JP2000102914A - 改良された耐衝撃性を有する石膏・ファイバボ―ド - Google Patents

改良された耐衝撃性を有する石膏・ファイバボ―ド

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボードの二次処理を要せず、ボードに充
分な強化を施して高い耐衝撃性を持つ石膏・ファイバボ
ードを得る。 【解決手段】 石膏・ファイバボードは所定量のファイ
バ、焼き石膏及び水を混合して湿潤しゆるいファイバの
混合物を作成し、成形ベルトの上面に強化メッシュを広
げ、メッシュ上に混合物を広げて混合物からなる層を形
成し、メッシュを混合物層と共に圧縮して層の下面内に
メッシュを埋め込んで結合されたファイバ及び石膏更に
面内に埋め込まれたメッシュからなるボードを成形して
なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は改良された耐衝撃性
を有する紙なしの石膏・ファイバボード及びこの石膏・
ファイバボードを製造する方法、更に詳しくは、本発明
は背面に埋め込まれたファイバグラスメッシュを有する
多層石膏・ファイバボードに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の石膏壁板あるいはパネルは通常、
一般に焼き石膏と呼ばれる硫酸カルシウム半水物の湿潤
スラリからなるプラスタスラリを、2層をなす紙の間に
流し入み硬化することにより製造されている。硬化され
た石膏は焼き石膏が水と反応して硫酸カルシウム二水化
物からなる硬質で堅牢な製品である。焼き石膏は硫酸カ
ルシウム半水物(CaSO・1/2 HO)あるい
は硫酸カルシウム硬石膏(CaSO)のいずれかであ
る。焼成工程で硫酸カルシウム二水化物が十分に加熱さ
れると、水和成分が送出され、温度及びその晒された期
間により硫酸カルシウム半水物あるいは硫酸カルシウム
硬石膏が生成される。焼き石膏に水が加えられ石膏が硬
化されると、焼き石膏が実質的に水と反応し焼き石膏が
再び水和される。通常の石膏壁板では、紙からなる2層
はその間にスラリを含み、これにより設置または使用の
際に必要な強度が与えられる。壁板は所定の長さに切断
されて取り扱いを容易にし、次に完全に乾燥されるまで
加熱されたドライヤ内で乾燥される。壁板の曲げ強度は
紙の引張強度に大きく左右される。硬化された石膏はコ
ア材として機能し耐火性を示し、各種用途に応じて変更
可能である。この紙層により、壁板の用途特性および壁
板上に使用される表面処理が決定される。
【0003】紙で被覆された壁板は多用され何年もの間
建築材として一般的になっているが、ある用途では表面
の紙シートにより強度または他の特性が左右されない石
膏ボードが望まれていることを当業者は認めている。従
来のファイバ補強の石膏ボードとしては以下のものが挙
げられる。
【0004】ベイグによる米国特許第5,320,67
7号には、石膏粒子からなる希釈スラリ及びセルロース
系ファイバを好適な圧力下で加熱し石膏を硫酸カルシウ
ムアルファ半水物に変換する方法およびこれにより得ら
れる製品が開示されている。セルロース系ファイバは表
面に多数の孔あるいはくぼみが形成され、このアルファ
半水物結晶はセルロース系ファイバの孔あるいはくぼみ
内、その表面及び周囲に形成される。次に加熱されたス
ラリは好ましくは紙製造装置と同様の装置を用いて脱水
されマットが造られ、このマットはスラリが半水物を再
び水和して石膏にするに十分に冷却される前に、所望形
状のボードにプレスされる。プレスされたマットは冷却
され、半水物は水和されて石膏になり、寸法的に安定
し、強靭で有用な建築ボードが得られる。ボードはその
後トリム処理され乾燥される。この米国特許第5,32
0,677号に開示された方法は、石膏の焼成はセルロ
ース系ファイバの存在下で生じ、一方このとき石膏は希
釈スラリ状態にあり、スラリはセルロース系ファイバを
湿潤し溶解された石膏がファイバの孔内に保持され、焼
成により孔自体、内部及びその周囲に針状の硫酸カルシ
ウムアルファ半水物結晶が形成されるという点で、冒頭
に述べた方法とは異なっている。
【0005】一方セラーズ等による米国特許第5,13
5,805号には、“面なし”製品、即ち表面紙シー
ト、ファイバーグラスマット、あるいは同様の材料が存
在しない耐水性石膏製品が開示される。この米国特許第
5,135,805号に開示される石膏製品には通常補
強ファイバ、例えばウッドや紙のファイバ、グラスファ
イバあるいは他の鉱物ファイバまたはポリプロピレン若
しくは他の合成樹脂ファイバ等のセルロース系ファイバ
が含まれている。補強ファイバは硬化されて石膏製品と
なる約10〜約20重量%の乾燥配合物にし得る。この
製品の密度は通常平方インチ当たり約50〜約90ポン
ドの範囲内にある。
【0006】更にシャッファ等による米国特許第5,3
42,566号には、予備混合工程で所定量のファイバ
及び水をそれぞれ混合して湿潤されゆるいファイバの混
合物を作成する工程と、混合工程で湿潤ファイバと所定
量の乾燥焼き石膏とを混合する工程と、乾燥した焼き石
膏・ファイバ及び水の成分の一と促進剤とを予め混合す
る工程と、混合された配合物をマット内に迅速に入れる
工程と、第1の圧縮工程でこのマットを直ちにガス抜き
する工程と、所定量の水をそのマットに加える工程と、
マットを迅速に圧縮して互いに結合されたファイバ及び
石膏からなるボードを得る工程との工程を含むファイバ
石膏ボードを製造する方法が開示されている。この構成
は紙ファイバのようなファイバにより補強された好まし
くは石膏ボードである均質ボードを製造するに使用さ
れ、この場合石膏形成材料からなる複数の層は互いに重
ねて配列され、次にこのボードが十分に成形され、プレ
スされて乾燥され、各層は同一の配合物でなる。この米
国特許第5,342,566号は特に3層ボードを製造
する方法を示しており、この場合その中央のコア層の配
合物は外側の層の配合物とは異なる。
【0007】またカルボ等による仮出願第60/07
3,503号には、多層、ペーパレス石膏・ファイバボ
ード及びその製造法が開示され、この場合中央のコア層
の配合材料が外側の層の配合材料とは異なっている。
【0008】従来の石膏・ファイバボードは、耐衝撃性
を向上させるためにはメッシュ層をボードの背部に接着
することにより行われていた。この構成によりボードの
耐衝撃性は向上される反面、各工程において石膏ボード
をメッシュ層に対し積層する必要が生じ、積層工程に対
する制御する問題及びボード間を阻止する問題が生じて
いる。従ってボードの製造速度は遅くなり、エネルギコ
ストも高くなり、材料コストも増加して、労働コストが
増大する。積層工程はメッシュまたは固形補強体で被覆
されるボードの厚さが変化するような困難を伴う。厚さ
または外形が変化するので、積層工程はボード全体にわ
たり一定圧力を維持するに問題があった。互いにボード
が付着しないよう阻止する構成は、特に積層されたボー
ドが接着剤により互いに接着される際、表面のメッシュ
が積層されるとき大きな問題になる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一の目的は耐
衝撃性が向上され、従来の石膏・ファイバボードの多く
の問題を解決したファイバ強化石膏ボードを提供するこ
とにある。特に本発明の目的は背面にファイバグラスが
埋め込まれ、耐衝撃性が向上された多層石膏・ファイバ
ボードを提供し、このとき耐衝撃性は、独立したレポー
トHPWLI#7122及びHPWLI#7811−0
2に示されるように、“ASTM E695による軟質
物体耐衝撃性”及び“USG法による硬質物体耐衝撃
性”により決定される。本発明により強化メッシュを石
膏・ファイバボードに埋め込むことにより、高い生産速
度、製品の良好な美観、ボード内での強化メッシュの良
好な一体性、低い生産コスト等の多くの利点が得られ
る。また強化メッシュを埋め込むことにより、ボードの
取扱性が向上され(水平に積層されるとき隣接するボー
ドへの接着傾向)、ボードのブロック傾向が低減され
る。本発明の製品には積層するボードの面に露呈しない
平担なメッシュが含まれ、面の摩耗または摩擦を低減す
るので、ボード内における強化体の保持性が向上され
る。且つ製品の別の利点は製品内にメッシュが張られる
構成によりボードの剛性が向上されることにある。本発
明の方法によれば、ボードを二次処理へ送る必要がな
く、強化されたボードが標準の石膏・ファイバーボード
製造ラインで製造できる。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明においては所定量
のファイバ、焼き石膏及び水を混合して湿潤しゆるいフ
ァイバの混合物を作成する工程と、成形ベルトの上面に
補強メッシュを広げる工程と、メッシュ上に混合物を広
げて混合物からなる実質的に均等な調度を有した層を形
成する工程と、メッシュを混合物層と共に圧縮して層の
下面内にメッシュを埋め込んで結合したファイバ及び石
膏を含む混合物の面内に埋め込まれたメッシュからなる
ボードを成形する工程と、ボードを乾燥して仕上ボード
を製造する工程とを包有する耐衝撃性を有する石膏・フ
ァイバボードを製造する方法により、上記の目的を達成
する。また“壁ボード”若しくは“乾燥ボード”を含む
紙からなる“壁ボード”あるいは“乾燥ボード”と呼ば
れる従来の石膏ボードとは明確に異なるものである。耐
衝撃性が改良されたペーパーレス石膏・ファイバボード
は強化メッシュ、好ましくは柔軟なファイバグラスメッ
シュを多層石膏・ファイバボードの背面内に埋め込むこ
とにより製造される。この構成では、メッシュがボード
の成形領域内に送られ、次にボードがプレスされ乾燥さ
れる。
【0011】尚以下の詳細な説明は単なる例示であり、
本発明の請求の範囲を制限するものではないことは理解
されよう。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明は耐衝撃性が改良されたペ
ーパーレス石膏・ファイバボード、及びこのような石膏
・ファイバボードを製造する方法に関する。耐衝撃性が
改良されたペーパーレス石膏・ファイバボードでは、強
化メッシュ、好ましくは柔軟なファイバグラスメッシュ
を多層石膏・ファイバボードの背面に埋め込むことによ
り製造される。この構成では強化メッシュはボードの成
形領域内に送られ、ボードはプレスされ乾燥される。
【0013】メッシュ:石膏・ファイバボードの耐衝撃
性の向上は石膏・ファイバボードの背面内に強化メッシ
ュを埋め込むことにより行われる。強化メッシュは織物
あるいは非織物にできまた各種材料から作ることができ
る。好ましくは強化メッシュにはファイバグラスメッシ
ュのような非弾性材料の平担なヤーンが用いられる。最
適にはメッシュは十分なサイズの開口を有し、所定量の
乾燥石膏・ファイバボード混合物が最終製品の硬化石膏
内のメッシュを流入して強化メッシュが埋込可能なファ
イバグラスメッシュである。
【0014】一の有用な織物ファイバグラスメッシュは
番号0040/286でベイックス社から入手できる。
ベイックス0040/286はインチ当たり6本の縦糸
及び横糸を有し(ASTM D−3775)、平方ヤー
ド当たり4.5オンスの重量(ADTM D−377
6)、厚さが0.016インチ(ASTM D−177
7)、及び縦糸及び横糸がそれぞれインチ当たり150
及び200ポンドの最少引張強さ(ASTM D−50
35)を有するからみ織メッシュである。このメッシュ
はアルカリに対し抵抗性があり堅い風合いがある。ほぼ
同一の寸法を持つファイバグラスメッシュは十分なサイ
ズの開口部を有し、石膏・ファイバ混合物の一部がボー
ドの成形中メッシュへ流動可能なものも使用できる。
【0015】上記とは別の有用な織物ファイバグラスメ
ッシュとしてはベイックス社から入手できる番号003
8/503が挙げられる。ベイックス0038/503
はインチ当たり6本の縦糸とインチ当たり5本の横糸を
有し(ASTM D−3775)、平方ヤード当たり
4.2オンスの重量(ADTM D−3776)、厚さ
が0.016インチ(ASTM D−1777)、及び
縦糸及び横糸がそれぞれインチ当たり150及び165
ポンドの最少引張強さ(ASTM D−5035)を有
するからみ織メッシュである。この織メッシュはアルカ
リに対し抗性があり堅い触感がある。
【0016】更に別の有用な織物ファイバグラスメッシ
ュとしてはベイックス社から入手できる番号0038/
504が挙げられる。ベイックス0038/504はイ
ンチ当たり6本の縦糸とインチ当たり5本の横糸を有し
(ASTM D−3775)、平方ヤード当たり4.2
オンスの重量(ADTM D−3776)、厚さが0.
016インチ(ASTM D−1777)、及び縦糸及
び横糸がそれぞれインチ当たり150及び165ポンド
の最少引張強さ(ASTM D−5035)を有するか
らみ織メッシュである。このメッシュはアルカリに対し
抗性があり堅い触感がある。ほぼ同一の寸法を持つファ
イバグラスメッシュは十分なサイズの開口部を有し、石
膏・ファイバ混合物の一部がボードの成形中強化メッシ
ュへ流入可能なものを使用できる。
【0017】更に別の有用な織物ファイバグラスメッシ
ュとしてはベイックス社から入手できる番号4447/
252が挙げられる。ベイックス4447/252はイ
ンチ当たり2.6本の縦糸とインチ当たり2.6本の横
糸を有し(ASTM D−3775)、平方ヤード当た
り4.6オンスの重量(ADTM D−3776)、厚
さが0.026インチ(ASTM D−1777)、及
び縦糸及び横糸がそれぞれインチ当たり150及び17
4ポンドの最少引張強さ(ASTM D−5035)を
有しているからみ織メッシュである。この織メッシュは
アルカリに対し抗性があり堅い触感がある。ほぼ同一の
寸法を持つファイバグラスメッシュは十分なサイズの開
口を有し、石膏・ファイバ混合物の一部がボードの成形
中メッシュへ流動可能なものを使用できる。
【0018】メッシュは好ましくは縦糸がボードの長手
方向に配向されるように3層ボードの背面内に埋め込ま
れる。本発明のボードはプレス工程中、多方向に膨張さ
れるので、伸張可能なメッシュを使用すると石膏・ファ
イバボードに対する結合性が良くなる。
【0019】メッシュがボードに対し固定されることに
より、メッシュを実質的にボード内に埋め込み石膏・フ
ァイバ混合物で被覆することが好ましい。更に石膏・フ
ァイバ混合物内にメッシュを完全に埋め込むことによ
り、ボードに対し最大の耐衝撃性が与えられる。石膏・
ファイバ混合物内にメッシュを完全に埋め込むことによ
り、強化体が使用者に見えなくなる。
【0020】接着剤:本発明の一実施態様によれば、メ
ッシュと石膏・ファイバボードとの間の接着性を高める
ため、メッシュは接着剤で処理される。好適な接着剤は
ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール及び同等
物を含む。好ましくは接着剤は水で活性化され得る、即
ちボード製造法の成形工程中ボードの水により加湿され
て活性化される。
【0021】石膏・ファイバボード配合物:石膏・ファ
イバボードの製造に使用される材料は周知材料である。
ここで使用する用語“石膏”は安定した二水化物即ち、
CaSO・2Mの状態の硫酸カルシウムであ
り、天然に存在する鉱物、合成により得られる等価物、
例えばFGD石膏(煙道ガス脱硫の副産物である合成石
膏)及び硫酸カルシウム半水物(スタッコ)または硬石
膏の水和により生成される二水化材料を含む。ここで使
用する用語“硫酸カルシウム材料”は任意の形態の硫酸
カルシウム、即ち硫酸カルシウム硬石膏、硫酸カルシウ
ム半水物、硫酸カルシウム二水化物若しくはこれらの混
合物であるを指す。
【0022】石膏を補強するよう機能するファイバは有
機ファイバで、好ましくは入手容易のセルロース系ファ
イバを用い得る。セルロース系ファイバは、使用済み新
聞紙、安価な家庭用廃棄紙およびパルプ生産時に生じる
不合格ファイバのような廃棄物である。
【0023】コア層の密度を低減するため製品のコア部
に発砲パーライトが使用される。従来の発砲パーライト
も使用可能である。好ましくはパーライトは立方フィー
ト当たり約5〜10ポンドの密度の範囲まで膨大化され
る。
【0024】石膏・ファイバボードに従来使用された種
類の付加成分を本発明のボードに使用することも可能で
ある。このような従来の成分としては促進剤、湿潤剤、
殺カビ剤等が挙げられる。
【0025】多層石膏・ファイバボード:図1には本発
明によるボード102が示され、均質構造のファイバ強
化石膏ボードの構成が示される。また図2には別個の配
合物100、101を有する2層あるいはそれ以上の多
層でなる複合ボードが開示されている。本発明による均
質のボードにおいては、強化メッシュ120がボードの
背面内に埋め込まれている(図1参照)。多層構造のボ
ードの場合、強化メッシュ120は層間に例えば配合物
層100、101間に配置されるが、好ましくは図2に
示されるように強化メッシュ120が外側層100の背
面内に埋め込まれる。ここで先ずパーライト及び中間コ
ア用のファイバ及び石膏を有する多層ボード製造のため
の生産ラインについて説明する。次に本発明により異な
るボードを製造する方法及び等価物の使用態様について
説明する。
【0026】ボード成形を3本の成形ラインを示す図3
Aに沿って説明する。各成形ラインは3個のプリフォー
ムベルト3126、3166、3136を有し、このプ
リフォームベルト上で湿潤ファイバ及び乾燥焼き石膏
が、表面層としての接着剤、湿潤パーライト、コア層と
しての乾燥焼き石膏と共にファイバ含有あるいは無含有
で成形される。頂面及び底面の各表面層に関し、微粉砕
機(図示せず)からの湿潤ファイバは閉ループの空気コ
ンベア2511、2512により成形部へ送られ、そこ
でファイバはサイクロンにより空気と分離される。分離
されたファイバはファイバ形成装置3114、3134
の頂部のシャトルコンベア内に載せられる。ファイバ形
成装置は好ましい配合重量比に応じ放出ロールを介して
所定量のファイバをプリフォームベルト3126、31
36上に広げマットを形成する。
【0027】放出ロールの直下流にはそれぞれ余分なフ
ァイバを掻き落としてマットの厚さを均等にするスカル
パーロール3117、3137が配置される。スカルパ
ーロールの高さはこのファイバマットが確実に一様な重
量となりロールで真空が与えられて確実に過剰なファイ
バが気圧により吸引除去されるよう調整可能である。ス
カルパーロールにより掻き落されたファイバは空気コン
ベア2513、2507によりファイバ形成装置311
4、3134の頂部の同一のシャトルコンベア内に再び
戻される。プリフォームベルトは一定速度で動作する。
【0028】分配ビン(図示せず)からの乾燥硫酸カル
シウム添加混合物はプラスタ形成ビン3124、316
4、3144へ送られる。プラスタは化学処理を制御す
るため従来の他の添加剤を含ませることができるが、以
下に説明するプラスタは主に焼き石膏である。石膏はコ
ンベア、シュートあるいはローラ等の周知の手段により
形成ビンから計量される。ビンは一体マット計量装置3
125、3145、3165を有する可変速度の底部ベ
ルトコンベアを備え、配合によりプリフォームベルト上
に置かれるプラスタ量を制御する。正確な量のプラスタ
がファイバマット上に上部層として加えらえる。
【0029】供給ロール126上に巻かれた連続ベルト
状の強化メッシュ120は図3に示すように成形ベルト
4010上に送られる。好ましくは、強化メッシュ12
0の縦糸は成形ベルト4010の移動方向に対し平行に
向けられる。
【0030】成形ベルトのヘッド部ではファイバプラス
タ層が混合ヘッド3129、3148、3168上に下
方へ向かって案内される。混合ヘッドは組をなすスパイ
クローラ(図示せず)からなり、ファイバとプラスタを
完全に混合して均質な配合物にし、この混合物を成形ベ
ルトのヘッド部(導入部)から成形ベルト4010上に
配設されるメッシュ120上の混合ヘッドの(導出部)
へ向かって移動する。プリフォームベルトヘッド部から
混合ヘッドまでの距離により、一連のスパイクローラは
材料の下方動作を制御する。メッシュが成形べルト40
10上に移動するに伴い、ファイバ・プラスタ混合物の
一部は強化メッシュ120の開口部を経て落下する。散
布ノズルによりマットの底層に対し水が更に付加され
る。
【0031】図3Bにはメッシュ120と成形ベルト4
010との間にメッシュを上動させるバー部材128が
配置される別の実施態様を示す。好ましくはバー部材1
28は成形ベルト4010を幅方向に横切って延びてい
る。メッシュ120が混合ヘッド3129の下部を通過
するに伴い、バー部材128は成形ベルト4010の上
部約1インチだけメッシュ120を離間するよう機能す
る。メッシュ120が成形ベルト4010の上部に離間
されると、混合ヘッド3129から落下するファイバ・
石膏混合物の一部がメッシュを経て成形ベルト4010
へ通過し、仕上げボード内に少なくとも一部メッシュが
埋め込まれる。必要ならばバー部材128が振動され
て、より大量の石膏・ファイバ混合物がメッシュ120
を通過可能に設けられている。
【0032】図5にはメッシュ120がテンションロー
ラ136の下部及び配置ロール138上を通過し、次に
メッシュが成形ベルト4010へ向かって下方に移動す
るよう構成された別の実施態様が示される。メッシュ1
20が混合ヘッド3129の下部を移動するに伴い、配
置ロール138は成形ベルト4010の上部を数インチ
だけメッシュ120を離間するよう機能する。成形ベル
ト4010上にメッシュ120が離間されると、混合ヘ
ッド3129から落下するファイバ・石膏混合物の一部
がメッシュを経て成形ベルト4010へ通過され、仕上
げボード内に少なくとも一部メッシュが埋め込まれる。
成形ベルト4010上のメッシュ120の最適な離間距
離はメッシュ120の開口部のサイズ、ファイバ・石膏
混合物の水分、成形ベルト4010の速度及び他の処理
動作条件に左右される。この図5の実施態様においては
成形ベルト4010を幅方向に横切って延びる広げリッ
プ部140が混合ヘッド3129の導出側部に付設され
る。広げリップ部140はメッシュ120が成形ベルト
4010上部に上動される位置で強化メッシュを幅方向
に横断して湿潤ファイバ及び石膏の混合物を広げるよう
に機能する。この図5の実施態様の場合、相対的に多量
のファイバ・石膏混合物がメッシュを経て成形ベルト4
010へ通過され、メッシュがより完全に埋め込まれた
ボードが製造される。
【0033】多層ボードの場合、コア層は表面層の場合
と同様の方法で形成され得る。ここに開示する実施態様
では、発砲パーライトがコア層に使用されるので、低い
割合でファイバがコア層に含まれる。ボードの全体の比
重量を低減するため、発砲パーライトがコア層に含まれ
る。発砲パーライトを石膏と組み合わせることにより、
コアがASTM E136テストの合格可能な非燃焼コ
ア材料が得られる。好ましくは湿潤ペーパファイバ及び
パーライト粒子の混合物が加湿され、これにより混合物
はプラスタを水和し最適強度をコア層に与えるに必要な
水分を有している。以下に説明するが、好ましい実施態
様の場合、接着剤、好ましくは液体スターチが先ず水と
混合されてパーライトを加湿し、ファイバは水と別個に
混合される。湿潤ファイバ及び湿潤パーライトは次に共
に混合されて均質な混合物が得られる。
【0034】図3Aを再び参照するに、湿潤パーライト
・スターチ・ファイバの混合物が(図示しないコンベア
から)ファイバ形成装置3114、3134と構造及び
動作が同一のファイバ形成装置3154内に入れられ
る。パーライト・スターチ・ファイバ混合物はボードの
表面層と同一の構成で放出ロールを経、成形ベルト31
66上に置かれる。成形ベルト3166はファイバ形成
ビン3154からのパーライト・スターチ・ファイバ混
合物と形成ビン3164からのプラスタとを積層する。
且つ形成ビン3164には一体マット計量装置3165
が包有される。ラインを構成するコア層には、表面形成
ラインの素子の場合と同一の方法で動作するスカルパー
ロール3157、マット計量装置3156および混合ヘ
ッド3168が含まれる。
【0035】成形ベルト4010上にメッシュにより支
承されマットを形成した後、図4に示すように3層マッ
トをプレスラインによりプレスする。一の実施態様によ
れば、成形ベルト4010はまたプレスラインの一部を
構成しておりプレス部及び校正部を経て延びている。別
の実施態様では(図示せず)ガス抜き部及び圧縮部との
間に開口する間隙が設けられる。ガス抜き部の最終段の
圧縮ローラの背部に、更に水分を加えてマットの頂面を
加湿する散布ノズルが設けられる。
【0036】プレスラインにはガス抜き部4012、圧
縮部4013及び修正部4014が含まれる。これらの
各部はコンベアベルト間の距離及びマット、石膏・ファ
イバ、接着剤あるいは他の材料に加える圧力を変更する
ように調整可能である。従ってこのように調整すること
により、使用者はボードの厚さを変更可能である。
【0037】マットから空気を除去するため、当初マッ
トはガス抜き部4012により予め圧縮される。標準ボ
ードの場合このガス抜き部4012によりマットの厚さ
が数インチから極限厚さに近い値まで(例えば3/8〜
3/4インチ)減少される。傾斜ベルトがマットの外側
縁部及び中心部に沿ってこのプレス部内に案内される。
傾斜ベルトはボードの縁部に沿いプレスされたボード内
へ傾斜を与える。この傾斜は装飾前にボードに傾斜付け
して仕上げるに好都合である。次にガス抜きされたマッ
トを圧縮部4013でプレスし、そこではマットは高い
荷重を受け最終マット厚さまでプレスされる。次にマッ
トは校正部4014へ送られそこでボードの厚さを保持
し、硬化処理が連続的に行われる。
【0038】プレス処理後且つ乾燥処理前に、ボードは
切断され乾燥機内に入れられる。成形され、間断無くプ
レス処理されたボードは前以てトリミング処理され例え
ば長さ24フィートに切断される。高圧噴射水を用いて
ボードの切断及びトリミング処理される。例えば2つの
固定噴射水を用いてボードの側部がトリミング処理さ
れ、一方移動噴射水によりボードが所定の長さに切断さ
れる。切断領域内且つその直後に、ボードに前進動作を
与えるコンベアベルトにより支承される。また空気噴射
流あるいは同様の手段(図示せず)により、空気クッシ
ョンを与えることは当業者に周知であろう。ベルトコン
ベア(図4に図示せず)によりボードが高移動速度へ加
速される。
【0039】不燃ボード:好ましい実施態様によれば、
コアは有機材料含有量が低くこのためコアがASTM
E136テストに合格できる3層ファイバ補強ボードが
製造される。本発明のこの改良されたファイバ補強ボー
ドは、各種コード物体例えばBOCAによりボードのコ
アに対しASTMテスト手順を行う前にボードの頂上層
及び底層の両方から1/8インチ除去されるので、不燃
ボードとして分類できる。比較的高いレベルのペーパフ
ァイバを含む表面層が除去される場合、残部、即ちコア
は不燃となる。従来のファイバボードは、石綿のような
不燃ファイバ及びテスト中発生される熱を減少させるア
ルミニウム三水化物のようなミネラルを使用するので、
相対的な不燃性を示した。本発明のボードにおいては、
コアの配合物が全部で僅か2%の有機材料を含み、公称
値0.6%のスターチがパーライトに散布され、ペーパ
成分はクリップ(ファイバ)からのペーパ及び再使用の
ボード材料からのペーパを含み1.4%を越えないの
で、ASTM E136テストを合格する。一方本発明
のボードは表面層のペーパファイバ成分が高いことによ
り高い強度を有している。
【0040】本発明の実施態様における、3層の配合は
下表1に示される。ここでSLBは底表面層がSLTは
頂部表面層をCLはコア層を示している。
【0041】
【表1】
【0042】強化処理:強化処理は成形ベルト上にファ
イバグラスメッシュを広げる工程と、ペーパファイバ及
びプラスタの混合物からなる底部表面層をファイバグラ
スメッシュ上に広げ、その後水和に必要な水を付加する
工程とを含む。一度表面層・ファイバグラスメッシュ構
成が得られると、コア層および頂部層が混合され、底部
表面層上に広げられる。このとき3層マットが形成され
プリコンプレッサへ前進され、ここで過剰な空気が除去
される。水和に必要な付加水が頂部表面層に与えられ、
マットはプレス装置を経て前進移動される。プレス装置
においては材料は圧縮され、プラスタが硬化し、すべて
の材料が結合して未乾燥のボードが得られる。同時にフ
ァイバグラスメッシュが未乾燥ボードの底部面内に固形
状態で埋め込まれる。
【0043】連続する未乾燥ボードがプレス装置から出
て、高圧噴射水で所望のサイズに切断され、個々のパネ
ルは乾燥機へ送られる。水和処理後の自由水分は除去さ
れ、パネルは被覆ラインへ送られ、そこでシーラントが
パネルの頂部面に塗布される。次にパネルは第2の乾燥
機へ送られ、そこで余分な水分がパネルの頂部面から除
去される。パネルは仕上げラインへ送られ、所望のサイ
ズに切断され、等級分けされ、パッケージにされる。
【0044】以下の実施態様は本発明による石膏・ファ
イバボード製品、即ち比較的低い有機材料成分のコアを
用いる3層ファイバ強化ボードの製造法を示し、各種建
築法(例えばBOCA)により規定され、ASTM E
136テストによりテストされる不燃建築材として分類
される。コアの配合物は全部で約2%以下の有機材料を
含み、0.6%の公称値のスターチがパーライト上に散
布され、クリップ(ファイバ)からのペーパ及び再使用
ボード材料からのペーパを含むペーパ成分は1.4%を
越えないから、本発明によるボードは不燃規格値を持つ
ことになる。一方本発明のボードは、表面層に含まれる
ペーパファイバ成分により高い強度を有している。また
実施態様は図示の為に与えられ、他の多くの石膏・ファ
イバボード製品も本発明の範囲に含まれることは理解さ
れよう。
【0045】実験例:複合ペーパーレスファイバ強化石
膏ボードが以下の方法で製造される。焼き石膏(硫酸カ
ルシウム半水物)は再使用ペーパファイバ、発砲パーラ
イト、スターチ、水及び硫酸カリウムとブレンドされて
3層ボードが形成される。下表2に示すファイバ及び石
膏の3配合物は底部表面層(SLB)、頂部表面層(S
LT)、及び中央層(CL)が作成される。これらの配
合物を用い、連続法及び“多層石膏・ファイバボード”
として上述した装置を利用して、厚さ5/8インチの3
層石膏・ファイバボードが調製される。
【0046】
【表2】
【0047】ファイバには雑誌、新聞紙及び同様の材料
からのスクラップ紙ファイバを用いた。“プラスタ”は
約97%の硫酸カルシウム半水物で、残部は不活性不純
物を用いた。プラスタは約18重量%の水が必要であ
り、完全な水和物を作成した。強化メッシュは上述した
ベイックス0038/503を用いた。
【0048】得られた3層ボードは厚さが5/8インチ
で、密度が立方フィート当たり55ポンドであり、中心
層が44%表面層がそれぞれ28%である。中心層のペ
ーパ含有量が比較的低いので、得られるボードは各種建
築法(例えばBOCA)により規定される不燃建築材と
して分類される。本発明によるファイバ強化ボードは、
建築法(例えばBOCA)により燃焼テスト前にボード
の頂部層及び底部層の両方から1/8インチの厚さで除
去されるので、不燃等級が得られる。比較的高いレベル
のペーパファイバを含む表面層が除去される場合、残部
であるコア部はASTM E136に従いテストされ、
不燃性を示した。従来のファイバボードでは、石綿のよ
うな不燃及びアルミニウム三水化物のようなミネラルが
採用され、燃焼テスト中放熱が低減されて、相対的な不
燃に止どまる。本発明のボードは、コアの配合物が全部
で僅か約2%の有機材料を含み、公称値0.6%のスタ
ーチがパーライト上に散布され、クリップ(ファイバ)
からのペーパ及び再使用ボード材料からのペーパを含む
ペーパ含有量が1.4%を越えない。従って不燃等級を
示すことになる。一方本発明のボードは、表面層にペー
パファイバが含まれるので、高い強度を示す。ボードは
メッシュ強化体を有していない同様のボードに比べAS
TMテスト E695により優れた耐衝撃性を示した。
【0049】上記の実験例で製造されたボードはその耐
衝撃性がASTM E695に規定されるテスト法によ
りテストされた。また市販で入手可能な厚さ5/8イン
チの複数のボードもASTM E695に従ってテスト
された。このテスト結果は下表3に示される。
【0050】
【表3】
【0051】上表中のタイプX石膏ボードは従来の石膏
壁板である。ファイバOCK ARはファイバグラスメ
ッシュなしで製造されるアビューズ レジスタントと呼
ばれる市販の製品である。実験例のボードの衝撃強度は
テストした装置の最大限界値を越えることが判明してい
る。
【0052】ここに図示し説明した本発明による実施態
様は単に説明のみのためであると考えるべきであり、多
様の設計変更が本発明の精神及び添付の請求項の範囲内
で可能であることは当業者に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の均質な1層ボードの簡略断面図
である。
【図2】図2は本発明の多層ボードの簡略断面図であ
る。
【図3】図3Aは本発明による生産ラインの成形部の簡
略側面図、図3Bは本発明による生産ラインの設計変更
された成形部の部分簡略側面図である。
【図4】図4は本発明による生産ラインのプレス領域の
簡略側面図である。
【図5】図5は本発明による生産ラインの成形部の別の
実施態様の部分簡略側面図である。
【符号の説明】
100 外側層 101 外側層 102 ボード 120 メッシュ 126 供給ロール 128 バー部材 136 テンションローラ 138 配置ロール 140 広げリップ部 2507 空気コンベア 2511 空気コンベア 2512 空気コンベア 2513 空気コンベア 3114 ファイバ形成装置 3117 スカルパーロール 3124 プラスタ形成ビン 3125 一体マット計量装置 3126 プリフォームベルト 3129 混合ヘッド 3134 ファイバ形成装置 3136 プリフォームベルト 3137 スカルパーロール 3144 プラスタ形成ビン 3145 一体マット計量装置 3148 混合ヘッド 3154 ファイバ形成ビン 3156 マット計量装置 3157 スカルパーロール 3164 プラスタ形成ビン 3165 一体マット計量装置 3166 成形ベルト 3168 混合ヘッド 4010 成形ベルト 4012 ガス抜き部 4013 圧縮部 4014 修正部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フレデリック テイー.ジョーンズ アメリカ合衆国 イリノイ州 60030,グ レイスレイク,トレイル 354 ウエスト (72)発明者 グレゴリー ジエイ.コーマイアー カナダ国 エヌエス ビーオーイー 3ケ イ0,ウエスト ベイ,マーブル マウン テン ロード 2219

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定量のファイバ、焼き石膏及び水を混
    合して湿潤しゆるいファイバの混合物を作成する工程
    と、成形ベルトの上面に補強メッシュを広げる工程と、
    メッシュ上に混合物を広げて混合物からなる実質的に均
    等な調度を有した層を形成する工程と、メッシュを混合
    物層と共に圧縮して層の下面内にメッシュを埋め込んで
    結合したファイバ及び石膏を含む混合物の面内に埋め込
    まれたメッシュからなるボードを成形する工程と、ボー
    ドを乾燥して仕上ボードを製造する工程とを包有する耐
    衝撃性を有する石膏・ファイバボードを製造する方法。
  2. 【請求項2】 所定量のファイバ及び水を混合して湿潤
    しゆるいファイバの混合物を作成する工程と、湿潤した
    ファイバを所定量の乾燥した焼き石膏と混合して混合配
    合物を作成する工程と、成形ベルトの上面に補強メッシ
    ュを広げる工程と、メッシュ上に混合配合物を置き混合
    配合物からなり実質的に均等な調度を有する層を形成す
    る工程と、メッシュを混合配合物層と共に圧縮して層の
    下面内にメッシュを埋め込んで結合したファイバ及び石
    膏を含む混合物の面内に埋め込まれたメッシュからなる
    ボードを製造する工程とを包有する耐衝撃性を有する石
    膏・ファイバボードを製造する方法。
  3. 【請求項3】 混合物の一部を圧縮工程の前にメッシュ
    の開口部に通過させる付加工程を包有してなる請求項2
    記載の方法。
  4. 【請求項4】 混合物をメッシュ上に置くときメッシュ
    を成形ベルトの上部から離間してなる請求項2記載の方
    法。
  5. 【請求項5】 混合物をメッシュ上に置くときメッシュ
    を振動してなる請求項2記載の方法。
  6. 【請求項6】 混合物層に対し水を付加する工程を包有
    してなる請求項2記載の方法。
  7. 【請求項7】 請求項2の方法による石膏・ファイバボ
    ード製品。
  8. 【請求項8】 メッシュが石膏・ファイバボード内に完
    全に埋め込まれている請求項7の石膏・ファイバボード
    製品。
  9. 【請求項9】 メッシュが非弾性である請求項7の石膏
    ・ファイバボード製品。
  10. 【請求項10】 メッシュがファイバグラスである請求
    項9の方法による石膏・ファイバボード製品。
  11. 【請求項11】 メッシュが織物メッシュである請求項
    7の石膏・ファイバボード製品。
  12. 【請求項12】 織物メッシュがからみ織のメッシュで
    ある請求項11の石膏・ファイバボード製品。
  13. 【請求項13】 所定量のファイバ及び水を混合して湿
    潤しゆるいファイバの混合物を作成する工程と、湿潤フ
    ァイバを所定量の乾燥した焼き石膏と混合して第1の配
    合物を作成する工程と、成形ベルトの上面に補強メッシ
    ュを広げる工程と、メッシュ上に第1の配合物を置き第
    1の配合物からなる実質的に均等な調度を有する層を形
    成する工程と、低密度で多孔粒子混合物を水と混合して
    湿潤低密度粒子を供給する工程と、湿潤低密度多孔粒子
    を所定量の乾燥した焼き石膏と混合して第2の配合物を
    作成する工程と、第1の層に亘って第2の配合物を置き
    実質的に一定な調度を有する第2の層を形成する工程
    と、湿潤ファイバを所定量の乾燥した焼き石膏と混合し
    て第3の配合物を作成する工程と、第2の層に亘って第
    3の配合物を置き実質的に一定の調度を有する第3の層
    を形成する工程と、メッシュを3層と共に圧縮して第1
    の層の下面内にメッシュを埋め込んで結合したファイバ
    及び石膏更にその面内に埋め込まれたメッシュからなる
    ボードを製造する工程とを包有する耐衝撃性を有する石
    膏・ファイバボードを製造する方法。
  14. 【請求項14】 第1の配合物の一部を圧縮工程前にメ
    ッシュの開口部に通過させる付加工程を包有してなる請
    求項13の方法。
  15. 【請求項15】 第1の混合物をメッシュ上に置くとき
    メッシュを成形ベルトの上部から離間してなる請求項1
    3の方法。
  16. 【請求項16】 第1の混合物をメッシュ上に置くとき
    メッシュを振動してなる請求項13記載の方法。
  17. 【請求項17】 第1の配合物層に対し水を付加する付
    加工程を包有してなる請求項13記載の方法。
  18. 【請求項18】 請求項13の方法による石膏・ファイ
    バボード製品。
  19. 【請求項19】 メッシュを石膏・ファイバボード内に
    完全に埋め込んでなる請求項18の石膏・ファイバボー
    ド製品。
  20. 【請求項20】 メッシュが非弾性である請求項18の
    石膏・ファイバボード製品。
  21. 【請求項21】 メッシュがファイバグラスである請求
    項20の方法による石膏・ファイバボード製品。
  22. 【請求項22】 メッシュが織物メッシュである請求項
    18の石膏・ファイバボード製品。
  23. 【請求項23】 織物メッシュがからみ織メッシュであ
    る請求項22の石膏・ファイバボード製品。
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