(57)【要約】  引張強度及び長期耐久性を保持しながら改善されたハンドリング特性を有するセメント質ボードを提供するために、より太い糸及びより大きなメッシュの目開きを用いて改善されたグラスファイバーメッシュスクリムによってその対向する表面が補強されたセメント質ボードシステム。生地は、耐アルカリ性且つ耐水性材料、例えば熱可塑性材料によって封入されている束ねグラスファイバーの高弾性率ストランドのメッシュとして構築される。また、複合生地は、その対向する面に緊密に隣接するパネル又はボードのセメントマトリクス内に埋め込むのに適した物理的特徴を有する。生地は、ハンドリング中の空間的配向にかかわらず、長期にわたる高い引張強度による補強及び改善されたハンドリング特性を有するボードシステムを提供する。また、補強されたボードを製造する方法も含まれる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
改善された強度、長期耐久性、及びハンドリング特性を有する補強されたセメント質ボードシステムであって、
対向する平面及び対向する縁部を有するセメント質材料のコア層と、
前記コア層の前記対向する平面に埋め込まれた耐アルカリ性ファイバーグラスメッシュ補強材の少なくとも１層の外層と
を含み、
前記ファイバーグラスメッシュ補強材が、長手方向及び横断方向にそれぞれ約４×４〜６×６ストランド／インチの構造を有するメッシュスクリムであり、
前記ファイバーグラスメッシュ補強材が、コーティングされたファイバーグラス糸で作製され、前記糸が、コーティングされていない状態で、ファイバーグラス糸１ポンド当たり約１２００〜５０００線ヤードの名目密度を有し、
前記コーティングされた糸が、乾燥量基準で４０〜６５重量％のコーティングを含み、
前記セメント質材料が、
湿量基準で２５〜６０重量％の、ポルトランドセメントを含むセメント質反応性粉末と、
１０〜４０重量％の水と、
湿量基準で１〜７０重量％のフィラーと、
減水剤、化学凝結促進剤、化学凝結遅延剤、空気連行剤、発泡剤、収縮制御剤、着色剤、粘度調整剤、及び増粘剤、並びに内部養生剤からなる群のうちの少なくとも１つから選択される任意の添加剤と
を含み、
前記システムが、先行技術のセメントボードシステムに比べて、前記メッシュスクリムを前記コア層により深く浸透させ、付着を改善して、層間剥離を防ぐというハンドリング特性が改善されており、
前記セメントボードシステムが、前記セメントボードの設置中に刻み線に沿って前記セメントボードを容易に割ることができるようにするために各平面上に１回だけ刻みを入れればよく、
前記コーティングが、耐アルカリ性ポリマーを含む、セメント質ボードシステム。
【請求項２】
前記セメント質材料が、湿量基準で約０〜５０体積％の連行空気をも含み、
前記反応性粉末が、乾燥量基準で、ポルトランドセメントとフライアッシュとの合計に基づいて、約２５〜１００重量％のポルトランドセメントと、０〜７５重量％のフライアッシュとを含み、
前記フィラーが、高炉スラグ、火山性凝灰岩、軽石、砂、膨張粘土、膨張頁岩、膨張及び化学的にコーティングされた防水性及び撥水性のパーライト、中空セラミック球体、中空プラスチック球体、膨張プラスチックビーズ、並びにこれらの混合物からなる群より選択される軽量骨材又はフィラーである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ファイバーグラス糸が、コーティングされていない状態で、ファイバーグラス糸１ポンド当たり約３７００〜５０００線ヤードの名目密度を有し、
前記セメントボードシステムの釘引抜強度が、ＡＳＴＭ  Ｃ−１３２５−０８Ｂに従って少なくとも９０ポンドであり、
前記セメントボードの密度が、約４０〜１００ポンド／立方フィートであり、
前記メッシュスクリムが、セメントコア層の平面のうちの少なくとも１つに約０．０３〜約０．０６インチ埋め込まれる、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ファイバーグラス生地上の耐アルカリ性コーティングが、ろう、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、アクリル、アクリロニトリル、シリコーン、スチレン−ブタジエン、ポリプロピレン、エポキシ、及びポリエチレン、並びにこれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載のボードシステム。
【請求項５】
前記ボードが、コアの１対の対向する縁部上に前記ファイバーグラスメッシュ補強材の少なくとも１層の外層を含み、
前記ファイバーグラスメッシュ補強材が、横方向及び横断方向の両方において４．０×４．０ストランド／インチの構造を有する、請求項１に記載のセメント質ボードシステム。
【請求項６】
改善された強度、釘引抜強度、及びハンドリング特性を有するセメントボードを提供するためにセメント質ボードシステムを補強する方法であって、
対向する平面及び対向する縁部を有するセメント質材料のコア層と、前記対向する平面に埋め込まれた耐アルカリ性ファイバーグラスメッシュスクリム補強材の少なくとも１層の外層とを提供する工程であって、
メッシュスクリムを通してセメント質スラリーを通して注ぐことによって、ファイバーグラスメッシュスクリムをコアセメント質スラリーの上面及び下面に適用して、スラリーが乾燥する前に前記メッシュスクリム全体を前記セメント質スラリーでコーティングし、前記セメント質スラリーに埋め込むことを含み、
前記ファイバーグラスメッシュスクリムが、長手方向及び横断方向の両方にそれぞれ１インチ当たり約４×４〜約６×６ストランドのファイバーグラス繊維のメッシュ構造を有し、ファイバーグラスメッシュが、コーティングされたファイバーグラス糸で作製され、前記糸が、コーティングされていない状態で、ファイバーグラス糸１ポンド当たり約３７００〜５０００線ヤードの名目密度を有し、
前記コーティングされた糸が、乾燥量基準で４０〜６５重量％のコーティングを含み、
前記セメント質材料が、
湿量基準で２５〜６０重量％の、ポルトランドセメントを含むセメント質反応性粉末と、
１０〜４０重量％の水と、
湿量基準で１〜７０重量％のフィラーと
減水剤、化学凝結促進剤、化学凝結遅延剤、空気連行剤、発泡剤、収縮制御剤、着色剤、粘度調整剤、及び増粘剤、並びに内部養生剤からなる群のうちの少なくとも１つから選択される任意の添加剤と
を含み、
前記コーティングが、耐アルカリ性ポリマーを含み、
前記システムが、先行技術のセメントボードシステムに比べて、前記メッシュスクリムを前記コア層により深く浸透させ、付着を改善して、前記セメント質コアと前記メッシュスクリムとをより強力に付着させて、層間剥離を防ぐというハンドリング特性が改善されており、
前記セメントボードシステムが、前記セメントボードの設置中に刻み線に沿って前記セメントボードを容易に割ることができるようにするために各平面上に１回だけ刻みを入れればよい、方法。
【請求項７】
前記セメント質材料が、湿量基準で、約０〜約５０体積％の連行空気をも含み、
前記フィラーが、１〜１０重量％の膨張及び化学的にコーティングされた防水性及び撥水性のパーライトフィラーを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記セメント質反応性粉末が、
湿量基準で３５〜６０重量％の、ポルトランドセメントと任意でポゾラン材料とを含むセメント質反応性粉末と、
湿量基準で２〜１０重量％の、膨張及び化学的にコーティングされた防水性及び撥水性のパーライトフィラーと、
２０〜４０重量％の水と、
湿量基準で１０〜５０体積％の連行空気と、
減水剤、化学凝結促進剤、化学凝結遅延剤、空気連行剤、発泡剤、収縮制御剤、着色剤、粘度調整剤、及び増粘剤、並びに内部養生剤からなる群のうちの少なくとも１つから選択される任意の添加剤と、
１０〜２５重量％の、膨張粘土、頁岩骨材、軽石、高炉スラグ、火山性凝灰岩、砂、膨張頁岩、膨張パーライト、中空セラミック球体、中空プラスチック球体、膨張プラスチックビーズ、並びにこれらの混合物からなる群のうちの少なくとも１つから選択される二次フィラーと
を含み、
前記膨張及び化学的にコーティングされたパーライトフィラーと前記二次フィラーとの合計が、少なくとも２０重量％である、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
ファイバーグラスメッシュ補強材の少なくとも１層の外層が、コアの対向する１対の縁部上に存在し、
前記ファイバーグラスメッシュスクリムが、横方向及び横断方向の両方において４．０×４．０ストランド／インチの構造を有し、
前記ファイバーグラスメッシュが、ファイバーグラス糸で作製され、前記糸が、コーティングされていない状態で、ファイバーグラス糸１ポンド当たり約３７００線ヤードの名目密度を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記ファイバーグラスメッシュが、ろう、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、アクリル、アクリロニトリル、シリコーン、スチレン−ブタジエン、ポリプロピレン、エポキシ、及びポリエチレン、並びにこれらの混合物からなる群より選択される耐アルカリ性コーティングでコーティングされたファイバーグラス糸で作製される、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、セメントボード及びセメントファイバーボードを含むセメント質のパネル又はボードであって、前記セメント質ボードが、改善されたファイバーメッシュスクリムの使用によって、引張強度、耐衝撃性が強化され且つ操業性及び現地性能が改善されているパネル又はボードに関する。
【背景技術】
【０００２】
補強されたセメントパネルの使用は、セラミックタイル業界等の業界において周知である。一般的に、セメントパネル又はボードは、２層の表面材料の間に介在し得るセメント質材料で形成されるコアを含有する。使用される表面材料は、典型的に、セメント質コアを形成する脆性材料を除いて、高い強度、高い弾性率、及び軽量という特徴を共有して、屈曲及び高い圧縮強度に対する衝撃強度に寄与する。典型的には、セメントパネルで使用される表面材料は、セメント質スラリーコアに埋め込まれたファイバーグラス繊維又はファイバーグラスメッシュである。ファイバーグラスは、この用途で特に良好に機能する。ファイバーグラスは、セメントボードに、より大きな物理的及び機械的性質を提供する。また、ファイバーグラスは、他の高弾性率材料と比較して比較的低コストであるので、セメントパネルを補強するための効率的な材料である。
【０００３】
セメント質バッカーボードは、コア層に付着している生地を補強する層で覆われた各２つの面と共に軽量コンクリートのコア層を有するパネルを含む。このようなセメント質バッカーボードは、参照することによって全文が本明細書に組み込まれる特許文献１（Ｐ．Ｅ．Ｄｉｎｋｅｌ）に記載されている。これらパネルは釘付け可能であり、枠組み部材に容易に固定することができる。更に、これらは、実質的に水によって影響を受けないので、シャワーブース、浴槽の周囲、台所領域、及び通路等の湿潤領域に加えて、建物の外装にも広く利用されている。
【０００４】
セメント質バッカーボードは、一般的に、水、軽量骨剤（例えば、膨張粘土、膨張スラグ、膨張頁岩、パーライト、膨張ガラスビーズ、ポリスチレンビーズ等）及びセメント質材料（例えば、ポルトランドセメント、マグネシアセメント、アルミナセメント、石膏及びこのような材料のブレンド）のコアミックスを使用して生産される。他の添加剤に加えて発泡剤を前記ミックスに添加してもよい。
【０００５】
最も一般に使用される補強生地は、ファイバーグラススクリム、特に、ビニルコーティングされたファイバーグラス糸の織りメッシュである。生地２．５４センチメートル（１インチ）当たりの糸数は、生地に接着材を通すためのメッシュ又はスクリムにおける目開きのサイズに依存して、８×８から１２×２０まで変化する。適切な引張強度、耐アルカリ性及び十分に大きな孔又は目開きを有する他の透水性生地を使用してもよい。
【０００６】
一般的に、補強生地は、若干の細骨材が添加された又は添加されていないポルトランドセメントスラリーで薄くコーティングされているコア層の表面に接着される。あるいは、コアミックスは、振動させるか又は補強生地の目開きを通じて押し出して、生地を被覆し、それをコア層に接着させるのに十分な程度流動性であってよい。これは、参照することによって全文が本明細書に組み込まれる特許文献２（Ｇａｌｅｒ）に記載されている。
【０００７】
参照することによって本明細書に組み込まれる特許文献３は、セメントボード又はパネルを構築するための急結性軽量セメント質組成物を開示している。セメント質組成物は、３５〜６０重量％のセメント質反応性粉末（ポルトランドセメント系結着剤とも呼ばれる）、２〜１０重量％の膨張及び化学的にコーティングされたパーライトフィラー、２０〜４０重量％の水、連行空気、例えば湿量基準で１０〜５０体積％の連行空気、並びに、減水剤、化学凝結促進剤、及び化学凝結遅延剤等の任意の添加剤を含む。また、軽量セメント質組成物は、任意で、０〜２５重量％の二次フィラー、例えば、１０〜２５重量％の二次フィラーを含んでもよい。典型的に、フィラーは、膨張粘土、頁岩骨材及び軽石のうちの１以上を含む。使用されるセメント質反応性粉末は、典型的に、純粋なポルトランドセメント、又はポルトランドセメントとフライアッシュ若しくは高炉スラグ等の適切なポゾラン材料との混合物のいずれかで構成される。また、セメント質反応性粉末は、任意で、結着剤の凝結及び水和特性に影響を及ぼすために少量添加される石膏（ランドプラスター）及び高アルミナセメント（ＨＡＣ）のうちの１以上を含有してもよい。
【０００８】
セメントボードを製造する他の方法は、特許文献４（Ｃｌｅａｒ）に開示されており、これは、生地補強タイルバッカーボードパネルを生産するための方法及び装置について開示している。特許文献５（Ｇａｌｅｒら）のカラム４には、セメント質バッカーボードで用いられるセメント質組成物についてより詳細に記載されている。特許文献６（Ｇａｌｅｒ）は、生地補強セメント質バッカーボードを生産するための修正法について開示している。特許文献７（Ｅｎｓｍｉｎｇｅｒら）には、補強材が縁部を包み、且つコアミックスに埋め込まれている補強セメント質パネルについて記載されている。上記米国特許の全ての開示は、参照することによって全文が本明細書に組み込まれる。
【０００９】
しかし、ファイバーグラスは、大きな問題点を有する。ファイバーグラスは、セメントの成分からの化学攻撃に対する耐性を有しない。ポルトランドセメント等の一般的なセメントは、水と接触したときアルカリ性環境を提供し、また、補強生地において使用されるファイバーグラス糸は、これら高アルカリ性条件において分解される。この問題を克服するために、ポリ塩化ビニル溶液コーティング等の保護ポリマーコーティングをファイバーグラスに塗布する。これらコーティングは、ファイバーグラスの分解を低減するが、コンクリートパネルを成功させるには、ファイバーグラス糸の保護コーティングの完全性が重要である。更に、コーティングは、熱で急速に分解し、これは、典型的に、セメント質ボードの凝結中に生じる。したがって、セメントボードの耐用寿命全体にわたって最低限の強度を確保するために、過剰のファイバーグラスを含んでいなければならない。
【００１０】
参照することによって本明細書に組み込まれる特許文献８（Ｗａｌｐｅｒ）のように、ボードの表面の適切な位置に接着剤で固定された生地補強材の使用によって壁板を補強する試みが行われている。特許文献８では、生地補強壁板も撥水性又は耐湿性材料でコーティングして、水分からボードの縁部を保護している。
【００１１】
参照することによって本明細書に組み込まれる特許文献９（Ｍａｔｈｉｅｕ）は、表面が生地で補強され、長手方向縁部が繊維のネットワークで補強されているセメント質のパネルを開示している。合成耐アルカリ性不織布の連続バンドが、Ｕ字形補強メッシュでボードの縁部領域を完全に被覆して、縁部を衝撃に対して耐性にしている。
【００１２】
参照することによって本明細書に組み込まれる特許文献１０（Ｇｒａｈａｍ）には、ボード及びその縁部を包み、ボードの表面に接着剤で接着されているスクリムを形成するためのカーボンファイバー生地の使用が提案されている。ポリビニルアルコール、アクリル、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリレート、アクリルラテックス又はスチレン−ブタジエンゴム、プラスチゾルが、接着剤として開示されている。
【００１３】
参照することによって本明細書に組み込まれる特許文献１１（Ｎｅｗｍａｎら）及び関連する特許文献１２（Ｎｅｗｍａｎら）には、複数の交差する連続マルチフィラメント糸を有する開放メッシュガラススクリムを含むグラスファイバー面シートが開示されている。マルチフィラメント糸は、その交差点で付着して、寸法的に安定なスクリムを形成し、これを用いて、セメント質コアの対向する表面部分に機械的に統合された面シートを備えるセメントボードを作製することができる。グラスファイバー面シートを製造するための従来の方法、及びこのグラスファイバー面シートを備えるセメントボードを製造する方法は、関連する特許文献１２に開示されている。
【００１４】
特許文献１３（Ｃｏｏｐｅｒら）は、補強のための複合生地、特にセメント質ボードの引張補強材の使用について提唱している。特に、セメントボードの引張強度及び耐衝撃性を改善するためにセメントマトリクス内に埋め込むための耐アルカリ性且つ耐水性の熱可塑性材料によって封入されているグラスファイバーの束で作製された高弾性率ストランドの生地で構築されたメッシュについて開示している。補強生地は、スキンとコアセメント質マトリクス材料とを接合させるのに適したサイズのメッシュの目開きを有する、織りニット、不織布、又は、レッドスクリムオーブンメッシュ布地として開示されている。好ましい構造では、生地は、長さ及び幅方向において約２〜約１８ストランド／インチのストランド数を有する格子状構造である。メッシュは、好ましくは、材料に被覆されていることを含む、耐水性且つ耐アルカリ性材料の連続コーティングに被覆されているＥ−グラスファイバー又は類似のグラスファイバー等の弾性コアストランドの複合糸又は粗紡糸である。
【００１５】
特許文献１４及び特許文献１５（Ｐｏｒｔｅｒら）は、補強されたセメント質ボード及び補強されたボードを製造する方法を提唱している。補強されたボードは、セメント質コアと、前記コアの少なくとも１つの表面上において前記コアの少なくとも一部に埋め込まれている補強布地とを含む。補強布地は、ファイバーグラスメッシュの形態ではない。補強生地は、第１の撚り（ターン／インチ）を有する複数の縦糸と、第１の撚りよりも大きな第２の撚りを有する複数の横糸と、前記縦糸上の樹脂の重量に対して前記横糸上のコーティングの重量に基づいて約２．０：１未満のコーティング重量分布で生地に塗布される樹脂性コーティングとを含む特定の構造を含む。
【００１６】
１つの市販の織りファイバーグラスメッシュは、Ｂａｙｅｘから番号００４０／２８６として入手可能である。ＢＡＹＥＸ  ００４０／２８６は、１インチあたり６本の縦糸及び横糸（ＡＳＴＭ  Ｄ−３７７５）、１平方ヤード当たり４．５オンスの重量（ＡＳＴＭ  Ｄ−３７７６）、０．０１６インチの厚さ（ＡＳＴＭ  Ｄ−１７７７）、及びそれぞれ縦糸及び横糸において１インチ当たり１５０〜２００ポンドの最低張力（ＡＳＴＭ  Ｄ−５０３５）を有する絡み織りメッシュである。それは、耐アルカリ性であり、ファームハンド（ｆｉｒｍ  ｈａｎｄ）を有する。ほぼ同じ寸法を有する他のファイバーグラスメッシュは、用いることができるボードの形成中に、石膏／繊維ミックスの一部をメッシュに通すのに十分なサイズの目開きを有する。
【００１７】
別の市販の織りファイバーグラスメッシュは、Ｂａｙｅｘから番号００３８／５０３として入手可能である。ＢＡＹＥＸ  ００３８／５０３は、１インチあたり６本の縦糸及び１インチあたり５本の横糸（ＡＳＴＭ  Ｄ−３７７５）、１平方ヤード当たり４．２オンスの重量（ＡＳＴＭ  Ｄ−３７７６）、０．０１６インチの厚さ（ＡＳＴＭ  Ｄ−１７７７）、及びそれぞれ縦糸及び横糸において１インチ当たり１５０及び１６５ポンドの最低張力（ＡＳＴＭ  Ｄ−５０３５）を有する絡み織りメッシュである。それは、耐アルカリ性であり、ファームハンドを有する。
【００１８】
別の織りファイバーグラスメッシュは、ＢＡＹＥＸから番号００３８／５０４として入手可能である。ＢＡＹＥＸ  ００３８／５０４は、１インチあたり６本の縦糸及び１インチあたり５本の横糸（ＡＳＴＭ  Ｄ−３７７５）、１平方ヤード当たり４．２オンスの重量（ＡＳＴＭ  Ｄ−３７７６）、０．０１６インチの厚さ（ＡＳＴＭ  Ｄ−１７７７）、及びそれぞれ縦糸及び横糸において１インチ当たり１５０及び１６５ポンドの最低張力（ＡＳＴＭ  Ｄ−５０３５）を有する絡み織りメッシュである。それは、耐アルカリ性であり、ファームハンドを有する。ほぼ同じ寸法を有する他のファイバーグラスメッシュは、用いることができるボードの形成中に、石膏／繊維スラリーの一部をメッシュに通すのに十分なサイズの目開きを有する。
【００１９】
更に別の織りファイバーグラスメッシュは、ＢＡＹＥＸから番号４４４７／２５２として入手可能である。ＢＡＹＥＸ  ４４４７／２５２は、１インチあたり２．６本の縦糸及び１インチあたり２．６本の横糸（ＡＳＴＭ  Ｄ−３７７５）、１平方ヤード当たり４．６オンスの重量（ＡＳＴＭ  Ｄ−３７７６）、０．０２６インチの厚さ（ＡＳＴＭ  Ｄ−１７７７）、及びそれぞれ縦糸及び横糸において１インチ当たり１５０及び１７４ポンドの最低張力（ＡＳＴＭ  Ｄ−５０３５）を有する絡み織りメッシュである。それは、耐アルカリ性であり、ファームハンドを有する。ほぼ同じ寸法を有する他のファイバーグラスメッシュは、用いることができるボードの形成中に、石膏／繊維ミックスの一部をメッシュに通すのに十分なサイズの目開きを有する。
【００２０】
改善されたセメント質のパネル、例えば、セメントボードの製造中、生地スクリムを通してより多くのセメントスラリーを透過させる補強生地スクリム又は不織布層で補強されたセメントボードが依然として必要とされている。また、改善された操業性及び現場性能（例えば、スコア及びスナップ）を有するセメントボードも依然として必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】米国特許第３，２８４，９８０号明細書
【特許文献２】米国特許第４，４５０，０２２号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００９／００１１２０７明細書
【特許文献４】米国特許第４，２０３，７８８号明細書
【特許文献５】米国特許第４，４８８，９０９号明細書
【特許文献６】米国特許第４，５０４，３３５号明細書
【特許文献７】米国特許第４，９１６，００４号明細書
【特許文献８】米国特許第１，７４７，３３９  Ａ号
【特許文献９】米国特許第６，１８７，４０９  Ｂ１号
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００４／０２１９８４５号
【特許文献１１】米国特許第６，０５４，２０５号明細書
【特許文献１２】米国特許第６，３９１，１３１号明細書
【特許文献１３】米国特許第７，０４５，４７４号明細書
【特許文献１４】米国特許第７，３５４，８７６号明細書
【特許文献１５】米国特許第７，６１５，５０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明は、改善された操業性及び現場性能を有するように補強されたセメントボード等の新規且つ改善されたセメント質パネルに関する。改善されたメッシュは、Ｅ−ガラス等のファイバーグラスで作製され、耐水性且つ耐アルカリ性のコーティングでコーティングされている。ファイバーグラス糸は、従来のファイバーグラス糸生地よりも太く、高い密度を有し、且つ繊維間のメッシュ格子の目開きが大きい。これにより、埋め込まれたメッシュ全体をスラリー層でより均一に被覆するために格子の目開きにセメント質スラリーを通すことがより容易になり、更に、得られるメッシュスクリムで補強されたセメント質ボードの長期耐久性が改善される。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
セメント質パネルは、セメント組成物で作製されるコア層と、セメント質コア上又は僅かにセメント質コア内に埋め込まれた、セメントコアの対向する表面上の改善された補強ファイバーグラスメッシュ又はスクリムとを含む。ファイバーグラスメッシュ又はスクリムは、アルカリ条件下における分解を防ぐために、ポリ塩化ビニル熱融解コーティング等の耐アルカリ性コーティングで処理される。
【００２４】
典型的なセメントボードの場合には、下側スクリム又はメッシュ層は、パネル縁部にわたって延在し、それに接着的に取り付けられる上側メッシュ又はスクリムの少なくとも一部と重なり得る。
【００２５】
セメント質パネルの分野において一般に使用される通り、用語「スクリム」は、基布又は補強生地として用いられる開放構造を有する生地を意味する。製織では、縦糸は、それを通して横糸が織られる長手方向又は長さ方向の糸のセットである。生地における各個々の縦糸は、たて糸（ｗａｒｐ  ｅｎｄ）と呼ばれる。製織では、横糸又はウーフは、生地を作製するために縦糸を通して引っ張られる糸である。北米では、時に、「フィル」又は「フィリングヤーン」とも呼ばれる。したがって、横糸は、縦糸に対して横方向又は横断方向である。三軸スクリムでは、上向き斜め方向の傾斜及び下向き斜め方向の傾斜の両方を有する複数の横糸が、横糸の上及び横糸の下に位置する複数の長手方向の縦糸の間に位置する。
【００２６】
本発明の他の特徴及び利点は、以下に記載する好ましい実施形態の詳細な説明及び添付図面から当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に従って、セメントコアの上面においてコアに埋め込まれ、また、任意でコアの対向する側面に埋め込まれているスクリム層を備えるセメントパネルの透視図である。
【図２】改善されたファイバーグラスメッシュスクリム生地を使用して、本発明のセメント質のボードを生産するための連続製造ラインの例の概略側面図である。
【図３】実施例２で製造されるラボパネルについての、５秒間の振動によるスクリムの埋め込み深さの棒グラフである。
【図４】実施例４における本発明のプラント規模試験についての、乾燥釘引抜強度試験の結果の棒グラフである。
【図５】実施例４における本発明のプラント規模試験についての、湿潤釘引抜強度の結果の棒グラフである。
【図６】実施例４における本発明のプラント規模試験についての、スクリムの付着強度の棒グラフである。
【図７】本発明の補強セメント質ボードの製造において使用するためのファイバーグラスメッシュスクリムの平織の織目の図である。
【図８】本発明の補強セメント質ボードの製造において使用するためのファイバーグラスメッシュスクリムの不織構造パターンの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明は、その表面のうちの１以上が、改善されたファイバーグラスメッシュスクリム材料の埋め込み層で補強されている新規且つ改善されたセメントパネルである。
【００２９】
セメント質組成物
表１は、本発明の軽量セメント質組成物を形成するために用いられる混合物について説明する。化学的にコーティングされたパーライトの占める体積は、組成物の全体積の７．５〜４０％の範囲であり、連行空気の占める体積は、組成物の全体積の１０〜５０％の範囲である。これは、約４０〜１００ｐｃｆ、より好ましくは約５０〜８０ポンド／立方フィートの望ましい低密度を有するセメント製品の生産に大いに役立つ。
【００３０】
【表１】
2014504966.tif 000003
【００３１】
セメント質組成物は、好ましくは、
ポルトランドセメント、並びに任意でポゾラン材料（２５〜６０重量％）、並びに膨張及び化学的にコーティングされたパーライトフィラー（１〜１０重量％）、連行空気（１０〜５０複合体積％、複合体積％とは湿量基準によるスラリーの体積％である）を含むセメント質反応性粉末と、
水（１０〜４０重量％）と、
減水剤、促進剤、遅延剤、及び任意の二次フィラー（１０〜２５重量％）、例えば膨張粘土、頁岩骨材、及び軽石等の任意の添加剤と
を含み；
前記膨張及び化学的にコーティングされたパーライトフィラーと前記二次フィラー（例えば膨張粘土、頁岩骨材、及び／又は軽石等）との合計は、概して１〜７０重量％であるが、典型的には少なくとも２０重量％である。湿量基準は、水を含んだ基準である。
【００３２】
典型的なセメント質反応性粉末は、１００部のポルトランドセメントと；３０部のフライアッシュと；３部の粉末石膏とを含んでいた。
【００３３】
図１は、セメントコア１２と、前記コア１２を覆うスクリムとを有するセメントボード１０の透視図を概略的に示す。コア層１２は、セメント組成物で作製される。補強ファイバーグラスメッシュ又はスクリム３２は、パネルの表面層に埋め込まれており、前記コア１２を覆って前層及び裏層（図示せず）を形成することができる。スクリム３２は、縦（縦方向又は長手方向）糸３２Ａ及び横（横方向又は横断方向）糸３２Ｂを有する。スクリム又はメッシュ層３２は、一般的に、パネル縁部１９にわたって前記層の縁部２１まで延在し、対向する側面上のメッシュ又はスクリム３２の少なくとも一部と重なり、セメントコア１２に埋め込まれている。コア層１２の縁部２１と、スクリムの前層２２並びに前及び裏層３２の端部は、包まれて、丸みを帯びた縁角部を形成してよい。そのセメント質の性質に起因して、セメントボード又はパネルは、ボードの接続点として機能することが多いその縁部において比較的脆性である傾向を有する場合がある。
【００３４】
セメントパネルの分野で一般に使用されている通り、用語「スクリム」は、基布又は補強生地として用いられる開放構造を有する生地を意味する。三軸スクリムでは、上向き斜め方向の傾斜及び下向き斜め方向の傾斜の両方を有する複数の横糸が、横糸の上及び横糸の下に位置する複数の長手方向の縦糸の間に位置する。
【００３５】
セメント質ボードは、一般的に、セラミックタイルの基材として使用されるので、使用されるコーティングは、この用途に適合しなければならない。ＡＮＳＩ規格１１８．１０及び１１８．１２は、セラミックタイルと共に使用される防水加工及びクラックの分離についての製品性能を概説している。これらＡＮＳＩ規格のタイル付着性能要件を満たすコーティングが、本発明に適しているとみなされる。
【００３６】
本発明の改善されたメッシュスクリム補強ボードの製造で用いられるセメント質組成物を用いて、建物の湿潤及び乾燥箇所で用いるための優れた湿気耐久性を有するセメントボード等のプレキャストコンクリート製品を作製することができる。セメントボード等のプレキャストコンクリート製品は、静止型枠若しくは移動型枠、又は連続移動ベルトにセメント質混合物を注いだ直後にボードをハンドリングすることができるように、セメント質混合物を急速に凝結させる条件下で作製される。
【００３７】
急速凝結は、周囲温度を超える温度、例えば、少なくとも約９０°Ｆ（３２．２℃）、より好ましくは少なくとも約１００°Ｆ（３８℃）、又は少なくとも約１０５°Ｆ（４１℃）、又は少なくとも約１１０°Ｆ（４３℃）で、水と、水硬セメントを含むセメント質反応性粉末と、凝結を促進する量のアルカノールアミン及びポリリン酸塩との混合物を含有するスラリーを調製することによって行われる。典型的に、スラリーは、約９０°Ｆ〜１６０°Ｆ（３２℃〜７１℃）又は約９０°Ｆ〜１３５°Ｆ（３２℃〜５７℃）、最も好ましくは約１２０〜１３０°Ｆ（４９〜５４℃）の初期温度を有する。
【００３８】
ギルモア針に従って測定したとき、セメント質組成物の最終凝結時間（すなわち、その後セメントボードをハンドリングすることができる時間）は、適切な量の水と混合した後、最大３０分間、好ましくは最大２０分間、より好ましくは最大１０分間、又は最大５分間でなければならない。凝結時間がより短く且つ初期圧縮強度がより高いことが、生産高を高め、そして、製品の製造コストを下げるのに役立つ。凝結時間は、ＡＳＴＭ  Ｃ２６６セメントペーストのギルモア針凝結時間試験に従って測定される。
【００３９】
スラリーにおけるアルカノールアミンの用量は、本発明のセメント質反応性成分に基づいて、好ましくは約０．０２５〜４．０重量％、より好ましくは約０．０２５〜２．０重量％、更に好ましくは約０．０２５〜１重量％、又は約０．０５〜０．２５重量％、最も好ましくは約０．０５〜０．１重量％の範囲である。トリエタノールアミンが、好ましいアルカノールアミンである。しかし、モノエタノールアミン及びジエタノールアミン等の他のアルカノールアミンをトリエタノールアミンの代わりに用いてもよく、又はトリエタノールアミンと併用してもよい。
【００４０】
ポリリン酸塩の用量は、本発明のセメント質反応成分に基づいて、約０．１５〜１．５重量％、好ましくは約０．３〜１．０重量％、より好ましくは約０．４〜０．７５重量％である。好ましいリン酸塩は、トリメタリン酸ナトリウム（ＳＴＭＰ）であるが、トリポリリン酸カリウム（ＫＴＰＰ）、トリポリリン酸ナトリウム（ＳＴＰＰ）、ピロリン酸四ナトリウム（ＴＳＰＰ）及びピロリン酸四カリウム（ＴＫＰＰ）等の他のポリリン酸塩を含む製剤も、最終凝結性能を高め、低トリエタノールアミン濃度における圧縮強度を上昇させる。
【００４１】
上述の通り、これら重量パーセントは、反応性成分（セメント質反応性粉末）の重量に基づく。これは、少なくとも水硬セメント、好ましくはポルトランドセメントを含み、また水を含むスラリーを形成するために、アルミン酸カルシウムセメント、硫酸カルシウム及び鉱物添加剤、好ましくはフライアッシュを含んでもよい。セメント質反応性粉末は、骨材等の不活性成分を含まない。
【００４２】
典型的なセメント質反応性粉末は、約４０〜８０重量％のポルトランドセメントと約２０〜６０重量％のフライアッシュとを含み、ここで重量パーセントは、ポルトランドセメント及びフライアッシュの合計に基づく乾燥量基準である。
【００４３】
別の典型的なセメント質反応性粉末は、ポルトランドセメント、アルミン酸カルシウムセメント、硫酸カルシウム及びフライアッシュの合計に基づく乾燥量基準で、約４０〜８０重量％のポルトランドセメント、０〜２０重量％のアルミン酸カルシウムセメント、０〜７重量％の硫酸カルシウム、０〜５５重量％のフライアッシュを含む。したがって、セメント質組成物のセメント質反応性粉末ブレンドは、反応性粉末ブレンドの乾燥量基準で最高５５重量％の濃度のポゾラン材料等の鉱物添加剤を含有してよい。鉱物添加剤、例えばフライアッシュの含有量を増加させることは、製品のコストを実質的に下げるのに役立つ。更に、組成物におけるポゾラン材料の使用は、ポゾラン反応の結果として製品の長期耐久性を高めるのにも役立つ。
【００４４】
セメント質組成物の反応性粉末ブレンドは、外添された石灰を含んではならない。石灰含有量を減少させることは、セメント質マトリックスのアルカリ度を低下させて、製品の長期耐久性を高めるのに役立つ。
【００４５】
参照することによってその全文が本明細書に組み込まれる米国特許第７，６７０，４２７号明細書（Ｐｅｒｅｚ−Ｐｅｎａ）に開示されている通り、ポリリン酸塩とアルカノールアミンとの間には相乗作用が存在する。ポリリン酸塩及びアルカノールアミンの添加は、ポリリン酸塩を含まない組成物と比べて、アルカノールアミン用量の少ない組成物の最終凝結を短縮し且つ初期圧縮強度を高めるという利点を有する。
【００４６】
更に、ポリリン酸塩の添加は、コンクリート混合物の早すぎるこわばり（ｐｒｅｍａｔｕｒｅ  ｓｔｉｆｆｅｎｉｎｇ）を導く可能性がある硫酸アルミニウム等の他の促進剤とは対照的に、ミックスの流動性を改善する。
【００４７】
セメンティング特性を実質的に、ほとんど又は全く有しない鉱物添加剤を、本発明の急速凝結複合材に含めてもよい。クラスＣフライアッシュ等のポゾラン特性を有する鉱物添加剤は、本発明の反応性粉末ブレンドにおいて特に好ましい。本発明の急速凝結セメント質組成物の用途に応じて骨材及びフィラーを添加してもよい。
【００４８】
砂、骨材、軽量フィラー、超可塑剤等の減水剤、凝結促進剤、凝結遅延剤、空気連行剤、発泡剤、収縮制御剤、スラリー粘度調整剤（増粘剤）、着色剤及び内部養生剤のうちの１以上等の他の添加剤を、必要に応じて、本発明のセメント質組成物の加工性及び用途に応じて含めてもよい。
【００４９】
必要に応じて、本発明の反応性粉末ブレンドは、アルミン酸カルシウムセメント（ＣＡＣ）（一般的にアルミナセメント又は高アルミナセメントとも呼ばれる）及び／又は硫酸カルシウムを含んでもよく、含まなくてもよい。別の実施形態では、反応性粉末ブレンドは、高アルミナセメントを含まず、反応性粉末成分として、ポルトランドセメント、並びに任意の鉱物添加剤、好ましくはフライアッシュ、少なくとも１つのアルカノールアミン、少なくとも１つのリン酸塩及び添加剤のみを含む。
【００５０】
特に明記しない限り、本明細書における全ての百分率、比、及び比率は、重量による。
【００５１】
セメント質反応性粉末
本発明のセメント質組成物のセメント質反応性粉末の主成分は、水硬セメント、好ましくはポルトランドセメントである。
【００５２】
他の成分は、高アルミナセメント、硫酸カルシウム、及び鉱物添加剤、好ましくは、フライアッシュ等のポゾランを含んでよい。好ましくは、アルミン酸カルシウムセメント及び硫酸カルシウムを少量使用し、好ましくは除き、水硬セメント、鉱物添加剤、並びに促進剤としてのアルカノールアミン及びリン酸塩だけを残す。
【００５３】
本発明のセメント質反応性粉末がポルトランドセメント及びフライアッシュのみを含む場合、反応性粉末は、典型的に、これら成分の合計に基づいて４０〜８０重量％のポルトランドセメント及び２０〜６０重量％のフライアッシュを含有する。
【００５４】
他の成分が存在する場合、セメント質反応性粉末は、典型的に、これら成分の合計に基づいて、４０〜８０重量％のポルトランドセメント、０〜２０重量％のアルミン酸カルシウムセメント、０〜７重量％の硫酸カルシウム、及び０〜５５重量％のフライアッシュを含有してよい。
【００５５】
水硬セメント
ポルトランドセメント等の水硬セメントは、本発明の組成物の相当量を構成する。本明細書で使用されるとき、「水硬セメント」は石膏を含まないので、水の下では強度が得られないが、典型的に、ポルトランドセメントには若干の石膏が含まれることを理解されたい。ポルトランドセメント用のＡＳＴＭ  Ｃ  １５０標準規格は、本質的に水硬ケイ酸カルシウムからなり、通常、同時粉砕（ｉｎｔｅｒ−ｇｒｏｕｎｄ）添加剤として硫酸カルシウムの形態のうちの１以上を含有するクリンカーを粉砕することによって生産される水硬セメントとしてポルトランドセメントを定義している。より一般的には、例えばカルシウムスルホアルミメート系セメント等の他の水硬セメントをポルトランドセメントの代わりに用いてよい。ポルトランドセメントを製造するために、石灰石及び粘土の混和物をキルンで熱して、ポルトランドセメントクリンカーを形成する。ポルトランドセメントの以下の４つの主な相が、クリンカー中に存在する−ケイ酸三カルシウム（３ＣａＯ・ＳｉＯ２、Ｃ３Ｓとも呼ばれる）、ケイ酸二カルシウム（２ＣａＯ・ＳｉＯ２、Ｃ２Ｓと呼ばれる）、アルミン酸三カルシウム（３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３又はＣ３Ａ）及び鉄アルミン酸四石灰（４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３又はＣ４ＡＦ）。上記化合物を含有している、得られるクリンカーを、望ましい粉末度まで硫酸カルシウムとともに同時粉砕して、ポルトランドセメントを製造する。
【００５６】
ポルトランドセメント中に微量存在する他の化合物は、アルカリ性の硫酸塩、酸化カルシウム及び酸化マグネシウムの複塩を含む。セメントボードを製造する場合、ブレーン表面積法（ＡＳＴＭ  Ｃ  ２０４）によって測定したときに粒子の表面積が４，０００ｃｍ２／グラム超、典型的には５，０００〜６，０００ｃｍ２／グラムであるように、ポルトランドセメントは、典型的に、非常に細かい粒子の形態である。様々な認められているクラスのポルトランドセメントのうち、ＡＳＴＭ  ＩＩＩ型ポルトランドセメントが、本発明のセメント質組成物のセメント質反応性粉末において最も好ましい。これは、その比較的速い反応性及び高い早期強度発現に起因する。
【００５７】
本発明の１つの実施形態では、ＩＩＩ型ポルトランドセメントの使用を最小限に抑え、ＩＩＩ型ポルトランドセメントの代りに他のセメントを使用して比較的速い早期強度発現を得ることができる。本発明の組成物におけるＩＩＩ型ポルトランドセメントを置換又は補充するために使用することができる他の認めれているタイプのセメントとしては、Ｉ型ポルトランドセメント、又はＩＩ型ポルトランドセメントを含む他の水硬セメント、白色セメント、高炉スラグセメント等のスラグセメント、ポゾラン混合セメント、膨張セメント、スルホアルミネートセメント、及び油井セメントが挙げられる。
【００５８】
鉱物添加剤
水硬セメントは、セメンティング特性を実質的に、ほとんど又は全く有しない鉱物添加剤によって部分的置換されてもよい。フライアッシュ等のポゾラン特性を有する鉱物添加剤は、本発明のセメント質反応性粉末ブレンドにおいて特に好ましい。
【００５９】
ＡＳＴＭ  Ｃ６１８−９７は、ポゾラン材料を、「それ自体セメントとしての価値をほとんど又は全く有しないが、細かく粉砕された形態及び水分の存在下では、常温で水酸化カルシウムと化学的に反応して、セメント質特性を有する化合物を形成する珪質又は珪質アルミナ材料」として定義している。様々な天然及び人工の材料が、ポゾラン特性を有するポゾラン材料と呼ばれている。ポゾラン材料の幾つかの例としては、軽石、パーライト、珪藻土、シリカフューム、凝灰岩、火山土、米殻、メタカオリン、高炉スラグ微粉末及びフライアッシュが挙げられる。これらポゾラン材料は全て、本発明のセメント質反応性粉末の一部として単独で又は組み合わせて使用することができる。フライアッシュは、本発明のセメント質反応性粉末ブレンドにおける好ましいポゾランである。以下に説明する通り、酸化カルシウム及びアルミン酸カルシウム含有量の多いフライアッシュ（ＡＳＴＭ  Ｃ６１８標準のクラスＣフライアッシュ等）が好ましい。炭酸カルシウム、バーミキュライト、粘土、及び粉砕雲母等の他の鉱物添加剤を、鉱物添加剤として含めてもよい。
【００６０】
フライアッシュは、石炭の燃焼から形成される微粉副生成物である。微粉炭を燃やす発電所のボイラーによって、大部分の市販のフライアッシュが生産されている。これらフライアッシュは、主に、ガラス質の球状微粒子に加えて、赤鉄鉱及び磁鉄鉱の残分、木炭、並びに冷却中に形成される幾つかの結晶質相からなる。フライアッシュ粒子の構造、組成及び特性は、石炭の構造及び組成、並びにフライアッシュが形成される燃焼プロセスに依存する。ＡＳＴＭ  Ｃ６１８標準では、コンクリートにおいて使用するための２つの主なクラス、クラスＣ及びクラスＦのフライアッシュが認められている。これら２つのクラスのフライアッシュは、地質時代に生じた石炭形成プロセスの差の結果である異なる種類の石炭に由来する。クラスＦフライアッシュは、通常、無煙炭又は瀝青炭を燃やすことにより生産されるが、一方、クラスＣフライアッシュは、通常、亜炭又は亜瀝青炭から生産される。
【００６１】
ＡＳＴＭ  Ｃ６１８標準は、主に、そのポゾラン特性によってクラスＦのフライアッシュとクラスＣのフライアッシュとを識別する。したがって、ＡＳＴＭ  Ｃ６１８標準では、クラスＦフライアッシュとクラスＣフライアッシュとの間の主な仕様の差は、組成におけるＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｆｅ２Ｏ３の下限である。ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋Ｆｅ２Ｏ３の下限は、クラスＦフライアッシュの場合７０％であり、クラスＣフライアッシュの場合５０％である。したがって、クラスＦフライアッシュは、クラスＣフライアッシュよりポゾラン性が高い。ＡＳＴＭ  Ｃ６１８標準において明確に認められている訳ではないが、クラスＣフライアッシュは、典型的に、酸化カルシウム含有量が高い。酸化カルシウム含有量が高いことにより、クラスＣフライアッシュはセメント質特性を有するようになり、水と混合されたときにケイ酸カルシウム及びアルミン酸カルシウム水和物が形成される。以下の実施例から分かる通り、クラスＣフライアッシュは、特にアルミン酸カルシウムセメント及び石膏を使用しない好ましい製剤において、優れた結果をもたらすことが見出された。
【００６２】
本発明のセメント質組成物において使用されるセメント質反応性粉末ブレンドにおけるポゾラン材料のポルトランドセメントに対する重量比は、約０／１００〜１５０／１００、好ましくは７５／１００〜１２５／１００であってよい。幾つかのセメント質反応性粉末ブレンドでは、ポルトランドセメントは、約４０〜８０重量％であり、フライアッシュは、２０〜６０重量％である。
【００６３】
アルミン酸カルシウムセメント
アルミン酸カルシウムセメント（ＣＡＣ）は、本発明の幾つかの実施形態の反応性粉末ブレンドの成分を形成し得る別の種類の水硬セメントである。
【００６４】
また、アルミン酸カルシウムセメント（ＣＡＣ）は、一般的に、アルミナセメント又は高アルミナセメントとも呼ばれる。アルミン酸カルシウムセメントは、高アルミナ含有量を有し、約３６〜４２重量％が典型的である。また、アルミナ含有量が８０重量％にも及ぶ場合がある高純度アルミン酸カルシウムセメントも市販されている。これら高純度アルミン酸カルシウムセメントは、他のセメントに比べて非常に高価である傾向がある。本発明の幾つかの実施形態の組成物において使用されるアルミン酸カルシウムセメントは、エトリンジャイト及び他のアルミン酸カルシウム水和物が急速に形成され得るように、細かく粉砕してアルミン酸塩の水相への侵入を促進する。本発明の組成物の幾つかの実施形態において使用することができるアルミン酸カルシウムセメントの表面積は、ブレーン表面積法（ＡＳＴＭ  Ｃ２０４）によって測定したとき、３，０００ｃｍ２／グラム超であり、典型的には、４，０００〜６，０００ｃｍ２／グラムである。
【００６５】
アルミン酸カルシウムセメントを生産するために幾つかの製造法が世界各地で出現している。典型的に、アルミン酸カルシウムセメントの製造において用いられる主な原材料は、ボーキサイト及び石灰石である。アルミン酸カルシウムセメントを生産するために米国で使用されている１つの製造法を、以下に記載する。まず、ボーキサイト鉱石を破砕し、乾燥させ、次いで、石灰石と共に粉砕する。次いで、ボーキサイト及び石灰石を含む乾燥粉末を、ロータリーキルンに供給する。微粉砕した低灰分炭を、窯において燃料として使用する。キルンにおいてボーキサイトと石灰石との間で反応が生じたら、キルンの下端で溶融生成物を回収し、底部に設置されたトラフへ注ぐ。溶融したクリンカーを水で冷却して、クリンカーの顆粒を形成し、次いで、これを貯蔵庫に搬送する。次いで、この顆粒を望ましい粉末度まで粉砕して、最終セメントを生産する。
【００６６】
幾つかのアルミン酸カルシウム化合物が、アルミン酸カルシウムセメントの製造工程中に形成される。形成される主な化合物は、アルミン酸一カルシウム（ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、ＣＡとも呼ばれる）である。形成される他のアルミン酸カルシウム及びケイ酸カルシウム化合物としては、Ｃ１２Ａ７とも呼ばれる１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３、ＣＡ２とも呼ばれるＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３、ケイ酸二カルシウム（２ＣａＯ・ＳｉＯ２、Ｃ２Ｓとも呼ばれる）、アルミナケイ酸二カルシウム（２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、Ｃ２ＡＳとも呼ばれる）が挙げられる。比較的高い比率の酸化鉄を含有する他の幾つかの化合物も形成される。これらとしては、ＣａＯ・Ｆｅ２Ｏ３、すなわちＣＦ及び２ＣａＯ・Ｆｅ２Ｏ３、すなわちＣ２Ｆ等のカルシウムフェライト、並びに鉄アルミン酸四石灰（４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３又はＣ４ＡＦ）、６ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２Ｆｅ２Ｏ３、すなわちＣ６ＡＦ２）、及び６ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３、すなわちＣ６Ａ２Ｆ）等のカルシウムアルミノフェライトが挙げられる。アルミン酸カルシウムセメント中に存在する他の微量成分としては、マグネシア（ＭｇＯ）、チタニア（ＴｉＯ２）、硫酸塩及びアルカリが挙げられる。
【００６７】
硫酸カルシウム
以下に示すような様々な形態の硫酸カルシウムを本発明で使用して、エトリンジャイト及び他のカルシウムスルホ−アルミネート水和物化合物を形成するための硫酸塩イオンを提供することができる：
二水和物−ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（一般に、石膏又はランドプラスターとして公知である）
半水化物−ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ（一般に、スタッコ又はプラスターオブパリスとして、あるいは単にプラスターとして公知である）
無水物−ＣａＳＯ４（無水硫酸カルシウムとも呼ばれる）
【００６８】
ランドプラスターは、比較的低い純度の石膏であり、経済的見地から好ましいが、高純度等級の石膏を使用してもよい。ランドプラスターは、ブレーン表面積法（ＡＳＴＭ  Ｃ  ２０４）によって測定したときに比表面積が２，０００ｃｍ２／グラム超、典型的には４，０００〜６，０００ｃｍ２／グラムになるように、採掘された石膏から作製され、比較的小さな粒子に粉砕される。微粒子は、容易に溶解し、エトリンジャイトを形成するために必要な石膏を供給する。様々な製造工業からの副生成物として得られる合成石膏を本発明において好ましい硫酸カルシウムとして使用してもよい。硫酸カルシウムの他の２つの形態、すなわち、半水化物及び硬石膏を、石膏、すなわち硫酸カルシウムの二水和物形態の代りに本発明において使用してもよい。
【００６９】
アルカノールアミン
様々な種類のアルカノールアミンを、本発明のセメント質組成物の凝結特性を促進するために単独で又は組合せて使用することができる。本発明で使用されるアルカノールアミンの典型的なファミリーは、ＮＨ３−ｎ（ＲＯＨ）ｎ（式中、ｎは１、２又は３であり、Ｒは、１つ、２つ又は３つの炭素原子を有するアルキルである）である。有用なアルカノールアミンの幾つかの例としては、モノエタノールアミン［ＮＨ２（ＣＨ２−ＣＨ２ＯＨ）］、ジエタノールアミン［ＮＨ（ＣＨ２−ＣＨ２ＯＨ）２］及びトリエタノールアミン［Ｎ（ＣＨ２−ＣＨ２ＯＨ）３］が挙げられる。トリエタノールアミン（ＴＥＡ）は、本発明で最も好ましいアルカノールアミンである。
【００７０】
アルカノールアミンは、強アルカリ性及びカチオン活性のアミノアルコールである。アルカノールアミン、例えばトリエタノールアミンは、典型的に、本発明のセメント質反応性粉末の重量に基づいて、約０．０２５〜４．０重量％、好ましくは約０．０２５〜２．０重量％、より好ましくは約０．０２５〜１．０重量％、更に好ましくは約０．０５〜０．２５重量％、最も好ましくは約０．０５〜０．１重量％の用量で使用される。したがって例えば、セメント質反応性粉末１００ポンド当たり、約０．０２５〜４．０ポンドのアルカノールアミンが存在する。
【００７１】
アルカノールアミン及びポリリン酸塩（下記）の添加は、高温で開始するとき、本発明のセメント質組成物の急速凝結特性に著しい影響を与える。９０°Ｆ（３２℃）を超えるスラリー温度が得られる条件下で適切な用量のアルカノールアミン及びポリリン酸塩を添加すると、最終凝結時間を著しく短縮することができる。
【００７２】
ポリリン酸塩
好ましいポリリン酸塩はトリメタリン酸ナトリウムであるが、トリポリリン酸カリウム、トリポリリン酸ナトリウム、ピロリン酸四ナトリウム及びピロリン酸四カリウム等の他のリン酸塩を含む製剤も、低いアルカノールアミン、例えばトリエタノールアミン濃度で最終凝結性能が高く且つ圧縮強度の高い製剤を提供する。
【００７３】
ポリリン酸塩の用量は、本発明のセメント質反応成分に基づいて、約０．１５〜１．５重量％、好ましくは約０．３〜１．０重量％、より好ましくは約０．５〜０．７５重量％である。したがって、例えば、セメント質反応性粉末１００ポンド当たり、約０．１５〜１．５ポンドのポリリン酸塩が存在し得る。
【００７４】
９０°Ｆ（３２℃）を超えるスラリー温度が得られる条件下で適切な用量のポリリン酸塩を添加することによって得られる急速凝結の程度によって、高アルミナセメントの非存在下でトリエタノールアミンを著しく減少させることができる。
【００７５】
使用されるポリリン酸塩又は縮合リン酸塩は、１超のリン原子を有する化合物であって、リン原子が互いに結合していない化合物である。しかし、対の各リン原子は、例えば、Ｐ−Ｏ−Ｐのように少なくとも１つの同じ酸素原子に直接結合する、。本願における縮合リン酸塩の一般的なクラスとしては、メタリン酸塩及びピロリン酸塩が挙げられる。使用されるポリリン酸塩は、典型的に、アルカリ金属ポリリン酸塩から選択される。
【００７６】
メタリン酸塩は、イオン性部分（（ＰＯ３）ｎ）ｎ−（式中、ｎは少なくとも３である）を含む環状構造であるポリリン酸塩であり、例えば（Ｎａ３（ＰＯ３）３）である。ウルトラリン酸塩は、ＰＯ４四面体のうちの少なくとも幾つかが３つの隅酸素原子を共有するポリリン酸塩である。ピロリン酸塩は、（Ｐ２Ｏ７）４−のイオンを有するポリリン酸塩、例えば、ＮａｎＨ４−ｎ（Ｐ２  Ｏ７）（式中、ｎは、０〜４である）である。
【００７７】
凝結遅延剤
本発明の組成物における成分としての凝結遅延剤の使用は、セメント系製品を形成するために用いられる初期スラリー温度が特に高い、典型的には１００°Ｆ（３８℃）を超える状況で特に有用である。このような比較的高い初期スラリー温度では、クエン酸ナトリウム又はクエン酸等の遅延剤は、組成物中の異なる反応性成分間の相乗的な物理学的及び化学的反応を促進して、好ましいスラリー温度上昇応答及び急速凝結挙動を生じさせる。遅延剤を添加しないと、水を混合物に添加した直後に、本発明の反応性粉末ブレンドが非常に急速にこわばる場合がある。「偽凝結」とも呼ばれる混合物の急速なこわばりは望ましくなく、その理由は、エトリンジャイトの適切且つ完全な形成に干渉し、後期段階でケイ酸カルシウム水和物の正常な形成を妨害し、固化したセメント質モルタルの非常に貧弱で脆弱な微細構造を発生させるためである。
【００７８】
組成物における遅延剤の主な機能は、スラリー混合物が急速にこわばるのを防いで、異なる反応性成分間の相乗的な物理的相互作用及び化学反応を促進することである。組成物における遅延剤の添加に由来する他の副次効果としては、作業可能なコンシステンシーのスラリー混合物を得るのに必要な超可塑剤及び／又は水の量の低減が挙げられる。前述の効果は全て、偽凝結の抑制により達成される。幾つかの有用な凝結遅延剤の例としては、クエン酸ナトリウム、クエン酸、酒石酸カリウム、酒石酸ナトリウム等が挙げられる。本発明の組成物では、クエン酸ナトリウムが好ましい凝結遅延剤である。更に、凝結遅延剤はスラリー混合物が急速にこわばるのを防ぐので、その添加は重要な役割を果たし、セメントボード製造プロセス中に優れた縁部を形成するのに役立つ。凝結遅延剤のセメント質反応性粉末ブレンドに対する重量比は、一般的に、１．０重量％未満、好ましくは約０．０４〜０．３重量％である。
【００７９】
二次無機凝結促進剤
上論の通り、アルカノールアミンとポリリン酸塩との併用は、主に、セメント質混合物に高い急速凝結特性を付与する主な要因である。しかし、アルカノールアミン及びポリリン酸塩と組み合わせて、他の無機凝結促進剤を、二次無機凝結促進剤として本発明のセメント質組成物に添加してもよい。
【００８０】
これら二次無機凝結促進剤の添加は、アルカノールアミン及びポリリン酸塩の組合せの添加により実現される短縮と比べて、凝結時間を少ししか短縮させないと予測される。このような二次無機凝結促進剤の例としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、硝酸カルシウム、亜硝酸カルシウム、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、塩化カルシウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、亜硝酸リチウム、硫酸アルミニウム等が挙げられる。セメントボードファスナーの腐食が問題である場合、塩化カルシウムの使用は避けるべきである。二次無機凝結促進剤のセメント質反応性粉末ブレンドに対する重量比は、典型的に、２重量％未満、好ましくは約０．１〜１重量％である。言いかえれば、セメント質反応性粉末１００ポンド当たり、典型的に２ポンド未満、好ましくは約０．１〜１ポンドの二次無機凝結促進剤が存在する。これら二次無機凝結促進剤は、単独で使用してもよく又は組合せて使用してもよい。
【００８１】
他の化学添加剤及び成分
減水剤（超可塑剤）等の化学添加剤を、本発明の組成物に含めてもよい。これらは、乾燥形態又は溶液形態で添加してよい。超可塑剤は、混合物の水需要を減少させるのに役立つ。超可塑剤の例としては、ポリナフタレンスルホネート、ポリアクリレート、ポリカルボキシレート、リグノスルホネート、メラミンスルホネート等が挙げられる。用いられる超可塑剤の種類に依存して、（乾燥粉末基準で）超可塑剤の反応性粉末ブレンドに対する重量比は、典型的に、約２重量％以下、好ましくは約０．１〜１．０重量％である。
【００８２】
軽量セメントボード等の軽量製品を生産することが望ましい場合；空気連行剤（又は発泡剤）を組成物に添加して、製品を軽量化してもよい。
【００８３】
空気連行剤は、その場で気泡（発泡体）を形成するためにセメント質スラリーに添加される。空気連行剤は、典型的に、コンクリートにおける微視的な気泡を意図的に捕捉するために用いられる界面活性剤である。あるいは、空気連行剤は、製品の密度を低下させるために混合操作中に本発明の組成物の混合物に導入される発泡体を外部で生成させるために用いられる。典型的に、発泡体を外部で生成させるために、空気連行剤（液体発泡剤としても公知である）、空気、及び水を混合して、適切な発泡装置内で発泡体を形成し、次いで、前記発泡体をセメント質スラリーに添加する。
【００８４】
空気連行／発泡剤の例としては、特に、アルキルスルホネート、アルキルベンゾールフルホネート（ａｌｋｙｌｂｅｎｚｏｌｆｕｌｆｏｎａｔｅｓ）及びアルキルエーテルサルフェートオリゴマーが挙げられる。これら発泡剤の一般式の詳細は、米国特許第５，６４３，５１０号明細書に見出すことができる。
【００８５】
例えば、ＡＳＴＭ  Ｃ  ２６０「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ａｉｒ−  Ｅｎｔｒａｉｎｉｎｇ  Ａｄｍｉｘｔｕｒｅｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ」（２００６年８月１日）に記載されている標準に適合する空気連行剤（発泡剤）を使用することができる。このような空気連行剤は、当業者に周知であり、Ｋｏｓｍａｔｋａら「Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ  Ｍｉｘｔｕｒｅｓ」、第１４版、Ｐｏｒｔｌａｎｄ  Ｃｅｍｅｎｔ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、具体的には「Ａｉｒ  Ｅｎｔｒａｉｎｅｄ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ」と題された第８章（米国特許出願公開第２００７／００７９７３３  Ａ１号明細書に引用されている）に記載されている。市販の空気連行材としては、ｖｉｎｓｏｌ木質樹脂、スルホン化炭化水素、脂肪酸及び樹脂酸、スルホン化リグニン塩及び通常アニオン性又は非イオン性の表面活性剤の形態をとる多くの他の界面活性材料等の脂肪族置換アリールスルホネート、アビエチン酸ナトリウム、飽和又は不飽和の脂肪酸及びこれらの塩類、界面活性剤、アルキル−アリール−スルホネート、フェノールエトキシレート、リグノスルホネート、樹脂石鹸、ヒドロキシステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸塩、ＡＢＳ（アルキルベンゼンスルホネート）、ＬＡＳ（直鎖状アルキルベンゼンスルホネート）、アルカンスルホネート、ポリオキシエチレンアルキル（フェニル）エーテル、ポリオキシエチレンアルキル（フェニル）エーテル硫酸エステル又はその塩類、ポリオキシエチレンアルキル（フェニル）エーテルリン酸エステル又はその塩類、タンパク質性材料、アルケニルスルホスクシネート、α−オレフィンスルホネート、アルファオレフィンスルホネートのナトリウム塩、又はラウリル硫酸ナトリウム若しくはラウリルスルホン酸ナトリウム、並びにこれらの混合物が挙げられる。
【００８６】
典型的に、空気連行剤（発泡剤）は、セメント質組成物全体の重量の約０．０１〜１重量％である。
【００８７】
収縮制御剤、着色剤、粘度調整剤（増粘剤）及び内部養生剤等の他の混和剤を、本発明のセメントパネルの組成物に添加してもよい。
【００８８】
骨材及びフィラー
開示されるセメント質反応性粉末ブレンドは、本発明のセメント質組成物の急速凝結成分を規定しているが、その意図する使用及び用途に応じて、他の材料が組成物中に含まれていてもよいことが当業者には理解されるであろう。
【００８９】
例えば、セメントボード用途については、製品の望ましい機械的性質を過度に損なうことなく軽量のボードを生産することが望ましい。この目的は、軽量骨材及びフィラーの添加により達成される。有用な軽量骨材及びフィラーの例としては、高炉スラグ、火山性凝灰岩、軽石、砂、粘土の膨張形態、頁岩及び膨張パーライト、中空セラミック球体、中空プラスチック球体、膨張プラスチックビーズ等が挙げられる。セメントボードを生産するためには、膨張粘土及び頁岩骨材が特に有用である。組成物において使用するとき膨張プラスチックビーズ及び中空プラスチック球体は、その非常に低いかさ密度に起因して、重量基準で非常に少量しか必要としない。
【００９０】
選択される軽量骨材又はフィラーの種類に応じて、軽量骨材又はフィラーの反応性粉末ブレンドに対する重量比は、約１／１００〜２００／１００、好ましくは２／１００〜１２５／１００であってよい。例えば、軽量セメント板を製造する場合、軽量骨材又はフィラーの反応性粉末ブレンドに対する重量比は、約２／１００〜１２５／１００である。軽量であるという製品特徴が重要な基準ではない用途では、コンクリートの建物において通常使用される川砂及び粗骨材を、本発明の組成物の一部として利用してよい。
【００９１】
スクリム
異なる種類の別個の補強繊維を、本発明のセメント質の組成物に含めてもよい。スクリムは、ポリマーコーティングされたグラスファイバー及びポリマー材料等の材料で作製される。本発明に従って生産されるセメントボードは、典型的に、ポリマーコーティングされたグラスファイバーで作製されるスクリムで補強される。
【００９２】
現在、セメント質ボード製品用のファイバーグラスメッシュスクリムを製造する２つの一般的な商業的プロセス、すなわち、織りプロセス及び不織プロセスが存在する。
【００９３】
織りプロセスでは、グラスファイバーで作製された糸を、まず、耐アルカリ性ポリマーでコーティングする。織糸又は不織糸をコーティングするための耐アルカリ性ポリマーは、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ろう、ポリエステル、アクリル、アクリロニトリル、シリコーン、スチレン−ブタジエン、ポリプロピレン及びポリエチレンから選択することができる。次いで、糸を織ってメッシュを形成し、熱を印加して互いに付着させる。
【００９４】
様々な織りパターンが存在するが、最も一般的に用いられるパターンは、縦糸（長手方向）及び横糸（横断方向）が、単純な十字形パターンを形成するように配置される平織である。横糸はそれぞれ、ある縦糸の上、次いで、次の縦糸の下と進むことによって縦糸と交差する。次の横糸は、隣の横糸が上を超えた縦糸の下を通り、逆もまた同様である。典型的な平織の図を図７に示す。
【００９５】
織りプロセスの詳細は、「Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂａｃｋｉｎｇ  Ｆａｂｒｉｃｓ−Ｗｏｖｅｎ」、Ｇ．Ａ．  Ｂｕｉｌｄ著，Ｄｏｎ  Ｂｒｏｔｈｅｒｓ，Ｂｕｉｓｔ＆Ｃｏ．Ｌｔｄ．，及びＬｏｗ  Ｂｒｏｔｈｅｒｓ＆Ｃｏ．（Ｄｕｎｄｅｅ）Ｌｔｄ，Ｃａｒｐｅｔ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ，Ｄｒ．Ｐｅｔｅｒ  Ｅｌｌｉｓ編，ｐｐ３１−４４，Ｔｈｅ  Ｔｅｘｔｉｌｅ  Ｔｒａｄｅ  Ｐｒｅｓｓ，１９７３年に見出すことができる。織りプロセスに関する別の参考資料は、「Ｔｅｘｔｉｌｅｓ」，第４版，Ｎｏｒｍａ  Ｈｏｌｌｅｎ及びＪａｎｅ  Ｓａｄｄｌｅｒ著，ＭａｃＭｉｌｌａｎ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏ．，Ｉｎｃ．１９７３年に見出すことができる。
【００９６】
不織プロセスでは、糸のコーティング、重ね合わせ、及び付着を別々の段階で行わない。未加工のファイバーグラス糸を重ね、次いで、コーティング浴を通して輸送し、そこで、コーティングからメッシュを取り出す。次いで、コーティングを硬化させ、糸を付着させて、メッシュを形成する。不織メッシュスクリムの最も一般的なスクリム構造を図８に示す。第１の縦糸は横糸の下に存在し、続く縦糸は横糸の上に存在する。このパターンが、全幅にわたって繰り返される。２本の糸は、常に交差点で交わる。
【００９７】
本発明では、従来のファイバーグラスメッシュスクリムを、ファイバーグラスストランドの束からメッシュに組み立てられる糸又は粗紡糸の形態で作製されるファイバーグラスストランドから作製される新たなメッシュスクリムと取り替える。ファイバーグラスストランドは、以下の表２に列挙する典型的な物理的特性を有するＥ−ガラスから作製される。表３は、ＰＰＧ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）、  ＡＧＹ  Ｈｏｌｄｉｎｇｓ  Ｃｏｒｐ．（Ａｉｋｅｎ，ＳＣ）及びＳａｉｎｔ  Ｇｏｂａｉｎ  Ｖｅｔｒｏｔｅｘ  Ａｍｅｒｉｃａ（Ｈｕｎｔｅｒｖｉｌｌｅ，ＮＣ）から市販されているＧ７５糸のメッシュスクリム等の従来のメッシュスクリムと、本発明の改善されたメッシュスクリムを作製するために用いられるＰＰＧ、ＡＧＹ、及びＳａｉｎｔ  Ｇｏｂａｉｎ  Ｖｅｔｒｏｔｅｘから入手可能なＧ−５０及びＧ−３７の糸等の本発明のセメントボード製品の作製において用いられる改善されたメッシュスクリムとを両方作製するために用いられるファイバーグラス糸の特性を列挙する。本発明において使用されるメッシュスクリムは、改善されたファイバーグラス糸から、１インチ当たりのストランドが約４×４〜６×６、好ましくは４×４〜５×５、例えば、４×５又は４．５×５であるメッシュ等、長手方向（機械方向）及び横断方向（幅方向）の両方における１インチ当たりのストランドがより少ないメッシュを作製することができる。これにより、当業者が有用であると考えるよりも大きなメッシュの格子の目開きを有するメッシュが得られる。これは、改善された加工性、長期耐久性、現場性能を有し、且つセメントボードの表面上の又は形成されるセメントボードの乾燥前にセメント質スラリーに埋め込まれるメッシュがより均一に分布している補強セメントボードを生み出す。
【００９８】
本発明において使用される改善されたファイバーグラスメッシュは、ＰＰＧ、ＡＧＹ及びＶｅｔｒｏｔｅｘによって製造されているＤＥ３７、ＤＥ５０、Ｇ−５０、Ｇ−３７、Ｈ１２、Ｈ２５、Ｈ５５及びＫ１８ファイバーグラス糸等のより太いファイバーグラス糸から作製され、耐アルカリ性コーティングでコーティングされる。織物工業によって使用されるフィラメント表記法ＤＥ、Ｇ、Ｈ及びＫを表４に列挙する。異なる糸を混合してもよく、また、メッシュの目開きは不均一であってもよい。コーティングは、典型的に、ろう、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）、ポリエステル、アクリル、アクリロニトリル、シラン、シリコーン、スチレン−ブタジエン、ポリプロピレン、ポリエチレン及びエポキシから選択される。
【００９９】
典型的に、コーティングされていない状態のファイバーグラス糸は、コーティングされていないファイバーグラス糸１ポンド当たり１２００〜５０００線ヤードの名目密度を有する。コーティングされた繊維は、典型的に、乾燥量基準で４０〜６５重量％が耐アルカリ性コーティングであり、残りが、グラスファイバー自体である。したがって、糸は、乾燥量基準で６０〜３５重量％のコーティングされた糸を含む。具体的には、コーティングされた繊維は、乾燥量基準で、４０〜６５重量％、例えば４５〜５５重量％がコーティングであり、コーティングは、耐アルカリ性ポリマーを含み、残りはグラスファイバー自体である。
【０１００】
【表２】
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【０１０１】
【表３】
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【０１０２】
【表４】
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【０１０３】
縦糸及び横糸を作製するために使用される糸は、１インチ当たり０．７Ｚ〜３．０Ｚの撚りを有してよい。Ｇ７５に使用される糸のテックス値６６に比べて、Ｇ３７では１３４であり、Ｇ５０では９９である。
【０１０４】
セメントボードの強化且つ改善された耐衝撃性は、ボードの上面及び底面の両方に補強メッシュを埋め込むことにより提供される。メッシュは、織られていても織られていなくてもよく、様々な材料、例えば、ファイバーグラス、ポリエステル、又はポリプロピレンで作製してよい。好ましくは、メッシュは、ファイバーグラスメッシュ等の低弾性材料のフラットヤーンから作製される。最も好ましくは、メッシュは、大量のスラリーがメッシュを通過し、且つ最終製品の凝結セメント中にメッシュを埋め込むのに十分な大きさのメッシュの目開きを有するファイバーグラスメッシュである。
【０１０５】
実質的にボードに埋め込まれ、セメント質ミックスによって被覆されているメッシュを有することが好ましく、その理由は、これによってメッシュがボードに固定されるためである。更に、セメント質ミックスにメッシュを完全に埋め込むと、ボードに最良の耐衝撃性がもたらされる。また、セメント質ミックスにメッシュを完全に埋め込むと、消費者があまり知覚できない程度に補強され、全体的な表面特性が改善される。
【０１０６】
本発明の改善されたメッシュスクリムは、以下の技術的要件を満たすように設計される：
１．  初期引張強度は、両方向において８０ｌｂｓ／ｉｎ未満であってはならない。
２．  スクリムは、両方向において線インチ当たり４以上のたて糸又は１４超のたて糸を有しなければならない。たて糸が多すぎるスクリムは、スラリーに埋め込むことがより困難であり、たて糸が少なすぎるスクリムは、許容できない寸法安定性を有する場合がある。
３．  コーティング材料は、コンクリートで通常見られる高ｐＨに対して優れた耐アルカリ性を提供し、且つコンクリートにおいて一般的な他のファイバーグラス劣化機序に対する耐性を提供しなければならない。１インチのスクリムサンプルは、室温で１％ＮａＯＨ溶液に３時間曝露した後、元の強度の７０％を保持していなければならない。
【０１０７】
初期スラリー温度
本発明では、最初に高いスラリー温度を提供する条件下においてスラリーを形成することが、セメント質製剤を急速に凝結及び硬化させるのに重要であることが見出されている。初期スラリー温度は、少なくとも約９０°Ｆ（３２℃）でなければならない。９０°Ｆ〜１６０°Ｆ（３２℃〜７１℃）又は９０°Ｆ〜１３５°Ｆ（３２℃〜５７℃）の範囲のスラリー温度は、凝結時間を大幅に短縮する。初期スラリー温度は、好ましくは約１２０°Ｆ〜１３０°Ｆ（４９〜５４℃）である。
【０１０８】
一般的に、この範囲内では、スラリーの初期温度を上昇させると、反応の進行とともに昇温速度が上昇し、凝結時間が短縮される。したがって、例えば、９５°Ｆ（３５℃）の初期スラリー温度が９０°Ｆ（３２℃）の初期スラリー温度よりも好ましく、１００°Ｆ（３８℃）の温度が９５°Ｆ（３５℃）よりも好ましく、１０５°Ｆ（４１℃）の温度が１００°Ｆ（３８℃）よりも好ましく、１１０°Ｆ（４３℃）の温度が１０５°Ｆ（４１℃よりも好ましい。広い温度範囲の上限に近づくにつれて、初期スラリー温度を上昇させる効果が低下すると考えられる。
【０１０９】
当業者によって理解される通り、初期スラリー温度は、１超の方法によって達成することができる。恐らく、最も便利な方法は、スラリーの成分のうちの１以上を加熱することである。実施例において、本発明者らは、乾燥反応性粉末及び非反応性固体に添加したときに望ましい温度のスラリーが得られるような温度まで加熱した水を供給した。あるいは、必要に応じて、周囲温度を超える温度で固体を提供してもよい。採用することができる別の可能な方法は、スラリーに熱を提供するために蒸気を使用することである。
【０１１０】
恐らくより時間はかかるが、周囲温度でスラリーを調製し、速やかに（例えば、約１０、５、２、又は１分間以内に）加熱して、約９０°Ｆ以上（又は他の上記範囲のいずれか）に昇温してもよく、この方法でも本発明の効果が得られる。
【０１１１】
セメントボード等のプレキャストコンクリート製品の製造
セメントボード等のプレキャストコンクリート製品は、反応性粉末ブレンドを骨材、フィラー及び他の必須成分とブレンドし、次いで、水及び他の混和剤を添加し、その直後に、型枠中又は連続流延及び成形ベルト上に混合物を入れる連続プロセスで最も効率的に製造される。
【０１１２】
セメント質混合物の急速凝固特性に起因して、セメント質ブレンドの乾燥成分と水とのの混合は、通常、流延操作直前に行われることを理解すべきである。アルミン酸カルシウム化合物の水和物の形成及びそれに伴うかなりの量の水の消費の結果として、セメント系製品は剛性になり、更なる養生のために切断、ハンドリング、積み重ねが可能な状態になる。
【０１１３】
ＵＳＧ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造されているＤＵＲＯＣＫブランドのセメントボード等のセメントボードについての従来の商業的生産標準では、線インチあたり４×４〜１４×１４本のたて糸を使用する。セメントボードのアルカリ環境においてメッシュスクリムの長期耐久性が必要であることから、スクリムは、ポリ塩化ビニルポリマー等の耐アルカリ性コーティングでコーティングして、グラスファイバー束をコーティングしなければならない。コーティングは、性能を損なわせるクラック及び穴があってはならない。
【０１１４】
より太い糸であるＧ−５０又はＧ−３７糸のスクリムは、従来のメッシュスクリムと同様の強度を有するが、その理由は、５×５〜８×８の同じメッシュ寸法で従来のＧ７５糸と比べて５０％超又は２倍のフィラメント数を有するためである。ポリマーコーティングは、典型的に、２段階コーティングで塗布され、第１の浴で塗布されるコーティングをフィラメント間に浸透させ、Ｇ７５糸に従来塗布されるコーティングの残りの量を第２のコーティング浴で塗布して束を封入する。
【０１１５】
本発明の改善されたファイバーグラスメッシュスクリムで作製されるセメント質ボードの改善された操業性（ｒｕｎｎａｂｉｌｉｔｙ）、長期耐久性及び現場性能を、以下の実施例において例証する。
【０１１６】
ボードの製造
既に参照されている米国特許第６，３９１，１３１Ｂ１号明細書（Ｎｅｗｍａｎら）の図５及び６に記載の手順を含む多くの許容可能な商業的セメントボード製造手順を、本発明の実施に従って使用することができるが、セメント質ボードを連続的に製造する許容可能な方法は、図２に参照される米国特許第７，３５４，８７６号明細書（Ｓｔ．−Ｇｏｂａｉｎ）に記載されている。
【０１１７】
セメント質ボード１０は、ローラ及び本発明の生地２２のセグメントを使用する成形、押出、及び半自動プロセスを含む任意の数の方法で製造することができる。セメント質ボード１０は、例えば、凝結ポルトランドセメントで作製された凝結セメント質コア１２（図１を参照されたい）を含む。セメント質コア１２は、好ましくは、セメントペースト、モルタル若しくはコンクリート、並びに／又は石膏及びジェオポリマー（無機樹脂）等の他の種類の材料等のセメント質材料を含む。より好ましくは、無機マトリックスは、セメント全体に分散しているチョップトファイバーを含むポルトランドセメントを含む。好ましくは、繊維は、ＡＲグラスファイバーであるが、例えば、他の種類のグラスファイバー、アラミド、ポリオレフィン、炭素、黒鉛、ポリエステル、ＰＶＡ、ポリプロピレン、天然繊維、セルロース系繊維、レーヨン、ストロー、紙及びこれらのハイブリッドを含んでいてもよい。無機マトリックスは、例えば、フライアッシュ、ラテックス、スラグ及びメタカオリン、アクリル、ポリ酢酸ビニル等の樹脂、酸化ケイ素、酸化チタン、及び亜硝酸ケイ素を含むセラミックス、凝結促進剤、シロキサン、ホウ砂等の耐水性及び／又は耐燃性添加剤、フィラー、凝結遅延剤、分散剤、染料及び着色剤、光安定剤及び熱安定剤、収縮低減混和材、空気連行剤、凝結促進剤、発泡剤又はこれらの組合せ等の他の成分又は添加剤を含んでもよい。好ましい態様では、無機マトリックスは、耐アルカリ性開放繊維層に塗布される樹脂性コーティングと接着結合を形成し得る樹脂を含む。好ましくは、セメント質コア１２は、コーティングされたファイバーグラスメッシュ面２２及び３２と良好に付着する。セメント質コア１２は、養生剤、又は着色剤、光安定剤及び熱安定剤等の他の添加剤を含有してもよい。
【０１１８】
結着剤、仕上げ又は追加コーティングとしてセメント質製品の耐水特性を改善するのに有効であると報告されている材料、すなわち、性能添加剤１０３の例は、以下の通りである：少量のポリ（酢酸ビニル）を含むか又は含まないポリ（ビニルアルコール）；金属樹脂酸塩；ろう若しくはアスファルト、又はこれらの混合物；ろう及び／又はアスファルト、またコーンフラワー及び過マンガン酸カリウムの混合物；石油及び及び天然アスファルト、コールタール等の水不溶性熱可塑性有機材料、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ塩化ビニルの熱可塑性合成樹脂、及び酢酸ビニルと塩化ビニルとアクリル樹脂とのコポリマー；金属ロジン石鹸、水溶性アルカリ土類金属塩及び残油燃料の混合物；エマルションの形態の石油ろうと、残油燃料、パインタール又はコールタールのいずれかとの混合物；残油燃料及びロジン、芳香族イソシアネート及びジイソシアネートを含む混合物；オルガノヒドロジェンポリシロキサン及び他のシリコーン、アクリル、及び硫酸カリウム、アルカリ及びアルカリ土類エリミネート（ｅｌｉｍｉｎａｔｅｓ）等の材料を含む又は含まないろう−アスファルトエマルション。性能添加剤１０３は、セメント質スラリー２８に直接導入してよい。追加コーティングは、セメント質コア１２に接合させる前及び／又は後に生地に塗布してよい。
【０１１９】
連続製造方法
本発明の魅力的な特徴は、例えば、図２に若干図式的に示す通り、既存のセメントボード製造ラインを利用してセメント質ボード１０を作製することができることである。従来の方法では、セメント質コア１２を形成する乾燥成分（図示せず）をあらかじめ混合し、次いで、ミキサ３０と一般的に呼ばれる種類のミキサに供給する。コアの製造において用いられる水及び他の液体成分（図示せず）をミキサ３０に量り入れ、そこで、乾燥成分と合わせて、水性セメント質スラリー２８を形成する。得られるセメント質コア１２の密度を制御するために、発泡体が、一般的に、ミキサ３０内のスラリーに添加される。
【０１２０】
上塗りされたファイバーグラス生地のシート３２を、トップグラスファイバーロール２９からセメント質スラリー２８上に供給して、セメント質スラリー２８から形成されるセメント質コア１２の面を形成する２つの移動生地の間にスラリーを挟む。間にセメント質スラリー２８が挟まれている下側及び上側のガラス生地２２及び３２は、上方及び下方の形成又は成形ロール３４及び３６の間のニップに入り、その後、コンベアベルト３８に受容される。従来の壁紙縁部誘導装置４０は、スラリーがその形状を保持するのに十分な程度凝結するまで複合材の縁部を成形し、維持する。ボードの連続長さを、水ナイフ４４によって切断する。セメント質ボード１０は、次に、フィーダーロール４６に沿って移動して、凝結される。更なる噴霧機４９は、シリコーンオイル、更なるコーティング、又は難燃剤等の更なる処理を、ボードの外側に提供することができる。
【０１２１】
改善されたスクリムで作製される本発明のセメントボードは、以下の技術的要件を満たすように設計される：
１．ＡＳＴＭ  Ｃ９４７に従って試験したとき、曲げ強度は、７５０ｐｓｉ未満（５１７０ＫＰａ）未満ではないものとする。
２．ＡＳＴＭ  Ｄ１０３７に従って試験したとき、最低飽和釘頭貫通抵抗は、９０ポンド（４００Ｎ）である。
３．ＡＮＳＩ  Ａ１１８．１、Ａ１１８．４及びＡ１３６．１に従って試験したとき、剪断付着強度は、７日間の養生で５０ｐｓｉ（３４５ＫＰａ）の最小剪断付着強度を示さなければならない。
４．スコア及びスナップ：先行技術のスクリムに必要とされるツースコアに比べて、新規スクリムではシングルスコアが必要とされる。
５．マトリックスに対してスクリムが良好に付着すること且つ層間剥離耐性が必要である。これは、マトリックス亀裂後にマトリックスからメッシュへの適切な荷重伝達を保証する。また、刻みを付けて割ったとき、裏面で剥がれる量が少なくなる。スクリムの付着は、両面においてトライアルメッシュでより大きい。
６．メッシュ埋め込みの容易性：良好にスクリムが付着するように、メッシュを特定の深さに埋込む必要がある。通常、メッシュの目開きが小さい場合、スラリーがスクリムに浸透し且つ適切なメッシュ埋め込み深さを有することは困難である。プラントスケールの生産では、特にトップメッシュスクリムについて、本発明のメッシュの方が従来のメッシュスクリムに比べて埋め込みが容易であることが見出されている。
【実施例】
【０１２２】
実施例１
Ｓｔ．−Ｇｏｂａｉｎ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｆａｂｒｉｃｓから入手可能な従来のＧ−７５ファイバーグラス糸で作製されたファイバーグラスメッシュスクリムで作製された典型的なセメントボードで具体例を作製した。前記Ｇ−７５ファイバーグラス糸は、糸１ポンド当たり約７５００線ヤードの糸繊維密度を有し、長手方向（機械方向）及び横断方向（反機械）方向に１インチ当たり８〜７．５本のストランドを有する典型的なメッシュ格子構造を有する。これを、以下の表５に示す通り、同様に耐水性及び耐アルカリ性コーティングされているファイバーグラス生地から作製され、メッシュ構造を有するが、直径がより太く、ファイバーグラス糸１ポンド当たり約３７００線ヤードの密度を有するＳｔ−Ｇｏｂａｉｎ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｆａｂｒｉｃｓによって製造されたＧ−３７ファイバーグラスから作製された、長手方向（機械方向）及び横断方向（幅方向）に１インチ当たり４〜５本のストランド、例えば、１インチ当たり４．５×４．５本のストランドを有するメッシュに作製された、改善されたファイバーグラスメッシュスクリムと比較した。
【０１２３】
【表５】
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【０１２４】
従来の及び新規のメッシュスクリムの上記評価は、曲げ強度の観点で、新規のメッシュスクリムが従来のメッシュスクリムよりも優れた長期耐久性（ＬＴＤ）性能を有することを示す。破壊係数（ＭＯＲ）及び最大破損たわみ（ＤＭＡＸ）は、１０インチのスパン長を用いる四点屈曲試験によって測定される。四点屈曲試験は、ＡＳＴＭ  Ｃ  ９４７試験方法に従って行った。試験片は、１０”のスパン（２５４ｍｍ）で試験した。試験は、クロスループＭＴＳ試験システムで行った。０．１”／１分（２．５４ｍｍ／１分）の一定変位速度で荷重を印加した。以下の曲げ特性を、調査される様々なボードについてＡＳＴＭ  Ｃ  ９４７及びＡＳＴＭ  Ｃ  １３２５試験方法に従って計算した：１４日ＬＴＤの結果は、８０℃の水中で１４日間加速熟成させた後にＭＯＲを試験することにより得た。従来のメッシュスクリムの「現状（ａｓ−ｉｓ）」性能は、２００７年から２００９年の２年間に観察された製造工場のデータに基づく。新規のメッシュスクリムは、従来のメッシュスクリムと同様の「現状」性能を有するが、特に、横方向（機械方向）においてより優れた長期耐久性性能を示す。
【０１２５】
実施例２
以下の表１１に示す一般的な製剤のラボ用ＤＵＲＯＣＫ（登録商標）ブランドのセメントボードの幾つかのサンプルを、従来のＧ−７５ファイバーグラス糸及び本発明のＧ３７ファイバーグラス糸メッシュスクリムを用いて調製した。両スクリムは、Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒｓ（Ａｌｂｉｏｎ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）によって作製された。ＤＵＲＯＣＫ（登録商標）ブランドのセメントボードは、ＵＳＧ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬ  ６０６６１）から入手可能である。
【０１２６】
Ｓｔ．Ｇｏｂａｉｎ  Ｇ−３７  ４×４スクリム及び従来の８×８  Ｓｔ．Ｇｏｂａｉｎ  Ｇ−７５スクリムを用いて作製されたＤＵＲＯＣＫ（登録商標）ブランドのセメントボードの機械的特性及び加工特性を表６に要約する。
【０１２７】
【表６】
2014504966.tif 000008
【０１２８】
スクリムの埋め込み
ラボパネルを作製し、底面のみについて埋め込み深さを測定した。スラリーを注いだとき底部にメッシュをゆるく置いた。パネルを５秒間振動させて、工場の振動台を模倣した。望ましい標的埋め込み深さである０．０３〜０．０６インチが、優れた曲げ強度を提供し、刻みを付けたときにスクリムが剥離しないことを示した。
【０１２９】
表３に示す結果は、８×８の従来の対照メッシュスクリムと比べて、４×４スクリムのスクリムの埋め込みが優れていることを確認する。
【０１３０】
最大骨材サイズ
より目開きの大きな４×４メッシュは、骨材の最大サイズをより大きくすることを可能にすると予測される。現在、骨材は、ＡＳＴＭ  Ｃ３３０に係る細骨材（４．７５ｍｍ〜０）に近い。４×４メッシュには、細骨材と粗骨材とを合わせたもの（９．５ｍｍ〜０）を用いることも可能である。
【０１３１】
実施例３
まず型枠の底部にスクリムを置き、次いで、セメント質スラリーを注ぎ、次いで、トラウェルで過剰のスラリーを除去して厚さを０．５”にすることによって、表１０及び表１１（実施例４を参照されたい）の製剤から多くのラボ試作パネルを作製した。次いで、上側スクリムをスラリー上に置き、次いで、表面をトラウェルでそっと仕上げをして、上側スクリムを確実にスラリーに埋め込む。サンプルを密閉し、９０°Ｆ／９０％  ＲＨ（相対湿度）で７日間養生した後、曲げ強度及び釘引抜試験を実施した。ラボキャストに使用されるスラリー製剤は、本発明の４×４ファイバーグラスメッシュで得られた釘引抜強度に対する広範なパネル密度の使用の効果を評価するために工場で用いられるセメントパネルの製造における製剤と同じである。
【０１３２】
製造されたセメントボードを、セメント質スラリーに埋め込まれた耐アルカリ性のポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）でコーティングされたファイバーグラスメッシュを用いてスキン補強した。補強メッシュは、Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｆａｂｒｉｃｓによって製造された。
【０１３３】
実施例に含まれる組成物を、水のセメント（セメント質反応性粉末）に対する重量比０．６０：１、及び膨張頁岩骨材のセメント質反応性粉末に対する重量比０．３５：１を用いて合わせた。使用される乾燥反応性粉末成分、パーライト及び骨材は、周囲温度を超える初期スラリー温度を提供する条件下で水と混合した。１２５〜１４０°Ｆ（５１．７〜６０．０℃）の範囲内の初期温度を有するスラリーを生成する温度を有する熱水を用いた。
【０１３４】
様々な混和剤（トリエタノールアミン、クエン酸ナトリウム、トリメタリン酸ナトリウム、及びナフタレンスルホネート超可塑剤）の用量は、望ましい流動挙動及び急速凝結特性が得られるように調整した。
【０１３５】
製造されたセメントボードは硬く、スラリー調製及びボード形成後１０分間以内にハンドリングすることができた。
【０１３６】
機械的試験を実施して、製造された軽量セメントボードの物理的特性の特性評価を行った。
【０１３７】
ＡＳＴＭ  Ｃ  ９４７試験に従って曲げ強度を測定した。
【０１３８】
最大たわみは、ＡＳＴＭ  Ｃ  ９４７に従って曲げについて試験した試験片で得られた曲げ荷重対たわみのプロットを用いて測定した。最大たわみは、ピーク荷重に対応する中央三分荷重点における試験片の変位を表す。
【０１３９】
ＡＳＴＭ  Ｄ１０３７試験に従って釘引抜強度を測定した。
【０１４０】
製造の２日後に、ボードをＡＳＴＭ  Ｃ９４７に従って曲げ性能の特性評価のために試験した。表７及び８は、それぞれ、表５及び６の横方向（機械方向）及び横断方向（幅方向）の両方における、試験したボードの曲げ性能を示す。表に示した結果は、パネルが優れた曲げ強度及び曲げ延性を発現したことを示す。
【０１４１】
【表７】
2014504966.tif 000009
【０１４２】
【表８】
2014504966.tif 000010
【０１４３】
表９に示すデータは、本発明のパネルの十分な釘引抜性能を示す。
【０１４４】
【表９】
2014504966.tif 000011
【０１４５】
表９は、製造されたパネルの釘引抜性能を示す。０．３７５インチ（１０ｍｍ）の頭部直径及び０．１２１インチ（３ｍｍ）のシャンク径を有する屋根釘を利用して、試験方法ＡＳＴＭ  Ｃ−１３２５−０８Ｂ「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｎｏｎ−Ａｓｂｅｓｔｏｓ  Ｆｉｂｅｒ−  Ｍａｔ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ  Ｂａｃｋｅｒ  Ｕｎｉｔｓ」及びＡＳＴＭ  Ｄ  １０３７−０６ａ「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｗｏｏｄ−Ｂａｓｅ  Ｆｉｂｅｒ  ａｎｄ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｐａｎｅｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」に従って、パネルの釘引抜強度を試験した。湿潤釘引抜では、サンプルを試験前に室温で２４時間水に浸漬した。
【０１４６】
実施例４
本発明の４×４ファイバーグラスメッシュスクリムで作製されたセメントボードのプラントスケール製品を、従来の８×８ファイバーグラスメッシュスクリムで作製されたセメントボードと比較した。
【０１４７】
従来のＧ−７５メッシュスクリムのより狭い目開きに対して、Ｇ−３７メッシュスクリム等のより目開きの広いメッシュを使用すると、釘引抜性能に問題が生じる可能性があるので、この実施例におけるセメントボードの以下のプラント試験サンプルの釘引抜性能を試験した。
【０１４８】
以下の実施例は、本発明の改善されたファイバーグラスメッシュスクリムを使用する、商業的製造プロセスにおける軽量セメントボードの生産を例証する。用いられる原材料は、ポルトランドセメントＩＩＩ型、クラスＣフライアッシュ、及び硫酸カルシウム二水和物（ランドプラスター）、化学的にコーティングされたパーライト、膨張粘土、及び頁岩骨材のセメント質反応性粉末と、添加される液体とを含んでいた。液体、例えば、トリエタノールアミンは、水溶液として添加された混和材であった。更に、クエン酸ナトリウム及びスルホン化ナフタレン超可塑剤を添加して、ミックスの流動性を制御した。これら混和材は、全反応性粉末の重量パーセントとして添加された。
【０１４９】
表１０は、対照としての７８ポンド／立方フィート（ｐｃｆ）（１．２５ｇ／ｃｃ）と比較するために、約６０ポンド／立方フィート（ｐｃｆ）（１．０ｇ／ｃｃ）の密度を有する本発明の改善されたスクリムを用いて０．５インチの厚さのセメントパネルを生産するために用いられる従来のセメントボードの組成を示す。
【０１５０】
【表１０】
2014504966.tif 000012
【０１５１】
表１１は、約６０ポンド／立方フィート（ｐｃｆ）（１．０ｇ／ｃｃ）の密度を有する本発明の改善されたメッシュスクリムを用いて作製される０．５インチ（１．２７ｃｍ）の厚さの軽量セメントパネルを生産するために用いられる好ましいセメントボードシステムの具体的な組成を示す。
【０１５２】
製造されたセメントボードを、セメント質スラリーに埋め込まれた耐アルカリ性のポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）でコーティングされたファイバーグラスメッシュを用いてスキン補強した。補強メッシュは、Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｆａｂｒｉｃｓによって製造された。
【０１５３】
【表１１】
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【０１５４】
化学的にコーティングされたパーライトは、中央粒径が４０ミクロンであり、アルキルアルコキシシランコーティングを有するＳＩＬＢＲＩＣＯブランドのパーライト、モデルＳＩＬ−ＣＥＬＬ  ３５−２３であった。
【０１５５】
ボード中の連行空気は、別々に調製され、スラリーミキサにおける湿潤セメント質スラリーに直接添加された界面活性剤発泡体を用いて導入された。水系溶液中のナトリウムαオレフィンスルホネート（ＡＯＳ）界面活性剤を用いて発泡体を調製した。水系溶液中の界面活性剤濃度は、０．９０重量％であった。組成物中の連行空気、パーライト、及び膨張粘土骨材の組み合わせが、標的とする低スラリー粘度の達成に関与していることに留意すべきである。
【０１５６】
製造されたセメントボードを、セメント質スラリーに埋め込まれた耐アルカリ性のポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）でコーティングされたファイバーグラスメッシュを用いてスキン補強した。補強メッシュは、Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎによって製造された。
【０１５７】
技術的生地
実施例に含まれる組成物を、水のセメント（セメント質反応性粉末）に対する重量比０．６０：１、及び膨張頁岩骨材のセメント質反応性粉末に対する重量比０．３５：１を用いて合わせた。使用される乾燥反応性粉末成分、パーライト及び骨材は、周囲温度を超える初期スラリー温度を提供する条件下で水と混合した。１２５〜１４０°Ｆ（５１．７〜６０．０℃）の範囲内の初期温度を有するスラリーを生成する温度を有する熱水を用いた。
【０１５８】
様々な混和剤（トリエタノールアミン、クエン酸ナトリウム、トリメタリン酸ナトリウム、及びナフタレンスルホネート超可塑剤）の用量は、望ましい流動挙動及び急速凝結特性が得られるように調整した。
【０１５９】
製造されたセメントボードは硬く、スラリー調製及びボード形成後１０分間以内にハンドリングすることができた。
【０１６０】
機械的試験を実施して、製造された軽量セメントボードの物理的特性の特性評価を行った。
【０１６１】
ＡＳＴＭ  Ｃ  ９４７試験に従って曲げ強度を測定した。
【０１６２】
最大たわみは、ＡＳＴＭ  Ｃ  ９４７に従って曲げについて試験した試験片で得られた曲げ荷重対たわみのプロットを用いて測定した。最大たわみは、ピーク荷重に対応する中央三分荷重点における試験片の変位を表す。
【０１６３】
ＡＳＴＭ  Ｄ１０３７試験に従って釘引抜強度を測定した。
【０１６４】
製造の２日後に、ボードをＡＳＴＭ  Ｃ９４７に従って曲げ性能の特性評価のために試験した。表７及び８は、それぞれ、表５及び６の横方向（機械方向）及び横断方向（幅方向）の両方における、試験したボードの曲げ性能を示す。表に示した結果は、パネルが優れた曲げ強度及び曲げ延性を発現したことを示す。
【０１６５】
表１２は、製造されたパネルの釘引抜性能を示す。０．３７５インチ（１０ｍｍ）の頭部直径及び０．１２１インチ（３ｍｍ）のシャンク径を有する屋根釘を利用して、試験方法ＡＳＴＭ  Ｃ−１３２５−０８Ｂ「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｎｏｎ−Ａｓｂｅｓｔｏｓ  Ｆｉｂｅｒ−  Ｍａｔ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ  Ｂａｃｋｅｒ  Ｕｎｉｔｓ」及びＡＳＴＭ  Ｄ  １０３７−０６ａ「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｗｏｏｄ−Ｂａｓｅ  Ｆｉｂｅｒ  ａｎｄ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｐａｎｅｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」に従って、パネルの釘引抜強度を試験した。湿潤釘引抜では、サンプルを試験前に室温で２４時間水に浸漬した。
【０１６６】
表１２に示すデータは、本発明のパネルの十分な釘引抜性能を示す。
【０１６７】
【表１２】
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【０１６８】
商業的工場の製造手順下で表１１の本発明のセメント組成物を用いて、メッシュスクリムの底層をまず置き、次いで、セメント質スラリーを底部メッシュ上に放出し、次いで、メッシュスクリムの上層をセメント質スラリー上に置くことにより、Ｓｔ．Ｇｏｂａｉｎによって供給される本発明の４×４ファイバーグラスメッシュスクリムを用いて試作番号３７〜試作番号４０と番号付けした生産工場スケールの試作パネルを調製し、同じくＳｔ．Ｇｏｂａｉｎによって供給される従来の８×８ファイバーグラスメッシュスクリムを用いて対照パネル＃５０を調製した。スラリーは、表１１に示す研究室で調製されたサンプルで用いられるスラリー製剤と同じ組成を有する。
【０１６９】
試作番号３７〜３８及び対照番号５０のパネルの標的ボード重量６０ｐｃｆと比べて、６２ｐｃｆとより高い標的ボード重量を有する試作番号３９及び４０を作製し、ボードの釘引抜強度に対するボード重量の増加の効果を評価した。
【０１７０】
操業性
工場の試運転は、本発明の４×４メッシュの方が、対照としての従来のメッシュスクリムと比べて操業がより容易であることを示した。より目開きの大きな構造に起因して、上側メッシュのスラリーへの埋め込みがより容易であることが見出された。また、より目開きの大きな構造により、より粘度の高いスラリーの使用が可能になった。より大きな最大骨材サイズを含有するスラリーを用いることもできた。
【０１７１】
スコア及びスナップ：
設置中にパネルを切断するための現場における一般的な慣習である。万能ナイフを用いて、２回セメント質パネルの上面に刻みを付け、次いで、パネルを２つの片に割った。下側メッシュは、通常、更に２つがつなげられるので、下側メッシュも切断しなければならない。
【０１７２】
スコア及びスナップの評価において、表面に刻みを付ける容易性についてパネルを評価したところ、メッシュスクリムにおけるストランドの数に関連することが見出された。通常現在のメッシュスクリムで作製されたパネルには２つの刻みを付けるが、本発明のメッシュスクリムで作製されたパネルは、１つの刻みしか必要としない。更に、下側スクリムを覆っているセメントが剥がれたり層間剥離したりする場合があることが現場で見出されているが、本発明のスクリムで作製されたパネルのスクリム付着がより強いことにより、本発明のメッシュスクリムでは剥がれが少なかった。
【０１７３】
縁部の固定
試験パネルを、縁部（切断縁部及び通常の縁部）に近接する固定具で木の切り株に固定する。固定具が位置する点におけるパネルの完全性、すなわち、縁部に近接して固定されたときに、パネルがともに保持されるか吹き飛ぶか。従来のメッシュで作製されたパネルと本発明のメッシュで作製されたパネルとの間でパネルの完全性に差はみられなかった。
【０１７４】
スクリムの付着
セメントボードのメッシュとコアとの間の付着強度は、幅６”のコアからスクリムを剥がすのに必要な力によって測定される。適切な付着強度は、セメント材料からスクリムへの適切な荷重伝達及び十分な曲げ性能を保証する。また、刻みを付け、割っている間の層間剥離若しくは剥がれ、又は割れ（ｓａｗｉｎｇ）を避けるために現場で設置することが望ましい。
【０１７５】
本発明のメッシュスクリムのスクリム付着強度の試験の結果を、図６の棒グラフに示す。４×４スクリムで作製された試作ボードは、８×８スクリムで作製された対照ボードよりも優れた付着結果を有する。
【０１７６】
Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎから得られる８×８メッシュスクリムと比較した、表１１のセメント組成物及び４×４スクリムを用いて作製した本発明のセメントボードシステムを用いたプラント試作の加工及び現場評価の詳細な結果を表１３に記載する。
【０１７７】
【表１３】
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【０１７８】
プラントスケールパネルの機械的性質の試験は、ＡＳＴＭ  Ｃ９４７−０３（２００９年に再承認された）「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｆｌｅｘｕｒａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｔｈｉｎ−Ｓｅｃｔｉｏｎ  Ｇｌａｓｓ−Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ，  ｕｓｉｎｇ  ｓｉｍｐｌｅ  ｂｅａｍ  ｗｉｔｈ  Ｔｈｉｒｄ−Ｐｏｉｎｔ  Ｌｏａｄｉｎｇ」に従って行った。
【０１７９】
この試験は、セメントボードの長期耐久性を評価する。セメントボードにおける補強材として使用されるガラススクリムは、セメントボードのアルカリ性環境において劣化する。また、攻撃を受けやすいガラスを作製するコーティングには常に欠陥が存在するので、これは、ポリマーコーティングされたガラススクリムにも当てはまる。
【０１８０】
長期耐久性試験では、セメントボードにおけるコーティングされたガラスの長期性能を予測するために加速熟成手順を用いる。ボードサンプルを特定の時間８０℃の水に浸漬し、曲げ強度について試験し、初期曲げ性能と比べる。８０℃における１日間は、通常の熟成の約１．１年間に相当する。
【０１８１】
表１４に示す通り、試作番号３７及び３９の「現状」の曲げ試験、並びに本発明の４×４メッシュの試作番号３７の７、１４、２８、及び４２日間の長期曲げ性能は、対照の従来の８×８メッシュに相当する（試作番号５０）。
【０１８２】
【表１４】
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【０１８３】
図４及び５の棒グラフに示す全ての試作サンプルの乾燥及び湿潤釘引抜強度は、改善されたメッシュを備える試作パネルが、ＡＳＴＭ  Ｃ１３２５及びＡＮＳＩ  １１８．９に係る釘引抜規格を満たすことを示す。
【０１８４】
プラントスケール試験の結果は、従来の刻みを付けて割る設置手順を用いるとき、設置中にコアからスクリムが層間剥離するのを避けるための、パネルのコアに対するスクリムの付着において非常に重要な改善を示す。パネルの各側面のスクリムは、既存の市販スクリムよりもはるかに容易で刻みを付けることができ、よりきれいに切断され、且つパネルの裏側の剥がれが少ない。
【０１８５】
実施例５
表１１の製剤のセメントボードは、Ｐｈｉｆｅｒ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄによって供給されたＧ３７糸で作製した４×４／平方インチ構造のスクリムを用いて、上記実施例４の方法に従って調製し、試験した。スクリム補強セメントボードは、表１５に示す通り十分な現状及び長期性能を提供した。
【０１８６】
【表１５】
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【０１８７】
比較例
２つの更なる比較試験サンプルを、以下の表１６及び１７に示す組成物で作製した：
【０１８８】
【表１６】
2014504966.tif 000018
【０１８９】
【表１７】
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【０１９０】
４×４スクリムと、本発明で用いるのに好ましい製剤、すなわち、表１０の製剤（本明細書では製剤Ａと命名）のうちの１つとを用いてラボスケールのパネルを作製し、表１６及び１７の比較製剤Ｃ及びＤと同じＳｔ．Ｇｏｂａｉｎの４×４スクリムとを用いて作製したラボパネルと比較した。
【０１９１】
ラボパネルＡとＣとＤとの比較結果を表１８に示す。
【０１９２】
【表１８】
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【０１９３】
表１８の試験結果は、より高密度の製剤Ｄから作製したパネルが、比較的低いＤＭＡＸを有することを示し、これは、より可撓性の高いパネルを提供するのに望ましくない。
【０１９４】
セメントパネル、石膏壁用ボード及び石膏ファイバーボードを含むセメント質ボードの当業者は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、前述の実施形態において多くの置換及び修正を行うことができることを認識する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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2014504966.tif 000030
2014504966.tif 000031
2014504966.tif 000032
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