するために、前駆体を加工しキルン乾燥した。ボードの特性および寸法を表１１で説明する。
【0300】
流出は、サンプルの至る所の密度勾配を判定するために、Ｘ線技術を利用する、密度プロフィリメーター（ｐｒｏｆｉｌｉｍｅｔｅｒ）マシン（すなわち、テネシー州ノックスビルのＱｕｉｎｔｅｋ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ， Ｉｎｃ．から市販されているＱＤＰ−０１Ｘ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｆｉｌｅｒ）を利用して測定した。ボード５Ａおよび５Ｂから取られた１インチのサンプルを調製し、ボードの幅方向で切断したため、各ボードの全体の幅および厚さを表すように、密度プロファイルを集めることができた。
【0301】
【表11】
【0302】
本実施例は、ボード５Ａおよび５Ｂの両方が効果的であったことから、濃縮層を使用する利点を示す。より少ない流出を呈したため、より好ましいのはボード５Ａであった。強固になる速度が減少したとき、より好ましいボードがもたらされた。表１１に見られる通り、ボード５Ａは、ボード５Ｂと比較すると、製造プロセス中において、濃縮層との接触による主要スラリーの流出に抵抗する能力が増大することを実証した。この点において、ボード５Ａは、より少ない量の抑制剤およびより多くのアラムを使用して調製され、結果として流出がより少なくなったという点で、ボード５Ｂと異なる一方、ボード５Ｂは、より多くの抑制剤を使用して調製したが、含められたアラムはより少なかった。両方のボードとも有用な製品であったものの、表１１に示す結果は、ボード５Ｂと比較すると、ボード５Ａは５０％少ない流出を示している。
【0303】
実施例６本実施例は、石膏ボードに濃縮層を含む利点を実証する。特に、濃縮層形成用のスラリー組成物は、増強添加物を含むように合わせ得る。本実施例が示すように、デンプン濃度は、主要（コア）スラリーがボード製造プロセス中に濃縮層のスラリーと出合うとき、濃縮層の流出を減少させるように使用され得る。二つのボード、ボード６Ａおよび６Ｂが調製された。ボード６Ａおよび６Ｂ調製用のスラリー組成物については、表１２および１３でそれぞれ説明する。
【0304】
【表12】
【0305】
【表13】
【0306】
ボード６Ａおよび６Ｂは各々、コアのスラリーを２枚の紙の間に堆積させ、ボード前駆体の連続リボンを形成するように、実施例３に記載した通り、連続したプロセスにおいて、湿潤および乾燥原料を組み合わせるように、主要ピンミキサーを使用して、高速機械上で調製された。濃縮層を使用してボード６Ａおよび６Ｂを調製し、二次ボードミキサーを用いて、湿潤および乾燥原料を混ぜた。塗布ローラーを使用してこの濃縮層のスラリーを表紙に塗布し、コアのスラリーを主ミキサーの排出導管からその上に堆積させた。最終ボード６Ａおよび６Ｂを形成するために、前駆体を加工しキルン乾燥した。ボードの特性を表１４で説明する。流出は実施例５に記載する通りに測定した。
【0307】
【表14】
【0308】
本実施例は濃縮層を有する利点を示す。特に、コアのスラリーと比較すると、濃縮層のスラリー中により高い濃度のアルファ化デンプンを有することは有益であったことが分かり得る。表１４に見られる通り、ボード６Ｂと比較すると、ボード６Ａは流出がより多いことが実証された。この点において、ボード６Ａは、より少ない量のアルファ化デンプンを使用して調製され、その結果より大きな流出をもたらしたという点で、ボード６Ｂと異なった一方、ボード６Ｂは、スラリー中により多くのアルファ化デンプンを含んでいた。表１４に示す結果は、ボード６Ａと比較すると、ボード６Ｂでは流出が７５％減少したことを示す。例えば、アルファ化デンプンといった増強添加物を濃縮層中により多く使用することで、添加物を、最も多くの利点が見られる、すなわち、濃縮層中により多く置くため、かかる費用がより少なくなり、より効率的になり得る。
【0309】
実施例７本実施例は、石膏ボードに濃縮層を含む利点を実証する。特に、濃縮層の密度は、釘引き抜きを向上させるように使用され得ることを示す。濃縮層中に包含される泡の量を変えることによって、密度を修正した。二つのボード、ボード７Ａおよび７Ｂが調製された。ボード７Ａおよび７Ｂ調製用のスラリー組成物については、表１５および１６でそれぞれ説明する。
【0310】
【表15】
【0311】
【表16】
【0312】
ボード７Ａおよび７Ｂは各々、コアのスラリーを２枚の紙の間に堆積させ、ボード前駆体の連続リボンを形成するように、実施例３に記載した通り、連続したプロセスにおいて、湿潤および乾燥原料を組み合わせるように、主要ピンミキサーを使用して、高速機械上で調製された。濃縮層を使用してボード７Ａおよび７Ｂを調製し、二次ボードミキサーを用いて、湿潤および乾燥原料を混ぜた。塗布ローラーを使用してこの濃縮層のスラリーを表紙に塗布し、コアのスラリーを主ミキサーの排出からその上に堆積させた。最終ボード７Ａおよび７Ｂを形成するために、前駆体を加工しキルン乾燥した。ボードの特性および寸法を表１７で説明する。
【0313】
【表17】
【0314】
本実施例は、濃縮層を使用する利点および効率性を示す。濃縮層中に強度添加物および密度を集中させることによって、全体的な強度の利点を効率的に提供する。両方のボードは、効果的な釘引き抜きを呈した。表１７に見られる通り、ボード７Ｂと比較して、ボード７Ａは釘引き抜きの低下を実証した。この点において、ボード７Ａは、濃縮層のスラリー中により多くの発泡剤を使用して調製され、その結果より低い密度をもたらした点で、ボード７Ｂとは異なり、ボード７Ｂは濃縮層のスラリー中に含む泡がより少なく、その結果より高い密度となった。しかし、ボード７Ｂが、より高い重量パーセントのデンプンを伴って調製されたため、結果は類似であった。表１７に示す結果は、濃縮層中において密度の増加を集中させ、濃縮層のスラリー中で増強添加物の用量を増加させる（重量パーセントで）ことは、効率的に釘引き抜きを増加させるのに効果的であることを示す。
【0315】
実施例８本実施例は、石膏ボードに濃縮層を含む利点を実証する。濃縮層中のデンプン濃度は、釘引き抜きを向上させるように使用し得る。二つのボード、ボード８Ａおよび８Ｂが調製された。本例では、試験条件下において流出がより広く認められたため、釘引き抜きの差を、流出が広まっていなかった、ボードの縦方向側（コーダーのない側）に沿って測定した。ボード８Ａおよび８Ｂ調製用のスラリー組成物については、表１８および１９でそれぞれ説明する。
【0316】
【表18】
【0317】
【表19】
【0318】
ボード８Ａおよび８Ｂは各々、コアのスラリーを２枚の紙の間に堆積させ、ボード前駆体の連続リボンを形成するように、実施例３に記載した通り、連続したプロセスにおいて、湿潤および乾燥原料を組み合わせるように、主要ピンミキサーを使用して、高速機械上で調製された。濃縮層を使用してボード８Ａおよび８Ｂを調製し、二次ボードミキサーを用いて、湿潤および乾燥原料を混ぜた。塗布ローラーを使用してこの濃縮層のスラリーを表紙に塗布し、コアのスラリーを主ミキサーの排出導管からその上に堆積させた。最終ボード８Ａおよび８Ｂを形成するために、前駆体を加工しキルン乾燥した。ボードの特性および寸法を表２０で説明する。
【0319】
【表20】
【0320】
本実施例は濃縮層を使用する利点を示す。両方のボードが、濃縮層中のより高い濃度のデンプンによって、優れた釘引き抜きを実証した。より高い濃度のアルファ化デンプンを濃縮層に追加することで、より優れた強度をもたらされた。表２０に見られる通り、ボード８Ｂと比較して、ボード８Ａは釘引き抜きがより低くなることが実証された。この点において、ボード８Ａは、ボード８Ａの濃縮層を、より少ないアルファ化デンプンを使用して調製し、その結果より低い釘引き抜きをもたらしたという点で、ボード８Ｂと異なる一方、ボード８Ｂの濃縮層のスラリーはより多くのデンプンを含み、その結果より高い釘引き抜きをもたらした。表２０に示す結果は、濃縮層のデンプン濃度が、釘引き抜きの結果を修正するように使用され得ることを示す。
【0321】
実施例９本実施例は、石膏ボードに濃縮層を含む利点を示す。釘引き抜きの向上を達成するための、濃縮層の代表的な厚さを示す。本明細書中に記載する通り、他の厚さも使用し得る。二つのボード、ボード９Ａおよび９Ｂが調製された。厚さは、塗布ローラーの速度を増大させ、濃縮層の広がりを狭めることによって修正され、それによってより厚くなった。９Ａおよび９Ｂ調製用の組成物については、表２１および２２でそれぞれ説明する。
【0322】
【表21】
【0323】
【表22】
【0324】
ボード９Ａおよび９Ｂは各々、コアのスラリーを２枚の紙の間に堆積させ、ボード前駆体の連続リボンを形成するように、実施例３に記載した通り、連続したプロセスにおいて、湿潤および乾燥原料を組み合わせるように、主要ピンミキサーを使用して、高速機械上で調製された。濃縮層を使用してボード９Ａおよび９Ｂを調製し、二次ボードミキサーを用いて、湿潤および乾燥原料を混ぜた。塗布ローラーを使用してこの濃縮層のスラリーを表紙に塗布し、コアのスラリーを主ミキサーの排出導管からその上に堆積させた。最終ボード９Ａおよび９Ｂを形成するために、前駆体を加工しキルン乾燥した。ボードの特性および寸法を表２３で説明する。
【0325】
【表23】
【0326】
本実施例は濃縮層を使用する利点を示す。両方のボード９Ａおよび９Ｂは充分に強く効果的であったが、濃縮層の厚さを増加させることで強度が強化された。両方のボードは、より高い濃度の増強添加物（デンプン）を濃縮層に包含していた。表２３に見られる通り、ボード９Ｂと比較して、ボード９Ａは釘引き抜きがより低くなることが実証された。この点において、ボード９Ａは、塗布ローラーでより低速を使用して調製され、結果としてより薄い濃縮層がもたらされたという点で、ボード９Ｂとは異なり、ボード９Ｂは、塗布ローラーでより高速を使用して調製され、結果としてより薄い濃縮層がもたらされた。表２３に示す結果は、濃縮層の厚さだけでなく、濃縮層中のデンプン濃度の増加が、釘引き抜きの結果を修正するように使用され得ることを示す。
【0327】
実施例１０本実施例は、濃縮層がボード重量目標の１，１００ｌｂ／ＭＳＦ（約５３７０ｇ／ｍ２）で、釘引き抜き性能を強化することを実証する。二つのボード、ボード１０Ａおよびボード１０Ｂが調製された。ボード１０Ｂは濃縮層を包含せず、ボード１０Ａは包含していた。ボード１０Ａおよび１０Ｂ調製用のスラリー組成物については、表２４および２５でそれぞれ説明する。組成物は実施例３に記載する通りに調製された。
【0328】
【表24】
【0329】
【表25】
【0330】
ボード１０Ａおよび１０Ｂは各々、コアのスラリーを２枚の紙の間に堆積させ、ボード前駆体の連続リボンを形成するように、実施例３に記載した通り、連続したプロセスにおいて、湿潤および乾燥原料を組み合わせるように、主要ピンミキサーを使用して、高速機械上で調製された。濃縮層を使用してボード１０Ａを調製し、二次ボードミキサーを用いて、湿潤および乾燥原料を混ぜた。塗布ローラーを使用してこの濃縮層のスラリーを表紙に塗布し、コアのスラリーを主ミキサーの排出導管からその上に堆積させた。最終ボード１０Ａおよび１０Ｂを形成するために、前駆体を加工しキルン乾燥した。ボードの特性および寸法を表２６で説明する。
【0331】
【表26】
【0332】
本実施例は濃縮層を使用する利点を示す。表２６に見られる通り、ボード１０Ｂと比較して、ボード１０Ａは釘引き抜きがより高くなることが実証された。この点において、ボード１０Ａは、コアのスラリーと比較して、より高い濃度のアルファ化デンプンを含む濃縮層のスラリーを使用して調製され、その結果より高い釘引き抜きをもたらしたという点で、ボード１０Ｂと異なり、ボード１０Ｂは濃縮層を含まなかった。表２６に示す結果は、高濃度のアルファ化デンプンを包含する濃縮層を、釘引き抜きを増加させるように使用し得ることを示す。
【0333】
本明細書に引用される公報、特許出願および特許を含む、すべての参照は、あたかも各参照が参照により組み込まれるように、個々にかつ具体的に示され、本明細書に全体として説明されているのと同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
【0334】
本発明を記載する文脈における（特に以下の特許請求の範囲の文脈における）語「一つの」および「前記」および「少なくとも一つの」ならびに類似の指示語の使用は、本明細書に別段の指示がない限り、または文脈によって明確に否定されない限り、単数形および複数形の両方を対象とすると解釈されるべきである。一つ以上の項目のリストが続く「少なくとも一つ」と言う語の使用（例えば、「ＡおよびＢのうちの少なくとも一つ」）は、本明細書に別段の指示が無い限り、または文脈によって明確に否定されない限り、記載した項目から選択される一つの項目（ＡまたはＢ）、または記載した項目のうちの二つ以上のいかなる組み合わせ（ＡおよびＢ）を意味すると解釈されるべきである。本明細書で使用する通り、用語「結合関係」は、二つの層が直接接触していることを必ずしも意味しないことは理解されるであろう。用語「備える」、「有する」、「含む」および「包含する」は、特に記載の無い限り、非制限的な用語（すなわち、「含むがそれらに限定されない」ことを意味する）と解釈されるべきである。また、「備える」（またはその均等物）が使われる部分ではすべて、「備える」は、「から本質的に成る」および「から成る」を組み込むとみなされる。したがって、要素（単数または複数）を「備える」一実施形態は、その列挙した要素（単数または複数）「から本質的に成り」、その列挙した要素（単数または複数）「から成る」実施形態を支持する。「から本質的に成る」が使われる部分はすべて、「から成る」を組み込むとみなされる。したがって、要素（単数または複数）「から本質的に成る」一実施形態は、その列挙した要素（単数または複数）「から成る」実施形態を支持する。本明細書における値の範囲の列挙は、本明細書に別段の指示が無い限り、範囲内にある各々別個の値を個々に指す簡潔な方法として機能するように単に意図され、各々の別個の値はあたかも個々に本明細書に列挙されるように本明細書に組み込まれる。用語「例示的な」は一例を指し、最善の例を提案することを意図していない。本明細書に記載するすべての方法は、本明細書に別段の指示が無い限り、または文脈によって明確に否定されない限り、いかなる好適な順序でも実行し得る。本明細書に提供されるすべての例、または例示的な言葉（例えば、「など」「例を挙げると」）の使用は、本発明をより良く例示することを単に意図し、別段請求項に記載がない限り本発明の範囲に制限を課さない。本明細書における言葉は、請求項に記載されていない要素を、本発明の実践に不可欠なものとして示すように解釈されるべきではない。
【0335】
本発明の好ましい実施形態は、本発明を実施するために発明者が知る最良の形態を含め、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例は、前述の記載を読むことで当業者に明らかとなってもよい。発明者は、当業者が必要に応じて、そのような変形例を採用することを予想し、また発明者は、本発明が本明細書に具体的に記載する以外の方法で実践されることを意図している。したがって、本発明は、準拠法によって許可される通り、本明細書に添付の特許請求の範囲に列挙される、主題の修正および同等物すべてを含む。さらに、それらすべての可能な変形例における上記要素のいかなる組み合わせも、本明細書に別段の指示が無い限り、または文脈によって明確に否定されない限り、本発明により網羅される。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
（ａ）少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、第１コア面を画定する、ボードコアと、
（ｂ）少なくとも水、漆喰および前記増強添加物より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記増強添加物が、前記ボードコア形成において含まれるとき、前記増強添加物は、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）前記ボードコアは、前記濃縮層の前記厚さより大きい厚さを有し、
（ｉｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアの平均コア硬度より、少なくとも約１．５倍大きい、前記平均コア硬度を有する、複合石膏ボード。
（ｂ）少なくとも水、漆喰および前記増強添加物より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記増強添加物が、前記ボードコア形成において含まれるとき、前記増強添加物は、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）前記ボードコアは、前記濃縮層の前記厚さより大きい厚さを有し、
（ｉｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアの平均コア硬度より、少なくとも約１．５倍大きい、前記平均コア硬度を有する、複合石膏ボード。
【請求項2】
（ａ）少なくとも水、漆喰および任意で増強添加物より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、乾燥密度を有し、第１および第２コア面を正対関係で画定する、ボードコアと、
（ｂ）少なくとも水、漆喰および前記増強添加物より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記増強添加物が、前記コア形成において存在するとき、前記濃縮層は、前記ボードコア形成において使用される、少なくとも約１．２倍の前記増強添加物より形成され、
（ｉｉ）前記ボードコアは、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有し、
（ｉｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
（ｂ）少なくとも水、漆喰および前記増強添加物より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記増強添加物が、前記コア形成において存在するとき、前記濃縮層は、前記ボードコア形成において使用される、少なくとも約１．２倍の前記増強添加物より形成され、
（ｉｉ）前記ボードコアは、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有し、
（ｉｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
【請求項3】
（ａ）少なくとも水、漆喰、ならびに任意で分散剤および／またはポリリン酸塩のうちの一つまたは両方より形成される、硬化石膏を備える、ボードコアであって、乾燥密度を有し、第１および第２コア面を正対関係で画定する、ボードコアと、
（ｂ）少なくとも水、漆喰ならびにポリリン酸塩および分散剤のうちの一つまたは両方より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記ポリリン酸塩および／または分散剤が、前記コア形成において存在するとき、前記ポリリン酸塩および／または分散剤は、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
（ｂ）少なくとも水、漆喰ならびにポリリン酸塩および分散剤のうちの一つまたは両方より形成される、濃縮層であって、前記第１コア面に結合関係で配置される、濃縮層と、を備え、
（ｉ）前記ポリリン酸塩および／または分散剤が、前記コア形成において存在するとき、前記ポリリン酸塩および／または分散剤は、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれ、
（ｉｉ）前記濃縮層は、前記ボードコアの乾燥密度より高い乾燥密度を有する、複合石膏ボード。
【請求項4】
前記ボードは、約３３ｐｃｆ（約５３０ｋｇ／ｍ３）以下の密度を有し、前記ボードは、ＡＳＴＭ Ｃ４７３−１０の方法Ｂに従う、少なくとも約６８ｌｂの力の釘引き抜き抵抗を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項5】
前記増強添加物は、デンプンを備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項6】
前記デンプンは、ＶＭＡ法による条件に従っている間に、粘度を測定すると、約２０センチポイズから約７００センチポイズの前記粘度を有する、アルファ化デンプンを備える、請求項５に記載の複合石膏ボード。
【請求項7】
前記ボードコアは、約３０ｐｃｆ以下の乾燥密度を有する、請求項１および３〜６のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項8】
前記濃縮層は、前記ボードコアのヤング率より、少なくとも約１．５倍高いヤング率を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項9】
前記濃縮層と前記ボードコアとの密度差が、少なくとも約８ｐｃｆ（約１３０ｋｇ／ｍ３）である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の複合石膏ボード。
【請求項10】
前記濃縮層はさらに、増強添加物を原料とし、前記ボードコアは任意でさらに、増強添加物より形成され、前記増強添加物が、前記ボードコア形成において含まれるとき、前記増強添加物は、前記ボードコア形成より前記濃縮層形成において、より高い濃度で含まれる、請求項３に記載の複合石膏ボード。
【国際調査報告】