(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨組みに固定されるときに、剪断荷重に耐え得るとともに、補強され、軽量で寸法が安定しているパネルであって、
乾燥状態を基準として、３５重量％から７５重量％の硫酸カルシウムα半水和物と、２０重量％から５５重量％の水硬性セメントと、０．０重量％から３．５重量％の石灰と、５重量％から２５重量％の活性ポゾランと、を含む反応性粉末の水性混合物の硬化によって得られる連続相を含み、
当該連続相が、耐アルカリ性ガラス繊維で均一に補強され、かつ、均一に分布しているセラミック球状微粒子を含有しているとともに、前記セラミック微粒子が１０μｍから５００μｍ（マイクロメートル）の平均直径を有し、
前記パネルが、それぞれ乾燥状態を基準として、
３５重量％から６８重量％の前記反応性粉末と、
５重量％から１７重量％の前記ガラス繊維と、
２３重量％から４９重量％の前記セラミック球状微粒子と、
から形成されている
ことを特徴とするパネル。
【請求項２】
請求項１に記載のパネルにおいて、
前記パネルが、それぞれ乾燥状態を基準として、
４９重量％から５６重量％の前記反応性粉末と、
７重量％から１２重量％の前記ガラス繊維と、
３５重量％から４２重量％の前記セラミック球状微粒子と、
から形成されていることを特徴とするパネル。
【請求項３】
請求項１に記載のパネルにおいて、
前記パネルに、さらに１０μｍから３５０μｍ（マイクロメートル）の平均直径を有するポリマー微粒子が均一に分布されていることを特徴とするパネル。
【請求項４】
請求項３に記載のパネルにおいて、
前記パネルが、それぞれ乾燥状態を基準として、
４２重量％から６８重量％の前記反応性粉末と、
５重量％から１５重量％の前記ガラス繊維と、
２３重量％から４３重量％の前記セラミック微粒子と、
１．０重量％までの前記ポリマー微粒子と、
から形成されていることを特徴とするパネル。
【請求項５】
請求項４に記載のパネルにおいて、
前記パネルが、それぞれ乾燥状態を基準として、
５４重量％から６５重量％の前記反応性粉末と、
６重量％から１０重量％の前記ガラス繊維と、
２５重量％から３５重量％の前記セラミック微粒子と、
０．５重量％から０．８重量％までの前記ポリマー微粒子と、
から形成されていることを特徴とするパネル。
【請求項６】
請求項１または３に記載のパネルによって芯部を構成する多層パネルであって、さらに少なくとも１つの外側の層を含み、
前記外側の層が、乾燥状態を基準として、３５重量％から７５重量％の硫酸カルシウムα半水和物と、２０重量％から５５重量％の水硬性セメントと、０．０重量％から３．５重量％の石灰と、５重量％から２５重量％の活性ポゾランと、を含む反応性粉末の水性混合物の硬化によってもたらされる連続相を含み、
当該連続相は、耐アルカリ性ガラス繊維で均一に補強されており、かつ、前記外側の層が、均一に分布され、１０μｍから３５０μｍ（マイクロメートル）の平均直径を有するポリマー微粒子、０．６／１から０．７／１の範囲内の水対反応性粉末の比、または、これらの組み合わせのいずれかに基づいて低減された層密度によって形成されていることを特徴とするパネル。
【請求項７】
請求項６に記載のパネルにおいて、
前記外側の層の連続相がセラミック微粒子を含有することを特徴とするパネル。
【請求項８】
請求項６または７に記載のパネルにおいて、
前記外側の層が、それぞれ乾燥状態を基準として、
４２重量％から６８重量％の前記反応性粉末と、
５重量％から１５重量％の前記ガラス繊維と、
１．０重量％までの前記ポリマー微粒子と、
２３重量％から４３重量％の前記セラミック微粒子と、
から形成されていることを特徴とするパネル。
【請求項９】
請求項６または７に記載のパネルにおいて、
前記外側の層が、それぞれ乾燥状態を基準として、
５４重量％から６５重量％の前記反応性粉末と、
６重量％から１０重量％の前記ガラス繊維と、
０．５重量％から０．８重量％の前記ポリマー微粒子と、
２５重量％から３５重量％の前記セラミック微粒子と、
から形成されていることを特徴とするパネル。
【請求項１０】
請求項１に記載のパネルにおいて、
前記パネルが、１／４インチから１インチ（６．３ｍｍから２５．４ｍｍ）の厚さを有していることを特徴とするパネル。
【請求項１１】
請求項６または７に記載のパネルにおいて、
前記外側の層が、１／３２インチから４／３２インチ（０．８ｍｍから３．２ｍｍ）の厚さを有していることを特徴とするパネル。
【請求項１２】
請求項１に記載のパネルにおいて、
０．５インチ（１２．７ｍｍ）の厚さのパネルが、留め金具として８ｄの共通釘を用い、かつ、当該パネルの周囲における前記共通釘の取り付け間隔が芯々で６インチ（１５２ｍｍ）、中間のスタッドが芯々で１２インチ（３０４ｍｍ）の間隔で、ＡＳＴＭ  Ｅ７２の試験法に従い試験したとき、少なくとも７２０ポンド／フィート（１０７２ｋｇ／ｍ）の剪断率を有することを特徴とするパネル。
【請求項１３】
請求項１に記載のパネルにおいて、
梁間が芯々で１６インチ（４０６．４ｍｍ）についてＡＳＴＭ  ６６１およびＡＰＡ  Ｓ−１試験法に従って試験したときの０．５インチ（１２．７ｍｍ）の厚さのパネルが、静荷重で５５０ポンド（２５０ｋｇ）より大きい最大負荷能力、衝撃荷重で４００ポンド（１８２ｋｇ）より大きい最大負荷能力、および２００ポンド（９０．９ｋｇ）荷重の静荷重および衝撃荷重の両方で０．０７８インチ（１．９８ｍｍ）未満のたわみを有することを特徴とするパネル。
【請求項１４】
請求項１に記載のパネルにおいて、
前記セラミック微粒子が、空洞を有しており、
５０重量％から７５重量％のシリカと、
１５重量％から４０重量％のアルミナと、
を含むことを特徴とするパネル。
【請求項１５】
請求項３、６または７に記載のパネルにおいて
前記ポリマー球状微粒子が、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリ塩化ビニルおよびポリ塩化ビニリデンからなる一群の少なくとも１つから生成されており、場合によって、炭酸カルシウム、酸化チタン、雲母、シリカ、およびタルクからなる一群から選択される粉末によって覆われていることを特徴とするパネル。
【請求項１６】
請求項１に記載のパネルにおいて、
前記ガラス繊維が、５μｍから２５μｍ（マイクロメートル）の直径および０．２５インチから３インチ（６．３ｍｍから７６ｍｍ）の長さを有するモノフィラメントであることを特徴とするパネル。
【請求項１７】
請求項１に記載のパネルにおいて、
前記活性ポゾランが、シリカヒューム、メタカオリン、磨り潰した粒状高炉スラグ、および粉砕フライアッシュからなる一群の少なくとも１つであることを特徴とするパネル。
【請求項１８】
請求項１７に記載のパネルにおいて、
前記活性ポゾランが、シリカヒュームであることを特徴とするパネル。
【請求項１９】
請求項１７に記載のパネルにおいて、
前記活性ポゾランが、メタカオリンであることを特徴とするパネル。
【請求項２０】
請求項１に記載のパネルにおいて、
４フィート×８フィート、厚さ１／２インチのパネル（１．３１ｍ×２．６２ｍ、厚さ１２．７ｍｍ）が、９９ポンド（４４．９ｋｇ）以下の重量を有することを特徴とするパネル。
【請求項２１】
請求項１に記載のパネルにおいて、
水中に４８時間浸した後に６５ポンド／立法フィート（１０４１ｋｇ／ｍ３）以下の乾燥密度を有するパネルについて、ＡＳＴＭ  Ｃ９４７試験により測定したときに、当該パネルの曲げ強さが、少なくとも１７００ｐｓｉ（１１．７Ｍｐａ）であることを特徴とするパネル。
【請求項２２】
請求項１、３、６、７の何れか一項に記載のパネルにおいて、
パネル同士を隣接させるために当該パネルが、凸条および溝条の構造法によって生成された端を有することを特徴とするパネル。
【請求項２３】
骨組みに固定されるときに、剪断荷重に耐え得るとともに、補強され、軽量で寸法が安定しているパネルを作製する方法であって、
（ａ）乾燥状態を基準として、３５重量％から７５重量％の硫酸カルシウムα半水和物、２０重量％から５５重量％の水硬性セメント、０．０重量％から３．５重量％の石灰、および、５重量％から２５重量％の活性ポゾランを含む反応性粉末と、１０μｍから５００μｍ（マイクロメートル）の平均直径を有する空洞のセラミック微粒子、および、反応性粉末の重量に基づき、３５重量％から７０重量％の水とを含む水性スラリーを調製するステップと、
（ｂ）前記（ａ）のスラリーをパネルの型の中に堆積させて、前記スラリーを切り刻んだ耐アルカリ性ガラス繊維と混合しながら、パネルを形成して、前記反応性粉末、ガラス繊維、セラミック微粒子、および、３５重量％から７０重量％の水を含む、組合わされた堆積物を形成するステップと、
を含み、
前記組合わされた堆積物が、乾燥状態を基準として、
３５重量％から６８重量％の前記反応性粉末と、
５重量％から１７重量％の前記ガラス繊維と、
２３重量％から４９重量％の前記セラミック微粒子と、
を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載したパネルを作製する方法において、
前記組合わされた堆積物が、乾燥状態を基準として、
４９重量％から５６重量％の前記反応性粉末と、
７重量％から１２重量％の前記ガラス繊維と、
３５重量％から４２重量％の前記セラミック微粒子と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２３に記載したパネルを作製する方法において、
前記組合わされた堆積物が、さらに１０μｍから３５０μｍの平均直径を有し、均一に分布されたポリマー微粒子を含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載したパネルを作製する方法において、
前記組合わされた堆積物が、乾燥状態を基準として、
４２重量％から６８重量％の前記反応性粉末と、
５重量％から１５重量％の前記ガラス繊維と、
２３重量％から４３重量％の前記セラミック微粒子と、
１．０重量％までの前記ポリマー微粒子と、
前記反応性粉末の重量に基づき、３５重量％から７０重量％の水と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載したパネルを作製する方法において、
前記組合わされた堆積物が、乾燥状態を基準として、
５４重量％から６５重量％の前記反応性粉末と、
６重量％から１０重量％の前記ガラス繊維と、
２５重量％から３５重量％の前記セラミック微粒子と、
０．５重量％から０．８重量％までの前記ポリマー微粒子と、
前記反応性粉末の重量に基づき、３５重量％から７０重量％の水と、
を含むこと特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２３または２５に記載したパネルを作製する方法において、さらに、
（ｃ）乾燥状態を基準として、４２重量％から６８重量％の前記反応性粉末と、５重量％から１５重量％の前記ガラス繊維と、２３重量％から４３重量％の前記セラミック微粒子と、１．０重量％までの１０μｍから３５０μｍ（マイクロメートル）の平均直径を有するポリマー微粒子と、前記反応性粉末を基準として、３５重量％から７０重量％の水と、を含む第２の組合わされた堆積物をステップ（ｂ）で形成されたパネルの少なくとも１つの外側表面に対して吹き付けるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載したパネルを作製する方法において、
前記第２の組合わされた堆積物が、乾燥状態を基準として、
５４重量％から６５重量％の前記反応性粉末と、
６重量％から１０重量％の前記ガラス繊維と、
０．５重量％から０．８重量％までの前記ポリマー微粒子と、２５重量％から
３５重量％の前記セラミック微粒子と、
前記反応性粉末の重量に基づき、３５重量％から７０重量％の水と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２３に記載したパネルを作製する方法において、
前記セラミック微粒子が、空洞を有しており、
５０重量％から７５重量％のシリカと、
１５重量％から４０重量％のアルミナと、
を含む方法。
【請求項３１】
請求項２５または２８に記載したパネルを作製する方法において、
前記ポリマー微粒子が、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリ塩化ビニルおよびポリ塩化ビニリデンからなる一群の少なくとも１つから生成されていることを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載したパネルを作製する方法において、
前記ポリマー微粒子が、炭酸カルシウム、酸化チタン、雲母、シリカ、およびタルクからなる一群から選択される粉末によって表面が覆われていることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項２３に記載したパネルを作製する方法において、
前記ガラス繊維が、５μｍから２５μｍ（マイクロメートル）の直径および０．５インチから３インチ（１２ｍｍから７６ｍｍ）の長さを有するモノフィラメントであることを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項２３に記載したパネルを作製する方法において、
前記活性ポゾランが、シリカヒューム、メタカオリン、磨り潰した粒状高炉スラグ、および粉砕フライアッシュからなる一群の少なくとも１つであることを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載したパネルを作製する方法において、
前記活性ポゾランが、シリカヒュームであることを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３４に記載したパネルを作製する方法において、
前記活性ポゾランが、メタカオリンであることを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項２３または２６に記載したパネルを作製する方法において、
パネルが凸条および溝条の構造法によって形作られることを特徴とする方法。
【請求項３８】
請求項１に記載のパネルにおいて、
前記水硬性セメントが、ポルトランドセメントであることを特徴とするパネル。
【請求項３９】
請求項２３に記載したパネルを作製する方法において、
前記水硬性セメントが、ポルトランドセメントであることを特徴とする方法。
【請求項４０】
請求項２３または２５に記載したパネルを作製する方法において、
前記組合わされた堆積物が、０．７／１までであって０．６／１より大きい水対反応性粉末の比率を有することを特徴とする方法。
【請求項４１】
請求項２８に記載したパネルを作製する方法において、
前記第２の組合わされた堆積物が、０．７／１までであって０．６／１より大きい水対反応性粉末の比率を有することを特徴とする方法。
【請求項４２】
請求項１または３に記載のパネルにおいて、
水対反応性粉末の比率が、０．７／１までであって０．６／１より大きく、かつ、それによって前記パネルの釘打ち適性を改良するために、前記反応性粉末の水性混合物を硬化させて形成されたことを特徴とするパネル。
【請求項４３】
請求項６または７に記載のパネルにおいて、
前記外側の層における水対反応性粉末の比率が、０．７／１までであって０．６／１より大きく、それによって前記パネルの釘打ち適性を改良するために、当該外側の層が、前記反応性粉末の水性混合物の硬化によって形成されたことを特徴とするパネル。
【請求項４４】
請求項６または７に記載のパネルにおいて、
前記パネルの芯部が、前記外側の層より高い強さを有することを特徴とするパネル。
【請求項４５】
請求項１、３、６、７の何れか一項に記載のパネルにおいて、
前記反応性粉末が、０．２重量％から３．５重量％の石灰を含むことを特徴とするパネル。
【請求項４６】
請求項２３、２５、２８の何れか一項に記載のパネルを作製する方法において、
前記反応性粉末が、０．２重量％から３．５重量％の石灰を含むことを特徴とする方法。
【請求項４７】
請求項１、３、６、７の何れか一項に記載のパネルにおいて、
前記反応性粉末が、
４５重量％から６５重量％の硫酸カルシウム半水和物と、
２５重量％から４０重量％の水硬性セメントと、
０．０重量％から１．２５重量％の石灰と、
１０重量％から１５重量％の活性ポゾランと、
を含むことを特徴とするパネル。
【請求項４８】
請求項２３、２５、２８の何れか一項に記載のパネルを作製する方法において
前記反応性粉末が、４５重量％から６５重量％の硫酸カルシウム半水和物と、
２５重量％から４０重量％の水硬性セメントと、
０．０重量％から１．２５重量％の石灰と、
１０重量％から１５重量％の活性ポゾランと、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には住宅およびその他のタイプの軽量建築物の骨組みに取り付けるパネルに関し、より詳細には、本発明は、建築基準によって必要とされる部分で強風または地震の荷重によってかかる横からの力に耐えることができるパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、耐震壁（shear wall）またはダイヤフラムとして知られるそのようなパネルは、ＡＳＴＭ（American Society for Testing Materials：米国材料試験協会）Ｅ７２等の認定試験で示される剪断抵抗の実証をしなければならない。
【０００３】
骨組みに固定したパネルを有する単純な箱型構造物を考える場合、例えば、風圧などのその箱の片側に向かって作用する横からの強い力は、側壁が当該箱形構造物を長方形から平行四辺形にしようとする力に対抗することを強いることが多い。全ての被覆パネルがその力に耐えること、また、すべての被覆パネルが高い弾力性を有することができず、特にパネルが骨組みに固定されている箇所で破損するものがある。被覆パネルの剪断に対する抵抗を実証することが必要な場合は、そのパネルが破損しないで耐えることのできるたわみ許容範囲の負荷を判定する測定を行う。
【０００４】
剪断における一定の規格は、一般に、３つの同じ８フィート×８フィート（２．４４ｍ×２．４４ｍ）の組立部品、すなわち、骨組みに固定したパネルの試験に基づいて定められる。組立部品の一方の端を同じ場所で固定し、その状態で横からの力を当該組立部品の固定されていない他端にそれ以上負荷を支えられなくなって破損するまで加える。測定される剪断の強さは、組立部品に使用されるパネルの厚さおよび釘の大きさと間隔に依存して変化する。
【０００５】
例えば、１６インチ（４０６．４ｍｍ）の間隔（中心から中心まで）毎に離された木材の間に、公称２インチ×４インチ（５０．８ｍｍ×１０１．６ｍｍ）の８ｄの釘（下記の釘の解説参照）で固定されるとともに、外周部分では釘を６インチ（１５２．４ｍｍ）の間隔で離し、内部では１２インチ（３０４．８ｍｍ）間隔で固定された厚さ公称１／２インチ（１２．７ｍｍ）の合板である標準的な組立部品は、破損が起こる前に７２０ポンド／フィート（１０７２ｋｇ／ｍ）の剪断に対する強さを示すものと推測される。（ＡＳＴＭ  Ｅ７２試験が提供するように、測定される強さは、釘の大きさと間隔が変われば変化することに注意されたい。）この最大の強さは、パネルの設計剪断力を決めるために、安全係数、例えば係数３を用いて低減するようになっている。
【０００６】
剪断における一定の規格に適合しなければならないところに使用される被覆パネルとしては、通常、接着剤で接着した木片からなる合板または表面を耐水性樹脂で表面が覆われた強靱で堅固な構造用外壁パネル（ＯＳＢ：Oriented strand board）がある。これらのパネルは、必要とする剪断の強さを提供することはできるが、どれも可燃性であって水にさらしたときに耐久性のあるものはない。水硬性セメント製のパネルは、水には耐えるが木製パネルより重量があってかつ剪断の強さが不十分である。水硬性セメント製のパネルは、この必要な剪断の強さを提供することができる一方、合板またはＯＳＢの欠点を回避したものは、現時点では存在せず、入手できないものとなっている。
【０００７】
ボードの厚さは、例えば、重量、負荷を運搬する能力、荷重を支える強さその他のボードの物理的および力学的性質に影響を与えるようになっており、所望されるパネルの性質もボードの厚さによって変化する。例えば、０．５インチ（１２．７ｍｍ）の公称厚さを有する剪断における一定の規格を有するパネルが満たすべき所望される性質は、以下のものを含む。
【０００８】
・中心において１６インチ（４０６．４ｍｍ）毎のスパン（梁間）に亘り、ＡＳＴＭ  ６６１およびアメリカ合板協会（ＡＰＡ）試験法Ｓ−１に従って試験したときのパネルは、静荷重で５５０ポンド（２５０ｋｇ）より大きい最大負荷能力、衝撃荷重で４００ポンド（１８２ｋｇ）より大きい最大負荷能力、および２００ポンド（９０．９ｋｇ）荷重の静荷重および衝撃荷重の両方で０．０７８インチ（１．９８ｍｍ）未満のたわみを有する。
・釘を使用し、上記の間隔をあけて行うＡＳＴＭ  Ｅ７２試験で測定される厚さ０．５インチ（１２．７ｍｍ）パネルの荷重を支える剪断に対する強さは、少なくとも７２０ポンド／フィート（１０７２ｋｇ／ｍ）であること。
・４フィート×８フィート、厚さ１／２インチ（１．２２ｍ×２．４４ｍ、厚さ１２．７ｍｍ）のパネルは、９９ポンド（４４．９ｋｇ）以下、好ましくは、８５ポンド（３８．６ｋｇ）以下の重量であること。
・パネルは、木材を切断するために使用する丸鋸で切断することができること。
・パネルは、釘またはねじで骨組みに固定できること。
・パネルは、凸条及び溝条（例えば、「あり」と「あり溝」）をパネルの端に作製することができるように機械にかけられること。
・パネルは、水にさらしたとき寸法が安定している。すなわち、できるだけ拡大せず、好ましくは、ＡＳＴＭ  Ｃ１１８５により測定したときに０．１％未満であること。
・パネルは、微生物分解性を有するものでないこと、または、虫の攻撃若しくは腐敗の影響を受けないこと。
・パネルは、外装仕上げシステムの付着性を有する基材であること。
・パネルは、ＡＳＴＭ  Ｅ１３６により決められた非可燃性であること。
・６５ポンド／立法フィート（１０４１ｋｇ／ｍ3）以下の乾燥状態での密度を有する厚さ０．５インチ（１２．７ｍｍ）のパネルの曲げ強さは、２８日間の硬化後、水中に４８時間浸した後に、ＡＳＴＭ  Ｃ９４７により測定したとき、少なくとも１７００ｐｓｉ（１１．７ＭＰａ）、好ましくは、少なくとも２５００ｐｓｉ（１７．２ＭＰａ）であること。このパネルは、その乾燥状態の強さの少なくとも７５％を保持すること。
【０００９】
合板およびＯＢＳが、上の性能特性のいくつかの性質は満たすが全部は満たさないことは当然に明らかである。したがって、一定の地域で必要とされる剪断における一定の規格を満たし、現在使用されている木材をベースにした非可燃性および水耐久性を有するパネルの能力を超える改良されたパネルが必要となっている。
【００１０】
従来技術の水硬性セメントをベースとしたパネルおよび構造物もまた、パネルを従来の大工道具で切断または固定する（釘またはねじでとめる）ために、必要な低密度、釘打ち適性および切断適性の組合せを持ち合わせていない。
【００１１】
本発明のパネルは、一般的には、ガラス繊維によって、および、球状微粒子の添加によって補強され、水硬性セメントのパネルと比較して重量の減少する石膏セメントの組成物として説明される。このパネルは、上に掲げた性能の要求項目を満足させ、以下で説明する本発明で要求される性能を満たすことができない類似成分を有するその他の組成物と区別することができる。
【００１２】
石膏セメント組成物は、一般的には、米国特許第５、６８５、９０３号、同第５、８５８、０８３号、同第５、９５８、１３１号に開示されている。それぞれの特許において、ポゾランが加えられ‘９０３号および、‘０８３号の特許ではヒュームドシリカが加えられ、‘１３１号の特許ではメタカオリンが加えられている。骨材および繊維の添加を提案しているが、本発明の要求項目を満たすパネルについては記載されていない。
【００１３】
ガラス繊維は、セメントの補強に使用されているが、当該ガラスは硬化したセメント中に存在する石灰に攻撃されるため、時間が経つにつれて強さを失うことが知られている。これは、ガラス繊維をコーティングするか、または、耐アルカリ性の特別なガラスを使用することによって、ある程度補うことができる。金属繊維、木材または他のセルロース繊維、炭素繊維、またはポリマー繊維等その他の繊維がセメントを補強するものとして提案されている。
【００１４】
セメントをベースとするパネルおよび構造物はまた、重量を減らすためにガラス、セラミックスおよびポリマーの軽量粒子を含有しているが強さが減少することが犠牲となっている。その他の骨材が提案されているが、それらは軽量粒子の利点を有していない。
【００１５】
米国特許第４、３７９、７２９号では、木材をコンクリートの形に置き換えることを意図してパネルに３つの層を使用している。外側の２つの層は、ガラス繊維強化セメントであり、真ん中の層は、空洞球状物を含有するセメントである。そのパネルは静荷重を受けるが、風および地震の負荷が予想される場合の建築基準に定める要求項目を満たすことは必要としない。
【００１６】
ロシア特許第ＳＵ１８１５４６２号においてもまた、パネルというよりパイプの製造において３層が使用されている。ここでも外側の層はガラス繊維強化セメント製の層であり、中間層は、ガラス繊維とガラス球の両方を含有する。
【００１７】
剪断における一定の規格のパネルというよりはむしろ厚いモジュールによる壁部分は、米国特許第４、２５９、８２４号に記載されている。ガラス繊維を含む様々な骨材が有用であることを示している。
【００１８】
米国特許第５、１５４、８７４号には、紙繊維を含む石膏ボードが開示されている。
【００１９】
石膏セメントパネルが、カナダ特許第ＣＡ２、１９２、７２４号に記載されている。そのパネルは、ガラス繊維よりむしろ１０％から３５％の木材または紙の繊維を含有している。同様に、米国特許第５、３７１、９８９号には外側表面上にガラス繊維のマットを有する石膏ボードが開示されている。
【００２０】
国際公開ＷＯ９３／１０９７２には、セメントで包囲し、発泡セメントが連続面に配列され、セメントに囲われた低密度骨材を含む内装パネルが記載されている。そのパネルは、ガラス繊維を含むことも可能である。
【００２１】
セメントパネル中のアスベスト繊維をセルロースまたはガラス繊維で置き換えることが、米国特許第４、８０８、２２９号で提案されている。
【００２２】
層をなすパネルが日本国特許ＪＰ６２−２３８７３４Ａに開示されている。パネルの内側には球状微粒子が使用され、外側表面には炭素繊維またはプラスチック繊維で補強したセメントが用いられている。
【００２３】
米国特許第４、５０４、３２０号には、細粒炭セノ微粒子（Fly ash cenospheres）およびヒュームドシリカを含むガラス強化ポルトランドセメントが記載されている。
【００２４】
上述の説明から、繊維強化セメントが使用されており、ガラス、セラミック、およびポリマーにおける球状微粒子が重量を減らすために含まれていることは明らかであろう。その他の例が、日本国特許ＪＰ−２６４１７０７Ｂ２、同ＪＰ５３−０３４８１９、同ＪＰ５４−０１３５３５、同ＪＰ９４−０９６４７３Ｂ２、スウェーデン特許ＳＥ８６０３４８８、英国特許ＧＢ１４９３２０３の中で見出されている。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の様々な特許および特許出願で示されるセメントの補強に向けられたあらゆる努力にもかかわらず、本発明者等は、現在入手できるパネルを合板パネルまたはＯＳＢパネルと置き換えることは、建築基準が要求する剪断荷重に対する耐久性を満たすことも、例えば、切断および釘打ち等の同様の作業特性を有することも必要な用途においては、いずれもが可能ではない。
【００２６】
以下の説明において現在は合板パネルまたはＯＳＢパネルのみで可能な剪断荷重を満足すること、または、越えることが可能な石膏セメントパネルを製造することができることを示す。
【００２７】
本発明は、パネルの取扱いおよび釘打ち適性のために必要な低密度と延性の組合せを以下３つのやり方のうちの１つで達成する。
【００２８】
・パネルの厚さ全体に均一に分布する軽量のセラミック製の球状微粒子を使用すること。
・パネルの厚さ全体に軽量セラミックおよびポリマー球状微粒子の混合物を使用すること、および、パネル形成で使用する水の量を調節してポリマー球状微粒子の効果と類似の効果を提供することの何れか、または、それらの組合せ。
・釘打ち適性および切断適性が改良されている少なくとも１つの外側の層を含有する多層パネル構造を作製すること。これは、パネルの芯部を基準として外層の作製において水対反応性の粉末の高い比率（下記に定義する）を使用するかまたはパネルの芯部を基準として外層に軽量ポリマーの球状微粒子の相当量を組み込み、一方内側の芯部は従来のパネルと同じものとすることによって提供される。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の実施形態は、耐アルカリ性のガラス繊維で補強し、セラミック球状微粒子を含有する軽量で寸法が安定しているパネルである。そのパネルにはガラス繊維およびセラミック球状微粒子が、反応性粉末、すなわち、硫酸カルシウムα半水和物、水硬性セメント、石灰、および活性ポゾランの硬化した水性混合物を含む連続相全体にわたって均一に分布している。
【００３０】
本発明の第２の実施形態は、耐アルカリ性のガラス繊維で補強し、パネルの全厚さの連続相全体にわたって均一に分布しているセラミックおよびポリマー球状微粒子の混合物でも可能な球状微粒子を含有する軽量で寸法が安定しているパネルである。また、それに代えて、水対反応性粉末の比率を増加して、ポリマー球状微粒子を加えるのと同様の効果を実現させることができ、ポリマー球状微粒子は全部または一部を取り替えることができる。
【００３１】
本発明の第３の実施形態は、芯部が１つまたは複数の外側に面する層を有する多層構造を用いる耐アルカリ性のガラス繊維で補強した軽量で寸法が安定しているパネルである。この実施形態において、外側の層は、ガラス繊維で補強した第２の層中に軽量ポリマー球状微粒子の相当量を組み込み、その外側の層には、連続相全体にわたって均一に分布しているセラミック球状微粒子またはセラミックとポリマー球状微粒子の両方の混合物（その混合物は、場合により、水−反応性粉末の比率によって決定する）のいずれかを有する芯部を配列し、耐アルカリ性のガラス繊維によって補強する。
【００３２】
別法では、その外側の層をパネルの芯部で使用するより高い水対反応性粉末の比率で生成することによってポリマー球状微粒子と同様の効果を実現させることができるようになっており、それは、ポリマー球状微粒子を全部または一部を取り替えることでも可能である。
【００３３】
３つの実施形態全てにおいて、ＡＳＴＭ  Ｅ７２試験で規定されている通りパネルを骨組みに固定するとき、それは、パネルが強風または地震の力に耐えられなければならない場合の建築基準によって必要とされる剪断荷重を満たす、または、それを超えるものへの対処が可能である。そのパネルはまた、建造物の下張り床または床の下張り材として使用することもできる。そのような用途においては、パネルは、好ましくは、先細にした凸条および溝条の連結部を採用する。
【００３４】
本発明の第１の実施形態のパネルを製造するには、軽量充填材としてセラミック球状微粒子を利用する。これらの球状微粒子は、パネルの厚さ全体にすみからすみまで均一に分布している。その組成物において、乾燥成分は、反応性粉末（乾燥状態を基準として、水硬性セメント２０重量％から５５重量％、硫酸カルシウムα半水和物３５重量％から７５重量％、ポゾラン５重量％から２５重量％、石灰０．２重量％から３．５重量％）、セラミック球状微粒子、および耐アルカリ性のガラス繊維であり、湿体成分は水および超可塑剤である。この乾燥成分と湿体成分は、本発明の第１の実施形態のパネルを製造するために混ぜ合わされる。本発明のパネルは、好ましくは、乾燥成分の全重量の約４９重量％から５６重量％の反応性粉末、乾燥成分の全重量の３５重量％から４２重量％のセラミック球状微粒子、および乾燥成分の全重量の７重量％から１２重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。
【００３５】
一般的範囲では、本発明のパネルは、乾燥成分の全重量を基準として、約３５重量％から５８重量％の反応性粉末、３４重量％から４９重量％のセラミック球状微粒子、および６重量％から１７重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。乾燥成分に加える水および超可塑剤の量は、個々の製造方法の工程を考慮して必要となる望ましいスラリーの流動性を実現させるのに十分なものとする。水の標準的な添加率は、反応性粉末の重量の３５％から６０％（水対反応性粉末が０．３５〜０．６／１）の範囲であり、超可塑剤の添加率は、反応性粉末の重量の１％から８％の範囲である。ガラス繊維は、約５μｍから２５μｍ（マイクロメートル）、標準的には、約１０μｍから１５μｍ（マイクロメートル）の直径を有するモノフィラメントである。モノフィラメントはいくつかの方法で束にされる。１つの標準的な形態においては、１００本の繊維のストランドを組み合わせて約５０本のストランドを含有する粗紡糸にする。その他の取り合わせも可能である。ガラス繊維の長さは、好ましくは、約１インチから２インチ（２５ｍｍから５０ｍｍ）であり、一般には、０．２５インチから３インチ（６．３ｍｍから７６ｍｍ）であり、繊維の性質はパネルの平面内でふぞろいである。
【００３６】
本発明の第２の実施形態のパネルを製造するには、軽量充填材としてセラミック球状微粒子とポリマー球状微粒子の混合物を使用する。パネルにポリマー球状微粒子を組み込むことは、パネルを従来の大工道具で切断または固定する（釘打ちまたはねじ留めする）ことを可能にし、必要な低密度および釘打ち適性の組合せを実現させるために役立つことが発見されている。
【００３７】
水対反応性粉末の比率もまた密度と釘打ち適性に影響するため、ポリマー球状微粒子と同様の効果を与えるように比率を調節することができるが、ポリマー球状微粒子を含有していてもよく、水対反応性粉末の比率を調節することによって完全に入れ替える必要はない。スラリーのレオロジー特性が、組成物中でセラミックとポリマー球状微粒子を組み合わせて使用することによってかなり改良されることも見出されている。
【００３８】
したがって、本発明の第２の実施形態において、組成物の乾燥成分は、上記の反応性粉末（すなわち、水硬性セメント、硫酸カルシウムα半水和物、ポゾラン、および石灰）、セラミック球状微粒子、ポリマー球状微粒子、および耐アルカリ性ガラス繊維であり、組成物の湿体成分は、水および超可塑剤である。この乾燥成分と湿体成分を混ぜ合わせて、本発明のパネルを製造する。セラミックとポリマー球状微粒子は、パネルの厚さ全体にわたるマトリックス中に均一に分布している。優れた固定性能と切断性能を実現させるためには、パネル中のポリマー球状微粒子の体積分率は、好ましくは、乾燥成分の全体積の７％から１５％の範囲内である。
【００３９】
本発明のパネルは、好ましくは、乾燥成分の全重量の約５４重量％から６５重量％の反応性粉末、乾燥成分の全重量の２５重量％から３５重量％のセラミック球状微粒子、乾燥成分の全重量の０．５重量％から０．８重量％のポリマー球状微粒子、および乾燥成分の全重量の６重量％から１０重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。
【００４０】
一般的範囲では、本発明のパネルは、乾燥成分の全重量を基準として、約４２重量％から６８重量％の反応性粉末、２３重量％から４３重量％のセラミック球状微粒子、１．０重量％まで、好ましくは０．２重量％から１．０重量％のポリマー球状微粒子、５重量％から１５重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成する。乾燥成分に加える水および超可塑剤の量は、個々の製造方法の工程を考慮して必要となる望ましいスラリーの流動性を実現させるように調製される。所望される場合はポリマー球状微粒子の代わりに追加の水を使用してポリマー球状微粒子と同様の密度および釘打ち適性に対する効果を与えることができ、あるいは、ポリマー球状微粒子および追加の水の両方を使用することもできる。
【００４１】
標準的な水の添加率は、反応性粉末の重量の３５％から７０％の範囲であり、超可塑剤の添加率は、反応性粉末の重量の１％から８％の範囲である。追加の水を使用する場合は、水対反応性粉末の比率は０．６／１より大きく（反応性粉末を基準として水＞６０％）、好ましくは、＞０．６／１から０．７／１、より好ましくは、０．６５／１から０．７／１である。水対反応性粉末の比率をポリマー球状微粒子と入れ替えるために調整するときは、その組成物は、本発明のパネルを形成するのに適したコンシステンシーを有する水性混合物を造るために調整される。
【００４２】
ガラス繊維は、約５μｍから２５μｍ（マイクロメートル）、標準的には、約１０μｍから１５μｍ（マイクロメートル）の直径を有するモノフィラメントである。上記のように、モノフィラメントは、例えば、１００本の繊維のストランドを組み合わせて約５０本のストランドを含有する粗紡糸とするようないくつかの方法で束にすることができる。ガラス繊維の長さは、好ましくは、約１インチから２インチ（２５ｍｍから５０ｍｍ）であり、一般には、０．２５インチから３インチ（６．３ｍｍから７６ｍｍ）であり、繊維の性質はパネルの平面内でふぞろいである。
【００４３】
本発明の第３の実施形態においては、芯部が改良された釘打ち適性（固定性能）を有する少なくとも１つの外側の層を有するパネルの多層構造を作製する。
これは、相当量のポリマー球状微粒子を外側の層に組み込むか、水対反応性粉末の比率を芯部の作製で使用するより高い比率で使用することによるか、またはそれらを組み合わせることによって達成する。
【００４４】
パネルの芯部の層は、層の厚さ全体にわたって均一に分布するセラミックの空洞球状微粒子、または、ある実施形態においてはセラミックとポリマー球状微粒子の混合物を含有する。第２の実施形態としては、芯部の水対反応性粉末の比率は、ポリマー球状微粒子と同様の効果を与えるためにその比率を調整するこが可能である。
【００４５】
しかしながら、芯部は外側の層より強くつくるべきであり、一般に、パネルの芯部がセラミック球状微粒子のみを有するものより優れた釘打ち適性を有しつつ、適切な剪断に対する強さを提供するように使用するポリマー球状微粒子の量または水対反応性粉末の比率を選択するようになっている。
【００４６】
芯部層の乾燥成分は、上述の反応性粉末（すなわち、水硬性セメント、硫酸カルシウムα半水和物、ポゾラン、および石灰）、球状微粒子（セラミック単独またはセラミックとポリマー球状微粒子の混合物）、および耐アルカリ性ガラス繊維であり、芯部層の湿体成分は、水および超可塑剤である。この乾燥成分と湿体成分を混ぜ合わせて、本発明のパネル芯部層を製造する。
【００４７】
本発明のパネルの芯部層は、好ましくは、乾燥成分の全重量の約４９重量％から５６重量％の反応性粉末、乾燥成分の全重量の３５重量％から４２重量％のセラミック球状微粒子、および乾燥成分の全重量の７重量％から１２重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から、またはこれに代えて、乾燥成分の全重量の約５４重量％から６５重量％の反応性粉末、乾燥成分の全重量の２５重量％から３５重量％のセラミック球状微粒子、乾燥成分の全重量の０．５重量％から０．８重量％のポリマー球状微粒子、および乾燥成分の全重量の６重量％から１０重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。
【００４８】
一般的範囲では、本発明のパネルの多重層の外層または芯部層は、乾燥成分の全重量を基準として、約３５重量％から５８重量％の反応性粉末、３４重量％から４９重量％のセラミック球状微粒子、および６重量％から１７重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から、またはこれに代えて、乾燥成分の全重量を基準として、約４２重量％から６８重量％の反応性粉末、２３重量％から４３重量％のセラミック球状微粒子、１．０重量％まで、好ましくは０．２重量％から１．０重量％のポリマー球状微粒子、および５重量％から１５重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。乾燥成分に加える水および超可塑剤の量は、個々の製造方法の工程を考慮して必要となる望ましいスラリーの流動性を実現させるように調製される。標準的な水の添加率は、反応性粉末の重量の３５％から７０％の範囲であり、超可塑剤のそれは、反応性粉末の重量の１％から８％の範囲である。
【００４９】
外側の層の乾燥成分は、反応性粉末（水硬性セメント、硫酸カルシウムα半水和物、ポゾラン、および石灰）、セラミック球状微粒子、ポリマー球状微粒子、および耐アルカリ性ガラス繊維であり、外側の層の湿体成分は、水および超可塑剤である。この乾燥成分と湿体成分混ぜ合わせて、本発明のパネルの外側の層が製造される。
【００５０】
パネルに優れた固定性能と切断性能を提供するためにポリマー球状微粒子を相当量組み込むパネルの外側の層において、パネルの外側の層におけるポリマー球状微粒子の体積分率は、好ましくは、乾燥成分全体積の７％から１５％の範囲内である。本発明のパネルの外側の層は、好ましくは、乾燥成分の全重量の約５４重量％から６５重量％の反応性粉末、乾燥成分の全重量の２５重量％から３５重量％のセラミック球状微粒子、乾燥成分の全重量の０．５重量％から０．８重量％のポリマー球状微粒子、および乾燥成分の全重量の６重量％から１０重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。
【００５１】
一般的範囲では、その外側の層は、乾燥成分の全重量を基準として、約４２重量％から６８重量％の反応性粉末、２３重量％から４３重量％のセラミック球状微粒子、１．０重量％までのポリマー球状微粒子、および５重量％から１５重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。
【００５２】
乾燥成分に加える水および超可塑剤の量は、個々の製造方法の工程を考慮して必要となる望ましいスラリーの流動性を実現させるように調製される。標準的な水の添加率は、反応性粉末の重量の３５％から７０％の範囲であり（釘打ち適性を改良しようとする場合は６０％より多くする）、超可塑剤の添加率は、反応性粉末の重量の１％から８％の範囲である。外側の層の好ましい厚さは、１／３２インチから４／３２インチ（０．８ｍｍから３．２ｍｍ）の範囲内である。外側の層を１つだけ使用する場合、外側層の厚さは、パネルの全厚さの３／８未満とすべきである。
【００５３】
芯部および外側の層の両方において、ガラス繊維は、約５μｍから２５μｍ（マイクロメートル）、標準的には、約１０μｍから１５μｍ（マイクロメートル）の直径を有するモノフィラメントである。モノフィラメントは、例えば、１００本の繊維のストランドを組み合わせて約５０本のストランドを含有する粗紡糸とするようにいくつかの方法で束にされる。ガラス繊維の長さは、好ましくは、約１インチから２インチ（２５ｍｍから５０ｍｍ）であり、一般には、０．２５インチから３インチ（６．３ｍｍから７６ｍｍ）であり、繊維の性質はパネルの平面内でふぞろいである。
【００５４】
別の態様において本発明は、これまで説明した剪断耐性のパネルを製造する方法に関するものである。反応性粉末（すなわち、硫酸カルシウムα半水和物、水硬性セメント、活性ポゾラン、および石灰）、および球状微粒子（セラミック単独またはセラミックとポリマー球状微粒子の混合物）の水性スラリーを用意し、次にパネルの型の中で薄い層を析出させ、その間、そのスラリーを短く切り刻んだガラス繊維と組み合わせて、均一に混合した芯部の材料を製造する。
【００５５】
第３の実施形態においては、パネルの全部の層（すなわち、芯部および１つまたは複数の外側の層）を同じ方法を使用して形成する。芯部の層に適切な剪断に対する強さを提供しつつ、優れた釘打ち適性を有する外側の層を提供するために、芯部層用の水性スラリーは、セラミック球状微粒子のみまたはセラミックとポリマー球状微粒子の混合物のいずれかを含有し、外側の層用のスラリーは、芯部で使用するより多い量のポリマー球状微粒子を含有する。
【００５６】
【発明の実施の形態】
前述のように、強風または地震の負荷によって生ずる剪断力に対する耐性を要求する建築基準を満足させる必要があるところでは、合板および耐水性樹脂でコーティングされた強靱で堅固な構造用外壁パネル（ＯＳＢ）にとって代わることができる構造用パネルが必要である。
【００５７】
そのような性能が必要でないところでは、パネルは剪断力を支えるように設計されないので、紙を上張りした石膏シート、ガラスのマットを上張りした石膏シート、非建造物用のセメントベースのパネル等の通常の被覆パネルを使用することができる。合板およびＯＳＢは剪断荷重に対する必要な性能を提供することができるが、それらは水をかけられたとき寸法の安定性がなく、腐食または虫に攻撃されることもある。さらに、合板およびＯＳＢのパネルを使用するときはかなりの追加の費用をかけてそれらの上にさらなる耐水性のパネルを張って湿気からそれらを護ることが必要である。その後に外装の仕上げ層を塗布することができる。
【００５８】
対照的に、本発明のパネルは、耐水性、非燃焼性、寸法安定性、および合板またはＯＳＢの被覆パネルを使用するときに、必要な２つの層に取って代るに十分な強さがあり、化粧漆喰等の外装仕上げ層を新しいパネルに直接塗布することができる。そのパネルは木製パネル用に使用される道具で切断でき、釘またはねじで骨組みに固定することができる。望ましい場合は、凸条および溝条（例えば、「あり」および「あり溝」）の構造法が可能である。
【００５９】
本発明のパネルを製造するために使用する主要な出発材料は、硫酸カルシウムα半水和物、セメント、ポゾラン材料、耐アルカリ性ガラス繊維、セラミック球状微粒子、および、ポリマー球状微粒子である。
【００６０】
〔硫酸カルシウム半水和物〕
本発明のパネルに使用する硫酸カルシウム半水和物は、天然に存在する鉱物（硫酸カルシウム二水和物：ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏ）である石膏鉱石から製造される。他に指示しない限り、「石膏」とは、硫酸カルシウムの二水和物の形を指す。採掘した後、原料の石膏は、熱処理して無水物である硫酸カルシウムとなるが通常は硫酸カルシウム半水和物ＣａＳＯ4・１／２Ｈ2Ｏとなる。
【００６１】
この半水和物はα半水和物およびβ半水和物と呼ばれる２つの認知された形態を有する。これらは、その物理的性質および価格に基づいて様々の用途に選択される。両方の形とも水と反応して硫酸カルシウムの二水和物を形成する。β半水和物は密度の低いミクロ構造を形成し、低密度の製品向けに選ばれる。α半水和物は、β半水和物によって形成されるものより高い強さと密度を有するより濃密なミクロ構造を形成する。
【００６２】
硫酸カルシウムα半水和物、水硬性セメント、ポゾラン、および石灰を本発明に従う量で含有する反応性粉末の混合物が、高品位の長期間の耐久性を有するパネルを生成することが見出されているので、α半水和物は、本発明の被覆パネル用として好ましい。
【００６３】
〔水硬性セメント〕
ＡＳＴＭは、「水硬性セメント」を次のように、すなわち、水との化学的相互作用によって凝結および硬化し、それが水中で可能なセメント、と定義している。建設および建築産業で使用される水硬性セメントにはいくつかのタイプがある。水硬性セメントの例としては、ポルトランドセメント、高炉スラグセメントおよび過硫酸化セメント等のスラグセメント、スルホアルミン酸カルシウムセメント、高アルミナセメント、膨張セメント、白色セメント、急速凝結および硬化セメント等がある。
【００６４】
硫酸カルシウム半水和物は、水との化学的相互作用によって凝結および硬化するが、本発明のコンテキストにおいては、水硬性セメントの一般的定義の中には含まれない。前記の水硬性セメントは、全て本発明のパネルを製造するのに使用することができる。水硬性セメントと密接に関係する最も一般的で広く使用されている水硬性セメントは、ポルトランドセメントとして知られている。
【００６５】
ＡＳＴＭは、「ポルトランドセメント」を、通常は、「１つまたは複数の硫酸カルシウムの形を中間付加物として含有する本質的に水硬性ケイ酸カルシウムからなるクリンカー（硬質れんが）を粉砕することによって製造した水硬性セメント」として定義している。
【００６６】
ポルトランドセメントを製造するには、石灰石と粘土質岩石および粘土の均質な混合物をキルン（かま）の中で高温に熱してクリンカーを製造し、これを次にさらに処理する。その結果ポルトランドセメントの以下４つの主たる相、すなわち、ケイ酸三カルシウム（３ＣａＯ・ＳｉＯ2、またＣ3Ｓとも記す）、ケイ酸２カルシウム（２ＣａＯ・ＳｉＯ2、またＣ2Ｓとも記す）、アルミン酸３カルシウム（３ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3、またＣ3Ａとも記す）、およびアルミノ鉄酸４カルシウム（４ＣａＯ・Ａｌ2Ｏ3・Ｆｅ2Ｏ3、またＣ4ＡＦとも記す）が生成する。
【００６７】
ポルトランドセメント中に少量存在するその他の化合物としては、硫酸カルシウムおよびその他のアルカリ硫酸複塩、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等がある。
【００６８】
ポルトランドセメントの認定されている様々な等級の中でタイプＩＩＩのポルトランドセメント（ＡＳＴＭの分類）が、その粉末度によって大きな強さを提供することが見出されているために本発明のパネルを製造するのに好ましい。その他に、高炉スラグセメントおよび過硫酸化セメント等のスラグセメント、スルホアルミン酸カルシウムセメント、高アルミナセメント、膨張セメント、白色セメント、調整凝結セメントおよびＶＨＥセメント等の急速凝結および硬化セメントを含む認定された等級の水硬性セメントおよび別タイプのポルトランドセメント等もまた本発明のパネルを製造するために首尾よく使用することができる。スラグセメントおよびスルホアルミン酸カルシウムセメントはアルカリ性が低く、これらもまた本発明のパネルを製造するには好ましい。
【００６９】
〔繊維〕
ガラス繊維は、普通は絶縁材として使用されるが様々な基質の補強材としても使用されている。繊維自身は、それなしでは脆性の破損を受けやすい材料に張力を与える。その繊維も荷重がかかったときは破壊するかもしれないが、ガラス繊維を含有する複合体の通常の破損は、その繊維と連続相材料との間の結合の劣化および破損によって起こる。
【００７０】
したがって、補強繊維が長時間複合体の延性と強さを増す能力を保持しなければならない場合は、そのような結合は重要であるといえる。ガラス繊維強化セメントは時間の経過によって強さを失うが、それはセメントが硬化する際に生成する石灰がガラスに影響を与えることに起因することが知られている。
【００７１】
そのような影響を克服することが可能な１つの方法は、ガラス繊維をポリマー層等の保護層で被覆することである。一般的にはそのような保護層は、石灰の影響に耐えることができるが、本発明のパネルにおいては強さが減少することが見出されており、したがって、保護層は好ましくない。
【００７２】
石灰の影響を制限するもっと費用のかかる方法は、日本電気硝子（ＮＥＧ）３５０Ｙ等の特別の耐アルカリ性ガラス繊維（ＡＲガラス繊維）を使用することである。そのような繊維は、基質に対する非常に優れた結合強さを提供することが知られており、したがって、本発明のパネル用として好ましい。
【００７３】
そのガラス繊維は、約５μｍから２５μｍ（マイクロメートル）、標準的には、約１０μｍから１５μｍ（マイクロメートル）の直径を有するモノフィラメントである。そのモノフィラメントは、一般に、１００本の繊維を合わせてストランドとし、それを束にして約５０本のストランドを含有する粗紡糸にする。そのストランドまたは粗紡糸は、一般に、例えば、０．２５インチから３インチ（６．３ｍｍから７６ｍｍ）、好ましくは、１インチから２インチ（２５ｍｍから５０ｍｍ）の適当なモノフィラメントまたはモノフィラメントの束に切り刻む。
【００７４】
ガラス繊維と同等の強さは提供しないが、本発明のパネルにあるポリマー繊維を含ませることが可能である。例えば、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリビニルアルコール繊維等のポリマー繊維は、耐アルカリ性ガラス繊維より安価であり、かつ石灰による攻撃を受けにくい。
【００７５】
〔ポゾラン材料〕
既述したように、ポルトランドセメントおよびその他の水硬性セメントの殆どは、水和作用（硬化）の間に石灰を生成する。ガラス繊維に対する影響が減少するように石灰と反応することが好ましい。硫酸カルシウム半水和物は、この硫酸カルシウム半水和物がセメント中のトリカルシウムアルミン酸塩と反応して硬化した製品の望ましくないひびが入るエトリンジャイトを形成することもまた知られている。
【００７６】
これは当業界ではしばしば「サルフェイトアタック」と称している。そのような反応は「ポゾラン」材料を添加することによって防ぐことができるが、これは、ＡＳＴＭ  Ｃ６１８−９７では、「・・・それ自身殆どまたは全くセメント状の価値を持たないシリカ質またはシリカ質の材料およびアルミニウムの材料であるが、微細に分割された形で水分の存在するところでは、常温で水酸化カルシウムと化学的に反応してセメント状の特性を有する化合物を形成する」と定義されている。
【００７７】
しばしば、使用されるポゾラン材料の１つは、シリカヒューム、すなわち、ケイ素金属およびフェロシリコン合金製造の生成物である微細に分割された無定形シリカである。その特徴としては、非常に高いシリカ含量と低いアルミナ含量を有する。軽石、パーライト、珪藻土、凝灰岩、トラス（trass）、メタカオリン、ミクロシリカ、磨り潰した粒状高炉スラグ、フライアッシュ等を含む様々な天然および人工の材料がポゾラン特性を有すると言われている。
【００７８】
シリカヒュームが本発明のパネル用として特に使いやすいポゾランであるが、他のポゾラン材料も使用することができる。シリカヒュームと対比して、メタカオリン、磨り潰した粒状高炉スラグ、および粉砕したフライアッシュはシリカ含量がかなり低く、アルミナ含量が多いが、有効なポゾラン材料になりうる。
【００７９】
シリカヒュームを使用するとき、それは反応性粉末（すなわち、水硬性セメント、硫酸カルシウムα半水和物、シリカヒューム、および石灰）の約５重量％から２０重量％、好ましくは、１０重量％から１５重量％を構成する。別のポゾランに置き換える場合、使用量はシリカヒュームと同様の化学的性能を提供するように選択する。
【００８０】
〔軽量充填材／球状微粒子〕
２つのタイプの球状微粒子を本発明のパネルでは使用する。それらは、
・セラミック球状微粒子と
・ポリマー球状微粒子である。
【００８１】
球状微粒子は、本発明のパネルにおける重要な目的に役立ち、それがないと、パネルは構造用パネルに望まれる場合より重くなる。軽量充填材として使用することによって球状微粒子は、製品の平均密度を低下するのに役立つ。標準的な厚さ１／２インチ、４フィート×８フィート（厚さ１２．７ｍｍ、１．３１ｍ×２．６２ｍ）のパネルが、約９９ポンド（４４．９ｋｇ）未満（好ましくは、８５ポンド（３８．６ｋｇ）以下）の重量となるのに十分な少量の球状微粒子の割合の組成物であることが望ましい。球状微粒子が空洞のときは、それらはマイクロバルーンと呼ばれるときもある。
【００８２】
セラミック球状微粒子は、様々な材料から異なる製造方法を用いて製造することができる。本発明のパネルの充填材の成分として、様々なセラミック球状微粒子を使用することができるが、本発明の好ましいセラミック球状微粒子は、石炭燃焼の生成物として生成され、また、本発明の好ましいセラミック球状微粒子としては、石炭を燃やす施設で見られるフライアッシュの成分がある。例えば、本発明の好ましいセラミック球状微粒子としては、ＰＱコーポレーション製のＥｘｔｅｎｄｏｓｐｈｅｒｅｓ−ＳＧがある。
【００８３】
本発明の好ましいセラミック球状微粒子の化学組成は、主として約５０％から７５％の範囲内のシリカ（ＳｉＯ2）と約１５％から４０％の範囲内のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）であり、３５重量％までのその他の物質を含む。
【００８４】
本発明の好ましいセラミック球状微粒子は、直径が１０μｍから５００μｍ（マイクロメーター）の範囲内、球殻の厚さが一般的には球の直径の約１０％、粒子の密度が、好ましくは、約０．５０ｇ／ｍＬから０．８０ｇ／ｍＬ、を有する空洞の球形粒子である。
【００８５】
本発明の好ましいセラミック球状微粒子は、１５００ｐｓｉ（１０．３ＭＰａ）より大きく、好ましくは、２５００ｐｓｉ（１７．２ＭＰａ）より大きい破砕の強さを有する。
【００８６】
本発明のパネルにおいてセラミック球状微粒子が好ましいのは、主として、それらが殆どの合成ガラス球状微粒子より約３倍から１０倍強いという事実に基づく。加えて、本発明の好ましいセラミック球状微粒子は、熱的に安定であり、本発明のパネルに対して優れた寸法安定性を提供する。
【００８７】
セラミック球状微粒子には、接着剤、シーラント、充填剤、屋根用配合物、ＰＶＣフローリング、ペイント、産業用充填材、高温耐性を有するプラスチック複合体等一連のその他の利用法が知られている。それらは好ましいものであるが、本発明のパネルに軽量と重要な物理的性質を与えるのは、粒子密度および圧縮の強さであるので、球状微粒子が空洞で球形であることが必須ではないことを理解すべきである。別法として、得られるパネルが望ましい性能を満たすことを前提として、多孔質でふぞろいの粒子に置換することができる。
【００８８】
ポリマー球状微粒子もまた殻を有する空洞の球であり、好ましくは、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、ポリ塩化ビニルまたはポリ塩化ビニリデン、またはそれらの混合物等のポリマー材料からなる。その球殻は、製造中にポリマーの殻を拡大するために使用したガスを閉じ込めている可能性がある。ポリマー球状微粒子の外側表面は、炭酸カルシウム、二酸化チタン、雲母（mica）、シリカ、タルク等の何らかのタイプの不活性のコーティングを有することができる。
【００８９】
そのポリマー球状微粒子は、好ましくは、約０．０２ｇ／ｍＬから０．１５ｇ／ｍＬの粒子密度を有し、１０μｍから３５０μｍ（マイクロメートル）の範囲内の直径を有する。ポリマー球状微粒子の存在は、低いパネルの密度と優れた切断適性および釘打ち適性という二重の目的達成を容易にすることが発見されている。
【００９０】
本発明のパネルは全て従来の大工道具を用いて切断することができるが、ポリマー球状微粒子を含有させると釘打ちに対する抵抗が低下する。これは釘を手で打ち込むときに評価できる性質である。空気式釘打ち装置を使用するときは、パネルの釘打ちに対する抵抗は重要度が低く、そのためパネルの強さは手で釘打ちするパネルより高くすることができる。
【００９１】
さらに、セラミック球状微粒子とポリマー球状微粒子の混合物を一定の割合で使用するときは、スラリー（懸濁液）のレオロジー特性の改良およびパネルの乾燥時の曲げ強さの増大に関してシナジー効果が実現されることが発見されている。
【００９２】
本発明の第１の実施形態においては、パネルの厚さ全体にわたってセラミック球状微粒子のみを使用する。そのパネルは、好ましくは、約３５重量％から４２重量％のパネルの厚さ全体に均一に分布しているセラミック球状微粒子を含有する。
【００９３】
本発明の第２の実施形態においては、パネルの厚さ全体にわたって軽量のセラミック球状微粒子およびポリマー球状微粒子の混合物を使用する。望ましい性質を実現させるために、本発明の第２の実施形態のパネルにおけるポリマー球状微粒子の体積分率は、好ましくは、乾燥成分の全体積の７％から１５％の範囲内であり、その組成物の乾燥成分は、反応性粉末（すなわち、水硬性セメント、硫酸カルシウムα半水和物、ポゾラン、および石灰）、セラミック球状微粒子、ポリマー球状微粒子、および耐アルカリ性ガラス繊維である。ポリマー球状微粒子の量は、既述したように、同様の効果を実現させるために、水対反応性粉末の比率を調整することによって変化させることができる。
【００９４】
本発明の第３の実施形態においては、少なくとも１つの外側の層が表面層における釘打ちに対する抵抗を減ずることによって改良した釘打ち適性を有する多層構造をつくる。これは、表面層に水対反応性粉末の高い比率を用いるか、軽量のポリマー球状微粒子の相当量を組み込むか、またはその両方を組み合わせることによって達成させる。
【００９５】
そのパネルの芯部は、軽量充填材として芯部層の厚さ全体にわたって均一に分布しているセラミック球状微粒子のみを含有させてもよく、またはこれに代えて、セラミック球状微粒子とポリマー球状微粒子の混合物を使用するか、あるいは本発明の第２の実施形態におけるように水対反応性粉末の比率を調整することもできる。
【００９６】
パネル外層中の空洞のポリマー球状微粒子の体積の割合は、好ましくは、パネルの製造に使用する乾燥成分の全体積の７％から１５％の範囲内であり、その乾燥成分は、反応性粉末（上で定義したもの）、セラミック球状微粒子、ポリマー球状微粒子、および耐アルカリ性ガラス繊維である。外側の層の好ましい厚さは、１／３２インチから４／３２インチ（０．７５ｍｍから３．２ｍｍ）の範囲内である。１つだけの外層を使用する場合は、好ましくは、パネルの厚さ全体の３／８未満である。
【００９７】
〔調合物〕
本発明の剪断耐性パネルの製造に使用する成分は、水硬性セメント、硫酸カルシウムα半水和物、シリカヒューム等の活性ポゾラン、石灰、セラミック球状微粒子、ポリマー球状微粒子、耐アルカリ性ガラス繊維、超可塑剤（例えば、ポリナフタレンスルホン酸のナトリウム塩）、および水である。
【００９８】
少量の促進剤および／または凝結遅延剤を、生（すなわち未硬化）の材料の凝結特性を制御するために添加することができる。一般的な非限定の添加剤としては、塩化カルシウム等の水硬性セメント用促進剤、石膏等の硫酸カルシウムα半水和物用の促進剤、ＤＴＰＡ（ジエチレントリアミン五酢酸）等の加流遅延材、酒石酸または酒石酸のアルカリ塩（例えば、酒石酸カリウム）、グリコール等の収縮低減剤、同伴ガス等が挙げられる。
【００９９】
本発明のパネルは、耐アルカリ性ガラス繊維および球状微粒子がその中に均一に分布する連続相を含む。その連続相は、好ましくは超可塑剤および／またはその他の添加剤を含む反応性粉末（すなわち、硫酸カルシウムα半水和物、水硬性セメント、シリカヒューム等の活性ポゾラン、および石灰）の水性混合物の硬化によってもたらされる。
【０１００】
本発明の３つの実施形態すべてにおけるこれら反応性粉末の一般的な重量割合および好ましい重量割合は次の通りである。
【０１０１】
【表１】
0004562988.tif 000002
【０１０２】
石灰は、本発明のすべての調合物には必要としないが、石灰を添加することによって高品位のパネルが提供されることが見出されており、その高品位のパネルには、通常約０．２重量％より多い量が添加されている。したがって、殆どの場合、反応性粉末中の石灰の量は、約０．２重量％から３．５重量％とされる。
【０１０３】
本発明の第１の実施形態において、その組成物の乾燥成分は、反応性粉末（水硬性セメント、硫酸カルシウムα半水和物、ポゾラン、石灰）、セラミック球状微粒子、および耐アルカリ性ガラス繊維であり、その組成物の湿体成分は、水と超可塑剤である。本発明のパネルを製造するには、その乾燥成分と湿体成分を組み合わせる。
【０１０４】
セラミック球状微粒子は、パネルの厚さ全体にわたる基板中に均一に分布させる。本発明のパネルは、乾燥成分の全重量の約４９重量％から５６重量％の反応性粉末、乾燥成分の全重量の３５重量％から４２重量％のセラミック球状微粒子、および乾燥成分の全重量の７重量％から１２重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。
【０１０５】
一般的範囲においては、本発明のパネルは、乾燥成分の全重量の約３５重量％から５８重量％の反応性粉末、乾燥成分の全重量の３４重量％から４９重量％のセラミック球状微粒子、および乾燥成分の全重量の６重量％から１７重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。
【０１０６】
乾燥成分に加える水と超可塑剤の量は、個々の製造方法の工程で考慮すべきことを満足させるために必要となる望ましいスラリーの流動性を提供するのに十分なものとする。水の標準的な添加率は、反応性粉末の重量の３５％から６０％の範囲内であり、超可塑剤の標準的な添加率は、反応性粉末の重量の１％から８％の範囲内である。
【０１０７】
ガラス繊維は、約５μｍから２５μｍ（マイクロメートル）、好ましくは、約１０μｍから１５μｍ（マイクロメートル）の直径を有するモノフィラメントである。モノフィラメントは、一般に１００本のモノフィラメントを合わせてストランドとし、約５０本のストランドの粗紡糸になるように束にされる。ガラス繊維の長さは、好ましくは、約１インチから２インチ（２５ｍｍから５０ｍｍ）、一般には、０．２５インチから３インチ（６．３ｍｍから７６ｍｍ）とする。繊維は、パネルの平面内で等方性の機械的な挙動を提供するふぞろいの性質を有する。
【０１０８】
本発明の第２の実施形態は、パネルの厚さ全体にわたって均一に分布するセラミック球状微粒子とポリマー球状微粒子の混合物を含有する。パネルにポリマー球状微粒子を組み込むことは、パネルを従来の大工道具で切断または固定する（釘打ちまたはねじ留めする）ことを可能にするために必要な低密度および延性の組合せを実現させるために役立つことが発見されている。加えて、スラリーのレオロジー特性が、組成物中で空洞セラミックとポリマー球状微粒子を組み合わせて使用することによってかなり改良されることも見出されている。
【０１０９】
したがって、本発明の第２の実施形態において、組成物の乾燥成分は、上記の反応性粉末（水硬性セメント、硫酸カルシウムα半水和物、ポゾラン、および石灰）、セラミック球状微粒子、ポリマー球状微粒子、および耐アルカリ性ガラス繊維とし、組成物の湿体成分は、水および超可塑剤として、この乾燥成分と湿体成分を混ぜ合わせて、本発明のパネルを製造する。
【０１１０】
優れた固定性能と切断性能を実現させるためには、パネル中のポリマー球状微粒子の体積分率は、好ましくは、乾燥成分の全体積の７％から１５％の範囲内とする。
【０１１１】
本発明のパネルは、好ましくは、乾燥成分の全重量の約５４重量％から６５重量％の反応性粉末、乾燥成分の全重量の２５重量％から３５重量％のセラミック球状微粒子、乾燥成分の全重量の０．５重量％から０．８重量％のポリマー球状微粒子、および乾燥成分の全重量の６重量％から１０重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。
【０１１２】
一般的範囲では、本発明のパネルは、乾燥成分の全重量を基準として、約４２重量％から６８重量％の反応性粉末、２３重量％から４３重量％のセラミック球状微粒子、０．２重量％から１．０重量％のポリマー球状微粒子、および５重量％から１５重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。
【０１１３】
乾燥成分に加える水および超可塑剤の量は、個々の製造方法の工程で考慮すべきことを満足させるために必要となる望ましいスラリーの流動性を提供するように調製される。標準的な水の添加率は、反応性粉末の重量の３５％から７０％の範囲であるが、パネルの密度を低下し、釘打ち適性を改良する水対反応性粉末の比率を使用する必要があるときは、６０％から７０％までより多い、好ましくは、６５％から７５％とするようになっている。
【０１１４】
水対反応性粉末の比率は、ポリマー球状微粒子と同様の効果を提供するようにその比率を調整することができるので、どちらかを、または、２つの方法を組み合わせて使用することができる。
【０１１５】
超可塑剤の量は、反応性粉末の重量の１％から８％の範囲である。ガラス繊維は、約５μｍから２５μｍ（マイクロメートル）、好ましくは、約１０μｍから１５μｍ（マイクロメートル）の直径を有するモノフィラメントである。それらは一般に上記のように、束ねてストランドおよび粗紡糸にする。ガラス繊維の長さは、好ましくは、約１インチから２インチ（２５ｍｍから５０ｍｍ）であり、一般には、０．２５インチから３インチ（６．３ｍｍから７６ｍｍ）である。このガラス繊維は、パネルの平面内で等方性の力学的挙動を提供するふぞろいの性質を有する。
【０１１６】
本発明の第２の実施形態においてセラミック球状微粒子の一部の代替として上記の量でポリマー球状微粒子を組み込むことは、複合体の乾燥時の曲げ強さを改良するために役立つ（実施例９参照）。加えて、ポリマー球状微粒子によるセラミック球状微粒子の一部の代替は、一定のスラリー流動性を実現させるために必要な水対反応性粉末の比率を低下させる（実施例１３参照）。セラミック球状微粒子とポリマー球状微粒子の混合物を含有するスラリーは、セラミック球状微粒子のみを含有するものと比較して高品位の流動挙動（作業性）を有するであろう。このことは本発明のパネルの工業的な処理が優れた流動挙動を有するスラリーを使用する必要があるとき、特に重要である。
【０１１７】
本発明の第３の実施形態においては、外側の層が改良された釘打ち適性（固定性能）を有する多層構造のパネルを生成する。これは、相当量のポリマー球状微粒子を外側の層に組み込むか、外側の層における水対反応性粉末の比率を増すか、またはそれらを組み合わせることによって達成する。パネルの芯部は、層の厚さ全体に均一に分布するセラミック球状微粒子を含有させ、またはこれに代えて、セラミック球状微粒子とポリマー球状微粒子の混合物を含有させる。
【０１１８】
芯部層の乾燥成分は、反応性粉末（水硬性セメント、硫酸カルシウムα半水和物、ポゾラン、および石灰）、球状微粒子（セラミック球状微粒子単独またはセラミック球状微粒子とポリマー球状微粒子の混合）、および耐アルカリ性ガラス繊維とし、芯部層の湿体成分は、水および超可塑剤である。
【０１１９】
この乾燥成分と湿体成分を混ぜ合わせて、本発明のパネルの芯部層を製造する。本発明のパネルの芯部は、乾燥成分の全重量の、好ましくは、約４９重量％から５６重量％の反応性粉末、３５重量％から４２重量％の空洞のセラミック球状微粒子、７重量％から１２重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から、またはこれに代えて、約５４重量％から６５重量％の反応性粉末、２５重量％から３５重量％のセラミック球状微粒子、０．５重量％から０．８重量％のポリマー球状微粒子、６重量％から１０重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。
【０１２０】
一般的範囲では、本発明のパネルの芯部層は、乾燥成分の全重量を基準として、約３５重量％から５８重量％の反応性粉末、３４重量％から４９重量％のセラミック球状微粒子、６重量％から１７重量％の耐アルカリ性ガラス繊維により、またはこれに代えて、約４２重量％から６８重量％の反応性粉末、２３重量％から４３重量％のセラミック球状微粒子、１．０重量％まで、好ましくは０．２重量％から１．０重量％のポリマー球状微粒子、５重量％から１５重量％の耐アルカリ性ガラス繊維により形成される。
【０１２１】
乾燥成分に加える水および超可塑剤の量は、個々の製造方法の工程で考慮すべきことを満足させるために必要となる望ましいスラリーの流動性を提供するように調製される。標準的な水の添加率は、反応性粉末の重量の３５％から７０％の範囲とするが、パネルの密度を低下し、釘打ち適性を改良する水対反応性粉末の比率を使用する必要があるときは６０％から７０％までとし、超可塑剤の添加率は、反応性粉末の重量の１％から８％の範囲とする。ポリマー球状微粒子によって得られる同様の効果を得るために水対反応性粉末の比率を調製するときは、スラリーの組成物は、所望の性質を有する本発明のパネルを提供するように調製される。
【０１２２】
外側の層の乾燥成分は、反応性粉末（水硬性セメント、硫酸カルシウムα半水和物、ポゾラン、および石灰）、セラミック球状微粒子、ポリマー球状微粒子、および耐アルカリ性ガラス繊維とし、外側の層の湿体成分は、水および超可塑剤とする。この乾燥成分と湿体成分を混ぜ合わせて、本発明のパネルの外側の層を製造する。パネルに優れた固定性能と切断性能を提供するために空洞のポリマー球状微粒子を相当量パネルの外側の層に組み込む。パネルの外側の層におけるポリマー球状微粒子の体積分率は、好ましくは、乾燥成分全体積の７％から１５％の範囲内である。本発明のパネルの層は、好ましくは、乾燥成分の全重量の約５４重量％から６５重量％の反応性粉末、乾燥成分の全重量の２５重量％から３５重量％のセラミック球状微粒子、乾燥成分の全重量の０．５重量％から０．８重量％のポリマー球状微粒子、乾燥成分の全重量の６重量％から１０重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。
【０１２３】
一般的範囲では、本発明のパネルの外層は、乾燥成分の全重量を基準として、約４２重量％から６８重量％の反応性粉末、２３重量％から４３重量％のセラミック球状微粒子、１．０重量％までのポリマー球状微粒子、５重量％から１５重量％の耐アルカリ性ガラス繊維から形成される。
【０１２４】
乾燥成分に加える水および超可塑剤の量は、個々の製造方法の工程で考慮すべきことを満足させるために必要となる望ましいスラリーの流動性を提供するように調製される。標準的な水の添加率は、反応性粉末の重量の３５％から７０％の範囲であるが、パネルの密度を低下し、釘打ち適性を改良するために水対反応性粉末の比率を調整するときは６０％より多く７０％までとし、超可塑剤の添加率は、反応性粉末の重量の１％から８％の範囲とする。外側の層の好ましい厚さは、１／３２インチから４／３２インチ（０．８ｍｍから３．２ｍｍ）の範囲内であり、１つだけ使用する場合の外層の厚さはパネルの全厚さの３／８未満とする。
【０１２５】
芯部および外側の層において、ガラス繊維は、約５μｍから２５μｍ（マイクロメートル）、好ましくは、約１０μｍから１５μｍ（マイクロメートル）の直径を有するモノフィラメントである。そのモノフィラメントは、一般的には上記のように束にしてストランドまたは粗紡糸にする。その長さは、好ましくは、約１インチから２インチ（２５ｍｍから５０ｍｍ）であり、一般には、０．２５インチから３インチ（６．３ｍｍから７６ｍｍ）である。このガラス繊維は、パネルの平面内で等方性の力学的挙動を提供するふぞろいの性質を有する。
【０１２６】
〔本発明のパネルの製作〕
水硬性セメント、硫酸カルシウムα半水和物、および球状微粒子を乾燥状態で適当なミキサーで混合される。
【０１２７】
次に、水、超可塑剤（例えば、ポリナフタレンスルホン酸のナトリウム塩）、およびポゾラン（例えば、シリカヒュームまたはメタカオリン）を別のミキサー内で１分〜５分間混合する。必要な場合は、この段階でスラリーの凝結特性を制御するために凝結遅延剤（例えば、酒石酸カリウム）を添加する。乾燥成分を、湿体成分を含有するミキサーに加えて２分〜１０分間混合し、滑らかで均一なスラリーを形成する。
【０１２８】
そのスラリーは、均一な混合物を得る目的に合わせていくつかの方法でガラス繊維と一緒にすることができる。そのガラス繊維は一般に短い長さに切り刻んだ粗紡糸の形をしたものである。好ましい実施形態においては、スラリーと切り刻んだガラス繊維は、パネルの型に同時に吹き付ける。
【０１２９】
好ましくは、吹きつけは、特別な模様を持たない均一なパネルまで積み上がった約０．２５インチ（６．３ｍｍ）までの厚さおよび１／４インチから１インチ（６．３ｍｍから２５．４ｍｍ）の厚さを有する薄い層を薄い層を生成するため複数の工程で行われる。
【０１３０】
例えば、１の吹付け作業では、６回の長さ方向および幅方向の吹き付けの工程によって３フィート×５フィート（０．９１ｍ×１．５２ｍ）のパネルが生成される。各層が堆積したら、スラリーとガラス繊維の緊密な接触が達成されることを確保するためにローラーを使用してもよい。また、これの層は、ローラーがけの後スクリードバー（施工機械用バー）またはその他の手段で水平にならすことができる。
【０１３１】
一般的にはスラリーを霧化するために圧縮空気を使用する。噴霧ノズルからスラリーが出るとき、当該スラリーは、スプレーガンに備わっているチョッパー機構により粗紡糸から切断されたガラス繊維と混合する。スラリーとガラス繊維の均一な混合物が、上記のようにパネルの型の中で堆積する。
【０１３２】
本発明の第３の実施形態においては、パネルの外側表面層は、パネルを骨組みに取り付けるために使用する留め金具を容易に打ち込むことができるように、相当量のポリマー微粒子を含有している。そのような層の好ましい厚さは、約１／３２インチから４／３２インチ（０．８ｍｍから３．２ｍｍ）である。パネルの芯部を作製する上記と同じ方法を、パネルの外側の層を吹き付けるのにも使用することができる。
【０１３３】
スラリーとガラス繊維の混合物を堆積させる別の方法では、パネル製造技術に詳しい人であれば気付くであろう。例えば、各パネルをつくるのにバッチ法を使用するよりも、類似のやり方で連続シートを調製し、材料が十分に凝結した後に、所望の大きさのパネルに切断することができる。
【０１３４】
例えば、多くの用途において、羽目板においては、パネルは垂直の骨組みに釘打ちまたはねじ留めされる。建築物の下張り床または床の下張り材として使用されるパネル等のある用途においては、パネル、好ましくは、凸条および溝条の構造法によって生成されるが、パネルは、型に嵌めてパネルを生成する際にパネルの端を形作るかまたは使用前にルーター（くり抜き機）で凸条および溝条をカットすることによってつくることができる。その凸条および溝条は、好ましくは、図３および図４に示すように、本発明のパネルの容易に設置できるよう先細にする。
【０１３５】
【実施例】
〔第１実施例〕
表Ａに示す混合組成物を使用して吹付ける方法によってパネルを、型に嵌めて生成した。スラリー密度の測定値は６９．８ポンド／立法フィート（１１１８ｋｇ／ｍ3）であった。表Ａに示す７．１％の繊維重量割合は、パネル中３％の繊維体積に相当する。注型したパネルは、プラスチックシートで覆い、１週間硬化するままにした。
【０１３６】
１週間後、そのパネルを型から取り出し、大きさが、曲げ強さの評価用には４インチ×１２インチ（１０１．６ｍｍ×３０４．８ｍｍ）、釘引張り力の評価用には６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）、および側面留め金具抵抗の評価用には４インチ×１０インチ（１０１．６ｍｍ×２５４ｍｍ）の試験片に切断した。
【０１３７】
その試験片を２つの組に分けた。第１の組からの試験片をプラスチックの袋に入れ、湿気条件下で２８日間硬化し、試験の前にさらに華氏１３１度（５５℃）のオーブン中で４日間乾燥した。そのオーブンで乾燥した試験片は、６３．３ポンド／立法フィート（１０１３ｋｇ／ｍ3）の密度を有することがわかった。ＡＳＴＭ  Ｃ９４７による曲げ強さの測定値は、２９２７ポンド／平方インチ（２０．２ＭＰａ）であることがわかった。Ｒ．  Ｔｕｏｍｉ  ａｎｄ  Ｗ．  ＭｃＣｕｔｃｈｅｏｎ  の論文、ＡＳＣＥ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ、Ｊｕｌｙ  １９７８に記載されているＡＳＴＭ  Ｄ  １７６１の修正版によって測定したときの１−５／８インチ（４１．２８ｍｍ）の長さのねじの側面留め金具抵抗は、５４２．４ポンド（２４６．５ｋｇ）であることがわかった。ＡＳＴＭ  Ｃ４７３によって測定した釘引張り力は、７２９．６ポンド（３３１．６ｋｇ）であることがわかった。
【０１３８】
第２の組からの試験片をプラスチックの袋に入れ、湿気条件下で２８日間硬化し、次に華氏１３１度（５５℃）のオーブン中で４日間乾燥し、最後に、試験前にさらに水中に４８時間浸した。その浸した試験片は、７２．６ポンド／立法フィート（１１６２ｋｇ／ｍ3）の密度、２５３４ポンド／平方インチ（１７８．５ｋｇ／ｃｍ2）の曲げ強さ、４５３．２ポンド（２０６ｋｇ）の側面留め金具抵抗、および７７９．５ポンド（３５４ｋｇ）の釘引張り力を有することがわかった。
【０１３９】
【表２】
0004562988.tif 000003
【０１４０】
〔第２実施例〕
ＡＳＴＭ  Ｄ１０３７によって作製したパネルの水中浸漬（５５℃のオーブン乾燥の後）の効果を試験し、競争相手の構造用外壁パネル（ＯＳＢ）および合板パネルの性能と比較した。４インチ×１０インチ（１０１．６ｍｍ×２５４ｍｍ）の試験片を水中に２４時間浸漬し、その後、各パネルの水の吸収および水膨張を測定した。結果を表Ｂに示す。
【０１４１】
【表３】
0004562988.tif 000004
【０１４２】
本発明のパネルは、ＯＳＢまたは合板のいずれよりずっと少ない水を吸収し、膨張もずっと少なかったことがわかる。したがって、本発明のパネルは、木材をベースとしたパネルが必要とするような水分に対する保護を必要としないはずである。
【０１４３】
〔第３実施例〕
剪断荷重のもとでのパネルの破損は、留め金具、すなわち、釘またはねじのところで起こり得る。破損に対する抵抗は、第１実施例で記したＡＳＴＭ  Ｄ１７６１の修正版によって測定することができる。その試験は被覆パネル試料に取り付ける骨組み部材に荷重を与える。破損にいたる荷重を測定する。本発明のパネルを構造用外壁パネル（ＯＳＢ）および合板と比較するためにその試験を実施した。結果を表Ｃに示す。
【０１４４】
【表４】
0004562988.tif 000005
【０１４５】
上の試験の結果は、特に釘を留め金具として使用したとき、本発明のパネルが試験をした構造用外壁パネル（ＯＳＢ）および合板より破損前に、より大きい荷重に耐えることを示す。
【０１４６】
〔第４実施例〕
パネルに適用される別の試験では試料のパネルから留め金具を抜き取るために必要な力を測定する。このような試験は、ＡＳＴＭ  Ｄ１７６１−８８およびＡＰＡ試験法Ｓ−４によって行った。結果を表Ｄに示す。
【０１４７】
【表５】
0004562988.tif 000006
【０１４８】
この結果は構造用外壁パネル（ＯＳＢ）または合板との関連で本発明のパネルが優れたまたは少なくとも同等の性能を提供することを示す。
【０１４９】
〔第５実施例〕
本発明のパネルの１つの可能性のある用途は、建築物のフローリングパネルである。フローリングパネルの性能は、ＡＳＴＭ  Ｅ６６１およびＡＰＡ試験法Ｓ−１によって測定することができる。厚さが０．７５インチ（１９．１ｍｍ）、大きさが２フィート×４フィート（６１０ｍｍ×１２１９ｍｍ）のパネルを中央の間隔が１６インチ（４０６．４ｍｍ）である２インチ×１０インチ（５０．８ｍｍ×２５４ｍｍ）の梁の上に支える。梁と梁の中間に荷重をかけ、破損および欠陥がでるまでの最大荷重を測定する。本発明の３つのパネルの試験を行った。結果を表Ｅに示す。
【０１５０】
【表６】
0004562988.tif 000007
【０１５１】
ＡＰＡが評価するスタード−Ｉ−フロアパネル（Sturd-I-Floor  Panels）の基準は、最大静止荷重が、５５０ポンド（２５０ｋｇ）、上記衝撃後で４００ポンド（１８１．８ｋｇ）である。許容されるたわみは、静止荷重および上記衝撃後の両方とも０．０７８インチ（１．９８ｍｍ）である。本発明のパネルは、明らかに優れた性能を示している。したがって、本発明のパネルは、床板の下敷の目的でも使用できるが、それだけではなく、むしろ建築物のフローリングパネルとして使用することができる。
【０１５２】
〔第６実施例〕
この実施例は、本発明の組成物を使用して作製したパネルの曲げ強さについての老朽化を促進する影響（長期強さ）を説明する。本発明のパネルで得られた老朽化が促進された結果を、従来技術の反応性粉末の混合物を含有する組成物を用いて作製したパネルの性能の促進される老朽化と比較する。
【０１５３】
従来技術の反応性粉末の混合物は、組成物中に硫酸カルシウムα半水和物を含有していない。表Ｆ．１の中で、混合物Ａと混合物Ｂは、本発明の組成物であり、一方、混合物Ｃおよび混合物Ｄは、従来技術の反応性粉末を含有する組成物である。上記の４つの反応性粉末の混合物は、次の通りである：
◆  混合物Ａ：  硫酸カルシウムα半水和物、タイプＩＩＩポルトランドセメント、シリカヒューム、および石灰
◆  混合物Ｂ：  硫酸カルシウムα半水和物、タイプＩＩＩポルトランドセメント、メタカオリン、および石灰
◆  混合物Ｃ：  タイプＩＩＩポルトランドセメント、水冷高炉スラグ、およびＮＳＲ（従来技術の反応性粉末の混合物）；および
◆  混合物Ｄ：  タイプＩＩＩポルトランドセメント、およびシリカヒューム（従来技術の反応性粉末の混合物）。
【０１５４】
混合物Ａおよび混合物Ｂにおいては、スラリーの凝結を遅延させるために反応性粉末（硫酸カルシウムα半水和物、タイプＩＩＩポルトランドセメント、シリカヒューム、および石灰）の全重量の０．０７％の割合で酒石酸カリウムを添加した。
【０１５５】
混合物Ｃにおいては、オキシカルボン酸をベースにした凝結制御剤（電気化学工業株式会社製）を反応性粉末（すなわち、タイプＩＩＩポルトランドセメント、スラグ、およびＮＳＲ）の全重量の０．８０％の割合で添加した。ＮＳＲは、アルミン酸カルシウムおよび無機硫酸塩からなる収縮性の優れた混和材料で、全体の硬化時間の短縮を補助する。
【０１５６】
表Ｆ．１に示した４つの混合物組成物について、前記の吹付け法を利用して３フィート×５フィート（０．９１ｍ×１．５２ｍ）のパネルを、型に嵌めて生成した。全てのパネルは、Ｘ−Ｙ平面にふぞろいに分布している長さが１．５７インチ（４０ｍｍ）の耐アルカリ性ガラス繊維を含有させた。型に嵌めて生成したパネルは、プラスチックシートで覆い、１週間硬化するままにしておいた。
【０１５７】
１週間後、そのパネルを型から取り出し、曲げ強さの評価用に、大きさが４インチ×１２インチ（１０１．６ｍｍ×３０４．８ｍｍ）の試験片に切断した。各パネルからの試験片を少なくとも６つの組に分けた。その試験片を湿った袋の中で２８日間硬化し、さらに華氏１３１度（５５℃）のオーブン中で４日間乾燥した。
【０１５８】
第１の組からの試験片は、オーブンからそれらを取り出した後、たわみの試験（ＡＳＴＭ  Ｃ  ９４７）を行った。相当する結果を表Ｆ．２に報告する。乾燥したパネルの性能は同等であった。残り５つの組からの試験片は、それぞれ７日、１４日、２１日、５６日、および１１２日老朽化が促進したときの曲げ強さを測定するためにとっておいた。老朽化の過程を促進するために４インチ×１２インチ（１０１．６ｍｍ×３０４．８ｍｍ）の試験片を６０℃（華氏１４０度）の水中に最大１１２日の持続時間で浸漬した。試験片を異なる時間間隔で取り出し、たわみ試験（ＡＳＴＭ  Ｃ  ９４７）における破壊係数および最大たわみの試験をした。たわみ試験における最大たわみは、ピーク荷重に対応する試験片荷重点の変位と定義される。混合物Ｄに属する試験片については、１１２日の促進老朽化試験は、遂行できなかった。
【０１５９】
破壊係数（曲げ強さ）保持率の結果を図１Ａに示す。本発明の反応性粉末の混合物（混合物Ａおよび混合物Ｂ）を含有するパネルが、従来技術の反応性粉末を使用して作製したパネルと比較して本質的に優れていたことがわかる。本発明のパネルは、１１２日の促進老朽化期間の終わりに、始めの強さの８０％より多くの破壊係数を保持していた。
【０１６０】
他方、従来技術の日本の反応性粉末の混合物（混合物Ｃ）は、促進老朽化期間の２８日未満で始めの強さの殆ど５０％を失った。同様に、従来技術のポルトランドセメントとシリカヒュームの混合物（混合物Ｄ）によるパネルは、促進老朽化期間の２８日未満で始めの強さの殆ど６０％を失った。
【０１６１】
最大たわみ保持率の結果を図１Ｂに示す。重ねて、本発明の反応性粉末の混合物（混合物Ａおよび混合物Ｂ）を含有するパネルの性能が、従来技術の反応性粉末の混合物を使用して作製したパネルに本質的に優れていることに気付くことができる。本発明のパネルは、１１２日の促進老朽化期間の終わりに、始めのたわみの８０％より多くの最大たわみ保持率を保持していた。
【０１６２】
他方、従来技術の反応性混合物（混合物Ｃおよび混合物Ｄ）を使用して作製したパネルは、促進老朽化期間の２８日の終わりで著しくもろくなり、始めのたわみのわずか約２０％しか保持していなかった。これらの結果から、本発明のパネルは、従来技術の反応性粉末の混合物を使用して製造したパネルとは対照的に、時間が経っても強さと延性を維持するということが結論づけられた。
【０１６３】
【表７】
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【０１６４】
【表８】
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【０１６５】
〔第７実施例〕
第１実施例に従い、横３２インチ縦４８インチ（横８１．３ｍｍ縦１２１．９ｍｍ）、厚さ０．５インチ（１２．７ｍｍ）の寸法を有する本発明のパネルを作製した。そのパネルは、剪断に対する強さ（またはラッキング強さ）を測定するために、ＡＳＴＭ  Ｅ７２の修正版に従って試験をした。同じ寸法を有する他のパネルは、構造用外壁パネル（ＯＳＢ）、合板、および本発明のパネルについては、中間のスタッド上に８ｄの釘で中心から６インチ（１５２ｍｍ）のところに１２インチ（３０４ｍｍ）の間隔を置いて釘打ちし、一方、Ｄｕｒｏｃｋ（登録商標）セメントパネル（US  Gypsum  Company米国ギピス社）については、周辺および中間のスタッドの両方に中心から８インチ（２０３．２ｍｍ）のところに釘打ちした以外は、同じ方法を用いて試験をした。
【０１６６】
合板パネルとＤｕｒｏｃｋ（登録商標）パネルは、繊維の性質がかかる力に対して平行および直角の両方のものについて試験をした。本発明のパネルは、長さ１．５７インチ（４０ｍｍ）の不連続のガラス繊維を３％の公称繊維体積で含有していた。そのパネルは、２８日間の乾燥条件下で試験をした。他のパネルもまた試験したときは乾燥条件下であった。
【０１６７】
その剪断に対する強度試験の結果を図２の棒グラフに示す。本発明のパネルの優れた性能が、特にＤｕｒｏｃｋ（登録商標）セメントパネルによって支えられる荷重と比較すると明らかである。
【０１６８】
〔第８実施例〕
本発明のパネル、Ｄｕｒｏｃｋ（登録商標）外装セメントボード、ＯＳＢおよび合板の試料を、ＡＳＴＭ  Ｇ２１に従って耐カビ性の試験を行った。表Ｇの結果は、本発明のパネルがカビ類の成長を全く支えないことを明白に示している。他方、ＯＳＢパネルおよび合板パネルは、カビ類の成長に対して著しく劣る耐性を有する。
【０１６９】
【表９】
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【０１７０】
〔第９実施例〕
異なる量のセラミック球状微粒子とポリマー球状微粒子を含有し、一定の密度を提供する厚さが半インチ（１２．７ｍｍ）の６つのパネルを、前述の方法でその手順に従って、型に嵌めて生成した。その６つの混合物の混合割合を表Ｈに示す。
【０１７１】
混合物はすべて、スラリーの凝結を遅延させるために反応性粉末（既に定義した）の全重量に基づいて０．０７重量％の酒石酸カリウムを含有していた。パネルはすべてＸ−Ｙ平面にふぞろいに分布する長さが１．５７インチ（４０ｍｍ）のガラス繊維を含有していた。
【０１７２】
使用したセラミック球状微粒子はＰＱコーポレーション（PQ  Corporation）製のＥｘｔｅｎｄｏｓｐｈｅｒｅｓ−ＳＧであり、ポリマー球状微粒子は、ピアスアンドスティーブンスコーポレーション（Pierce  ＆  Stevens  Corporation）製のＤｕａｌｉｔｅ  ＭＳ７０００であった。
【０１７３】
表Ｈもまた、水対反応性粉末の比率がポリマー球状微粒子の含量が増加するのに伴い減少することを示している。パネルは、プラスチックシートで覆い２８日間硬化させた。そのあと、横４インチ（１０１．６ｍｍ）縦１２インチ（３０４．８ｍｍ）の大きさの１０個の屈曲性の試験片をカットし、華氏１３１度（５５℃）に維持したオーブン中で４日間乾燥した。
【０１７４】
５個の屈曲性の試験片は、オーブン乾燥のすぐ後で試験を行い（２８日オーブンで乾燥）、残りは、水中に４８時間浸した後試験を行った（２８日湿潤）。曲げ試験は、ＡＳＴＭ  Ｃ９４７に従って実施した。様々の混合物の結果が表Ｇの中で比較される。
【０１７５】
その結果から、オーブン乾燥の曲げ強さは、混合物中のポリマー球状微粒子含量の増加に伴って増加することが明らかである。この観察された増加は、主として繊維と連続相の間の高められた相互作用によるものである。したがって、この実施例は、ポリマー球状微粒子の好ましい範囲においては、複合体の乾燥曲げ強さが増加することを示す。
【０１７６】
【表１０】
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【０１７７】
【表１１】
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【０１７８】
〔第１０実施例〕
表Ｊに示す混合物組成物を使用し、吹付け法でパネルを、型に嵌めて生成した。スラリーの凝結を遅延させるため反応性粉末の０．０７重量％の割合で酒石酸カリウムを添加した。スラリーの測定密度は、６９．８ポンド／立法フィート（１１１８ｋｇ／ｍ3）であった。そのパネルには、Ｘ−Ｙ平面にふぞろいで分布する長さが１．５７インチ（４０ｍｍ）のガラス繊維を含有させた。型に嵌めて生成されたパネルは、プラスチックシートで覆い、１週間硬化するままにした。
【０１７９】
１週間後、そのパネルを型から取り出し、大きさが、曲げ強さの評価用には４インチ×１２インチ（１０１．６ｍｍ×３０４．８ｍｍ）、釘引張り力の評価用には６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）、および側面留め金具抵抗の評価用には４インチ×１０インチ（１０１．６ｍｍ×２５４ｍｍ）の試験片に切断した。その試験片を２つの組に分けた。
【０１８０】
第１の組からの試験片をプラスチックの袋に入れ、湿気条件下で２８日間硬化し、試験の前にさらに華氏１３１度（５５℃）のオーブン中で４日間乾燥した。そのオーブンで乾燥した試験片は、６３．３ポンド／立法フィート（１０１３ｋｇ／ｍ3）の密度を有することがわかった。ＡＳＴＭ  Ｃ９４７による曲げ強さの測定値は、２９２７ポンド／平方インチ（２０６ｋｇ／ｃｍ2）であることがわかった。Ｒ．Ｔｕｏｍｉ  ａｎｄ  Ｗ．ＭｃＣｕｔｃｈｅｏｎ  の論文、ＡＳＣＥ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ、Ｊｕｌｙ  １９７８  に記載されているＡＳＴＭ  Ｄ１７６１の修正版によって測定したときの１−５／８インチ（４１．２８ｍｍ）の長さのねじの側面留め金具抵抗は、５４２．４ポンド（２４６．５ｋｇ）であることがわかった。ＡＳＴＭ  Ｃ４７３によって測定した釘引張り力は、７２９．６ポンド（３３１．６ｋｇ）であることがわかった。
【０１８１】
第２の組からの試験片をプラスチックの袋に入れ、湿気条件下で２８日間硬化し、次に華氏１３１度（５５℃）のオーブン中で４日間乾燥し、最後に、試験前にさらに水中に４８時間浸した。その浸した試験片は、７２．６ポンド／立法フィート（１１６２ｋｇ／ｍ3）の密度、２５３４ポンド／平方インチ（１７８．５ｋｇ／ｃｍ2）の曲げ強さ、４５３．２ポンド（２０６ｋｇ）の側面留め金具抵抗、および７７９．５ポンド（３５４ｋｇ）の釘引張り力を有することがわかった。
【０１８２】
【表１２】
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【０１８３】
〔第１１実施例〕
表Ｋに示す混合物組成物を使用し、吹付け法でパネルを、型に嵌めて生成した。ポゾランがシリカヒュームであった第１０実施例との比較のため、この実施例のパネルを作製するための反応性粉末の混合物に使用したポゾランは、メタカオリンにした。スラリーの凝結を遅延させるため反応性粉末の０．０７重量％の割合で酒石酸カリウムを添加した。そのパネルには、Ｘ−Ｙ平面にふぞろいで分布する長さが１．５７インチ（４０ｍｍ）のガラス繊維を含有させた。スラリーの測定密度は、６７．５ポンド／立法フィート（１０８１ｋｇ／ｍ3）であった。
【０１８４】
注型したパネルは、プラスチックシートで覆い、１週間硬化するままにした。１週間後、そのパネルを型から取り出し、大きさが、曲げ強さの評価用には４インチ×１２インチ（１０１．６ｍｍ×３０４．８ｍｍ）、釘引張り力の評価用には６インチ×６インチ（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ）、および側面留め金具抵抗の評価用には４インチ×１０インチ（１０１．６ｍｍ×２５４ｍｍ）の試験片に切断した。その試験片を２つの組に分けた。
【０１８５】
第１の組からの試験片をプラスチックの袋に入れ、湿気条件下で２８日間硬化し、試験の前にさらに華氏１３１度（５５℃）のオーブン中で４日間乾燥した。そのオーブンで乾燥した試験片は、６３．７ポンド／立法フィート（１０１９ｋｇ／ｍ3）の密度を有することがわかった。ＡＳＴＭ  Ｃ９４７による曲げ強さの測定値は、２７４７ポンド／平方インチ（１９３．５ｋｇ／ｃｍ2）であることがわかった。Ｒ．  Ｔｕｏｍｉ  ａｎｄ  Ｗ．  ＭｃＣｕｔｃｈｅｏｎ  の論文、ＡＳＣＥ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ、  Ｊｕｌｙ  １９７８  に記載されているＡＳＴＭ  Ｄ１７６１の修正版によって測定したときの１−５／８インチ（４１．２８ｍｍ）の長さのねじの側面留め金具抵抗は、５６９．２ポンド（２５８．７ｋｇ）であることがわかった。ＡＳＴＭ  Ｃ４７３によって測定した釘引張り力は、６８１．６ポンド（３０９．８ｋｇ）であることがわかった。
【０１８６】
第２の組からの試験片をプラスチックの袋に入れ、湿気条件下で２８日間硬化し、次に華氏１３１度（５５℃）のオーブン中で４日間乾燥し、最後に、試験前にさらに水中に４８時間浸した。その浸した試験片は、７０ポンド／立法フィート（１１６２ｋｇ／ｍ3）の密度、２５４５．５ポンド／平方インチ（１７９．３ｋｇ／ｃｍ2）の曲げ強さ、５８８ポンド（２６７．３ｋｇ）の側面留め金具抵抗、および６２５ポンド（２８４ｋｇ）の釘引張り力を有することがわかった。
【０１８７】
【表１３】
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【０１８８】
〔第１２実施例〕
フローリングへの用途の望ましい形としては、パネルの端に凸条及び溝条の型を持たせればよい。好ましい凸条及び溝条の型を図３で図解する。その凸条及び溝条は、下にある骨組みと直角をなす端のパネルとパネルのジョイントでパネルの端の支えとなっている。その凸条及び溝条は、隣接するパネルの端の差異に基づく移動を制限する。その結果、隣接するパネルの間のジョイントは、それがない場合は建築基準によって必要となる飼物なしで作製することができる。
【０１８９】
その凸条及び溝条は、１つのパネルには溝条を、隣接するパネルには最初のパネルの溝条にはまる対応する凸条を作製して形成させる。厚さ３／４インチ（１９．１ｍｍ）のパネルの凸条及び溝条の実際の寸法を図４に示す。厚さが１／２インチ（１２．７ｍｍ）および５／８インチ（１５．９ｍｍ）のパネルに対しても凸条及び溝条作製することができる。
【０１９０】
凸条及び溝条は、液体状態のときにパネルをその形に形作ることによってパネルを型に嵌めて作製することができ、または、凸条及び溝条は、型に嵌めて生成して硬化した後にルーター（くり抜き機）で凸条及び溝条にカットすることによってつくることができる。
【０１９１】
本発明のパネルは、その強さ、延性、および軽量のおかげでその端のところで凸条及び溝条の型を採用することができ、それは次いで従来の工事用留め金具で釘打ちまたはねじ留めすることができる。従来技術によるセメントパネルを補強する繊維では、従来の留め金具で固定することができる凸条及び溝条を有するパネル端を採用するのには重くてもろすぎた。
【０１９２】
〔第１３実施例〕
次の試験結果は、ポリマー微粒子をパネルに添加することまたは水対反応性粉末の比率を増加することの釘打ち適性に対する効果を示す。表Ｌに示す組成物を使用して厚さ０．５インチ（１２．７ｍｍ）のパネルを調製した。釘打ち適性は、５０本の８ペニー釘（ＡＳＴＭ  Ｆ１６６７−９７  ＮＬＣＭＳタイプの釘）を打ち込み、それぞれの釘を打ち込むために必要としたハンマー打ちの回数および十分に打ち込むことができずに曲がってしまった釘の数を記録することによって測定した。高い水対反応性粉末の比率を使用するかまたはポリマー球状微粒子を添加したときハンマー打ちの平均回数が減少することが見出された。曲がってしまった釘の数は下の表Ｍに見られるようにきわだって減少した。
【０１９３】
【表１４】
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【０１９４】
【表１５】
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【０１９５】
水対反応性粉末の比率を増加すること（左側の縦の２列を比較）もまた、釘打ち適性を改良する効果を有すると結論づけることができる。したがって、水対反応性粉末の比率の増加を使用してポリマー微粒子で可能な改良を提供することができる。別法として、場合によっては両方の取り組み方を組み合わせることができる。
【０１９６】
本発明を１つまたは複数の特定の実施形態に関して述べたが、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明に様々な変更を加えることができることを、当業者なら理解するであろう。これらの実施形態およびそれらの変形は、前記の特許請求の範囲に入るものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （Ａ）および（Ｂ）は、第６実施例の試験結果をグラフで示したものである。
【図２】  第７実施例で報告した試験結果の棒グラフである。
【図３】  凸条及び溝条のパネルを示す。
【図４】  図４は、厚さ３／４インチ（１９．１ｍｍ）のパネルの凸条及び溝条の形状を示す図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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