고전분 경량 석고 월보드 |
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| 申请号 | KR1020147014149 | 申请日 | 2006-06-08 | 公开(公告)号 | KR1020140089387A | 公开(公告)日 | 2014-07-14 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 申请人 | 유나이티드 스테이츠 집섬 컴파니; | 发明人 | 유키앙; 송웨이진디.; 린마이클알.; | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 摘要 | 본 발명은 일반적으로 스터코(stucco), 나프탈렌설포네이트 분산제 및 전젤라틴화 전분(pregelatinized starch)을 포함하는 석고-함유 슬러리들을 제공한다. 상기 나프탈렌설포네이트 분산제는 건조 스터코의 중량을 기준으로 약 0.1~3.0 중량%의 양으로 존재한다. 상기 전젤라틴화 전분(pregelatinized starch)은 배합물 내에서 건조 스터코의 중량을 기준으로 최소 약 0.5중량%에서 약 10중량%의 양으로 존재한다. 또 다른 슬러리 첨가물에는 트리메타포스페이트 염(trimetaphosphate salts), 촉진제(accelerator), 결합제(binder), 종이 섬유(paper fiber), 유리 섬유(glass fiber) 및 다른 알려진 성분들이 포함된다. 본 발명은 또한 이러한 슬러리로 만들어진 석고-함유 제품들, 예를 들면 석고 월보드(gypsum wallboard), 및 석고 월보드의 제조 방법을 포함한다. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 权利要求 | 물, 스터코, 전분 및 발포제를 포함하는 슬러리로서, 상기 전분은 스터코의 중량을 기준으로 약 0.5중량% 내지 약 10중량% 양이며, 상기 발포제는 불안정 성분의 다수 중량부 및 안정 성분의 소수 중량부, 상기 슬러리로부터 형성된 경화 석고 조성물 내에 상기 공극 분포(void distribution) 형성에 효과적인 발포제의 양과 안정 성분에 대한 불안정 성분의 무게비율을 포함하고; 상기 슬러리는 황산칼슘 이수화물(calcium sulfate dihydrate)의 상당한 연속 결정성 매트릭스를 포함하는 경화 석고 조성물을 포함하는 보드로서 캐스트 되고 건조될 때, 상기 보드는 ASTM C-473에 따라 결정되는 약 34 pcf 이하의 밀도와 적어도 약 11 lb의 중심 경도를 가지는 것을 특징으로 하는 슬러리. 제1항에 있어서, 상기 보드는 약 31 pcf 이하의 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 슬러리. 제1항에 있어서, 상기 발포제는 상기 불안정 및 안정 성분들의 혼합물(blend)을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러리. 제1항에 있어서, 상기 발포제는 적어도 약 65중량%의 불안정 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러리. 제1항에 있어서, 상기 발포제는 스터코의 중량을 기준으로 약 0.1중량% 이하의 양인 것을 특징으로 하는 슬러리. 제1항에 있어서, 상기 발포제는 스터코의 중량을 기준으로 약 0.02중량% 내지 0.03중량% 양인 것을 특징으로 하는 슬러리. 제1항에 있어서, 상기 슬러리는 약 0.7 내지 1.2의 물/스터코 중량 비율로부터 형성되는 슬러리. 제1항에 있어서, 상기 슬러리는 보드로서 캐스트 되고 건조될 때, 상기 전분 없이 캐스트되고 건조된 보드에 비해 상기 전분은 캐스트되고 건조된 보드의 중심 경도를 향상시키는데 효과적인 것을 특징으로 하는 슬러리. 제7항에 있어서, 상기 전분은 스터코의 중량을 기준으로 약 0.5중량% 내지 3중량% 양인 것을 특징으로 하는 슬러리. 제7항에 있어서, 상기 전분은 전젤라틴화 전분(pregelatinized starch)을 포함하고 스터코의 중량을 기준으로 약 0.5중량% 내지 6중량% 양인 것을 특징으로 하는 슬러리. 제1항에 있어서, 상기 슬러리는 보드로서 캐스트되고 건조될 때, 상기 보드는 (a) 90% 상대 습도와 90℉ 온도의 조건을 만들기에 충분한 환경에서 6시간 동안 조절되고, (b) 항량으로 건조된 후, 적어도 약 15 lb의 젖음 결합 하중(humidified bond load)을 가지는 것을 특징으로 하는 슬러리 제1항에 있어서, 상기 슬러리는 분산제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러리. 제1항에 있어서, 상기 슬러리는 스터코의 중량을 기준으로 약 0.2중량% 내지 3중량% 양인 나프탈렌설포네이트 분산제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러리. 제1항에 있어서, 상기 슬러리는 스터코의 중량을 기준으로 약 0.12중량% 내지 0.4중량%의 폴리포스페이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러리. 제1항에 있어서, 상기 슬러리는 보드로서 캐스트 되고 건조될 때, (a) 상기 전분 없이 캐스트되고 건조된 보드에 비해 상기 전분은 상기 캐스트되고 건조된 보드의 중심 경도를 향상시키는데 효과적이고, (i) 90% 상대 습도와 90℉ 온도의 조건을 만들기에 충분한 환경에서 6시간 동안 조절되고, (ii) 항량으로 건조된 후, (b) 상기 보드는 적어도 약 15 lb의 젖음 결합 하중(humidified bond load)을 가지고, 약 1/2인치 두께의 보드에서, 상기 보드는 ASTM C-473에 따라 결정된 적어도 약 65 lb의 인발 저항(nail pull resistance)을 갖는 것을 특징으로 하는 슬러리. 제7항에 있어서, 상기 발포제는 스터코의 중량을 기준으로 약 0.1중량% 이하의 양이고; 상기 슬러리가 약 1/2인치 두께의 보드로서 캐스트 되고 건조될 때, 상기 보드는 ASTM C-473에 따라 결정된 적어도 약 72 lb의 인발 저항(nail pull resistance)을 갖는 것을 특징으로 하는 슬러리. 제1항에 있어서, 상기 슬러리는 보드로서 캐스트 되고 건조될 때, 상기 보드는 (a) 90% 상대 습도와 90℉ 온도의 조건을 만들기에 충분한 환경에서 6시간 동안 조절되고, (b) 항량으로 건조된 후, 적어도 약 17 lb의 젖음 결합 하중(humidified bond load)을 가지고; 상기 슬러리가 약 1/2인치 두께의 보드로서 캐스트 되고 건조될 때, 상기 보드는 ASTM C-473에 따라 결정된 적어도 약 77 lb의 인발 저항(nail pull resistance)을 갖는 것을 특징으로 하는 슬러리. 제7항에 있어서, 상기 슬러리가 약 1/2인치 두께의 보드로서 캐스트 되고 건조될 때, 상기 보드는 ASTM C-473에 따라 결정된 기계 방향(machine direction)에서 적어도 약 36 lb 및/또는 기계 가로 방향 (across machine direction)에서 적어도 약 107 lb의 휨 강도(flexural strength)를 갖는 것을 특징으로 하는 슬러리. 제18항에 있어서, 상기 슬러리는 스터코의 중량을 기준으로 약 0.2중량% 내지 3.0중량% 양의 분산제를 더 포함하고, 상기 슬러리는 약 0.7 내지 1.2의 물/스터코 중량 비율을 갖고; 상기 슬러리는 보드로서 캐스트 되고 건조될 때, 상기 보드는 (a) 90% 상대 습도와 90℉ 온도의 조건을 만들기에 충분한 환경에서 6시간 동안 조절되고, (b) 항량으로 건조된 후, 적어도 약 17 lb의 젖음 결합 하중(humidified bond load)을 갖는 것을 특징으로 하는 슬러리. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬러리는 스터코의 중량을 기준으로 약 0.12중량% 내지 약 0.4중량% 양의 소듐 트리메타포스페이트를 더 포함하는 것이 바람직하다. 물, 스터코, 전분, 나프탈렌설포네이트 분산제 및 폴리포스페이트를 포함하되, 상기 스터코는 적어도 약 700 lb/MSF의 양이고; 상기 전분은 상기 스터코의 중량을 기준으로 약 0.5중량% 내지 10중량%이고; 상기 나프탈렌설포네이트 분산제는 상기 스터코의 중량을 기준으로 약 0.1중량% 내지 3.0중량%이고; 상기 폴리포스페이트는 스터코의 중량을 기준으로 약 0.12중량% 내지 0.4중량%이며; 상기 슬러리가 석고 조성물을 포함하는 보드로서 캐스트 되고 건조될 때, 상기 보드는 ASTM C-473에 따라 결정된 24 pcf 내지 34 pcf 밀도와 적어도 약 11 lb의 중심 경도를 갖고; 상기 전분은 전분이 없는 석고 조성물에 비하여 석고 조성물의 중심 경도를 향상시키는데 효과적인 것을 특징으로 하는 슬러리. 제21항에 있어서, 상기 보드는 약 24 pcf 내지 약 31 pcf의 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 슬러리. 제21항에 있어서, 상기 슬러리는 불안정 성분의 다수 중량부와 안정 성분의 소수 중량부, 상기 슬러리로부터 형성된 경화 석고 조성물 내에 상기 공극 분포(void distribution) 형성에 효과적인 발포제의 양과 안정 성분에 대한 불안정 성분의 무게비율을 갖는 발포제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러리. 제22항에 있어서, 상기 발포제는 스터코의 중량을 기준으로 약 0.1중량% 이하의 양인 것을 특징으로 하는 슬러리. 제22항에 있어서, 상기 발포제는 스터코의 중량을 기준으로 약 0.02중량% 내지 약 0.03중량% 양인 것을 특징으로 하는 슬러리. 제21항에 있어서, 상기 슬러리는 건조 스터코의 중량을 기준으로 약 0.2중량% 내지 약 1.3중량% 양의 종이섬유 및/또는 유리섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러리. 제21항에 있어서, 상기 슬러리는 건조 스터코의 중량을 기준으로 약 0.2중량% 내지 약 0.9중량% 양의 촉진제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러리. 제21항에 있어서, 상기 슬러리는 약 0.7 내지 1.2의 물/스터코 중량 비율을 가지는 것을 특징으로 하는 슬러리. 제21항에 있어서, 상기 슬러리는 발포제와 촉진제를 더 포함하고; 상기 스터코는 약 700 lb/MSF 내지 약 1300 lb/MSF 양이고; 상기 전분은 스터코의 중량을 기준으로 약 0.5중량% 내지 약 6중량% 양이고; 상기 나프탈렌설포네이트 분산제는 상기 스터코의 중량을 기준으로 약 0.2중량% 내지 3.0중량%이며; 스터코의 중량을 기준으로 약 0.1중량% 이하의 양인 상기 발포제는 불안정 성분의 다수 중량부와 안정 성분의 소수 중량부, 상기 슬러리로부터 형성된 경화 석고 조성물 내에 상기 공극 분포(void distribution) 형성에 효과적인 발포제의 양과 안정 성분에 대한 불안정 성분의 무게비율을 갖고; 상기 슬러리가 석고 조성물을 포함하는 보드로서 캐스트 되고 건조될 때, 상기 전분과 공극 분포는 약 24 lb/ft 3 내지 약 34 lb/ft 3 의 보드 밀도(board density)와 1/2 인치의 보드 두께에서, 적어도 약 11 lb의 중심 경도, ASTM C-473에 따라 결정된 적어도 약 65 lb의 인발 저항(nail pull resistance)과 기계 방향(machine direction)에서 적어도 약 36 lb 및/또는 기계 가로 방향 (across machine direction)에서 적어도 약 107 lb의 휨 강도(flexural strength)를 제공하는데 효과적이고, 상기 보드는 (a) 90% 상대 습도와 90℉ 온도의 조건을 만들기에 충분한 환경에서 6시간 동안 조절되고, (b) 항량으로 건조된 후, 적어도 약 15 lb의 젖음 결합 하중(humidified bond load)을 가지는 것을 특징으로 하는 슬러리. 제29항에 있어서, 상기 전분과 공극 분포는 1/2 인치의 두께의 보드에서, 약 24 lb/ft 3 내지 약 31 lb/ft 3 보드 밀도를 제공하는데 효과적인 것을 특징으로 하는 슬러리. 제29항에 있어서, 상기 발포제는 스터코의 중량을 기준으로 약 0.02중량% 내지 0.03중량% 양인 것을 특징으로 하는 슬러리. 제29항에 있어서, 상기 슬러리는 종이섬유 및/또는 유리섬유를 더 포함하고 상기 슬러리는 약 0.7 내지 1.2의 물/스터코 중량 비율을 가지고; 상기 전분은 전젤라틴화 전분(pregelatinized starch)을 포함하고; 상기 포스페이트는 소듐 트리메타포스페이트를 포함하고; 상기 종이섬유 및/또는 유리섬유는 스터코의 중량을 기준으로 약 0.20중량% 내지 약 1.30중량% 양이 존재하고; 상기 촉진제는 내열 촉진제(heat resistant accelerator)를 포함하고 스터코의 중량을 기준으로 약 0.2중량% 내지 0.9중량% 양을 나타내고; 상기 보드는 보드로서 캐스트 되고 건조될 때, 상기 보드는 (a) 90% 상대 습도와 90℉ 온도의 조건을 만들기에 충분한 환경에서 6시간 동안 조절되고, (b) 항량으로 건조된 후, 적어도 약 17 lb의 젖음 결합 하중(humidified bond load)을 가지는 것을 특징으로 하는 슬러리. 제21항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스터코는 약 700 lb/MSF 내지 약 1300 lb/MSF 양인 것을 특징으로 하는 슬러리. (a) 슬러리 형성을 위한 적어도 물, 스터코, 전분 및 발포제의 혼합(mixing)하는 단계; 상기 전분은 스터코의 중량을 기준으로 약 0.5중량% 내지 약 10중량% 양이고; 상기 발포제는 불안정 성분의 다수 중량부 및 안정 성분의 소수 중량부, 상기 슬러리로부터 형성된 경화 석고 조성물 내에 상기 공극 분포(void distribution) 형성에 효과적인 발포제의 양과 안정 성분에 대한 불안정 성분의 무게비율을 포함하고; (b) 판넬을 형성하기 위한 첫 번째 커버 시트와 두 번째 커버 시트 사이의 상기 슬러리의 배치하는 단계; (c) 상기 판넬을 보드로 절단하는 단계; 및 (d) 상기 보드의 건조하는 단계;를 포함하고 상기 슬러리가 석고 조성물을 포함하는 보드로서 캐스트 되고 건조될 때, 상기 보드는 ASTM C-473에 따라 결정된 34 pcf 이하의 밀도와 적어도 약 11 lb의 평균 중심 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 경량 석고 보드의 제조 방법. 제33항에 있어서, 상기 보드는 약 31 pcf 이하의 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 경량 석고 보드의 제조 방법. 제33항에 있어서, 상기 발포제는 불안정 및 안정 물질의 혼합물(blend)인 것을 특징으로 하는 방법. 제33항에 있어서, 상기 발포제는 적어도 약 65중량%의 불안정 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. 제33항에 있어서, 상기 슬러리는 약 0.7 내지 1.2의 물/스터코 중량 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 방법. 제33항에 있어서, 상기 전분은 전분이 없는 석고 조성물에 비하여 석고 조성물의 중심 경도를 향상시키는데 효과적인 것을 특징으로 하는 방법. 제39항에 있어서, 상기 전분은 스터코의 중량을 기준으로 약 0.5중량% 내지 약 3중량% 양인 것을 특징으로 하는 방법. 제39항에 있어서, 상기 전분은 전젤라틴화 전분(pregelatinized starch)을 포함하고 스터코의 중량을 기준으로 약 0.5중량% 내지 약 6중량% 양인 것을 특징으로 하는 방법. 제33항에 있어서, 상기 슬러리는 분산제를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 방법. 제41항에 있어서, 상기 슬러리는 스터코의 중량을 기준으로 약 0.2중량% 내지 3중량% 양인 나프탈렌설포네이트 분산제를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 방법. 제33항에 있어서, 상기 슬러리는 스터코의 중량을 기준으로 약 0.12중량% 내지 0.4중량%의 폴리포스페이트를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 방법. 제33항에 있어서, 상기 보드는 ASTM C-473에 따라 결정된 적어도 약 72 lb의 인발 저항(nail pull resistance)을 갖는 것을 특징으로 하는 방법. 제33항에 있어서, 상기 보드는 (a) 90% 상대 습도와 90℉ 온도의 조건을 만들기에 충분한 환경에서 6시간 동안 조절되고, (b) 항량으로 건조된 후, 적어도 약 15 lb의 젖음 결합 하중(humidified bond load)을 가지고; 약 1/2인치 두께의 보드에서, 상기 보드는 ASTM C-473에 따라 결정된 적어도 약 65 lb의 인발 저항(nail pull resistance)을 갖는 것을 특징으로 하는 방법. 제33항에 있어서, 상기 보드는 ASTM C-473에 따라 결정된 기계 방향(machine direction)에서 적어도 약 36 lb 및/또는 기계 가로 방향 (across machine direction)에서 적어도 약 107 lb의 휨 강도(flexural strength)를 갖는 것을 특징으로 하는 방법. 제33항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보드는 (a) 90% 상대 습도와 90℉ 온도의 조건을 만들기에 충분한 환경에서 6시간 동안 조절되고, (b) 항량으로 건조된 후, 적어도 약 17 lb의 젖음 결합 하중(humidified bond load)을 가지고; 약 1/2인치 두께의 보드에서, 상기 보드는 ASTM C-473에 따라 결정된 적어도 약 77 lb의 인발 저항(nail pull resistance)을 갖는 것을 특징으로 하는 제조 방법. (a) 슬러리 형성을 위한 적어도 물, 스터코, 전분, 나프탈렌설포네이트 분산제 및 폴리포스페이트의 혼합(mixing)하는 단계; 상기 스터코는 적어도 약 700 lb/MSF의 양이고; 상기 전분은 상기 스터코의 중량을 기준으로 약 0.5중량% 내지 10중량%이고; 상기 전분은 상기 전분이 없는 석고 조성물에 비하여 석고 조성물의 중심 경도를 향상시키는데 효과적이고; 상기 나프탈렌설포네이트 분산제는 상기 스터코의 중량을 기준으로 약 0.1중량% 내지 3.0중량% 양이며; 상기 폴리포스페이트는 상기 스터코의 중량을 기준으로 약 0.12중량% 내지 0.4중량% 양이며; (b) 판넬을 형성하기 위한 첫 번째 커버 시트와 두 번째 커버 시트 사이의 상기 슬러리의 배치 하는 단계; (c) 상기 판넬을 보드로 절단하는 단계; 및 (d) 상기 보드의 건조하는 단계;를 포함하고 상기 슬러리가 석고 조성물을 포함하는 보드로서 캐스트 되고 건조될 때, 상기 보드는 ASTM C-473에 따라 결정된 약 24 pcf 내지 약 34 pcf의 밀도와 적어도 약 11 lb의 평균 중심 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 경량 석고 보드의 제조 방법. 제49항에 있어서, 상기 스터코는 약 700 lb/MSF 내지 약 1300 lb/MSF 양인 것을 특징으로 하는 방법. 제49항에 있어서, 상기 슬러리는 불안정 성분의 다수 중량부 및 안정 성분의 소수 중량부, 상기 슬러리로부터 형성된 경화 석고 조성물 내에 상기 공극 분포(void distribution) 형성하는 발포제의 양과 안정 성분에 대한 불안정 성분의 무게비율을 함유하는 발포제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. 제49항에 있어서, 상기 슬러리는 건조 스터코의 중량을 기준으로 약 0.20중량% 내지 약 1.30중량% 양의 종이섬유 및/또는 유리섬유로부터 더 형성되는 것을 특징으로 하는 방법. 제49항에 있어서, 상기 슬러리는 약 0.7 내지 1.2의 물/스터코 중량 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 방법. 제49항에 있어서, 상기 슬러리는 건조 스터코의 중량을 기준으로 약 0.2중량% 내지 약 0.9중량% 양의 촉진제로부터 더 형성되는 것을 특징으로 하는 방법. 제49항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬러리는 발포제와 촉진제에 의해 더 형성되고; 상기 스터코는 약 700 lb/MSF 내지 약 1300 lb/MSF 양이고; 상기 전분은 스터코의 중량을 기준으로 약 0.5중량% 내지 약 6중량% 양이고; 상기 나프탈렌설포네이트 분산제는 상기 스터코의 중량을 기준으로 약 0.2중량% 내지 3.0중량%이며; 상기 발포제는 불안정 성분의 다수 중량부와 안정 성분의 소수 중량부, 상기 슬러리로부터 형성된 경화 석고 조성물 내에 상기 공극 분포(void distribution) 형성에 효과적인 발포제의 양과 안정 성분에 대한 불안정 성분의 무게비율을 갖는 발포제를 가지고; 상기 전분과 공극 분포는 약 24 lb/ft 3 내지 약 34 lb/ft 3 의 보드 밀도(board density)와 1/2 인치의 보드 두께에서, 적어도 약 11 lb의 중심 경도, ASTM C-473에 따라 결정된 적어도 약 65 lb의 인발 저항(nail pull resistance)과 기계 방향(machine direction)에서 적어도 약 36 lb 및/또는 기계 가로 방향 (across machine direction)에서 적어도 약 107 lb의 휨 강도(flexural strength)를 제공하는데 효과적이고, 상기 보드는 (a) 90% 상대 습도와 90℉ 온도의 조건을 만들기에 충분한 환경에서 6시간 동안 조절되고, (b) 항량으로 건조된 후, 적어도 약 15 lb의 젖음 결합 하중(humidified bond load)을 가지는 것을 특징으로 하는 방법. 제49항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발포제는 스터코의 중량을 기준으로 약 0.02중량% 내지 약 0.03중량% 양인 것을 특징으로 하는 방법. 제49항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬러리는 종이섬유 및/또는 유리섬유로부터 더 형성되고; 상기 슬러리는 약 0.7 내지 1.2의 물/스터코 중량 비율을 갖고; 상기 전분은 전젤라틴화 전분(pregelatinized starch)을 포함하고; 상기 포스페이트는 소듐 트리메타포스페이트를 포함하고; 상기 종이섬유 및/또는 유리섬유는 스터코의 중량을 기준으로 약 0.20중량% 내지 약 1.30중량% 양이 존재하고; 상기 촉진제는 내열 촉진제(heat resistant accelerator)를 포함하고 스터코의 중량을 기준으로 약 0.2중량% 내지 0.9중량% 양을 나타내고; 상기 보드는 (a) 90% 상대 습도와 90℉ 온도의 조건을 만들기에 충분한 환경에서 6시간 동안 조절되고, (b) 항량으로 건조된 후, 적어도 약 17 lb의 젖음 결합 하중(humidified bond load)을 가지는 것을 특징으로 하는 방법. |
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| 说明书全文 |
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| 성분 | 중량% |
| 베타 황산 칼슘 반수화물 (beta calcium sulfate hemihydrate) | 100 |
| 물 | 94-98 |
| 세트 촉진제(set accelerator) | 1.1-1.6 |
| 전분 | 0.5-0.7 |
| 분산제 | 0.20-0.22 |
| 종이 섬유 | 0.5-0.7 |
| 세트 지연제(set retarder) | 0.07-0.09 |
| 발포제 | 0.02-0.03 |
| 소듐 트리메타포스페이트("STMP") | 0-0.16 |
| 재하소 억제제(recalcination inhibitor) | 0.13-0.14 |
다음의 실시예를 통해 본 발명을 더 자세히 설명한다. 하기 실시예들은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예 1
석고 슬러리 시료 배합물
하기 표 1에 석고 슬러리 배합물이 나타나있다. 표 1의 모든 값은 건조 스터코의 중량을 기준으로 하는 중량%로 나타내었다. 괄호 안의 값들은 건조 중량의 파운드 값(lb/MSF)이다.
| 성분 | 배합물 A | 배합물 B |
| 스터코(lb/MSF) | (732) | (704) |
| 소듐 트리메타포스페이트 | 0.20(1.50) | 0.30(2.14) |
| 분산제 (나프탈렌설포네이트) | 0.18(1.35) | 0.58 1 (4.05) |
| 전젤라틴화 전분 | 2.7(2.0) | 6.4(45) |
| 보드 전분 | 0.41(3.0) | 0 |
| 내열 촉진제(HRA) | (15) | (15) |
| 유리 섬유 | 0.27(2.0) | 0.28(2.0) |
| 종이 섬유 | 0 | 0.99(7.0) |
| 비누* | 0.03(0.192) | 0.03(0.192) |
| 물 총량(lb) | 805 | 852 |
| 물/스터코 비율 | 1.10 | 1.21 |
* 거품을 미리 발생시켜 사용함.
1 45% 수용액으로 1.28중량%
실시예 2
월 보드 제조
본 발명에 참조로 편입된 Yu등의 미국 특허번호 6,342,284 및 6,632,550에 따라 석고 월보드 시료를 제조한다. 이들 특허의 실시예 5에 기재된 바와 같이, 상기 제조는 별개의 거품 발생 및 상기 거품을 다른 성분들의 슬러리에 투입하는 것을 포함한다.
실시예 1의 배합물 A 및 B 및 컨트롤(control)을 사용하여 만든 석고 월보드에 대한 시험 결과를 표 2에 나타내었다. 본 실시예 및 하기의 다른 실시예에서, 인발 저항(nail pull resistance), 중심 경도(core hardness) 및 휨 강도 시험은 ASTM C-473에 따라 수행되었다. 또한, 전형적인 석고 월 보드는 약 1/2 인치 두께이며, 1000 평방 피트(squre feet)당 약 1600 내지 1800 파운드 또는 lb/MSF("MSF"는 당해 기술 분야에서 1000 평방 피트를 나타내는 표준 약어임; 이것은 박스, 골판 매체 및 월보드의 면적 치수임) 사이의 중량을 가짐을 특별히 언급한다.
MD : 기계 방향(machine direction)
XMD : 기계 가로 방향 (across machine direction)
표 2에 도시된 바와 같이, 배합물 A 및 배합물 B 슬러리를 사용하여 제조된 석고 월 보드는 컨트롤 보드에 비해 상당히 감소한 중량을 갖는다. 또한, 표 1을 참조하면 배합물 A 보드와 배합물 B 보드의 비교가 더욱 두드러진다. 배합물 A와 배합물의 물/스터코 비율은 유사하다. 또한, 상당히 높은 수준의 나프탈렌설포네이트 분산제가 배합물 B에 사용된다. 또한, 배합물 B에는 현저한 강도 증가를 수반하는 배합물 A에 비해 100%이상 증가한 약 6중량%의 실질적으로 더 많은 전젤라틴화 전분이 사용되었다. 그럼에도 불구하고, 원하는 유동성을 만들기 위한 물 요구량은 배합물 B 슬러리에서 낮게 유지되며, 그 차이는 배합물 A와 비교하여 약 10% 정도이다. 양쪽 배합물에서 낮은 물 요구량은 석고 슬러리 내의 나프탈렌설포네이트 분산제와 소듐 트리메타포스페이트의 혼합에 의한 상승 효과에서 기인하며, 이는 상당히 높은 수준의 전젤라틴화 전분이 존재할 경우에도, 석고 슬러리의 유동성을 향상시킨다.
표 2에 기재된 바와 같이, 배합물 B 슬러리를 사용하여 제조된 월 보드는 배합물 A 슬러리를 사용하여 만든 월보드에 비해, 실질적으로 증가된 강도를 갖는다. 나프탈렌설포네이트 분산제 및 소듐 트리메타포스페이트의 증가량과 함께, 전젤라틴화 전분의 증가량을 첨가함으로써, 배합물 B 보드에서 인발 저항이 배합물 A 보드에 비해 45%까지 향상된다. 휨 강도 역시 배합물 A 보드에 비해 배합물 B보드에서 상당히 증가한 것을 볼 수 있다.
실시예 3
1/2 인치 석고 월보드 중량 감소 실험
추가적인 석고 월 보드 실시예(보드 C, D 및 E)가, 슬러리 배합물 및 시험 결과를 포함해, 하기 표 3에 나타나 있다. 표 3의 슬러리 배합물들은 슬러리들의 주요 성분을 포함한다. 괄호 안의 값은 건조 스터코의 중량을 기준으로 한 중량%를 나타낸다.
| 실험 배합물 성분/파라미터 | 컨트롤 보드 | 배합물 C 보드 | 배합물 D 보드 | 배합물 E 보드 |
| 건조 스터코 (lb/MSF) | 1300 | 1281 | 1196 | 1070 |
| 촉진제 (lb/MSF) | 9.2 | 9.2 | 9.2 | 9.2 |
| DILOFLO 1 (lb/MSF) | 4.1(0.32%) | 8.1(0.63%) | 8.1(0.68%) | 8.1(0.76%) |
| 일반 전분 (lb/MSF) | 5.6(0.43%) | 0 | 0 | 0 |
| 전젤라틴화 옥수수 전분(lb/MSF) | 0 | 10(0.78%) | 10(0.84%) | 10(0.93%) |
| 소듐 트리메타포스페이트(lb/MSF) | 0.7(0.05%) | 1.6(0.12%) | 1.6(0.13%) | 1.6(0.15%) |
| 물 총량/스터코 비율(w/s) | 0.82 | 0.82 | 0.82 | 0.84 |
| 실험 배합물 테스트 결과 | ||||
| 건조 보드 중량 (lb/MSF) | 1611 | 1570 | 1451 | 1320 |
| 인발 저항 (lb) | 77.3 † | 85.5 | 77.2 | 65.2 |
† ASTM 기준 : 77lb
1 DILOFLO는 물에 용해된 45% 나프탈렌설포네이트 용액임.
표 3에 기재된 바와 같이, 보드 C, D 및 E는 w/s 비율은 일정하게 유지하면서, 컨트롤 보드에 비해 실질적으로 증가된 양의 전분, DILOFLO 분산제 및 소듐 트리메타포스페이트(전분 및 분산제를 기준으로 퍼센트로 2배, 그리고 트리메타포스페이트에 대하여 2- 내지 3-배 증가)를 갖는 슬러리로 제조되었다. 인발 저항에 의해 측정된 바와 같이 강도에는 현저한 영향이 없으나, 보드 중량은 상당히 감소하였다. 따라서, 본 발명의 구현예의 본 실시예에서, 새로운 배합물(예를 들면 보드 D와 같은)은 적절한 강도를 유지하면서, 사용가능하고, 유동적인 슬러리 내에 배합되는 증가된 전분을 제공할 수 있다.
실시예 4
젖은 석고 큐브 강도(Wet Gypsum Cube Strength) 시험
상기 젖은 큐브 강도 실험(wet cube strength test)은 일리노이 주, 시카고, 유나이트 스테이츠 집섬 컴포니에서 구입할 수 있는 Southard CKS 보드 스터코 및 실험실 내 수돗물(tap water)을 사용하여 그들의 젖음 압축 강도를 측정함으로써, 실시되었다. 다음 실험실 시험 공정을 사용하였다.
각각의 젖은 석고 큐브 캐스트에 대해 스터코(1000g), CSA(2g) 및 약 70℉ 수돗물(1200cc)을 사용하였다. 전젤라틴화 옥수수 전분(20g, 스터코 중량 기준으로 2.0%)과 CSA(20g, 스터코 중량 기준으로 2.0%)를 비닐 봉지 안에서 먼저 완전히 건조 상태에서 혼합시킨 후에, 나프탈렌설포네이트 분산제 및 소듐 트리메타포스페이트를 모두 함유한 수돗물 용액과 혼합한다. 사용된 분산제는 DILOFLO 분산제(표 4에 나타난 바와 같이 1.0~2.0%)이다. 또한, 표 4에 나타난 바와 같이, 다양한 양의 소듐 트리메타포스페이트가 사용되었다.
건조 성분들 및 수용액은 처음에 실험실 Warning blender 내에서 혼합되고, 제조된 상기 혼합물은 10초 동안 담근(soak) 후에, 슬러리를 만들기 위해 상기 혼합물을 10초 동안 저속으로 혼합한다. 이에 의해 제조된 슬러리들을 세 개의 2"X2"X2" 큐브 몰드 내로 캐스트한다. 그런 다음, 몰드로부터 상기 캐스트 큐브들을 제거하고, 무게를 잰 다음, 습기를 방지하기 위해 비닐 봉지 내에 밀봉한 후에, 압축 강도 시험을 수행한다. 젖은 큐브들의 압축 강도는 ATS 기계를 사용하여 측정하였으며, 평방 인치(squre inch) 당 평균 파운드(psi)로 기록하였다. 측정된 결과는 다음과 같다:
1 DILOFLO는 물에 용해된 45% 나프탈렌설포네이트 용액임.
표 4에 기재된 바와 같이, 소듐 트리메타포스페이트의 수준이 본 발명의 범위인 약 0.12 -0.4% 인 시료 4-5, 10-11 및 17은 일반적으로 이 범위 외의 소듐 트리메타포스페이트를 가진 시료에 비해 우수한 젖은 큐브 압축 강도를 나타냈다.
실시예 5
1/2 인치 경량 석고 월보드 공장 제조 실험
추가 실험(실험 보드 1 및 2)을 수행하였으며, 슬러리 배합물과 시험 결과를 포함하여, 하기 표 5에 나타내었다. 표 5의 슬러리 배합물은 슬러리의 주요 성분들을 포함한다. 괄호 안의 값은 건조 스터코의 중량을 기준으로 하는 중량%를 나타낸다.
| 실험 배합물 성분/파라미터 | 컨트롤 보드 1 | 공장 배합물 실험 보드 1 | 컨트롤 보드 2 | 공장 배합물 실험 보드 2 |
| 건조 스터코 (lb/MSF) | 1308 | 1160 | 1212 | 1120 |
| DILOFLO 1 (lb/MSF) | 5.98(0.457%) | 7.98(0.688%) | 7.18(0.592%) | 8.99(0.803%) |
| 일반 전분 (lb/MSF) | 5.0(0.38%) | 0 | 4.6(0.38%) | 0 |
| 전젤라틴화 옥수수 전분(lb/MSF) | 2.0(0.15%) | 10(0.86%) | 2.5(0.21%) | 9.0(0.80%) |
| 소듐 트리메타포스페이트(lb/MSF) | 0.7(0.05%) | 2.0(0.17%) | 0.6(0.05%) | 1.6(0.14%) |
| 물 총량/스터코 비율(w/s) | 0.79 | 0.77 | 0.86 | 0.84 |
| 실험 배합물 테스트 결과 | ||||
| 건조 보드 중량 (lb/MSF) | 1619 | 1456 | 1553 | 1443 |
| 인발 저항 (lb) | 81.5 † | 82.4 | 80.7 | 80.4 |
| 휨 강도 평균 (MD)(lb) | 41.7 | 43.7 | 44.8 | 46.9 |
| 휨 강도 평균 (XMD)(lb) | 134.1 | 135.5 | 146 | 137.2 |
| 젖음 결합 2 하중 평균(lb) | 19.2 | 17.7 | 20.9 | 19.1 |
| 젖음 결합 2,3 실패(%) | 1.6 | 0.1 | 0.5 | 0 |
† ASTM 기준 : 77lb
MD : 머신 방향
XMD : 머신 가로 방향
1 DILOFLO는 물에 용해된 45% 나프탈렌설포네이트 용액임.
2 90℉/90% 상대 습도
3 이러한 시험 조건에서, 실패 비율 퍼센트 < 50% 는 허용가능한 것으로 간주됨.
표 5에 기재된 바와 같이, 실험 보드 1 및 2는 컨트롤 보드와 비교하여, w/s 비율이 약간 감소한 반면, 전분, DILOFLO 분산제 및 소듐 트리메타포스페이트의 양은 상당히 증가된 슬러리로 제조되었다. 그럼에도 불구하고, 인발 저항 및 휨 강도 시험에 의해 측정된 강도는 유지되거나, 향상되었고, 보드 중량은 상당히 감소하였다. 따라서, 본 발명의 구현예의 본 실시예에서, 새로운 배합물(실험 보드 1 및 2와 같은)은 적당한 강도를 유지하면서, 사용가능하며, 유동성 있는 슬러리 내에서 배합된 증가된 트리메타포스페이트 및 전분을 제공한다.
실시예 6
1/2 인치 초-경량 석고 월 보드 공장 제조 실험
전젤라틴화 옥수수 전분이 10% 농도로 물과 함께 제조되고(습식 전분 제조, wet starch preparation), HYONIC PFM 비누(인디아나주, 라파에떼, GEO Specialty Chemicals에서 구입가능)의 혼합물을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 2에서와 같이 배합물 B(실시예 1)을 이용하여 추가 실험(실험 보드 3, 4)을 수행하였다. 예를 들면, 실험 보드 3는 65~70중량%/35~30중량% 범위에 있는 HYONIC PFM 10/HYONIC PFM 33 혼합물과 함께 제조되었다. 예를 들면, 실험 보드 4는 70/30 wt./wt.의 HYONIC PFM 10/HYONIC PFM 33 혼합물과 함께 제조되었다. 시험 결과는 하기 표 6에 나타내었다.
| Lab 테스트 결과 | 실험 보드 3 (배합물 B + HYONIC 비누 혼합 65/35) (n=12) | 실험 보드 4 (배합물 B + HYONIC 비누 혼합 70/30) (n=34)* |
| 보드 중량(lb/MSF) | 1106 | 1013 |
| 인발 저항 a (lb) | 85.5 | 80.3 |
| 중심 경도 b (lb) | >15 | 12.4 |
| 휨 강도, 평균 c (MD)(lb) | 55.6 | 60.3 1 |
| 휨 강도, 평균 d (XMD)(lb) | 140.1 | 142.3 1 |
* 표시된 것은 제외
1 n=4
MD : 기계 방향
XMD : 기계 가로 방향
a ASTM 기준 : 77lb
b ASTM 기준 : 11lb
c ASTM 기준 : 36lb
d ASTM 기준 : 107lb
표 6에 나타난 바와 같이, 인발 및 중심 경도에 의해 측정된 강도 특성이 ASTM 기준 이상이다. 휨 강도 역시 ASTM 기준 이상인 것으로 측정되었다. 또한, 본 발명의 구현예의 본 실시예에서, 새로운 배합물(예를 들면, 실험 보드 3 및 4와 같은)은 적당한 강도를 유지하면서, 사용가능하며, 유동성 있는 슬러리에 배합된 증가된 트리메타포스페이트 및 전분을 제공한다.
"하나(a)" 및 "한(an)" 및 "그(the)" 및 본 발명을 기술하는 문맥(특히 하기 청구항의 문맥)상 이에 상당하는 관사들의 사용은 여기에 별도의 기재가 없거나, 문맥에 명백하게 반하지 않는 한, 단수와 복수를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 본 발명에서, 값들의 범위를 명시한 것은 본 발명에 다른 기재가 없으면, 단지 그 범위 내에 있는 각각 별개의 값들을 개별적으로 지칭하는 약칭법(shorthand method)을 제공하고자 하는 것이며, 따라서, 각각의 개별적인 값들이 본 명세서에 기재된 것과 같이, 각각의 개별적인 값들이 본 명세서에 포함된다. 본 발명에 기재된 모든 방법들은 다른 기재가 없거나, 문맥에 명백히 반하지 않는다면, 적절한 임의의 순서로 수행될 수 있다. 본 발명에 제공된 임의의 그리고 모든 예 또는 예시적인 단어(예를 들면 "~와 같은")의 사용은 단지 본 발명은 더 잘 설명하기 위한 것이며, 다른 주장이 없는 한, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다. 명세서에 기재된 어떤 말도 청구되지 않은 구성 요소를 본 발명의 실시에 필수적인 것으로 지칭하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명을 수행하기 위해 발명자들이 알고 있는 최선책을 포함하는 본 발명의 바람직한 구현예가 본 명세서에 기재되어 있다. 기재된 구현예들은 단지 예시적인 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.
