(57)【要約】繊維マット間に挟持され、両マットと対向する凝結石膏芯材製の石膏ボードを備える耐水性構造のパネルであって、前記両マットのうち一方の開放面は、水性コーティング組成物としてその表面に塗布される無機色素と、疎水性の耐紫外線高分子ラテックス接着剤と、必要に応じて無機接着結合剤との組合せにより予備コーティングされ、水性コーティング組成物が乾燥して固められると、マットのほとんど全ての繊維がコーティングから突出して見えない程度にマットが被覆される。
2006524762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）石膏芯材を形成する石膏スラリーを、繊維からなる予備コーティングされたマットに接触させ、
（２）予備コーティングされたマットはコーティングされた面とコーティングされていない面とを有し、該マットのコーティングされていない面を前記石膏芯材に接着し、
前記予備コーティングされたマットは、無機色素（ｉ）と、疎水性の耐紫外線高分子ラテックス接着剤（ｉｉ）と、必要に応じて無機結合剤（ｉｉｉ）との組合せを含み、
（３）該石膏スラリーを硬化し前記石膏芯材を形成することによって作製される耐水性構造のパネルであって、
前記予備コーティングされたマットは多孔性を有し、前記パネルの作製時において、前記石膏芯材から前記予備コーティングされたマットを通って水を蒸発させることの可能なパネル。
【請求項２】
請求項１に記載のパネルにおいて、
前記マットは、約１０〜１６μｍの公称直径のガラス繊維を含むパネル。
【請求項３】
請求項２に記載のパネルにおいて、
前記マットの基本重量は、コーティングされていない状態で、９３ｍ２（１０００平方フィート）につき４．５４〜１３．６４ｋｇ（１０〜３０ポンド）であるパネル。
【請求項４】
請求項１に記載のパネルにおいて、
０．０２８ｍ３（１立方フィート）につき１８．１４〜２４．９５ｋｇ（４０〜５５ポンド）の密度を有しているパネル。
【請求項５】
請求項１に記載のパネルにおいて、
前記コーティングの重量は９３ｍ２（１０００平方フィート）につき約１８．１４〜５４．４３ｋｇ（４０〜１２０ポンド）であるパネル。
【請求項６】
請求項５に記載のパネルにおいて、
前記無機色素は前記コーティング中に約７５〜９９ｗｔ％含有され、前記無機結合剤は前記コーティング中に約０〜２０ｗｔ％含有され、前記疎水性の耐紫外線高分子ラテックス接着剤は前記コーティング中に約１〜１７ｗｔ％含有されているパネル。
【請求項７】
請求項６に記載のパネルにおいて、
前記無機色素は前記コーティング中に約８３〜９５ｗｔ％含有され、前記無機結合剤は前記コーティング中に約０〜１０ｗｔ％含有され、前記疎水性の耐紫外線高分子ラテックス接着剤は前記コーティング中に約１〜１２ｗｔ％含有されているパネル。
【請求項８】
請求項６に記載のパネルにおいて、
前記組合せを水性コーティング組成物として繊維マットの表面に塗布し乾燥することによって前記予備コーティングされたマットが形成され、前記水性コーティング組成物を乾燥し固めることによって前記マットのほとんど全ての繊維が前記コーティングから突出して見えない程度に前記繊維マットが被覆されるパネル。
【請求項９】
（１）２つの繊維マット間に設けられ、凝結石膏芯材を形成するための石膏スラリーを両繊維マットと接触させ、前記両マットのうち一方の開放面が、無機色素（ｉ）と、疎水性の耐紫外線高分子ラテックス接着剤（ｉｉ）と、必要に応じて無機結合剤（ｉｉｉ）との組合せにより予備コーティングされ、前記組合せが水性コーティング組成物として前記開放面に塗布されると共に前記予備コーティングされたマットを形成するために乾燥され、前記組合せが約１７ｗｔ％以下の高分子ラテックス接着固体を含み、前記水性コーティング組成物を乾燥し固めることによって、前記一方のマットの開放面においてほとんど全ての繊維が前記コーティングから突出して見えない程度に同マット上に乾燥コーティングが形成され、
（２）該石膏スラリーを硬化し前記凝結石膏芯材を形成することによって作製される耐水性の構造パネルであって、
前記凝結石膏芯材は、前記芯材の耐水性を向上させるべく十分な量の耐水性添加物を含み、かつ前記予備コーティングされたマットは多孔性を有し、前記パネルの作製中に前記石膏芯材から前記予備コーティングされたマットを通って水を蒸発させることの可能なパネル。
【請求項１０】
請求項９に記載のパネルにおいて、
前記水性コーティング組成物は、固体ベースで少なくとも約７５ｗｔ％の無機色素（１）と、０〜２０ｗｔ％の無機結合剤及び約１〜１２％の疎水性で耐紫外線耐高分子ラテックス接着剤及び（２）水とを含むパネル。
【請求項１１】
請求項１０に記載のパネルにおいて、
前記水性コーティング組成物は、約０．１〜約５ｗｔ％の１又は複数種の添加剤を含み、それらは、増粘剤、分散剤、着色剤、消泡剤、及び防腐剤からなる群より選ばれるパネル。
【請求項１２】
請求項９に記載のパネルにおいて、
前記組合せは、前記マット９３ｍ２（１０００平方フィート）につき約４５．４５ｋｇ（１００ポンド）と同等又はそれよりも少ない量で前記予備コーティングされたマット上にコーティングされるパネル。
【請求項１３】
請求項１２に記載のパネルにおいて、
前記マットの基本重量は、コーティングされていない状態で、９３ｍ２（１０００平方フィート）につき４．５４〜１３．６４ｋｇ（１０〜３０ポンド）であるパネル。
【請求項１４】
請求項１０に記載のパネルにおいて、
前記耐水性添加剤の含有量は少なくとも約０．２ｗｔ％であるパネル。
【請求項１５】
請求項１０に記載のパネルにおいて、
前記耐水性添加剤の含有量は約０．３〜約１０ｗｔ％であるパネル。
【請求項１６】
請求項１４に記載のパネルにおいて、
前記添加剤は、ワックスエマルジョン、ワックス−アスファルトのエマルジョン、ポリ（ビニルアルコール）、ポリシロキサン、シリコネート、及びそれらの混合物からなる群より選ばれるパネル。
【請求項１７】
請求項６又は１０に記載のパネルにおいて、
前記組合せにおいて前記疎水性の耐紫外線高分子ラテックス接着剤は、本質的に（メタ）アクリル酸又は（メタ）アクリル酸エステルのポリマー、或いは（メタ）アクリル酸又は（メタ）アクリル酸エステルの共重合体からなるパネル。
【請求項１８】
請求項１０に記載のパネルにおいて、
９３ｍ２（１０００平方フィート）につき約１１３６ｋｇ（２５００ポンド）を超えない１．２７ｃｍ（１／２インチ）ボード重量を有するパネル。
【請求項１９】
請求項１０に記載のパネルにおいて、
前記一方の繊維マットは本質的にガラス繊維からなり、他方の繊維マットは本質的にガラス繊維と合成繊維の混合物からなるパネル。
【請求項２０】
２つの繊維マット間に設けられ、両繊維マットに接着されている凝結石膏芯材からなる石膏ボードであって、前記マットのうち一方の開放面は、無機色素（ｉ）と、疎水性の耐紫外線高分子ラテックス接着剤（ｉｉ）と、必要に応じて無機接着結合剤（ｉｉｉ）との組合せにより予備コーティングされ、前記予備コーティングされたマットは多孔性を有し、前記パネルの作製時において、前記石膏芯材から前記予備コーティングされたマットを通って水を蒸発させることの可能な石膏ボード。
【請求項２１】
請求項２０に記載の石膏ボードにおいて、
前記組合せを水性コーティング組成物として前記開放面に塗布し、前記水性コーティング組成物を乾燥して固めることよって、前記マットのほとんど全ての繊維が前記乾燥コーティングから突出して見えない程度に乾燥コーティングが前記一方のマット上に形成されている石膏ボード。
【請求項２２】
請求項２０に記載の石膏ボードにおいて、
前記無機色素は前記コーティング中に約７５〜９９ｗｔ％含有され、前記無機接着結合剤は前記コーティング中に約０〜２０ｗｔ％含有され、前記疎水性の耐紫外線高分子ラテックス接着剤は前記コーティング中に約１〜１７ｗｔ％含有されている石膏ボード。
【請求項２３】
請求項２２に記載の石膏ボードにおいて、
前記無機色素は前記コーティング中に約８３〜９５ｗｔ％含有され、前記無機接着結合剤は前記コーティング中に約０〜１０ｗｔ％含有され、前記疎水性の紫耐外線高分子ラテックス接着剤は前記コーティング中に約１〜１２ｗｔ％含有されている石膏ボード。
【請求項２４】
請求項２０〜２３に記載の石膏ボードにおいて、
前記組合せにおいて前記疎水性の耐紫外線高分子ラテックス接着剤は、本質的に（メタ）アクリル酸又は（メタ）アクリル酸エステルのポリマー、或いは（メタ）アクリル酸又は（メタ）アクリル酸エステルの共重合体からなる石膏ボード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維マットにより表面仕上げされた改良型石膏ボード、例えば、ガラス繊維製のマットにより表面仕上げされた石膏ボードに関する。より詳しくは、本発明は、予備コーティングされた繊維マットにより表面仕上げされた石膏ボードに関する。予備コーティングされたマットのコーティングは、無機色素又はフィラーと、疎水性の耐紫外線高分子ラテックス接着剤からなる有機接着剤と、必要に応じて無機接着剤を含む第２接着剤とからなる水性混合物を乾燥させたものである。
【０００２】
本発明では、繊維マットにより表面仕上げされた石膏ボードがその据付時や使用時に紫外線と高湿度又は高水分環境との両方に晒される外装用途において特に有利である。更に別の用途及び使用法は、本明細書にて以下に記載される本発明の詳細な説明により明らかになるであろう。
【背景技術】
【０００３】
凝結石膏の芯材を２枚の仕上紙により挟持してなる石膏壁板のパネルは、部屋の仕切り壁、エレベータ・シャフト、階段の吹き抜け、天井等、建物の建築用資材として従来より使用されてきた。
【０００４】
水分暴露が想定される用途で、紙により表面仕上げされた石膏壁板を用いた場合に付随する問題を抑制し、又は克服するため、先行技術が、何年にも亘り、様々な手法を通じて取り組まれてきた。
【０００５】
この問題に対する一つの手法として、壁面を構成する紙を耐水性材料により処理することが挙げられ、撥水加工と称されることがある。ポリエチレン・エマルジョンは、表面仕上げ用の紙に耐水性を付与する処理に用いられる材料の一例である。そのような処理は、層間剥離の主要因である紙の吸水力の低下により幾重にも積層された紙が層間剥離することを抑止し、かつ、水が紙を通って石膏にまで浸透し表面紙と石膏芯材との結合が破壊されることを抑止するように設計されている。
【０００６】
この問題に対する別の手法として、石膏芯材に耐水性を更に付与できる材料を、同石膏芯材を形成する構造に組み入れることが挙げられる。そのような添加剤は、芯材の吸水傾向を減少させると共に、凝結石膏の溶解性を低下させる傾向にある。そのような添加剤の例として、ワックス−アスファルトのエマルジョンとワックスエマルジョンとが挙げられる。
【０００７】
これらの示唆に基づき作製された石膏壁板が提供されることにより改善されてきたが、それでもなお、より一層の改善が見込まれている。そのような構造であっても、表面の紙が層間剥離したり、水分の分解作用を通じて石膏芯材が腐食したりすることが経験上知られている。耐水性芯材用添加剤としてよく用いられるワックスエマルジョン又はワックス−アスファルトのエマルジョンを含む石膏芯材に温水が作用すると、上記問題が特に悪化する。そうした材料を含む芯材は、室温の水の存在下では比較的良好な耐水性を発揮するものの、温度が２１℃（７０°Ｆ）を超えると耐水性が低下し始め、３８℃（１００°Ｆ）又はそれよりも高くなると消失する傾向にある。
【０００８】
工業的に成功した別の手法として、耐水性凝結石膏芯材を２枚の多孔質繊維マットにより挟持してなる構造パネルが提供されている（米国特許第４，６４７，４９６号明細書参照）。マットの好ましい構造として、ランダムなパターンでガラス繊維を配向し、これを樹脂接着剤により固めたガラス繊維マットが記載されている。このようなパネルは、紙材料に替えて、石膏芯材の表面仕上げに繊維マットを用いる点で、従来構成の石膏壁板とは異なる。そのような構造では、凝結石膏が芯材から繊維マット表面材の少なくとも途中まで延びて、石膏とマットとが一体に付着／結合されている。
【０００９】
前述の‘４９６特許に記載された耐水性のガラス製マットにより表面仕上げされた石膏ボードは、耐水紙製の表面材により覆われた耐水性石膏ボードと比較してはるかに高い耐水性等の耐候性を備えていることが、広範囲に亘る屋外試験によって示された。米国特許第５，３９７，６３１号明細書に記載されるように、こうした技術に関し、最近の更なる改善の一つとして、繊維マットにより表面仕上げされた石膏ボードを高分子ラテックスによりコーティングしたものが挙げられる。液体及び蒸気のバリヤ（約１．２ｐｅｒｍｓの蒸気透過度（ＡＳＴＭ、Ｅ−９６））として作用するコーティングは、約１５〜約３５ｗｔ％の樹脂固体と、約２０〜約６５ｗｔ％のフィラーと、約１５〜約４５ｗｔ％の水とを含む水性コーティング組成物からなり、９３ｍ２（１０００平方フィート）につき少なくとも２２．７ｋｇ（５０ポンド）、例えば９３ｍ２（１０００平方フィート）につき約４９．９ｋｇ（１１０ポンド）の固体荷重を得るように塗布される。この特許の使用にあっては、好ましい樹脂として、ユノカル社のユノカル化学事業部より７６ＲＥＳ１０１８の商標名で市販される高分子ラテックスが挙げられる。同樹脂は、スチレン−アクリル系共重合体であり、比較的低い膜形成温度を有している。この樹脂から形成される水性コーティング組成物は、繊維マットにより表面仕上げされた石膏ボードに対して、ボードが作製されるまで塗布されない。塗布された後のコーティングは、約１４９℃（３００°Ｆ）〜約２０４℃（４００°Ｆ）の温度で効率良く乾燥される。必要に応じて、樹脂の膜形成温度を下げるための合体剤を用いてもよい。
【００１０】
更に最近、驚くほどに効果的な耐水性を有し、マット上に主に無機コーティングを有する、繊維マットにより表面仕上げされた石膏ボードが開発された（本願明細書中に参考として組み込まれる米国特許公開第２００２０１５５２８２号明細書参照）。石膏ボードの作製に用いられるマットは、主に無機コーティングによって予備コーティングされ、その予備コーティングされた繊維マットは、石膏ボードの製造において表面材の少なくとも一つとして用いられる。驚くことに、予備コーティングされたマットについて、その上部に設けられるコーティングは、ボードの製造中にマットを水蒸気が通過するのに十分な多孔性を有しているが、想像以上に効果的な耐水性をボードに付与している。ボードの製造に予備コーティングされたマットを用いることで、ボードの製造が大幅に簡素化された。このコーティングは、無機色素（色素性フィラー材料）と、有機接着剤と、高分子ラテックス接着剤とからなる。特に、このコーティングは、無機色素と、高分子ラテックス接着剤である第１の結合剤と、無機接着剤である第２の結合剤とからなる水性混合物を乾燥（硬化）させたものである。乾燥重量ベースで、第１の高分子ラテックス接着剤は、コーティングに対し重量比で約５．０％以下を占め、第２の無機結合剤は、コーティングの全重量に対し重量比で少なくとも約０．５％占めている。
【００１１】
第２の無機結合剤としては、酸化カルシウム、珪酸カルシウム、硫酸カルシウム、酸塩化マグネシウム、酸化硫酸マグネシウム、又は、水酸化アルミニウム等の無機化合物を含むことが好ましい。一実施形態において、第２の結合剤は、無機色素がアルミニウム三水和物、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、酸化マグネシウム、又は、幾らかの粘度及び砂を含むように、無機色素中に含まれる固有の成分として存在している。コーティング中に含まれる高分子ラテックス接着剤に対する無機色素の重量比は、一般的に１５：１を超える値である。
【００１２】
こうしたボード構造に使用する特定の高分子ラテックス接着剤としては、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレンブタジエンスチレン（ＳＢＳ）、エチレン塩化ビニル（ＥＶＣｌ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶｄＣ）、修飾されたポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、及びポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）等が挙げられる。市販のボード構造に用いられる高分子ラテックスとしては、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）ラテックスが挙げられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
これらの示唆に基づき作製されたボードは、内装用途としては優れた耐水性を示すものの、外装用途としての機能を十分に発揮することができなかった。長期に亘る暴露試験の結果、紫外線暴露に起因するＳＢＲ樹脂の劣化が、ボードの外装用途としての機能の悪化に寄与していることが判明した。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の目的、特徴、及び利点は、以下に示される添付図面中の例示や、本発明の特定の実施形態についてその詳細な説明により明らかになるであろう。図面は、極めて模式的であり、必ずしも縮尺通りではないが、その代わりに本発明の特徴を強調して示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に示すように、本発明の耐水性構造パネル１０は、好ましくは共にそれらの主要部がガラス繊維マットである少なくとも１枚、好ましくは２枚の繊維マット１４，１６の網目に凝結石膏ボードの芯材２３を絡ませることにより製造される。少なくとも一方のマットの（必要に応じて両マット）の表面は、無機色素又はフィラーと、適正レベルの疎水性を有する耐紫外線高分子ラテックス接着剤（疎水性の耐紫外線高分子ラテックス）である有機接着剤と、必要に応じて無機接着剤である第２の結合剤との組合せ（例えば混合物）からなる水性コーティング組成物の乾燥（熱硬化）コーティング（図中番号１５で示される）により予備コーティングされている。「予備コーティング」とは、以下に更に詳細に定義されるように、本発明の石膏ボードを作製するためマットを使用する前に、最初は水性コーティング組成物を該マットの表面に塗布しこれを乾燥した接着コーティングを意味している。
【００１６】
必ずしも全ての耐紫外線高分子ラテックス接着剤が本発明の使用に適しているわけではない。ポリマー接着剤において、以下に詳細に述べられる簡易試験により判定すれば十分なレベルの疎水性を呈すると共に、無機色素又はフィラーと必要に応じて用いられる無機接着剤との組合せにおいても、以下に詳細に述べられる簡易試験により判定すれば以下に引用される使用レベルで所望の多孔性を呈する場合を除いて、予備コーティングされた繊維マットに対して本発明のコーティング組成物を用いることは適切でない。
【００１７】
本願明細書及びクレームを通じて使用される“疎水の”や“疎水性”といった用語は、以下に記載されるＣｏｂｂ値を判定する試験において、３分間Ｃｏｂｂ値が約１．５ｇ未満、好ましくは約０．５ｇ未満であるポリマーを含むことを意味している。
【００１８】
いずれにしても、本発明の石膏ボードの作製に用いられる予備コーティングされた繊維マットは、上述された固体成分を含む水性コーティング組成物を、９３ｍ２（１０００平方フィート）のマットにつき、乾燥重量ベースで少なくとも約１８．２ｋｇ（４０ポンド）、通常は、２０．４ｋｇ（４５ポンド）〜４５．４ｋｇ（１００ポンド）同繊維マットに塗布して作製される。一般に、ガラス繊維マットの厚さに応じて、少なくとも約２２．７ｋｇ（５０ポンド）と同等の値の乾燥コーティングが存在している。
【００１９】
出願人らは、所望の疎水性を有する特定の耐紫外線ラテックス樹脂を見出し、特に外装用途に有用な改良型石膏パネルの最終的な製造に際し、予備コーティングされた繊維マットを作製するのにその樹脂が有用であることを明らかにした。かなり驚くべきことに、出願人らは、所定の組成条件の範囲内でそのような疎水性の耐紫外線ラテックス樹脂（ポリマー）からなる組成物によりコーティングされたマットが、本発明に係る石膏ボードの作製に用いるのに十分な多孔性を有していること、及び、そのような予備コーティングされた繊維マットにより高い耐候性の石膏ボードが作製できることを観察した。
【００２０】
また、石膏ボードの芯材は耐水性添加剤を含むことが好ましく、コーティングされたマットにより表面仕上げされたボードは、９３ｍ２（１０００平方フィート）のボード表面積（１／２ボード）につき約１１３６ｋｇ（２５００ポンド）と同等の重量を有している。
【００２１】
本発明の予備コーティングされた繊維マットを備える石膏ボードは、優れた耐候性を有しているため、日光に晒され続けたり、水との接触及び高湿度雰囲気が長期に亘る屋外で使用する際に、安定な基材として有効期限が制限されることなく使用することができる。
【００２２】
高湿度条件下での性能が向上することに加え、本発明のガラス繊維マットにより表面仕上げされた石膏ボードは、とりわけ耐火性についても、主に無機コーティングがマット上を覆うことによって高められている。
【００２３】
本発明に係る耐水性構造パネルの石膏芯材は、基本的に、石膏壁板、乾式壁体、石膏ボード、石膏木摺、石膏外壁として知られる石膏構造体製品に使用されるものと同じである。そのような製品の芯材は、水性石膏スラリーを形成するための焼石膏としても知られる無水硫酸カルシウム又は硫酸カルシウム半水和物（ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ）の粉末と水とを混合した後、スラリー混合物を水和させる、又は比較的固い材料である硫酸カルシウム二水和物（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）に変性させることによって形成される。このような製品の芯材は少なくとも約８５ｗｔ％の凝結石膏からなるものの、本発明は、芯材中に含まれる石膏の量をどのような値にも限定するものではない。
【００２４】
構造パネルの凝結石膏芯材を形成する組成物は必要に応じて様々な添加物を含むことができ、そうした添加物として、例えば、凝結促進剤、凝結遅延剤、発泡剤、補強繊維、分散剤等が挙げられる。
【００２５】
また、本発明の石膏芯材は、芯材の耐水性を向上させるため、１又は複数種の添加剤を含むことが好ましい。特に、本発明での用途に相応しいコーティングされた繊維マットにより表面仕上げされた石膏ボードは、耐水性を有する石膏芯材を含むことが好ましい。石膏芯材に耐水性を付与する手段としては、芯材を形成する石膏組成物中に、水分劣化に対する耐性、例えば、石膏組成物の耐溶解性が向上する１又は複数種の添加剤を含めることが好ましい。
【００２６】
石膏製品の耐水性を向上させるのに有効であると報告されたものの例として、少量のポリ（酢酸ビニル）を含む又は含まないポリ（ビニルアルコール）；金属樹脂酸塩；通常はエマルジョンとして提供されるワックス又はアスファルト又はそれらの混合物；ワックス及び／又はアスファルト及びコーンフラワー及び過マンガン酸カリウムの混合物；石油及び天然アスファルトや、コールタールや、例えばポリ（酢酸ビニル）、ポリ（塩化ビニル）、酢酸ビニルと塩化ビニルとアクリル樹脂との共重合体等の熱可塑性合成樹脂といった水に不溶な熱可塑性有機材料；金属ロジン石鹸、水溶性アルカリ土類金属塩、及び未処理燃料油の混合物；エマルジョン状の石油ワックスと、未処理燃料油、パインタール、及びコールタールのいずれか一つとの混合物；未処理燃料油とロジンとの混合物；芳香族イソシアネート及びジイソシアネート；例えば米国特許第３，４５５，７１０号明細書、第３，６２３，８９５号明細書、第４，１３６，６８７号明細書、第４，４４７，４９８号明細書、及び第４，６４３，７７１号明細書に記載される有機ポリシロキサン；ダウコーニング社からダウコーニング７７２として市販されるシリコネート；ワックスエマルジョン及びワックス−アスファルト・エマルジョンであって、それらが硫酸カリウム、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等の材料を含むか或いは含まないもの；油溶性である溶融ワックス及びアスファルトの混合物に水分散性の乳化剤を加えたものと、ポリアリルメチレン縮合生成物のアルカリスルホン酸塩を分散剤として含む溶液とを混合して作製されるワックス−アスファルト・エマルジョン、等が挙げられる。これらの添加剤の混合物を使用してもよい。
【００２７】
幾つかの材料の混合物、即ち、上述したようなポリ（ビニルアルコール）、シリコネート、ワックスエマルジョン、及びワックス−アスファルト・エマルジョンのうちの一つ又は複数種の混合物を、本願明細書に組み入れられた前記米国特許第３，９３５，０２１号に記載される石膏製品の耐水性を向上させるために使用してもよい。
【００２８】
繊維マットにより表面仕上げされた石膏ボードについて、その芯材の密度は、一般に、０．０２８ｍ３（１立方フィート）につき約１８ｋｇ（４０ポンド）〜２５ｋｇ（５５ポンド）、更に言えば、０．０２８ｍ３（１立方フィート）につき約２１ｋｇ（４６ポンド）〜約２２．７ｋｇ（５０ポンド）である。当然、必要ならば、特定の用途において、より高い密度を有する芯材、より低い密度を有する芯材を使用してもよい。所定の密度を有する芯材の製造は、例えば、芯材を形成する水性石膏スラリー中に適当な量の発泡体（石鹸）を混入して、又は成形により実現することができる。
【００２９】
本発明によれば、石膏ボードの芯材の少なくとも一つの表面は予備コーティングされた繊維マットに面している。試験によって、出願人らは、繊維マットのコーティングが基本的には水に通さないことを究明した。驚くことに、このコーティングは、ボード製造中に石膏芯材を形成する水性石膏スラリー中の水を蒸気の状態で通過させ、蒸発させるのに十分な多孔性を有している。このようにして、コーティングされたマットが予め作製されると共に、、マットにより表面仕上げされた石膏ボードの作製に使用される。
【００３０】
予備コーティングされた繊維マットにより表面仕上げされた石膏ボードは、よく知られるように、水を過剰に含む水性石膏スラリーを形成し、堆積した石膏スラリーから離間して配向されるコーティングされたマット表面と共に、予備コーティングされた繊維マットからなる移動中のウェブ上において水平方向に石膏スラリーを載置することによって効率的に製造される。好ましい実施形態では、例えばガラスと合成繊維の混合物とからなるガラスマット又は前処理されたマットを除き、必要に応じて予備コーティングされた繊維マットにすることのできる繊維マットからなる別の移動中のウェブが、水性石膏スラリーの開放面上に載置される。加熱により、焼石膏が水和して固まるときに、予備コーティングされたマットを余剰の水が通り抜けて蒸発する。
【００３１】
繊維マットは繊維材料を含み、該繊維材料は、繊維マットの隙間とその隙間に充填される石膏芯材の一部との間で、機械的な連結を通じて石膏ボードの芯材を形成する凝結石膏との間で強い結合を形成することができる。そのような繊維材料の例としては、例えばガラス繊維等の無機材料（１）、合成樹脂の繊維（２）、及びそれらの混合物（３）等が挙げられる。予備コーティングされたマットの作製のために、ガラス繊維のマットを調製することが好ましい。マットは、連続した又は別々の撚糸や繊維から形成されてもよく、織物又は不織布から形成されてもよい。例えば細く切断された撚糸と連続した撚糸とからなる不織マットは十分に使用でき、織物材料よりも低コストで済む。そうしたマットを形成する撚糸は、通常、一体構造を形成するため適切な接着剤により一体結合される。繊維マットの厚さは、例えば、約０．２５ｍｍ（１０ミル）〜約１．０２ｍｍ（４０ミル）の範囲に設定することができ、約０．３８ｍｍ（１５ミル）〜約０．８９ｍｍ（３５ミル）の厚さが一般に適している。上述した繊維マットはよく知られ、多くの形態で市販されている。
【００３２】
本発明で使用される予備コーティングされたマットの作製に相応しい適切な繊維マットの一つとして、細く切断された不織布やガラス繊維をランダムなパターンで配向し、これをユリアホルムアルデヒド樹脂接着剤等の樹脂結合剤により一体に結合してなるガラス繊維マットが挙げられる。この種のガラス繊維マットは、例えば、マンヴィルビルディング社からＤＵＲＡ−ＧＬＡＳＳという商標で、また、エルク社からＢＵＲ或いはシングル・マットとして市販されている。構造建築の用途に有用な石膏ボードの製造に相応しいコーティングされたマットについてその一例として、公称厚さが０．８４ｍｍ（３３ミル）であり、直径が約１３〜１６μｍのガラス繊維が用いられ、例えば、公称直径１３μｍの繊維で作製されたジョンズマンヴィルマット（マット７５９４）が適している。しかしながら、特定の構造用途では、厚さのより大きいマットや、より大径の繊維が有用であり、直径が約１０μｍのガラス繊維を含み、公称厚さが０．５０８ｍｍ（２０ミル）のガラス繊維マットについても本発明の使用には適している。本発明に有用なコーティングされたマットの作製に適するマットは、一般に、その表面積が９３ｍ２（１０００平方フィート）につき約４．５４ｋｇ（１０ポンド）〜１３．６１ｋｇ（３０ポンド）の重量を有する。
【００３３】
一般に、排他的ではないが、本発明で使用する予備コーティングされたマットの基材として用いられるガラス繊維マットは、湿った状態で、フードリニアマシン上で任意の有効幅の不織布からなる連続的なウェブ状に形成される。極度に希釈された貯蔵品の載置部を数リニアフィート有し、それに続く高真空の水除去部を数リニアフィート有する上方に傾斜するワイヤが好適に使用される。続いて、カーテンコータに引き継がれて、ガラス繊維結合剤を塗布し、余剰の水を除去して、接着剤を硬化することにより、互いに密着したマット構造が形成される。
【００３４】
本発明で用いられる予備コーティングされたマットの作製に相応しい上述した繊維マットの開放面に塗布されるコーティング組成物としては、主成分となる無機色素又はフィラーと、疎水性の耐紫外線高分子ラテックス接着剤からなる有機結合剤と、必要に応じて、無機接着剤である第２の無機結合剤とからなる水性化合物が挙げられる。２つの本質的な成分の乾燥重量ベース（１００％）で、有機結合剤は少なくとも約１％〜約１７％以下の重量を有し、その残りが無機色素又はフィラーといった無機物である。必要に応じて、第２の無機結合剤の重量は、乾燥（硬化）コーティングの総重量の少なくとも約０．５％であることが好ましいが、同コーティングの重量の約２０％以下であることも示される。高分子ラテックス接着剤（有機）結合剤に対する無機色素又はフィラーの重量比は１５：１を超えてもよく、幾つかの例では２０：１を超えてもよいが、少なくとも約５：１が一般的である。
【００３５】
従って、本発明に有用な予備コーティングされたマットの作製に適するコーティング組成物は、言及した３つの成分の乾燥重量ベース（１００％）で、約７５〜９９％の無機色素又はフィラーを含み、より一般的には約８３〜９５％の無機色素又はフィラーを含み、また、約０〜２０％の無機接着剤を含み、より一般的には約０〜１０％含み、また、約１〜１７％の疎水性の耐紫外線高分子ラテックス接着剤（有機結合剤）を含み、より一般的には約１〜１２％を含むことができる。
【００３６】
また、二つの本質的な成分に必要に応じて一つの成分を加えた水性コーティング組成物は、該組成物に対して所望のレオロジー的な物性（例えば粘度）を与えるために十分な量の水と、必要に応じて、着色剤（例えば色素）、増粘剤又は流動制御剤、消泡剤、分散剤及び防腐剤等の他の成分とを含む。この場合、水は、繊維マットの表面や隙間への保持力のため、前記組成物の適用につき採用される形態に適している。使用にあたって、コーティング組成物中に含まれるそのような他の成分の総量が、通常は０．１〜５％の範囲であり、一般には、前記３つの言及した成分の約２％以下である。
【００３７】
予備コーティングされたマットの作製にあっては、水性コーティング組成物を繊維マット基板に塗布するため任意の方法を採用することができ、該方法としては、例えば、ローラーコーティング、カーテンコーティング、ナイフコーティング、スプレーコーティング等が挙げられる。マットに対する水性コーティング組成物の塗布に続いて、通常は、熱による該組成物の乾燥（硬化）を行うことで、予備コーティングされたマットを形成する。このようにして作製された予備コーティングマットは液体不透過性であるものの、水蒸気の透過についてはこれを許容する。本発明の実に驚くべき態様は、本発明のコーティング組成物、即ち、疎水性の耐紫外線高分子ラテックス接着剤を一成分として含む組成物を用いて作製された予備コーティングマットが、連続処理による石膏ボードの作製に用いるのに十分な多孔性を備えるということである。
【００３８】
上述したように、無機の色素又はフィラーはコーティング組成物の主要成分を構成する。本発明に有用なコーティングされたマットの作製に適する無機色素の例としては、地中の石灰石（炭酸カルシウム）、粘土、砂、雲母、滑石、石膏（硫酸カルシウム二水和物）、アルミニウム三水和物（ＡＴＨ）、酸化アンチモン、又はこれらのうち２以上の物質を組合せたもの等が挙げられるが、これらに限定されることはない。
【００３９】
一般に、無機色素は微粒子の形で供給される。本発明に有用なコーティングされたマットを作製するのに有効な無機色素であるため、少なくとも約９５％の色素が１００メッシュのワイヤスクリーンを通過できる粒子径を有するべきである。色素にあっては、全てではないにしろ、微粒子の大部分を取り除くことが望ましい。コーティング組成物中に過剰量の微粒子が含まれると、予備コーティングされたマットの多孔性に悪影響を及ぼすことが観察された。無機色素は、約４０μｍの平均粒子径を有する石灰石であることが好ましい。そのような材料は、本願明細書の残り部分全体を通じて、纏めて及び個々に、無機色素又は「フィラー」と称されている。
【００４０】
第２の本質的な成分である疎水性の耐紫外線高分子ラテックス接着剤としては、アクリル酸、メタクリル酸（総じて（メタ）アクリル酸と称す）、それらのエステル（総じて（メタ）アクリル酸塩やアクリロニトリル等と称す）を構成単位とする重合体や共重合体等が挙げられる。
【００４１】
一般に、これらのラテックスは、エチレン化された不飽和モノマーのエマルジョン重合により生成される。そのようなモノマーとしては、（メタ）アクリル酸、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリル酸、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリル酸、２−ヒドロキシブチル（メタ）アクリル酸、メチル（メタ）アクリル酸、エチル（メタ）アクリル酸、プロピル（メタ）アクリル酸、イソプロピル（メタ）アクリル酸、ブチル（メタ）アクリル酸、アミル（メタ）アクリル酸、イソブチル（メタ）アクリル酸、ｔ−ブチル（メタ）アクリル酸、ペンチル（メタ）アクリル酸、イソアミル（メタ）アクリル酸、ヘキシル（メタ）アクリル酸、ヘプチル（メタ）アクリル酸、オクチル（メタ）アクリル酸、イソオクチル（メタ）アクリル酸、２−エチルヘキシル（メタ）アクリル酸、ノニル（メタ）アクリル酸、デシル（メタ）アクリル酸、イソデシル（メタ）アクリル酸、ウンデシル（メタ）アクリル酸、ドデシル（メタ）アクリル酸、ラウリル（メタ）アクリル酸、オクタデシル（メタ）アクリル酸、ステアリル（メタ）アクリル酸、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリル酸、ブトキシエチル（メタ）アクリル酸、エトキシジエチレングリコール（メタ）アクリル酸、ベンジル（メタ）アクリル酸、シクロヘキシル（メタ）アクリル酸、フェノキシエチル（メタ）アクリル酸、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリル酸、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリル酸、メトキシエチレングリコール（メタ）アクリル酸、エトキシエトキシエチル（メタ）アクリル酸、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリル酸エステル、メトキシポリプロピレングリコール（メタ）アクリル酸、ジシクロペンタジエン（メタ）アクリル酸、ジシクロペンタニル（メタ）アクリル酸、トリシクロデカニル（メタ）アクリル酸、イソボルニル（メタ）アクリル酸、及びボルニル（メタ）アクリル酸等が挙げられる。前記（メタ）アクリル酸モノマーと共重合可能な他のモノマーとして、一般に、少量のスチレン、ジアセトン（メタ）アクリルアミド、イソブトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、ｔ−オクチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ´−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリロイルモルホリン；例えば、ヒドロキシブチルビニルエーテル、ラウリルビニルエーテル、セチルビニルエーテル、及び２−エチルヘキシルビニルエーテル等のビニルエーテル；マレイン酸エステル；フマル酸エステル；及び同様の化合物が挙げられる。
【００４２】
疎水性の耐紫外線高分子ラテックス接着剤の主原料は（メタ）アクリル酸高分子ラテックスであることが好ましく、該（メタ）アクリル酸エステル高分子ラテックスは、例えばアクリル酸及び／又はメタクリル酸のメチルやエチルやブチルエステル等といった低分子アルキルエステルであり、そのようなエステルと、耐紫外線（メタ）アクリル酸高分子ラテックスの作製に適している公知の他のエチレン化された不飽和共重合可能な少量のモノマー（例えばスチレン等）との共重合体を使用してもよい。他の適切なコモノマーは酢酸ビニルであり、酢酸ビニルは、例えば、アクリル酸ブチルエステルに対する酢酸ビニルの比が７０／３０又はそれよりも少量のアクリル酸ブチルとのコモノマーとして使用してもよい。
【００４３】
有用な疎水性の耐紫外線高分子ラテックス接着剤についてその一例として、ネオカー（登録商標）アクリル８２０が挙げられる。このネオカー（登録商標）アクリル８２０は、ダウケミカルカンパニー社製の超微粒子径を有する疎水性ラテックスであり、高度に分岐したビニルエステルをアクリル酸に共重合させて生成されることは明白である。他の適切な疎水性の耐紫外線高分子ラテックス接着剤としては、チバスペシャルティーズケミカルコーポレーション社製のグラスコル（登録商標）Ｃ３７やグラスコル（登録商標）Ｃ４４、また、ローム・アンド・ハース社製のロープレックス（登録商標）ＡＣ−１０３４、ダウケミカルカンパニー社製のＵＣＡＲ（登録商標）６２６等が挙げられる。
【００４４】
本願明細書及び特許請求項全体を通じて使用されるように、疎水性の、疎水性、及びそれと同類の用語は、予備コーティングされた繊維マットに対して約１．５ｇ未満の３分間Ｃｏｂｂ値を呈する耐紫外線ポリマーを包含することを意図している。予備コーティングされた繊維マットを作製するため、耐紫外線ポリマーの呈する３分間Ｃｏｂｂ値は約０．５ｇ未満であることが、特に好ましい。樹脂の３分間Ｃｏｂｂ値は、パルプ製紙業界技術協会のＴ４４１法に類似した簡単な手法によって判定される。この手法によれば、コーティングされた試験用マットは、標準的なガラス製マットを水性コーティング製剤によりコーティングし、これを１１０℃（２３０°Ｆ）で２０分間乾燥して作製される。前記コーティング用製剤は、約４０μｍの平均粒子径を有する石灰石（グローバルストーンフィラープロダクツ社製のＧＦＰ１０２又はそれと同等品）の７０重量部と、ラテックス樹脂の１７重量部（乾燥固体ベース）との混合物であり、該混合物を３０秒間十分に混ぜ合わせることで作製される。この水性製剤をナイフコーティング機を用いてマットに塗布することによって、ガラス製マット（標準的なガラス製マットであるジョンズマンヴィルマット７５９４又はそれと同等品）９３ｍ２（１０００平方フィート）につき乾燥重量ベースで約２２ｇのコーティングが得られる。
【００４５】
１３．３３５ｃｍ（５．２５インチ）×１３．３３５ｃｍ（５．２５インチ）である正方形のコーティングされたマットのサンプルが得られ、その重量を測定した後に、１００ｃｍ２のＣｏｂｂリングに固定される。１００ｍｌの温水（４９℃（１２０°Ｆ））をできるだけ速やかにリングに注ぎ、そのまま２分５０秒間静置する。その後、水をリングからできるだけ速やかに（サンプルの他の部分に触れることなく）注ぎ出す。３分経過した時点で、シート状の吸い取り紙を備えるカウチローラーを用いて（前方及び後方に一回転動して）、余分な水分をサンプルから取り除く。その後、サンプルの重量を測定し、重量の増加量を記録する。この試験が再度繰り返され、各重量の増加量の平均値が該サンプルに対する３分間Ｃｏｂｂ値と見なされる。再度述べると、この試験で１．５ｇ以下の３分間Ｃｏｂｂ値を示す耐紫外線ラテックス樹脂だけが本発明での使用に適している。
【００４６】
上述したように、このラテックス樹脂は、予備コーティングされたガラス製マットの作製時に無機フィラーと組合せて使用する際に所定のレベルの気孔率を満たさなければならない。多孔性試験は、上述した方法で作製されたものと同じコーティングされたマットを用いて実施される。多孔性に関する試験は、紙の空気抵抗を測定するためのガーリー法、ＴＡＰＰＩ−Ｔ４６０の手法を改良したものである。この手法では、コーティングされたマットのサンプル（５．０８ｃｍ（２インチ）×１２．７ｃｍ（５インチ））が、ガーレー式デンソメーター４１１０の６．４５２ｃｍ２（１平方インチ）のオリフィスプレート間にクランプ締めされる。内側シリンダは解放されると、それ自体の自重だけで（即ち重力により）降下するようになり、装置の外側シリンダに内側シリンダが入り込み、同内側シリンダの１００ｍｌの目印が外側シリンダに達する（入る）までの間の経過時間（秒で測定される）が記録される。その後、サンプルを反対に向けて（配向させて）試験を繰り返す。気孔率は秒で記録され、各サンプルにつき２回繰り返して得られた値の平均値よりなる。適切な樹脂は、約４５秒未満の気孔率を呈し、約２０秒未満の気孔率を呈することが好ましい。約４５秒よりも高い気孔率では、ボードの硬化時に水蒸気が逃げるための通路を探すときに、コーティングされたマットと石膏芯材の界面において層間剥離（即ち水泡の形成）の発生する虞が極めて高くなる。また、気孔率は、ボード製造時に石膏の流出を最小限にするように、約２秒を上回るようにすることが望ましい。
【００４７】
コーティング組成物中に必要に応じて含まれる成分として無機接着結合剤がある。本発明に有用な予備コーティング繊維マットの作製のためコーティング組成物中に含まれる（複数の）高分子ラテックス接着剤と組合せて使用できる無機接着結合剤の例として、酸化カルシウム、珪酸カルシウム、硫酸カルシウム（無水物又は半水和物）、酸塩化マグネシウム、酸化硫酸マグネシウム、及びＩＩＡ族元素（アルカリ土類金属）の他の複合無機結合剤、並びに水酸化アルミニウムが挙げられるが、これらに限定されない。
【００４８】
複合無機結合剤の一例には、代表的なものとして、種々の珪酸カルシウム−珪酸アルミニウムの混合物であるポートランドセメントが挙げられる。しかしながら、ポートランドセメントは水和により硬化することから、有効期間の短いコーティング混合物を生成するおそれがある。また、酸塩化マグネシウム及び酸化硫酸マグネシウムも水和により硬化する複合無機結合剤である。そのような無機接着結合剤により生成されるコーティング製剤は迅速に使用されなけれならず、或いは、水性コーティング組成物を含むタンクが短期間で準備されるであろう。
【００４９】
酸塩化マグネシウム又は酸化硫酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、及び珪酸カルシウムは水に対して極僅かに溶解するだけであり、本発明の任意的な無機結合剤としては有用である。例えば珪酸ナトリウム等のような水に溶解し易い無機結合剤は、高温及び／又は高湿度条件下で長期間に亘り晒されることの予想されるコーティングとしては使用できない。本発明に有用であるコーティングされたマットの作製のための無機結合剤としては、生石灰（ＣａＯ）が好ましい。生石灰はコーティング混合物中で水和しないが、空気中の二酸化炭素を利用して徐々に石灰石に変質し、硬化する。生石灰は水に溶けない（又は極めて溶け難い）。
【００５０】
自然界に存在する無機結合剤を固有に含む無機色素又はフィラー材料を、本発明で使用されるコーティングされたマットを作製するために使用することもでき、その方が好ましい場合もある。そのようなフィラーの例として、自然界に存在する結合剤を有するものをリストアップすると、生石灰を含む石灰石、珪酸カルシウムを含む粘土、珪酸カルシウムを含む砂、水酸化アルミニウムを含むアルミニウム三水和物、セメント質フライアッシュ、及び、マグネシウムの硫酸塩又は塩化物、或いはそれらの両方を含む酸化マグネシウムが挙げられるが、これらに限定されない。水和のレベルに応じて、石膏は、無機色素及び無機結合剤の両方であってもよいが、水には極僅かに溶けるのみである。また、その固体は結晶構造を有しており、このことが結合剤として脆弱なものとしている。その結果、石膏は、一般に、任意的な無機結合剤としての使用に相応しいものではない。
【００５１】
また、一成分として無機結合剤を固有に含み、かつ水和により硬化するフィラーは、火炎抑制剤として作用するのに有利である。例を挙げると、アルミニウム三水和物（ＡＴＨ）、硫酸カルシウム（石膏）、及び酸化硫酸マグネシウムは、いずれも分子構造中に結合された水分子を担持している。結晶水又は水和物水と称される水は、十分な加熱により放出され、実際に火炎を抑制する。
【００５２】
従って、前段落に記載されたそれらの特性を備える安価な無機色素及びフィラーは、コーティング混合物に対して３つの重要な寄与、即ちフィラー、結合剤、及び火炎抑制剤を提供することができる。
【００５３】
本発明のコーティングされたマットにより表面仕上げされた石膏ボードの作製に最も有用である予備コートされたマットのため、コーティングされたマットを巻き付けて、連続シートのロール状にすることが好ましい。結果として、該マットは、折り曲げられて破れるような堅さ及び脆弱さを有することはできない。この目的を達成するため、製剤中に存在しているとき、マットコーティングに含まれる無機結合剤の含有量は前記コーティングの全乾燥重量の約２０％を超えてはならず、通常は約１０％未満であると考えられる。本発明のコーティングされたマットにより表面仕上げされた石膏ボードの作製に適するコーティングされたガラス繊維マットのロールは、アトラスルーフィングコーポレーション社より１２８．９ｃｍ（５０．７５インチ）の金コーティングされたガラス製表面仕上材として市販されている。
【００５４】
好ましい実施形態において、繊維マットの表面に塗布される水性コーティング組成物は、前記コーティングにおいてマットの表面がほぼ完全に埋め込まれるのに十分な量と粘度とを有しており、繊維がほぼ乾燥したコーティングから突出して目視（即ち拡大せずに）されない程度の量に設定すべきである。更に、この水性コーティング組成物は、繊維マットの隙間の少なくとも一部に浸透することになる。コーティングの必要量はマットの厚さに応じて決められる。公称厚さ０．８４ｍｍ（３３ミル）のガラス繊維マット（約１６μｍの繊維を用いて作製）を使用すれば、乾燥時のコーティング量は、マット表面積９３ｍ２（１０００平方フィート）につき少なくとも約１８．１ｋｇ（４０ポンド）であり、２２．７ｋｇ（５０ポンド）であることが好ましいが、公称厚さ０．５１ｍｍ（２０ミル）のガラス繊維マット（約１０μｍの繊維を用いて作製）を使用すれば、コーティング量を更に少なくしてもよい。特定のケースにあっては、該コーティング量を更に多くしたり又は少なくしたりしてもよいが、多くの用途では、同コーティング量がマット（乾燥固体ベース）９３ｍ２（１０００平方フィート）につき約２２．７ｋｇ（５０ポンド）〜約５４．４ｋｇ（１２０ポンド）の範囲内に収まることになる。特に好ましい形態において、公称直径が１３μｍの繊維からなる０．８３８ｍｍ（３３ミル）のマットに適用した場合、乾燥コーティングの重量は、ボード９３ｍ２（１０００平方フィート）につき約２０．４ｋｇ（４５ポンド）〜約２７．２ｋｇ（６０ポンド）の範囲にすべきである。
【００５５】
コーティングの厚さに関して言えば、表面にコーティングが塗布された繊維マット基材が生来持つ不均一さのため測定することが困難である。概して言えば、コーティングの厚さは、通常、少なくとも約０．１５ｍｍ（６ミル）でなければならないが、ガラスマット比較的薄く、コーティングを効率良く乾燥する場合には、０．０７６ｍｍ（３ミル）程度の薄さであっても十分である。一般に、その厚さは、約０．７７〜１．０８ｍｍ（３０〜４０ミル）を超える必要はない。
【００５６】
コーティング組成物は、例えば、スプレー、ブラシ、カーテンコーティング、ナイフ、ローラーコーティング、及びそれらの組合せ等、任意の適切な手段を通じて、繊維マットに塗布することができ、ローラーコーティングを用いることが好ましい場合がある。塗布される湿潤（水性）組成物の量を広範囲に亘り変更してもよい。水性コーティング組成物は、マット９３ｍ２（１０００平方フィート）につき約３１．７５ｋｇ（７０ポンド）又は４．５４ｋｇ（１００ポンド）〜約６８．０４ｋｇ（１５０ポンド）又は８１．６５ｋｇ（１８０ポンド）の範囲の量であれば、殆どの用途で要求を満たすことになるであろう。
【００５７】
繊維マットの表面に塗布されると、水性コーティング組成物は、通常は乾燥オーブン内において、コーティングやマットを劣化させることなく、コーティング組成物から水を除去しつつ、疎水性の耐紫外線高分子ラテックス接着剤を癒着して接着コーティングを形成できる温度で十分な時間乾燥される。前記適切な温度及び時間は使用機器により大きく左右され、当業者による日常的な経験を通じて得ることができる。
【００５８】
予備コーティングされた繊維マットにより表面仕上げされた石膏ボードを構成する本発明の耐水性構造パネルは、図１に例示される既存の石膏ボード用の製造ラインを利用して作製される。従来の方法で、石膏芯材を形成するための乾燥原料が予備混合された後、通常はピンミキサ２０に参照されるミキサに供給される。芯材の作製に用いられる水と、例えば石鹸等の他の液体成分とが、ピンミキサ内に計量して投入される。そして、それらと所望の乾燥原料とが混ぜ合わされて水性石膏スラリーが形成される。一般に、結果として得られる芯材の密度を制御するため、ピンミキサ内のスラリーには泡（石鹸）が添加される。
【００５９】
石膏スラリーは、コンベヤ２２により前進させられる移動中のシート（繊維マット）１６の上にミキサから一又は複数の出口を通して分散させられる。この場合、該シート１６の長さは不定であり、ロールから成形テーブル２１上に供給され、コンベア２２により前方へと送り出される。該シート１６はコーティング１５を備え、その上部が成形テーブルに供給されたシートの底面を構成している。上述したように、前記コーティングは、無機色素からなる乾燥水性混合物を含み、有機結合剤は、疎水性の耐紫外線ラテックス接着剤を含み、及び、必要に応じて用いられる第２の結合剤は、無機接着剤からなる。
【００６０】
コーティングされていないシート１６の表面に水性焼石膏スラリーの層１８を比較的薄くして供給するため、石膏スラリーの流れが出口１７を通じて放出される。石膏スラリーの薄い層１８は、石膏ボードの芯材の主要部を形成するために用いられる石膏の水性スラリー（石膏スラリー層２３を形成するため出口１９を通じて放出される主芯材スラリー）と比べて幾分高密度である。こうした芯材の高密度領域が、繊維マットの隙間に浸透すると共に、芯材の低密度部分と予備コーティングされたマット表面との強固な結合を形成するための補助をする。一般に、薄層１８の形成に用いられるスラリーは、芯材の主要部の形成に用いられるスラリー２３の密度よりも１８〜２０％程度高密度である。
【００６１】
本実施形態において、シート１６は、石膏ボードの表面仕上シートの一方を形成する。好ましい形態において、このシートは、本発明に係り有用であり、かつ上述した予備コーティングされた繊維マットである。上述したように、予備コーティングされたマットは、そのコーティングされた側を石膏スラリーから離間するように配向されて供給される。スラリー（高密度スラリー１８）が予備コーティングされたガラス製マットの厚さ方向に十分に浸透し、また通り抜けることによって、マットの裏側、即ちコーティングされていない側にまで至り、後に固まる石膏と、繊維マット及び繊維マットに前もって塗布された乾燥接着剤コーティングとの間の結合を形成する。よって、固められると、凝結石膏と予備コーティングされた繊維マットとの間には強固な接着結合が形成される。一つにはマットの表面上に設けられたコーティングのため、スラリーはマットを通過して浸透することはない。
【００６２】
従来の紙により表面仕上げされた石膏ボードの製造でよく実施されるように、シート１６における２つの対向するエッジは、その平均平面から少しずつ上方に向かって曲げられた後、得られたボードのエッジを覆うための縁部にて内側に曲げられる。本発明に関連して用いられる予備コーティングされたマットは、受け入れられるボードのエッジを形成するために十分な可撓性を呈する、といった利点を有する。
【００６３】
本発明の好ましい実施形態において、別の繊維マット１４もロール形状で供給され、そのロールから取り出されると共に、ローラー７の回転に伴って石膏スラリー２３の頂面に供給されて、表面仕上げシート９が形成される。これにより、石膏スラリー（芯材）が、２つの移動するガラス繊維シート間に挟み込まれる。対向する繊維マット表面材を備えた石膏ボードを製造するため、マット１６及び１４によって石膏スラリーからなる凝結石膏上の表面部が形成される。マット１４は、好ましくは、米国特許第５，８８３，０２４号明細書に記載されるガラス繊維とポリエステル繊維との混合物から製造される。そのようなマットは、ジョンズマンヴィルマット８８０２により供給される。また、そのマットは、標準的なガラス繊維マット、処理又はコーティングされたガラス製マット、処理又はコーティングされたガラス−合成繊維混合マットであってもよい。マット１４は、石膏スラリーの頂部に適用される。その結果、上記のように、このマットと、先に記載された石膏芯材との間には、強固な結合が形成される。
【００６４】
一般に、従来式の成形用ロールやエッジガイド用装置（図示せず）が、石膏がその形状を保持できる程度に十分に固められるまでの間、複合材料のエッジを成形してこれを維持するために使用されている。（最上部の）繊維マット１４が付与された後、石膏スラリー及び繊維マットからなるサンドイッチ構造は、プレート（図示せず）間に配置されて所望の厚さに押圧される。それに替えて、繊維マット及びスラリーは、ローラーや他の方式によって、所望の厚さに押圧することもできる。その後、スラリー及び適用される表面仕上材とからなるサンドイッチ構造の連続体はコンベヤ２２により搬送され、搬送されるにつれてスラリー２３が固まる。
【００６５】
本明細書に記載されるように、予備コーティングされた繊維マットにより一方の面のみを表面仕上げした石膏芯材の利用を通じて改良が実現されるものの、幾つかの用途に対しては、予備コーティングされた繊維マットにより両面を表面仕上げしたボードを製造することが有利であると考えられる。繊維マットで表面仕上げされた石膏ボード及びその製造方法は公知であり、例えば、米国特許第４，６４７，４９６号明細書、カナダ特許第９９３，７７９号明細書、米国特許第３，９９３，８２２号明細書等に記載されている。通常、ボード（公称厚さ１２．７ｍｍ（１／２インチ））の重量は、９３ｍ２（１０００平方フィート）につき約１１３６ｋｇ（２５００ポンド）を超えてはならない。一般に、このボードの重量は、９３ｍ２（１０００平方フィート）につき少なくとも８６３ｋｇ（１９００ポンド）である。
【００６６】
本発明で用いられる予備コーティングされた繊維マットについて水蒸気を通過させる性能は本発明の重要な特徴であると共に、ボードの乾燥特性については、従来の紙表面材により表面仕上げされたボードに比してほとんど変化しない。これは、連続的な石膏ボードの製造で通常用いられる工業用の乾燥条件を、本発明の予備コーティングされたマットにより表面仕上げされたボードの製造に採用できることを意味している。乾燥条件についてその例としては、毎分約７０〜約４００リニアフィートのライン速度、約３０分〜約６０分の乾燥時間、約９３℃（２００°Ｆ）〜約３７１℃（７００°Ｆ）の乾燥機（オーブン）温度である。
【００６７】
本発明のボードは、前述した内容に加えて、多くの屋外用途に有効に使用することができる。具体的には、羽目、漆喰、合成化粧漆喰、アルミニウム、及び、薄型レンガ、屋外タイル、石の集合、大理石等を含むレンガ等の被覆材用支持表面として従来の石膏外壁が適用されるような用途に、本発明のコーティングされたボードを使用してよい。前述された仕上材の幾つかを、コーティングされたボードに直接接着するような形で都合よく用いてもよい。また、このボードは、屋外断熱システム、市販のルーフデッキシステム、及び、屋外カーテンウォールを構成する一部品として使用することができる。更に、このボードは、紙表面仕上げ石膏ボードの使用を通常含まない用途に有効に使用することができる。そのような用途の例として、サウナ、水泳プール、シャワーに付随する壁、又は、二次耐候バリヤの基材や部品等が挙げられる。
【００６８】
以下の実施例は具体例であるが、しかし本発明を限定するものではない。
【実施例１】
【００６９】
最初に以下に示すコーティング組成物を作製することで予備コーティングされた繊維マットを作製した。
【００７０】
【表１】
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水性コーティング組成物を、ローラーコータ又はナイフコータ（又はそれらの組合せ）を用いて、ジョンズマンヴィル７５９４ガラス繊維マットに対し９３０ｃｍ２（１平方フィート）につき約３０ｇ（９３ｍ２（１０００平方フィート）につき約２９．５ｋｇ（６５ポンド））の塗布率で塗布した。湿潤なコーティング組成物を、従来の乾燥用オーブンによって乾燥した。コーティングの乾燥ベース重量は、９３０ｃｍ２（１平方フィート）につき約２２ｇ（９３ｍ２（１０００平方フィート）につき約２２．７ｋｇ（５０ポンド））であった。コーティングはガラス製マットを完全に覆い、目視検査では、マットから突出した繊維を観察することはできなかった。この実施例により作製された予備コーティングされたマットは、以下の実施例による石膏ボードの作製に適している。
【実施例２】
【００７１】
予備コーティングされたガラス繊維マットが、アトラス社よりロール形状（１２８．９ｃｍ（５０．７５インチ）の金コーティングされたガラス表面仕上材）で入手され、石膏ボードパネルを作製するために用いられた。コーティングされたマットは、９．３ｍ２（１００平方フィート）につき約０．９０７ｋｇ（２ポンド）の基本重量を有するコーティングされていないマットにより作製された。基材マットはガラス繊維の撚糸からなり、該撚糸の公称直径は１３μｍであり、無秩序なパターンに配向され、ユリアホルムアルデヒド接着樹脂により一体に結合されている。予備コーティングされたマットは、約０．７６２ｍｍ（３０ミル）の厚さを有し、また約７秒の気孔率を有していた。
【００７２】
連続した長さを有するボードを、従来の壁板用機械上で、石膏半水和物の重量につきその約５５％を含む石膏スラリーと、予備コーティングされたアトラスマットとから作製した。コーティングされたマットの連続シート上にはスラリーが堆積される。この場合、ジョンズマンヴィル８８０２繊維マットの連続シートが石膏スラリーの対向面上に積層される間、該シート１５．８７５ｍｍ（５／８インチ）厚さのボードを形成するのに十分な毎分１８０リニアフィートの速度で前方に送り出される。石膏ボードが殆ど乾燥するまでは、オーブン内にて、その複合構造体を約３１６℃（６００°Ｆ）で約３０分間加熱する。そして、その後、該複合構造が完全に乾燥するまで、約１２１℃（２５０°Ｆ）で約１５分間加熱し、これにより、石膏ボードの乾燥が加速された。コーティングされたマットにより表面仕上げされたボードの密度は、０．０２８ｍ３（１立方フィート）につき約２１．３ｋｇ（４７ポンド）であることが判った。
【００７３】
本発明により作製されたコーティングされたマット表面仕上げ石膏ボードは、期限を定めることなく、屋内及び屋外の用途で水による曝露に耐えることができ、しかも、耐火性の著しい向上を提供することができる。要約すれば、本発明に係る改良型石膏ベース製品は、先行技術の製品と同等又はそれ以上の耐水性を有しており、また、先行技術の製品と同等に軽量で、かつ製造コストがより低く抑えられた製品を実現できる、ということが言える。
【００７４】
本発明を特定の実施形態に関連付けて説明したが、前述の説明及び実施例は具体例を示すことを意図しており本発明を限定するものではない、ということは理解されるであろう。別な方式で特に示されない限り、すべての百分率は重量によるものである。本願明細書及び特許請求項全体を通じて用いられる「約」という用語は、＋又は−５％を含むことを意図している。
【００７５】
その他の態様、利点、及び変更例は、本発明に関連する当業者にとって明らかであり、これらの態様及び変更例は、添付されたクレームによってのみ限定される本発明の技術的範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に係る石膏ボードの製造装置と同装置上にて製造されるボードとを極めて模式的に示す図。
【図１】
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【国際調査報告】
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