CN104018615B - 内墙板和其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及内墙板和其制造方法。本发明公开了一种适合于4级整饰的石膏墙板，其在一个主表面上具有涂覆的非织造第一玻璃纤维垫饰面材料和在另一个主表面上具有任选地涂覆的第二玻璃纤维垫。该第一玻璃纤维垫包含大部分标称纤维直径为8‑11微米并且纤维长度为1/4‑3/4英寸的纤维，并且具有约1.7lb/100ft2‑约2.0lb/100ft2的基重；该第二玻璃纤维垫包含大部分标称纤维直径为至少13微米并且不超过约16微米并且纤维长度为3/4‑1英寸的纤维，并且具有约1.8lb/100ft2‑约2.2lb/100ft2的基重，并且其中这两种非织造玻璃纤维垫中的纤维用丙烯酸类粘合剂粘结在一起。

Description

内墙板和其制造方法
本发明专利申请是申请号200680014074.4、申请日2006年4月18日、发明名称“内墙板和其制造方法”的发明专利申请的分案申请。
发明领域
本发明涉及一种在两个主表面上用玻璃纤维垫饰面的改进的石膏墙板。更特别地，本发明涉及一种适合于内部使用的石膏墙板，该墙板在一个主表面上覆盖有由特定直径和长度的玻璃纤维制成(使得该垫具有适合于4级整饰(Level4finishing)(GA-214-96)的表面)的、具有第一基重的涂覆的玻璃纤维垫，并且在其另一个主表面上覆盖有具有第二、通常更高的基重并且由具有比所述涂覆的玻璃纤维垫的纤维更大直径和更长长度的玻璃纤维制成的任选地涂覆的玻璃纤维垫，使得该墙板具有可接受的挠曲强度性能。
发明背景
建筑工业广泛使用由凝固石膏芯层夹在两片多层纸饰面材料之间构成的石膏墙板来构造住宅房屋、商业建筑和其它结构。使用纸饰面的石膏墙板已经成为将建筑的内部结构整饰的最常用方式之一。纸饰面的石膏墙板，也已知为纸面石膏板或干砌墙，通常被制成(预先切割成)4ft x8ft或者4ft x12ft的通常具有1/2”或5/8”厚度的平板。纸饰面的石膏墙板的片材被悬挂在木质或金属立筋上以形成房间、电梯井、楼梯井、天花板等的内隔墙或内墙。
常规的纸饰面石膏墙板通常由灰泥浆(煅烧石膏浆、石膏半水合物浆)制成，其中将灰泥浆置于两层的多层纸饰面之间并且使其凝固。在典型的纸饰面石膏墙板中，两层的多层纸饰面在灰泥浆凝固的同时容纳/限制了灰泥浆，并且提供了在安装和使用中所要求的挠曲强度。当煅烧石膏与水反应以形成硫酸钙二水合物时，得到的凝固石膏是硬的并且刚性的产品。
在墙板制造期间，必须在固化期间从灰泥浆中除去超过使煅烧石膏水合所需的水。尽管需要一定数量的水将煅烧石膏水合，但加入过量的水例如为实际需要用于将煅烧石膏水合的大约两倍或更多倍以得到适合于运输的光滑、自由流动的灰泥浆并且然后沉积在底部饰面板上以形成板芯。当将板固化并且干燥时，该过量的水必须主要地穿过饰面板蒸发。
石膏墙板通常在采用纸饰面材料辊的循环不止的传送带上作为连续产品制造。将该板切割成分立的长度以适应于随后的处理，并且然后在加热干燥器中干燥直到分立的板完全干燥。纸饰面的质量决定了适合于使用该板的应用的类型和可用于板上的表面处理。
通常用于制造纸饰面的石膏墙板的纸饰面通常由两种组成。用于意在将房间内部饰面的墙板侧面上的饰面是多层结构，其中外层通常由较好等级的纸构成。这使得能够以多种美学上可接受的方式，尤其是通过涂漆将光滑表面板整饰。内层，包括与板芯接触的层，通常由再制浆的新闻纸和再生的瓦楞纸箱制成。用于意在靠着立筋放置的板背面上的纸饰面通常由多层较低等级的纸，例如再制浆的新闻纸和瓦楞纸箱，制成。
多层纸饰面被长期使用，因为它们提供了独特的性能组合。纸能够与凝固石膏，特别是含有加入的粘合剂例如淀粉的石膏形成令人满意的粘结，使得饰面不容易从凝固石膏芯层上分层。如上所述，被加入以制造石膏浆并且不与灰泥浆(煅烧石膏)化学结合的水必须主要地穿过任何饰面板蒸发而不造成分层。纸足够多孔，使得在石膏墙板制造期间水蒸汽能够渗透穿过纸。纸还具有可以多种方式例如伴随着最少的表面处理通过施加墙纸或者尤其是通过涂漆而容易地整饰的光滑表面。
尽管纸是相对廉价的饰面材料并且在制造墙板的工艺中可容易地使用，但其也具有一些缺点，特别是就防潮性而言。湿气会对纸饰面的墙板具有有害的作用。除了使强度和其它结构性能下降之外，湿气(与其它因素结合)可以促进真菌(包括例如霉菌)的生长。就当安装墙板时被密闭并且难以达到的某些空间而言，该问题可能(在某些情况下)特别尖锐。
作为纸饰面的一种替代选择，还可以采用纤维垫(例如玻璃纤维垫)作为饰面材料制造石膏墙板。这类墙板的例子包括描述于例如美国专利3,993,822、美国专利5,644,880、美国专利5,791,109、美国专利5,883,024和美国专利6,001,496中的那些。除了提高的防水性之外，纤维垫并且尤其是玻璃纤维垫还可以提供强度和其它所需的结构特征的显著改进。
美国专利申请序列号10/957,745(在此引入作为参考)描述了最近的用于内部应用的石膏墙板技术的进展。根据该专利申请，石膏墙板的至少一个主表面被独特的涂覆的非织造玻璃纤维垫饰面，所述玻璃纤维垫适合于在所得的玻璃纤维垫饰面的石膏板中产生适合于以与可商购获得的多层纸饰面的石膏墙板相同方式进行4级整饰的表面，即非常光滑的表面。
该结果通过使用涂覆的非织造玻璃纤维垫作为用于制造石膏墙板的饰面材料而实现，该垫包括并且优选基本上由直径不大于约11微米并且优选不小于约8微米、并且长度为1/4-3/4英寸的纤维组成，所述纤维主要地采用具有合适柔软度的丙烯酸粘合剂粘结在一起。该玻璃纤维垫上的涂层通过将(i)矿物颜料、(ii)聚合物粘合剂(同样优选丙烯酸粘合剂)和任选的(iii)无机粘合剂的含水混合物干燥而制造。优选地，在将该玻璃纤维垫用于制造石膏墙板之前将涂料涂覆在玻璃纤维垫上。这类垫被称为预涂覆的垫。
在该产品的最初开发中，使用用丙烯酸粘合剂粘结在一起的、75wt％1/4英寸长和25wt％3/4英寸长、并且标称10-11微米直径的玻璃纤维(H纤维)的共混物制造用于内(光滑)面上的实际涂覆的玻璃纤维垫饰面材料。该玻璃纤维垫具有约1.4磅/100平方英尺的基重(在涂覆涂料之前)。石膏板的相对表面也用玻璃纤维垫饰面。用于该相对表面上的玻璃纤维垫也是基重约1.4磅/100平方英尺(涂覆涂料之前)的涂覆的玻璃纤维垫。用于相对表面的玻璃纤维垫使用主要用脲-甲醛粘合剂粘结在一起的标称直径约13微米的主要地为3/4英寸长的玻璃纤维(K纤维)制造。
在该内部石膏板产品的开发期间遇到的两个问题是(1)用上述玻璃纤维垫制造的板在两个主面上不可预期的扭曲(主要是在板通过烘箱干燥器时出现扭曲)，和(2)不能始终如一地制造具有可接受的挠曲强度的成品板。
当制造厚度为5/8英寸的较长的板例如4ft x12ft的板时，板扭曲的问题特别普遍。该扭曲本身表现为板在纵向(MD)上的弯曲。在5/8板的情形中，扭曲非常严重以致于板的end taping—使得两个板的内表面面对面堆叠的常规实践不能在不损坏板的情况下进行。
基于另外的开发，确定本发明的构造能够以始终如一的方式提供具有所希望的挠曲强度、并且在两个主表面上具有玻璃纤维垫饰面的不扭曲的内部石膏墙板产品，该玻璃纤维垫饰面的其中一个是具有适合于4级整饰(GA-214-96)的光滑表面的预先涂覆的垫。
附图简述
本发明的特征和优点将从以下本发明的某些实施方案的更详细描述中明显看出并且在附图中解释，在附图中参考字符是指贯穿各个视图的相同部分。这些附图不成比例，当解释本发明的特征时是强调而不是限制。
图1是根据本发明的涂覆的玻璃纤维垫饰面的墙板的高度示意性横截面。
图2是一部分墙板生产线的高度示意性图示。
发明详述
根据本发明的公开内容，本发明涉及以下方面：
第1项.一种石膏墙板，其包括：
具有平坦的第一主面和平坦的第二主面的石膏芯层；
适合于4级整饰的涂覆的非织造第一玻璃纤维垫饰面材料，其通过未涂覆的侧面粘结到该石膏芯层的平坦第一主面上并覆盖该石膏芯层的平坦第一主面，其中该涂覆的非织造第一玻璃纤维垫饰面材料包括大部分标称纤维直径为约8-约11微米和纤维长度为1/4-3/4英寸的玻璃纤维，该涂覆的非织造第一玻璃纤维垫饰面材料的玻璃纤维采用包括丙烯酸类粘合剂的粘合剂粘结在一起，其中该涂覆的非织造第一玻璃纤维垫饰面材料具有包括干燥的含水混合物的涂层，该干燥的含水混合物包含：(i)矿物颜料、(ii)聚合物粘合剂和任选的(iii)无机粘合剂，并且其中所述涂覆的非织造第一玻璃纤维垫饰面材料在涂覆涂料之前具有约1.7-约2.0磅/100平方英尺的基重；
任选地涂覆的非织造第二玻璃纤维垫饰面材料，其通过未涂覆的侧面粘结到该石膏芯层的平坦第二主面上并覆盖该石膏芯层的平坦第二主面，其中该任选地涂覆的非织造第二玻璃纤维垫饰面材料包括大部分标称纤维直径至少为约13微米但不大于约16微米、并且纤维长度至少为约3/4英寸但不大于约1英寸的玻璃纤维，该涂覆的非织造第二玻璃纤维垫饰面材料的玻璃纤维采用包括丙烯酸类粘合剂的粘合剂粘结在一起，并且其中所述任选地涂覆的非织造第二玻璃纤维垫饰面材料在涂覆任选的涂料之前具有1.8-2.2磅/100平方英尺的基重。
第2项.第1项的石膏墙板，其中该石膏芯层包括数量足以提高该芯层的防水性的防水添加剂。
第3项.第2项的石膏墙板，其中该防水添加剂包括蜡乳液、有机聚硅氧烷和siliconate中的至少一种。
第4项.第1项的石膏墙板，其中该石膏芯层进一步包括杀真菌剂。
第5项.第1项的石膏墙板，其中该涂覆的非织造第一玻璃纤维垫饰面材料的至少约75wt％的玻璃纤维具有约8-约11微米的标称纤维直径，并且该涂覆的非织造第一玻璃纤维垫饰面材料的至少约75wt％的玻璃纤维具有约1/4-约1/2英寸的纤维长度。
第6项.第1项的石膏墙板，其中该涂覆的非织造第一玻璃纤维垫饰面材料在涂覆任何涂料之前具有1.75-2.0lb/100ft2的基重。
第7项.第6项的石膏墙板，其中该涂覆的非织造第一玻璃纤维垫饰面材料具有约1.85lb/100ft2的基重。
第8项.第1项的石膏墙板，其中该涂覆的非织造第一玻璃纤维垫饰面材料的至少90wt％的玻璃纤维具有约11微米的标称纤维直径，并且该涂覆的非织造第一玻璃纤维垫饰面材料的至少90wt％的纤维具有1/4-3/4英寸的纤维长度。
第9项.第6项的石膏墙板，其中该丙烯酸类粘合剂具有至少约20℃，但不高于约115℃的玻璃化转变温度。
第10项.第9项的石膏墙板，其中该丙烯酸类粘合剂具有至少约30℃，但不高于约55℃的玻璃化转变温度。
第11项.第8项的石膏墙板，其中该丙烯酸类粘合剂具有至少约20℃，但不高于约115℃的玻璃化转变温度。
第12项.第11项的石膏墙板，其中该丙烯酸类粘合剂具有至少约30℃，但不高于约55℃的玻璃化转变温度。
第13项.第1项的石膏墙板，其中第二个垫的基重大于第一个垫的基重。
第14项.第13项的石膏墙板，其中第二个垫的基重比第一个垫的基重大0.05磅/100平方英尺。
第15项.第14项的石膏墙板，其中第二个垫的基重比第一个垫的基重大0.15磅/100平方英尺。
第16项.第1项的石膏墙板，其中第一玻璃纤维垫不含标称纤维直径大于约13微米的纤维。
第17项.第16项的石膏墙板，其中第二玻璃纤维垫饰面材料具有约1.9-2.2磅/100平方英尺的基重。
第18项.第17项的石膏墙板，其中第二玻璃纤维垫不含标称直径大于约16微米的纤维。
根据本发明，适合于整饰住宅房屋、商业建筑和其它结构的内部空间的石膏墙板在两个主表面上用非织造玻璃纤维垫饰面。
石膏墙板的其中一个主表面，即意在面对房屋的内部空间的表面，用适合于4级整饰的、光滑度可与商购获得的多层纸饰面的石膏墙板相比的、涂覆的非织造玻璃纤维垫(即，具有非常光滑的表面的饰面)(即，第一个垫)饰面。该结果通过使用涂覆的非织造玻璃纤维垫作为用于制造石膏墙板的饰面材料而实现，该垫包括并且优选基本上由标称直径不大于约11微米并且优选不小于约8微米的纤维组成，所述纤维用具有合适柔软度的丙烯酸类粘合剂粘结在一起。构成涂覆的玻璃纤维垫的纤维还具有1/4-3/4英寸的纤维长度，并且该涂覆的非织造玻璃纤维饰面材料在涂覆涂料之前具有约1.7-2.0磅/100平方英尺的基重。
根据本发明，石膏墙板的另一个主表面，即意在面对支承用立筋的表面，用由标称直径至少约13微米但不大于约16微米、同样用丙烯酸类粘合剂粘结在一起的玻璃纤维制成的任选地涂覆的非织造玻璃纤维垫(即，第二个垫)饰面。构成该任选地涂覆的玻璃纤维垫的纤维还具有至少约3/4英寸并且通常不大于约1英寸的纤维长度，并且该任选地涂覆的非织造玻璃纤维饰面材料具有约1.8-2.2磅/100平方英尺，优选至少为1.9磅/100平方英尺的基重(在涂覆任何涂料之前)，并且该基重通常大于所述涂覆的非织造玻璃纤维垫饰面材料(第一个垫)在涂覆其涂料之前的基重。优选地，第二个垫的基重比所述涂覆的非织造玻璃纤维垫饰面材料(第一个垫)的未涂覆基重大至少约0.5磅/100平方英尺，并且更通常大至少约0.15磅/100平方英尺。
本文中使用的术语“标称直径”是指以下纤维的最小厚度：其可以不具有基本上圆形的横截面并且意在包括在平均值周围具有厚度的正态分布的纤维。
整饰石膏板的各个等级描述于出版物GA-214-96，Recommended Levels ofGypsum Board Finish available from Gypsum Associates，Washington，D.C.中，它的整个内容在此引入作为参考。当将平坦的油漆、轻质的结构或墙覆盖物施加在板表面上时，通常指定为4级整饰。因此，该表面必须合适地光滑，以使得这些墙整饰物可以伴随着最少的处理施加并且在美学上是可接受的。
在本发明中适合在石膏板的两个主表面上使用的非织造玻璃纤维垫可以通过湿法成网方法制造，该方法在可被看作是改进的造纸机器的设备上进行。用于制造玻璃纤维垫的湿法成网方法的描述可以在许多美国专利中找到，这些包括美国专利Nos.2,906,660、3,012,929、3,050,427、3,103,461、3,228,825、3,760,458、3,766,003、3,838,995、3,905,067、4,112,174、4,129,674、4,681,802和4,810,576，所有这些在此引入作为参考。制造非织造玻璃纤维垫的方法没有形成本发明的一部分。
一般而言，用于制造非织造玻璃纤维垫的湿法成网方法包括：首先在混合罐中在搅拌下形成短长度玻璃纤维的含水浆液(在本领域中称为“白水”)，然后将该浆液送到移动筛网上，在其上纤维将它们自身缠卷成新鲜制造的湿玻璃纤维垫，同时从纤维垫中分离出过量的水。
一些机器例如wire cylinder、Fourdrinier机、Stevens Former、Hydroformer、Roto Former、Deltaformer、Inver Former和Venti Former机等可用于形成湿法成网的垫。在这些设备中，流浆箱将浆液沉积在移动的金属丝筛网上。抽吸或真空将水除去，形成湿法成网的垫。
由于玻璃纤维通常不能良好地分散在水中，因此工业实践提供了悬浮助剂来用于玻璃纤维。这类悬浮助剂或分散剂通常是提高含水介质的粘度的材料。在本领域中常规使用的合适分散剂包括聚丙烯酰胺、羟乙基纤维素、乙氧基化胺和胺氧化物。还常规地将其它添加剂例如表面活性剂、润滑剂和消泡剂加入白水中。这些试剂例如进一步促进了玻璃纤维的润湿性和分散性。
通过通常借助于抽吸和/或真空设备除去水将沉积在移动的筛网或圆筒上的纤维浆液加工成片状的非织造纤维垫，并且通常随后将粘合剂涂覆在垫上。粘合剂组合物通常是水基流体并且将其直接浸渍到纤维垫中，并且随后立即凝固或固化以提供所希望的垫的完整性。
本发明取决于在石膏板的两个主表面上使用的玻璃纤维垫中使用丙烯酸类粘合剂。然而，除了粘合剂之外，垫本身各自的实际结构不同。
在粘结于意在面对房间内部空间的石膏芯层的主表面上的非织造垫(第一个垫)的情形中，使用标称直径优选不小于约8微米并且不大于约11微米的玻璃纤维制造该垫。该玻璃纤维可以是E、C、T或S纤维或者任何已知类型的具有优良强度和耐用性的玻璃纤维。优选地，纤维的主要部分，更优选纤维的至少约75重量百分比(wt％)并且甚至更优选基本上所有的纤维(即，基本上由其组成)具有不小于约8微米并且不大于约11微米的标称直径。另外，优选在该非织造第一个垫中基本上没有标称直径大于约13微米的纤维(即，没有比K纤维更大的纤维)。例如，该第一个垫可以由H和K纤维的共混物制得，条件是较大重量百分比的H纤维例如75wt％H纤维和25wt％K纤维，或者该第一个垫可以主要由标称直径约10-11微米的纤维制得(即，大于95wt％的纤维具有约10-11微米的标称直径(即，95wt％H纤维))。
使用由标称直径小于约8微米的玻璃纤维制造的垫是不希望的，因为据信这类垫的剥离强度、粘结能力并且可能的孔隙率(特别是在涂覆涂料之后)阻碍了可接受的石膏墙板的制造。另一方面，申请人预计使用采用过多标称纤维直径大于约11微米的纤维制造的垫将导致即使在涂覆如下所述的涂料之后也具有不能以可接受的方式整饰的表面形态(即，表面没有足够地光滑以直接适用于上述的4级整饰技术)的非织造垫。用于制造适用于本发明中的玻璃纤维垫的具有合适直径的合适纤维可以例如从Johns Manville和Owens-Corning获得。
即使不是全部，用于制造第一个垫的大多数纤维还应该具有约四分之一(1/4)-约四分之三(3/4)英寸，更优选约四分之一(1/4)-约二分之一(1/2)英寸的长度。更短的纤维使得垫的形成更加困难；而过高比例的更长纤维干扰了具有用于4级整饰的合适表面形态(光滑度)的垫的制造。优选地，用于制造垫的至少约75wt％的纤维具有约四分之一(1/4)-约四分之三(3/4)英寸，并且优选约四分之一(1/4)-约二分之一(1/2)英寸的长度；并且更优选地用于制造垫的至少约90wt％的纤维具有约四分之一(1/4)-约四分之三(3/4)英寸，并且优选约四分之一(1/4)-约二分之一(1/2)英寸的长度。例如，观察到使用75wt％1/4英寸H纤维(标称直径约10-11微米)和25wt％3/4英寸H纤维制造的垫具有合适的表面光滑度。
除了标称纤维直径和纤维长度之外，制得的非织造第一玻璃纤维垫所具有的每单位表面积的重量也影响了表面性能(例如光滑度)和尤其是由该垫制得的板的性能，并且因此决定了该垫用于制造本发明的石膏墙板的适用性。更具体地，优选该非织造玻璃纤维垫(第一个垫)在至少约1.7lb/100ft2但不大于约2.0lb/100ft2的每单位表面积的重量(下文中也称为基重)下，并且在约25-约40密耳的未压缩垫厚度，最通常为约33密耳的厚度下制造。优选约1.8lb/100ft2-约1.9lb/100ft2的基重，并且约1.8lb/100ft2的基重表现为是合适的。
根据本发明的一个尤其优选的实施方案，用于制造根据本发明的石膏墙板的非织造纤维垫基本上由基本上无规分布的标称直径约10-11微米(并且不小于8微米)(优选至少90wt％的纤维具有约10-11微米的直径)的纤维组成，并且至少75wt％的纤维具有约1/4-约3/4英寸的长度，优选约1/4-约1/2英寸的长度(优选至少90wt％的纤维具有约1/4-约3/4英寸并且优选约1/4-约1/2英寸的长度)，并且该垫具有约1.8lb/100ft2的基重。如下面的实施例中所示，由75wt％1/4英寸H纤维和25wt％3/4英寸H纤维制得的基重约1.8lb/100ft2的垫是尤其合适的。
粘结于意在面对房间立筋的石膏芯层的另一个主表面上的任选地涂覆的非织造垫(第二个垫)使用标称直径至少约13微米(K纤维)但通常不高于约16微米(M纤维)的玻璃纤维制造。同样，该玻璃纤维可以是E、C、T或S纤维或者任何已知类型的具有优良强度和耐用性的玻璃纤维。优选地，纤维的主要部分，更优选纤维的至少约75wt％并且甚至更优选基本上所有的纤维(即，基本上由其组成)具有至少约13微米的标称直径。并且，通常优选在该非织造第二个垫中基本上没有标称直径大于约16微米的纤维。
关于第二个垫，除了标称纤维直径和纤维长度之外，制得的任选地涂覆的非织造玻璃纤维第二个垫所具有的每单位表面积的重量也影响了由该垫制得的板的性能。根据本发明，该非织造玻璃纤维垫(第二个垫)具有约1.8-2.2磅/100平方英尺，优选至少1.9磅/100平方英尺的每单位表面积的重量(下文中也称为基重，并且在提供给该垫任选的涂料之前测量)，并且该基重通常大于所述涂覆的非织造玻璃纤维垫饰面材料(第一个垫)在涂覆任何涂料之前的基重。优选地，第二个垫的基重比所述涂覆的非织造玻璃纤维垫饰面材料(第一个垫)的涂覆前的基重大至少约0.5磅/100平方英尺，并且更通常大至少约0.15磅/100平方英尺。
该第二个垫还具有约25-约40密耳的未压缩垫厚度，最通常为约33密耳的厚度。如由实施例表现出的那样，基本上由3/4英寸长的K纤维制得的基重约2.0lb/100ft2的第二个垫表现为是合适的。
适用于本发明的非织造垫在涂覆任何涂料之前通常将具有小于约900cfm(立方英尺/分钟)，并且甚至更优选小于约800cfm的透气率(采用测试方法FG436-910测量，其在此引入作为参考)，但具有至少约100cfm的透气率。
尽管已经描述了该第一个垫和第二个垫由玻璃纤维制成，但还可以包括少量的具有类似尺寸的合成纤维例如聚酯纤维作为垫中的一些玻璃纤维的替代物。例如，25wt％的玻璃纤维可以用类似尺寸的聚酯纤维代替。在本说明书和权利要求书的含义中，含有所述少量的合成纤维的玻璃纤维垫也被看作是玻璃纤维垫。优选完全使用玻璃纤维制造的垫，即独有玻璃纤维的垫。
在最初的垫形成之后，将优选水基粘合剂的粘合剂涂覆在非织造垫上以生成完整的结构。尽管通常使用脲-甲醛(UF)树脂制造非织造玻璃纤维垫，但为了实现本发明的目的，在该第一和第二个垫上均需要使用丙烯酸类粘合剂。对于将石膏板的两个主表面饰面的每一个垫而言，该丙烯酸基粘合剂将占至少50wt％，优选至少75wt％，更优选至少80wt％并且多至至少90wt％，并且最优选其为全部的玻璃纤维垫粘合剂。该粘合剂的余量可以是脲-甲醛树脂或蜜胺-甲醛树脂。然而，为了内部应用，通常希望将甲醛从垫中释放或从垫中脱气的可能性最小化。在该情形中垫粘合剂几乎完全使用丙烯酸类粘合剂制造，即仅仅少量的脲-甲醛树脂可用于使丙烯酸类粘合剂交联。
丙烯酸类粘合剂(或者丙烯酸类聚合物)是含有丙烯酸、甲基丙烯酸以及它们的酯和相关衍生物的单元的聚合物或共聚物。这类聚合物和共聚物可以是热固性丙烯酸胶乳或热塑性丙烯酸胶乳(也已知为弹性体丙烯酸胶乳)。热固性和热塑性丙烯酸类聚合物的共混物，例如相等重量的热塑性和热固性聚合物的共混物可有利地用作第一和第二个垫的粘合剂。这类聚合物和共聚物是公知的并且可广泛商购获得。因此，这类聚合物不需要被详细描述。这类聚合物和共聚物通常可被放入水溶液中或者作为含水胶乳乳液提供。
例如，预期可以通过使用以下单体的乳液聚合制造合适的粘合剂，特别是优选的水基胶乳粘合剂：(甲基)丙烯酸(其中常规的(甲基)丙烯酸意在包括丙烯酸和甲基丙烯酸)、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丁酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸乙氧基二甘醇酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、单(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、单(甲基)丙烯酸聚丙二醇酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙二醇酯、(甲基)丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸甲氧基聚丙二醇酯、二环戊二烯(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸三环癸酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯和(甲基)丙烯酸冰片酯。可与(甲基)丙烯酸类单体共聚的其它单体，通常为少量的，包括：苯乙烯、二丙酮(甲基)丙烯酰胺、异丁氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、叔辛基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N,N’-二甲基-氨丙基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰基吗啉(morphorine)；乙烯基醚例如羟丁基乙烯基醚、月桂基乙烯基醚、十六烷基乙烯基醚和2-乙基己基乙烯基醚；马来酸酯；富马酸酯；以及类似的化合物。
特别可用于制造适合于制造本发明的玻璃纤维垫饰面石膏板的玻璃纤维垫的丙烯酸类聚合物和共聚物作为胶乳材料提供，并且在使用中具有至少约20℃，但不高于约115℃的玻璃化转变温度(GTT)。因此，玻璃化转变温度(GTT)至少约30℃，但不高于约85℃的丙烯酸类聚合物和共聚物将是尤其合适的。GTT约40℃的丙烯酸类聚合物和共聚物是特别有用的。尽管优选将相同的丙烯酸类粘合剂用于这两个垫，但只要每一种丙烯酸类粘合剂的玻璃化转变温度(GTT)至少约20℃，但不高于约115℃即可。该粘合剂应具有足够的挠曲性以使得能够实现本发明的目的。
一类可作为热塑性丙烯酸胶乳或弹性体丙烯酸胶乳获得的合适的丙烯酸类聚合物或共聚物是全部可从Rohm and Haas Company获得的Rhoplex聚合物例如RhoplexGL-618。RhoplexGL-618具有约36℃的GTT。也可以使用作为热固性丙烯酸类聚合物的Rohm&HassTSet丙烯酸胶乳聚合物，尤其是当可能在相等重量下与热塑性或弹性体丙烯酸胶乳共混的时候。这些热固性材料也可被称为不含甲醛的聚丙烯酸热固性物质。合适的热固性丙烯酸胶乳可以具有约100℃+的GLT。
可以采用任何合适的设备例如幕式淋涂机或者浸涂机和挤压涂覆机将优选水基粘合剂的丙烯酸类粘合剂涂覆在湿法成网的非织造玻璃纤维垫上。在干燥和固化烘箱中，将玻璃纤维垫加热到高达约250-300oF的温度、持续通常不超过1或2分钟并且通常小于30-50秒的一段时间以进行干燥，并且如果需要的话将粘合剂干燥，和如果需要的话将粘合剂固化。粘合剂以足以提供完整的自支承垫的数量涂覆。合适的数量被描述于前述专利中，并且在特定情形中可以通过常规试验确定。
在形成非织造玻璃纤维垫之后，在一个侧面上为待粘结在面对房间内部空间的板的主表面上的垫(即，第一个垫)提供以下物质的经干燥的、优选含水混合物的涂料：(i)矿物(无机)颜料或填料、(ii)聚合物(有机)粘合剂和任选的(iii)无机粘合剂。另一个(第二个)垫任选地被提供有该涂料。优选地，在使用该垫制造本发明的玻璃纤维垫饰面石膏板之前，将该涂料涂覆在玻璃纤维垫的一个侧面(表面)上。一般而言，通过将垫与含有所述成分的含水混合物接触并且然后将混合物干燥/固化而涂覆涂料。
基于矿物颜料和有机粘合剂两种基本组分的干重(100％)，有机粘合剂，通常是胶乳粘合剂，并且优选为丙烯酸类粘合剂，构成涂料的至少约1wt％，并且通常不超过约20wt％，并且最通常小于约17wt％，余量是无机矿物颜料或填料。任选地，还可以存在优选构成干燥的(固化的)涂料总重量的至少约0.5wt％但不超过约20wt％的无机粘合剂。矿物颜料或填料与聚合物(有机)粘合剂的重量比可以超过15:1，但在一些情形中可以超过20:1，但通常至少约5:1。
因此基于三种所述组分的干重(100％)，用于制造涂覆垫的合适涂料组合物可以包含约75-99％的矿物颜料或填料，更通常约80-95％的矿物颜料或填料，约0-20％的无机粘合剂，更通常为约0-10％，和约1-20％的聚合物粘合剂(有机粘合剂)，通常约1-17％并且更通常约1-12％。
如上所述，矿物颜料或填料构成涂料组合物的主要组分。适合于制造可用于本发明的涂覆垫的矿物颜料的例子包括，但不限于，重质石灰石(碳酸钙)、粘土、砂、云母、滑石、石膏(硫酸钙二水合物)、三水合铝(ATH)、氧化锑，或者这些物质的任意两种或更多种的结合物。
矿物颜料通常以颗粒形式提供。为了成为用于制造在本发明中用作第一个垫的涂覆垫的有效的矿物颜料，该颜料优选具有一定的粒度以使得至少约95％的颜料颗粒通过100目金属丝筛网。优选地，即使不是全部，该颜料的大部分细颗粒被除去。已经观察到在涂料组合物中存在过量的细颗粒负面地影响了涂覆垫的孔隙率。一种优选的矿物颜料是平均粒度约40微米的石灰石。作为选择，贯穿本申请的余下部分，该材料被统称和单独称为矿物颜料或“填料”。
当与矿物填料结合用于制造涂覆的玻璃纤维垫时，用于涂料中的树脂也必须满足一定程度的孔隙率。采用通过用含水涂料制剂涂覆玻璃纤维垫、并且将其在230oF(110℃)下干燥20分钟制造的涂覆测试垫进行孔隙率试验。涂料制剂通过将填料、树脂(通常是胶乳，并且优选丙烯酸类胶乳)、和任何任选的无机粘合剂混合并且充分共混例如约30秒而制造。可以采用简单的刮涂机将该含水制剂涂覆在垫上以在玻璃纤维垫上获得约22g涂料/ft2的干基重。
在垫涂料涂覆并且固化之后，用于孔隙率的试验是用于测量纸的空气阻力的TAPPI T460，Gurley方法的程序的改进。在该程序中，将涂覆垫样品(约2英寸x5英寸)夹在Gurley透气度测试仪(型号4110)的1in2孔板之间。将内部圆筒释放并且使其仅仅在其自身重量作用下(即，单独通过重力)下降，并且记录从内部圆筒进入设备的外部圆筒的瞬时直到内部圆筒上的100ml标记达到(进入)外部圆筒所流逝的时间(以秒测量)。然后用面向(取向)相对方向的样品重复该试验。
以秒报导的孔隙率由每一样品的两次重复测试的平均值构成。合适的预涂覆的玻璃纤维垫表现出小于约45秒，优选小于约30并且更优选小于约20秒的孔隙率。在高于约45秒的孔隙率下，涂覆垫-石膏芯层的界面处于高得多的分层(即，气孔形成)风险下，因为在板固化期间水蒸汽寻求逃逸的路径。优选地，孔隙率还大于约2秒，以使得将板制造期间的石膏浆的渗出(bleedthrough)最小化。
固有地含有一些天然存在的无机粘合剂的填料材料可用于制造涂覆垫。这类填料，一些带有天然存在的粘合剂的例子包括(但不限于)下面这些：含生石灰(CaO)的石灰石、含硅酸钙的粘土、含硅酸钙的砂、含氢氧化铝的三水合铝、含镁的硫酸盐或氯化物或者两者的水泥飞灰和氧化镁。取决于它的水合程度，石膏可以既是矿物颜料又是无机粘合剂，但其仅仅可微溶于水并且固体形式是结晶的，使得其作为粘合剂是脆的并且弱的。因此，石膏通常并不被优选用作无机粘合剂。
固有地包括无机粘合剂作为组分并且通过水合作用固化的填料还有利地充当燃烧抑制剂。作为例子，三水合铝(ATH)、硫酸钙(石膏)以及镁的氯氧化物和含氧硫酸盐(oxysulfate)全部带有结合在它们的分子结构中的水分子。这被称为结晶水或水合水的水当充分加热时放出，实际上抑制了燃烧。
因此，具有描述于前述段落中的那些性能的这类低成本无机矿物颜料可以对涂料混合物提供三(3)种重要的贡献：填料、粘合剂和燃烧抑制剂。
用于涂料组合物中的聚合物粘合剂的例子包括，但不限于：苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、乙烯-氯乙烯(EVCl)、聚偏二氯乙烯(PVdCl)和聚偏二(某)乙烯共聚物、改性的聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇(PVOH)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、聚乙酸乙烯酯(PVA)以及包含丙烯酸、甲基丙烯酸、它们的酯和其衍生物的单元的聚合物和共聚物(丙烯酸类聚合物)，例如苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。即使不是全部，大多数的这些材料可作为胶乳制剂获得。通常优选丙烯酸类胶乳聚合物。
除了两种基本组分和一种任选的组分之外，该含水涂料组合物还将包括数量足以提供给组合物所希望的流变性能(例如粘度)的水，和其它任选的成分例如着色剂(例如颜料)、增稠剂或流变控制剂、消泡剂、分散剂和防腐剂，所述水适合于选择的组合物涂覆形式并且适合于保留在垫的玻璃纤维(包括在玻璃纤维垫间隙内的纤维)表面上。一般而言，含水涂料制剂的固体含量为约45wt％－85wt％。当使用时，涂料组合物中这些其它成分的总量通常为主要的三种所述组分的0.1-5％，并且通常不超过约2％。
用于将含水涂料组合物涂覆在纤维垫基材上的任何合适方法可用于制造涂覆垫，例如辊涂、幕涂、刮涂、喷涂等，包括上述的组合。为了在涂覆垫和所得的石膏板中获得最好的性能，将涂料涂覆以使得其渗透到涂覆的玻璃纤维垫的厚度的约30％－约50％的深度并且将玻璃纤维垫的纤维包封。在这方面，参照2004年3月12日提交的并且题为“Use of Pre-Coated Mat for Preparing Gypsum Board”的美国申请序列号10/798,891，其在此引入作为参考。在将含水涂料组合物涂覆在垫上之后，通常通过加热将组合物干燥(固化)以形成涂覆的玻璃纤维垫。
为了使预涂覆的垫最大程度地适用于制造本发明的垫饰面的石膏板，优选该预涂覆的垫足够的挠性以使得可卷绕成连续片材的辊。因此，预涂覆的垫应该没有过于刚性和脆性以致于它们弯曲时将断裂。为了实现该目的，显然垫涂料的无机粘合剂含量通常应该不超过涂料的总干重的约20wt％，并且通常小于10％。同样，如前所述，由于成本和希望限制涂料的可燃性，聚合物粘合剂具有实际的上限。
涂覆在纤维垫表面上的涂料数量通常应该足够能利用该涂料组合物涂覆垫的表面(即，构成垫表面的纤维)。在第一个垫(即，意在面对房间内部的垫)的情形中，将涂覆足够的涂料以使得垫的表面直接适合于4级整饰。所需的涂料数量部分取决于垫的厚度。由于其上涂覆有涂料的纤维垫基材的不平坦性质，因此难以测量涂料的厚度。大致地说，涂料的深度应该至少约10密耳，但是当玻璃纤维垫相对薄并且涂料被充分干燥时，薄至4密耳的涂料也可能足够。一般而言，涂料的深度或厚度不需要超过约30密耳。
可以通过将含有所述固体组分的含水涂料组合物以基于干重相当于至少约15lb/1000ft2垫，更通常约30-60lb/1000ft2垫的量涂覆在纤维垫上而制造用于本发明的涂覆的玻璃纤维垫。通常，取决于玻璃纤维垫的厚度，干涂料以相当于至少约40lb/1000ft2垫，最通常约35-55lb/1000ft2垫的量存在。尽管在任何特定情形中可以使用更高或更低数量的涂料，但据信对于大多数应用而言，涂料的数量将落入约30-约60lb/1000ft2垫(折干计算)的范围内。
在将含水涂料组合物涂覆在垫上之后，通常通过加热将组合物干燥(固化)以形成涂覆垫。根据这些教导制造的涂覆垫允许水蒸汽通过。一种适合用作根据本发明的第一个垫的预涂覆垫通过用含有丙烯酸类粘合剂和片状粘土填料的含水涂料组合物涂覆玻璃纤维垫而制造。仅仅用H纤维制造，该玻璃纤维垫具有约1.8lb/100ft2的基重，它的75wt％为1/4英寸长度并且它的25wt％为3/4英寸长度，并且用弹性体丙烯酸胶乳(例如，RhoplexGL-618丙烯酸胶乳)和热固性丙烯酸胶乳(例如，Rohm&Haas TSet丙烯酸胶乳)的共混物将其粘结在一起，所述胶乳用少量U-F树脂交联。在涂覆涂料之前，该粘合剂构成玻璃纤维垫的约20wt％。
图1是根据本发明制造的墙板10的横截面。图1不按比例；为了清楚和举例说明本发明的目的，将各个角、厚度和其它尺寸放大。墙板10具有石膏板芯层12。墙板10具有第一主面14、两个边缘16和第二主面18。第一主面14的全部(或基本上全部)表面积被涂覆的非织造玻璃纤维垫22(第一个玻璃纤维垫)覆盖。第二主面18也被非织造玻璃纤维垫24(第二个玻璃纤维垫)覆盖。如下所述，非织造玻璃纤维垫22是预涂覆的非织造玻璃纤维垫—在与石膏芯层相对的垫表面(即，在垫的自由表面上)上带有涂料。
在制造用于内部整饰应用、尤其用于居住住宅的墙板中，第一主面14优选在临近边缘16处具有沿着第一主面14的边侧部分形成的成形区20。尽管示出了具有一种特定锥形结构的墙板10，但可以使用包括正方形边缘、斜面、圆形边缘和其它形状(未示出)的可选形状。第一主面14的全部(或基本上全部)表面积被涂覆的玻璃纤维垫22覆盖。第二主面18被玻璃纤维垫材料24覆盖。该垫材料24也可以任选地是在与石膏芯层相对的垫表面上(即，在自由表面上)带有涂料的涂覆的玻璃纤维垫。垫材料24覆盖在第一个垫22的包裹着边缘16的一部分上。显然，将垫饰面连接在一起的其它可选择方式是可能的。
正如公知的那样，可以制造具有不同的厚度以及不同长度和宽度的墙板10。一般而言，制造两种厚度的墙板，1/2英寸和5/8英寸，并且通常为4英尺宽和8或12英尺长。对于1/2英寸标称厚度的墙板而言，作为例子的锥形可以具有约2.5英寸的宽度w和约0.075英寸的高度h。
本发明的墙板10的石膏芯层12主要是用于普遍已知为纸饰面的石膏墙板、干砌墙、石膏板、石膏板条和石膏盖板的石膏建筑产品中的一类。本发明并不限于任何特定的芯层组成。这类石膏产品的芯层通过将水与粉末状无水硫酸钙或硫酸钙半水合物(CaSO4·1/2H2O)(也已知为煅烧石膏)混合以形成含水石膏浆，并且随后将该石膏浆混合物水合或凝固成硫酸钙二水合物(CaSO4·2H2O)(一种相对硬质的材料)而形成。该产品的芯层将通常包括至少约85wt％的凝固石膏，尽管本发明并不限制芯层中任何特定的石膏含量。
由其制得建筑板的凝固石膏芯层的组合物可以包括各种任选的添加剂，包括例如常规包括在石膏墙板中和由技术人员公知的那些。并且，本发明不限制于此，并且不排除任何已知的石膏芯层添加剂。这类添加剂的例子包括凝固促进剂、凝固阻滞剂、发泡剂、增强纤维和分散剂。如果认为需要，可以加入杀真菌剂。为了提高芯层的防水性，由其制造芯层的石膏组合物还可以包括一种或多种添加剂以提高凝固石膏组合物抵抗被水分解(例如抵抗溶解)的能力。
该墙板可以包含蜡或蜡乳液作为添加剂以提高石膏芯层的防水性。然而，本发明并不因此受到限制，并且由于可有效用于提高石膏产品的防水性而被报导的其它材料的例子包括以下这些：含有或不含有少量聚(乙酸乙烯酯)的聚(乙烯醇)；金属树脂酸盐；通常作为乳液提供的蜡或沥青或其混合物；蜡和/或沥青以及cornflower和高锰酸钾的混合物；水不溶性热塑性有机材料，例如石油和天然沥青、煤焦油以及热塑性合成树脂例如聚(乙酸乙烯酯)、聚(氯乙烯)、以及乙酸乙烯酯和氯乙烯的共聚物和丙烯酸类树脂；金属松香皂、水溶性碱土金属盐和残余燃料油的混合物；乳液形式的石油蜡和残余燃料油、松焦油或煤焦油的混合物；包含残余燃料油和松香的混合物；芳族异氰酸酯和二异氰酸酯；有机氢聚硅氧烷，例如在美国专利Nos.3,455,710、3,623,895、4,136,687、4,447,498和4,643,771中提及的类型；siliconate，例如可从Dow Corning作为Dow Corning772获得的；各自含有或不含有例如硫酸钾、碱金属和碱土金属铝酸盐和波特兰水泥的材料的蜡乳液和蜡-沥青乳液；通过将油溶性水分散性的乳化剂加入熔融的蜡和沥青共混物中、并且将前述物质与包含聚芳基亚甲基缩合产品的碱金属磺酸盐作为分散剂的酪蛋白溶液混合而制造的蜡-沥青乳液。还可以使用这些添加剂的混合物。在这些类型的材料中，特别优选聚(甲基氢-硅氧烷)。当使用时，有机聚硅氧烷的数量应该至少约0.2wt％。如上所述，任选地使用任何特定的防水添加剂。
一般而言，非织造玻璃纤维垫饰面的石膏墙板的芯层具有约40-约55lb/ft3，更通常约46-约50lb/ft3的密度。当然，如果需要，可以将具有更高和更低密度的芯层用于特定的应用中。预定密度的芯层的制造可以通过采用已知技术，例如通过将合适数量的泡沫材料(皂)引入到由其形成芯层的含水石膏浆中或者通过模塑而完成。
根据本发明并且如图1中所示，石膏板10的芯层12的一个表面用非织造玻璃纤维垫22饰面。如上述那样首先制造该非织造玻璃纤维垫，并且然后进行预涂覆以使得其直接适合于4级整饰技术。同时地，涂料也可以使饰面和所得的板防潮。涂层足够多孔而使得在板的制造期间在由其制造石膏芯层的含水石膏浆中的水以其蒸汽状态蒸发通过其间。涂覆垫被预先制造并且用于制造板。
本发明的一个令人惊奇的方面是用丙烯酸类粘合剂粘结在一起的所述纤维(标称纤维直径和纤维长度以及优选的基重)的第一和第二个垫(其中一个被涂覆并且优选两个被涂覆)能够提供合适程度的孔隙率以使得能够通过常规商业操作连续制造石膏板，不会经历纤维垫饰面的过度分层并且不会经历板扭曲，同时得到具有使其可直接适用于4级整饰技术的表面特性(例如光滑度)的成品板。
如下面更详细描述的那样，可以通过以下方式有效地制造墙板：形成含有过量水的含水石膏浆，并且将该石膏浆置于涂覆的玻璃纤维垫的水平取向的移动网上。然后将另一个水平取向的移动玻璃纤维网(第二个垫)置于该含水石膏浆的上部自由表面上。在最初水合并且最终借助于加热之后，当煅烧石膏水合并且凝固时，过量的水蒸发通过垫。
图2是用于制造根据本发明的石膏墙板的常规生产线的一部分的示意图。以常规的方式，可以将由其形成石膏芯层的干燥成分预混并且然后送入被通常称为销钉式混合机(未示出)的一类混合机。将用于制造芯层的水和其它液体组分例如皂计量加入到销钉式混合机中，由此将它们与所需的干燥成分混合以形成含水石膏浆41，该石膏浆从销钉式混合机的排料管40(一个或多个)中排出。通常例如在销钉式混合机中将泡沫材料(皂)加入石膏浆以控制所得芯层的密度。并且，制造用于石膏板的芯层材料的方法并不是本发明的关键部分，并且可以有利地采用广泛种类的方法。
石膏浆通过排料管40的一个或多个出口沉积在纤维垫材料22(涂覆的第一个玻璃纤维垫)的水平移动的连续网上。沉积的数量可以本领域已知的方式控制。将涂覆的侧面向下，即远离沉积的石膏浆，从辊(未示出)中送出垫材料22。在接纳石膏浆41之前，垫材料22的网被辊(未示出)整平并且被一个或多个划线设备(未示出)划线。如下所述，划线使得垫材料22的侧面能够向上折叠以形成板的边缘。
垫材料22(第一个垫)和沉积的石膏浆41在箭头B的方向上移动。垫22的移动网形成了被制造的墙板的第一个饰面板，并且石膏浆至少部分地(并且优选仅仅部分地)渗透到垫的厚度中并且固化。当凝固时，在凝固石膏与玻璃纤维垫之间形成强的粘结结合。可以根据本领域已知的方法例如控制石膏浆的粘度而控制石膏浆进入到垫中的部分渗透。
在常规的墙板制造中，还已知在施加形成芯层的含水石膏浆之前将相对薄的较高密度的含水煅烧石膏浆涂料涂覆在任一饰面或两个饰面的内表面上。然后将带有薄的石膏浆涂料的饰面与主要的芯层石膏浆一起形成夹层结构以形成湿的板。以类似的方式，还已知将较高密度的含水煅烧石膏浆沿着石膏墙板的两个边缘(图1中的16)涂覆。这些特征可以任选地用于制造根据本发明的石膏墙板。
在将石膏浆41沉积在垫材料22的网上之后，逐渐将该网的边缘在形成的墙板边缘周围折叠(使用本领域那些技术人员公知的设备)，并且沿着侧面终止于石膏浆的上表面。将以箭头C方向由辊(未示出)送出的第二个玻璃纤维垫22施加在石膏浆41的上表面上，并且通常仅仅稍微与第一个垫材料22的(底部)网的折叠在周围的边缘重叠。
在将(顶部)第二个垫24施加在石膏浆的上表面上之前，可以沿着将重叠并且接触所折叠的第一个垫边缘的部分将胶水涂覆在第二个纤维网上(胶水涂覆未示出)。尽管本发明不受使用的胶水类型的限制，但优选使用非淀粉基的胶水。一种合适的胶水是聚(乙烯醇)胶乳胶水。基于乙酸乙烯酯聚合物，尤其是被水解以形成聚乙烯醇的乙酸乙烯酯的胶水可广泛地作为白胶商购获得。在施加(顶部)网24之后，在板50与52之间将玻璃纤维垫、石膏浆和玻璃纤维垫的“夹层结构”压制成所希望的墙板厚度。作为选择，可以用辊或者以其它方式将网和石膏浆压制成所希望的厚度。石膏浆和施加的饰面材料的连续夹层结构然后被传送带54(一个或多个)以箭头D的方向运载。当其沿着传送带运载时，石膏浆41凝固。
当其移动到生产线下方时，用于内部墙板制造的常规方法在所形成的墙板的底表面边缘形成成形区。
在成型之后并且在石膏充分凝固之后，通常将墙板切割成所希望的长度并且干燥。为了防止锥形边缘的质量在干燥期间下降，通常在干燥之前将板翻转。
尽管并不因此受到限制，但通常用于常规的连续石膏板制造的工业干燥条件也可用于制造根据本发明的墙板。例举的干燥条件包括在约70-约600纵尺/分钟的生产线速度下约200-约600°F的温度，约30-约60分钟的干燥时间。
实施例
在常规的墙板生产线上使用多种玻璃纤维垫作为第一和第二个垫来制造标称5/8英寸石膏墙板(4’x12’)。贯穿试验使用相同的石膏芯层配料制造板，以评价不同的玻璃纤维垫饰面结构对所得墙板性能的影响。
贯穿试验使用6种不同的第一个垫结构，其在附表1中标识为垫1、2、3、4、5和6。垫1在1.5lb/100ft2的基重下只用H纤维(10-11微米标称直径，它的25wt％为3/4英寸长并且它的75wt％为1/4英寸长)制造，并且使用包含用少量脲-甲醛树脂交联的弹性体丙烯酸胶乳和热固性丙烯酸胶乳的50-50(wt％)共混物的丙烯酸类粘合剂。丙烯酸树脂得自于Rohm&Haas。垫2也在1.5lb/100ft2的基重下采用用于垫1的具有相同分布的H纤维制造，并且使用得自于Rohm&Haas的加入蜜胺-甲醛树脂的弹性体丙烯酸胶乳(也是50-50共混物)。垫3在1.5lb/100ft2的基重下用75wt％H纤维和25wt％K纤维(13微米标称直径)制造，并且使用得自Rohm&Haas的弹性体丙烯酸胶乳和加入的蜜胺-甲醛树脂的共混物粘合剂。该H纤维为1/4英寸长而K纤维为3/4英寸长。垫4在1.8lb/100ft2的基重下用75wt％H纤维和25wt％K纤维制造，并且使用得自Rohm&Haas的弹性体丙烯酸胶乳和加入的蜜胺-甲醛树脂的共混物粘合剂。同样，该H纤维为1/4英寸长而K纤维为3/4英寸长。垫5在1.8lb/100ft2的基重下用75wt％H纤维和25wt％K纤维制造，并且使用得自Rohm&Haas的用少量脲-甲醛树脂交联的弹性体丙烯酸胶乳和热固性丙烯酸胶乳的50-50(wt％)共混物。同样，该H纤维为1/4英寸长而K纤维为3/4英寸长。最后，垫6在1.8lb/100ft2的基重下只用H纤维(它的25wt％为3/4英寸长并且它的75wt％为1/4英寸长)制造，并且使用弹性体丙烯酸胶乳和热固性丙烯酸胶乳的共混物。
所有的第一个垫在大约相同的涂料基重下用相同的涂料制剂涂覆。
在试验中使用两种不同的第二个垫。这两种垫采用由相同的丙烯酸类粘合剂粘结的3/4英寸K纤维制造。粘合剂主要是得自于Rohm&Haas的弹性体丙烯酸胶乳和热固性丙烯酸胶乳的50:50共混物。在表1中标识为垫A的第二个垫在1.4lb/100ft2的基重下制造。在表1中标识为垫B的第二个垫在2.0lb/100ft2的基重下制造。这两种垫也涂覆有相同的涂料制剂。
所有所述的石膏板用12种不同的垫组合制造。表1报导了所制造的12个垫组合中的每一种的5个测试石膏板样品的挠曲性能的平均值与合格标准值之间的差值；在4种试验条件下测试：试验I－第一个垫向上面对在横向上施加压力的板(合格标准值＝140)；试验II－第一个垫向下面对在横向上施加压力的板(合格标准值＝140)；试验III－第一个垫向上面对在纵向上施加压力的板(合格标准值＝100)和试验IV－第一个垫向下面对在纵向上施加压力的板(合格标准值＝100)(注意：对于垫5-垫A组合的板，在试验I和II中仅仅试验4个样品)。根据ASTM标准1178采用United tester方法B测试该板。
表1中的划上阴影线的框表示所测试的重复试验的平均值满足相应试验的合格标准值的那些情形。在测试的组合当中并且如表1中所述，唯一最一致地提供适宜结果的是以下组合：垫4-垫B、垫5-垫B和垫6-垫B。在垫2-垫B和垫3-垫B的情形中，在试验II中观察到的距离标准值的偏差大小表现出不可接受的一致性。
表1
第一个垫 第二个垫 试验I 试验II 试验III 试验IV
1 A -31 -21 -16 -14
2 A -29 -24 -7 +9
3 A -46 -29 +6 +16
4 A -23 -4 -21 +28
5 A -16 +2 -14 +30
6 A -35 +2 -16 +11
1 B -9 -17 +6 -9
2 B +9 -28 +11 +15
3 B +2 -16 -2 0
4 B +17 -3 +22 +32
5 B +16 -3 +14 +32
6 B +5 +17 -1 +15
应理解的是尽管结合其特定实施方案描述了本发明，但前述的说明和实施例意在举例说明，而不限制本发明的范围。其它的方面、优点和改进对于本发明所涉及领域的那些技术人员而言是显而易见的，并且这些方面和改进在本发明的范围之内，本发明只由所附的权利要求书限定。除非另外特别说明，所有百分比以重量计。贯穿本说明书和在权利要求书中，术语“约”意在包括+或-5％。

Claims (23)

1.一种石膏墙板，其包括：
具有平坦的第一主面和平坦的第二主面的石膏芯层；
适合于4级整饰的非织造第一玻璃纤维垫饰面材料，其粘结到该石膏芯层的平坦第一主面上并覆盖该石膏芯层的平坦第一主面，其中该非织造第一玻璃纤维垫饰面材料包括大部分标称纤维直径为8-11微米和纤维长度为1/4-1/3英寸的玻璃纤维，该非织造第一玻璃纤维垫饰面材料的玻璃纤维采用包括丙烯酸类粘合剂的粘合剂粘结在一起，其中该非织造第一玻璃纤维垫饰面材料具有1.7-2.0磅/100平方英尺的第一基重；
非织造第二玻璃纤维垫饰面材料，其通过未涂覆的侧面粘结到该石膏芯层的平坦第二主面上并覆盖该石膏芯层的平坦第二主面，其中该非织造第二玻璃纤维垫饰面材料包括大部分标称纤维直径至少为约13微米、并且纤维长度至少为3/4英寸但不大于1英寸的玻璃纤维，该非织造第二玻璃纤维垫饰面材料的玻璃纤维采用包括丙烯酸类粘合剂的粘合剂粘结在一起，和其中该非织造第二玻璃纤维垫饰面材料具有1.8-2.2磅/100平方英尺的第二基重并且大于该第一基重。
2.权利要求1的石膏墙板，其中该非织造第二玻璃纤维垫饰面材料的至少75wt％的玻璃纤维具有至少13微米的标称纤维直径。
3.权利要求1的石膏墙板，其中该第二玻璃纤维垫没有标称直径大于16微米的纤维。
4.权利要求1的石膏墙板，其中该石膏芯层具有40-55磅/立方英尺的密度。
5.权利要求1的石膏墙板，其中该非织造第一玻璃纤维垫饰面材料包括大部分标称纤维直径为10-11微米的玻璃纤维。
6.权利要求1的石膏墙板，其中该非织造第一玻璃纤维垫饰面材料具有25密耳-40密耳的未压缩垫厚度。
7.权利要求1的石膏墙板，其中该非织造第二玻璃纤维垫饰面材料具有大于1.9磅/100平方英尺的第二基重。
8.权利要求1的石膏墙板，其中该非织造第二玻璃纤维垫饰面材料具有25密耳-40密耳的未压缩垫厚度。
9.权利要求1的石膏墙板，其中该非织造第一玻璃纤维垫和该非织造第二玻璃纤维垫各自具有小于900立方英尺/分钟但至少100立方英尺/分钟的透气率。
10.权利要求1的石膏墙板，其中该非织造第二玻璃纤维垫饰面材料具有小于900立方英尺/分钟但至少100立方英尺/分钟的透气率。
11.权利要求1的石膏墙板，其中该饰面材料进一步包括高达25wt％的标称合成纤维直径为8-11微米和合成纤维长度为1/4-1/3英寸的合成纤维。
12.权利要求11的石膏墙板，其中该合成纤维包括聚酯。
13.权利要求1的石膏墙板，其中该饰面材料进一步包括高达25wt％的标称合成纤维直径为至少约13微米但不大于约16微米以及合成纤维长度为至少约3/4英寸但不大于约1英寸的合成纤维。
14.权利要求13的石膏墙板，其中该合成纤维包括聚酯。
15.权利要求1的石膏墙板，其中该非织造第一玻璃纤维垫饰面材料进一步包含涂层，该涂层包含经干燥的含水混合物，该混合物包含(i)矿物颜料、(ii)聚合物粘合剂和任选的(iii)无机粘合剂。
16.权利要求15的石膏墙板，其中该矿物颜料以该涂层的75-99wt％的量存在于该涂层中。
17.权利要求15的石膏墙板，其中该聚合物粘合剂以该涂层的1-20wt％的量存在于该涂层中。
18.权利要求15的石膏墙板，其中该涂层以该垫的30-60磅/1000平方英尺的量存在于该非织造第一玻璃纤维垫饰面材料中。
19.一种石膏墙板，其包括：
具有平坦的第一主面和平坦的第二主面的石膏芯层；
适合于4级整饰的涂覆的第一非织造玻璃纤维垫饰面材料，包括采用聚合物粘合剂粘结在一起的玻璃纤维，该涂覆的第一非织造玻璃纤维垫饰面材料粘结到该石膏芯层的该平坦第一主面的未涂覆的侧面上，其中该涂覆的第一非织造玻璃纤维垫饰面材料在涂覆涂料之前具有第一基重；和
第二非织造玻璃纤维垫饰面材料，包括采用聚合物粘合剂粘结在一起的玻璃纤维，该第二非织造玻璃纤维垫饰面材料是涂覆或者未涂覆的和粘结到该石膏芯层的该平坦第二主面的未涂覆的侧面上，其中该第二非织造玻璃纤维垫饰面材料在涂覆任选的涂料之前具有比该第一基重更大的第二基重。
20.权利要求19的石膏墙板，其中该聚合物粘合剂包括丙烯酸类粘合剂。
21.权利要求19的石膏墙板，其中该涂覆的第一非织造玻璃纤维垫饰面材料在涂覆涂料之前具有1.7-2.0磅/100平方英尺的第一基重，和该涂覆的第二非织造玻璃纤维垫饰面材料在涂覆任选的涂料之前具有1.8-2.2磅/100平方英尺的第二基重。
22.权利要求19的石膏墙板，其中第一非织造玻璃纤维垫饰面材料上的涂料和第二非织造玻璃纤维垫饰面材料上的任选的涂料均包含经干燥的含水混合物，该混合物包含(i)矿物颜料、(ii)聚合物粘合剂和任选的(iii)无机粘合剂。
23.权利要求19的石膏墙板，其中该涂料渗透到该涂覆的第一非织造玻璃纤维垫的厚度的30％-50％的深度并且将该涂覆的第一非织造玻璃纤维垫的玻璃纤维包封。
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