CN100478298C - 由有机化合物增强的无机复合结构体 - Google Patents
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Abstract
一种复合结构体，其由含有无机材料和纤维素醚衍生物的混合物的含水浆状物制备。所述无机材料在添加剂存在下水解形成复合芯，该复合芯由添加剂充分增强。纤维，如上胶玻璃纤维可以加入到浆状物中，与所述添加剂结合一起协同改善复合结构的强度。选择纤维素醚的浓度、粘度等级和取代度，可充分改善所述复合物的耐拔钉性和/或弯曲强度。
Description
技术领域
本发明领域是含有无机、不连续相和有机添加剂的复合结构体和组合式结构体以及制备这些结构体的方法，所述复合结构体比如有模制物品、自立结构支撑体、墙板、含有覆盖纸的墙板、面板、衬垫(underlayment)、模板、耐潮湿板、X型板、绝缘板、轴衬套、拱腹板、背板、厚芯胶合板、天花板、水泥板、石膏玻璃垫板和石膏纤维板。
发明背景
纤维素是由通过糖苷键连接的各个脱水葡萄糖结构单元构成的多糖(图16)。在聚合物主链中脱水葡萄糖结构单元的数目“n”限定为聚合度。通常，制备纤维素醚(CE’s)包括用取代基代替纤维素中的一些羟基氢原子，这些取代基例如有甲基、乙基、羧甲基、羟乙基、羟丙基或这些基团的某些组合。例如，羟乙基甲基纤维素(HEMC)可以通过用羟乙基和甲基代替纤维素中的一些基团而制备。同样，羟丙基甲基纤维素(HPMC)可以用羟丙基和甲基代替纤维素中的一些羟基而制备。
在每个脱水葡萄糖结构单元中的取代羟基数表示为取代度(DS)。DS能够在0～3之间改变。如同所有的聚合反应一样，这种反应不会沿着聚合物链均匀发生。因此，所报导的取代度是在整个聚合物链上的平均取代度。作为备选地，可以使用摩尔取代度(MS)来报导每摩尔脱水葡萄糖中取代基如羟丙基或羟乙基的摩尔数。通常，厂商遵循取代基之一由DS报导，而其它取代基由MS报导的惯例，其中由MS报导的取代基可以取代羟基，或者可以粘附到另外取代基上形成接枝。如表1所示，DS并不是总有报导，并且报导的值通常是不精确的，或只是给出宽的范围。
在另外的备选方案中，报导了取代基的重量百分比。取代基的重量百分比可以直接涉及DS和MS。例如，下列等式表示HPMC的转化：
and
纤维素醚通常由取代基种类和该纤维素醚的水溶液粘度进行区别。例如，甲基纤维素(MC)、乙基纤维素(EC)、羧甲基纤维素(CMC)、羟乙基纤维素(HEC)、乙基羟乙基纤维素(EHEC)、乙基羟丙基纤维素(EHPC)和羟丙基纤维素(HPC)都是以用于取代纤维素中羟基的取代基种类而命名的。含有纤维素醚的水溶液粘度是其作为增稠剂的通常用途的重要特性；因此，纤维素醚也是通过粘度区别的，所述粘度取决于聚合度(直接涉及测定的分子重量)以及取代基的种类和取代度。随着分子量的增加，纤维素醚的水溶液粘度也增加。然而，取代度的作用取决于取代基的特殊种类，取代基的特殊种类也可以影响纤维素醚的粘度。
制造商通过报导2重量％的特殊纤维素醚水溶液在20℃时测定的粘度，来表征该纤维素醚对于粘度的影响。这里，我们把这种2重量％的粘度称作该特殊纤维素醚的粘度等级。通常，粘度等级由下列两种技术之一进行测定：布氏(Brookfield)和乌氏(Ubbelohde)。通常，这两种技术之间测定的粘度等级是不相同的。例如，表1中示出一些纤维素醚使用两种技术的结果。纤维素醚，尤其是DS/MS低的纤维素醚在20℃水中可以是不溶解的。加入2重量％不溶、粉末添加剂，水的粘度改变很小；因此，这些不溶纤维素醚在20℃的粘度并不表示其在高温溶解后粘度的改变作用。然而，分子量和粘度等级对于特殊纤维素醚具有经验性的关系。
在此处也称作纤维素衍生物的改性纤维素用于灰泥中，并且作为增稠剂连接化合物(或者在某些方面改进流变能力)，以改善石膏基化合物的可加工性。用于该目的的商用纤维素醚根据它们在室温(例如20℃)水中的溶解度而选择。已知纤维素醚可以改善石膏基连接化合物和瓷砖粘合剂的一些其它性质，这些性质包括稠度、粘附力和保水性。然而，粘附力、保水性和增稠都认为在制备某些无机复合结构体如石膏基墙板中是不利的。例如，墙板由连续混合并供应到皮带上的浆状物加工而成。因此，理想的是用于制备墙板的浆状物比灰泥更易于混合并且更快干燥，所述灰泥通常在手工分层加工中用手形成或造型的。因此，在商业墙板的制造中不选择使用纤维素醚。
煅烧过的石膏粉(半水合硫酸钙和/或硫酸钙无水石膏)通常与水和各种添加剂混合，这些添加剂用于使石膏晶体生长成核、用作抗真菌剂、轻重量填料或增强纤维。煅烧过的石膏粉末溶解于水中，所得水合反应引起石膏晶体(二水合硫酸钙)结晶，形成互锁石膏晶体的芯。多重面板的应用通常与芯形成墙板的连在一起。通常在由温和加热除去残余的游离(未反应)水产生干燥产品之后，获得粘附到石膏芯上的面板。类似地，水泥如硅酸盐水泥(Portland cement)可以由水合形成水硬水泥的硫酸钙制备，以形成在混泥土中广泛使用并且易于形成多种形状的水硬水泥。
传统的石膏基墙板的抗张和剪切强度主要与在连续生产过程中施用到石膏基浆状物中的覆面纸(facing paper)的强度相关，覆面纸通常是取向纤维、多重覆面纸。对于密度约为0.6g/cc的1/2英寸墙板，几乎一半的耐拔钉性和2/3的弯曲强度是由纸面板供给的，该纸面板也占生产成本的40％。芯通常在处理任何种类的拉伸负荷时都特别差。
对于没有面板的低密度墙板，甚至压缩负荷也是有限的。向传统材料中加入多孔和/或低密度、多孔填料(例如，珠光体)，可以减小芯的密度。然而，石膏板的强度随着密度显著降低。例如，在图3中可以看到，糊了纸和没有糊纸的1/2英寸石膏墙板，其耐拔钉性都随密度而显著降低。
石膏基墙板和结构材料中混入有纤维。不幸的是，如图33所示，以通常添加量加入到墙板中的纤维并不利于改善耐拔钉性。
如Tagge等在2003年5月27日提交的题为″Construction MaterialsContaining Surface Modified Fibers″的共同待决申请中描述的那样，纤维上胶是在纺织工业中众所周知的工艺，并用于制备加工成织物、纱和编织物的纤维，该申请的全部内容并入此处作为参考。
因此，几个特殊问题很大地限制了含有作为添加剂的纤维素醚的无机复合结构体的商业化。例如，通过加入一些纤维素醚可以降低耐拔钉性，或者聚合物浓度大于5重量％可以增加耐拔钉性，但是后者会导致一些问题，诸如墙板的易燃性、可扑灭性降低，商业上无法接收的成本和感霉性。此外，加入纤维素醚使浆状物粘度增加到无法接受的程度，这样就防碍了复合结构体的混合和形成。因此，对于在不会不良影响石膏基产品的其它性能的情况下，能够增加墙板芯的耐拔钉性和弯曲强度的添加剂，是长期且未解决的需求。
发明内容
复合结构体使用水、无机材料和添加剂进行制备，水、无机材料和添加剂混合在一起、反应、形成复合结构体。在与水混合时，无机材料如半水合硫酸钙或另外的粘结材料可以溶解或部分溶解在水中，并且随着时间流逝而水合形成无机、不连续相。优选使用半水合β-硫酸钙；但是，如果调节水的加入以证明这些其它材料或结晶形式的溶解作用以及多孔性的改变，则可以使用半水合α-硫酸钙或其它粘结材料。添加剂是具有取代基的取代度以及所选择纤维素醚的粘度等级的纤维素醚，以使复合结构体充分增强。
优选地，纤维素醚相对于半水合硫酸钙的重量百分比选择为不大于5重量％，更优选为不大于3重量％，由此该纤维素醚对于墙板的易燃性和可扑灭性的作用可忽略。还更优选地，该重量比不大于0.5重量％，因而该复合结构体可在低成本充分增强。通过“充分增强”，意味着含有添加剂的复合结构体的结构芯在耐拔钉性、弯曲强度或断裂模量上有增加，而且比不使用添加剂情况下制备的等价芯(例如，使用相同的制备过程，并在相同的复合密度上比较)增加至少30％。增加约30％认为具有重要的商业意义，这提供了增强石膏基复合结构体(成本更高)的其它途径的优势以及与其它复合体系的良好竞争。
在应用单层或多层纸的墙板样品中，墙板芯对于整体强度的贡献约为25-33％。因此，在比较制备墙板样品中，所采用的“充分增强”表示相比于用相同的纸单层或多层但没有使用添加剂制备的等价糊纸墙板，其在拔钉、弯曲强度或断裂模量上至少增加10％。同样，增强的纤维板芯与未增强的纤维板芯(例如，在纤维上没有使用上胶或在纤维板芯中没有添加剂)进行比较，以确定该纤维板是否经过添加剂或上胶进行“充分增强”。
用“浆状物”，表示干组分和水的混合物形成均匀流体，至少部分半水合硫酸钙溶解在水中。例如，浆状物为触变液体。所需要的水量取决于例如半水合硫酸钙(如α或β)的量和种类、添加剂和其它干燥组分的量，以及温度和包含在浆状物中的添加剂的种类。用于浆状物中的水量显著改善石膏基复合结构体的微结构，例如，通过影响孔隙率的量、半水合硫酸钙的溶解程度、水合作用速率和石膏晶体的形貌，而显著改善石膏基复合结构的微结构。微结构影响墙板的性质，如耐拔钉性和弯曲强度。
应当理解所报导和测定的粘度等级变化相当大。例如，粘度等级根据使用的不同测定技术而改变。例如，选择的剪切速率以及用于测定粘度等级的轴尺寸都影响测量值。在例如小于100cps的低粘度等级，认为与制造商报导的粘度等级可偏离30％之多。大于约1000cps的粘度等级表现出实际测定的粘度等级和制造商报导的粘度等级有更大的偏离。因此，在此处表述的粘度等级的任何限制都将认为是在这些预期变化之内的近似值。而且，测定纤维素醚的粘度等级是假定该纤维素醚溶解于20℃水中的。如果该纤维素不溶解于20℃水中，则只加入2重量％纤维素醚的粒子形式对水的粘度影响很小。但是，如果改变水温，以使该纤维素醚溶解，则该混合物的粘度会迅速增加。
应当理解对于特定种类的具有特定取代度的商业纤维素醚，其分子量的平均值可以例如在不同批次之间有改变。不同批次之间的变化允许有效的商业变化在与特定纤维素醚分子量平均值的平均和标准偏差内。通常，平均分子量可以与制造商的说明书偏离20％之多。而且，同一批次之内的分子量标准偏差取决于例如制造公差(manufacturing tolerance)、选择用于制备特殊纤维素醚的方法以及在取代之前原料纤维素中已经存在的差异。因此，此处表述MW的任何限制都应当认为是在预期变化之内的近似值。
此处出现了拔钉指数(nail pull index)和弯曲强度指数(flexural strengthindex)，它们通过比较强度测量值与样品强度，使具有板重量光谱的墙板和天花板样品的耐拔钉性和弯曲强度的测量标准化，所述样品是在相同墙板重量和厚度和没有增强添加剂的情况下，但是所有的其它因素如灰泥纯度、其它增加物，形成过程和测试条件都恒定下制备的。例如，对于含有和不含纸的样品，图3示出了它们在没有增强添加剂的情况下耐拔钉性与板重量的关系。因此，如某些实施方案在图5中所示的那样，拔钉指数是增强样品与相同密度(板重量)的传统样品的耐拔钉性比较测量结果，而1.0的拔钉指数表示增强墙板样品的耐拔钉性与在没有增强添加剂情况下制备的相同密度样品的耐拔钉性相同。
优选地，用于涂敷在复合结构体中使用的粒子和纤维的上胶溶液具有比低固体含量或高粘度溶液更易于加工的固体含量和低粘度。例如，与低固体含量相比，一次加入更高的固体含量可以制备更大的纤维。纤维素醚(CE)即使在水溶液中浓度非常低，也表现出高的粘度，这种情况严重限制了纤维素醚作为用于纤维上胶的用途。
得到CE的充分附加物(add-on)的一种方法是在CE溶解限度以上的温度下进行热分散。通过避免或限制CE的溶解，可以使粘度降低。然而，该分散体一旦冷却就凝胶化。因此，例如，冷纤维穿过热分散体，易于形成附加物。
如果分散体冷却，则CE水合物引起快速凝胶化，并且粘度伴随增加。此外，纤维素粒子的水合作用是不可逆的。因此，整批必需保持在上述已允许范围之内(above the clear range)。因此，本方法仅对于较低溶解温度(例如，允许范围温度不大于室温上下5℃)的CE而言是实用的。
可以使用除水之外的溶剂。例如，纤维素醚在醇中溶解度较低。因此，例如，CE在醇中的分解可以制备室温稳定的低粘度高固体含量。但是，由醇和CE的分散体沉积的胶料是松散的并且不牢固的，因为大量的CE残留在分散体中成为不连续颗粒。因此，在不存在水的情况下，胶料在要被上胶的纤维或颗粒上不会形成膜。使用低粘度上胶溶液在纤维上结合CE基胶料以提供良好附着物的方法是长久且未解决的需求。
在一个实例中，复合结构体含有生物活性添加剂如抗真菌剂。例如，季铵化的聚(乙烯基吡啶)和戊二醛(gluturaldehyde)都是抗真菌剂。在一个实施方案中，是在形成结构体或装饰材料，例如作为在纤维素醚上的表面涂层之前，向粘性浆状物中加入戊二醛。另一个实施方案是向增强纤维的表面施用生物活性添加剂，如季铵化的聚(乙烯基吡啶)。在另一个实施方案中，生物活性添加剂施用到表面层上，例如施用到背层或饰面层的表面上。在另一个实施方案中，生物活性添加剂在玻璃纤维毡加入到结构体或装饰材料之前，施用到玻璃纤维毡上。在优选实施方案中，生物活性添加剂是聚合物体系中的官能团，该聚合物体系可提高增强添加剂如纤维状或颗粒增强物与粘性建筑材料基体之间的相互作用。
在一个实例中，颗粒状或纤维状材料进行化学处理，以提供抗霉性、疏水性或抗染色性。在干燥和/或固化时，使用结合到纤维表面附近或纤维表面上的官能设计聚合物的溶液和/或乳液完成处理。例如通过与纤维表面或与组合物中的另外组分(自身粘附到纤维表面上)直接反应，配方中的单体、官能团和/或交联剂粘附到纤维表面上。这里抗霉性包括破坏霉菌或真菌的生物活性量度以及只是抑制霉菌生长的钝态量度。优选地，该涂层是生物活性的，如戊二醛和/或季铵化聚(乙烯基吡啶)。例如，该处理使用功能单体或聚合物附属物或精细、不溶涂层改性颗粒或纤维表面。在一个优选实施方案中，憎水和亲水基位于或连接到组成中的聚合物链或共聚物上。
一个优势是表面处理可以持久并且永久地结合到颗粒或纤维表面上，而不会溶解于水中，从而防止了生物活性组分或钝态抑制剂的迁移或浸出。而且，在一个实施方案中，纤维可以在织物纺织之前处理，从而在纺丝和/或纺织织物之前不再需要上胶纤维的单独步骤。
另一个优势是可以在包括纸、纺织物和无纺玻璃纤维毡、以及天然和合成织物的很多种材料，以及各种颗粒状和纤维状材料中使用该处理。
还有另外一个优势是该处理可以在纤维表面和基体之间提供中间层，该中间层使拉伸负荷从基体转移到纤维增强物中。任选地，该中间层与粘结材料基体强烈相互作用，并且增加了纤维材料的拔出或剥离强度。本发明的范围包括与粘性材料相作用的中间层组成如胶料以及与夹杂物和添加剂(如纤维和粒子)相作用的粘性组成。本发明的改进纤维和织物根据所选择的纤维种类和胶，可以用于增强不同类型的粘结材料，如石膏和普通水泥。
附图简述
图1示出本发明几个实施方案在浓度为1g添加剂/100g半水合β-硫酸钙时，耐拔钉性的改善情况。
图2示出图1所示相同实施方案的弯曲强度的改善情况。
图3所示为在没有纤维素醚添加剂的情况下所制备墙板样品的耐拔钉性与板重量的关系。
图4所示为对于糊有纸和没有糊纸的墙板而言，满足用于1/2英寸厚墙板的ASTM标准C473-95的最小板重量与拔钉指数的关系。
图5所示为对于本发明几个实施方案，拔钉指数与重量分数的关系。
图6所示为对于几种低粘度纤维素醚，拔钉指数与重量分数的关系。
图7所示为在含有和不含有纸衬背的情况下，对于重量分数为1gHPMC/100g半水合β-硫酸钙的HPMC，拔钉指数与粘度等级的关系。
图8所示为在含有和不含有纸衬背的情况下，对于重量分数为1gHPMC/100g半水合β-硫酸钙的HPMC，最小板重量与粘度等级的关系。
图9所示为对于HPMC，拔钉指数与小馅饼(patty)直径(粘度指标，其随粘度增加而降低)的关系。
图10所示为对于表面处理过以延迟溶解的本发明几个实施方案，拔钉指数与重量分数的关系。
图11所示为对于包括无纸墙板和HPMC增强添加剂的四个备选实施方案，拔钉指数与重量分数的关系。
图12所示为对于图11所示相同的四个实施方案，弯曲强度指数与重量分数的关系。
图13所示为对于HEC增强墙板或天花板的两个备选实施方案，拔钉指数与重量分数的关系。
图14是对于另一个包括无纸MC-增强墙板的实施方案，示出数据和拔钉指数与粘度等级的关系。
图15是对于另一个包括无纸HPMC-增强墙板的实施方案，示出数据和拔钉指数与粘度等级的关系。
图16所示为纤维素的化学式。
图17所示为甲基纤维素的化学式。
图18所示为羟丙基甲基纤维素的化学式。
图19A-20D以数据关系为基础，这些图表示出对于各种粘度等级和重量百分比加入的甲基纤维素，在该甲基纤维素中甲基的百分比取代度对于拔钉指数和弯曲强度指数的计算作用。
图21-24B所示为拔钉指数与羟丙基的重量％取代度的关系，其中向半水合β-硫酸钙中加入1重量％的HPMC，并且有三种程度的甲基取代度和六种不同的HPMC粘度等级。
图25A-27F所示为拔钉指数相对于百分比羟丙基(HP)取代度的关系图，所述取代度是在加入不同程度的HPMC、不同的粘度等级和不同的甲基百分比取代度下测定的。
图28示出另一个实施方案中负荷-位移(displacement)曲线。
图29示出使用试验数据关系计算出的无纸拔钉指数与粘度等级的关系，其中HPMC具有30重量％的甲基取代度和5重量％的羟丙基取代度，HPMC以0.25重量～2.0重量％之间的四个不同量加入到半水合β-硫酸钙中。
图30所示为用于纤维表面改性的框架(frame)的一个实施方案。
图31A解释了在表现出反向溶解性的典型传统纤维素醚在冷却时的澄清开始、澄清停止，以及对于相同的纤维素醚在加热时的浑浊开始和浑浊停止。
图31B解释了对于具有使其在冷水中不溶解并且在高温范围时溶解的所选择DS和/或MS的纤维素醚，在加热时澄清开始、澄清停止以及在冷却时浑浊开始、浑浊停止。
图32所示为传统板、纤维板和复合纤维板的耐拔钉性测量结果的图，所述复合纤维板获得结果比单独使用纤维或MC A4C添加剂的结果更大。
图33示出耐拔钉性相对于粘度等级的图，比较了甲基纤维素添加剂MC 4AC和水解MC的结果。
图34示出拔出强度的改进与各种胶料组合物的胶料加入量的关系图。
图35概念性解释了纤维素醚衍生物如何具有双亲性质，即作为具有促进添加剂内聚的憎水性官能团和促进石膏晶体粘附的亲石膏官能团的聚合物骨架(scaffold)。
图36所示为本发明具有涂敷有生物活性添加剂的织物绳的一个实施方案的草图。
图37所示为在除去胶料后，现有技术传统织物的绳的草图。
图38A所示为暴露在有助于霉菌生长的环境中的霉菌下，图36的实施方案的草图。
图38B所示为暴露在有助于霉菌生长的环境中的霉菌下，图37传统织物的草图。
具体实施方式
使用半水合硫酸钙、增强添加剂和水的混合物制备石膏基复合结构体。例如，半水合硫酸钙包括半水合β-硫酸钙和半水合α-硫酸钙以及这两者的结合物中之一。例如，在一个实施方案中，半水合硫酸钙通过煅烧石膏而制备。增强添加剂是可分散于水中的纤维素醚，并且可以制备成各种形式如水溶液、颗粒和粉末，并使用。例如，纤维素醚可以具有各种取代基而使用，包括HPC，HEC，MC，HPMC，EHEC，EHPC和HEMC。优选地，该纤维素醚含有甲基、羟丙基、羟乙基或这些基团的组合。
在一个备选实施方案中，该纤维素醚包括至少一个羟丁基取代。
本发明实施方案使石膏基复合结构体提高了耐拔钉性和弯曲强度，为这种廉价粘性材料提供了新的用途和市场。例如，可以成型为自立浇铸结构体，该结构体具有优异的强度和硬度。在另一个实施方案中，可以形成具有或没有面板的抗霉菌性墙板。霉菌易于在传统墙板的大且有纤维的面板上生长。但是，本发明一个实施方案阻止了霉菌的生长。
而且，如抗霉性测试所示那样，当向墙板芯中加入小于5重量％的纤维素醚，则霉菌不易于生长。例如，样品在湿度为90％以及存在霉菌孢子的细菌培养器中于32℃保持24天之后，样品没有生长霉菌。在备选实施方案中，加入到至少一个表面上的覆盖层(skim layer)提供了更好的抗霉性，或者增加处理过的表面，以改善复合结构体的疏水性和/或抗菌性和抗真菌性。对于低成本的石膏基结构体而言，具有这样的抗霉性是长期未解决的需求。
在另一个实例中，具有传统多重面板的轻重量墙板可以在不损害墙板的耐拔钉性的情况下通过降低墙板芯的密度进行制备。例如，在保持墙板的弯曲强度和耐拔钉性的同时，使用轻重量填料或以孔隙或气泡形式在板芯中形成多孔性，可以使密度降低到0.75g/cc以下。
向浆状物中加入过量的水，即超过水合粉末干组分所需要的化学计量水，就会降低墙板芯的密度。据认为(并不是以任何方式限制)：过量水在起初填充墙板芯空隙，并在干燥之后，孔隙在墙板芯中残留成为多孔性。如果使用比较低的混合速度限制气泡形成，则可以发现预测以g/cc(ρ)表示的墙板密度与水对粉末干组分的比(W∶P)之间的一般、经验性关系式：ρ＝0.8324(W∶P)-0.7629。除了加入过量水之外，无论是通过快速搅拌或加入起泡剂引起的气泡都通过向墙板芯引入多孔性而进一步降低了密度。
向浆状物中加入另外的水，可以降低浆状物的粘度。因此，基本上不含粘土的浆状物可以以连续挤出过程挤出，形成石膏板基复合结构体。使用“基本上”不含粘土，表示没有向干组分中加入粘土以作为流变改性剂。当然，粘土可以作为杂质存在于干组分中，或者以不会严重影响挤出过程的流变的程度存在于水中。
制备石膏基复合结构体的一种方法是混合干组分，所述干组分含有半水合硫酸钙粉末和从除CMC之外的纤维素醚中选出的粉末添加剂。例如，可以选择在20℃温度的水中可溶解并且甲基取代度小于1.8的纤维素醚(例如，对于在1.2～1.8的MC，其可以在20℃水中溶解)。备选地，可以选择在更高温度范围，例如在大于30℃可溶解的纤维素醚，通过在完成混合或形成复合结构体之前，一直保持加工温度低于溶解温度范围，可以延迟溶解。例如，小于4重量％或大于8重量％的羟丙基分子取代度对于HPMC增强无机、不连续相的能力也有显著改善。也可以向石膏基结构体中加入包括增强剂、抗真菌剂、阻燃剂和下垂减小剂(sag reducer)的其它组分。在一个备选实施方案中，半水合硫酸钙中加入小于1重量％的纤维素醚，并且优选甲基取代度大于1.8。
令人惊奇地，一个或多个取代基团的取代度(DS)选择可以导致弯曲强度和耐拔钉性的大幅度增加。例如，甲基纤维素优选低DS(例如，小于1.6)。在一个实施方案中，选择DS为1.2～1.5的甲基纤维素，因为该甲基纤维素在20℃水中可以溶解，并且可以在不改进形成复合结构体的加工条件下混合到浆状物中。在另一个实施方案中，选择DS小于1.2的甲基纤维素，优选DS在0.02～1.0、更优选0.02～0.2，这样可以降低浆状物的粘度，同时该浆状物的温度保持在低于纤维素醚溶解温度的温度。优势包括强度增加，或在强度获得同样增加的同时选择低粘度等级或减少纤维素醚用量的能力。例如，通过降低甲基纤维素的粘度等级，如果水量保持未改变，则浆状物变得易于混合。例如，通过使浆状物更易于混合，材料的微结构则更均匀，这可进一步改善耐拔钉性。备选地，能够使用更少的术，具有相同浆状物粘度的墙板干燥迅速，可以具有更高的密度和绝对强度。而且，降低甲基纤维素与半水合硫酸钙相比的分数，可以降低墙板的生产成本。可以选择具有使其在20℃水中溶解或在20℃水中不溶解的取代度(并且如果可应用，则为分子取代度)的其它纤维素醚，以使该复合结构体充分增强。
对于甲基DS为1.2～1.8的甲基纤维素而言，为了使强度和耐拔钉性最大化，优选选择高粘度等级(如至少100cps)以及高分子量(MW，如至少10,000MW)。更优选地，DS在1.2～1.5范围。为了强度最大化，相比甲基纤维素还更优选HPMC或HEMC。例如，当HPMC加入作为石膏基复合面板的一部分时，1百万cps的HPMC分子量在耐拔钉性和弯曲强度上都获得特别改善。与不是最佳的、商业购买HPMC和HEMC相比，选择甲基和羟丙基或羟乙基这两者的取代度可以充分增加复合结构体的强度。这是令人惊奇且没有预料到的结果，该结果是以前不知道的。
在一个实例中，选择水量以与干组分形成浆状物，以使挤出之后，已完成的墙板芯密度为0.75g/cc，然后在45℃烘箱中固化和干燥。在另一个实施方案中，可以加入包括其它纤维素醚的许多其它添加剂，以在不降低墙板芯的耐拔钉性和强度的情况下，调整墙板芯的性质。
在另一个实施方案中，这些干组分混合良好，以使添加剂完全分散到全部半水合硫酸钙粉末中。然后，干组分加入水中并与水混合，浇铸成形，形成板、再进行固化、干燥和修整。水量选择超过挤出所需要的量和由半水合硫酸钙和水形成石膏所需要的化学计量的量。优选地，对于轻重量墙板，选择水量以生产密度低于0.8g/cc，更优选低于0.75g/cc、还更优选在0.45～0.7g/cc范围的墙板芯。
作为一个备选实施方案，可以向浆状物中加入泡沫，以使密度降低到具体应用的优选范围。例如，可以在水中和/或浆状物中加入起泡剂，如表面活性剂或化学活性起泡剂，以使在水和/或浆状物搅拌过程中形成气泡。加入气泡比只是通过增加水量制备的相等密度墙板的方法，可以使干燥时间更短和/或多孔性分布更优选。备选地，可以加入低密度填料，如膨胀的聚苯乙烯或珍珠岩。
该过程可以是连续过程，即，干燥组分混合，再加入到水中，并混合成浆状物，该浆状物挤出到移动表面上形成墙板芯。备选地，成型既含有浆状物，又包括形成墙板的边缘。任选地，一个或多个辊或抗流圈(restrictions)使浆状物的自由液面铺展并平坦化，因而形成拉长板。在一个实施方案中，拉长板是支撑在至少一侧上的连续墙板芯。浆状物的拉长板末端形成连续墙板芯，随后至少部分固化后，从拉长、连续板的余留部分切割成为长段。然后，如果需要，该墙板进行修整，再干燥。作为备选方案，在加工过程中，可以在墙板芯的一侧或两侧加入一个或多个面板。作为备选方案，面板是在墙板形成板之后，如通过粘结或喷涂表面层而添加面板。
制备墙板的另一种方法是在与粉末半水合硫酸钙混合之前，将增强添加剂与水混合。在本方法中，无论是干燥、膏状、凝胶或液体的添加剂，都至少部分溶解在水中。然后，包括半水合硫酸钙和任选其它干燥添加剂的干组分加入到水溶液中并与水溶液混合形成浆状物或膏状物。然后，该浆状物或膏状物形成石膏基结构体。
在另一个实例中，例如，为了装饰目的和/或使形成改善的强度，一个或多个纸层可以粘合到墙板芯的一个或多个面上，以作为面板。纸可以具有纤维，该纤维在优选方向上取向，以增强墙板。备选地，可以不加入纸层，或者可以在墙板芯的一个或两个面上粘结上非纸层。在另外的再一个备选方案中，干组分中可以包含第二添加剂，并且第二添加剂析出在墙板的一个或两个表面上，从而在墙板上形成原位表面层。例如，在还有另一个实施方案中，增强粒子或纤维可以加入到例如整个芯中或芯表面上。
如果甲基取代地加入到纤维素醚中形成甲基纤维素，则优选该取代度小于1.8。更优选地，该取代度不大于1.5。优选在甲基纤维素中的甲基取代度大于1.2，则可以使该甲基纤维素可溶解于水中。
在一个实施方案中，纤维素醚添加剂是HPMC和/或HEMC。例如，当HPMC的粘度等级从1百万cps降低到10cps时，拔钉指数通常降低。因此，为了提高拔钉指数，优选使用高粘度等级；但是，存在折中情况。在复合结构体形成之后(如干燥过程中)，除非也加入额外的水或者选择DS以防止纤维素醚溶解，否则高粘度等级增加了浆状物的粘度。如果在混合过程中纤维素醚在水的温度下可溶解于水中，则高粘度浆状物会难于混合或形成；因此，优选粘度等级的选择取决于所使用的水量，反之亦然。而且，浆状物中水量的增加是与所制备复合结构体的低密度相联系的，与厚重的石膏基结构体相比，这种情况会导致强度和拔钉指数的降低。在一个实施方案中，加入减水剂，如木素磺酸盐或环烷磺酸盐缩合物，以控制浆状物的粘度和过量水含量。
用作增强添加剂的具体纤维素醚的百分比取代根据标准测试方法ASTM D 3876进行分析，该标准测试方法ASTM D 3876以其全部内容并入此处以供参考。ASTM D 3876通过气相色谱确定在纤维素醚产物中的羟甲基(甲基)和羟丙基(HP)取代程度。各种纤维素醚的所解析的取代百分比以及所测定的粘度等级都与力学测试结果相比，以确定取代度对于弯曲强度和耐拔钉性的影响。基于这些经验性测试，发展出关于拔钉指数和弯曲强度指数与纤维素醚取代图之间的关系。
下列回归模式建立了最好的相关性：
HPMC的拔钉指数(NPI)：
NPI＝A1fx1[(logγ)X2+A2MX3+A3HX4]+A4fx5Mx6HX7(logγ)X8+A5
MC的拔钉指数(NPI)：
NPI＝B1fY1+B2fY2(logγ)Y3+B3fY4MY5(logγ)Y6+B4
MC的弯曲强度指数(TPBI)
MC TPBI＝C1fZ1+C2fZ2(logγ)Z3+C3fZ4MZ5+C4fZ6MZ7(logγ)z8+C5
其中：
γ＝纤维素醚粘度等级(cps)(2％乌氏)
M＝纤维素醚羟甲基百分比取代
H＝纤维素醚羟丙基百分比取代
f＝纤维素醚重量％(g/100g灰泥)
其中Ai、Bi、Ci、Xi、Yi和Zi都在表2中定义。
这些经验关系在限定纤维素醚的重量百分比(f)、甲基取代度或取代百分比(M)和羟丙基取代度或取代百分比(H)、以及粘度等级(γ)中的每一种对于由MC和HPMC增强的墙板芯的拔钉指数和弯曲强度指数的影响是有用的。其它分析表明HEMC表现出类似于HPMC的关系。据信(但不是限制)如果纤维素醚在20℃水中可溶解，则该关系在粘度等级为5～1,000,000cps；甲基取代为21～38％；羟丙基取代为2～10％；以及加入量为0.25～5重量％范围内是有效的。而且认为在某些情况下，所观察到的趋势可能超过这些限制。
具体地，纤维素醚添加剂在墙板芯中的量与拔钉指数和弯曲强度指数之间存在关系。例如，当更多的MC和/或HPMC加入到浆状物中时，耐拔钉性和强度随着添加剂重量百分比的增加而增加。还存在与粘度等级的关系。令人惊奇地，该数据表示对于HPMC和MC而言，粘度等级增加，拔钉指数和弯曲强度指数也增加，这结果在文献或某些原始数据中(例如，如图14中MC所表示的那样)是没有反映出来的。粘度等级趋向于随分子量增加；因此，增加分子量也趋向于增加拔钉指数和弯曲强度。
对于特殊取代基的百分比取代，存在非常令人惊奇且没有预期到的关系。例如，如图19和20所示，对于甲基纤维素，拔钉指数随着取代度降低(DS)而增加。这种未预期到并令人惊奇的强烈关系充分解释了例如如图14所示拔钉指数相对于粘度等级的曲线的显著变形。在图14中，商购MC的甲基百分比取代为34％，而在粘度等级较低的相邻数据点中使用的MC具有28％的甲基取代。这种结果不被人注意而忽视，因而，商业MC具有比较高的取代度。因而，人们不敢向墙板中加入甲基纤维素以作为增强添加剂。
制造商很少公开报导商业纤维素醚的DS。如果有报导，也通常是非常不精确的。因此，为了进行这种分析，需要通过气相色谱独立地测定百分比取代。否则，不能辨别甲基纤维素(MC)，羟丙基甲基纤维素(HPMC)和羟乙基甲基纤维素(HEMC)的正确关系。如图19和20所示，与使用低DS的结构体相比，在最实用于墙板的增强添加剂的重量百分比添加范围内(比如小于5重量或更优选小于3重量％)，即使合适增加甲基纤维素中的DS，所测定墙板的弯曲强度指数也显著降低。而且，即使添加剂以低重量百分比加入(比如，小于1重量的HPMC)，相比于取代度的作用，粘度等级作用也趋向于降低，从而增加了选择合适取代度的重要性。
如图21所示，制备HPMC-增强石膏基面板(使用1重量％的粘度等级为100cps的HPMC)，优选使用甲基百分比取代小于30重量％(DS为1.8)以及羟丙基百分比取代不大于4重量％或至少为8重量％而制备。
在图22中，粘度等级为10cps的HPMC优选甲基取代小于30重量％(更优选25重量％-DS为1.5)。优选羟丙基取代为不大于4重量％或至少6重量％。至少6重量％的HP百分比取代比不大于4重量％的取代更优选。只要HPMC在20℃水中不溶解，制备复合结构体的方法就允许这样的HPMC，优选选择具有比以任何已知商业HPMC获得的HP取代度更低或更高的HPMC，以使改善复合结构体的强度。
图23A所示为粘度等级为1,000cps的HPMC的相互关系。在这种情况下，甲基的优选百分比取代与图21和22的甲基百分比取代相同；然而，羟丙基取代的作用与4重量％或8重量％的HP取代大约相同。HP取代的改变只是甲基取代改变的一部分。
在图23B中，示出了粘度等级为10,000cps的相互关系。对于1000cps，甲基取代的作用大于HP取代作用。如图24A-24B所示，粘度等级为100,000和1百万时也持续这种趋势。优选实施方案具有低的甲基DS和不大于4重量％或至少8重量％的羟丙基取代。在这些高粘度等级的拔钉指数是没有添加纤维素醚所制备石膏基结构体的拔钉指数的两倍。
图25A-28F分别比较了加入0.25重量％、0.5重量％和2重量％添加剂时取代度的作用。少量加入HPMC(比如，小于1重量％)且粘度等级低(比如，小于1000cps)时，则羟丙基取代的作用显著。
例如，在0.25重量％HPMC和10cps粘度等级时，向石膏基面板中加入HP取代度小于6重量％的HPMC，该石膏基面板的拔钉指数小于1。这种情况意味着耐拔钉指数小于不含纤维素醚添加剂的石膏基面板的拔钉指数。但是，在至少8重量％的取代和至少35重量％的甲基取代时，面板可充分增强(例如，大于1.3)。令人惊奇地，拔钉指数相对于在少量加入HPMC(例如，0.25重量％)的甲基取代和高HP取代(例如，至少8重量％)的趋势与在大量加入HPMC时的趋势是相反的。
在100cps粘度等级时，如图25B所示，拔钉指数在HP取代至少为8重量％时再次充分增强。然而，即使在HP取代程度大于2重量％时，也得到了一些增强。甲基取代DS作用反转的点移向更高的HP取代程度。图25C-25F所示为随粘度等级增加，该趋势继续。粘度等级增加使穿过板的拔钉指数增加，并且倾向于使拔钉指数相对于HP取代的曲线斜度减小。尽管大于8重量％的HP取代与2重量％相比继续显著增加拔钉指数，但是在高粘度等级(例如至少1000cps)时的增加率没有低粘度等级(例如，小于1000cps)时的增加率大。然而，如果HPMC添加剂选择了正确的甲基和羟丙基取代值，则向半水合硫酸钙中加入只有0.25重量％HPMC，预测在相互关系中拔钉指数约为1.6。
如图26A-27F中所示，随着HPMC的加入量进一步增加，拔钉指数通常增加；但是，拔钉指数相对于HP取代的曲线斜度趋向于减小。在图27A-27F中，对于加入2重量％的HPMC，则与至少8重量％的HP取代相比，更优选不大于4重量％的HP取代。进一步使HPMC加入量增加到大于2重量％，则趋向于进一步增加拔钉指数曲线对于不大于6重量％HP取代的部分的斜度。这意味着当HPMC的量接近5重量％时，NPI随着HP取代减少的增加率甚至更大。
在HPMC的量为至少2重量％时，通过选择低HP取代(例如，不大于6重量％)、低甲基取代(例如不大于1.8)和/或高粘度等级(例如至少1000cps)可以获得大于2.0的拔钉指数。随着粘度等级增加，改变HP取代量的相对作用趋向于降低，但是低HP取代的结构体会获得一些额外的增强。
对HEMC的结果也进行分析，以选择甲基和羟乙基取代度的优选范围。从这些结果可清楚看出，当制备更宽选择的具有优选甲基和羟乙基取代的HEMC材料用于测试时，优选范围就可出现。用于选择HEMC用作增强添加剂的步骤与用于HPMC选择的步骤相同。制备HEMC样品，该样品的取代程度、粘度等级和加入到半水合硫酸钙中的HEMC量都在某一范围。通过测试确定重要的强度参数(如拔钉指数)以及计算用于选择HEMC的关系，该HEMC可满足或超过对于添加剂商业成功的改善需求。
HEMC的初始结果表现出类似于HPMC的行为。可以选择甲基取代度，以充分增加复合结构体的强度。羟乙基取代基倾向于在低或高百分比取代时改善拔钉指数，在低还是高百分比取代时改善取决于浓度和粘度等级。因此，在HEMC中的羟乙基分子取代表现出与HPMC羟丙基所公开的作用相一致的模式。
在低粘度等级(例如，小于100cps)时，取代对于测定的拔钉和弯曲强度指数的影响是很显著的。如图19、20和25A所示，甲基取代和/或羟丙基或羟乙基取代的量足以使拔钉指数由降低改变为充分增加。商购的甲基纤维素通常具有至少1.8(30重量％)的DS。因为高粘度等级使混合和成型变得更困难，因此要避免高粘度等级。纤维素醚作为用于增强石膏基结构体的添加剂遭到忽略是不会令人惊奇的。事实上，商业供应者对最有前景的纤维素醚，例如MC，HPMC和HEMC都没有测试最佳用于充分增强石膏基复合结构体的取代程度。如表1所示，商购HPMC和MC都含有没有使石膏基复合结构体的拔钉指数和弯曲强度最佳化的HP和甲基取代程度。
在一个实施方案中，将半水合β-硫酸钙粉末和粉末状HPMC混合在一起，使粉末状HPMC添加剂分散到全部半水合β-硫酸钙粉末中。然后，将干组分加入到水中，所述水包括超过与半水合β-硫酸钙进行化学计量水合所需要的过量水，然后搅拌粉末/水的混合物，以形成浆状物。例如，选择所使用的水量，以使最终墙板具有密度小于0.85g/cc、优选0.75g/cc的轻重量结构体。然后，该浆状物形成形状，例如，通过倒入模子，或者通过模头或模(form)或一系列模子和模挤出成形。在一个备选方案中，被挤出的浆状物然后供应到作为连续板的皮带上。将浆状物硬化，也称作固化。固化是半水合硫酸钙至少部分溶解并水合，形成硫酸钙水合晶体，在此处称作石膏晶体，的结果。
然后，固化石膏基复合结构体干燥。空气干燥或在炉子中干燥使在水合过程中没有反应的过量水蒸发掉。例如，采用强制连通在复合表面上的干空气以除去全部或大部分过量的水。
测试包括例如使用ASTM标准测试步骤测定耐拔钉性、弯曲强度、润湿偏差(humidified deflection)、抗霉性和可燃性。抗霉性定义为墙板或墙板芯表面暴露在置于湿度保持在90％并且温度在32℃的环境内的霉菌孢子中24小时后，霉菌没有在墙板或墙板芯表面上生长的迹象。
在一个实施方案中，用作墙板浆状物添加剂的纤维素醚选择其具有高分子量和高粘度等级。令人惊奇地，如图1和2所示，在特殊情况下，除CMC外，其它纤维素醚可使耐拔钉性和弯曲强度增加更大。而且，非常令人惊奇的是对于某些纤维素醚，拔钉指数和弯曲强度指数随着分子量和粘度等级的增加而快速增加，例如，如图7和15所示那样。这种情况反驳了一些文献的观点，这些文献指出除了非常少量加入纤维素醚之外，高粘度等级和高分子量会根本上减弱石膏晶体的强度或者损害强度。据认为(但不是限制)，由于取代度的作用没有被认识到，因此以前的传统观点部分是错误的。
如图1所示，高分子量和高粘度等级HPMC增强墙板和HEMC增强墙板的样品具有所测定拔钉指数中的最大值。其它实施方案表现出更大改进的拔钉指数，另外，尤其是使用高粘度等级的纤维素醚时，拔钉指数改善更大。
在一个实施方案中，优选低的甲基取代度，比如小于1.6。在备选实施方案中，含有HPMC(其加入量小于1重量％半水合硫酸钙)的墙板优选具有纤维素醚聚合物中大于6重量％取代的HP基团的HP取代。
图5所示为对于高分子量且高粘度的HPMC，HEMC和HEC，耐拔钉指数随着添加剂的重量分数而对数增加。这是有助于加强和拓宽(forgiving)制备过程的理想趋势。400cps的MC表现出耐拔钉性相对于添加剂的重量份数线性增加，这情况也是理想的。
CMC是最通常使用的纤维素醚之一，但是在没有其它纤维素醚的情况下，商购CMC延迟了固化时间，并与未增强样品相比，其降低了耐拔钉性和弯曲强度。商购CMC在对其它纤维素醚有效的浓度、高分子量和粘度下不会增加墙板的强度。
可以在纤维素醚上涂敷表面处理，以延迟溶解开始，预期这样可以改善纤维素醚在水中的分散。实际上，据认为，除非纤维素醚在半水合硫酸钙水合之前溶解，否则由表面处理引起的溶解延迟会导致表面处理纤维素醚完全不溶解。
碘染测试表明尽管未处理纤维素醚和预先溶解的表面处理过纤维素醚表现出完全并均匀地分散到整个墙板中，但是表面处理过的纤维素醚并没有均匀地分散到整个墙板样品中，尤其是对于HEC表面处理过的粉末。改善未处理过和表面处理过的粉末状纤维素醚的一种方法是在将混合物加入到水中之前，预先混合干纤维素醚，直到这些粉末与干的半水合硫酸钙良好分散为止。由此，减少纤维素醚的团聚，从而使其比团聚粒子更易于发生溶解。
如图1和2所示，表面处理过纤维素醚的拔钉指数小于预先溶解、表面处理过的纤维素醚或未处理过的纤维素醚的拔钉指数，并且示出了表面处理过的纤维素醚的拔钉指数与重量分数的关系，例如在图11中示出的是粘度等级为45,000cps(45kcps)的HPMC和在图13中示出的是分子量为1.3百万(1.3M)的HEC。
如45kcps的HPMC在图12中弯曲强度与其重量分数的关系所示，弯曲强度受不完全溶解的影响并不是很大。据认为，拔钉指数和弯曲强度指数作用之间的差异是由于弯曲强度对于结构体中局部弱化的不灵敏性导致的。与拔钉指数(局部应力)相比，弯曲强度指数对于压碎芯样品(分布应力)的灵敏性较低。
图8示出计划用于满足ASTM标准的最小板重量与墙板样品粘度等级的关系，所述墙板样品是在加入到半水合β-硫酸钙中的HPMC重量百分比为1重量％进行制备的。图29示出粘度等级和添加剂的量对于拔钉指数的影响，所述拔钉指数是由纤维素醚中具有30重量％甲基取代和5重量％羟丙基取代的HPMC的相互关系计算的。当粘度等级增加时，通过ASTM标准所需要的最小板重量降低。此外，使用具有更优选取代的HPMC进一步降低实现最小ASTM标准所需要的最小板重量。而且，其它增强，比如，浆状物中加入纤维应该还可降低通过ASTM标准所需要的最小板重量。因此，本发明的一个实施方案是包括低密度芯的墙板，并且该墙板满足或超过墙板的ASTM标准。
在一个实施方案中，墙板芯含有石膏、纤维素醚和纤维素纤维。其它纤维增强，如玻璃、聚合物和碳纤维任选代用或加入，以增强墙板芯的弯曲强度。在一个具体实施方案中，在干组分加入水中之前，短聚酯纤维或尼龙纤维或这两者混入到干组分中，以增加弯曲强度。在提供具有沿着墙板纵向的取向增强的芯的挤出过程中，可以引入长纤维。
浆状物粘度涉及高速墙板的生产。增加粘度可以导致要增加混合和抽吸需求、堵塞机器以及纸板形成的问题。当选择CE添加剂时，浆状物粘度更加重要，因为在传统熟石膏(plaster)形成中CE的最初目的是增稠混合物。
为了完全水合半水合β-硫酸钙和制备能够混合并挤出的浆状物，使用的水量比熟石膏复合物所使用的水量更大，这利用半水合α-硫酸钙水合形成石膏。已知加入到浆状物中的水量对于所得墙板的质量和微结构具有深远的影响。据认为(但决不是以任何方式限制本发明)加入太少的水防碍浆状物的充分混合，而太多的水会导致墙板芯的多孔性。随着纤维素醚的加入，粘度可以显著增加，尤其是在高粘度纤维素醚程度被提高的配方中有这种现象，这可以使干组分和水难于充分混合。此外，粘度增加能够防止浆状物被浇铸成型。能够用于确定浆状物粘度的一个简单测试为其中部分浆状物浇铸形成指定高度的“小馅饼测试”，并记录所得小馅饼的直径。此外，墙板浆状物的流变性是时间、湿度和温度的函数。
通常，小馅饼尺寸随着纤维素醚粘度等级的增加而反向增加。正如预期的那样，小馅饼直径随着HPMC粘度等级降低而增加。事实上，小馅饼直径相对于粘度等级的倒数而对数增加；因此，如图9所示，拔钉指数相对于小馅饼尺寸的倒数而成比例增加。因此，在粘度等级增加以增加强度与粘度等级对于浆状物的混合以及进一步加工的影响之间存在妥协平衡。
在一个实施方案中，半水合β-硫酸钙与小于5重量％的粉末状纤维素醚混合形成浆状物，该纤维素醚均匀地分散到整个混合物中。然后，该混合物与一定量水混合形成浆状物，以使墙板芯在干燥时密度小于0.8g/cc。在备选实施方案中，选择分子量为至少10,000以及粘度等级至少为100cps的纤维素醚，因而耐拔钉性和弯曲强度都比未增强墙板获得了改善。在另一个实施方案中，粉末状纤维素醚的量限制在0.5重量％～3重量％，因而，所测定的拔钉指数随着粉末状纤维素醚的增加而连续增加。在另一个实施方案中，纤维素醚的量限制在小于1重量％，更优选不大于0.5重量％，并且该纤维素醚选择的HPMC和HEMC中甲基取代至少为25重量％、更优选至少30重量％，而羟甲基或羟乙基的取代至少为6重量％、更优选至少8重量％。
在另一个实施方案中，MC的DS限制在1.2～2.4之间的范围。在另一个备选实施方案中，MC的DS限制在1.2～2.8之间的范围，粘度等级至少为10cps，例如，如图14和15所示。图14所示为拔钉指数相对于MC粘度等级的关系，所述MC粘度分别是0.25，0.5，1.0和2.0重量％的MC与粉末状半水合β-硫酸钙混合的MC粘度。暗线和点是使用别处讨论的相互关系计算的值，而浅色线(lighter line)是实验值。图15是与粉末状半水合β-硫酸钙混合的HPMC的相似图。在另一个备选实施方案中，DS范围为1.2～1.6的MC充分增加弯曲强度指数，并且MC以0.25和0.5重量％的重量百分比加入时充分增加拔钉指数，该结果如图19所示，这是以图14中所使用的关系为基础的。图20表示该趋势也适用于加入更高重量百分比MC。这表明，对于具有低DS、高粘度等级的MC、大量该MC和/或这些因素组合的石膏基面板，耐拔钉指数可充分增强。
在另一个实施方案中，石膏基复合结构体是密度小于0.85克/立方厘米(g/cc)的墙板，该墙板具有包括石膏晶体和分散到整个石膏晶体中的增强添加剂的芯。没有加入任何面板的该芯具有的耐拔钉性满足或超过ASTM标准C36-95b的耐拔钉性，ASTM标准C36-95b的耐拔钉性以其全部内容并入此处。表IV中示出了各种厚度墙板的最小耐拔钉性。在另一个实施方案中，墙板芯具有弯曲强度和润湿偏差，该润湿偏差也满足或超过ASTM标准C36-95b的需求。通常，ASTM标准C36-95b是处于临界的耐拔钉性，限制商业使用的纸减少墙板的强度标准。润湿偏差对于天花板可以变成重要的，而弯曲强度对于在运输和安装过程中处理无纸墙板可以是决定性的。
在另一个实施方案中，石膏基复合结构体在纸板表面上具有阻挡层，比如另一个石膏层。例如，存在少量或没有增强添加剂的薄石膏层可以结合到石膏芯的一个或两个表面层上，所述石膏芯使用例如，本领域所知的薄脱脂层(skim layer)。脱脂层可以通过在没有添加增强剂的情况下混合灰泥和水进行制备。该薄脱脂层在一个或多个表面上形成稠密、平滑保护层，并且可以掺入不同的添加剂，如杀真菌添加剂或不同于芯的增强添加剂的增强添加剂。
在另一个具体实施方案中，石膏基复合结构体是密度小于0.85克/立方厘米(g/cc)、更优选小于0.75g/cc的纸减少墙板以及包括石膏晶体和分散到整个石膏晶体中的增强添加剂的芯，所述芯具有的弯曲强度满足或超过ASTM标准C36-95b所需求的弯曲强度。具体地，对于具有表IV所例举墙板厚度的墙板芯，墙板芯的平均断裂负荷应该不小于在表IV所示出的负荷。在另一个备选实施方案中，墙板芯具有也满足或超过ASTM标准C36-95b需求的润湿偏差。
在一个优选实施方案中，芯中增强添加剂的量不小于用于形成石膏晶体的半水合硫酸钙的5重量％，以使易燃性和可扑灭性都满足居住和商用标准。
表IV的方法A和方法B指的是在ASTM测试方法C473-95中指定的方法，ASTM测试方法C473-95的全部内容并入此处以供参考。
芯表面上可以粘附一个或多个面板，而且保持抗霉性。例如，轻重量芯的表面上可以应用单层装潢纸。该装饰面板可以使安装后暴露的墙板表面作为任何普通墙板处理。因此，使用单个装潢纸面板，缠绕和密封接头、着色和其它抛光处理都与传统墙板相同，该面板也可以提供抗磨损性，并改善弯曲强度和/或耐拔钉性。
在一个实施方案中，石膏基复合结构体在一个或多个表面上具有绝缘面板。例如，该绝缘面板可以是单层或多层箔，所述箔包括但不限制于铝箔。该绝缘面板可以提供辐射热转移的势垒。作为备选地，该面板可以是蒸气的挡板。另外，该面板可以在墙板运输和处理过程中提供抗磨损性。作为备选地，在墙板一侧上的装饰面板与墙板另一侧上的绝缘面板相配合。
另一实施方案具有芯和在墙板一个或多个表面上的薄保护层。例如，保护层可以在固化过程中原位形成。通过在浆状物中包含随水流动的溶解添加剂，可在加入到浆状物中的过量水干燥过程中伴随有高浓度添加剂层的分离。一些水溶聚合物，如聚(乙烯基吡咯烷酮)和环氧的聚胺固化组分在干燥和固化过程中随水迁移到墙板的表面上。而且，一些溶解淀粉和硼酸随水迁移。具体地，如果浆状物中存在过量水，则干燥处理，比如升高温度使墙板的过量水从一个或多个表面上通过蒸发而除去。在一个备选实施方案中，后处理通常使保护层在水中不溶解。例如，烷醇钛(titaniumalkoxide)或四乙醇钛可以喷涂到纤维素醚上，从而使纤维素在水中不溶解。更具体地，烷醇钛和纤维素醚之间的反应需要加热，并且在一个实施方案中，该反应出现于墙板干燥过程中，即，当墙板加热以蒸发过量水时。作为备选地，光敏聚合物可以对光如紫外光或太阳光是化学灵敏的，因而可以产生使保护层不溶解的交联。
例如，在一个备选方案中，保护层是水溶性抗真菌的化学制品，这些化学制品可以是聚合物或单体，如季铵化的胺。例如，聚(乙烯基吡啶溴化物)和四甲基氯化铵都可以随水蒸发迁移到表面上，从而在墙板的表面上形成抗真菌层。作为备选地，通过例如在芯的一个或多个表面上喷涂涂层或者通过引入作为脱脂层的层，从而将保护层应用到墙板的表面上。例如，石膏基结构体的表面通过形成保护脱脂层并将石膏基结构体挤出到脱脂层上或者通过形成芯并加入脱脂层进行保护。
在另一个实施方案中，通过在一个或多个表面上引入增强剂，从而在石膏基复合结构体上形成抗磨损表面。在一个实施例中，通过在结构体芯上共挤出或共成型抗磨损表面而形成抗磨损表面层。作为备选地，通过石膏基复合结构体的表面在固化之前引入增强剂而形成结构体芯之后，形成抗磨损表面。在一个实施方案中，增强剂是纤维状的，比如玻璃纤维、纤维素纤维和/或聚合物纤维。备选地，增强剂可以是粒状增强剂，如球形颗粒或薄片。而且，可以使用颗粒和纤维的组合。在备选实施方案中，在纤维增强表面上应用保护层，比如脱脂层。
在本发明的还有另一个实施方案中。石膏基复合结构体是含有芯、保护层和面板的墙板，所述面板有多个层。该面板提高了墙板的耐拔钉指数，同时减少了纸层数目。而且，面板中的多层不需增加墙板的弯曲强度。因此，相比于传统墙板，可使用更少的层。因此，这样的墙板比使用传统取向纤维纸层墙板花费更少。例如，在面板中可以使用由回收报纸制备的纸层。
作为本发明的另一个实施方案，石膏基复合结构体包括的芯含有分散于整个芯的第二相。例如，第二相是多孔物质(porosity)、增强剂、膨胀填料和/或填料。如果第二相是多孔物质或膨胀的填料，则墙板芯的密度可以减小。例如，无纸墙板的密度小于0.75g/cc。备选地，增强剂如纤维状或颗粒状增强剂可以提高芯的弯曲强度和耐拔钉性。作为另一个备选方案，低成本的填料可以简单地降低石膏基复合结构体的成本。
在另一个实例中，石膏基复合结构体是增强、无纸的墙板。未增强、无纸墙板是非常稠密、易碎的，并且难于处理，然而无纸、增强墙板解决了这些长久且没有解决的需求。增强、无纸墙板样品的耐拔钉性、抗霉性和弯曲强度表明现在可以制备如下这样的墙板：该墙板满足或超过耐拔钉性ASTM标准，与传统纸墙板相比重量减轻，消除了供应霉菌生长的多层纸层，满足在竞争激烈的市场中长久且未解决的需求。而且，一些备选实施方案的总安装费用与传统制备的墙板的安装费用相当。
据认为(并不是以任何方式限制)，分子间相互作用，如氢键使纤维素醚分子固定不动，从而使得纤维素醚分子在石膏芯固化以及干燥过程中沉析，并防止纤维素分子迁移到结构体表面上。分子之间以及分子和石膏之间的相互作用程度是受分子量影响的，这反映在强度随粘度等级而增加。该相互作用程度也受取代度的影响。而且，假定水量相同，则加入大量纤维素醚导致更早发生沉析，这是因为纤维素醚在水中的溶解度有限的缘故。因此，在选择具体纤维素醚作为增强剂中，据认为墙板强度不仅取决于所加入纤维素醚的量，而且取决于纤维素醚的溶解性和流动性。而且，据认为溶解性和流动性取决于取代度和加入的重量百分比，这正如相关性和图所示那样。
在另一个备选实施方案中，可以形成泡沫，以进一步降低墙板的密度。这种泡沫可以产生，例如，使用表面活性剂并搅拌水和/或浆状物以产生泡沫，所产生泡沫可以掺入到挤出墙板芯中。
在还有另一个实施方案中，加入三偏磷酸钠(STMP)。优选地，STMP以0.02重量％～1重量％加入。STMP在天花板中用作下垂减小剂(sagreducer)。如图28所示，STMP与纤维素醚增强的石膏基复合结构体具有意外的协同作用。韧性限定为在图28中负荷位移曲线(load displacementcurve)下的面积，与缺少纤维素醚添加剂或STMP或两者都没有(对照)的面板相比，具有纤维素醚和STMP的面板的韧性显著增加。这种现象是令人非常惊奇的，因为STMP通常使石膏基墙板易碎，并且使韧性不理想地减小，这正如只使用STMP，但不使用纤维素醚添加剂制备的石膏基面板曲线下面减小的面积所示那样，所制备的石膏基面板甚至与对照面板相比，其具有更短的至失效的位移。纤维素醚增强面板的硬度和韧性都通过向复合物中引入STMP而获得改善。此外，加入STMP，至失效的位移出人意料地小得多。
在另一个实施方案中，石膏基复合结构体是纤维增强的。复合物强度和纤维增强粘结材料的韧性强烈依赖纤维和基体如在建筑材料中使用的粘结材料之间的界面。如果纤维与水硬性胶凝材料相互作用较小且界面粘附差，则无论纤维强度或纤维负荷负载如何，复合物强度都不会显著改善。相反，出现纤维拔出。基体中掺入泡沫或轻重量的填料减小了粘结建筑材料的密度，从而加重了纤维的拔出。纤维在基体中的拔出性质确定它们用于增强特殊粘合剂的可能。由Tagge等在2003年5月27日提交的题为“Construction Materials Containing Surface Modified Fibers”的共同待决申请中，公开了改进增强添加剂表面的方法，该申请的内容并入此处作为参考。
在一个实施方案中，共聚物由(甲基)丙烯酸氟-脂肪族酯单体、(甲基)丙烯酸羟烷基酯单体、(甲基)丙烯酸硬脂酯单体和氯化单体的各种混合物聚合获得。这里，本实施方案的共聚物称作氟-聚合物；但是，这些共聚物可以实际上根据所需的应用含有少量或不含氟化基团。
在一个实例中，利用酸酐功能聚合物和催化剂将氟-聚合物施用到纤维表面。在本实例中，酸酐基团化学键合到纤维的官能团上，并与羟基交联，例如，与疏水和疏油性聚合物的羟基结合使表面上累积了功能性设计的聚合物，从而使纤维表面形成了不可渗透性。在另一个实施方案中，交联剂如有机钛酸酯、二异氰酸酯、金属盐或另一种反应性功能聚合物或预聚物用于代替酸酐功能聚合物。
在另一个实施方案中，另外含有选择与交联剂反应的官能团的单体包含于氟-聚合物合成中。在一个实例中，疏水和疏油性和/或生物活性共聚物都包含与金属反应的单体，而金属盐用于交联聚合物。例如，另外单体可以包含其它官能团，比如(但不是限制于)羧基、羧酸酯(盐)、硫酸酯(盐)、磺酸酯(盐)、磷酸酯(盐)和膦酸酯(盐)基。
在一个优选实施方案中，表面改性剂选择含有至少一个聚合物基团的多功能分子，如单体或低聚物，以使表面改性剂结合到增强剂和石膏之一上，而另一个聚合基团具有不同功能，如生物活性、亲水性或憎水部分、疏油性、对纤维素的粘附、阻燃性、抗静电性质和/或其它功能。
在备选实施方案中，功能共聚物包括化学键合到颗粒或纤维表面但不交联聚合物的反应性基团。例如，(甲基)丙烯酸硬脂酯和马来酸酐的接枝、嵌段和无规共聚物在含有或不含催化剂的情况下使用，以增加功能共聚物和纤维表面之间化学结合的比例，所述纤维表面包括天然表面比如木材。
在一个处理纤维表面的方法中，纤维掺入织物如纤维毡或纺织品中。织物在掺入织物之前或之后用氟聚合物处理。接着，该织物暴露于溶液或乳液中，以使一个或多个官能团结合到纤维表面上，例如，通过使织物浸渍在含有单体、聚合物或共聚物和金属盐的乳液或溶液中。然后，该处理织物干燥、固化、并洗涤，以除去不需要的残余组分。干燥和固化在相同条件或在不同条件下进行。例如，固化温度可以高于或低于干燥所使用的温度。
在一个备选方法中，通过直接在纤维表面上涂敷含有所需单体的溶液或乳液，在纤维表面上原位合成聚合物。自由基引发剂与所需单体一起涂敷或在单独步骤中涂敷，并且例如，在纤维表面干燥之后，该纤维表面暴露在热或UV光下。然后，洗涤该纤维、毡或纺织品以除去任何不需要的残留组分。
在一个实施方案中，生物活性功能单体包含在氟-聚合物单体合成中并形成了抗霉性，比如杀菌性和/或杀虫性质。备选地，生物活性功能聚合物、共聚物或低聚物的交联通过在金属盐和/或自由基引发剂应用过程中含有生物活性组分而实现的。在另一个实施方案中，生物活性功能性和疏水和疏油性形成于同一工艺中。
在另一个实施方案中，生物活性功能单体、低聚物、共聚物或聚合物都在纤维或颗粒表面周围原位聚合(或进一步聚合或交联)。在一个实例中，另一个反应性聚合物和/或交联剂与生物活性功能组分混合在一起，使生物活性功能组分结合到纤维表面上。在一个备选实例中，生物活性功能组分是在单体、低聚物、共聚物或聚合物上的官能团，这些官能团能够结合到颗粒或纤维表面上。
例如，单体、低聚物、共聚物和聚合物与结合到纤维或颗粒表面上的官能团结合。生物活性功能单体、低聚物、共聚物和聚合物的一些实例包括(但不是限制于)季铵化胺官能团，例如，在烷基链中含有4～10个碳的季铵化胺官能团。在一个具体实例中，杀真菌和杀菌性质表现为霉菌与织物表面上的生物活性涂层接触后霉菌被杀死。
在一个实施方案中，纤维首先处理，以在该纤维表面上提供所需的官能团。然后，该纤维掺入毡或织物中。例如，该纤维可以纺织成织物，或者掺入到毡或纸的形式中。该纤维可以与没有涂层或含有混入有不同功能团的涂层的纤维结合，以所处理纤维表面的性质为基础，提供具有抗霉性和/或其它所需要性质如纤维和基体之间的粘性结合的纸、毡或织物。
在一个实施方案中，饰面纸的一个表面处理成为具有抗霉性和疏水性。相反表面没有处理或以使该相反表面具有与形成墙板芯的浆状物的优异粘附力的方式处理。备选地，该饰面纸可以由多层构成。例如，外层可以处理成为墙板提供生物活性和疏水性，而最内层可以处理成粘附墙板芯。在另一个实例中，外层可以处理成疏水性的，而一个或多个内层可以处理成具有生物活性的。在还有另一个实施方案中，处理在裸露面上的最外层，以制备用于粉刷、粉饰灰泥、着色、涂焦油或装饰糊纸的表面。例如，最外层可以处理，以提供用于后续应用层如绝缘或装饰墙纸的自粘表面。
在一个实施方案中，至少其中之一是至少部分水溶或水溶胀的强度增加剂的成膜聚合物或聚合物的混合物用作纤维的表面改性剂或施用到毡或纤维上。该组合物可以任选包括生物活性组分和/或阻燃剂，以增加耐火性。聚合物优选交联或处理，以防止聚合物完全溶解，并且随后防止在加入水中和随后干燥中从纤维中迁移出来。例如，在上胶组分中使用的水溶成膜聚合物优选与粘性基体具有强的相互作用。对于石膏基复合结构体，优选本发明增加强度的成膜聚合物包括(但决不是以任何方式限制)除CMC之外的纤维素醚。
纤维可以是任何旦尼尔和长度，范围从连续、成束绳股，比如常用于织物筛孔中的那些到较短、单丝纤维，比如用于不连续纤维增强剂和一些无纺毡中的那些较短、单丝纤维。此处，旦尼尔用作每单位长度的纤维质量的度量，表示为每英寸毫克(mg/inch)，它是纤维横截面的非直接测量。备选地，聚合物组分可以在无纺纤维毡中用作粘合剂，所述毡用于增强复合粘性材料。
增强复合粘性材料可以用作例如浇铸产品、纤维增强石膏如玻璃-纤维-增强石膏(GFG)的纤维增强粘合剂。而且，织物和纸与粘合剂一起用作增强剂，如缝合带、修补用具(patching kit)和模制品。纤维和织物两者本身可以通过任何传统方法制备，或可以在与聚合物添加剂或胶料反应的纤维表面上特别设计有官能团。在一个实施方案中，传统上胶设备配置成施用聚合物添加剂以及使聚合物干燥并交联。在一个实施方案中，根据只是代替现有纤维或织物夹杂物的传统方法，将处理过的纤维掺入到复合物中。
据认为(但决不是以任何方式限制)，在一个实施方案中，聚合物涂层形成靠近纤维的聚合物富集的浆状物界面层。当浆状物干燥时，聚合物在该聚合物附近的基体中预形成封装纤维和部分石膏晶体的膜。聚合物使纤维结合到基体上，并增强了该纤维附近的区域。这导致当复合物受应力时，应力在石膏基晶体和增强纤维之间的有效转移。在一个优选实施方案中，随着加入1％～500％的纤维重量，在浆状物中的固体含量为0.5～50％。优选地，上胶组分选择具有2～20％的固体以及20～500％的加入量。在表面改性、纤维增强复合物中强度增加随着所加入聚合物的量变大而增加。
在一个实施方案中，半水合硫酸钙与表面改性纤维、第二添加剂和水进行混合。用于表面改性纤维的上胶组分是选自淀粉、淀粉衍生物、纤维素衍生物、丙烯酸聚合物(通常由丙烯酸、丙烯酸盐、丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酸或丙烯腈单体共聚合获得)、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇(PVA)、藻酸盐和天然树胶中的一种。而且，可以使用聚酯、聚氨酯与苯乙烯的共聚物的乳液或分散液。
例如，作为最后步骤，如果只涂敷有这些配方的纤维温和地混入到浆状物中，则由这些已处理过的纤维增强的墙板在机械强度上表现出一些改进。而且，过量水含量必需最小化，并且快速进行干燥，因为低分子量和非交联添加剂溶解在水中并且趋向于从纤维中迁移出来，而且随着干燥过程中时间的过去会迁移到墙板表面上。然而，在没有进一步处理的情况下，这些添加剂通常析出到表面上，并充当不需要的微生物、霉菌和真菌生长的营养剂。例如，在聚乙烯吡咯烷酮添加剂中，碘染色技术用于观察迁移的这种倾向。优选地，表面改性层(表面改性剂)具有与硬化粘合剂的相互作用和/或结合，所述硬化结合剂改善了界面强度，而不会使固化延迟。备选地，表面改性剂与加入到粘性结构体基体中的添加剂如纤维素醚相互作用。在一个实施方案中，表面处理在水中有点溶解或膨胀，从而导致聚合物的界面层粘附到纤维上并部分渗入到粘合剂或石膏的结晶粒子中。
优选地，高分子量胶料溶液具有比传统胶料更低的固体含量；然而，因为浆状物粘度更大，因此加入量相当。而且，交联表面涂层形成了纤维或织物的耐久涂层，该涂层在纤维水泥产品(fiber-cement production)的混合、固化或干燥过程中不易于除去。
例如，亲水聚合物体系在交联时转变成可膨胀水凝胶。据认为(但决不是以任何方式限制)这些溶胀涂层使水泥晶体生长成纤维大小，并且耐腐蚀、溶解和迁移。具有交联表面涂层的纤维用于传统高速混合过程，比如在墙板制备中出现的过程。在一个实施方案中，纤维与干组分预混合。备选地，纤维在水泥混合之前分散到水中，或者与水和半水合硫酸钙以及其它粉末状添加剂混合在一起。
几种交联方法用于降低表面涂层的溶解性。在一个实施方案中，胶料暴露在比通常干燥过程更高的温度下，导致胶料交联，因此该胶料至少部分不溶解。如前面所例举的上胶组分，比如淀粉和淀粉衍生物、PVA、CMC和丙烯酸酯聚合物在高温时交联。例如，传统胶料避免这样的温度，以防止胶料变成不溶解。
在另一个实施方案中，辐射，如紫外线(UV)光或γ射线也能够用于交联一些上胶组分，如聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)。在另一个实施方案中，水不溶聚合物掺入到成膜聚合物中，以物理交联该表面处理。例如，优选含有内交联剂的反应性聚合物体系、反应性预聚物体系或胶乳可以与亲水聚合物混合并反应，以降低在添加剂上所得膜的溶解性。
在备选实施方案中，膜形成聚合物进行化学交联，形成水凝胶。例如，纤维素醚交联剂包括有机钛酸酯、有机锆酸酯和二醛，比如乙二醛和戊二醛(gluturaldehyde)。硼砂和三偏磷酸钠优选用于淀粉。带有过氧化物的氯化钙、聚(磺化苯乙烯)(PSS)和UV光优选用于PVP。在一个优选实施方案中，交联体系相对稳定，并优选在干燥过程中或之后由升高温度改进，这使得在固化过程中膨胀，但如果粘性建筑材料例如通过溢流或暴露在高湿度中而变湿，可避免在干燥过程中聚合物的迁移和结合的弱化。
在一个实施方案中，HPMC通过螯合有机钛酸酯交联，所述有机钛酸酯在高于100℃温度活化。在另一个实施方案中，交联剂只应用到表面涂层的最外区域，从而形成具有延迟溶解性的表面交联聚合物涂层。在另一个优选实施方案中，表面涂层在结合有交联剂的纤维上原位聚合。例如，利用1-乙烯基2-吡咯烷酮与二丙烯酸1，6-己二醇酯的自由基聚合在粘性复合材料中所使用的纤维上形成表面涂层。
在另一个实施方案中，偶合剂如硅烷偶合剂包含在表面改性剂配方中，以改善胶料和纤维之间的结合，从而促进粘结。备选地，偶合剂在应用表面处理之前施用到纤维或织物上作为底涂层。在优选实施方案中，交联剂如有机钛酸酯既作为交联剂又作为偶合剂，例如，通过织物纤维表面的羟基官能团，将表面处理化学结合到纤维上。
在一个实施方案中，邻接纤维表面的表面处理层通过作为底漆施用的偶合/交联剂进行交联，但是表面处理的外部没有交联或者相比于邻接纤维表面的表面处理，其高度交联更少。
在另一个优选实施方案中，表面涂层组合物中可以包含增塑剂，比如聚乙二醇或甘油，以增加涂层的弹性和韧性。
被上胶的优选纤维包括各种材料的单丝、束丝和纺织绳股，所述各种材料包括无机纤维，如玻璃、矿石棉和金属(如，钢)；合成纤维，如聚丙烯、聚酯和尼龙；以及天然纤维，如棉花、大麻和木材。在一个实施方案中，当成束并切短的纺织绳股与浆状物混合时，其设计成分离的，以使被处理纤维分散并埋入基体材料中。在一个备选优选实施方案中，控制上胶组分和浆状物混合条件，在纤维束或绳股附近保持完整的表面改性剂层，同时使各个纤维有些分开。这样为粘附胶料和水泥基体提供了纤维的更大有效表面积。表面涂层作为粘合剂，在与浆状物混合时通常分离成单丝的纤维的束或纺织绳股不连续。
在一个实施方案中，纤维浸渍在表面涂层材料中，干燥，如果需要进行纺织，再在自动工艺中切割成所需尺寸。例如，用交联CMC组合物上胶的成束玻璃纤维绳股可以纺织或排列成网丝，并作为增强剂埋入水泥板中。在备选实施方案中，切短的或其它类型的不连续纤维悬挂在空气中，用胶料溶液喷涂进行上胶。在还有另一个实施方案中，各个纤维经过在溶剂或乳液中的表面涂敷进行涂敷，并团聚形成纤维毡。每个涂敷过程可以重复多次，以获得所需的附加物厚度。
在一个实施方案中，纤维在高温时由纤维素醚涂敷，在该温度下，纤维素醚颗粒具有低溶解性。即使在较高CE浓度，粉末状CE也分散在热水中，但不水合或溶解，从而保持较低粘度。当该溶液暴露于冷却纤维或织物或者暴露于空气时，随着该溶液冷却，CE水合，形成半固体凝胶。在备选实施方案中，使用表面处理、溶解性延迟的CE。优选地，表面处理、溶解性延迟的CE上涂敷有醛类，更优选戊二醛，这样也可以使纤维形成抗真菌性质。例如，用高分子量、高粘度等级纤维素醚浸渍上胶(单一或双工艺)的纤维可以获得厚度大于25％的附加物重量。
在一个实施方案中，织物或纸通过使织物或纸板浸渍在表面改性剂中进行表面改性。在另一个实施方案中，表面改性剂喷涂到织物或纸层的一个或两个面上。
在一个实施方案中，纤维毡通过在用于表面处理纤维的溶液中均匀分散短纤维而形成。然后，这些纤维均匀铺展，并且分散液排出到金属丝网上。接着，该纤维毡干燥，或备选地，该纤维毡先进行压缩，以迫使液体从网丝流出。例如，纤维可以是玻璃纤维，表面涂层可以是PVP，和/或PVP可以在毡干燥之前或之后由PSS或UV光进行交联的。在备选实施方案中，在湿毡干燥之前，应用加压或真空，以使纤维脱气并改善表面涂层的渗透性。
在制备复合结构体的一种方法中，向浆状物或湿毡或这两者中加入纤维素醚。在以使实例中，使用粘度等级为400cps以及甲基取代为28％(DS小于1.7，例如，如表I所示)的甲基纤维素醚。选择在形成复合结构体的通常加工温度下不溶解的纤维素醚，这样可以降低浆状物的粘度或者限制纤维素醚从增强纤维表面的迁移。例如，DS低例如小于1.2的纤维素醚可以在20℃的水中不溶解。通过升高在纤维素醚的澄清开始温度之上的加工温度，如在固化和/或干燥步骤过程中，纤维素醚可以进入、至少部分进入溶解范围。然后，在再沉淀之前，溶解或部分溶解的纤维素醚可以与周围的不连续相，如纤维、晶体或其它颗粒相互作用。例如，当复合结构体温度不再在纤维素醚的溶解区域内或当水蒸发时或纤维素醚用于水合反应时，该纤维素醚可以再沉淀。
在一个优选实施方案中，通过在胶料配方中混入无机粒子而使基体中聚合物和石膏晶体的混合增加。例如，无机粒子比如促进剂作为石膏晶体沉淀的种子晶，从而使晶体直接从表面涂层上生长，并改善了与基体的粘附。而且，可以加入作为防火填料的无机粒子，以改善阻燃性。优选地，无机粒子是碾石膏球磨机的促进剂，用于使用半水合硫酸钙形成石膏晶体的石膏基复合结构体。
在另外实施方案中，表面涂层用于涂敷除纤维之外的其它种类和形式的材料。例如，增强聚合物涂层能够用于涂敷增强聚集体、轻重量的填料和金属丝网。而且，加入表面涂层可以主要是为生物活性性质，而不是主要作为增强剂。
与未保护织物相比，在织物纤维表面上具有薄的生物活性聚合物层的织物抵抗或防止霉菌生长。在一个实例中，进行如下测试：保护表面和未保护表面暴露在相同的含霉菌乳液中，然后两者都放置在温暖、湿度环境中使霉菌生长。短时间之后，未处理织物表现出霉菌生长的迹象。相反，具有涂敷有生物活性聚合物的纤维的样品在大于24天的时间也没有霉菌生长。
在一个备选实施方案中，在织物或纸，比如纤维增强纸或再制浆再生纸的表面上进行处理，以使该处理不会渗透到表面上或只是部分渗透到表面上。因此，赋予织物或纸的性质从外表面到内部具有功能梯度。
在还有另一个实施方案中，处理水溶性纤维素醚，比如羟丙基甲基纤维素和甲基羟乙基纤维素醚的颗粒以涂敷带有二醛层的表面，以改善分散、延迟溶解和延迟增加与纤维素醚和水混合相关的粘度。在另一个实例中，为同样的目的而使用乙二醛。这两个实例都引起了所需的溶解延迟，这情况由表面处理纤维素醚在水中迅速分散的能力证实。即使有轻微搅拌，未处理颗粒在与水表面接触时也立即进行凝胶化，并且也阻止在水中的分散。
据认为(但不是限制于此)戊二醛是生物活性材料，可抑制霉菌生长，而乙二醛是霉菌生长的食物来源，可促进霉菌生长。在另一个实例中，相比于使用未处理纤维素醚的石膏墙板，用于制备增强石膏墙板的乙二醛处理过的纤维素醚在测试中表现出增加霉菌生长。据信，这是首次观察到乙二醛处理过的纤维素醚的不理想性质，从而导致戊二醛现在发展为在水中纤维素醚颗粒中的有益代替品，同时例如给墙板提供了抗真菌和抗微生物性质。
如表VI所示，一些改性、商业纤维素醚的实例表现出反向溶解性，这意味着当温度高于浑浊范围的最低温度时，溶质变成不溶解性的。在表VI中的浑浊范围和澄清范围使用装备有磁力搅拌棒和温度计的小玻璃瓶，向其中加入10g 0.5重量％的改性纤维素醚水溶液进行确定的。然后，该瓶子放置在90℃水浴中，并加热，直到改性纤维素醚完全沉淀为止。为了确定溶解温度，该瓶子然后转移到室温水浴中。为了三次设定浑浊和澄清的范围，该瓶子进行再加热并冷却三次。因此，对于这些反向溶解性纤维素醚，通过降低温度出现澄清开始和澄清结束，因为如图31A所示，这些纤维素醚在室温溶解，而在高温不溶解。
此处，浑浊范围定义为含有0.5重量％溶质混合良好的水溶液在加热过程中(即，反向溶解)或在冷却过程中(即，在冷水中加添加剂不溶解)沉淀开始和沉淀结束之间的温度范围。浑浊范围可以用于确定在处理过程中含有改性纤维素醚添加剂的水溶液的沉淀行为，所述处理包括加热，比如混合、干燥和一些固化过程。而且，如图31A和31B所示，改性纤维素醚表现出溶解滞后，意味着在不同于溶解的温度下出现沉淀。因此，表VI示出了分离的澄清范围。
如图31A和31B所示，澄清范围定义为在冷却过程中(即，反向溶解)或加热过程中(即，添加剂在冷水中不溶解)溶解开始和溶解完成之间的温度范围。如表VI所示，三个具有反向溶解性的实例的浑浊范围和澄清范围表现出显著的变化。此外，不同纤维素醚一起混合，可以改变澄清范围和浑浊范围温度(例如，澄清开始、澄清结束、浑浊开始和浑浊结束)。该澄清范围可以用于确定在包括冷却的处理过程中，比如在成形、去湿润和其它设定过程具有反向溶解性的纤维素醚添加剂在含有水的混合物中的溶解行为。备选地，对于在冷水中不溶解的添加剂，澄清范围可以用于在包括加热的过程中，比如在固化和干燥过程中确定溶解行为。
图31A解释了商业纤维素醚典型的反向溶解性。当含有粉末状纤维素醚的温水分散液冷却时，溶解开始在澄清起始温度进行，并且在澄清结束温度停止，这样会导致浆状物的凝胶化。因此，如果浆状物的温度降低到低于澄清起始温度，则会减弱混合和成形操作。
在一个实施方案中，纤维素醚的一个或多个取代元素的取代度或摩尔取代进行选择，以使纤维素醚不溶解于在初始加工温度的水中，比如在室温水中(约20℃)或在小于30℃。在这种情况下，如图31B所示，澄清开始和澄清结束温度在纤维素醚和水的混合物加热过程中出现。优选地，选择取代度，使澄清开始高于浆状物混合过程的加工温度。例如，可以优选至少30℃的澄清起始温度，以限制纤维素醚在混合和形成步骤过程中的溶解性，以使开始充分溶解只是出现在固化或干燥步骤过程中。这种情况使得浆状物快速混合和形成，而由于溶解纤维素醚添加剂导致粘度的大幅增加没有开始。
在一个实施方案中，合成纤维素醚衍生物，以提供在比传统可得添加剂有更低粘度等级的结构材料强度增强剂。例如，可以合成低取代度(DS)的甲基纤维素，它可以在如图33所示的比浓粘度等级形成充分增强，相比于使用更高粘度等级添加剂获得相同增强程度的情况，这种情况可以降低浆状物的粘度。如前面提到的那样，浆状物粘度降低可以是有益的，不仅有利于材料的加工，而且有利于复合结构体的密度、微结构和强度。
在备选实施方案中，选择合成纤维素醚衍生物的澄清范围和浑浊范围，以在干燥步骤之前避免纤维素醚的完全溶解(澄清结束)。例如，对于甲基纤维素，甚至可以选择更低的DS，比如小于1.2，更优选0.8～1.0，这样可限制甲基纤维素醚在冷水中的溶解性，但可确保甲基纤维素醚在低于水沸点的温度下的溶解性。例如，通过设计形成复合结构体的过程以避免溶解，低粘度浆状物可以混入并形成形状，而且该纤维素醚只是在包括在澄清开始温度以上加热浆状物的步骤，比如固化或干燥过程中开始溶解。在另一个实例中，合成摩尔取代度(MS)范围可防止其在冷水中溶解(即，至少30℃的澄清开始)的羟乙基纤维素，更优选最小MS为至少0.4或者至少为可确保HEC在低于水沸点温度的水中溶解的MS。
在一个实施方案中，墙板芯包括石膏、纤维素醚和纤维素纤维。其它纤维增强剂、如玻璃、聚合物和碳纤维任选代替或加入，以增加墙板芯的弯曲强度。在一个具体实施方案中，在干组分加入到水中之前，短聚酯纤维或尼龙纤维或这两种都可以混入到干组分中。在挤出过程中可以引入更长的纤维，以提供沿着墙板的纵向具有取向增强的芯。添加剂可以加入到涂敷纤维的浆状物中，和/或胶料在纤维掺入结构材料之前的单独上胶过程中可以加入到纤维中。优选地，胶料或添加剂或这两种都使纤维结合到石膏晶体中。例如，石膏晶体可以涂敷有使石膏晶体结合到一起的成膜添加剂。根据本发明一个实施方案的上胶增强剂在涂敷过的石膏晶体和表面改性纤维之间形成结合。据认为(但决不是以任何方式限制)，聚合物相互连接的渗透网络协同地增强了结构材料，从而有助于增加纤维从基体中拔出的强度。
例如，图34示出了几种聚合物添加剂的拔出强度改善与胶料附加量(sizing add-on)的关系。相比于其它聚合体系，在非常低附加量时高分子量纤维素醚和带有抑制剂的纤维素醚表现出异常的拔出强度改善。
制备包括醇、水和聚合物添加剂如纤维素醚的胶量溶液。备选地，制备该胶料溶液可以使用代替乙醇或除乙醇之外的其它醇的丙酮进行。例如，醇可以是能够分散两种不同纤维素醚组分、具有比水更大蒸气压，而且在室温下纤维素醚有限溶解或不溶解的任意醇。优选地，该醇为异丙醇。优选地，溶剂混合物在纤维素醚加入之前与少量水首先混合，以防止胶料溶液分离或团聚，否则就会发生分离或团聚。少量水表示使纤维素颗粒在胶料加工温度膨胀，但避免溶解的水量范围。胶料分散液的固体含量和粘度可以通过调节水和纤维素醚的浓度加以控制。一些具体实例在实施例部分中有列出。应该理解为可以向胶料分散液中加入其它组分，以改进分散液或胶料的性质。
在一个实施方案中，在织物或纸，比如纤维增强纸或再制浆再生纸的表面上进行处理，以使该处理不会渗透表面或只有部分渗透表面。因此，使织物或纸形成的性质具有从外部表面到内部的功能梯度。
在一个实施方案中，共聚物由(甲基)丙烯酸氟-脂肪族酯单体、(甲基)丙烯酸羟烷基酯单体、(甲基)丙烯酸硬脂酯单体和氯化单体的混合物聚合而成。此处，本实施方案的共聚物称作氟-聚合物；但是，这些共聚物实际上可以包含少量或不含有氟化基团，这取决于所需应用。在一个实例中，氟-聚合物使用酸酐功能聚合物和催化剂应用到纤维表面上。在本实例中，酸酐基团化学结合到纤维的官能团上，丙与羟基交联，例如，与疏水和疏油聚合物的羟基结合通过在表面上累积功能性设计的聚合物而使纤维具有不可渗透表面。在另一个实施方案中，使用交联剂如有机钛酸酯、二异氰酸酯、金属盐或其它反应性功能化聚合物或预聚物代替酸酐功能聚合物。
在另一个实施方案中，在氟-聚合物合成过程中，含有其它带有被选择与交联剂反应官能团的单体。在一个实例中，疏水和疏油和/或生物活性共聚物含有与金属反应的单体，而金属盐用于交联聚合物。例如，其它单体可以含有其它官能团，比如(但不是限制于)羧基、羧酸酯(盐)、硫酸酯(盐)、磺酸酯(盐)、磷酸酯(盐)和膦酸酯(盐)基团。
在备选实施方案中，功能共聚物含有反应性基团，该反应性基团化学结合到颗粒或纤维表面上，但不会使聚合物交联。例如，(甲基)丙烯酸硬脂酯和马来酸酐的接枝、嵌段和无规共聚物可以在具有或没有催化剂的情况下使用，以增加功能共聚物和纤维表面之间的化学结合比例。
在处理纤维表面的一个方法中，纤维掺入到织物，比如纤维毡或纺织品中。然后，该织物掺杂入织物之前或之后用氟聚合物处理。接着，该织物暴露于溶液或乳液中，以使一个或多个官能团结合到纤维表面上，例如，通过使织物浸渍在含有单体、聚合物或共聚物和金属盐的乳液或溶液中。然后，该处理织物干燥、固化、并洗涤，以除去不需要的残余组分。干燥和固化在相同条件或在不同条件下进行。例如，固化温度可以高于或低于干燥所使用的温度。
在一个备选方法中，通过直接在纤维表面上涂敷含有所需单体的溶液或乳液，可在纤维表面上原位合成聚合物。自由基引发剂与所需单体一起涂敷或在单独步骤中涂敷，并且例如，在纤维表面干燥之后，该纤维表面暴露在热或UV光下。然后，洗涤该纤维、毡或纺织品以除去任何不需要的残留组分。
在一个实施方案中，生物活性功能单体包含在氟-聚合物单体合成中并形成了抗霉性，比如抗微生物性和/或杀虫性质。备选地，生物活性功能聚合物、共聚物或低聚物的交联通过在金属盐和/或自由基引发剂应用过程中含有生物活性组分而实现的。在另一个实施方案中，生物活性功能性和疏水和疏油性形成于同一工艺中。
在另一个实施方案中，生物活性功能单体、低聚物、共聚物或聚合物都在纤维或颗粒表面周围原位聚合(或进一步聚合或交联)。在一个实例中，另一个反应性聚合物和/或交联剂与生物活性功能组分混合在一起，使生物活性功能组分结合到纤维表面上。在一个备选实例中，生物活性功能组分是在单体、低聚物、共聚物或聚合物上的官能团，这些官能团能够结合到颗粒或纤维表面上。例如，单体、低聚物、共聚物和聚合物与结合到纤维或颗粒表面上的官能团结合。生物活性功能单体、低聚物、共聚物和聚合物的一些实例包括(但不是限制于)季铵化胺官能团，例如，在烷基链中含有4～10个碳的季铵化胺官能团。在一个具体实例中，杀真菌和杀菌性质表现为霉菌与织物表面上的生物活性涂层接触后霉菌被杀死。
在一个实施方案中，纤维首先处理，以在该纤维表面上提供所需的官能团。然后，该纤维掺入毡或织物中。例如，该纤维可以纺织成织物，或者掺入到毡或纸的形式中。该纤维可以与没有涂层或含有混入有不同功能团的涂层的纤维结合，以所处理纤维表面的性质为基础，提供具有抗霉性和/或其它所需要性质的纸、毡或织物。
在一个实施方案中，饰面纸的一个表面处理成为具有抗霉性和疏水性。相反表面没有处理或以使该相反表面具有与形成墙板芯的浆状物的优异粘附力的方式处理。备选地，该饰面纸可以由多层构成。例如，外层可以处理以为墙板提供生物活性或疏水性，而最内层可以处理以粘附墙板芯。在另一个实例中，外层可以处理成疏水性的，而一个或多个内层可以处理成具有生物活性的。在还有另一个实施方案中，处理在裸露面上的最外层，以制备用于粉刷、粉饰灰泥、着色、涂焦油或装饰糊纸的表面。例如，可以处理最外层，以提供用于后续应用、装饰墙纸的自粘表面。
在一个实施方案中，至少其中之一是至少部分水溶或水溶胀强度增加剂的成膜聚合物或聚合物的混合物用作纤维的胶料或施用到毡或纤维上。该组合物可以任选包括生物活性组分和/或阻燃剂，以增加耐火性。聚合物优选交联或进行处理，以防止聚合物完全溶解，并且随后防止在加入水中和随后干燥中从纤维中迁移出来。例如，在上胶组分中使用的水溶成膜聚合物优选与粘性基体具有强的相互作用。对于波特兰水泥复合物，优选本发明增加强度的成膜聚合物包括(但决不是以任何方式限制)羧甲基纤维素(CMC)，而对于石膏复合物，优选本发明增加强度的成膜聚合物包括(但决不是以任何方式限制)除CMC之外的高分子量纤维素醚或与合适交联剂如高分子量聚磺化苯乙烯(PSS)在一起的高分子量聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)。纤维可以是任何旦尼尔和长度，范围从连续、成捆丝线，比如常用于织物筛孔中的连续、成捆丝线到较短、单丝纤维，比如用于不连续纤维增强剂和一些无纺毡中使用的较短、单丝纤维。此处，旦尼尔用作每单位长度的纤维质量的度量，表示为每英寸毫克(mg/inch)，它是纤维横截面的非直接测量。备选地，聚合物组分可以在无纺纤维毡中用作粘合剂，所述毡用于增强复合粘性材料。
增强复合粘性材料可以用作例如浇铸产品、纤维增强石膏如玻璃-纤维-增强石膏(GFG)、水泥板和修补与接合混合物的纤维增强粘合剂。在一个实施方案中，制备含有CMC处理的玻璃纤维的玻璃-纤维-增强混凝土(GFRC)。而且，织物和纸与粘合剂一起用作增强剂，如缝合带、修补用具(patching kit)和模制品。纤维和织物两者本身可以通过任何传统方法制备，或可以在与聚合物添加剂或胶料反应的纤维表面上特别设计有官能团。在一个实施方案中，传统上胶设备配置成施用聚合物添加剂以及使聚合物干燥并交联。在一个实施方案中，根据只是代替现有纤维或织物夹杂物的传统方法，将处理过的纤维掺入到复合物中。
据认为(但决不是以任何方式限制)，在一个实施方案中，聚合物涂层形成靠近纤维的聚合物富集的浆状物界面层。当固化水泥干燥时，聚合物在该聚合物附近预形成封装纤维和部分水泥基体的膜。聚合物使纤维结合到基体上，并增强了该纤维附近的区域。这导致当复合物受应力时，应力在水泥基体、增强聚合物膜和增强纤维之间的有效转移。在本实施方案中，上胶组分通常具有2～20％的固体含量，以及相对于原始纤维或织物重量附加3～25％的胶料。在上胶-纤维-增强复合物中强度增加随着所加入聚合物的量变大而增加。
纤维胶料是选自淀粉、丙烯酸聚合物(通常由丙烯酸、丙烯酸盐、丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酸或丙烯腈单体共聚合获得的)、聚乙酸乙烯酯、藻酸盐和天然树胶中的一种。而且，可以使用聚酯、聚氨酯与苯乙烯的共聚物的乳液或分散液。作为最后步骤，如果只涂敷有这些配方成分(formulation)的纤维温和地混入到浆状物中，则由这些已处理过的纤维增强的墙板在机械强度上可以表现出一些改进。而且，过量水含量必需最小化，并且快速进行干燥，因为低分子量和非交联添加剂溶解在水中并且趋向于从纤维中迁移出来，而且随着干燥过程中时间的过去会迁移到墙板表面上。而且，在没有进一步处理的情况下，这些添加剂通常析出到表面上，并充当不需要的微生物、霉菌和真菌生长的营养剂。例如，在胶乳添加剂中，碘染色技术用于观察迁移的这种倾向。优选地，胶料聚合物具有强的相互作用，并且与硬化水泥结合，而不会延迟固化，所选择的胶料聚合物与分散到整个基体相中的纤维素醚添加剂相适合。
优选用于提高粘性复合物强度的聚合物取决于被增强水泥的种类合用作增强剂的纤维或粒子的种类。羧甲基纤维素(CMC)改善了波特兰水泥的干燥强度。然而，CMC降低了石膏制品的机械强度。据认为(但决不是以任何方式限制)在生长石膏晶体表面上的螯合作用使固化延迟，这至少是部分造成降低石膏基体强度的原因。
其它纤维素醚改善了石膏强度。而且，改善程度倾向于随着分子量的增加和纤维素醚取代度的降低而增加，其中至少向半水合硫酸钙中加入小于6重量％的纤维素醚。例如，高分子量羟乙基甲基纤维素(HEMC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)和甲基纤维素(MC)提高了石膏复合物的强度，但是这些纤维素的低分子量对应部分增强作用小，或者实际上可以降低复合强度。
据认为(但决不是以任何方式限制)纤维素醚的氢键和离子交联，比如PVP和PSS的氢键和离子交联导致了与水泥基体的强烈粘附。在复合浆状物混合、固化和干燥过程中内聚力保持了在纤维表面上的表面处理。优选地，表面处理在水中稍微有点溶解或膨胀，从而导致了聚合物界面层，该界面层粘附到纤维上并部分渗透到结晶颗粒或水泥或石膏中。
优选地，高分子量胶料具有比传统胶料低的固体含量；然而，因为高分子量胶料的分子更大，因此附加物量是相当的。而且，表面涂层交联形成纤维或织物的耐久涂层，在纤维水泥产品的混合、固化或干燥步骤过程中，该涂层不易于被去除。交联时，亲水聚合物体系转变成可膨胀水凝胶。据信(但决不是以任何方式限制)这些可膨胀涂层使水泥晶体生长成纤维大小，并且耐腐蚀、溶解和迁移。具有交联的表面涂层的纤维用于传统高速混合过程，比如在墙板生产中存在的过程。在一个实施方案中，纤维与水泥干组分预混合。备选地，纤维在水泥混合之前分散到水中，或者与水和水泥和或半水合硫酸钙混合在一起。
几种交联方法用于降低表面涂层的溶解性。在一个实施方案中，使胶料暴露于比通常干燥过程更高的温度下，胶料至少部分不溶解，这是由于胶料交联导致的。上胶组分如前面所列举的淀粉和淀粉衍生物、PVA、CMC和丙烯酸酯聚合物在高温交联。例如，传统胶料避免如此高的温度，以防止胶料变成不溶解。在另一个实施方案中，辐射如紫外(UV)光或γ射线也能够用于交联一些上胶组分比如PVP。在另一个实施方案中，水不溶解聚合物混入成膜聚合物中以物理交联表面处理。例如，优选带有内部交联剂的反应性聚合物体系、反应性预聚物体系或胶乳可以与亲水聚合物混合并反应，以降低在添加剂上所得膜的溶解性。
在备选实施方案中，成膜聚合物化学交联形成水凝胶。例如，用于纤维素醚的交联剂包括有机钛酸酯、有机锆酸酯和二醛，比如乙二醛和戊二醛。硼砂和三偏磷酸钠优选用于淀粉，而带有过氧化物的氯化钙、聚(磺化苯乙烯)(PSS)和UV光优选用于PVP。在一个优选实施方案中，交联体系相对稳定，并优选在干燥过程中或之后由升高温度改进，这使得在固化过程中膨胀，但如果粘性建筑材料例如通过溢流或暴露在高湿度中而变湿，可避免聚合物在干燥过程中迁移和结合的弱化。
在一个实施方案中，HPMC通过螯合有机钛酸酯而交联，所述有机钛酸酯在高于100℃温度活化。在另一个实施方案中，交联剂只应用到表面涂层的最外区域，从而形成具有延迟溶解性的表面交联聚合物涂层。在另一个优选实施方案中，表面涂层在结合有交联剂的纤维上原位聚合。例如，利用1-乙烯基2-吡咯烷酮与二丙烯酸1，6-己二醇酯的自由基聚合在粘性复合材料中所使用的纤维上形成表面涂层。
在另一个实施方案中，偶合剂如硅烷偶合剂包含在表面涂层配方中，以改善胶料和纤维之间的结合，从而促进粘结。备选地，偶合剂在应用表面处理之前施用到纤维或织物上作为底涂层。在优选实施方案中，交联剂如有机钛酸酯既作为交联剂又作为偶合剂，例如，通过织物纤维表面的羟基官能团，将表面处理化学结合到纤维上。在一个实施方案中，邻接纤维表面的表面处理层通过偶合/交联剂进行交联，但是表面处理的外部没有交联或者相比于邻接纤维表面的表面处理，其高度交联更少。
优选用发明组合物上胶的纤维包括各种材料的单丝、束丝和纺织绳股，所述各种材料包括无机纤维，如玻璃、矿石棉和钢；合成纤维，如聚丙烯、聚酯和尼龙；以及天然纤维，如棉花、大麻和木材纤维。在一个实施方案中，当成束并切短的纺织绳股与浆状物混合时，其设计成分离的，以使被处理纤维分散并埋入基体材料中。在一个备选优选实施方案中，控制上胶组分和浆状物混合条件，在纤维束或绳股附近保持完整的表面涂层，同时使各个纤维分开一些。这样为粘附胶料和水泥基体提供了纤维的更大有效表面积。表面涂层作为粘合剂，在与浆状物混合时通常分离成单丝的纤维的束或纺织绳股不连续。
在一个实施方案中，纤维浸渍在表面涂层材料中，干燥，如果需要进行纺织，再在自动工艺中切割成所需尺寸。例如，用交联CMC组合物上胶的成束玻璃纤维绳股可以纺织或排列成网丝，并作为增强剂埋入水泥板中。在备选实施方案中，切短的或其它类型的不连续纤维悬挂在空气中，用胶料溶液喷涂进行上胶。在还有另一个实施方案中，各个纤维经过在溶剂或乳液中的表面涂敷进行涂敷，并团聚形成纤维毡。每个涂敷过程可以重复多次，以获得所需的附加物厚度。
在一个优选实施方案中，纤维在高温时由纤维素醚涂敷，在该温度下，纤维素醚颗粒具有低的溶解性。即使在较高CE浓度，粉末状CE也分散在热水中，但不水合或溶解，其从而保持低的粘度。当该溶液暴露于冷却纤维或织物或者暴露于空气时，随着该溶液冷却，CE水合，形成半固体凝胶。在备选实施方案中，使用表面处理、溶解性延迟的CE。优选地，表面处理、溶解性延迟的CE上涂敷有醛类，更优选戊二醛。例如，用高分子量、低DS的纤维素醚浸渍上胶(单一或双工艺)的纤维可以获得厚度大于25％的附加物重量。更优选地，通过调节溶液的固体含量使附加物重量限制在5～15％，这样在不使用过量纤维素醚的情况下充分改善了纤维的拔出强度，从而降低了成本。
在一个实施方案中，织物或纸通过使织物或纸板浸渍在表面改性剂中进行上胶。在另一个实施方案中，表面处理喷涂到织物或纸层的一个或两个面上。
在一个实施方案中，纤维毡通过在用于表面处理纤维的溶液中均匀分散短纤维而形成。然后，这些纤维均匀铺展，并且分散液排出到金属丝网上。接着，该纤维毡干燥，或备选地，该纤维毡先进行压缩，以迫使液体从网丝中流出。例如，纤维可以是玻璃纤维，表面涂层可以是PVP，和/或PVP可以在毡干燥之前或之后由PSS或UV光进行交联。在备选实施方案中，在湿毡干燥之前，应用加压或真空，以使纤维脱气并改善表面涂层的渗透性。
在一个优选实施方案中，通过在胶料配方中混入无机粒子，基体中聚合物和水泥或石膏晶体的混合增加。例如，无机粒子如促进剂作为水泥晶体沉淀的种子晶，可使水泥晶体从水泥组合物中的研磨过的水泥和石灰石之一上直接生长，以及用于石膏组合物的研磨石膏球磨机促进剂。
在其它实施方案中，表面涂层用于涂敷除纤维之外的其它种类和形式的材料。例如，增强聚合物涂层能够用于涂敷增强聚集体、轻重量填料和金属网线。而且，加入表面涂层可以主要为生物活性性质而不是主要作为增强剂或作为多功能涂层。
图36所示为本发明一个实施方案的草图，该实施方案示出了涂敷有生物活性聚合物织物。如图37所示，相比于传统的织物，图1中的织物在织物纤维表面上具有生物活性聚合物的薄层。图38A和38B所示为试验结构体的草图，该试验是将两个表面都暴露在相同的含霉菌乳液中，随后将两个样品放置在温暖、潮湿环境中使霉菌生长。短时间之后，例如如图38B所示，未处理织物表现出霉菌生长的大量迹象。相反，具有涂敷有生物活性聚合物的样品表现出很少或没有霉菌生长。
具体实施例
对照样品。100克半水合β-硫酸钙与0.13g研磨过的石膏促进剂干混合。然后，半水合β-硫酸钙加入到在500mL韦林氏搅切器(Waring blender)中的150g室温自来水中。浆状物低速混合15秒。然后，该浆状物立即倒入约7″x2″x1/2″的模具中。约20分钟后，将样品从模具中取出并放置在45℃的对流烘箱中，在该烘箱中干燥至少36小时。从烘箱中取出之后，样品切割成5″x2″，再称量质量和测定大小。数据用于计算样品密度。对于石膏墙板，使用类似于ASTM C473弯曲强度测试(方法B)的三点弯曲测试获得弯曲强度。带有数据采集软件的Instron力学测试体系用于测定力学行为。弯曲破坏应力由破坏负荷、测试配置和样品几何形状计算。从弯曲测试残余的两半样品进行耐拔钉性测试。所使用的拔钉测试以ASTMC473拔钉测试(方法B)为基础。所得样品的密度为0.63g/cc，弯曲强度为242psi，而耐拔钉性为46lbs。
高粘度HPMC增强剂：无纸样品。100克半水合β-硫酸钙与0.13g研磨过的石膏促进剂和1g HPMC(100kcps，从Aldrich Chemical Co.购买)干混合。然后，干混合物加入到在500mL韦林氏搅切器(Waring blender)中的150g自来水中。浆状物低速混合15秒。然后，该浆状物立即倒入约7″x2″x1/2″的模具中，样品被转移之前在模具中固化约20分钟。样品在45℃的对流烘箱中放置至少36小时。从烘箱中取出之后，样品切割成5″长，再称量质量和测定大小。计算密度，并且样品在Instron力学测试系统中测试弯曲强度和耐拔钉性。样品的密度为0.46g/cc，弯曲强度为299psi，而耐拔钉性为43lbs。
高粘度、阻滞的(retarded)HEMC增强剂：无纸样品。100克半水合β-硫酸钙与0.13g研磨过的石膏和1g阻滞的HEMC(15-20，5kcps，从Aldrich Chemical Co购买)干混合。然后，干混合物加入到在500mL韦林氏搅切器(Waring blender)中的150g自来水中。浆状物低速混合15秒。然后，该浆状物立即倒入约7″x2″x1/2″的模具中，20分钟后，样品移出。样品在45℃的对流烘箱中放置至少36小时。从烘箱中取出之后，样品切割成5″长，再称量质量和测定大小。计算密度，并且样品在Instron力学测试系统中测试弯曲强度和耐拔钉性。所得样品的密度为0.63g/cc，弯曲强度为545psi，而耐拔钉性为78lbs。
高粘度HPMC增强剂：轻重量墙板。制备样品由带有1.3g研磨过石膏的1kg半水合β-硫酸钙和10gHPMC(22kcps，从Aldrich Chemical Co.购买)。向5升韦林氏混合容器中加入1.5kg的室温自来水、20滴来目Dow的Daxad 19LKN(分散剂)和10滴二乙撑三胺五乙酸钠盐(阻滞剂)的40％溶液。粉末加入到水中，并高速混合15秒。然后，该浆状物倒入约12″x12″x1/2″的模具中，该模具衬里有由标准装饰墙板面纸制备的包层。15分钟后，样品从模具中取出，并在45℃的对流烘箱中放置48小时。然后，样品从烘箱中取出，并切割成5″x2″和9″x2″的试样，这些试样的长边在纸的纤维方向上。然后这些试样称量质量和测定大小。计算密度，并且试样在Instron力学测试系统中测试纤维方向的弯曲强度和耐拔钉性。样品的密度为0.47g/cc，弯曲强度为822psi，而耐拔钉性为75lbs。
水与半水合β-硫酸钙的重量比为1∶1的MC。首先，100份半水合β-硫酸钙与9份甲基纤维素(Aldrich，MW 17,000，粘度等级25cps)混合。然后，混合物加入到100份室温水中，并在高剪切装置中混合约15秒。所得浆状物的粘度高，不能浇铸成形。使用刮刀以小比例转移足够的浆状物，并加压形成2英寸×5英寸×0.5英寸的形状。固化之后，混合物从模具中移出，并在45℃固化2天。所得样品的密度为0.72g/cc，拔钉指数为1.87(121lbs)，而弯曲强度为881lb/in2。
水与半水合β-硫酸钙的重量比为1∶1的MC。首先，100份半水合β-硫酸钙与9份甲基纤维素(Aldrich，MW 14,000，粘度等级15cps)混合。然后，混合物加入到100份水中，并在高剪切装置中混合约15秒。所得浆状物的粘度高，不能浇铸成形。使用刮刀以小比例转移足够的浆状物，并加压形成2英寸×5英寸×0.5英寸的形状。固化之后，混合物从模具中移出，并在45℃固化2天。所得样品的密度为0.74g/cc，拔钉指数为1.75(119lbs)，而弯曲强度为864lb/in2。
水与半水合β-硫酸钙的重量比为1∶1的MC。首先，100份半水合β-硫酸钙与9份甲基纤维素(Aldrich，MW 40,000，粘度等级400cps)混合。然后，混合物加入到100份水中，并在高剪切装置中混合。粘度非常高，不能够进行所需的15秒持续混合。该粉末状混合物没有完全混入到奖状物中。混合物过早固化，不能转出成形。
水与半水合β-硫酸钙的重量比为1∶1的MC。随后样品通过降低甲基纤维素的量进行制备，即通过将100份半水合β-硫酸钙与代替9份甲基纤维素的5份甲基纤维素混合。然后，混合物加入到100份水中，并在高剪切装置中混合约15秒。所得浆状物非常粘，在混合过程中开始过早固化，因而不能浇铸成形。使用刮刀以小比例转移足够的浆状物，并加压形成2英寸×5英寸×0.5英寸的形状。固化之后，混合物从模具中移出，并在45℃固化2天。所得样品的密度为073g/cc，拔钉指数为1.54(103lbs)，而弯曲强度为766lbs/in2。
低粘度等级的HPMC。制备水与半水合β-硫酸钙的重量比为1∶1的比例。首先，100份半水合β-硫酸钙与9份HPMC(Aldrich，MW 10,000，粘度等级5cps)混合。然后，混合物加入到100份水中，并在高剪切装置中混合约15秒。所得浆状物直接浇铸形成2英寸×5英寸×0.5英寸的形状。固化之后，混合物从模具中移出，并在45℃固化2天。所得样品的密度为0.63g/cc，拔钉指数为1.26(58lbs)，而弯曲强度为675lb/in2。
低粘度等级的HPMC。制备水与半水合β-硫酸钙的重量比为1∶1的混合物。首先，100份半水合β-硫酸钙与9份HPMC(Aldrich，MW 10,000，粘度等级6cps)混合。然后，混合物加入到100份水中，并在高剪切装置中混合约15秒。所得浆状物直接浇铸形成2英寸×5英寸×0.5英寸的形状。固化之后，混合物从模具中移出，并在45℃固化2天。所得样品的密度为0.59g/cc，拔钉指数为1.18(47lbs)，而弯曲强度为535lb/in2。
适中范围粘度等级的HPMC。水∶半水合β-硫酸钙与9份HPMC(Aldrich，MW 12,000，粘度等级80-120cps)混合。然后，混合物加入到100份水中，并在高剪切装置中混合约15秒。所得浆状物的粘度非常高，在混合过程中过早固化，因而不能浇铸成形。使用刮刀以小比例转移足够的浆状物，填充形成2英寸×5英寸×0.5英寸的形状。固化之后，混合物从模具中移出，并在45℃固化2天。所得样品的密度为0.75g/cc，拔钉指数为1.54(121lbs)，而弯曲强度为652lb/in2。
高粘度、表面处理的HEMC。混合带有1.69g球磨机研磨石膏(促进剂)的1.3kg半水合β-硫酸钙和26g阻滞的HEMC(在2重量％时，粘度等级为15-20.5kcps，从Aldrich Chemical Co.购买)制备无纸样品。向5升韦林氏搅切器中加入液体组分，即1.68kg室温自来水、26滴Daxad 19LKN(分散剂)(购自Dow)和13滴二乙撑三胺五乙酸钠盐(阻滞剂)的40％溶液。干组分加入到水中，并高速混合15秒，形成浆状物。然后，该浆状物倾倒入约为12″x12″x1/2″玻璃模具中，该模具在一个面上具有薄的聚四氟乙烯板，以促进脱除。15分钟之后，样品从模具中移出，并在45℃对流烘箱中放置48小时。然后，移出样品，以切割成5″x2″的试样。然后，这些试样称重和测试。计算九个试样的密度，然后，在Instron力学测试系统中使用前面描述的方法测试这些试样的弯曲强度和耐拔钉性。该板的平均密度为0.64g/cc，弯曲强度为809psi，而耐拔钉性为102lbs，可满足ASTM弯曲强度和拔钉的要求。
超轻墙板/绝缘板。超轻墙板锥形物通过向500mL混合容器中加入200mL室温自来水进行制备。40g半水合硫酸钙(灰泥)与20g高粘度、表面处理(延迟溶解)HPMC、0.8g三偏磷酸三钠和0.4g研磨过的石膏球磨机促进剂进行干混合。干混合物加入水中，然后，浆状物低速混合30秒。浆状物沉积在7″x2″x0.5″模具中的标准、装饰干墙纸的封皮中。样品在45℃干燥48小时。然后，样品切割，测量大小、称量质量和进行力学测试。所得板只有0.33g/cc(850lbs/MSF)的密度和118lbs的平均耐拔钉性。
超轻墙板/绝缘板。超轻墙板锥形物通过向500mL混合容器中加入200mL室温自来水进行制备。65g半水合β-硫酸钙(灰泥)与6.5g高粘度、表面处理(延迟溶解)HPMC、0.006G三偏磷酸三钠、3.3g 1英寸的短绳玻璃纤维和0.06g研磨过的石膏球磨机促进剂进行干混合。干混合物加入水中，然后，浆状物低速混合30秒。然后，浆状物沉积在7″x2″x0.5″模具中的标准、装饰干墙纸的封皮中。样品在45℃干燥48小时。然后，样品切割，测量大小、称量质量和进行力学测试。所得墙板只有0.34g/cc(880lbs/MSF)的密度和只有84lbs的平均耐拔钉性。
高粘度、表面处理过的HEMC。混合带有0.13g球磨机研磨石膏(促进剂)的100g半水合β-硫酸钙和1g延迟HEMC(在2重量％时，粘度等级为15-20.5kcps，从Aldrich Chemical Co.购买)制备无纸样品。然后，混合物加入到150g水中，并高速混合15秒，形成浆状物。然后，该浆状物倾倒入约为7″x2″x1/2″模具中。15分钟之后，样品从模具中移出，并在45℃对流烘箱中放置48小时。样品移出并切割成5″x2″。计算样品密度，然后，并使用前面描述的方法在Instron力学测试系统中测试弯曲强度和耐拔钉性。该墙板样品的平均密度为0.63g/cc，弯曲强度为545psi，而耐拔钉性为78lbs，可满足ASTM的耐拔钉性要求。
高粘度、表面处理过的HEMC。使用下列步骤制备无纸墙板。首先，150克半水合β-硫酸钙与0.2g研磨过的石膏和3g表面处理过(延迟溶解)的HEMC(15-20.5kcps，从Aldrich Chemical Co购买)干混合。然后，干组分加入到在500mL韦林氏搅切器(Waring blender)中的162g自来水中形成浆状物。浆状物低速混合15秒。然后，该浆状物立即倒入7″x2″x1/2″的模具中，20分钟后，样品移出。该墙板样品在45℃的对流烘箱中放置至少36小时，以进行干燥。从烘箱中取出之后，样品修整成5″长，再称量重量和测定大小。根据这个步骤制备的样品具有0.80g/cc密度，975psi弯曲强度和180lbs的耐拔钉性，超过弯曲强度的ASTM标准和1/2英寸墙板的耐拔钉性。
高粘度、表面处理过的HEMC。使用下列步骤制备无纸墙板。首先，150克半水合β-硫酸钙与0.2g研磨过的石膏和3g表面处理过的HEMC(15-20.5kcps，从Aldrich Chemical Co购买)干混合。然后，干组分加入到在500mL韦林氏搅切器(Waring blender)中的150g自来水中，形成浆状物。该浆状物低速混合15秒。然后，该浆状物立即倒入约7″x2″x1/2″的模具中，20分钟后，样品移出。该墙板样品在45℃的对流烘箱中放置至少36小时，以进行干燥。从烘箱中取出之后，样品切割成5″长，再称量重量和测定大小。根据前述步骤制备的样品具有0.85g/cc密度，989psi弯曲强度和203lbs的耐拔钉性，超过弯曲强度的ASTM标准和1/2英寸墙板的耐拔钉性。
聚(乙烯基吡啶)的季铵化。6g量的聚(4-乙烯基吡啶)MW160,000溶解在80g的硝基甲烷中。溶液温度升为96℃。10g量的己基溴逐滴加入到溶液中，然后该溶液搅拌4小时。在搅拌过程中，黄色溶液的颜色变成暗黑。4小时之后，溶液在400mL甲苯中沉淀。纤维固体过滤，并用100mL丙酮洗涤。该季铵化聚合物在180℃烘箱中干燥30分钟。
季铵化聚(乙烯基吡啶)的使用。100份量的半水合β-硫酸钙与0.5份的季铵化聚(乙烯基吡啶)、0.13份促进剂和0.2份分散剂进行混合。然后，混合物加入到含有小百分比阻滞剂的150份水中，并在高速剪切装置中混合约20秒。所得浆状物直接从实验室混合器中倒入12英寸×14英寸×0.5英寸的模具中。固化之后，样品从模具中移出，并在45℃固化2天。
聚(乙烯基吡啶)生物活性涂层。纤维聚酯材料上涂敷抗真菌聚合物层。溶液由下列物质制备：6g 4-乙烯基吡啶、0.12g二乙烯基苯、0.12g过氧化苯甲酰和6g甲醇。2″x2″聚酯垫和玻璃纤维毡中的每一种都浸渍在溶液中，然后在紫外光下暴露约3小时(正负10分钟)。然后，该聚酯垫和玻璃纤维毡浸渍在10mL硝基甲烷/己基溴(10∶1，体积/体积)中，再在80℃烘箱中放置4h。加热之后，该聚酯垫和玻璃纤维毡冷却到室温。
制备霉菌溶液。两培养皿的马铃薯右旋糖琼脂储存在潮湿环境中。3天后，明显有密集层的霉菌。在1000mL烧瓶中，10g马铃薯右旋糖淀粉加入到500mL水中。混合物搅拌加热，直到淀粉溶解为止，然后冷却到室温。加入两滴Triton-X。然后加入两培养皿中的发霉琼脂，混合物搅拌30分钟。混合物过滤，暗绿色的滤液收集在喷雾瓶中。为了比较，未处理的聚酯材料与玻璃纤维毡以及处理的聚酯垫与玻璃纤维毡的样品各自喷两次霉菌溶液。然后，样品储存在37℃和90％湿度的潮湿室中。5天之后，未处理玻璃纤维毡和未处理聚酯材料表现出霉菌生长，而生物活性、抗真菌涂敷样品没有霉菌生长。这些样品观察了5周时间，在这过程中，处理样品上没有观测到霉菌生长。
戊二醛生物活性涂层。在另一个实例中，通过将二醛水溶液(例如，50重量％的戊二醛或40重量％的乙二醛)逐滴混入到1g纤维素醚与20毫升丙酮的混合物中，直到加入1g二醛水溶液为止，可以制备乙二醛处理的羟乙基甲基纤维素、纤维素醚和戊二醛处理的羟乙基甲基纤维素。混合物在环境温度搅拌1个半小时，然后，处理过的纤维素醚在60℃烘箱中干燥，直到丙酮挥发为止。然后，该处理过的纤维素醚与加热到90℃的水以1∶100比例混合。纤维素醚分散到水中后，温度降低到环境温度，以终止纤维素醚的溶解。纤维素醚的溶解性随着温度在这种温度范围内降低而增加。每一种纤维素醚的样品都倒进培养皿中，再暴露于处于温暖、最适环境(32℃；89％湿度)的霉菌下。乙二醛处理过的纤维素醚生长霉菌，但是戊二醛处理过的纤维素醚没有生长霉菌。例如，第一周之后，乙二醛处理过的纤维素醚表现出霉菌再样品表面上15～60％的覆盖，而戊二醛处理过的样品保持没有霉菌。5周之后，乙二醛样品具有50～70％的霉菌覆盖，而戊二醛样品仍然没有霉菌。作为比较，未处理过的羟乙基甲基纤维素在5周之后，具有30～50％的霉菌覆盖。
玻璃纤维石膏，没有表面改性剂。作为比较实例，从一张纺织E类玻璃纤维船布(fiberglass boat cloth)中取出纤维绳。该纤维绳切割成4”切片，并各个称量质量以确定纤维旦尼尔。这些试样然后埋入9”x1”x1/2”石膏块的中心。这些纤维平行于1/2”方向取向，并且每个纤维之间具有约1英寸的间隔。模具用悬挂在两组带有两个1/2”塑料隔板的固定1/2”锌棒之间的纤维构成。三英寸纤维从在用于夹住测试仪器的一侧的石膏块中暴露出来。
100g半水合β-硫酸钙灰泥与0.13g研磨过的石膏球磨机促进剂混合。该粉末加入到150g自来水中，并在韦林氏搅切器中低速混合15秒。然后，该浆状物倒入环绕悬挂纤维的模具中。固化20分钟并在45℃对流烘箱中干燥24小时之后，从模具中取出块状物。
干燥之后，块状物称量质量以确定基体密度。使用位移速率为每分钟1英寸的Instron力学测试仪器测试各个纤维的拔出性质。
石膏密度为0.62g/cc，平均纤维旦尼尔为每英寸3.5mg，而平均拔出强度为2.62lbs，带有较小的标准偏差。
玻璃纤维石膏，聚氨酯胶乳表面改性剂。作为另一个比较实施例，带有内部交联剂的商购聚氨酯胶乳乳液用作上胶组分。表面改性剂在室温涂敷到从一张纺织E类玻璃纤维船布中取出的纤维绳上。将纤维绳缠绕在小辊上，再将辊浸渍在上胶组分中，展开纤维绳穿过该组分，从而涂敷表面改性剂。该纤维绳用小夹子夹住其一端以纺织弯曲，并悬挂在45℃交流烘箱中干燥30分钟。干燥纤维切割成4”片断，称量质量，并埋入石膏块中，并按照玻璃纤维石膏、没有上胶的实例的步骤测试拔出强度。记录该结果，并从在相同基体中的对照纤维比较确定表面改性剂附加物的量和拔出强度的改善。拔出强度改善表明拔出强度的增加超过没有表面改性剂的玻璃纤维的拔出强度(负值表示强度增加)。
| 纤维旦尼尔(mg/in) | 拔出强度(lbf) | 屈服能(lbf-in) | 附加物(％wt) | 拔出强度改善 |
| 8.0 | 2.3 | 0.023 | 128％ | -14％ |
| 8.4 | 3.0 | 0.101 | 138％ | 13％ |
| 8.6 | 2.3 | 0.027 | 144％ | -12％ |
| 8.6 | 2.5 | 0.102 | 144％ | -6％ |
| 9.2 | 2.5 | 0.009 | 162％ | -6％ |
| 9.3 | 3.0 | 0.041 | 166％ | 13％ |
| 9.4 | 2.1 | 167％ | 167％ | -20％ |
玻璃纤维石膏、水生环氧表面改进剂。而且包括用于比较的水生环氧胶料。将100g Epirez 3519 50％固体水生环氧乳液与EpiCure固化剂(均购自Shell)混合制备上胶组分。该表面改性剂在室温施用到如前面实施例所述的取自一张纺织E类玻璃纤维船布的纤维绳上。然后，纤维绳称重，并在100℃对流烘箱中悬挂干燥2小时。然后，干燥、固化的纤维切割成4”片断，称量质量，再埋入石膏块中，并按前面实施例的步骤进行测试。记录所得结果，并从在相同基体中的对照纤维，比较测定表面改性剂附加物的量和拔出强度的改善。
| 纤维旦尼尔(mg/in) | 拔出强度(lbf) | 屈服能(lbf-in) | 附加物(％wt) | 拔出强度改善 |
| 7.7 | 1.8 | 0.057 | 118％ | -30％ |
| 8.5 | 2.0 | 0.056 | 142％ | -24％ |
| 8.7 | 2.1 | 0.042 | 147％ | -18％ |
| 8.7 | 1.4 | 0.013 | 148％ | -47％ |
| 8.7 | 1.5 | 0.022 | 148％ | -43％ |
| 9.2 | 1.7 | 0.038 | 162％ | -36％ |
| 9.5 | 2.0 | 0.048 | 170％ | -22％ |
聚氨酯胶乳表面改进剂和水生环氧表面改性剂包含于本发明的一些优选实施方案中，用于比较。在石膏和纤维之间加入这些表面改进剂，没有改善界面结合强度。相反地，尽管聚氨酯胶乳和水生环氧增加了纤维的表面外形和旦尼尔，但是降低了拔出强度。这种情况可以解释为什么作为传统方法中一部分的胶料可被除去，因为在本领域的普通技术人员不会预期到胶料能改善拔出强度。
玻璃纤维石膏、HPMC表面改性剂。通过将5g来自Dow Chemical的Methocel 240(40,000cps@2重量％，25℃)混入到100g 85℃自来水中。该分散液混合5分钟，然后冷却到45℃。通过将取自一张纺织E类玻璃纤维船布的纤维绳缠绕在小辊上，将该辊浸渍在上胶组分中，并且展开纤维束通过该组分，从而将表面改性剂涂敷到纤维绳上。然后拉紧该纤维绳，并在45℃对流烘箱中悬挂干燥30分钟。该干燥纤维切割成4”片断，称量质量，再埋入石膏块中，并按前述步骤测试。记录结果，并比较确定表面改性剂附加物的量。测定拔出强度，并相比于对照样品计算百分比改善。
| 纤维旦尼尔(mg/in) | 拔出强度(lbf) | 屈服能(lbf-in) | 附加物(％wt) | 拔出强度的改善 |
| 3.6 | 1.3 | 0.005 | 3％ | -51％ |
| 3.7 | 1.7 | 0.011 | 6％ | -36％ |
| 3.8 | 0.6 | 0.002 | 7％ | -77％ |
| 3.9 | 1.3 | 0.004 | 11％ | -49％ |
| 4.1 | 2.7 | 0.024 | 17％ | 5％ |
| 4.4 | 3.9 | 0.028 | 24％ | 48％ |
| 5.4 | 7.5 | 0.217 | 54％ | 185％ |
| 10.8 | 10.1 | 0.877 | 208％ | 285％ |
这些结果表明使用诸如用于传统胶料应用中的较少附加物，HPMC 1表面改性剂降低了拔出强度。据信(但决不是以任何方式限制)弱化是由于聚合物从纤维中迁移出来，在纤维和水泥基体之间留下多孔和弱的界面的缘故。但是，相比于对照样品，增加附加物导致显著改善拔出强度和能量。
玻璃纤维石膏、低分子量HPMC表面改性剂。30g比前面实施例更低粘度等级的HPMC(来自Aldrich，粘度等级为5cps@2重量％，25℃)混入到100g 85℃自来水中，制备上胶组分。该分散液混合5分钟，然后冷却到25℃。表面改性剂施用到如前面实施例描述的E类船布玻璃纤维上。然后，该纤维绳拉紧，并在45℃对流烘箱中悬挂干燥30分钟。该干燥纤维切割成4”片断，称量质量，再埋入石膏块中，并按前述步骤测试。记录结果，并比较确定表面改性剂附加物的量和拔出强度的改善。
| 纤维旦尼尔(mg/in) | 拔出强度(lbf) | 屈服能(lbf-in) | 附加物(％wt) | 拔出强度的改善 |
| 7.4 | 1.6 | 0.004 | 111％ | -39％ |
| 8.6 | 0.3 | 0.001 | 145％ | -90％ |
| 9.8 | 2.7 | 0.023 | 179％ | 5％ |
| 11.0 | 0.6 | 0.003 | 214％ | -77％ |
| 11.8 | 2.9 | 0.011 | 236％ | 11％ |
| 13.8 | 4.7 | 0.061 | 293％ | 80％ |
| 20.5 | 16.4 | 0.231 | 483％ | 527％ |
| 20.8 | 11.5 | 0.712 | 492％ | 340％ |
这种低粘度等级的纤维素醚改善纤维水泥粘附力不如前面使用高粘度等级HPMC的实施例改善那么多。为获得拔出强度的类似改善程度，需要更大量的附加物。例如，用200％40,000cpsHPMC的附加物上胶的纤维的拔出能量大于用500％的5cps HPMC附加物上胶的纤维的拔出能量。拔出强度出现类似于石膏基HPMC-增强复合面板的拔钉指数和弯曲强度的趋势，这些都受粘度等级、添加剂的量和取代基如甲基和羟丙基取代度的显著影响。
玻璃纤维石膏、高分子量HPMC/聚氨酯表面改性。向100g 85℃自来水中加入4g Airflex 423、50％带有内交联剂的固体聚氨酯胶乳乳液(来自Air Products Inc.)，制备出表面处理组合物。然后，向该混合物中加入3克HPMC(来自Dow Chemical，粘度等级为40,000cps的Methocel 240)。该分散液混合5分钟，然后冷却到45℃。在如前面实施例中描述的E类船布玻璃纤维中施用表面处理。然后，纤维绳拉紧，并在45℃对流烘箱中悬挂干燥30分钟。该干燥纤维切割成4”片断，称量质量，再埋入石膏块中，并按前述步骤测试。记录结果，并从在相同基体中的对照纤维，比较确定胶料附加物的量和拔出强度的改善。
| 纤维旦尼尔(mg/in) | 拔出强度(lbf) | 屈服能(lbf-in) | 附加物(％wt) | 拔出强度的改善 |
| 3.8 | 3.0 | 0.012 | 9％ | 13％ |
| 4.0 | 3.7 | 0.019 | 15％ | 39％ |
| 4.3 | 5.0 | 0.037 | 23％ | 93％ |
| 4.4 | 5.6 | 0.039 | 26％ | 115％ |
| 4.8 | 7.3 | 0.064 | 35％ | 179％ |
据信，这种胶料组合物的胶乳组分主要起着物理交联HPMC的作用，并产生了更均匀的涂层。据认为，涂敷有物理或化学交联的增强胶料的纤维表现为即使施用常规量的胶料附加物，也能改善纤维的拔出强度。据信胶料没有溶解以及没有从纤维中迁移出来。因此，胶料即使在低水平，也能保持有效的增强。据观察纤维拔出强度随着在此处测试限度内的胶料附加物而线性增加。
玻璃纤维石膏、高分子量HPMC/有机钛酸酯。向100g 85℃自来水中加入3g来自Dow Chemical的Methocel 240(40,000cps@2重量％，25℃)，制备出表面处理组合物。该分散液混合5分钟，然后冷却到60℃。向该分散液中加入5滴来自DuPont Chemical的有机钛螯合物Tyzor 13。该混合物再混合另外10分钟，然后冷却到45℃。在如前面实施例中描述的E类船布玻璃纤维中施用表面处理。然后，纤维绳拉紧，并在100℃对流烘箱中悬挂干燥30分钟。该干燥纤维切割成4”片断，称量质量，再埋入石膏块中，并按前述步骤测试。记录结果，并从在相同基体中的对照纤维，比较确定胶料附加物的量和拔出强度的改善。
| 纤维旦尼尔(mg/in) | 拔出强度(lbf) | 屈服能(lbf-in) | 附加物(％wt) | 拔出强度的改善 |
| 3.8 | 4.9 | 0.011 | 9％ | 86％ |
| 4.4 | 5.2 | 0.231 | 24％ | 97％ |
| 4.4 | 7.7 | 0.712 | 25％ | 195％ |
| 4.7 | 8.1 | - | 33％ | 209％ |
玻璃纤维石膏、高分子量、表面处理过的HEMC/三聚氰胺磺酸酯。向100g室温自来水中混入1g磺化三聚氰胺缩聚物(来自Degussa的MelementF17g)和3g表面处理、高粘度HEMC(来自Hercules的Culminal 15000PFR)，以制备上胶组合物。混合物搅拌两分钟。然后，向该混合物中加入10滴1％氢氧化钙的溶液，该混合物搅拌另外5分钟。所得胶料溶液施用到E类船布玻璃纤维上。测定约为两英尺长的玻璃纤维绳横过图30所示的纸板框架100而被拉紧。框架140和纤维120放置在蜡纸上，并且表面改性剂的溶液喷洒穿过纤维。然后，将框架从纸上抬出来，牵引出穿过表面改性剂的纤维。然后，该纤维在置于120℃交流烘箱的框架中干燥30分钟。表面改性剂具有良好的力学性质和强的膨胀性质。
抗霉性。这种测试方法是根据ASTM D3273-94中描述的霉菌测试(抵制在置于环境模拟箱的内涂层表面上的霉菌生长)改编的，ASTMD3273-94中描述的霉菌测试全部并入此处作为测试的背景。改编测试提供了用于试样的照相记录和比较描述的方法，这两者描述了对于霉菌生长的敏感性。霉菌覆盖程度、厚度和颜色每周记录，而且样品进行数字照相。在改进方法中，以不使用脱膜剂或油的形式制备6in×6in平方的样品，这样就消除了霉菌的所有外来食物来源。使用桌锯切割样品的所有边缘。每个样品垂直支撑在架子上，并允许合适的空气循环穿过架子底部的缝隙。架子放入Forma 3033 Steri-cult恒温箱内，而霉菌孢子从箱底部到顶部循环。恒温箱的环境保持在90°F(32.2℃)和90％的相对湿度。每周分析样品的霉菌生长并将样品旋转。观察记录霉菌覆盖、厚度和颜色，并用数字照相记录，从高处使用荧光灯，以改善样品表面上的生长对比。
例如，含有所加入纤维素醚的无纸墙板芯和具有单层新闻用纸的墙板在24天时没有表现出霉菌生长。含有1重量％的加入淀粉，无纸墙板在7天时霉菌覆盖为30％，霉菌密度为40％，在14天时霉菌覆盖为90％，霉菌密度为50％。商业、多层纸墙板在第7天末，霉菌生长覆盖为80～100％(National Gypsum)。因此，在高湿度条件下，无纸墙板和具有单层新闻用纸的墙板比商业、多层纸覆盖的墙板，表现出更好的耐霉菌生长性。
HPMC胶料溶液，固体含量高、粘度大。羟丙基甲基纤维素(HPMC)的胶料溶液通过混合5重量％(wt％)水和85重量％的异丙醇进行制备。然后，边搅拌，边将10重量份HPMC(粘度等级为40,000cps的Methocel 240)缓慢加入到90重量份的混合物中。所得胶料溶液在室温时具有合适粘度，并且固体含量为10重量％。在玻璃表面上制备出均匀分散并凝固的HPMC膜。
HPMC胶料溶液，固体含量高、粘度中等。HPMC胶料溶液通过混合10重量％水和80重量％的异丙醇进行制备。然后，边搅拌，边将10重量份HPMC(粘度等级为40,000cp的Methocel 240)缓慢加入到90重量份的混合物中。所得胶料溶液在室温时具有中等粘度，并且固体含量为10重量％。在玻璃表面上制备出均匀分散并凝固的HPMC膜。相反，在该浓度和温度的HPMC水溶液都具有非常高粘度的膜凝胶，因而不能用作胶料溶液。
物理交联的胶料溶液。首先通过混合7重量％带有内部交联剂的乙酸乙烯酯乳液(例如来自Air Products的Airflex 423)与另外3重量％的水混合而制备胶料溶液。然后，边搅拌，边向10重量％的胶料溶液中加入80重量％的异丙醇。最后，边搅拌，边缓慢加入10重量％的HPMC(Methocel240，粘度等级40,000cps)。所得胶料溶液在玻璃表面上形成均匀分散的膜。而且，在玻璃上的胶料具有良好的附加量，并且在水中的溶解性有限，因而能抵制再溶解。
化学交联的胶料溶液。通过混合5重量％的浓度为50重量％的三聚氰胺-甲醛树脂的水溶液如来自Cytec的Cymel 385，和另外5重量％的水，制备胶料溶液。然后，边搅拌，边加入80重量％的异丙醇。最后，边搅拌，边向混合物中缓慢加入10重量％HPMC(Methocel 240，粘度等级40,000cps)。所得胶料溶液。
甲基羧甲基纤维素(MCMC)的合成。甲基纤维素(100g，Dow，粘度等级400cps)加入到1350g含有几乎等重量份的乙醇(95％，含5％水)和异丙醇的溶液中。然后，逐滴加入到8g氢氧化钠溶解于67.5g水的混合物中，进行碱化。该浆状物在室温搅拌1小时。向混合物中逐滴加入单氯乙酸(9.45g)，然后该混合物在1小时之内加热到70℃，并在该温度保持另外一小时。然后，该混合物冷却，并用浓盐酸中和。产物过滤收集，用乙醇洗涤数次，然后在100℃烘箱中干燥。含有2重量％MCMC和水的水溶液在25℃测定MCMC粘度为80cps。
硫代丙基甲基纤维素(SPMC)的合成。甲基纤维素(30g，Dow，粘度等级400cps)加入到405g含有几乎等重量份的乙醇(95％，含5％水)和异丙醇的溶液中。然后，逐滴加入到2.28g氢氧化钠溶解于10g水的混合物中，进行碱化。该浆状物在室温搅拌1小时。向混合物中逐滴加入1，3-丙磺酸内酯(6.96g)，然后该混合物在1小时之内加热到70℃，并在该温度保持另外一小时。然后，该混合物冷却，并少量加入到丙酮中。所得沉淀物过滤收集，并在100℃干燥。含有2重量％SPMC和水的水溶液在25℃测定MCMC粘度为180cps。
硫代乙基纤维素(SEC)的合成。纤维素(30g，Aldrich，长纤维)悬浮在579g异丙醇中，并注满氩气。向混合物中，缓慢加入134g 25重量％的乙烯基磺酸钠溶液，再充分混合15分钟。然后，加入19克水中溶解有17g氢氧化钠的溶液，混合物在室温搅拌80分钟。然后，反应物在30分钟内加热到75℃，再在该温度下搅拌3小时。冷却到室温之后，固体过滤，并重新悬浮在异丙醇中。逐滴加入浓盐酸，直到中和悬浮液为止。产物过滤，用乙醇洗涤几次，再在100℃烘箱中干燥。
甲基纤维素的碱水解(水解MC)。甲基纤维素(40g，Dow，粘度等级400cps)悬浮在772g异丙醇中，并注满氮气。然后，逐滴加入在10g水中溶解有10g氢氧化钠的溶液。该混合物在室温搅拌80分钟。然后，反应温度在30分钟之内升高到75℃，并在该温度保持3小时。冷却到室温之后，过滤收集固体，然后重新悬浮在异丙醇中。逐滴加入浓盐酸，直到悬浮液被中和为止。产物过滤，用乙醇洗涤几次，再在100℃烘箱中干燥。该水解MC在25℃水中的2重量％溶液的粘度测定为10cps。
MCMC增强墙板。1000g半水合β-硫酸钙与2g研磨过的石膏、5gMelment F17G和2g STMP混合制备糊纸样品。向5升韦林氏混合容器中加入溶解于1300g水中的10g甲基羧甲基纤维素中，然后滴入2滴二乙撑三胺五乙酸钠盐(阻滞剂)的40％溶液。粉末混合物加入到溶液中，并混合不到10秒。然后，该浆状物倒入约12″x12″x″模具中，该模具衬有有标准装饰墙板面纸构成的包皮。10分钟后，样品从模具中取出，在175℃对流烘箱中急骤干燥，直到失去25％的样品重量为止，然后转移到45℃对流烘箱中干燥24小时。然后，取出样品，并沿着纸纤维方向上的长度切割成两个5″x10″的试样。然后，称量和测定这两个试样。计算密度，并且试样Instron力学测试体系中测试耐拔钉性。该样品密度为0.51g/cc，耐拔钉性为76lbs。
SPMC增强墙板。1000g半水合β-硫酸钙与2g研磨过的石膏、5gMelment F17G和2g STMP混合制备糊纸样品。向5升韦林氏混合容器中加入溶解于1300g水中的10g硫代乙基纤维素中，然后滴入2滴40％的二乙撑三胺五乙酸钠盐(阻滞剂)溶液。粉末混合物加入到溶液中，并混合不到10秒。然后，该浆状物倒入约12″x12″x″模具中，该模具衬有有标准装饰墙板面纸构成的包皮。10分钟后，样品从模具中取出，在175℃对流烘箱中急骤干燥，直到失去25％的样品重量为止，然后转移到45℃对流烘箱中干燥24小时。然后，取出样品，并沿着纸纤维方向上的长度切割成两个5″x10″的试样。然后，称量和测定这两个试样。计算密度，并且试样在Instron力学测试体系中测试耐拔钉性。该样品密度为0.53g/cc，耐拔钉性为82lbs。
SEC墙板。800g半水合β-硫酸钙与1.6g研磨过的石膏、1.6gMelmentF17G、4g高粘结淀粉和1.6g STMP混合制备糊纸样品。向5升韦林氏混合容器中加入溶解于1100g水中的8g硫代乙基纤维素中，然后滴入2滴40％的二乙撑三胺五乙酸钠盐(阻滞剂)溶液。粉末混合物加入到溶液中，并混合不到10秒。然后，该浆状物倒入约12″x12″x1/2″模具中，该模具衬有有标准装饰墙板面纸构成的包皮。10分钟后，样品从模具中取出，在175℃对流烘箱中急骤干燥，直到失去25％的样品重量为止，然后转移到45℃对流烘箱中干燥24小时。然后，取出样品，并沿着纸纤维方向上的长度切割成两个5″x10″的试样。然后，称量和测定这两个试样。计算密度，并且试样在Instron力学测试体系中测试耐拔钉性。该样品密度为0.72g/cc，耐拔钉性为123lbs。
水解MC增强墙板。800g半水合β-硫酸钙与1.6g研磨过的石膏、1.6gMelment F17G、4g高粘结淀粉和1.6g STMP混合制备糊纸样品。向5升韦林氏混合容器中加入溶解于1050g水中的8g水解甲基纤维素中，然后滴入2滴40％的二乙撑三胺五乙酸钠盐(阻滞剂)溶液。粉末混合物加入到溶液中，并混合不到10秒。然后，该浆状物倒入约12″x12″x0.5″模具中，该模具衬有有标准装饰墙板面纸构成的包皮。10分钟后，样品从模具中取出，在175℃对流烘箱中急骤干燥，直到失去25％的样品重量为止，然后转移到45℃对流烘箱中干燥24小时。然后，取出样品，并沿着纸纤维方向上的长度切割成两个5″x10″的试样。然后，称量和测定这两个试样。计算密度，并且试样在Instron力学测试体系中测试耐拔钉性。该样品密度为0.49g/cc，耐拔钉性为72lbs。
第一对照纸板，超轻重量。1000克半水合β-硫酸钙(灰泥)与10g涂敷有糖的研磨石膏促进剂(BMA)、5g高粘合淀粉和0.5g三偏磷酸钠(STMP)干混合。然后，该粉末状混合物加入到1600g 21℃自来水中，其中所述自来水含有5滴Witcolate形成剂，即烷基醚硫酸铵、25滴聚合烷基萘磺酸(分散剂)的50％水溶液和2滴40％二亚乙基-四胺五乙酸钠盐(阻滞剂)水溶液。该浆状物在4L韦林氏混合器中低速混合10秒。然后，该浆状物倒入由标准墙板面纸构成的纸包皮中，所述包皮在12″x14″x0.5″平放玻璃模具中，然后密封模具。10分钟之后，湿纸板从模具中取出，边缘用修稿带封住，该纸板放置在200℃强制对流的烘箱中。当样品失去原始质量的30％时，样品取出，并在另一个50℃强制对流烘箱中放置24小时。样品取出，并切割成10″x5.25″样品，用于拔钉性测试。样品称量质量，并精确测量尺寸，以计算密度和纸板重量。力学测试使用了带有1吨测压元件以及数据采集软件的Instron Model 4466。以类似于ASTM C36(方法B)的方式对样品进行12次拔钉测试。然后，所得结果进行平均，并在下面与配方一起列出。
| 组分 | 灰泥重量份 |
| 灰泥 | 100 |
| BMA | 1 |
| 高粘合(HiBond)淀粉 | 0.5 |
| 分散剂 | 0.1 |
| STMP | 0.05 |
| Witcolate | 0.02 |
| 阻滞剂 | 0.008 |
| 水 | 160 |
| 纸板重量(lbs/MSF) | 1315 |
| 拔钉性(lbs) | 65 |
第二对照纸板，轻重量。1000克半水合β-硫酸钙(灰泥)与10g涂敷有糖的研磨石膏促进剂(BMA)、5g高粘合淀粉和0.5g三偏磷酸钠(STMP)干混合。然后，该粉末状混合物加入到1300g 21℃自来水中，其中所述自来水含有5滴Witcolate形成剂，即烷基醚硫酸铵、25滴聚合烷基萘磺酸钠盐(分散剂)的50％水溶液和2滴二亚乙基-四胺五乙酸钠盐(阻滞剂)的40％水溶液。该浆状物在4L韦林氏混合器中低速混合10秒。然后，该浆状物倒入由标准墙板面纸构成的纸包皮中，所述包皮在12″x14″x0.5″平放玻璃模具中，然后密封模具。10分钟之后，湿纸板从模具中取出，边缘用修稿带封住，该纸板放置在200℃强制对流的烘箱中。当样品失去原始质量的30％时，样品取出，并在另一个50℃强制对流烘箱中放置24小时。样品取出，并切割成用于拔钉性测试的10″x5.25″样品，以及用于三点弯曲测试的5.25″x2″样品。样品称量质量，并精确测量尺寸，以计算密度和纸板重量。力学测试使用了带有1吨测压元件以及数据采集软件的InstronModel 4466。以类似于ASTM C36(方法B)的方式对样品进行12次拔钉性测试。用三点弯曲仪并在纸的加工方向进行三次弯曲强度测试。然后，所得结果进行平均，并在下面与配方一起列出。
| 组分 | 灰泥重量份 |
| 灰泥 | 100 |
| BMA | 1 |
| 高粘合淀粉 | 0.5 |
| 分散剂 | 0.1 |
| STMP | 0.05 |
| Witcolate | 0.02 |
| 阻滞剂 | 0.008 |
| 水 | 130 |
| 纸板重量(lbs/MSF) | 1570 |
| 拔钉性(lbs) | 94 |
| MOR(psi) | 823 |
第三对照纸板，重量重。1000克半水合β-硫酸钙(灰泥)与10g涂敷有糖的研磨石膏促进剂(BMA)、5g高粘合淀粉和0.5g三偏磷酸钠(STMP)干混合。然后，该粉末状混合物加入到1300g 21℃自来水中，其中所述自来水含有25滴聚合烷基萘磺酸钠盐(分散剂)的50％水溶液和2滴40％含水二亚乙基-四胺五乙酸钠盐(阻滞剂)。该浆状物在4L韦林氏混合器中低速混合10秒。然后，该浆状物倒入由标准墙板面纸构成的纸包皮中，所述包皮在12″x14″x0.5″平放玻璃模具中，然后密封模具。10分钟之后，湿纸板从模具中取出，边缘用修稿带封住，该纸板放置在200℃强制对流的烘箱中。当样品失去原始质量的30％时，样品取出，并在另一个50℃强制对流烘箱中放置24小时。样品取出，并切割成用于拔钉性测试的10x5.25样品，以及用于三点弯曲测试的5.25″x2″的样品。这两种样品称量质量，并精确测量尺寸，以计算密度和纸板重量。力学测试使用了带有1吨测压元件以及数据采集软件的Instron Model 4466。以类似于ASTM C36(方法B)的方式对样品进行12次拔钉性测试。以类似于ASTM C36(方法B)的方式对样品进行12次拔钉性测试。用三点弯曲仪并在纸的加工方向进行三次弯曲强度测试。然后，所得结果进行平均，并在下面与配方一起列出。
| 组分 | 灰泥重量份 |
| 灰泥 | 100 |
| BMA | 1 |
| 高粘合淀粉 | 0.5 |
| 分散剂 | 0.1 |
| STMP | 0.05 |
| 阻滞剂 | 0.008 |
| 水 | 130 |
| 纸板重量(lbs/MSF) | 1870 |
| 拔钉性(lbs) | 128 |
| MOR(psi) | 1115 |
第四对照纸板，超轻重量、3％玻璃纤维。1000克半水合β-硫酸钙(灰泥)与30g 0.5短绳玻璃纤维、10g涂敷有糖的研磨石膏促进剂(BMA)、6g高粘合淀粉和0.5g三偏磷酸钠(STMP)干混合。然后，该粉末状混合物加入到1600g 21℃自来水中，其中所述自来水含有5滴Witcolate形成剂，即烷基醚硫酸铵、25滴聚合烷基萘磺酸钠盐(分散剂)的50％水溶液和2滴二亚乙基-四胺五乙酸钠盐(阻滞剂)的40％水溶液。该浆状物在4L韦林氏混合器中低速混合10秒。然后，该浆状物倒入由标准墙板面纸构成的纸包皮中，所述包皮在12″x14″x0.5″平放玻璃模具中，然后密封模具。10分钟之后，湿纸板从模具中取出，边缘用修稿带封住，该纸板放置在200℃强制对流的烘箱中。当样品失去原始质量的30％时，样品取出，并在另一个50℃强制对流烘箱中放置24小时。样品取出，并切割成用于拔钉性测试的10″x5.25″样品，以及用于三点弯曲测试的5.25″x2″的样品。这两种样品称量质量，并精确测量尺寸，以计算密度和纸板重量。力学测试使用了带有1吨测压元件以及数据采集软件的Instron Model 4466。以类似于ASTM C36(方法B)的方式对样品进行12次拔钉性测试。使用三点弯曲仪进行三次弯曲强度测试，并且都是在纸的加工方向上测试。然后，所得结果进行平均，并在下面与配方一起列出。
| 组分 | 灰泥重量份 |
| 灰泥 | 100 |
| 玻璃纤维 | 3 |
| BMA | 1 |
| 高粘合淀粉 | 0.6 |
| 分散剂 | 0.1 |
| STMP | 0.05 |
| Witcolate | 0.02 |
| 阻滞剂 | 0.008 |
| 水 | 160 |
| 纸板重量(lbs/MSF) | 1250 |
| 拔钉性(lbs) | 72 |
| MOR(psi) | 861 |
增强纸板，轻重量、3％玻璃纤维、2％HPMC。1000克半水合β-硫酸钙(灰泥)与30g 0.5短绳玻璃纤维、20g Culminal 1034，即羟丙基甲基纤维素(HPMC)、10g涂敷有糖的研磨石膏促进剂(BMA)、5g高粘合淀粉和0.5g三偏磷酸钠(STMP)干混合。然后，该粉末状混合物加入到1300g 21℃自来水中，其中所述自来水含有5滴Witcolate形成剂，即烷基醚硫酸铵、25滴聚合烷基萘磺酸钠盐(分散剂)的50％水溶液和2滴二亚乙基-四胺五乙酸钠盐(阻滞剂)的40％水溶液。该浆状物在4L韦林氏混合器中低速混合10秒。然后，该浆状物倒入由标准墙板面纸构成的纸包皮中，所述纸包皮在12″x14″x0.5″平放玻璃模具中，然后密封模具。10分钟之后，湿纸板从模具中取出，边缘用修稿带封住，该纸板放置在200℃强制对流的烘箱中。当样品失去原始质量的30％时，样品取出，并在另一个50℃强制对流烘箱中放置24小时。样品取出，并切割成用于拔钉性测试的10″x5.25″样品，以及用于三点弯曲测试的5.25″x2″的样品。这两种样品称量质量，并精确测量尺寸，以计算密度和纸板重量。力学测试使用了带有1吨测压元件以及数据采集软件的Instron Model 4466。以类似于ASTM C36(方法B)的方式对样品进行12次拔钉性测试。使用三点弯曲仪进行三次弯曲强度测试，并且都是在纸的加工方向上测试。然后，所得结果进行平均，并在下面与配方一起列出。
| 组分 | 灰泥重量份 |
| 灰泥 | 100 |
| 玻璃纤维 | 3 |
| HPMC Culminal 1034 | 2 |
| BMA | 1 |
| 高粘合淀粉 | 0.5 |
| 分散剂 | 0.1 |
| STMP | 0.05 |
| Witcolate | 0.02 |
| 阻滞剂 | 0.008 |
| 水 | 130 |
| 纸板重量(lbs/MSF) | 1550 |
| 拔钉性(lbs) | 141 |
| MOR(psi) | 1283 |
增强纸板，超轻重量、3％玻璃纤维、2％HPMC。1000克半水合β-硫酸钙(灰泥)与30g 0.5短绳玻璃纤维、20g Culminal 1034，即羟丙基甲基纤维素(HPMC)、10g涂敷有糖的研磨石膏促进剂(BMA)、5g高粘合淀粉和0.5g三偏磷酸钠(STMP)干混合。然后，该粉末状混合物加入到1600g 21℃自来水中，其中所述自来水含有25滴聚合烷基萘磺酸钠盐(分散剂)的50％水溶液和2滴二亚乙基-四胺五乙酸钠盐(阻滞剂)的40％水溶液。该浆状物在4L韦林氏混合器中低速混合10秒。然后，该浆状物倒入由标准墙板面纸构成的纸包皮中，所述纸包皮在12″x14″x0.5″平放玻璃模具中，然后密封模具。10分钟之后，湿纸板从模具中取出，边缘用修稿带封住，该纸板放置在200℃强制对流的烘箱中。当样品失去原始质量的30％时，样品取出，并在另一个50℃强制对流烘箱中放置24小时。样品取出，并切割成用于拔钉性测试的10″x5.25″样品，以及用于三点弯曲测试的5.25″x2″的样品。这两种样品称量质量，并精确测量尺寸，以计算密度和纸板重量。力学测试使用了带有1吨测压元件以及数据采集软件的Instron Model4466。以类似于ASTM C36(方法B)的方式对样品进行12次拔钉性测试。使用三点弯曲仪进行四次弯曲强度测试，并且都是在纸的加工方向上测试。然后，所得结果进行平均，并在下面与配方一起列出。
| 组分 | 灰泥重量份 |
| 灰泥 | 100 |
| 玻璃纤维 | 3 |
| HPMC Culminal 1034 | 2 |
| BMA | 1 |
| 高粘合淀粉 | 0.5 |
| 分散剂 | 0.1 |
| STMP | 0.05 |
| 阻滞剂 | 0.008 |
| 水 | 160 |
| 纸板重量(lbs/MSF) | 1295 |
| 拔钉性(lbs) | 100 |
| MOR(psi) | 1260 |
增强纸板，超轻重量、3％玻璃纤维、2％HPMC。1000克半水合β-硫酸钙(灰泥)与30g 0.5短绳玻璃纤维、20g Culminal 1034，即羟丙基甲基纤维素(HPMC)、10g涂敷有糖的研磨石膏促进剂(BMA)、5g高粘合淀粉和0.5g三偏磷酸钠(STMP)干混合。然后，该粉末状混合物加入到1800g 21℃自来水中，其中所述自来水含有25滴聚合烷基萘磺酸钠盐(分散剂)的50％水溶液和2滴40％含水二亚乙基-四胺五乙酸钠盐(阻滞剂)。该浆状物在4L韦林氏混合器中低速混合10秒。然后，该浆状物倒入由标准墙板面纸构成的纸包皮中，所述纸包皮在12″x14″x0.5″平放玻璃模具中，然后密封模具。10分钟之后，湿纸板从模具中取出，边缘用修稿带封住，该纸板放置在200℃强制对流的烘箱中。当样品失去原始质量的30％时，样品取出，并在另一个50℃强制对流烘箱中放置24小时。样品取出，并切割成用于拔钉性测试的10″x5.25″样品，以及用于三点弯曲测试的5.25″x2″的样品。这两种样品称量质量，并精确测量尺寸，以计算密度和纸板重量。力学测试使用了带有1吨测压元件以及数据采集软件的Instron Model4466。以类似于ASTM C36(方法B)的方式对样品进行12次拔钉性测试。使用三点弯曲仪进行四次弯曲强度测试，并且都是在纸的加工方向上测试。然后，所得结果进行平均，并在下面与配方一起列出。
| 组分 | 灰泥重量份 |
| 灰泥 | 100 |
| 玻璃纤维 | 3 |
| HPMC Culminal 1034 | 2 |
| BMA | 1 |
| 高粘合淀粉 | 0.5 |
| 分散剂 | 0.1 |
| STMP | 0.05 |
| 阻滞剂 | 0.008 |
| 水 | 180 |
| 纸板重量(lbs/MSF) | 1140 |
| 拔钉性(lbs) | 81 |
| MOR(psi) | 1095 |
增强纸板，超轻重量、3％玻璃纤维、2％HEMC、表面处理。1000克半水合β-硫酸钙(灰泥)与30g 0.5短绳玻璃纤维、20g为延迟溶解性进行过表面处理的Culminal 15000PFR，即羟乙基甲基纤维素(HEMC)、10g涂敷有糖的研磨石膏促进剂(BMA)、5g高粘合淀粉和0.5g三偏磷酸钠(STMP)干混合。然后，该粉末状混合物加入到1600g 21℃自来水中，其中所述自来水含有25滴聚合烷基萘磺酸钠盐(分散剂)的50％水溶液和2滴40％含水二亚乙基-四胺五乙酸钠盐(阻滞剂)。该浆状物在4L韦林氏混合器中低速混合10秒。然后，该浆状物倒入由标准墙板面纸构成的纸包皮中，所述纸包皮在12″x14″x0.5″平放玻璃模具中，然后密封模具。10分钟之后，湿纸板从模具中取出，边缘用修稿带封住，该纸板放置在200℃强制对流的烘箱中。当样品失去原始质量的30％时，样品取出，并在另一个50℃强制对流烘箱中放置24小时。样品取出，并切割成10″x5.25″样品，用于拔钉性测试。样品称量质量，并精确测量尺寸，以计算密度和纸板重量。力学测试使用了带有1吨测压元件以及数据采集软件的Instron Model4466。以类似于ASTM C36(方法B)的方式对样品进行12次拔钉性测试。然后，所得结果进行平均，并在下面与配方一起列出。
| 组分 | 灰泥重量份 |
| 灰泥 | 100 |
| 玻璃纤维 | 3 |
| HEMC Culminal 15000PFR | 2 |
| BMA | 1 |
| 高粘合淀粉 | 0.5 |
| 分散剂 | 0.1 |
| STMP | 0.05 |
| 阻滞剂 | 0.008 |
| 水 | 160 |
| 纸板重量(lbs/MSF) | 1345 |
| 拔钉性(lbs) | 101 |
玻璃纤维毡对照纸板。用无纺玻璃纤维毡饰面制备样品纸板。玻璃纤维毡为0.75盎司随机分布的标准玻璃纤维毡。从辊上切割出9″x7″的毡片，并且将一毡片放入平放的模具体系底部，向模具中倒入浆状物，模具闭合之前再在未固化灰泥浆状物顶上放置另一毡片，从而使纤维毡用于面对没有增强对照石膏芯。500克半水合β-硫酸钙(灰泥)与5g涂敷有糖的研磨石膏促进剂(BMA)、1g Melment F17G，即磺化三聚氰胺-甲醛缩合物分散剂和0.25g三偏磷酸钠(STMP)干混合，以形成芯。该粉末加入到750g 21℃自来水中，其中所述自来水含有1滴40％含水二亚乙基-四胺五乙酸钠盐(阻滞剂)。该浆状物在2L韦林氏混合器中混合10秒，30秒暂停之后混合10分钟，然后在50℃强迫对流烘箱中干燥48小时。干燥纸板切割成9″x3″样品，称量质量，并精确计算密度和纸板重量。使用三点弯曲仪在带有1吨测压元件的Instron Model 4466上测定样品的弯曲强度。所得结果在下面列出。
| 纸板重量(lbs/MSF) | 1720 |
| MOR(psi) | 413 |
涂敷有HPMC的玻璃毡纸板。用涂敷有HPMC的玻璃毡饰面制备样品纸板。玻璃纤维毡为0.75盎司随机分布的无纺标准玻璃纤维毡。从辊上切割出9″x7″的毡片并且用Culminal HPMC 1034涂敷。这些毡片使用1800g 80℃自来水中分散有50g HPMC的分散液进行涂敷。分散液在塑料网眼上的玻璃毡片上过滤。使用真空，以利于过滤并冷却分散液。当分散液冷却时，HPMC粒子在毡片表面上水合并胶凝。然后，被涂敷的毡片在150℃干燥30分钟。毡片上的附加量约为6重量％。将涂敷毡片放入平放的模具体系底部上，向模具中倒入浆状物，再在模具闭合之前将对照未涂敷毡片放置在未固化灰泥浆状物顶上，从而使涂敷毡片面对没有增强的对照石膏芯。500克半水合β-硫酸钙(灰泥)与5g涂敷有糖的研磨石膏促进剂(BMA)、1g Melment F17G，即磺化三聚氰胺-甲醛缩合物分散剂和0.25g三偏磷酸钠(STMP)干混合，以形成芯。该粉末加入到750g 21℃自来水中，其中所述自来水含有1滴二亚乙基-四胺五乙酸钠盐(阻滞剂)的40％水溶液。该浆状物在2L韦林氏混合器中混合10秒，30秒暂停之后倒入带有玻璃毡片饰面的模具中。10分钟之后，凝固的纸板给模具中取出，然后在50℃强迫对流烘箱中干燥48小时。干燥纸板切割成9″x3″样品，称量质量，并精确计算密度和纸板重量。使用三点弯曲仪在带有1吨测压元件的Instron Model 4466上测定带有涂敷毡片样品处于拉紧的弯曲强度。所得结果在下面列出。
| HPMC Culminal 1034附加物 | 6％ |
| 纸板重量(lbs/MSF) | 1749 |
| MOR(psi) | 762 |
虽然本发明描述了相关的具体实施方案，但是对于本领域普通技术人员来说，许多其它改变和改进以及其它用途都是显而易见的。因此，优选本发明不是受此处的具体公开内容限制，而是由所附权利要求限制的。
表IV：ASTM标准
表V：强度增加
| 添加剂 | 拔钉性的改善<sup>a，b</sup>(％) |
| MCMC | 15<sup>d</sup> |
| SPMC | 15<sup>d</sup> |
| SEC | -1 |
| 水解MC | 17<sup>d</sup> |
a)1重量份添加剂相对于100重量份的灰泥
b)相比于相同密度的对照样品，耐拔钉性的改善
c)设计板重量，使其刚好满足ASTM拔钉规格
d)充分增强糊纸的墙板(比如，至少10％的改善)
表VI：改性纤维素醚的溶解性
| 聚合物 | 浑浊范围(℃) | 澄清范围(℃) |
| MC A4C | 44-58 | 37-30 |
| SPMC | 62-75 | 48-37 |
| 水解MC | 49-63 | 49-33 |
表VII：纤维素醚衍生物
| 粘度(cps) | 澄清开始(C) | 澄清停止(C) | |
| MC A4C | 450 | 37 | 30 |
| 水解MC | 10 | 49 | 33 |
| SPMC | 42 | 63 | 45 |
Claims (77)
1.一种复合结构体，其包括
无机、不连续相；和
添加剂，其中所述无机、不连续相在所述添加剂和水存在下由水合形成，所述添加剂具有纤维素醚，并且选择所述纤维素醚的粘度等级以及所述纤维素醚的至少一个取代基的取代度和摩尔取代度中之一，以使相比于没有添加剂的情况，所述复合物的耐拔钉性、弯曲强度和断裂模量中的一种充分增加。
2.如权利要求1所述的复合结构体，其中所述纤维素醚具有羟丙基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、乙基羟丙基纤维素或羟乙基甲基纤维素。
3.如权利要求1所述的复合结构体，其中所述纤维素醚具有羟乙基纤维素。
4.如权利要求1所述的复合结构体，其中所述纤维素醚具有羟丙基甲基纤维素。
5.如权利要求1所述的复合结构体，其中所述纤维素醚具有羟乙基甲基纤维素。
6.如权利要求1所述的复合结构体，其中所述复合结构体基本上不包括粘土。
7.如权利要求1所述的复合结构体，其中所述至少一种取代基的取代度为不大于1.8，而所述粘度等级为至少10cps。
8.如权利要求1所述的复合结构体，其中选择所述纤维素醚，以使所述纤维素醚在20℃水中不溶解。
9.如权利要求8所述的复合结构体，其中所述纤维素醚是甲基纤维素。
10.如权利要求8所述的复合结构体，其中如果所述甲基纤维素在20℃水中可溶，则选择所述纤维素醚以使其具有小于1.8的甲基取代度以及至少100cps的粘度等级。
11.如权利要求8所述的复合结构体，其中选择的所述纤维素醚具有大于0.02并小于1.0的甲基取代度。
12.如权利要求4所述的复合结构体，其中所述无机、不连续相具有半水合硫酸钙，并且将至少1重量％的纤维素醚加入到半水合硫酸钙中，并且选择的所述纤维素醚具有至少100cps的粘度等级和不大于1.8的甲基取代度。
13.如权利要求12所述的复合结构体，其中所述羟丙基取代为小于4重量％或大于8重量％中的之一。
14.如权利要求13所述的复合结构体，其中所述纤维素醚被选择具有至少1000cps的粘度等级。
15.如权利要求14所述的复合结构体，其中所述纤维素醚被选择具有至少100,000cps的粘度等级，并且所述羟丙基取代为不大于4重量％。
16.如权利要求15所述的复合结构体，其中所述纤维素醚被选择具有不大于1.5的甲基取代度。
17.如权利要求1所述的复合结构体，还包括戊二醛，因而所述复合结构体可抵制霉菌生长。
18.如权利要求17所述的复合结构体，其中戊二醛作为表面处理添加在添加剂上，因而所述添加剂的溶解延迟，从而影响复合结构体的微结构。
19.如权利要求1所述的复合结构体，还包括三偏磷酸钠。
20.如权利要求19所述的复合结构体，其中所述纤维素醚是羟丙基甲基纤维素。
21.如权利要求19所述的复合结构体，其中所述纤维素醚是羟乙基甲基纤维素。
22.如权利要求19所述的复合结构体，其中所述三偏磷酸钠以0.02重量％～1重量％加入。
23.如权利要求19所述的复合结构体，其中所述复合结构体的密度为0.3g/cc～0.8g/cc。
24.如权利要求19所述的复合结构体，其中所述复合结构体为墙板。
25.如权利要求1所述的复合结构体，其中所述纤维素醚是羟丙基甲基纤维素，并且所述纤维素醚被选择具有大于6重量％或小于4重量％的羟丙基取代。
26.如权利要求1所述的复合结构体，其中所述纤维素醚是羟丙基甲基纤维素，并且选择所述羟丙基甲基纤维素的甲基取代度和羟丙基摩尔取代，以使羟丙基甲基纤维素在20℃水中不溶解。
27.如权利要求25所述的复合结构体，其中所述添加剂的量不大于0.5重量％，并且所述纤维素醚被选择具有至少1.5的甲基取代度。
28.如权利要求27所述的复合结构体，其中如果所述甲基纤维素在20℃水中可溶解以及至少1.8的甲基取代度，则选择的所述纤维素醚具有不大于1000cps的粘度等级。
29.如权利要求28所述的复合结构体，其中所述纤维素醚选择具有至少8重量％的羟丙基取代。
30.用于制备复合结构体的方法，其包括如下步骤：
选择由半水合硫酸钙不连续颗粒构成的无机材料和由纤维素醚不连续颗粒构成的添加剂；
将所述无机材料和所述添加剂混合在一起，直到所述添加剂完全分散在所述无机材料中为止，形成混合物；
将所述混合物与一定量水混合，形成浆状物；
将所述浆状物成型，形成复合结构体；和
将所述复合结构体干燥，其中所述纤维素醚具有选自甲基、羟丙基和羟乙基取代基中的至少一种取代基，并且选择所述至少一种取代基的取代度和摩尔取代之一，以充分增强所述复合结构体。
31.如权利要求30的方法，其中所述选择步骤包括选择在20℃水中不溶解以及在至少部分干燥步骤过程中至少部分溶解于水中的纤维素醚。
32.一种复合结构体，其包括：
无机、不连续相；
添加剂；和
增强剂，其中所述无机、不连续相在所述添加剂、增强剂和水存在下由水合形成，所述添加剂具有纤维素醚，所述增强剂由表面改性剂进行表面改性，以使所述复合结构体与在没有添加剂和增强剂情况下制备的结构体相比，其耐拔钉性、弯曲强度和断裂模量中的一种充分增加。
33.如权利要求32所述的复合结构体，其中所述增强剂是纤维。
34.如权利要求33所述的复合结构体，其中所述表面改性剂具有纤维素醚。
35.如权利要求33所述的复合结构体，其中所述表面改性剂具有纤维素醚，并且所述纤维素醚由交联剂交联。
36.如权利要求34所述的复合结构体，其中所述纤维素醚是羟丙基甲基纤维素。
37.如权利要求35所述的复合结构体，其中所述交联剂具有聚氨酯胶乳，而所述纤维素醚具有羟丙基甲基纤维素。
38.如权利要求35所述的复合结构体，其中所述交联剂具有有机钛酸酯，并且所述纤维素醚具有羟丙基甲基纤维素。
39.如权利要求35所述的复合结构体，其中所述纤维素醚具有羟乙基甲基纤维素，而所述交联剂具有磺化三聚氰胺。
40.如权利要求32所述的复合结构体，其中所述表面改性剂是淀粉、淀粉衍生物、纤维素衍生物、丙烯酸聚合物、聚乙酸乙烯基酯、聚乙烯醇、藻酸盐和天然树胶中的一种，并且选择制备复合物的方法，以使复合结构体形成之后，表面改性剂的很大部分残余在增强剂的表面上，因而相比于没有表面改性剂的增强剂，纤维的拔出强度增加。
41.如权利要求40所述的复合结构体，其中所述制备方法包括使表面改性增强剂暴露于高温下，因而使表面改性剂交联的步骤。
42.如权利要求32所述的复合结构体，其中所述表面改性剂具有聚乙烯吡咯烷酮。
43.如权利要求42所述的复合结构体，其中所述表面改性剂被紫外光交联。
44.如权利要求42所述的复合结构体，其中所述聚乙烯吡咯烷酮被带有过氧化物的氯化钙和聚(磺化苯乙烯)中的一种交联。
45.如权利要求32所述的复合结构体，还包括偶联剂，因而形成或增强了所述增强剂和所述表面改性剂之间的结合。
46.如权利要求45所述的复合结构体，其中所述偶联剂具有硅烷。
47.如权利要求45所述的复合结构体，其中所述偶联剂为有机钛酸酯。
48.如权利要求45所述的复合结构体，其中所述偶联剂在表面改性剂之前作为底漆应用到增强剂的表面上，因而表面改性剂交联连接到增强剂的表面上，但在更远离增强剂表面的径向位置没有交联。
49.如权利要求32所述的复合结构体，还包括加入到表面改性剂中的增塑剂。
50.如权利要求33所述的复合结构体，其中所述增强剂为单丝、成束纤维和纺成的绳中的一种。
51.如权利要求33所述的复合结构体，其中所述增强剂为玻璃、矿石棉和金属中的一种。
52.如权利要求33所述的复合结构体，其中所述增强剂为聚丙烯、聚酯和尼龙中的一种。
53.如权利要求34所述的复合结构体，其中所述增强剂为棉花、大麻和木材中的一种。
54.如权利要求34所述的复合结构体，其中所述纤维表面是成束纤维和纺成的绳中的一种，而所述表面改性剂包括围绕着成束纤维或纺成的绳中之一的完整层，同时使成束纤维或纺成的绳中之一的纤维表面在制备过程中分离成有限的距离，因而表面改性剂作为粘合剂。
55.如权利要求33所述的复合结构体，其中所述表面改性剂是羧甲基纤维素中的一种，并且所述增强剂以巩固层排列。
56.如权利要求1所述的复合结构体，还包括应用到复合结构体的至少一个表面上的至少一个饰面板。
57.如权利要求56所述的复合结构体，还包括表面改性剂，其中所述表面改性剂应用到至少一个饰面板上。
58.如权利要求1所述的复合结构体，还包括促进剂，其中所述促进剂使石膏晶体成核结晶。
59.如权利要求57所述的复合结构体，其中所述表面改性剂包括生物活性聚合物。
60.如权利要求34所述的复合结构体，其中所述表面改性剂包括生物活性聚合物。
61.如权利要求60所述的复合结构体，其中所述生物活性聚合物是季铵化的聚(乙烯基吡啶)。
62.如权利要求34所述的复合结构体，其中所述无机、不连续相具有石膏，而且所述表面改性剂是多功能分子，包含至少一个使表面改性剂结合到增强剂和石膏中之一上的聚合基团，以及另一个具有其它功能的聚合基团。
63.一种复合结构体，其包括：
无机、不连续相；
由玻璃纤维绳构成并与无机、不连续相接触的玻璃毡；
涂敷至少部分玻璃纤维绳的表面改性剂；
由纤维素醚构成的添加剂，选择所述纤维素醚使得所述纤维素醚具有将至少部分无机、不连续相结合到表面改性剂上的官能团，以使所述玻璃纤维绳至少部分结合到无机、不连续相中。
64.如权利要求63所述的复合结构体，其中选择所述纤维素醚的至少一个取代基的取代度，以使所述纤维素醚在低于30℃温度水中不溶解。
65.如权利要求63所述的复合物，其中所述表面改性剂是生物活性的。
66.如权利要求1所述的复合物，还包括生物活性聚合物。
67.如权利要求66所述的复合物，其中所述生物活性聚合物由添加剂内的生物活性官能团形成。
68.一种添加剂，其用于通过水合无机材料形成复合结构体的过程中，其包括：
通过糖苷键连接在一起的葡糖酐单元，其中选择聚合度和取代基取代羟基的取代度，以使所述添加剂在低于30℃温度水中不溶解，并且当小于3重量％的添加剂在水合之前加入到所述无机材料中时，所述添加剂充分增强复合结构体。
69.如权利要求68所述的添加剂，其中所述取代基是乙基或甲基。
70.如权利要求68所述的添加剂，其中所述取代基是甲基，并且取代度小于1.2。
71.如权利要求70所述的添加剂，其中所述取代度在0.02～1.0范围内选择。
72.如权利要求71所述的添加剂，其中所述取代度在0.02～0.2范围内选择。
73.如权利要求71所述的添加剂，其中选择所述聚合度，以使所述添加剂的分子量至少为10,000。
74.如权利要求26所述的复合结构体，其中选择所述甲基取代基的取代度和所述羟丙基取代基的摩尔取代，以使所述羟丙基甲基纤维素在低于30℃温度水中不溶解。
75.如权利要求3所述的复合结构体，其中选择所述羟乙基纤维素的摩尔取代度，以使羟乙基纤维素在20℃水中不溶解。
76.如权利要求75所述的复合结构体，其中选择所述羟乙基纤维素的摩尔取代，以使所述羟乙基纤维素在低于30℃温度水中不溶解。
77.如权利要求75所述的复合结构体，其中所述羟乙基纤维素的摩尔取代也在大于0.4并小于使羟乙基纤维素在20℃水中溶解的摩尔取代的范围内选择。
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