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TW201416225A - 中等粘度之預糊化澱粉、和產品、漿體，以及其相關之方法 - Google Patents

中等粘度之預糊化澱粉、和產品、漿體，以及其相關之方法 Download PDF

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TW201416225A
TW201416225A TW102137827A TW102137827A TW201416225A TW 201416225 A TW201416225 A TW 201416225A TW 102137827 A TW102137827 A TW 102137827A TW 102137827 A TW102137827 A TW 102137827A TW 201416225 A TW201416225 A TW 201416225A
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Abstract

本發明公開了產品(例如，面板)、漿體、和涉及具有中度粘度(即，從大約20厘泊至大約700厘泊)預糊化澱粉之方法、以及擠壓之預糊化澱粉。

Description

中等粘度之預糊化澱粉、和產品、漿體，以及其相關之方法 相關申請
本申請要求美國臨時專利申請號61/717,588，(其於2012年10月23日提交)、美國正式專利申請號13/835,002，(其於2013年3月15日提交)、和美國部分連續申請案申請號14/044,582，(其與2013年10月2日提交)之權益，所有前述之專利申請通過參考之方式以其整體併入本文。
凝固石膏(即二水硫酸鈣)是已知之材料，其用於許多產品中，包括建築建造和改造之面板和其他材料。一種這樣之面板(通常稱為石膏板材)為設置在兩個蓋板片材(例如紙面板材)之間之凝固石膏型芯三明治之形式。一層或多層緻密層，通常稱為“撇渣面層”，可以被包括在所述型 芯之任意一面上，通常在所述紙-型芯介面處。
在所述板材之製造期間，灰泥(即以半水硫酸鈣和/或無水硫酸鈣形式之煆燒石膏)、水和其他合適成分通常在按照本領域使用之術語之葉式攪拌器(葉式混合器(pin mixer))中被混合。形成漿體，並從所述混合器排放至移動輸送機上，攜帶具有已經塗覆(通常在所述混合器之上游)撇渣面層之一(如果存在)之蓋板片材。所述漿體在所述紙(所述紙任選地包括撇渣面層)上鋪展。又一蓋板片材，具有或不具有撇渣面層，被施加於所述漿體上，形成期望厚度之所述三明治結構，這可以有例如形狀範本或類似之輔助。鑄造所述混合物，並允許其硬化形成凝固(即，再水化)石膏，通過煆燒石膏與水之反應形成晶體型水化石膏(即，硫酸鈣二水合物)之基質。可以預期，所述煆燒石膏之水合作用使凝固石膏晶體之交聯基質能夠形成，因此使得在所述產品中所述石膏結構具有強度。需要熱量(例如，在窯爐中)驅散剩餘之自由水(即未反應之水)，以產生乾燥產品。
被乾燥驅散之所述過量水代表了在所述系統中之低效率。需要輸入能量除去水，並且減慢製造過程以適應所述乾燥步驟。儘管如此，在所述系統中減少水量已經被證明在不妥協化學產品之其他方面(包括板材重量和強度)之情況下是困難之。
應當理解，這種背景描述已經由本發明人建立，以幫助所述閱讀者，但是這不被認為現有技術之參考，暗示之任意所述指出問題也是現有技術中自身所理解之。當所描 述之原理可以，在某些方面和實施方案中，緩減在其他系統中之所述問題本身，應當理解，所保護之發明之範圍是由申請專利範圍所限定之，而不是由解決任意特定指出問題所要求之發明能力限定之。
在一個方面中，本發明提供了包含凝固石膏型芯之板材。所述型芯可以包括所述石膏之交聯晶體基質。所述板材可以設置在兩個蓋板片材之間(例如，由紙形成)。所述凝固石膏型芯由漿體形成，所述漿體包含水、灰泥和至少一種預糊化澱粉；當所述澱粉經歷根據所述VMA方法所述之條件時，所述預糊化澱粉具有“中度”(mid-range)粘度(即，具有從大約20厘泊至大約700厘泊之粘度)，如在下述之實施例1中提出之，在水中之所述澱粉之量為所述澱粉和水之總重量之15重量%。因此，所述VMA方法用來測定當經歷所述VMA方法條件時所述澱粉是否表現中度粘度特性。這並不意味著：所述澱粉必須在這些條件下添加至所述石膏漿體。但是，當向所述漿體添加所述澱粉時，它可以是濕之(以在水中時澱粉之多種濃度)或者乾燥形式，根據本發明之實施方案，它不必須完全糊化或者在所述VMA方法中提出之條件下。如本文使用之，“預糊化”意思是糊化之任意程度。
在又一個方面中，本發明提供之漿體包括水、灰泥、和至少一種預糊化澱粉，所述預糊化澱粉具有從大約20厘泊至大約700厘泊之中度粘度，其中所述粘度根據所述 VMA方法測定。所述漿體有時候被稱為“石膏漿體”，因為當水與灰泥反應，在其內部形成石膏。當在所述漿體中之所述灰泥與水反應時，石膏，即，硫酸鈣二水合物開始形成。所述漿體可以用來製備板材以及其他石膏產品。
在又一個方面中，本發明提供製備板材之方法。將水、灰泥、和至少一種預糊化澱粉混合形成漿體，所述預糊化澱粉具有中度粘度之特性，根據所述VMA方法。所述澱粉以濕或者乾燥之形式添加。當添加至所述漿體時，所述預糊化澱粉不必是完全糊化之，並且也不必是處於在所述VMA方法中提出之條件下。所述漿體設置在第一蓋板片材和第二蓋板片材之間，以形成濕元件，即面板前體。在這方面中，如本文使用之“設置在...之間”理解為意思是撇渣面層可以任選地塗敷，或者包括在所述型芯和一個或兩個蓋板片材之間；這樣可以理解蓋板片材可以包括撇渣面層。將所述面板切割成板材。將所板材乾燥。在乾燥後，成品尺寸(例如，切割)和加工可以按照預期之發生。根據一些實施方案，所述澱粉可以在添加至所述漿體前，進行化學修飾(以與預糊化步驟相關之任何順序)。在一些實施方案中，當添加至所述漿體時，所述預糊化澱粉部分地糊化，所述剩餘之糊化在所述乾燥步驟(例如，在窯爐中)中發生。一些實施方案中，所述澱粉在所述窯爐中充分地糊化。
在又一個方面中，粘結劑化合物包括碳酸鈣和至少一種預糊化澱粉，其中所述澱粉具有從大約20厘泊至大約700厘泊之粘度，並且其中所述粘度根據所述VMA方法 測定。在一些實施方案中，所述粘結劑化合物進一步包括煆燒石膏、水和/或者緩凝劑。
在又一個方面中，吸音面板包括吸音組分，所述吸音組分包含纖維和至少一種預糊化澱粉，其中所述澱粉具有從大約20厘泊至大約700厘泊之粘度，其中所述粘度根據所述VMA方法測定，並且其中所述面板具有根據ASTM C 423-02至少大約0.5之降噪係數。在一些實施方案中，所述纖維包括礦物棉。
在又一個方面中，本發明提供板材，其包括設置在兩個蓋板片材之間之凝固石膏型芯，所述型芯由包含灰泥、水和至少一種預糊化澱粉之漿體形成，其中所述澱粉具有大於大約30%之冷水溶解度，並且其中所述凝固石膏型芯具有之抗壓強度大於以小於大約30%冷水溶解度之澱粉製備之凝固石膏型芯。
在又一個方面中，本發明提供製備板材之方法，其包括使水、灰泥和至少一種預糊化澱粉混合以形成漿體，在第一蓋板片材和第二蓋板片材之間設置漿體，形成濕元件，切割所述濕組件成板材，以及使所述板材乾燥。所述澱粉具有大於大約30%之冷水溶解度，並且所述凝固石膏型芯具有之抗壓強度大於以小於大約30%冷水溶解度之澱粉製備之凝固石膏型芯。
在又一個方面中，本發明提供製備預糊化澱粉之方法，包括使至少水和非-預糊化澱粉混合，以製備濕澱粉，將所述濕組分放置在具有沖模之擠出機中，溫度大約90℃或更 高，並且使所述澱粉乾燥。所述預糊化澱粉具有大於大約30%之冷水溶解度。
第1圖是從粘度儀顯示之粘度圖，解釋了在不同狀態下澱粉之粘度，根據本發明之實施方案，其中所述X軸是時間，Y軸是疊加扭矩(主要Y軸，在左方)和溫度(第二次Y軸，在右邊)。
第2圖是顯示對於根據本發明之實施方案實施例13中之立方體，抗壓強度(Y軸)在特定密度(X軸)下之線型圖。
本發明實施方案之前提，至少部分上，是基於：特徵為具有“中度”粘度(例如，從大約20厘泊至大約700厘泊)之預糊化澱粉包括在石膏漿體中。儘管所述粘度特性之測定是所述澱粉放置在根據本文描述之所述VMA方法學條件下測定之，應當理解，所述預糊化澱粉不必須在這些條件下添加。驚人和意外地，已經發現，包含中度粘度之所述預糊化澱粉賦予多種顯著益處，例如關於澱粉功效(例如，使得可以使用較少之澱粉)、產品強度增強、和需水量，例如，與在一些實施方案中一致。根據本發明之實施方案，所述益處包括關於澱粉功效、需水量、和/或者強度，表現了相當顯著之改善和改進，這種改善和改進相對於已知之在石膏漿體 中使用之澱粉而言，例如非糊化澱粉(未煮之)或者預糊化澱粉(煮熟之)具有粘度在20厘泊以下，或者高於700厘泊，根據所述VMA方法測定之。這些發現賦予了相當顯著之優點，包括但不限於，減少原材料之成本，增高製造效率，和增強產品強度，例如允許降低產品重量而具有充分之強度性能。
澱粉被歸類為碳水化合物，並且含有兩種類型之多糖，稱為線性直鏈澱粉和具有分支之支鏈澱粉。澱粉顆粒為半晶狀，例如，在偏振光下觀察，在室溫下是不溶之。糊化是這樣之過程：其中所述澱粉放置在水中，並加熱(“煮”)，使得所述澱粉顆粒之晶體結構熔化，並且所述澱粉分子溶解在水中使得得到良好分散之結果。已經發現，當澱粉顆粒向糊化形式轉化時，起初所述澱粉顆粒在水中提供較小之粘度，因為澱粉顆粒是水不溶性之。隨著溫度增加，所述澱粉顆粒膨脹，並且所述晶體結構在糊化溫度下熔化。當所述澱粉顆粒具有最大膨脹時，得到峰值粘度。進一步加熱將會破壞澱粉顆粒，並且使所述澱粉顆粒溶解在水中，伴隨粘度之急劇降低。在冷卻後，所述澱粉分子重聯形成3-D糊化結構，由於所述糊化結構伴隨粘度增加。參見例如第1圖，如後面所討論之。一些商業澱粉以預糊化之形式銷售，同時其他以顆粒形式銷售。根據本發明之一些實施方案，所述商業顆粒形式在添加至石膏漿體(通常在混合器中，例如葉式混合器)前，經歷至少某程度之糊化(即預糊化)。
為了達到根據本發明實施方案之預期中度粘 度，所述澱粉分子可以進行修飾，例如，水解在葡萄糖單元之間之糖苷鍵以達到預期之分子重量。例如，這種修飾可以包括酸修飾、酶修飾和/或者其他方法。例如，實現低粘度之其他方法包括，例如，機械能量擠壓或者包括更多線性直鏈澱粉單元之所述澱粉分子修飾。作為例子，在Tackidex K720之情況下，通過機械能量擠壓、更多之直鏈澱粉單元(~35%)、和羥丙基化，實現低粘度。所述修飾在糊化發生之前或者之後發生。在酶修飾之情況下，通常優選所述修飾發生在所述糊化步驟之後。最常見使用之澱粉轉化酶是α-澱粉酶(alpha-澱粉酶)。所述酶水解反應可以通過調節所述pH或者加熱之方法來終止。在酸修飾之情況下，通常優選所述修飾在糊化之前發生，因為它傾向於變得更加有效、以及較小之成本集約。為了製備酸修飾之澱粉，應當理解，未修飾澱粉之水性懸浮液可以以，例如，小量之強酸例如鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸等處理。通過調節反應時間，解聚之程度可以調節。例如，當達到合適之流動性，例如，按照進程內實驗室控制測定之，引入弱鹼以中和酸並停止水解。因此，酸修飾之澱粉可以在多種流體中製備。而且，酸修飾之澱粉可以中和後沒有進一步純化直接使用，或者可以純化以去除鹽。所述酸修飾之澱粉之最終使用可以決定純化之有利條件。例如，通過硫酸修飾和通過氫氧化鈣中和之澱粉之組合物可以含有可以添加至灰泥和水漿體之硫酸鹽和鈣離子。由於所述灰泥已經具有硫酸鹽和鈣離子，在添加至所述漿體前，純化所述硫酸修飾之澱粉不是必要之。因此，考慮決定純化有利 條件包括，例如，所述酸和堿基之特性，以及添加除了硫酸鹽和鈣離子外之其他離子至所述漿體是否有利。
表現根據本發明中度粘度特性之預糊化澱粉為所述產品(例如，牆板)之強度提供了明顯之益處。由於澱粉含有含三個羥基之葡萄糖單體，澱粉提供了羥基與石膏晶體結合之許多位點。當不希望受任何理論之束縛時，據相信，表現中度粘度特性之預糊化澱粉之分子大小允許澱粉分子最佳之遷移率，使澱粉分子與所述石膏晶體對齊，以促進澱粉與石膏晶體良好之結合，以加強所述最終晶體石膏基質，例如通過氫鍵。中度以外粘度之預糊化澱粉，分別地，具有更長鏈長度和更高分子重量(不太高之粘度)、以及較短鏈長度和較低分子重量(不太低之粘度)，不提供相同之益處組合。據相信，關於澱粉功效，當所述澱粉分子充分地與所述石膏晶體結合，額外之澱粉不再增加重要之益處，因為所述晶體已經結合使得沒有進一步之石膏晶體位元點用於所述澱粉粘附或者結合。因此，由於在石膏晶體之間之最優結合以及中度粘度之預糊化澱粉分子，實際上所述晶體石膏基質之強度增強，並且需要較少之澱粉(與常規澱粉相比)促進強度。
表現所述中度粘度特性之預糊化澱粉還提供了關於需水量方面之優勢。向石膏漿體添加澱粉要求向所述石膏漿體添加額外之水，以維持預期程度之漿體流動性。這是因為澱粉增加了所述石膏漿體之粘度，並減少了流動性。因此，在常規系統中使用澱粉導致了需水量之增加，使得在所 述石膏漿體中需要更多之過量水。令人驚訝和意外地，具有根據本發明所述中度粘度特性之預糊化澱粉需要較少之水，使得對於在所述石膏漿體中之需水量之影響減小，特別是與常規澱粉相比。而且，因為本發明具有所述中度粘度特性之預糊化澱粉之功效，使得可以使用較少之澱粉，根據本發明之一些實施方案，對於需水量之積極影響甚至更加顯著。這種較低之需水量在製造期間提供了相當客觀之功效。例如，對於乾燥，過量水需要能量輸入。必須減慢所述線路之速度以適應所述乾燥。因此，通過減少在所述石膏漿體中之水負載，可以看到較少之能源和成本消耗，以及更快之生產速度。在一些實施方案中，在石膏漿體中需水量之增加小於其他澱粉(例如具有高於700厘泊(例如，大約773厘泊)粘度之預糊化澱粉)需要之需水量之增加。
只要符合本發明所述中度粘度之特性，可以選擇任意合適之澱粉，例如通過修飾或其他方法。如本文所使用之，“澱粉”是指包含澱粉組分之組合物。同樣地，所述澱粉可以是100%純澱粉或者可以具有其他組分，例如那些在麵粉中通常發現之組分，例如蛋白質和纖維，只要所述澱粉組分占所述澱粉組合物重量之至少大約75%。所述澱粉可以是含有澱粉之麵粉之形式(例如，玉米粉)，例如具有占所述麵粉之至少大約75重量%澱粉之麵粉，例如，至少大約80%，至少大約85%，至少大約90%，至少大約95%，等)。以舉例之方式，並且不作任何限制，所述澱粉可以是以含有澱粉之玉米麵粉之形式；玉米澱粉，例如，Clinton® 260(ADM), Super型芯® S23F(GPC),Amidon M-B 065R(Roquette)；豌豆澱粉，例如，酸改性乙醯化澱粉，例如Clearam LG 7015(Roquette)；烷基化澱粉，例如羥乙基澱粉，例如，Clineo® 714(ADM),Coatmaster® K57F(GPC)，或者羥丙基澱粉，例如Tackidex® K720(Roquette)；以及氧化澱粉，例如Clinton® 444(ADM)；或其任意組合。
石膏漿體通常在葉式混合器(pin mixer)內形成。儘管如此，引入成分至所述混合器中之方式可以不同。例如，在進入所述混合器之前，各種成分之組合可以被進行預混合，例如，一種或多種成分和/或一種或多種濕成分可以預混合。“添加至所述漿體”，如本文所使用之，應該理解之是，成分可以以任意合適之方式預混合，在進入漿體按照本文提出之方式形成之混合器之前。
具有本發明所述中度粘度特性之預糊化澱粉可以以濕或乾燥之形式包含在所述石膏漿體中。如果以濕之形式，所述澱粉可以以任何合適之濃度包含其中，並且可以與其他濕成分預混合。當所述粘度根據在實施例1中提出之所述VMA方法測定，當在水中，以所述澱粉和水總重量之15重量%之澱粉；這不必意味著所述添加至所述漿體之澱粉是完全糊化之或者處於在所述VMA方法中列出之條件下，或者不必為15%溶液，根據本發明實施方案。而且，所述澱粉之粘度特徵在於，在這些特定條件下測定所述澱粉是否符合本發明實施方案之粘度標準，以及允許不同澱粉之粘度特性在標準環境下之比較。
因此，如本文所使用之，“預糊化”意思是所述澱粉在包含在所述石膏漿體中之前具有任意程度之預糊化。在一些實施方案中，所述預糊化澱粉當被包含在所述漿體中時可以部分地糊化，但是當暴露至提升之溫度時變得完全糊化，例如，在窯爐中進行乾燥步驟除去過量水時。在一些實施方案中，所述預糊化澱粉不是完全糊化之，即時在退出所述窯爐後，只要當在根據所述VMA方法條件下所述澱粉符合所述中度粘度特性。
粘度儀和差示掃描量熱法(DSC)是描述澱粉糊化之兩種不同方法。澱粉糊化之程度可以通過，例如來自DSC之熱譜圖，例如，使用峰面積(晶體之熔化)進行計算。測定部分糊化之程度粘度圖(來自粘度儀)不是必要之，但是這是獲得以下資料之良好工具：例如澱粉之粘度變化、最大糊化、糊化溫度(糊化溫度)、膠凝作用、保持期間之粘度、冷卻末期之粘度等等。對於糊化之程度，所述DSC測量在存在過量水之情況下進行，特別是在或高於67重量%之情況下進行。如果澱粉/水混合物之含量小於67%，糊化溫度將隨著水含量降低而增加。當可獲得之水有限時，熔化澱粉晶體是困難之。當澱粉/水混合物之含量達到67%，糊化溫度會保持恒定，不管有多少水添加至所述澱粉/水混合物中。糊化起始溫度(糊化起始溫度)表明了糊化開始之溫度。糊化最終溫度(糊化最終溫度)表示糊化之最終溫度。糊化熱焓值(糊化熱焓值)代表在糊化期間晶體結構溶解之量。通過使用來自澱粉DSC熱譜圖之熱焓值，指示糊化之程度。
不同之澱粉具有不同之糊化起始溫度、最終溫度、和糊化熱焓值。因此，不同之澱粉可以在不同溫度下完全糊化。應該理解之是，當在過量水中，澱粉加熱到超過糊化最終溫度時，澱粉完全糊化。除此之外，對於特定之澱粉，如果澱粉加熱到在糊化最終溫度以下時，所述澱粉部分糊化。因此，當澱粉在存在過量水之情況下，加熱到糊化最終溫度以下時，會發生部分和不完全糊化，例如，通過DSC測定之。當澱粉在存在過量水之情況下，加熱到糊化最終溫度以上時，會發生完全糊化，例如，通過DSC測定之。糊化之程度可以通過不同方式調節，例如，通過加熱所述澱粉在所述糊化最終溫度以下，形成部分糊化。例如，如果澱粉完全糊化之熱焓為4J/g，當所述DSC顯示所述澱粉之糊化熱焓值只有2J/g時，這意味著50%之澱粉已經達到糊化。當通過DSC測定時，完全糊化澱粉將具有所述DSC熱譜圖糊化峰(熱焓=0J/g)。
如所指出之，糊化之程度可以是任意合適之量，例如大約50%或者更多，等。儘管如此，較小程度之糊化將更加接近顆粒澱粉，並且不會充分具有強度增強、更好或(更充分之)分散之優勢。因此，在一些實施方案中，優選之是，具有較高程度之糊化，例如，至少大約60%，至少大約70%，至少大約80%，至少大約90%，至少大約95%，至少大約97%，至少大約99%，或者完全(100%)糊化。具有較低程度之糊化可以被添加至漿體，額外之糊化(例如，至100%)在所述窯爐中發生。為了添加至漿體之目之，“完 全糊化之”應該理解之是，指所述澱粉充分地在或高於其糊化溫度時煮熟，或者其他方式實現完全糊化，這可以從DSC技術觀察到。儘管可以預期到在煮後有一些低程度之澱粉糊化，所述澱粉可以被理解為添加至石膏漿體之“完全糊化”，在一些實施方案中，根據本領域技術人員可以意識到之。與之相反，對於本文所述VMA方法之目之，這種澱粉凝沉在進行這種粘度測量時是不被接受之。
在一些實施方案中，所述預糊化澱粉之中度粘度可以是從大約20厘泊至大約700厘泊，例如從大約20厘泊至大約500厘泊，或者從大約30厘泊至大約200厘泊。在本發明之實施方案中，當在所述VMA方法下測定時，所述預糊化澱粉之粘度可以是，如在下表1A、1B和1C中列出之。在所述表中，“X”代表了“從大約[對應於上排之值]至大約[對應於最左邊欄之值]”之範圍。這些指出之值代表了以厘泊表示之所述預糊化澱粉之粘度。為了方便呈現，應該理解之是，每個值表示“大約”那個值。例如，在表1A中之第一“X”是“大約20厘泊至大約25厘泊”之範圍。表中之範圍表示在所述起點和終點之間，包括端點。
因此，所述預糊化澱粉之粘度具有某範圍，並且包括在表1A、1B或1C中提出之任意前述之端點。
令人驚訝和意外地，具有根據本發明實施方案之所述中度粘度特性之所述預糊化澱粉可以以相對低之量(固體/固體基礎)包含在所述漿體中，並且仍然達到顯著之板材強度增強。因此，在本發明優選之實施方案中，具有所述中度粘度特性之預糊化澱粉以以下量包括在所述石膏漿體中：所述灰泥重量之大約5%或更少(例如，大約0.1%至大約5%)，或更多，例如所述灰泥重量之大約3%或更少。例如，所述預糊化澱粉可以以以下量包括在內：所述灰泥重量之從大約0.1%至大約4%，大約0.1%至大約3%， 大約0.1%至大約2%，大約0.1%至大約1.5%，等。已經發現，增加在所述漿體中之中度粘度澱粉之量使超過這些範圍，不會有效改善強度，因為在一些實施方案中在添加甚至更多澱粉後強度水準有點平臺期。儘管如此，如果特別需要，可以利用更高數量之澱粉，對於強度之遞減式回升是可以接受之。例如，當不是優選之時候，在一些實施方案中，大於大約55%之澱粉量可以使用，例如所述灰泥重量之從大約0.1%至大約10%。
在本發明之實施方案中，所述預糊化澱粉之量可以是，例如，在下面表2A和2B中列出之。在所述表中，“X”表示“從大約[對應於上排之值]至大約[對應於最左邊欄之值]”之範圍。所述指明之值代表澱粉之量，作為所述灰泥重量之百分比。為了方便呈現，應該理解之是，每個值表示“大約”那個值。例如，第一“X”是“所述灰泥重量之大約0.1%之澱粉，至所述灰泥重量之大約0.25%之澱粉”之範圍。表中之範圍表示在所述起點和終點之間，包括端點。
因此，所述預糊化澱粉之量具有在表2A或2B中提出之前述之任意端點之間之範圍，並包括端點。
根據本發明之實施方案，具有預期中度粘度特性之預糊化澱粉可以與其他澱粉組合。例如，表現預期中度粘度特性之預糊化澱粉可以與其他澱粉組合，以增強型芯強度和紙-型芯連接，特別是如果接受需水量之增加。因此，在本發明之一些實施方案中，石膏漿體可以包括一種或多種具有中度粘度特性之預糊化澱粉，以及一種或多種其他類型澱粉。其他澱粉可以包括，例如，具有低於20厘泊和/或者高於700厘泊之預糊化澱粉。一個例子是預糊化玉米澱粉(例如，具有粘度高於700厘泊，例如大約773厘泊)。其他澱 粉還可以是以下形式，例如，非-預糊化澱粉，例如酸修飾之澱粉、以及烷基化澱粉，例如，沒有糊化之乙基化澱粉等。所述澱粉之組合物可以是在添加到所述石膏漿體之前進行預混之(例如，在乾燥混合器中，任選地與其他組分，例如灰泥等一起；或者與其他濕成分一起在濕混合器中一起預混)，或者他們可以一次一種地被混合到所述石膏漿體中，或者其他方式。具有中度粘度特性之預糊化澱粉和其他澱粉可以採用任意合適之比例包括其中。例如，被添加至石膏漿體之具有所述中度粘度特性之預糊化澱粉之澱粉含量，按照總澱粉含量之百分比，可以是：例如，至少大約10重量%，例如至少大約20%，至少大約30%，至少大約40%，至少大約50%，至少大約60%，至少大約70%，至少大約80%，至少大約90%，至少大約95%，至少大約99%，至少大約100%，或在其中之任意範圍)。在示例性實施方案中，具有所述中度粘度特性之預糊化澱粉與其他澱粉之比率可以是大約25：75，大約30：70，大約35：65，大約50：50，大約65：35，大約70：30，大約75：25，等。
在一些實施方案中，本發明包括具有冷水溶解度之預糊化澱粉。預糊化，使得澱粉冷水溶解之過程，通常要求是在過量之水中煮熟之澱粉。在某些情況下，通過這種方法製備預糊化澱粉是不理想之。擠壓加工，加熱和機械剪切之組合，是用來製備低含濕量預糊化澱粉之節能方法。澱粉之擠壓加工可以形成冷水可溶之擠壓之預糊化澱粉。冷水溶解度定義為在室溫(大約25℃)水中具有任意量之溶解性。 據發現，表現冷水溶解之澱粉可以對石膏產品(例如，牆板)之強度提供顯著之益處。本發明之冷水可溶性澱粉具有大於大約30%之冷水溶解度，當添加至凝固石膏型芯，可以增加所述石膏型芯之強度。預糊化澱粉在水中之溶解度定義為溶解在室溫水中之澱粉之量除以澱粉之總量，並且可以使用實施例14中之方法測量。
在一些實施方案中，預糊化澱粉之冷水溶解度為從大約30%至大約75%。在其他實施方案中，擠壓之預糊化澱粉之冷水溶解度為從大約50%至大約75%。在本發明之實施方案中，擠壓之預糊化澱粉之冷水溶解度可以是，例如，在表2C中列出之。在所述表中，“X”表示“從大約[對應於上排之值]至大約[對應於最左邊欄之值]”之範圍。所述指明之值代表擠壓之預糊化澱粉之冷水溶解度(表2C)。為了方便呈現，應該理解之是，每個值表示“大約”那個值。例如，在表2C中之第一“X”是“從大約30%至大約35%”之範圍。表中之範圍表示在所述起點和終點之間，包括端點。
當不希望受任何理論之束縛時，據認為，在擠壓期間，機械和熱能之組合有利於澱粉之冷水溶解。據認為，當所述澱粉經歷了擠壓時，在所述澱粉分子之間之氫鍵被打斷。當所述擠壓之澱粉溶解在水中時，所述澱粉與水分子形成氫鍵。在所述預糊化過程之後，所述擠壓之預糊化澱粉分子與石膏晶體自由成氫鍵，從而賦予所述石膏產品更高之強度。因此，因為表現在冷水中溶解之澱粉改善了石膏牆板之強度，與常規澱粉相比，需要更少之澱粉。
本發明水溶性擠壓之預糊化澱粉可以具有任意合適之冷水粘度，根據冷水粘度測試(CWVA)方法(參見實施 例16)。在一些實施方案中，所述冷水可溶性澱粉具有從大約20厘泊至大約300厘泊之粘度。具有本發明粘度範圍之預糊化澱粉需要較少之水，使得對於在石膏漿體中之需水量之影響減小。在本發明之實施方案中，所述預糊化澱粉之粘度可以是，例如，如在表2D中列出之。在所述表中，“X”表示“從大約[對應於上排之值]至大約[對應於最左邊欄之值]”之範圍。所述指明之值代表擠壓之預糊化澱粉之粘度(表2D)。為了方便呈現，應該理解之是，每個值表示“大約”那個值。例如，在表2D中之第一“X”是“從大約20厘泊至大約40厘泊.”之範圍。表中之範圍表示在所述起點和終點之間，包括端點。
在又一個方面中，本發明提供製備具有冷水溶解度之擠壓預糊化澱粉之方法。擠壓之預糊化澱粉通過以下方法製備：使至少水和澱粉混合制得濕澱粉，將所述濕澱粉經過擠出機擠壓，並且使所述澱粉乾燥。擠出機是通常用於熔化和加工聚合物之設備。本發明之澱粉是在擠出機中之預糊化澱粉，例如Wenger TX 52 Twin Screw擠出機。通常，擠出機包括進料斗以遞送所述進料物質，預調節器包括加熱外殼調節聚合物和塑化劑(例如，水)，擠出機模頭包括加熱區，和沖模組件。所述沖模組件通常包括座板、墊片和模頭(die head)。對於本發明，所述澱粉和水預混合，並喂入所述擠 出機中。在一些實施方案中，向所述擠出機添加額外之水。在擠壓期間，加熱元素和機械剪切之組合使得所述澱粉熔化和預糊化。在擠壓後，使所述預糊化澱粉乾燥至充分之水分，並研磨成粉末。但是所述擠出機之沖模可以是任意充分之溫度，所述沖模溫度通常超過所述澱粉晶體之熔化溫度。在本發明之實施方案中，擠出機溫度範圍可以是，例如，如在表2E中列出之。在所述表中，“X”表示“從大約[對應於上排之值]至大約[對應於最左邊欄之值]”之範圍。所述指明之值代表擠出機溫度(表2E)。為了方便呈現，應該理解之是，每個值表示“大約”那個值。例如，在表2E中之第一“X”是“從大約90℃至大約100℃”之範圍。表中之範圍表示在所述起點和終點之間，包括端點。
在擠壓期間，所述濕澱粉之水含量對於冷水溶解度也是重要之參數。所述濕澱粉可以任意之水含量，但是通常具有小於大約25%之水含量。在一些實施方案中，所述濕澱粉具有大約12%至大約25%之水含量。據發現，當澱粉具有較低之水含量時，所述擠壓加工製備出具有較高冷水溶解度之預糊化澱粉。當不希望受任何理論之束縛時，據發現，較少之水存在導致在擠壓期間更大之摩擦。這種增加之摩擦能導致在澱粉中之自氫鍵結合。使用水含量小於大約25%之澱粉從擠壓製備之所述預糊化澱粉可以具有大於大約30%之冷水溶解度。在本發明之實施方案中，所述濕澱粉之水含量可以是，例如，如在表2F中列出之。在所述表中，“X”表示“從大約[對應於上排之值]至大約[對應於最左邊欄之值].”之範圍。所述指明之值代表以灰泥重量計濕澱粉之含濕量(%)(表2F)。為了方便呈現，應該理解之是，每個值表示“大約”那個值。例如，在表2F中之第一“X”是“從大約12%至大約13%.”之範圍。表中之範圍表示在所述起點和終點之間，包括端點。
又在其他方面中，本發明提供製備包括型芯之牆板之方法，所述型芯包含具有冷水溶解性之預糊化澱粉。使水、灰泥、和至少一種預糊化澱粉混合形成漿體，所述預糊化澱粉具有之冷水溶解度大於大約30%。所述澱粉以任意合適之方式製備，例如按照本文描述之方式。具有冷水溶解性之所述澱粉可以以本文描述之量摻合到所述灰泥漿體中。在一些實施方案中，所述冷水可溶性澱粉以灰泥重量之從大約0.1%至大約5%之量摻合到所述灰泥漿體中。本發明預糊化澱粉可以以濕或乾燥形式添加，但是優選以乾燥粉末添加。所述冷水可溶性澱粉之顆粒大小可以是任意大小。在一些實 施方案中，所述顆粒大小從大約100微米至大約400微米。在本發明之實施方案中，所述預糊化澱粉之顆粒大小可以是，例如，在表2G中列出之。在所述表中，“X”表示“從大約[對應於上排之值]至大約[對應於最左邊欄之值]”之範圍。所述指明之值代表預糊化澱粉之顆粒大小(表2G)。為了方便呈現，應該理解之是，每個值表示“大約”那個值。例如，在表2G中之第一“X”是“從大約100微米至大約125微米”之範圍。表中之範圍表示在所述起點和終點之間，包括端點。
在灰泥漿體之製造期間，所述預糊化澱粉粉末可 以添加至所述乾燥成分中。所述漿體設置在第一蓋板片材和第二蓋板片材之間，形成濕元件，即面板前體。所述漿體包含水、灰泥、和至少一種預糊化澱粉；所述澱粉具有大於大約30%之冷水溶解度。將所述面板切割成板材。將所板材乾燥。在乾燥後，成品尺寸(例如，切割)和加工可以按照預期發生。所述澱粉可以在摻入到所述漿體中前，進行根據本發明一些實施方案之化學修飾(以相對於預糊化步驟之任意順序)。本發明之牆板包括之凝固石膏型芯具有抗壓強度大於沒有澱粉製備之凝固石膏型芯。
除了所述澱粉組分，所述漿體被配製為包括水、灰泥、發泡劑(有時候也簡稱為“起泡劑”)、以及其他預期之添加劑。除了所述澱粉組分以外，所述漿體被配製：半水合物、硫酸鈣。所述灰泥可以是以下形式：硫酸鈣α半水化合物、硫酸鈣β半水化合物、和/或者無水硫酸鈣.。所述灰泥可以纖維之或者非纖維之。可以摻入發泡劑以形成在凝固石膏之所述連續晶體基質內之氣體孔隙分佈。在一些實施方案中，所述發泡劑包括主要重量部分之不穩定組分、和次要重量部分之穩定組分(例如，其中不穩定組分和穩定之/不穩定組分之混合物被組合起來)。不穩定組分與穩定組分之重量比率有效形成凝固石膏型芯之氣體孔隙分佈。參見例如，美國專利5,643,510；6,342,284；和6,632,550。已經發現，合適之孔隙分佈和牆體厚度(獨立之)可以有效地增強強度，特別是較低密度板材(例如，大約35pcf(561kg/m3)以下)。參見，例如，US 2007/0048490和US 2008/0090068。蒸發水孔隙， 通常具有直徑大約5μm或更少之孔隙，也促成總孔隙分佈以及前述之氣體(發泡劑)孔隙。在一些實施方案中，具有大於大約5微米氣孔大小之孔隙與至具有大約5微米或更少之孔隙之體積比為：從大約0.5：1至大約9：1，例如，大約0.7：1至大約9：1，大約0.8：1至大約9：1，大約1.4：1至大約9：1，大約1.8：1至大約9：1，大約2.3：1至大約9：1，大約0.7：1至大約6：1，大約1.4：1至大約6：1，大約1.8：1至大約6：1，大約0.7：1至大約4：1，大約1.4：1至大約4：1，大約1.8：1至大約4：1，大約0.5：1至大約2.3：1，大約0.7：1至大約2.3：1，大約0.8：1至大約2.3：1，大約1.4：1至大約2.3：1，大約1.8：1至大約2.3：1，等。在一些實施方案中，所述發泡劑在漿體中存在，例如，以量小於所述灰泥重量之大約0.5%，例如大約0.01%至大約0.5%，大約0.01%至大約0.4%，大約0.01%至大約0.3%，大約0.01%至大約0.2%，大約0.01%至大約0.1%，大約0.02%至大約0.4%，大約0.02%至大約0.3%，大約0.02%至大約0.2%，等。
可以摻入已知之例如促進劑(例如，濕石膏促進劑，耐熱促進劑，耐候促進劑)和緩凝劑之添加劑。參見，例如，美國專利3,573,947和6,409,825。在一些實施方案中，其中包含促進劑和/或者緩凝劑，所述促進劑和/或者緩凝劑每種可以以以下之數量摻入在所述石膏漿體中，基於固體，例如，所述灰泥重量之從大約0%至大約10%(例如，大約0.1%至大約10%)，例如，所述灰泥重量之從大約0% 至大約5%(例如，大約0.1%至大約5%)。其他添加劑可以按照預期摻入，例如以較小之重量而具有充分強度之產品來賦予強度，避免永久性變形，促進生坯強度，例如，當所述產品在沿著生產線下行之傳輸機上凝固時，促進防火性能，促進防水性能等。
在一些實施方案中，例如，所述漿體可以任選地包括至少一種分散劑增強流動性。像澱粉和其他成分一樣，分散劑可以與其他乾燥成分以乾燥形式，和/或者與其他液體成分以液體形式，摻入到所述型芯漿體中。分散劑之例子包括萘磺酸鹽，例如多萘磺酸和它之鹽(多萘磺酸鹽)和衍生物，其為萘磺酸和甲醛之濃縮產物；以及聚羧酸分散劑，例如聚羧酸醚，例如，PCE211,PCE111,1641,1641F，或PCE 2641-Type分散劑，例如，MELFLUX 2641F,MELFLUX 2651F,MELFLUX 1641F,MELFLUX 2500L分散劑(BASF)，和COATEX Ethacryl M，從Coatex,Inc.獲得；和/或者木質素磺酸鹽或者磺化木質素。木質素磺酸鹽是水溶性之陰離子聚電解質聚合物，使用亞硫酸鹽法制漿之木漿生產之副產物。在本發明實施方案原理之實踐中，有效之木質素之一個例子是Marasperse C-21，從Reed Lignin Inc.購買。
較低分子重量分散劑通常是優選之。較低分子重量萘磺酸鹽分散劑是優選之，因為它們與較高粘度、較高分子重量分散劑相比，傾向於較低之需水量。因此，優選從大約3,000至大約10,000(例如，大約8,000至大約10,000)分子重量。另一種說明，對於PCE211類型分散劑，在一些 實施方案中，所述分子重量可以是從大約20,000至大約60,000，其比具有高於60,000分子重量之分散劑表現較少之延遲。
萘磺酸鹽之一個例子是DILOFLO，從GEO Specialty Chemical公司購買。DILOFLO是在水中之45%萘磺酸鹽溶液，儘管其他水性溶液，例如，在固體含量之大約35重量%至大約55重量%之範圍，也是容易實現之。萘磺酸鹽可以以乾燥固體或者粉末形式使用，例如LOMAR D，從GEO Specialty Chemical公司購買。又一示例性萘磺酸鹽為DAXAD，從Hampshire Chemical Corp公司購買。
如果摻入，所述分散劑可以以任意合適(固體/固體)之量，例如，所述灰泥重量之大約0.1%至大約5%，例如，大約0.1%至大約4%，大約0.1%至大約3%，大約0.2%至大約3%，大約0.5%至大約3%，大約0.5%至大約2.5%，大約0.5%至大約2%，大約0.5%至大約1.5%，等。
如果需要，一種或多種含磷酸基化合物也可以優選地被摻入在所述漿體中。例如，在一些實施方案中含磷酸基組分包括水溶性組分，並且可以是離子、鹽或者酸之形式；所述酸即縮合磷酸，其每個包括兩個或多個磷酸單元；縮合磷酸之鹽或離子，其每個包括兩個或多個磷酸鹽單元；和正磷酸鹽之一元鹽或一價離子；以及水溶性非環磷酸鹽。參見，例如，美國專利6,342,284；6,632,550；6,815,049；和6,822,033。
根據本發明之一些實施方案之磷酸鹽組合物可以增強生坯強度，對永久性變形(例如，下陷)之耐受性，尺寸穩定性，等。可以使用三偏磷酸鹽化合物，包括，例如，三偏磷酸鈉、三偏磷酸鉀、三偏磷酸鋰、和三偏磷酸銨。優選三偏磷酸鈉(STMP)，但是其他磷酸鹽也是合適之，包括例如四偏磷酸鈉，六偏磷酸鈉，具有從大約6至大約27重複磷酸鹽單元以及具有分子式Nan+2PnO3n+1其中n=6-27，焦磷酸四鉀，具有分子式K4P2O7，三聚磷酸二鉀二鈉，具有分子式Na3K2P3O10，三聚磷酸鈉，具有分子式Na5P3O10，焦磷酸四鈉，具有分子式Na4P2O7，三偏磷酸鋁，具有分子式Al(PO3)3，酸式焦磷酸鈉，具有分子式Na2H2P2O7，多磷酸銨，具有1000-3000重複磷酸鹽單元，以及具有分子式(NH4)n+2PnO3n+1，其中n=1000-3000，或者多磷酸，具有兩個或多個重複磷酸單元，並具有分子式Hn+2PnO3n+1其中n為2或更多。
所述磷酸鹽可以以乾燥形式或者以在水中之形式摻入(例如，磷酸溶液，從大約5%至大約20%，例如大約a 10%溶液)。如果需要，所述磷酸鹽可以以任意合適之量(固體/固體基礎)摻入，例如所述灰泥重量之從大約0.01%至大約0.5%，例如，從大約0.03%至大約0.4%，從大約0.1%至大約0.3%，或者所述灰泥重量之從大約0.12%至大約0.4%。
用於防火之合適添加劑和/或者防水產品也可以被任選地摻入，包括，例如，矽氧烷(防水)；纖維；散熱 添加劑，例如氫氧化鋁(ATH)，氫氧化鎂等；和/或者高膨脹顆粒(例如，當1560℉(849℃)加熱大約1小時，可膨脹至原始體積之大約300%或者更多)。參見，例如，尚待批准之，共同分配之美國申請號13/400,010(於2012年2月17日提交)描述了這些和其他成分。在一些實施方案中，摻入高膨脹蛭石，儘管可以摻入其他防火材料。根據本發明之一些火災相關產品之所述板材可以具有絕熱指數(Thermal Insulation Index)(TI)為大約17分鐘或更多，例如，大約20分鐘或更多，大約30分鐘或更多，大約45分鐘或更多，大約60分鐘或更多，等；和/或者高溫收縮(High Temperature Shrinkage)(在大約1560℉(849℃)之溫度時)在x-y方向小於大約10%，以及在z-方向膨脹大於大約20%。按照需要決定，所述防火或者防水添加劑可以以任意合適之量摻入，例如根據防火等級等。例如，如果包括，所述防火或者防水添加劑可以以以下之量：所述灰泥重量之從大約0.5%至大約10%，例如所述灰泥重量之從大約1%至大約10%，大約1%至大約8%，大約2%至大約10%，大約2%至大約8%等。
如果包括，所述矽氧烷優選地以乳液之形式添加。所述漿體成形，然後在促進矽氧烷聚合形成高度交聯矽烷樹脂之條件下乾燥。促進所述矽氧烷聚合形成高度交聯矽烷樹脂之催化劑也被添加至石膏漿體。在一些實施方案中，不溶解之甲基氫矽氧烷流體以商品SILRES BS 94售賣，由Wacker-Chemie GmbH(Munich,Germany)公司生產，可以作為 矽氧烷使用。這種產品是不含有水或者溶劑之矽氧烷流體。應當考慮，可以使用大約0.3%至大約1.0%之BS 94矽氧烷，在一些實施方案中，基於所述乾燥成分之重量。例如，在一些實施方案中，優選使用基於所述乾燥灰泥重量之從大約0.4%至大約0.8%之矽氧烷。
所述漿體配方可以以任意合適之水/灰泥比率，例如，大約0.4至大約1.3製備。儘管如此，因為與其他澱粉相比，具有本發明中度粘度特性之預糊化澱粉較少了需要向漿體中添加之水之量，所述漿體可以以較低之水/灰泥比率輸入配製，在一些實施方案中，與含其他澱粉之石膏漿體之常規方法相比，特別是低水/密度。例如，在一些實施方案中，所述水/灰泥比率可以是從大約0.4至大約1.1，大約0.4至大約0.9，大約0.4至大約0.85，大約0.45至大約0.85，大約0.55至大約0.85，大約0.55至大約0.8，大約0.6至大約0.9，大約0.6至大約0.85，大約0.6至大約0.8，等。
所述蓋板片材可以由任意合適之材料和基礎重量形成。有利之是，由包含具有中度粘度預糊化澱粉之漿體形成之板材型芯為板材提供了充分之強度，即使是較低基礎重量之蓋板片材，例如小於45lbs/MSF(219.7g/m2)(例如，大約33lbs/MSF(161g/m2)至45lbs/MSF(219.7g/m2))，即使在一些實施方案中對於較低重量板材(例如，具有密度大約35pcf(561kg/m3)或以下)。儘管如此，如果需要，在一些實施方案中，可以使用較重之基礎重量，例如，進一步 增強起釘阻力(nail pull resistance)或加強處理，例如，促進終端用戶理想之“感覺”性能。在一些實施方案中，為了增強強度(例如，起釘強度)，特別是對於較低密度之板材，一塊或兩塊所述蓋板片材可以由紙形成，並具有以下基礎重量：例如，至少大約45lbs/MSF(220g/m2)(例如，從大約45lbs/MSF(220g/m2)至大約65lbs/MSF(317g/m2)，大約45lbs/MSF(220g/m2)至大約60lbs/MSF(293g/m2)，大約45lbs/MSF(220g/m2)至大約55lbs/MSF(268g/m2)，大約50lbs/MSF(224g/m2)至大約65lbs/MSF(317g/m2)，大約50lbs/MSF(224g/m2)至大約60lbs/MSF(293g/m2)，等)。如果需要，在一些實施方案中，一塊蓋板片材(例如，當安裝所述“正面”紙側時)可以具有前述之較高之基礎重量，例如，增強起釘阻力(nail pull resistance)和處理；而如果需要，另一蓋板片材(例如，當所述板材被安裝“背面”片材側)可以具有稍微較低之重量基礎(例如，小於45lbs/MSF(220g/m2)之重量基礎，例如，從大約33lbs/MSF(161g/m2)至45lbs/MSF(220g/m2)，例如，大約33lbs/MSF(161g/m2)至大約40lbs/MSF(195g/m2))。
板材重量是厚度之函數。因為板材通常以不同之厚度製備，本文使用板材密度作為板材重量之度量。根據本發明實施方案之中度粘度澱粉之優勢可以觀察到多種板材密度，例如，大約40pcf(641kg/m3)或更少，例如從大約20pcf(320kg/m3)至大約40pcf(641kg/m3)，從大約24pcf(384kg/m3)至大約37pcf(593kg/m3)，等。儘管如此，本發 明優選之實施方案在較低之密度下具有特定之應用，本發明所述中度粘度澱粉提供之強度增強有利地使能夠使用較低重量板材，同時具有良好之強度和較低之需水量(與由其他澱粉製備之板材相比)。例如，在一些實施方案中，板材密度可以是從大約20pcf(320kg/m3)至大約35pcf(561kg/m3)，例如，大約24pcf(384kg/m3)至大約35pcf(561kg/m3)，大約24pcf(384kg/m3)至大約34pcf(545kg/m3)，大約27pcf(432kg/m3)至大約35pcf(561kg/m3)，大約27pcf(432kg/m3)至大約34pcf(545kg/m3)，大約30pcf(481kg/m3)至大約34pcf(545kg/m3)，大約27pcf(432kg/m3)至大約30pcf(481kg/m3)，等。
本發明之澱粉此處為本發明產品提供了強度之增強，這在較低重量/密度時特別有益。例如，在一些實施方案中，根據所述2英寸立方體鑄造測試(沒有起泡劑)，本文板材型芯或其他漿體鑄造優選表現為以下之抗壓強度：至少大約1650psi(11.38MPa)，例如，至少大約1700psi(11.72MPa)，至少大約1750psi(12.07MPa)，至少大約1800psi(12.41MPa)，至少大約1850psi(12.76MPa)，至少大約1900psi(13.1MPa)，至少大約1950psi(13.44MPa)，至少大約2000psi(13.79MPa)，至少大約2050psi(14.13MPa)，至少大約2100psi(14.48MPa)，至少大約2150psi(14.82MPa)，至少大約2200psi(15.17MPa)，至少大約2250psi(15.51MPa)，至少大約2300psi(15.86MPa)，至少大約2350psi(16.2MPa)，等。
在一些實施方案中，根據本發明之板材符合根據ASTM標準C473-10(例如，方法B)之測試程式。例如，在一些實施方案中，當所述板材以½英寸(1.27cm)之厚度鑄造，所述板材具有至少大約65lb(29.5kg)之起釘阻力(nail pull resistance)，根據ASTM C473(例如，至少大約68lb(30.8kg)測定，至少大約70lb(31.8kg)，至少大約72lb(32.7kg)，至少大約75lb(34kg)，至少大約77lb(35kg)，等)。關於抗彎強度，在一些實施方案中，當以½英寸(1.27cm)厚度鑄造板材，所述板材具有抗彎強度在加工方向至少大約36lb(16.3kg)(例如，至少大約38lb(17.2kg)，至少大約40lb(18.1kg)，等)，和/或者在橫向加工方向至少大約107lb(48.5kg)(例如，至少大約110lb(49.9kg)，至少大約112lb(50.8kg)，等)，根據ASTM標準C473測定。另外，在一些實施方案中，按照ASTM C473測定，板材具有至少大約11英鎊(5kg)之平均型芯硬度。由於至少部分上對於本發明中度粘度特性之實施方案，這些標準可以達到，按照本文描述之，即使是以較低密度板材板材(例如，大約35pcf(561kg/m3)或更少)。
根據本發明實施方案之產品可以在普通生產線上生產。例如，板材板材製造技術在以下描述過，例如，美國專利7,364,676和美國專利申請公開號2010/0247937。簡而言之，在石膏板材之情況下，所述加工通常涉及將蓋板片材卸貨至移動輸送機上。因為石膏板材通常“正面向下”形成，在這種實施方案中，這種蓋板片材是“正面”蓋板片材。
所述石膏漿體之乾燥和/或者濕組分被喂入至混合器(例如葉式混合器(pin mixer)，在其中，它們被攪拌形成石膏漿體。所述混合器包括主體部分和排放管道(例如，本領域技術已知之門-罐-靴式安排，或者在美國專利6,494,609和6,874,930中描述之安排)。在一些實施方案中，所述排放管道包括具有單一餵料進口或者多個餵料進口之漿體分配器，例如在美國專利申請公開號2012/0168527A1(申請號13/341,016)和美國專利申請公開號2012/0170403A1(申請號13/341,209)中描述之。又那些實施方案中，使用具有多餵料進口之漿體分配器，所述排放管道可以包括合適之分流器。例如在美國專利申請公開號2012/0170403A1中公開之。發泡劑可以被添加在所述混合器之排放管道中(例如，在國專利5,683,635和6,494,60描述之所述門中)或者其他主體部分中(如果需要)。在所有成分添加(包括發泡劑)後，從所述排放管道排放之漿體是主要之石膏漿體，並且會形成板材型芯。這種板材型芯漿體被排放至所述移動之正面蓋板片材。
所述正面蓋板片材可以具有薄之撇渣面層(以漿體之相對緻密層之形式)。而且，按照現有技術，可以形成堅硬之邊緣，例如由形成所述正面撇渣面層之相同漿體流形成。在泡沫被插入到所述排放管道中之那些實施方案中，第二石膏漿體流體可以從所述混合器主體部分移走形成所述緻密撇渣面層漿體，其然後可以被用來形成正面撇渣面層和現有技術之堅硬邊緣。如果包括，在設置所述型芯漿體之前， 通常在所述混合器之上游，通常地所述正面撇渣面層和堅硬邊緣設置在所述移動正面蓋板片材上方。在從所述排放管道排放後，如果需要所述型芯漿體擴展，在所述正面蓋板片材(優選地具有撇渣面層)上方，並以第二蓋板片材(通常所述“背面”蓋板片材)覆蓋，形成濕組件，以三明治結構，即所述最終產品之前體。第二蓋板片材可以任選地具有第二撇渣面層，其可以由所述相同或者不同之第二(緻密)石膏漿體形成，按照所述正面撇渣面層，如果存在。所述蓋板片材可以由紙、纖維墊或者其他類型材料(例如，鋁箔、塑膠、玻璃墊、非織造材料，例如纖維素和無機填料之混合物)形成。
因此所提供之所述濕元件被傳送到成形台(所述產品在那裏被設置大小)以得到預期厚度(例如通過形狀範本)，以及一個或多個動刀片(在那裏被切割成預期之長度)。允許所述濕組件硬化形成凝固石膏之所述交聯晶體基質，過涼水使用乾燥程式除去(例如通過轉運所述元件通過窯爐)。這也是常見之：在石膏板材之製造中使用震動以從沉澱漿體除去大之孔隙或氣袋。以上之每個步驟，以及執行這些步驟之加工和設備，是現有技術已知之。
本發明具有中度粘度特徵之澱粉可以用於配製多種產品，例如，石膏牆板、吸聲(例如，天花板)磚、粘結劑化合物、石膏-纖維素纖維產品，例如石膏-木纖維牆板，等。在一些實施方案中，這種產品可以由根據本發明實施方案之漿體形成。
同樣地，具有中度粘度特徵之預糊化澱粉可以在除了本發明實施方案紙面石膏板材之產品中具有有益效果，按照本文描述之。例如，具有中度粘度特徵之預糊化澱粉可以用於氈面產品(例如，編織物)，其中板材蓋板片材是以纖維氈之形式。所述氈可以任選地打磨減少水滲透性。在製造這種氈面產品中可以添加其他成分，並且對於這種纖維氈之材料和製造方法是現有技術已知之，例如在以下專利中討論之：美國專利8,070,895，以及美國專利申請公開2009/0247937。
另外，石膏-纖維素產品可以是以纖維素基質顆粒(例如，木纖維)、石膏、中度粘度預糊化澱粉、和其他成分(例如，防水添加劑，例如矽氧烷)之形式，按照需要。其他成分和製造方法在以下專利討論過：例如，美國專利4,328,178；4,239,716；4,392,896；4,645,548；5,320,677；5,817,262；和7,413,603.
本文之預糊化澱粉還可以被包含在粘結劑化合物配方中，包括乾燥和預混合之實施方案。本發明之有益效果不限於包括煆燒石膏之實施方案，因為根據一些實施方案之中度粘度之預糊化澱粉可以具有良好之粘結，並能增強和其他成分之強度，例如非凝固性組分，例如碳酸鈣以及等等。在某些預混合實施方案中，為了抑制過早凝固，在一些實施方案中，凝固延緩劑也可以摻入其中，根據本領域技術人員所理解之。例如，美國專利4,661,161；5,746,822；和美國專利申請公開號2011/0100844描述了緩凝劑(例如，磷酸鹽，例 如焦磷酸四鈉(TSPP)、聚丙烯酸和/或者其鹽、或者類似之),和其他成分(例如，乳膠乳液粘結劑、增稠劑、本文所描述之磷酸鹽、等等，或者其組合等)，其可以根據本發明使用。製備和使用粘結劑化合物之其他成分和方法在以下專利討論過：例如，美國專利6,406,537和6,805,741；以及美國專利公開號2008/0305252。
本文所述預糊化澱粉可以與其他類型之吸音面板(例如天花板磚)使用。按照預期，在一些實施方案中，所述澱粉可以與煆燒石膏、水和其他成分混合。儘管如此，根據本發明一些實施方案之中度粘度預糊化澱粉不限於與煆燒石膏一起使用。根據本發明一些實施方案之中度粘度之預糊化澱粉可以在澱粉和非凝固性組分(例如纖維(例如礦物棉等等)之間提供良好之粘結力。在一些實施方案中，所述面板具有降噪係數至少大約0.5(例如，至少大約0.7或者至少大約1)，根據ASTM C423-02。參見，例如，美國專利1,769,519；6,443,258；7,364,015；7,851,057；和7,862,687，對於製備這種吸聲磚之成分和方法。
本發明之一些實施方案可以基本不含擠壓之預糊化澱粉或中度粘度預糊化澱粉。如本文所使用之，“基本不含”可以是：(i)基於所述組合物重量之0wt.%，或者(ii)無效量之或者(iii)非實質量之這種澱粉。無效量之實施例是指在實現使用這種澱粉之目標之閾值以下之量，或者根據現有技術本領域技術人員之理解。非實質之量，例如，在大約5wt.%以下，例如在大約2wt.%以下，在大約1wt.%以下， 在大約0.5wt.%以下，在大約0.2wt.%以下，在大約0.1wt.%以下，或者在大約0.01wt.%，按照本領域技術人員之理解。儘管如此，在可選之實施方案中如果需要，可以在漿體、或產品中包括這種成分。
因此，在實施方案中，所述板材包括設置在兩個蓋板片材之間之凝固石膏型芯，所述型芯由包含灰泥、水和至少一種預糊化澱粉之漿體形成，其中，所述澱粉具有從大約20厘泊至大約700厘泊之特性粘度，當所述粘度為在根據所述VMA方法(參見實施例1)之條件下對澱粉進行測定。具有所述特性並不意味著所述澱粉在所述VMA測試條件下添加；而是指所述澱粉經歷過所述VMA測試，所述特性是符合之。
在其他實施方案中，所述澱粉之粘度特性在根據所述VMA方法條件下為從大約25厘泊至大約500厘泊。
在其他實施方案中，所述澱粉之粘度特性在根據所述VMA方法條件下為從大約30厘泊至大約300厘泊。
在其他實施方案中，所述澱粉之粘度特性在根據所述VMA方法條件下為從大約30厘泊至大約200厘泊。
在其他實施方案中，相對於不具有所述澱粉之所述凝固石膏型芯，所述澱粉有效地增加所述凝固石膏型芯之型芯硬度。
在其他實施方案中，所述澱粉要求由所述漿體所需要添加之過量水之量增加，以維持所述漿體流動性處於與不具有所述澱粉時相同之水準，該量小於由具有根據所述 VMA方法特性粘度大於700厘泊(例如，773厘泊)之澱粉所需要之過量水之量之增加。
在其他實施方案中，所述澱粉之量為所述灰泥重量之從大約0.1%至大約10%。
在其他實施方案中，所述澱粉之量為所述灰泥重量之從大約0.3%至大約4%。
在其他實施方案中，所述澱粉之量為所述灰泥重量之從大約0.5%至大約3%.
在其他實施方案中，所述澱粉為酸修飾之澱粉.
在其他實施方案中，所述酸修飾之澱粉為硫酸修飾之酸修飾澱粉。
在其他實施方案中，所述板材型芯特徵在於具有抗壓強度至少大約1900psi(13.1MPa)(例如，至少大約1950psi(13.45MPa)，至少大約2000psi(13.79MPa)，至少大約2050psi(14.13MPa)，至少大約2100psi(14.48MPa)，至少大約2150psi(14.82MPa)，至少大約2200psi(15.17MPa)，等)，當所述漿體根據所述2英寸立方體測試(不存在任何泡沫)鑄造時。
在其他實施方案中，所述漿體具有水/灰泥比率為從大約0.4至大約1.3。
在其他實施方案中，所述水/灰泥比率為從大約0.45至大約0.85。
在其他實施方案中，所述水/灰泥比率為從大約0.55至大約0.8。
在其他實施方案中，所述板材具有密度從大約24pcf(384kg/m3)至大約40pcf(641kg/m3)。
在其他實施方案中，所述板材具有密度從大約24pcf(384kg/m3)至大約37pcf(593kg/m3)。
在其他實施方案中，所述板材具有密度從大約24pcf(384kg/m3)至大約35pcf(561kg/m3).
在其他實施方案中，所述板材具有密度從大約27pcf(432kg/m3)至大約34pcf(545kg/m3)。
在其他實施方案中，所述板材具有密度of大約30pcf(481kg/m3)至大約34pcf(545kg/m3)。
在其他實施方案中，所述漿體包含第二類型之澱粉其：(a)為非糊化之，(b)為具有根據所述VMA方法低於20厘泊之特性粘度之預糊化澱粉，或者(c)為具有根據所述VMA方法高於700厘泊之特性粘度之預糊化澱粉。
在其他實施方案中，所述板材具有第二類型之澱粉，其包括烷基化澱粉。
在其他實施方案中，所述板材具有第二類型之澱粉，其包括乙基化澱粉。
在其他實施方案中，所述漿體進一步包括至少發泡劑，所述發泡劑包括主要重量部分之不穩定組分和次要重量部分之穩定組分，並且發泡劑之量、所述不穩定組分與穩定組分之重量比率有效地形成所述凝固石膏型芯內之孔隙分佈。
在其他實施方案中，所述發泡劑之量為基於所述 灰泥重量之大約0.1%或更少。
在其他實施方案中，所述漿體進一步包含至少一種分散劑。
在其他實施方案中，所述分散劑為萘磺酸鹽。
在其他實施方案中，所述分散劑之量為基於所述灰泥重量之從大約0.1%至大約3%。
在其他實施方案中，所述萘磺酸鹽分散劑之量為基於所述灰泥重量之從大約0.1%至大約3%。
在其他實施方案中，所述漿體進一步包含多磷酸鹽。
在其他實施方案中，所述磷酸鹽三偏磷酸鈉.
在其他實施方案中，所述磷酸鹽之量為所述灰泥重量之從大約0.5%至大約5%。
在其他實施方案中，所述三偏磷酸鈉之量為所述灰泥重量之從大約0.12%至大約0.4%。
在其他實施方案中，所述磷酸鹽為水-可溶之並且存在之量為所述灰泥重量之從大約0.12%至大約0.4%。
在其他實施方案中，至少一塊蓋板片材具有重量基礎至少大約45lbs/MSF(219.7g/m2)。
在其他實施方案中，所述預糊化澱粉是含有澱粉之麵粉。
在其他實施方案中，所述預糊化澱粉是含有澱粉(例如玉米麵粉)之澱粉，例如含有至少大約75%澱粉(以 所述麵粉重量計算)之麵粉。
在其他實施方案中，所述預糊化澱粉部分程度之預糊化。
在其他實施方案中，當所述板材以大約½英寸(1.27釐米)厚度鑄造，所述板材具有至少大約65英鎊(29.5kg)之起釘阻力(nail pull resistance)，按照ASTM標準C473測定之-10。
在其他實施方案中，當所述板材以大約½英寸(1.27釐米)厚度鑄造，所述板材具有至少大約65英鎊(29.5kg)之起釘阻力(nail pull resistance)和至少11lbs(5kg)之型芯硬度，按照ASTM標準C473測定之-10。
在其他實施方案中，當所述板材以大約½英寸(1.27釐米)厚度鑄造，所述板材具有至少大約72英鎊(32.7kg)之起釘阻力(nail pull resistance)，按照ASTM標準C473測定之-10.
在其他實施方案中，當所述板材以大約½英寸(1.27釐米)厚度鑄造，所述板材具有至少大約77英鎊(34.9kg)之起釘阻力(nail pull resistance)，按照ASTM標準C473測定之-10。
在其他實施方案中，所述板材具有至少大約11lb(5kg)has a型芯硬度，按照ASTM標準C473測定之-10。
在其他實施方案中，漿體包括水、灰泥、和至少一種預糊化澱粉，其中所述澱粉具有從大約20厘泊至大約700厘泊之特性粘度，當所述澱粉經歷根據所述VMA方法 之條件時測量其粘度。
在其他實施方案中，產品由所述漿體製備。
在其他實施方案中，產品選自以下組：石膏牆板、吸聲(例如，天花板)磚、粘結劑化合物、石膏-纖維素產品、例如石膏-木纖維牆板等等。
在其他實施方案中，粘結劑化合物包括碳酸鈣，和至少一種預糊化澱粉，其中所述澱粉具有從大約20厘泊至大約700厘泊之粘度，並且其中所述粘度根據所述VMA方法測定。
在一些實施方案中，所述粘結劑化合物進一步包括煆燒石膏、水和/或者緩凝劑。
在其他實施方案中，吸音面板包含吸音組分，其包括纖維和至少一種預糊化澱粉，其中所述澱粉具有從大約20厘泊至大約700厘泊之粘度，其中所述粘度根據所述VMA方法測定，並且其中所述面板根據ASTM C423-02具有降噪係數至少大約0.5。
在一些實施方案中，所述纖維包括礦物棉。
在其他實施方案中，製備板材之方法包括：(a)使水、灰泥和至少一種預糊化澱粉混合以形成漿體，其中當在根據所述VMA方法條件下測量澱粉粘度時，所述澱粉具有從大約20厘泊至大約700厘泊之特性粘度；(b)在第一蓋板片材和第二蓋板片材之間設置漿體，形成濕元件；(c)切割所述濕組件成板材；以及(d)使所述板材乾燥。
在一些實施方案中，所述方法包括添加某種量之 水維持所述漿體流動性與沒有所述澱粉時相同之水準，其中所述水之量小於在其他相同漿體中使用超過700厘泊粘度之預糊化澱粉所需要之。
在其他實施方案中，當添加至所述漿體中時所述預糊化澱粉部分程度地糊化，並具有額外之糊化發生在乾燥步驟中。
在其他實施方案中，所述預糊化澱粉在所述乾燥步驟中變得完全糊化之。
在其他實施方案中，當添加至所述漿體或者在配製產品中，所述預糊化澱粉為完全糊化之。
在其他實施方案中，製備板材之所述方法進一步包括在添加至所述漿體前或者在配製產品中，使所述澱粉在所述澱粉之糊化溫度或者高於其(至少大約90℃例如大約95℃)至少10分鐘時，使所述澱粉糊化。
在其他實施方案中，在摻入所述石膏漿體前或者在配製產品中，所述澱粉為加壓煮熟之(例如，通過在高於大約100℃之溫度下過度加熱)，使得糊化生效。
在其他實施方案中，需要被乾燥之添加水量小於(在其他相同漿體中或者配製產品之其他基質中)使用具有超過700厘泊粘度預糊化澱粉時乾燥之水量。
在一些實施方案中，所述板材包括設置在兩個蓋板片材之間之凝固石膏型芯，所述型芯由包含灰泥、水和至少一種預糊化澱粉之漿體形成；所述澱粉具有大於大約30%之冷水溶解度；所述凝固石膏型芯具有之抗壓強度大於 以冷水溶解度小於大約30%之澱粉製備之凝固石膏型芯.
在其他實施方案中，所述型芯抗壓強度大於無澱粉製造之型芯之。
在其他實施方案中，所述澱粉具有從大約30%至大約75%之冷水溶解度.
在其他實施方案中，所述澱粉具有從大約50%至大約75%之冷水溶解度。
在其他實施方案中，所述澱粉具有從大約20厘泊至大約300厘泊之粘度。
在其他實施方案中，所述澱粉具有從大約100微米至400微米之顆粒大小。
在其他實施方案中，所述澱粉為從大約0.1重量%至大約5重量%之量，基於灰泥之重量。
在其他實施方案中，所述澱粉之量為所述灰泥重量之從大約0.1%至大約3%。
在其他實施方案中，所述漿體進一步包含三偏磷酸鈉。
在其他實施方案中，所述漿體進一步包含萘磺酸鹽分散劑。
在其他實施方案中，所述板材具有密度從大約24pcf(384kg/m3)至大約35pcf(561kg/m3)。
在一些實施方案中，所述製備板材之方法包括es(a)使水、灰泥和至少一種預糊化澱粉混合以形成漿體，(b)在第一蓋板片材和第二蓋板片材之間設置漿體，形成濕元件， (c)切割所述濕組件成板材，以及(d)使所述板材乾燥；所述澱粉具有大於大約30%之冷水溶解度；所述凝固石膏型芯具有之抗壓強度大於以冷水溶解度小於大約30%之澱粉製備之凝固石膏型芯。
在一些實施方案中，製備預糊化澱粉之方法包括(a)使至少水和非-預糊化澱粉混合，以製備濕澱粉，(b)將所述濕組分放置在具有沖模之擠出機中，溫度大約90℃或更高，以及(c)使所述澱粉乾燥；所述預糊化澱粉具有大於大約30%之冷水溶解度。
在其他實施方案中，所述擠出機沖模之溫度為大約150℃或更高。
在其他實施方案中，所述濕澱粉具有小於澱粉重量之大約25%之水含量。
在一些實施方案中，所述漿體包含水、灰泥、和至少一種預糊化澱粉；所述澱粉具有大於大約30%之冷水溶解度。
在其他實施方案中，所述漿體具有塌落度大於大約6英寸(15.24cm)。
應當指出之是，前述之實施方案僅僅是示例。從整個本文之描述來看，其他示例性實施例是顯而易見之。還應當理解，這些實施方案中之每個實施例可以與本文提供之其他實施方案以不同方式組合，這也是本技術領域之普通技術人員可以理解之。
下麵之實施例進一步說明本發明，但是，當然， 不應該被解釋為以任何方式限制其範圍。
實施例1- 粘度測量方法
此實施例闡述了粘度測量分析方法，本文中簡稱“VMA法”。當本文中提到之粘度，其根據VMA方法測量，除非另有說明。使用具有同心圓柱體之發現HR-2雜化流變儀(Discovery HR-2 Hybrid Rheometer)(TA Instruments Ltd)(TA儀器有限公司)，帶葉片之幾何形狀(直徑為28毫米，長度為42.05毫米)之標準杯(直徑為30mm)進行粘度測量。
當得到了所述澱粉，差示掃描量熱法(DSC)技術被用於測定是所述澱粉否為完全膠凝化之。應注意之是，即使澱粉製造商標識澱粉為“完全膠凝化之”，DSC步驟應該用於確保所述澱粉為完全糊化之，例如，確認沒有凝沉發生。採用兩個程式之一，這取決於完全糊化澱粉所需要之溫度，也可以通過DSC測定，在本技術領域之普通技術人員將會理解。
利用程式1，其中DSC表明，所述澱粉為完全膠凝化之或具有等於或低於90℃之糊化溫度。利用程式2，其中糊化溫度高於90℃。由於粘度是當所述澱粉在水時測定之，程式2使用在密封容器內加壓蒸煮以允許過熱至100℃以上之溫度，而不會造成水明顯之蒸發。完全膠凝化之澱粉或具有糊化溫度上升至90℃之澱粉，已經保留程式1，因為，如下面所討論之，糊化在流變儀中發生，其為開放之系統，也不能為糊化創建加壓條件。因此，隨後對於具有較高糊化 溫度之澱粉進行程式2。無論哪種方式，當測定粘度時，澱粉(7.5g，以幹基計)添加到水中使得總重量為50g。
在程式1中，所述澱粉分散在水中(15%之澱粉，在澱粉和水之總重量中)，並且將樣品立即轉移到圓柱形單元中。用鋁箔覆蓋所述單元。以5℃/min，將樣品從25℃加熱到90℃，並且剪切速率為200 s-1。將樣品在90℃下保持10分鐘，剪切速率為200 s-1。在5℃/min下，以及200 s-1之剪切速率下，樣品從90℃冷卻到80℃。將樣品在80℃下保持10分鐘，剪切速率為0 s-1。在80℃下測量樣品之粘度，並且100 s-1之剪切速率下持續2分鐘。所述粘度為從30秒到60秒測量之平均值。
對於具有大於90℃糊化溫度之澱粉使用程式2。根據在澱粉工業(例如，通過高壓蒸煮)中眾所周知之方法，使得所述澱粉為膠凝化之。該膠凝化之澱粉水溶液(總重量之15%)被立即轉移到流變儀測量杯中，並且在80℃下平衡10分鐘。在80℃和100 s-1之剪切速率下進行2分鐘來測量樣品之粘度。所述粘度為從30秒到60秒測量之平均值。
實施例2-不同狀態下之澱粉粘度
本實施例說明在不同狀態下澱粉之粘度(在水中之15%之溶液中)。測試之代表性澱粉為羥乙基玉米澱粉(Clineo 706，可從ADM購買)。參照第1圖，X軸反映時間，而Y軸反應疊加扭矩和溫度。該圖表顯示了隨著所述澱粉煮熟並最終膠凝化時之粘度。扭矩測量轉動轉子之力以， 並且因此為粘度之度量。扭矩為Brabender單位。
在本技術領域之普通技術人員將容易地認識到Brabender單位。簡單地說，例如，可以使用C.W.Brabender粘度儀，例如，粘度儀-E使用反作用扭矩用於動態測量。所述粘度儀-E購自C.W.Brabender Instruments,Inc.,Hackensack,NJ。但是應當指出之是，如本文所定義，使用16fl.oz(500cc)尺寸之樣品杯測量Brabender單位，在RPM為75下為700cmg圓筒。在本技術領域之普通技術人員將容易認識到，Brabender單位可以轉換為其他之粘度度量，如厘泊(例如，當測量圓筒為700cmg時，cP=BU×2.1)或克Krebs單位，如在其中所描述之。
所述扭矩(粘度)和溫度之關係曲線，分別在第1圖中被標記。關於溫度，目標溫度和實際溫度是相互疊加之，但是沒有明顯之差異。
看到從第1圖中之粘度圖所見，所述顆粒，即天然澱粉之物理結構，認定為在低溫下是“冷”之，以及在80℃以上是“熱”之。在低溫下，糊化之前，所述粘度並不明顯改變。隨著顆粒加熱，其會吸收水並溶脹。從扭矩曲線之高峰期開始，顆粒變熱並且足夠之腫脹，顆粒狀之結構開始破裂，並分離成鬆散之分子。由於顆粒狀之結構分解，粘度下降，直到所述澱粉為完全膠凝化之，如曲線之低谷處所示。隨著在低谷處曲線之水準下降，溶液冷卻。其結果是，隨著膠凝化之分子開始重新關聯而發生凝沉，並且粘度又開始逐漸增加。
實施例3- 立方體製備及抗壓強度測試
本例描述了立方體抗壓強度測試(使用之是2英寸(5.08釐米)之立方體)。在一些實施方案中，立方體抗壓強度試驗測量石膏配方，其中澱粉及其用量可以有所不同，如本文所述。該配方是由石膏漿體形成之，其凝固時輸入之水/灰泥比率為1.0，伴隨澱粉凝固之量為灰泥重量之2%，除非另有指明。
對於需要在實驗室糊化之澱粉(例如，所有Clinton是列，Clineo是列，S23F，LC211，確定如下)：澱粉分散于水，加熱煮沸10分鐘，並不斷攪拌。然後將澱粉溶液冷卻到78℉(25.6℃)，並轉移到Waring混合器之攪拌杯中。對三偏磷酸鈉(“STMP”)10%之溶液、分散劑、以及緩凝劑進行稱重，加入到澱粉溶液中並混合。對灰泥和HRA進行稱重，並混合，作為乾燥混合料。所述灰泥和HRA幹混合料倒入到澱粉溶液中，浸泡10秒，並且高速混合10秒鐘。2英寸(5.08釐米)之立方體模具被填充到略高於模具頂部之點。一旦石膏凝固就刮掉多餘之。硬化後從模具中取出立方體。在110℉(43.3℃)下乾燥所述立方體48小時。
對於水溶性澱粉(例如，擠壓之羥丙基豌豆澱粉，Maltrin M040，Maltrin M100，確定如下)：在常溫水中溶解澱粉。按照同樣之程式，除了刪除加熱和冷卻步驟外，澱粉需要在實驗室糊化。作為替代方法，可溶性澱粉可以用灰泥和耐熱加速器在幹混合料中製備，然後與液體成分(水、 STMP、分散劑、和緩凝劑)混合。
對於顆粒狀之澱粉：澱粉稱量放入幹混合料(灰泥和HRA)中。水、三偏磷酸鈉10%溶液、分散劑、和緩凝劑放入攪拌杯中。幹混合料傾入水中，浸泡10秒，高速混合10秒，並且所述漿體立即倒入到模具中。一旦變硬，立即用錫紙包裹所述濕立方體。在190℉(87.8℃)下加熱包裹之立方體90分鐘。解開立方體，並且在110℉(43.3℃)下乾燥48小時。
用於形成立方體之石膏漿體之配方列於下表3中。
從烘箱中移除乾燥後之立方體並在室溫下冷卻1小時。使用MTS系統(型號# SATEC)測量抗壓強度。持續施加載荷，並且在0.04英寸/分鐘(1.02mm/分鐘)(恒定之速率，在15至40psi/s(103.4至275.8kPa/s)之間)之速率下無衝擊。
通過在室溫下將澱粉溶解在水中，使用擠壓之羥丙基豌豆澱粉(Tackidex®K720(Roquette))來生產立方體，其中所述立方體有2106psi(14.52MPa)之強度。使用擠壓之羥丙基豌豆澱粉(Tackidex®K720(Roquette))，通過在具灰泥之幹混合料以及耐熱加速器中製備澱粉來生產立方體，然後與液體成分混合(水、STMP、分散劑、和緩凝劑)，其中所述立方體具有2084psi(14.37MPa)之強度。
實施例4-添加糊化澱粉至灰泥漿體中對強度之影響
這個實施例比較了添加顆粒澱粉(即，非糊化之)至灰泥漿體中，與添加糊化澱粉至灰泥漿體中對於石膏製劑之各自抗壓強度之影響。每種澱粉放入石膏漿體，以按照在實施例3中描述之進行立方體測試。
額外之澱粉在表4中顯示。所述澱粉之一種不是酸修飾之，同時其他之澱粉在下表4中列出。
這個實施例解釋了根據本發明之實施方案，在石膏漿體中輸入預糊化澱粉替代顆粒澱粉實現之強度增強。由於顆粒澱粉非常低粘度，顆粒形式為灰泥漿體提供了良好之流動性。儘管如此，所述顆粒形式不能賦予良好之強度。因此，所述預糊化澱粉形式是理想之。
實施例5-糊化澱粉之粘度和抗壓強度
這個實施例解釋了代表根據VMA方法測定之粘度範圍之不同之糊化澱粉。根據所述在實施例3中之配方和立方體測試，評估對於每種澱粉在石膏製劑中之抗壓強度之影響。結果顯示了所述糊化澱粉之粘度、以及由包括澱粉之漿體形成之石膏立方體之抗壓強度，在下表5紅列出。
一些澱粉以已經糊化形式商業提供，並且在表5中這些澱粉標記為“在製造期間”。其他澱粉以未糊化提供，但是後來在實驗室中被糊化，在表5中標記為“在實驗室”。 另外，一些澱粉被化學修飾，以達到指出之所述指示之粘度。關於所述擠壓之羥丙基豌豆澱粉，同時不希望受任意特定之理論束縛，其低粘度可能由於通過高壓高剪切擠壓之澱粉水解，以及羥丙基化和所述高直鏈澱粉含量(35%)。每個指明之粘度是在所述澱粉糊化之後。
這個實施例表明了根據本發明之實施方案，包含具有中度粘度之預糊化澱粉之理想性，如在本文中提出之，根據本發明在水泥質(例如石膏)漿體中。所述中度粘度澱粉提供了良好之流動性，如通過澱粉粘度反映之，同時也達到了理想之強度性能。所述良好之流動性導致了在所述石膏漿體中較低之需水量。通過在石膏漿體中包括較少之水，較少過量之水必須在製造期間乾燥，導致了提升之加工效率以及較低之生產成本。
實施例6-乙基化澱粉之糊化和粘度
這個實施例比較了在糊化後表現某粘度範圍之乙基化澱粉。按照在實施例3中提出之所述配方和立方體測試，評估分別添加顆粒(未糊化之)和糊化澱粉至灰泥漿體中，對於石膏配方之強度影響。顯示所述糊化澱粉之粘度和由包含澱粉之漿體形成之石膏立方體之抗壓強度之結果，在下表6中提出。所指明之粘度是在所述澱粉糊化後，但是考慮到添加顆粒澱粉(未糊化澱粉)至灰泥漿體中之所述強度，也被包括在所述資料中。
當不希望受任何理論之束縛時，乙基化使澱粉糊化溫度降低。這些乙基化澱粉可以部分水解至合適之粘度。
這個實施例顯示這些乙基化澱粉在糊化後具有中度粘度，按照本文所描述之，根據本發明之實施方案，當包括在石膏漿體中時，提供了理想之流動性和強度。
實施例7-澱粉量關於強度之變化
這個實施例比較了對於輸入到所述石膏漿體某範圍量之澱粉，糊化澱粉對於石膏配方之強度影響。使用在實施例3中提出之這些配方和立方體測試，除了澱粉之量發生變化。這些結果在表7中提出。.
這個實施例表明了，根據本發明之實施方案，即使相對低量之糊化澱粉，也在石膏配方中提供了理想之強度性能。
實施例8-石膏漿體之流動性
這個實施例解釋了多種糊化澱粉對石膏漿體流動性之影響。根據實施例3，每種澱粉被輸入至石膏配方中，除了所述水/灰泥比率和澱粉量發生變化。如下，塌落度測試用於衡量流動性。通過傾倒漿體至2英寸(5.08cm)直徑圓柱體中進行塌落度測試，所述圓柱體高4”((10.2cm))(在兩個端開放，並且放置在平面表面末端)，並抹平了頂部之漿體。這為每個測試提供了一組體積之漿體。然後所述圓柱體被立即提升，並且所述漿體沖出所述圓柱體之開口基底端。這個小餅之直徑以釐米衡量並記錄。更多之流體漿體通常導致更大之直徑小餅。這些結果在表8中提出。
這個實施例表明了石膏配方增強之流動性和較 低之需水量。
實施例9-在乾燥狀態中之預糊化玉米麵粉之酸修飾
這個實施例表明力由乾燥狀態酸修飾之預糊化玉米麵粉德粘度降低。稱量預糊化玉米麵粉(125g,Bunge Milling)，放置入Hobart混合器之混合缽中。玉米麵粉之頂部噴灑1M硫酸(6.2至18g)，同時以速度2混合。所述樣品再混合10分鐘。將所述樣品轉移至具有蓋子之塑膠瓶中，然後80℃加熱3h。添加等量摩爾德氫氧化鈣，並且將所述樣品混合2min。將樣品再室溫乾燥過夜。
酸修飾預糊化玉米麵粉之粘度根據在實施例1中描述德VMA方法測量。資料在表9中顯示。
實施例10-石膏漿體配方，立方體抗壓強度，和漿體塌落度測試
這個實施例描述了使用澱粉(所述澱粉已經使用不同量之酸進行酸修飾)之立方體抗壓強度和塌落度。在表3中示出力所述石膏漿體配方。所述水/灰泥比率(WSR)是1.0。根據實施例3之方法製備樣品石膏立方體。然後按照在 實施例8中描述之進行塌落度測試。抗壓強度測試盒塌落度測試之結果在表10中顯示。
這個實施例表明了，將預糊化玉米麵粉之粘度降低至中度，不僅總體上提高了石膏漿體之流動性，而且總體上提升了抗壓強度。實施例9和10表明了在澱粉粘度和漿體流動性之間之相反關係。
實施例11-在0.25N之硫酸溶液中酸修飾之預糊化玉米麵粉
這個實施例描寫了使用已經被酸修飾之澱粉(在酸中經歷不同之暴露時間)之立方體抗壓強度和塌落度。稱 量預糊化玉米麵粉(31g)，放置在含有水(200g)之Warren混合器中，同時混合。所述澱粉溶液轉移至燒瓶中。所述混合器用水(77g)沖洗，並且將所述水轉移到所述燒瓶中。將濃縮之硫酸(1.94ml,95-98%)添加至所述澱粉溶液中，同時攪拌。所述溶液在70℃下孵育60至100分鐘。然後將等量摩爾氫氧化鈣(2.58g)添加進所述澱粉溶液中，並攪拌10分鐘。在表3中顯示了使用之石膏漿體配方。根據實施例3所述方法製備樣品石膏立方體。然後按照在實施例8中描述之進行塌落度測試。抗壓強度測試盒塌落度測試結果在表11中示出。
這個實施例顯示了在硫酸溶液中酸修飾之預糊化玉米麵粉可以改善流動性和強度。
實施例12-在不同之水灰泥(WSR)比率下石膏漿體之流動性
這個實施例說明了酸修飾之預糊化玉米麵粉對石膏漿體流動性之影響。使用塌落度測試度量流動性，如在實施例8中描述德。使用之石膏漿體配方在表3中顯示，除了根據WSR調節了水之量。塌落度測試之結果在表12中示出。
這個實施例表明了即使在水減少力15%以後，酸修飾之預糊化玉米麵粉可以維持石膏漿體之流動性。
實施例13-立方體配方和抗壓強度測試
這個實施例描寫了包含實驗室-煮熟之酸修飾澱粉之立方體之立方體抗壓強度測試。該配方由石膏漿體形成，具有1.0水/灰泥比率作為對照預糊化玉米澱粉、以及0.9作為實驗室-煮熟之酸修飾之玉米澱粉(Clinton 277)，其澱粉 凝固之量威灰泥重量之2%。使用作為對照和實驗室-煮熟之酸修飾之玉米澱粉之配方在表13中公開。通過以不同比率添加發泡劑，將所述立方體密度設置在25和45磅立方英尺之間(pound cubic feet)(400kg/m3 and 721kg/m3)。
對於對照試驗，將預糊化玉米澱粉稱量，放入在包含力灰泥和HRA之乾燥混合料中。將水、三偏磷酸鈉10%溶液、分散劑和緩凝劑稱量，放入Hobart混合器之混合缽中。將所述乾燥混合料傾倒在所述Hobart混合器之混合缽中，浸泡15秒，並在速度II檔下混合30秒。對於泡沫製備，形成PFM33皂之0.5%溶液，並且然後與氣體混合製備空氣泡沫。使用泡沫產生器將所述空氣泡沫添加到漿體中。所述泡沫產生器以足夠獲得預期板材密度之速率運行。在添加泡沫後，將所述漿體立即傾倒至稍微高於所述模具之位點上。一旦灰漿凝固，立即擦去過量之。所述模具噴灑脫模劑(DW40)。
為了製備實驗室煮熟之酸修飾之玉米澱粉(Clinton 277)，將酸修飾之玉米澱粉分散在水中，並在持續攪拌下加熱煮沸10分鐘。然後將澱粉溶液冷卻至78℉(25℃)，並轉移到Hobart混合器之混合缽。將三偏磷酸鈉10%溶液、分散劑、和緩凝劑添加到Hobart混合器之混合缽中並混合。灰泥和HRA之幹混合料被傾倒在澱粉溶液中，浸泡15秒，並且在速度II下混合30秒鐘。.對於泡沫製備，形成PFM33皂之0.5%溶液，並且然後與氣體混合製備空氣泡沫。使用泡沫產生器將所述空氣泡沫添加到漿體中。所述泡沫產生器以足夠獲得預期板材密度之速率運行。在添加泡沫後，將所 述漿體立即傾倒至稍微高於所述模具之位點上。一旦灰漿凝固，立即擦去過量之。所述模具噴灑脫模劑(DW40)。
在所述立方體硬化以後，從所述模具移除所述立方體，並在110℉(43℃)下乾燥48小時。在從烘箱中移出後，允許所述立方體在室溫冷卻1小時。所述抗壓強度使用MTS系統(Model# SATEC)測量。持續施加載荷，並且在0.04英寸/分鐘(1.02mm/分鐘)(恒定之速率，在15至40psi/s(103.4至275.8kPa/s)之間)之速率下無衝擊。
兩種澱粉類型之痕跡在途2中示出，其中密度沿著水準軸繪製，強度沿著垂直軸繪製。第2圖顯示了實驗室煮熟之酸修飾玉米澱粉(Clinton 277)，具有0.9之WSR提供 更高之抗壓強度，與具有1.0WSR之預糊化玉米澱粉相比。對於立方體密度從25lb/ft3至40lb/ft3(400kg/m3至721kg/m3)，觀察到強度提升。這個實施例表明了，包含實驗室煮熟之酸修飾之玉米澱粉(Clinton 277)之組合物在低密度，具有較高之抗壓強度，並且需要較少之水。
實施例14-冷水可溶性之預糊化澱粉和抗壓強度
這個實施例描寫了使用半工廠規模擠壓形成冷水可溶性預糊化澱粉(Clinton 277)之方法、以及包含擠壓之預糊化澱粉之立方體之抗壓強度。因此，Clinton 277酸修飾之澱粉(9%含濕量，100kg)和水(4.4kg)在圓柱體中混合。
因此，將所述酸修飾之澱粉添加到Wenger TX 52 Twin Screw擠出機中。添加額外之水(8.1kg)至所述擠出機。在擠出機筒中之總含濕量為20%。擠壓條件在下表15中列出。從所述擠出機中移除所述預糊化澱粉，稱為相對乾燥、膨脹之材料。所述澱粉被乾燥，直到它具有大約10%之含濕量，並且然後研磨成粉末。當用來製造石膏產品時，所述乾燥粉末可以在製造期間添加至所述乾燥成分中。
預糊化澱粉之冷水溶解度使用下述之方法測量。通過添加水(80mL，室溫(25℃))和乾燥澱粉(4.000g)至燒杯，並攪拌形成濕澱粉。所述濕澱粉攪拌20分鐘，然後轉移至100mL帶刻度之圓柱體中。水添加至100ml線，並且然後所述圓柱體反轉3次以混合所述漿體。所述濕澱粉室溫靜置30分鐘。所述上層清液(10g)從所述漿體頂部轉移至稱量鍋中。在所述鍋過夜加熱(43℃)，稱量剩餘之固體。所述澱粉之溶解度(%)在下述平衡方程中得出。
溶解度(%)=可溶性固體之重量/(0.4 x 100)
冷水可溶性之擠壓之預糊化澱粉被用來製備立 方體，根據實施例13之程式。所述立方體具有密度54lb/ft3(865kg/m3)。擠壓之澱粉(Clinton 277)之冷水溶解度顯示對立方體強度有顯著影響(表15)。顆粒澱粉在水中難溶並且產生1561psi(10.76MPa)抗壓強度之立方體。儘管如此，通過擠壓製備之預糊化澱粉在水中時可溶之，並且產生更高之強度，隨著澱粉冷水溶解度增加，所述立方體之抗壓強度增加。另外，從具有較低含濕量(大約10%)之澱粉開始，導致更大之水溶解度(多達71%)，並且產生具有(1844psi(12.71MPa))抗壓強度之立方體。
冷水可溶性之酸修飾之預糊化澱粉和預糊化玉米澱粉被用來製備立方體，根據實施例13之程式。所述立方體具有密度29lb/ft3(465kg/m3)。擠壓之澱粉賦予更高之立方體強度，與常規澱粉相比(表16)。含有擠壓Clinton 277 之石膏泡沫漿體之流動性增加了26%，並且含有擠壓澱粉之發泡立方體之抗壓強度增加19%。
實施例15-冷水溶解性預糊化澱粉之實驗桌上製備
這個實施例解釋了預糊化酸修飾之澱粉(Clinton 277)(在多種條件下以小型規模製備)之冷水溶解度。
因此，酸修飾之澱粉經歷了使用小型規模擠出機(Micro 18,Leistritz MIC)擠壓。澱粉以及用於分配含濕量之所需要水被混合，密封在塑膠袋中，過夜平衡。在過夜平衡後，所述濕澱粉被喂入所述擠出機。檢測了擠出機溫度、澱粉含濕量(在糊化前)、沖模開口尺寸、磷酸三鈣之量對在25℃溶解度之影響(參見表17)。在小規模時，添加劑(磷酸三鈣)不影響澱粉溶解度。增加材料流動性之因數(例如高含濕量和大模具開口)語澱粉溶解度負相關。已經發現，大規模測試可能需要較低之含濕量和較高之擠壓溫度(例如實施例14)。
實施例16-冷水粘度測試方法
本實施例提出了冷-水粘度測量分析方法，本文中統稱為“CWVA方法”。當在本文中被稱為冷-水粘度，其是根據CWVA方法，除非另有說明。
幹澱粉(40g)稱量加入到水(25℃)中得到之總重量為400g，同時在500RPM下攪拌10分鐘。使用具有同心圓柱體之發現HR-2雜化流變儀(Discovery HR-2 Hybrid Rheometer)(TA Instruments Ltd)(TA儀器有限公司)，帶葉片之幾何形狀(直徑為28毫米，長度為42.05毫米)之標準杯(直徑為30mm)進行粘度測量。將50g溶液轉移到圓柱形單元中。在25℃以及100 s-1之剪切速率下進行1分鐘來測量樣品之粘度。
在描述本發明之上下文中(特別是在下麵之權利要求之上下文中)使用之術語“a”和“an”和“the”和“至少一個” 和類似之參照物是可被解釋為包括單數和複數，除非本文中另有說明外或通過上下文明顯矛盾。使用之術語“至少一個”，後面從列出之項目一個或多個項目(例如，“A和B”中之至少一個)可被解釋為一個項目選自：列出之項目(A或B)或兩種或更多種列出之項目(A和B)之任何組合，除非本文另有說明外，或通過上下文明顯矛盾。術語“包含”，“具有”，“包括”和“含有”被解釋為開放式術語(即，意思是“包括，但不限於”)，除非另有說明。詳述本文中之值之範圍都僅作為簡寫方法是指每個獨立之值單獨落入該範圍內，除非另有說明外，並且每個獨立之值被納入本說明書中，就好像它在本文單獨列舉。本文所描述之所有方法可以以任何適當之順序執行，除非在本文中另有注明，或通過上下文明顯矛盾。本發明提供之任何和所有實施例或示例性語言(例如，“如”)之使用，目之是僅僅是為了更好地闡明本發明，並不構成對本發明範圍之限制，除非另有申請專利範圍說明。如本發明之實踐中所必要，在本說明書中之語言都不應解釋為表示任何非申請專利範圍之元素。
本文描述了本發明之優選實施方案，包括發明人已知之用於實施本發明之最佳模式。在本技術領域之普通技術人員閱讀上述說明時，這些優選之實施方案之變化可能會變得顯而易見。發明者期望熟練之工匠適當之採用這種變化，並且發明者擬實行本發明，否則不是本文具體描述。因此，本發明包括適用法律所允許之申請專利範圍中列舉之所附所有修改和等值之題材。此外，上述元素之任意組合所有 可能之變化包括在本發明中，除非在本文中另有說明，或通過上下文明顯矛盾。

Claims (27)

  1. 一種板材，包括：設置在兩個蓋板片材之間之凝固石膏型芯，所述型芯由包含灰泥、水和至少一種預糊化澱粉之漿體形成，其中所述澱粉具有從大約20厘泊至大約700厘泊之特性粘度，當所述澱粉處於根據所述VMA方法之條件時測量其粘度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之板材，其中所述澱粉之所述特性粘度根據所述VMA方法為從大約30厘泊至大約200厘泊。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之板材，其中相對於不具有所述澱粉之所述凝固石膏型芯，所述澱粉有效地增加所述凝固石膏型芯之型芯硬度。
  4. 如申請專利範圍第1-3項中之任意一項所述之板材，其中所述澱粉要求由所述漿體所需要添加之過量水之量增加，以維持所述漿體流動性處於與不具有所述澱粉時相同之水準，該量小於由具有根據所述VMA方法特性粘度大於700厘泊(例如，773厘泊)之澱粉所需要之過量水之量之增加。
  5. 如申請專利範圍第1-4項中之任意一項所述之板材，其中所述澱粉之量為所述灰泥重量之從大約0.5%至大約 3%。
  6. 如申請專利範圍第1-5項中之任意一項所述之板材，其中所述澱粉為酸修飾之澱粉。
  7. 如申請專利範圍第1-6項中之任意一項所述之板材，其中所述水/灰泥比率為從大約0.55至大約0.8。
  8. 如申請專利範圍第1-7項中之任意一項所述之板材，其中所述板材具有密度從大約24pcf(384kg/m3)至大約35pcf(561kg/m3)。
  9. 如申請專利範圍第1-8項中之任意一項所述之板材，其中所述漿體包含第二類型之澱粉，其：(a)為非糊化之，(b)為具有根據所述VMA方法低於20厘泊之特性粘度之預糊化澱粉，或者(c)為具有根據所述VMA方法高於700厘泊之特性粘度之預糊化澱粉。
  10. 如申請專利範圍第10項所述之板材，其中所述第二類型之澱粉包括烷基化澱粉。
  11. 如申請專利範圍第1-10項中之任意一項所述之板材，其中所述漿體進一步包括至少發泡劑，所述發泡劑包括主要重量部分之不穩定組分和次要重量部分之穩定組分；並 且發泡劑之量、所述不穩定組分與穩定組分之重量比率有效地形成所述凝固石膏型芯內之孔隙分佈。
  12. 如申請專利範圍第1-11項中之任意一項所述之板材，其中所述漿體進一步包含萘磺酸鹽分散劑。
  13. 如申請專利範圍第1-12項中之任意一項所述之板材，其中所述漿體進一步包含三偏磷酸鈉。
  14. 如申請專利範圍第1-13項中之任意一項所述之板材，其中，當所述板材以大約½英寸(1.3cm)之厚度鑄造時，所述板材具有至少大約65英鎊(29.5kg)之起釘阻力，並具有至少大約11lb(5kg)之型芯硬度，按照ASTM標準C473測定之。
  15. 一種漿體，包含水、灰泥和至少一種預糊化澱粉，其中所述澱粉具有從大約20厘泊至大約700厘泊之特性粘度，當所述澱粉處於根據所述VMA方法之條件時測量其粘度。
  16. 一種製備板材之方法，包括：(a)使水、灰泥和至少一種預糊化澱粉混合以形成漿體，其中當根據所述VMA方法測定粘度時，所述澱粉具有從大約20厘泊至大約700厘泊之特性粘度； (b)在第一蓋板片材和第二蓋板片材之間設置漿體，形成濕元件；(c)切割所述濕組件成板材；以及(d)使所述板材乾燥。
  17. 一種粘結劑化合物，包括：(a)碳酸鈣；(b)至少一種預糊化澱粉，其中所述澱粉具有從大約20厘泊至大約700厘泊之粘度，並且其中所述粘度根據所述VMA方法測定。
  18. 一種吸音面板，包含吸音組分，所述吸音組分包含纖維和至少一種預糊化澱粉，其中所述澱粉具有從大約20厘泊至大約700厘泊之粘度，其中所述粘度根據所述VMA方法測定，並且其中所述面板具有根據ASTM C 423-02至少大約0.5之降噪係數。
  19. 一種板材，包括：設置在兩個蓋板片材之間之凝固石膏型芯，所述型芯由包含灰泥、水和至少一種預糊化澱粉之漿體形成；所述澱粉具有大於大約30%之冷水溶解度；所述凝固石膏型芯具有之抗壓強度大於以冷水溶解度小於大約30%之澱粉製備之凝固石膏型芯。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之板材，其中所述澱粉具有從大約30%至大約75%之冷水溶解度。
  21. 如申請專利範圍第19或20項所述之板材，其中所述澱粉為從大約0.1重量%至大約5重量%之量，基於灰泥之重量。
  22. 如申請專利範圍第19-21項中之任意一項所述之板材，其中所述板材具有密度從大約24pcf(384kg/m3)至大約35pcf(561kg/m3)。
  23. 一種製備板材之方法，包括：(a)使水、灰泥和至少一種預糊化澱粉混合以形成漿體，(b)在第一蓋板片材和第二蓋板片材之間設置漿體，形成濕元件，(c)切割所述濕組件成板材，以及(d)使所述板材乾燥；所述澱粉具有大於大約30%之冷水溶解度；所述凝固石膏型芯具有之抗壓強度大於以冷水溶解度小於大約30%之澱粉製備之凝固石膏型芯。
  24. 一種製備預糊化澱粉之方法，包括：(a)使至少水和非-預糊化澱粉混合，以製備濕澱粉，(b)將所述濕組分放置在具有沖模之擠出機中，溫度大 約90℃或更高，以及(c)使所述澱粉乾燥；所述預糊化澱粉具有大於大約30%之冷水溶解度。
  25. 如申請專利範圍第24項之方法，其中所述預糊化澱粉具有從大約30%至大約75%之冷水溶解度。
  26. 如申請專利範圍第24或25項之方法，其中所述擠出機沖模之溫度為大約150℃或更高。
  27. 如申請專利範圍第24-26項中任意一項所述之方法，其中所述濕澱粉具有小於澱粉重量之大約25%之水含量。
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