(57)【要約】紙及び／又はマット仕上げされた石膏板は、ポリビニルアルコール結合剤を含む水性石膏スラリーの比較的薄いコーティングを一つ又は二つのフェーサシートに適用することにより製造される。ポリビニルアルコール結合剤は、澱粉又はその他従来の結合剤を必要としないで、硬化した石膏芯と隣接するフェーサシートとの間の適度な接着性を提供する。一実施形態において、ポリビニルアルコールは、フェーサシートに隣接する芯の一つ又は複数の領域にて濃縮される。別の実施形態において、ポリビニルアルコールは、バルク芯を形成するために使用される水性石膏スラリーに適用され、それにより、ポリビニルアルコールは芯全体に存在する。
2005537149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化した石膏芯と、前記芯に接着される少なくとも一つのフェーサシートと、を有する石膏板を製造するための方法において、前記方法は、
フェーサシートを提供する工程と、
接着を促進するのに効果的な量のポリビニルアルコールを含有する焼き石膏の水性スラリーを前記フェーサシートの第一の側に適用する工程と、
焼き石膏の水性スラリーを前記フェーサシートに適用して、前記芯の主要部を形成する工程と、
前記焼き石膏の水性スラリーを成形して、湿った板を形成する工程と、
前記湿った板を乾燥し、前記硬化した石膏芯に接着される少なくとも一つのフェーサシートを有する石膏板を形成する工程と、
からなる方法。
【請求項２】
前記硬化した石膏芯は、澱粉を実質的に含んでいない請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フェーサシートは紙製フェーサシートである請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記フェーサシートは繊維状マットである請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ポリビニルアルコールは、乾燥基本重量に対して約０．０５重量％から約０．４重量％の量にて前記水性スラリーに存在している請求項１に記載の方法。
【請求項６】
硬化した石膏芯と、前記芯に接着される二つのフェーサシートと、を有する石膏板を製造するための方法において、前記方法は、
第一のフェーサシートを提供する工程と、
接着を促進するのに効果的な量のポリビニルアルコールを含有する焼き石膏の水性スラリーを前記第一のフェーサシートの第一の側に適用する工程と、
第二のフェーサシートを提供する工程と、
接着を促進するのに効果的な量のポリビニルアルコールを含有する焼き石膏の水性スラリーを前記第二のフェーサシートの第一の側に適用する工程と、
焼き石膏の水性スラリーを前記第一のフェーサシート又は前記第二のフェーサシートに適用して、前記芯の主要部を形成する工程と、
前記焼き石膏の水性スラリーを成形して、前記焼き石膏の水性スラリーを間に挟んだ状態にて前記第一及び第二のフェーサシートを結合して、湿った板を形成する工程と、
前記湿った板を乾燥し、前記硬化した石膏芯に接着される二つのフェーサシートを有する石膏板を形成する工程と、
からなる方法。
【請求項７】
前記第一のフェーサシート及び第二のフェーサシートの各々は、紙製フェーサシートである請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第一のフェーサシート及び第二のフェーサシートの一方は紙製フェーサシートであり、他方は繊維状マットである請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記第一のフェーサシート及び第二のフェーサシートの各々は、繊維状マットである請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記ポリビニルアルコールは、乾燥基本重量に対して約０．０５重量％から約０．４重量％の量にて、前記第一及び第二のフェーサシートに適用されるべき水性スラリー及び複数の水性スラリーに存在している請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
接着を促進するのに効果的な量のポリビニルアルコールを含有する硬化した石膏芯と、前記硬化した石膏芯に接着される少なくとも一つのフェーサシートと、からなり、前記石膏芯が澱粉を実質的に含んでいない石膏板。
【請求項１２】
第一のフェーサシート及び第二のフェーサシートを有し、かつ前記第一のフェーサシート及び第二のフェーサシートの各々が紙製フェーサシートである請求項１１に記載の石膏板。
【請求項１３】
第一のフェーサシート及び第二のフェーサシートを有し、かつ前記第一のフェーサシート及び第二のフェーサシートのうちの一方が紙製フェーサシートであり、他方が繊維状マットである請求項１１に記載の石膏板。
【請求項１４】
第一のフェーサシート及び第二のフェーサシートを有し、かつ前記第一のフェーサシート及び第二のフェーサシートの各々が繊維状マットである請求項１１に記載の石膏板。
【請求項１５】
前記ポリビニルアルコールは、硬化した石膏芯の、前記少なくとも一つのフェーサシートに隣接する少なくとも一つの領域にて濃縮され、かつ前記ポリビニルアルコールは、乾燥基本重量に対して約０．００２乃至約０．０４重量％の平均濃度にて、前記硬化した石膏芯中に存在している請求項１１に記載の石膏板。
【請求項１６】
前記少なくとも一つの領域を除く前記硬化した石膏芯はポリビニルアルコールを実質的に含んでいない請求項１５に記載の石膏板。
【請求項１７】
前記ポリビニルアルコールは、乾燥基本重量に対して約０．０５乃至約０．８重量％の濃度にて前記硬化した石膏芯のほぼ全体に存在している請求項１１に記載の石膏板。
【請求項１８】
前記ポリビニルアルコールの濃度は、乾燥基本重量に対して約０．１乃至約０．６重量％の濃度である請求項１７に記載の石膏板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は石膏板に関し、より詳細には、硬化した石膏芯に接着した紙製フェーサ（ｆａｃｅｒ）及び／又は繊維状マットフェーサを備えた石膏板に関する。
【背景技術】
【０００２】
対向する紙製の二つのシートの間に硬化した石膏の芯が挟まれた石膏壁板のパネルは、建築物の建造における構造部材として長い間使用されてきた。そのようなパネルは、典型的には、間仕切り又は部屋の壁、エレベータの昇降路、階段の吹き抜け、天井等を形成するために使用されている。紙製の仕上げ面は、内壁をペインティングしたり、又は壁紙を貼ったりするのに特に望ましい滑らかな表面を提供する。紙は比較的安価な仕上げ面材料であり、かつ壁板の製造工程において容易に使用されるものではあるが、耐湿性においては特に不都合である。紙製の仕上げ面の代替物として、（ガラス繊維のような）繊維状マットが石膏壁板の仕上げ面材料として使用されてきた。そのような壁板の一例は、米国特許第３，９９３，８２２号に記載されている。繊維状マットは改善された耐水性を提供し、かつしばしば強度及びその他の構造的な寄与において重大な改良点を提供する。最近になって、種々のタイプのコーティング面を備えた繊維状マットが、耐湿性の要求されるような適用において使用されるようになってきた。例えば、米国特許第５５５２１８７号及び同時係属出願である米国特許出願第０９／８３７２２６号を参照されたい。
【０００３】
石膏板は、典型的には、可動するシート状フェーサ上に石膏のスラリーを分散させる工程を含む方法により製造される。フェーサは典型的には、成形テーブル、支持ベルト、搬送ロール等のような設備により支持されている。次に、第二のシート状フェーサがロールからスラリーの頂部面に供給され、該スラリーが二つの可動フェーサの間に挟まれた状態となる。形成又は成形設備が、該スラリーを所望の厚みに圧縮するために使用される。石膏スラリーは少なくとも部分的に硬化され、順次的な長さの板に切断され、更に、加熱工程にさらす。該加熱工程は、石膏スラリーから過剰の水分を蒸発させる速度を増大することにより板の乾燥を促進するものである。
【０００４】
構造パネルの硬化した石膏の芯を形成するための組成物は、硬化促進剤、硬化遅延剤、発泡剤、強化繊維及び分散剤のような種々の添加剤を含むことができる。加えて、スラリーの粘度を調整するために、粘度調整剤を加えることができる。粘土調整剤の例は、米国特許第４６４７４９６号明細書に開示されている。他の典型的な添加剤としては、耐水用添加剤及び耐火用添加剤が挙げられる。石膏の芯の耐水特性を改善するための種々の添加剤は、例えば、米国特許第５３４２６８０号明細書に開示されており、該添加剤はポリビニルアルコールとロウ−アスファルト乳剤との混合物を含む。
【０００５】
芯の重量（密度）を低減するために、小さな気泡を石膏に導入して、発泡された石膏芯を形成することはこれまでの一般的な方法であった。典型的には長鎖のアルキルスルホン酸塩である発泡剤又は石鹸は、この目的のために従来加えられてきた。石鹸を石膏スラリー中に通常に加えることによる一つの好ましくない結果は、硬化された石膏芯と紙製のフェーザとの間の結合強度が低減することにある。この影響を相殺するために、通常、澱粉結合剤が石膏スラリーに加えられる。
【０００６】
Ｗｉｌｌｏｕｇｈｂｙに付与された米国特許第４５１８６５２号明細書は、紙で化粧仕上げされた石膏の壁板のような硬化セメント製品を調製する方法が開示されており、該方法において、ポリビニルアルコールが発泡剤として使用されている。製造時、ポリビニルアルコールの発泡液が水性の焼き石膏スラリーに加えられる。この方法は、発泡剤としての従来の洗剤又は石鹸の必要性を回避する一方で、紙製のカバーシートと石膏芯との間の良好な接着性を提供すると述べられている。しかしながら、この例では澱粉が石膏芯に加えられており、該澱粉は、紙製フェーサシートとの適度な接着性を得るために必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
澱粉を含んでいないか、又は実質的に含んでいないが、芯と紙製フェーサ及び／又は繊維状マットフェーサ、特にコーティングされた繊維状マットの間において適度な接着特性を備えている軽量の石膏板が開発されることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、硬化した（ｓｅｔ）石膏芯と少なくとも一つの隣接するフェーサシート（ｆａｃｅｒ  ｓｈｅｅｔ）との間が適度な接着性を備えている石膏板を製造するための方法に関する。接着性を促進するのに効果的な量のポリビニルアルコールを含む焼き石膏の水性スラリーの比較的薄いコーティングが第一のフェーサシートの第一の側に適用される。接着性を促進するのに効果的な量のポリビニルアルコールを含む水性の石膏スラリーの比較的薄いコーティングが第二のフェーサシートの第一の側に選択的に適用される。焼き石膏の水性スラリーは、板の芯を形成するために、第一又は第二のフェーサシートに適用される。第一及び第二のフェーサシートは互いに押圧されて湿った板を形成し、該湿った板が乾燥されて石膏板が形成される。
【０００９】
本発明の別の態様は、澱粉又はその他従来からの結合剤を必要としないで硬化した石膏芯と隣接するフェーサシートとの間の適度な接着性を備えた石膏板に関する。該石膏板は接着性を促進するのに効果的な量のポリビニルアルコールを含む硬化した石膏芯と、該硬化した石膏芯の第一の面に接着される第一のフェーサシートと、該硬化した石膏芯の第二の面に接着された第二のフェーサシートとからなる。硬化した石膏芯は、澱粉を含んでいないか、又は実質的に含んでいない。一つの好ましい実施形態において、ポリビニルアルコールは、硬化した石膏芯のフェーサシートに隣接したある部分の付近にて濃縮され、硬化した石膏芯の中心部には存在していない。
【００１０】
本発明は、澱粉又は他の従来からの結合剤を必要としないで、石膏芯と隣接するフェーサシートとの間において良好な接着特性を備えた、経済的かつ軽量の石膏板を提供し、それにより、既存の石膏板の技術に関する欠点を克服することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の目的、特徴及び効果は、以下に示す本発明の実施形態及び添付された図面に図示されたような更に詳細な説明から明らかであろう。
【００１２】
本発明の壁板の石膏芯は、基本的には、石膏壁板、乾燥壁、石膏板、石膏ラス及び石膏シージングとして一般的に周知である石膏構造製品において使用されるタイプのものである。そのような製品の芯は、水と、粉末状の無水硫酸カルシウム又は焼き石膏としても公知である硫酸カルシウム半水化物（ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ）とを混合して水性石膏スラリーを形成し、その後、該スラリー混合物を水和するか、又は硬化して、比較的硬化した物質である硫酸カルシウム二水和物（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）を形成することにより、形成される。該製品の芯は、一般的には、少なくとも約７５乃至８５重量％の硬化した石膏からなるが、本発明を通じて、芯における石膏の含量は任意の特定な含量に限定されるものではない。
【００１３】
構造パネルの硬化した石膏芯を形成するための組成物は、例えば、これまでにも長い間、石膏壁板に含まれてきている添加剤のような、種々の選択的な添加剤を含むことができる。そのような添加剤の非限定的な例は、硬化促進剤、硬化抑制剤、発泡剤、強化繊維、防カビ剤及び分散剤を含む。石膏芯は、澱粉を含まないか、又は実質的に含んでいない。芯の耐水性を改善するために、芯を形成するための石膏組成物はまた、硬化した石膏組成物の水による劣化を抗する能力（例えば、溶解に対して抵抗する）を改善するために一つ以上の添加剤を含み得る。一実施形態において、壁板の耐水性は、ＡＳＴＭ法Ｃ−４７３の浸せき試験に従って試験した場合、約１０％未満、好ましくは約７．５％未満、最も好ましくは約５％未満の水を吸収するものである。
【００１４】
本発明の主要な特徴は、紙製及び／または繊維状マットフェーサ、特にコーティングされた繊維状マットと、硬化した石膏芯との間の適度な接着結合強度を、澱粉を使用しないで提供する能力にある。本明細書において使用されているように、「澱粉を含まない、または澱粉を実質的に含まない」なる記載は、硬化した石膏芯中の澱粉の量が、該硬化した石膏芯とフェーサとの間の結合を高めるのに必要とされる澱粉量以下であることを意味する。即ち、芯中に存在し得る任意の澱粉は、フェーサと硬化した石膏芯との間の接着性を促進する上において必要ではないか、又は効果を呈するものではない。芯中に全く澱粉が存在していないことが好ましい。
【００１５】
インテリアにおいて使用される壁板は、石膏芯の耐水性を改善するために添加剤としてロウ、又はロウ乳剤を含み得る。しかしながら、本発明はそれにより限定されるものではなく、石膏製品の耐水性を改善するのに効果的であるとして報告されている他の材料と例としては、金属樹脂酸塩；通常乳剤として供給されるロウ若しくはアスファルト又はそれらの混合物；ロウ及び／またはアスファルトととうもろこし澱粉と過マンガン酸カリウムとの混合物；石油及び天然アスファルト、コールタール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル及び酢酸ビニルと塩化ビニルとのコポリマー及びアクリル樹脂のような熱可塑性合成樹脂のような水不溶性熱可塑性有機材料；金属ロジン石鹸と水可溶性アルカリ土類金属塩と残渣の燃料油との混合物；乳剤の形態である石油ロウと残渣の燃料油、パインタール、又はコールタールのいずれかとの混合物；残渣の燃料油とロジンとからなる混合物；芳香性イソシアネート及びジイソシアネート；有機水素（ｏｒｇａｎｏｈｙｄｒｏｇｅｎ）ポリシロキサン；Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ  ７７２としてダウコーニング（Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ）社から入手可能であるようなケイ酸塩；各々が、硫酸カリウム、アルカリ及びアルカリ土類アルミン酸塩、ポートランドセメント（Ｐａｒｔｌａｎｄ  ｃｅｍｅｎｔ）のような物質を含むか、又は含んでいないロウ乳剤及びロウアスファルト乳剤；溶融したロウ及びアスファルト、油脂可溶性かつ水分散性乳化剤の混和物を加え、分散剤としてポリアリールメチレン濃縮物のアルカリスルホン酸塩を含むカゼイン溶液と混合することにより調製されるロウ−アスファルト乳剤、が挙げられる。ケイ酸塩は、一般的には約０．０５％乃至約０．４％の量にて使用され、より一般的には約０．１％の量にて使用される。これらの添加剤の混合物もまた使用され得る。
【００１６】
壁板の耐水性を改善するために使用されるロウ乳剤及びロウ−アスファルト乳剤の種は市販されている。これらの乳剤のロウの部分は、パラフィン又は微結晶ワックスであることが好ましいが、その他のロウも使用可能である。アスファルトを使用する場合、一般的に、環球法に規定されているように、約４６℃（１１５°Ｆ）の軟化点を有するべきである。水性乳剤中のロウ及びロウ−アスファルトの全量は、通常、水性乳剤の約５０乃至約６０重量％からなる。ロウ−アスファルト乳剤の場合、アスファルトのロウに対する重量比は、通常、約１：１から約１０：１まで変化する。米国特許第３９３５０２１号明細書に報告されているように、ロウ−アスファルト乳剤を調製するための種々の方法が公知である。本明細書中に記載されている石膏組成物において使用され得る市販のロウ乳剤及びロウ−アスファルト乳剤は、Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｇｙｐｓｕｍ社（ロウ乳剤）、Ｍｏｎｓｅｙ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社（Ｎｏ．５２Ｅｍｕｌｓｉｏｎ）、Ｄｏｕｇｌａｓ  Ｏｉｌ社（Ｄｏｃａｌ  Ｎｏ．１０３４）、Ｃｏｎｏｃｏ社（Ｎｏ．７１３１及びＧｙｐｓｅａｌ  ＩＩ）及びＭｏｎｓｅｙ−Ｂａｋｏｒ社（Ａｑｕａｌｉｔｅ７０）により販売されている。石膏芯に対する耐水特性を提供するために使用されるロウ乳剤又はロウ−アスファルト乳剤の量は、しばしば、硬化した石膏芯が形成される組成物の成分の全重量に基づいて約３乃至約１０重量％の範囲内であり、好ましくは約５乃至約７重量％の範囲内である。
【００１７】
石膏ベース芯の芯において使用される別の耐水性添加剤は、例えば米国特許第３４５５７１０号明細書、第３６２３８９５号明細書、第４１３６６８７号明細書、第４４４７４９８号明細書及び第４６４３７７１号明細書に参照されているようなタイプの有機ポリシロキサンである。この種の添加剤の一例は、ポリ（メチル−水素−シロキサン）である。使用時において、有機ポリシロキサンの量は、通常、少なくとも約０．２重量％であり、しばしば、約０．３乃至約０．６重量％の範囲内に留められる。
【００１８】
別途記載されていない限り、石膏の芯に関連して本明細書中にて使用されている用語「重量％」は、硬化した石膏芯を形成する組成物の成分の全重量に基づく重量％を意味しており、該組成物はロウ又はロウ−アスファルト乳剤の水分を含むが、石膏組成物の水性スラリーを形成する際に加えられるべき更なる量の水は含まない。
【００１９】
本発明に従って、硬化した石膏芯と隣接するフェーサシートとの間の接着性を促進するために有効量の結合剤としてポリビニルアルコールが使用され、それにより、石膏芯において澱粉又は他の従来からの結合剤の使用の必要性が回避される。ポリビニルアルコール源は、好ましくは９５％以上が加水分解されており、ポリ酢酸ビニルのほぼ完全な加水分解形、即ち、約９７乃至１００％の加水分解されたポリ酢酸ビニルであるとより好ましい。ポリビニルアルコールは、冷水では不溶性であるが、昇温時、例えば約６０乃至９６℃（約１４０乃至２０５°Ｆ）の温度にて水に溶解するべきである。一般的に、本発明における使用に適したポリビニルアルコールの４重量％水溶液は、ホプラー（Ｈｏｅｐｐｌｅｒ）落下球法により規定されているように２０℃において２．５乃至７×１０−２Ｐｓ・ｓ（約２５乃至７０ｃｐ）の粘度である。ポリビニルアルコールは、例えば、商標名「Ｅｌｖａｎｏｌ」にてＥ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ社から、以前には、商標名「Ｇｅｌｖａｔｏｌ」にてＭｏｎｓａｎｔｏ社から販売されているように入手可能である。そのように予め入手可能な製品の例としては、Ｅｌｖａｎｏｌグレード７１−３０、７２−６０及び７０−０５及びＧｅｌｖａｔｏｌグレード１−９０、３−９１、１−６０及び３−６０が挙げられる。Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社もまた、ＷＳ−４２なる製品を販売していた。本発明において使用される好ましいポリビニルアルコールは、Ｃｅｌａｎｅｓｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社の商標名「Ｃｅｌｖｏｌ（登録商標）２０３−２４」が販売されている。
【００２０】
典型的には、石膏板の芯は、約５６０．６５乃至約８８１．０２ｋｇ／ｍ３（約３５乃至約５５ｌｂｓ．／ｆｔ３）、より通常には、約６４０．７４乃至８００．９３ｋｇ／ｍ３（約４０乃至５０ｌｂｓ．／ｆｔ３）の密度を有する。無論、より高い密度及びより低い密度を有する芯も特別な適用において所望の場合には使用可能である。所定の密度を有する芯の製造は、例えば、適度な量の泡（石鹸）を、該芯を形成するための水性石膏スラリー中に導入するか、又は成形によるなどの周知の技術を用いて達成され得る。
【００２１】
石膏板は本発明の二つの実施形態のいずれかに従って調製され得る。図１に示される第一の実施形態において、ポリビニルアルコールを含有する焼き石膏水性スラリーの比較的薄いコーティングがフェーサの一方又は両方の側に適用される。石膏の水性スラリー（通常はポリビニルアルコールを含有していない）は芯を形成するためにフェーサの一方に適用される。次いで、フェーサが互いに挟持され、湿った板を形成する。得られた板は図２に示されるように、芯の、フェーサシートに隣接する領域にポリビニルアルコールを含有する。第二の実施形態において、ポリビニルアルコールを含有する焼き石膏水性スラリーが一方のフェーサに適用され、第二のフェーサはスラリーと接触され、二つのフェーサの間に該スラリーが挟持される。この実施形態において、得られた板は硬化した石膏芯全体にポリビニルアルコールを含んでいる。
【００２２】
ポリビニルアルコールを含有する比較的薄いコーティングが一方又は両方のフェーサに適用されている第一の実施形態において、石膏スラリー中に存在するポリビニルアルコールの量は、硬化した芯と、紙及び／またはマットのフェーサシートとの間の接着性を促進するために少なくとも最小限に留められるべきであり、好ましくは、澱粉又は他の従来からの結合剤の必要性を回避すべきである。スラリー中のポリビニルアルコールの適切な量の例は、乾燥基本重量において、約０．０５乃至約０．４重量％の範囲であり、より一般的には、その量は約０．１乃至約０．３重量％の範囲である。
【００２３】
本発明の石膏板は第一及び第二のフェーサシートと対面されている。該フェーサシートの各々は、紙製のフェーサシート又は繊維状のマットフェーサであり得るが、好ましくはコーティングされた繊維状マットである。従って、一例として、石膏板は二つの紙製フェーサ、二つの繊維状マットフェーサ、又は一つの紙製フェーサと一つの繊維状マットフェーサとにより被覆される硬化した石膏芯を有する。好ましくは、少なくとも紙製のフェーサシートに適用されるスラリー中の結合剤としてポリビニルアルコールが使用され、該ポリビニルアルコールは、仮に必要であるか又は所望の場合、繊維状マットフェーサ、特にコーティングされた繊維状マットフェーサに適用されるスラリー中においても使用され得る。「第一のフェーサ」及び「第二のフェーサ」なる用語は、各用語が頂部の層又は裏側の層のいずれかを参照するので任意である。
【００２４】
適切な紙製のフェーサシートは、壁板製品のフェーサシート用に一般的に使用されるものを含む。そのような紙製品は当業者には周知である。インテリアの仕上げの用途において適切な紙製フェーサシートの一例は、アイボリーペーパー（ｉｖｏｒｙ  ｐａｐｅｒ）（多数重ね）であり、該アイボリーペーパーは、１０００乃至３５００の硬い内部サイジング（１００％スルー）と、９２．９０ｍ２（１０００平方フィート）当たり約２４．４９乃至２５．４０ｋｇ（約５４乃至５６ポンド）の基本重量と、０．３３０２ｃｍ（約０．０１３インチ）の全カリパスと、１２５０ｋｇ／ｍ（約７０ｌｂｓ／インチ）（機械方向）及び４１１ｋｇ／ｍ（約２３ｌｂｓ／インチ）（横方向）の引張強度と、約１．００乃至約１．５０グラムの頂部ライナのコッブ表面ぬれ（Ｃｏｂｂ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｗｅｔｔｉｎｇ）と、約０．５０乃至約１．５０グラムの底部ライナのコッブ表面ぬれと、約１５乃至約１５０ｓｅｃ．の空隙とを備えている。インテリア仕上げ用、又は壁板の裏側（止め金具に隣接した）に適した他の紙は、当業者に周知である。
【００２５】
繊維状マットがフェーサシートの一方又は両方の側に使用される場合、該マットは、湿度に耐え得るようにコーティングされていることが好ましく、液状の水が本質的には浸透しないことが好ましい。しかしながら、そのようなコーティングは、石膏芯を形成するための水性石膏スラリー中の水分が板の製造時において蒸気の状態にて該板を介して蒸発可能であるように十分多孔性とすべきである。コーティングされた繊維状マットは予め準備され、かつ予めコーティングされた繊維状マットは板の製造において使用される。これに代えて、繊維状マットは、板の製造後にコーティングされ得るか、又は、製造前及び製造後の両方においてコーティングされ得る。好ましいものではあるが、非限定的、かつ可能なコーティングの例が、米国特許第５１１２６７８号明細書と、同時に係属する米国出願であり、かつ発明の名称が「Ｍａｔ−Ｆａｃｅｄ  Ｇｙｐｓｕｍ  Ｂｏａｒｄ」である米国特許出願第０９／８３７２２６号に記載されており、両文献は参照として本明細書において援用される。
【００２６】
繊維状マットは、石膏板の芯からなる硬化した石膏と強固な結合部を形成することが可能な繊維状材料を含む。そのような材料の例は、（１）ガラス繊維のような鉱物性物質、（２）合成樹脂繊維及び（３）そのような繊維の混合物を含む。ガラス繊維のマットが好ましく、既に参照したように、板の製造前に予めコーティングされたものが特に好ましい。該マットは、連続した、又は分断したストランド又は繊維からなり、かつ織られたものであるか、又は不織性のものである。細断ストランド及び連続ストランドから形成されるような不織性のマットは、満足のゆくように使用され、かつ織られた材料より費用もかからない。そのようなマットのストランドは、典型的には適度な接着剤により互いに接着され、一体的な構造物を形成する。繊維マットは、例えば、約２５４．００乃至約１０１５．９８μｍ（約１０乃至約４０ｍｉｌ）の範囲の厚みを有し、一般的には、マットの厚みは３８０．９９乃至８８８．９８μｍ（約１５乃至約３５ｍｉｌ）であることが適切である。上述の繊維状マットは公知であり、種々の形態にて市販されている。
【００２７】
一つの適切な繊維状マットは、ランダムなパターンにて配向されるとともに典型的には尿素ホルムアルデヒド樹脂接着剤のような樹脂結合剤にて互いに結合されている細断された、不織性のガラス繊維フィラメントからなるガラス繊維マットである。この種のガラス繊維マットは、例えば、Ｍａｎｖｉｌｌｅ  Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  Ｍａｔｅｉｒａｌｓ社から商標名「ＤＵＲＡ−ＧＬＡＳＳ」にて市販されているもの、及びＥｌｋ社からＢＵＲ又は単一のマットとして市販されているもののように入手可能である。構造建築の応用において有用である石膏板を形成するために予めコーティングされたマットを製造するのに有用であるようなマットの例は、名目上、厚みが８３８．１８μｍ（３３ｍｉｌ）であり、約１３乃至１６ミクロンの直径のガラス繊維が含まれている。ある種の構造的応用においてはより厚いマット及びより厚い繊維が使用されるものの、ガラス繊維マットは名目上５０７．９９μｍ（２０ｍｉｌ）の厚みであり、該マットは約１０ミクロンの直径のガラス繊維を含んでおり、本発明における使用にも適している。本発明の使用に適するマットは、通常はマットの表面積９２．２０ｍ２（１０００平方フィート）当たり約４．５４乃至１３．６１ｋｇ（１０乃至３０ｌｂｓ．）の基本重量を有する。
【００２８】
典型的には、ガラス繊維マットは、フォートリニア型抄紙機にて任意の実効可能な幅の連続した不織ウェブに湿式形成されるが、それに限定されるものではない。好ましくは、数リニアフィートの上方に傾いたワイヤに非常に希釈した製紙原料が配置され、そして数リニアフィートの高真空にて水分を除去するために使用される。次いで、ガラス繊維結合剤を適用する「カーテンコーター（ｃｕｒｔａｉｎ  ｃｏａｔｅｒ）」及び過剰の水を除去するとともに密着したマット構造物を形成するために接着剤を硬化するオーブンを使用する。
【００２９】
繊維状マットは予めコーティングされたガラス繊維マットであり、好ましくはマットの外面が主として鉱物性顔料（色素性充填材料）と、無機結合剤と、ラテックスポリマー結合剤との混合物からなるコーティング剤にてコーティングされている予めコーティングされたマットであることが好ましい。特に、好ましいコーティング剤は、鉱物性顔料の乾燥した（又は硬化した）水性混合物と、ポリマーラテックス接着剤の第一の結合剤と、無機接着剤の第二の結合剤とからなる。乾燥基本重量において、第一のポリマーラテックス結合剤は通常、該コーティング剤の約５．０重量％以下であり、かつ第二の無機結合剤は通常、乾燥した（硬化した）コーティング剤の全量の少なくとも約０．５重量％からなる。
【００３０】
鉱物性顔料は典型的には、コーティング組成物の主成分である。好ましいコーティングされたマットを形成するのに適した鉱物性顔料の例は、粉末状の石灰石（炭酸カルシウム）、粘土、砂、マイカ、タルク、石膏（硫酸カルシウム二水塩）、アルミナ三水和物（ＡＴＨ）、酸化アンチモン又はこれらの物質の二つ以上の組み合わせを含むが、それらに限定されるものではない。鉱物性顔料は通常、粒子状の形態にて供給される。コーティングされたマットを形成するのに効果的な鉱物性顔料であるために、該顔料は、該顔料粒子の少なくとも約９５％が３２５メッシュのワイヤスクリーンを通過するような粒子径を有するべきである。そのような材料は、代替物中において鉱物性顔料又は「充填材」として集合的かつ個々に参照される。
【００３１】
第二の結合剤は典型的には、酸化カルシウム、ケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、オキシ塩化マグネシウム、オキシ硫酸マグネシウム又は水酸化アルミニウムのような無機化合物である。これに代えて、第二の結合剤は、鉱物性顔料成分中の生来の成分であってもよく、例えば、該鉱物性顔料が、アルミナ三水和物、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、酸化マグネシウム又はある種の粘土及び砂を含む場合が挙げられる。
【００３２】
複合無機結合剤の一例は、一般的なポートランドセメントであり、該ポートランドセメントは、種々のカルシウム−アルミニウムケイ酸塩の混合物である。しかしながら、ポートランドセメントは水和により硬化し、貯蔵寿命の短いコーティング混合物を生成する。また、マグネシウムのオキシ塩化物及びオキシ硫酸塩はいずれも水和により硬化する複合無水結合剤である。そのような無機接着性結合剤により形成されるコーティング処方物は迅速に使用する必要があるか、又は水性のコーティング組成物を含むタンクを短期間にて設定する。
【００３３】
マグネシウムのオキシ塩化物又はオキシ硫酸塩、水酸化アルミニウム及びケイ酸カルシウムは水にほんの僅か溶解するのみであり、本発明の有用な無機接着性結合剤である。ケイ酸ナトリウムのような水に迅速に溶解する無機接着性結合剤は、高温及び／または多湿の環境条件下に長期間にわたりさらされることが予測されるコーティングにおいて実用的ではない。適度にコーティングされたマットを形成するための一つの好適な無機接着性結合剤は生石灰（ＣａＯ）である。生石灰はコーティング剤混合物中においては水和しないが、空気中の二酸化炭素を利用して徐々に消石灰に変換されることにより硬化する。生石灰は水に溶けない。
【００３４】
いくらかの天然由来の無機接着性結合剤を生来的に含有する充填材料は、好ましいコーティングマットを形成するために使用され得る。天然に由来する結合剤の幾らかが列挙されたそのような充填材の例は、生石灰（ＣａＯ）を含有する消石灰、ケイ酸カルシウムを含有する粘土、ケイ酸カルシウムを含有する砂、水酸化アルミニウムを含有するアルミナ三水和物、マグネシウムの硫酸塩若しくは塩化物のいずれか又は両方を含有するセメント質のフライアッシュ及び酸化マグネシウムを含むが、これらに限定されるものではない。水和のレベルに依存して、石膏は鉱物性顔料及び無機接着性結合剤の両方となり得るが、水に僅かに可溶性であり、かつ固体の形態は結合剤としては砕けやすく、かつ弱い結晶質である。従って、石膏は無機接着性結合剤としての使用においては通常好ましいものではない。
【００３５】
成分として無機接着性結合剤を生来的に含むとともに水和により硬化する充填材は、火炎抑制剤として有効に作用する。例えば、アルミナ三水和物（ＡＴＨ）、硫酸カルシウム（石膏）並びにマグネシウムのオキシ塩化物及びオキシ硫酸塩は全て、それらの分子構造中に結合されている水分子を保有している。結晶水、又は水和水のいずれかとして参照されるこの水は、十分な加熱により放出され、実際的には火炎を抑制する。
【００３６】
従って、上述の段落において記載されたような特性を有する低価格の無機鉱物性顔料は、コーティング混合物中において、充填材、結合剤及び耐火材という三つの重要な貢献をする。無機結合剤とともに使用されるポリマーラテックス結合剤の例は、スチレン−ブタジエン−ゴム、スチレン−ブタジエン−スチレン、エチレン−ビニル−クロライド、ポリ−ビニリデン−クロライド、改質されたポリビニルクロライド、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニル−アセテート及びポリビニルアセテートを含むがこれらに限定されるものではない。
【００３７】
コーティング剤中の鉱物性顔料のポリマーラテックス接着剤に対する重量比は、しばしば、１５：１を超え、ある場合では、２０：１を超える。
コーティングされたマットを形成するのに適切なコーティング用組成物は、乾燥基本重量において、約７５乃至９８パーセントの鉱物性材料、より一般的には約８５乃至９５パーセントの鉱物性材料、約０．５乃至２０パーセントの無機接着剤、より一般的には０．５乃至１０パーセントの無機接着剤、及び０．１乃至５パーセントのポリマーラテックス接着剤、より一般的には約１乃至５パーセントのポリマーラテックス接着剤を含み得る。
【００３８】
予めコーティングされたマットに対して、コーティングされたマット仕上げの石膏板を形成するのに最も有用であるために、コーティングされたマットは、連続したシートのロールとして巻かれた状態とするのに十分可撓性であることが好ましい。その結果、コーティングされたマットは、湾曲することにより損壊するような剛性及び脆弱性を備えるべきではない。この目的を達成するために、マット用コーティング剤の無機接着性結合剤の含量は、該コーティング剤の全乾燥重量に対して約２０重量％を超えるべきではなく、通常、１０％未満である。同様に、ポリマーラテックス結合剤は、費用及びコーティング剤の可燃性を制限するのに必要であることから実用上の上限値を有する。コーティング剤の全乾燥重量の約５．０％以下（乾燥基本重量）のラテックスであることが必要である。本発明のコーティングされたマットで仕上げられた石膏板を形成するのに適した、ロール状のコーティングされたガラス繊維マットは、「Ｃｏａｔｅｄ  Ｇｌａｓｓ  Ｆａｃｅｒ（ＣＧＦ）」としてＡｔｌａｓ  Ｒｏｏｆｉｎｇ社より入手された。
【００３９】
水性コーティング組成物を基質に適用するための適切な方法は、コーティングされたマットを形成するために使用され得る。コーティング組成物は、例えば、噴霧、ブラシによる塗布、カーテンコーティング及びロールコーティングのような適切な手段により繊維状マットに適用されるが、ロールコーティングが好ましい。
【００４０】
繊維状マットの表面に適用されるコーティングの量は、マットの表面をコーティング剤にて完全に埋め尽くすのに十分であるか、又はコーティング剤から如何なる繊維も実質的には突出していない程度とするべきである。必要とされるコーティングの量は、マットの厚みに依存する。コーティングが適用される繊維状マット基質が平坦ではないためにコーティングの厚みを測定することは困難である。おおよそではあるが、コーティングの厚みは少なくとも２５４．００μｍ（１０ｍｉｌ）であるが、ガラスマットが比較的薄く、かつコーティング剤が効果的に乾燥される場合は、１０１．６０μｍ（４ｍｉｌ）程の薄さのコーティングでも十分である。一般的には、厚みは、約７６１．９９μｍ（３０ｍｉｌ）を超える必要はない。
【００４１】
コーティングされたガラス繊維マットは上述の固体成分を含む水性コーティング組成物を繊維状マットに適用することにより製造され、その場合、マット９２．９０ｍ２（１０００平方フィート）に対して少なくとも約２２．６８ｋｇ（約５０ｌｂｓ．）、より一般的には約２７．２２乃至５４．４３ｋｇ（約６０乃至１２０ｌｂｓ．）に等しい乾燥基本重量における量にて適用される。通常、乾燥したコーティング剤は、ガラス繊維マットの厚みに依存して、マット９２．９０ｍ２（１０００平方フィート）に対して少なくとも約２７．２２ｋｇ（約６０ｌｂｓ．）、最も一般的には約３６．２９乃至４５．３６ｋｇ（約８０乃至１００ｌｂｓ．）に等しい量にて存在する。（約１６ミクロンの繊維を用いて形成された）名目上８３８．１８μｍ（３３ｍｉｌ）の厚みを有するガラス繊維マットを用いると、乾燥された場合のコーティングの量は、マットの表面積９２．９０ｍ２（１０００平方フィート）に対して少なくとも約２２．６８ｋｇ（約５０ｌｂｓ．）、好ましくは約４５．３６ｋｇ（約１００ｌｂｓ．）に等しくすべきであり、（約１０ミクロンの繊維を用いて形成された）名目上５０７．９９μｍ（２０ｍｉｌ）の厚みを有するガラス繊維マットを用いると、より少ない量のコーティングが使用され得る。任意の特殊な場合において、より多くの量、又はより少ない量のコーティングが使用されるものの、ほとんどの用途において、コーティングの量はマット９２．９０ｍ２（１０００平方フィート）に対して約２２．６８ｋｇ乃至約５４．４３ｋｇ（約５０乃至約１２０ｌｂｓ．）の範囲内に留められるであろう（乾燥基準）。特に好ましい形態において、８３８．１８μｍ（３３ｍｉｌ）のマットに適用される場合、乾燥したコーティングは９２．９０ｍ２（１０００平方フィート）の板に対して約２７．２２ｋｇ乃至約３６．２９ｋｇ（約６０乃至約８０ｌｂｓ．）又は約４５．３６ｋｇ（約１００ｌｂｓ．）とすべきであり、５０７．９９μｍ（２０ｍｉｌ）のマットに適用される場合、乾燥したコーティングは９２．９０ｍ２（１０００平方フィート）に対して約３６．２９ｋｇ（約８０ｌｂｓ．）であり得る。
【００４２】
水性コーティング組成物のマットに対する以下の適用において、組成物は、通常、コーティングされたマットを形成するために加熱により乾燥（硬化）される。これらの技術に従って形成されたコーティングマットは液体不透過性であるが、水蒸気を通過することは可能である。
【００４３】
繊維状マットはまた、上記コーティング剤に代えて、又は上記コーティング剤に加えて米国特許第５３９７６３１号明細書に記載されているような型の耐水性コーティング剤を供給することもできる。米国特許第５３９７６３１号明細書の開示は本明細書において参照として援用される。このコーティングは、約１５乃至約３５重量％の樹脂固形物と、約２０乃至約６５重量％の充填材と、約１５乃至４５重量％の水とからなる水性コーティング組成物として、コーティングされていない又はコーティングされた繊維状マットの表面に、硬化した石膏芯に結合される前又は後に適用される。コーティング組成物における使用に適した一つの樹脂は、「７６ＲＥＳ１０１８」のマークにてＵｎｏｃａｌ社のＵｎｏｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ部門により以前より販売されているように、ラテックスの形態において入手可能である。該ラテックスのｐＨ及び固形物含量はそれぞれ、７．５−９．０及び５０％である。樹脂は、比較的低いフィルム形成温度（２０℃）と２２℃のガラス転移温度，Ｔｇを有するスチレン−アクリルコポリマーである。樹脂から形成されるコーティング剤は約３００乃至４００°Ｆ（１５０乃至２０５℃）の範囲内の温度にて効果的に乾燥できる。コーティングに適した別の樹脂はポリ（ビニリデン）コポリマーである。本発明の本実施形態における使用に適した更に別の強化樹脂結合剤はまた、「７６ＲＥＳ２３０２」のマークにてＵｎｏｃａｌ社のＵｎｏｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ部門により販売されているラテックスの形態において入手可能である。該ラテックスのｐＨ及び固形物含量はそれぞれ、３．５及び４５％である。樹脂は、約３３℃のＴｇを有する自己架橋する酢酸ビニル−アクリルコポリマーである。その他の適切な樹脂は当業者には明らかであろう。水性コーティング組成物を形成する際に使用され得る充填材の例は、ケイ酸塩、シリカ、石膏及び炭酸カルシウムであり、炭酸カルシウムが特に好ましい。その他従来からの、ラテックスペイント組成物において一般的に使用されている型の添加剤もまた、このコーティング組成物に加えることができる。一般に、そのような添加剤の総量は、約１乃至約５重量％の範囲内である。そのような添加剤の例としては、顔料、増粘剤、消泡剤、分散剤及び保存剤が挙げられる。
【００４４】
繊維状マットフェーサは通常石膏を含んでいないが、石膏にて部分的に、又は完全にコーティングされ得る。繊維状マットをコーティングするための更にその他の組成物は、当業者に周知であり、本発明はいかなる特定のコーティングされたマットに限定されるものではない。
【００４５】
図１は本発明の一実施形態に従う石膏壁板を形成するための製造ラインの一部概略図である。そのような形態の特定の詳細図は従来的なものであるので、概略図によってのみ提供されている。
【００４６】
石膏芯を形成するための乾燥成分は予め混合され、ピンミキサ６として一般的に参照されるタイプのミキサに図示されていない手段を介して供給される。芯を形成するために使用される水及びポリビニルアルコール結合剤を含む他の液体成分は、図示されていない手段を介してピンミキサ６に計量され、該ミキサにおいてそれらは所望の乾燥成分と混合されて水性石膏スラリーが形成される。
【００４７】
図１に示されるピンミキサ６は、第一のフェーサ１６及び第二のフェーサ２４のそれぞれにスラリーの比較的薄いコーティング剤を適用するために二つの排出管１０，１２を備えている。これに代えて、二つのフェーサシートに適用するためのスラリーを調製するために別のミキサを設けることもできる。例えば、ポリビニルアルコール結合剤の異なる量を必要とするような異なる種類のフェーサ材料が（例えば、一方は紙製フェーサに、他方は繊維状マットに）使用される場合、別々のミキサを設けることが望ましい。スラリーは、第一の排出管１０から第一のフェーサ１６上、即ち、図１に示されるように典型的にはロール状の材料（図示しない）から矢印Ａにて示された方向に供給される水平に移動する連続ウェブ上に堆積される。第一のフェーサ１６に堆積されるスラリーの厚みは、ローラ８により概略的に示されているように、当業者に周知の技術により制御され得る。
【００４８】
同様の様式にて、第二の排出管１２は第二のフェーサ２４上、即ち、図１の矢印Ｂに示される方向に供給される水平に移動する連続ウェブ上にスラリーを適用する。第二のフェーサ２４に堆積されるスラリーの厚みは、ローラ１４により概略的に示されているように、当業者に周知の技術により制御され得る。芯材料の残りは、アプリケータ２を介して第二のフェーサ２４に適用される。この石膏スラリーは通常、ポリビニルアルコールを除いては、ポリビニルアルコール含有スラリーと同一の組成比において同一の成分を含んでいる（とはいえ、必ずしもそうである必要はないが）。アプリケータ２を介して適用されるスラリーはＰＶＡを含むこともできるが、通常は含んでいない。
【００４９】
図１は第一のフェーサウェブ１６及び第二のフェーサウェブ２４が相対向する方向に供給され、該ウェブ１６，２４のスラリーでコーティングされた面が相対向し、かつ該ウェブの間に芯を挟んだ状態にて各々が該芯と接触するように反転ローラ１５を用いて第一のウェブ１６が反転される。次いで、スラリーでコーティングされたウェブはローラ１８にて共に押圧され、一般的に湿った板と称されるものが形成される。ウェブを供給しかつ結合するためにその他種々の形態を使用することができ、本発明は、ウェブを供給しかつ結合するためのある特定の技術に限定されるものとして解釈されるべきではない。
【００５０】
各ウェブ１６及び２４に適用されるスラリーの全量（厚み）は、最も一般的には９２．９０ｍ２（１０００平方フィート）当たり約３４．０２乃至約１７０．１０ｋｇ（約７５乃至約３７５ポンド）（ｌｂｓ．／ＭＳＦ）の範囲であるが、更に一般的には９２．９０ｍ２（１０００平方フィート）当たり約４０．８２ｋｇ乃至約９０．７２ｋｇ（約９０乃至約２００ｌｂｓ．／ＭＳＦ）である。この量は、典型的には、石膏芯を形成するために使用される全石膏スラリーの約３乃至１１％を示す。
【００５１】
引き続く初期の水和及び最終的には加熱により、焼き石膏が水和され、かつ硬化されるにつれて、繊維状マット及び／又は紙を介して過剰の水分が蒸発する。得られた石膏板が図２に概略的に示されている。板は硬化した石膏芯２０を有し、該芯２０に接着されるべき第一のフェーサシート１６及び第二のフェーサシート２４を備えている。ポリビニルアルコールは、第一及び第二のフェーサシート１６，２４に隣接する該芯２０の第一及び第二の領域１９，２１にてそれぞれ濃縮されている。硬化した石膏芯２０の残りの部分は通常、ポリビニルアルコールを含んでいない。一般的に、芯は、板の製造時に石膏スラリーに泡が加えられた結果として該芯を貫通して分配される空隙（図示しない）を備えているであろう。芯２０全体（領域１９及び２０を含む）におけるポリビニルアルコールの全平均濃度は、典型的には、乾燥基本重量において約０．００２乃至約０．０４重量％の範囲である。したがって、ポリビニルアルコールは結合剤として必要とされる芯２０のこれらの領域１９及び２１のみにて濃縮されているので、芯２０におけるポリビニルアルコールの量が比較的少なくても、隣接するフェーサに対して適度な接着強度を提供するのに十分である。
【００５２】
結合剤は、芯及びフェーサの境界においてのみ必要であるから、比較的薄いコーティングのポリビニルアルコール含有スラリーのみがウェブ１６及び２４の一方又は両方の適用において必要である。薄いコーティングを適用した結果、高濃度のポリビニルアルコールがフェーサの表面に存在し、それにより結合剤としてのポリビニルアルコールの効果が改善される。従って、本発明は澱粉又はその他従来からの結合剤を使用する必要性を回避できる。石膏芯は好ましくは、澱粉を含んでいないか、又は実質的に含んでいない。
【００５３】
芯のポリビニルアルコール含有領域１９及び２１は、典型的には、芯２０の残りの部分より高密度を有する。ポリビニルアルコール含有領域１９及び２１は、典型的には、芯２０の残りの部分より、約３５乃至６０％だけより密になっている。たとえば、薄いコーティングとしてフェーサシートに適用されるスラリーから泡を取り除くために別のミキサを提供することによりこれは達成され得る。得られた板は、ネイル保持（ｎａｉｌ−ｈｏｌｄｉｎｇ）特性のような改善された特性を備えた硬い縁部を有する。
【００５４】
本発明の第二の実施形態において、ポリビニルアルコールは、例えば、図１に概略的に示されるアプリケータ２を介して適用されるスラリー中のようなバルクの石膏芯を形成するために使用される水性石膏スラリー中に添加される。この実施形態において、ポリビニルアルコール結合剤は芯材料全体に含まれているので、一般的に、第一の実施形態におけるように、薄いコーティング剤を供えた更なるポリビニルアルコールをウェブに加える必要はない。本実施形態において薄いコーティング自体を使用することが選択的であることは明らかである。石膏スラリー中に存在するポリビニルアルコールの量は、硬化した芯と、紙製及び／又は繊維状マット（好ましくはコーティングされたマット）フェーサシートとの間の接着を促進するために少なくとも最小限の量とすべきである。スラリー中のポリビニルアルコールの適切な量の例は、乾燥基本重量に対して、約０．０５乃至約０．４重量％の範囲であり、より一般的には約０．１乃至約０．３重量％の範囲である。本実施形態において使用されるポリビニルアルコールの適切な供給源は、上記記載のものを含む。
【００５５】
ポリビニルアルコールはまた、芯に対する効果的な発泡剤となり得ることも見出された。従って、芯中に結合剤として澱粉を必要とすることを回避するのみならず、該芯とフェーサとの間の結合強度に好ましくない影響を与える石鹸又は他の従来からの発泡剤の必要性をも回避することを可能にする。ポリビニルアルコールの溶液は、緩やかに撹拌すると容易に発泡する。発泡工程は、当業者に周知である適切な発泡装置及び技術を用いて達成される。発泡剤として機能するために必要となるポリビニルアルコールの量は、所望となる芯の密度のような要因に依存する。多くの用途において、所望の芯密度を得るためには、例えば、ポリビニルアルコールを結合剤としてのみ使用した場合に必要とされる量よりも幾分多くの量のポリビニルアルコールを必要とする。一例として、ポリビニルアルコールの量は、接着性を促進するために効果的であるとして上記記載された範囲において、芯の乾燥重量に基づいて０．６又は０．８重量％までであり得る。
【００５６】
繊維状マット及び好ましくはコーティングされた繊維状マットが使用される場合、マットの材料は典型的にはロール（図示しない）から供給され、かつ、仮にコーティングされている場合は、コーティング面を下にして供給される。石膏スラリーを得る前に、典型的にはマット材料のウェブがローラ（図示しない）により平板化され、好ましくは、一つ以上の筋入れ（ｓｃｏｒｉｎｇ）装置により筋入れされ、マット材料の側部を上方に折り返すことを可能にする。スラリーは、少なくとも部分的に（そして好ましくは、部分的にのみ）マットの厚み方向を貫通し、かつ硬化される。硬化時、硬化した石膏とマットとの間に強い接着結合が形成される。スラリーのマットへの部分的な貫通は、例えば、スラリーの粘度を制御すること、及び、種々のコーティングをマット材料に適用することのような当業者に周知の方法に従って制御され得る。石膏スラリーがマット材料のウェブに堆積された後に、該ウェブの縁部は（当業者に周知の装置を用いて）、形成する壁板の端部の周囲にて徐々に折り返され、側部に沿ってスラリーの上面にて終了する。
【００５７】
形成され、かつ十分に硬化した後に、壁板は典型的には所望の長さに切断され、かつ乾燥される。それらによって限定されるものではないが、従来からの連続的な石膏板製造において典型的に使用される工業的な乾燥条件はまた、本発明に従う壁板の製造においても使用され得る。乾燥条件の例としては、約３０乃至約６０分の乾燥時間で、１分当たり約７０乃至約６００リニアフィートのラインスピードにて約９３．３乃至約３１５．６℃（約２００乃至約６００°Ｆ）の温度を含む。壁板の最初の調製の後、別々に分けた耐水性（又はその他の）コーティングがフェーサの一方又は両方のいずれかに適用される。
【実施例１】
【００５８】
以下の実施例は、本発明に従って、紙製のフェーサ（引張強度１２５０ｋｇ／ｍ（７０ｌｂｓ．／ｉｎ．））と予めコーティングされたガラス繊維マットフェーサとを備えた石膏ボートの調製方法を示す。以下に示す処方物は、紙製フェーサ層の薄いコーティングとして適用される。
【００５９】
【表１】
2005537149.tif 000003
上記処方物は、紙製フェーサに適用される。その後に、更なる水性石膏スラリーがコーティングされた紙製フェーサに適用され、適用された焼き石膏の全量が６．７４ｋｇ／ｍ２（約１３８０ｌｂｓ．／ＭＳＦ）となるように板の芯が形成される。連続した長さの板が、従来の壁板機を用いてコーティングされた紙製フェーサと予めコーティングされたガラス繊維マットフェーサとの間に挟持されることにより製造される。紙製フェーサの縁部とコーティングマットの縁部とを糊付けするために、必要に応じて口糊（ｅｄｇｅ  ｐａｓｔｅ）（Ａｋｚｏ社製）が適用される。板は、２．４４乃至３．６６ｍ（８乃至１２フィート）の長さに切断され、その後、該板は、おおよそ乾燥するまで、約２０４．４℃（４００°Ｆ）の温度のオーブンに約３０分間置かれ、その後、完全に乾燥するまで、約９３．３℃（２００°Ｆ）の温度にて約１５分間、置かれる。
【００６０】
得られた板は、１．５４９ｃｍ（０．６１０インチ）のＡＳＴＭ最小カリパス（端部を横切って１．５１１ｃｍ（０，５９５インチ）及びテーパに沿って１．３４６ｃｍ（０．５３０インチ）のＵＬ最小カリパス）を有する。板の乾燥重量は、８．０５ｋｇ／ｍ２（１６４８ｌｂｓ．／ＭＳＦ）であり、その密度は約５７６．６７−８００．９３ｋｇ／ｍ３（３６−５０ｌｂｓ．／ｆｔ３）の範囲である。板は、従来の試験法に従って、加湿の撓み（ｈｕｍｉｄｉｆｉｅｄ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）及び加湿結合強度が試験された。板は、加湿の撓みが０．４２４ｃｍ（０．１６７インチ）であった。加湿結合強度は、紙製フェーサに対しては、６５．８３Ｎ（１４．８ｌｂｆ）（１００％）であり、かつマットフェーサに対しては９４．３０Ｎ（２１．２ｌｂｆ）（６３％）であった。板のネイル引張強度（ｎａｉｌ  ｐｕｌｌ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）は、３９１．４４Ｎ（８８ｌｂｆ）であった。従って、石膏ボードは芯中に澱粉を必要としないで適度な接着強度を示した。
【実施例２】
【００６１】
本実施例は、紙製フェーサに接着された（引張強度１２５０ｋｇ／ｍ（７０ｌｂｓ．／ｉｎ．））硬化した石膏芯を有する石膏板を製造する方法を示している。２Ａ及び２Ｂの実施例において、石膏芯を製造するために使用されるスラリー中にてポリビニルアルコールが使用された。実施例２Ｃはポリビニルアルコールを使用しない対照であり、スラリー中に澱粉及び石鹸の両方を使用した。
【００６２】
【表２】
2005537149.tif 000004
図３は、石膏ボードの圧縮強度に対するポリビニルアルコールの影響を示すグラフである。実施例２Ａの板（図３においては黒四角にて示されている）は最も大きな圧縮強度を示し、９０／１の水対石膏（ｗ／ｐ）重量比にて５３６．６２ｋｇ／ｍ３（３３．５ｌｂｓ／ｆｔ３）の密度であった。石鹸が芯に使用されている実施例２Ｂの板（図３においては黒三角にて示されている）は、９０／１のｗ／ｐ重量比において５０４．５８ｋｇ／ｍ３（３１．５ｌｂｓ．／ｆｔ３）の密度であった。芯に澱粉と石鹸の両方を使用した実施例２Ｃの板（図３においては黒丸にて示されている）は、９０／１のｗ／ｐ重量比において５１２．５９ｋｇ／ｍ３（３２ｌｂｓ．／ｆｔ３）の密度であった。これは、ポリビニルアルコールが澱粉を必要としないで適度な強度を提供し（例えば、実施例２Ｂ）、かつポリビニルアルコールはまた、石鹸の代わりに発泡剤として使用できる（例えば、実施例２Ａ）ことを示している。
【００６３】
本発明はその特殊な実施形態と関連させて記載されているが、上述の記載及び実施例は例示を意図するものであり、本発明の範囲を限定するものではない。その他の態様、効果及び修正は、本発明に関連する当業者には明らかであり、かつこれらの態様及び修正も本発明の範囲内であり、以下に添付した請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態に従うボリビニルアルコール結合剤含有接合層を備えた石膏板を調製する方法の部分的な概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に従う、芯の、第一及び第二のフェーサシートに隣接する領域にポリビニルアルコールを含む石膏芯を備えた石膏板の概略図である。
【図３】本発明の別の実施形態に従う石膏板の芯におけるポリビニルアルコールの濃度の関数としての圧縮強度のグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2005537149.tif 000009