JP2016531778A - 向上した耐火性を有する強化石膏ボード - Google Patents

向上した耐火性を有する強化石膏ボード Download PDF

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Abstract

２つの対抗する面を有する石膏ボードであって、このボードの面の一方には繊維マットが埋め込まれている。この繊維マットは、高分子バインダーによって結合された繊維を含む。この繊維の長さは２０ｍｍより長く、その径は１４ミクロンより大きい。高分子バインダーは、実質的にホルムアルデヒドを含まない。この繊維マットは、難燃剤をバインダーに組み込む必要なく石膏ボードの耐火性を達成させ、更に曲げ強度も提供している。

Description

本発明は、繊維マットフェイサーを含む石膏ボードと、そのようなフェイサーとして使用するための繊維マットに関する。
２つの対抗する紙ライナーの間に石膏スラリーの層を配置することによって、例えば建設等に利用される石膏ボードを製造することが知られている。しかしながら、湿気の多い環境においてもボードの性能を維持するため、その紙フェースシートを、部分的にガラス繊維（グラスファイバ）マット製の対抗層と置き換えることが提案されている。そのようなマットの繊維は、典型的には尿素ホルムアルデヒド樹脂バインダーを使用して結合されている。
尿素ホルムアルデヒド樹脂から発生する揮発性の有機化合物の異臭についての懸念、およびこれら化合物のレベル（量）を制限する規制に従う必要性のため、マットのための実質的にホルムアルデヒドを含まないバインダーを提供することが望ましい。
使用されているホルムアルデヒドを含まないバインダーは、一般的に、耐火性を向上させるために難燃剤を含んでいる。
最も一般的には、本発明は、石膏強化材としての使用のためのマットを提供し、このマットは、ホルムアルデヒドを含まないバインダーによって結合されている繊維を含んでおり、難燃剤をバインダーに組み込む必要なく容認可能な耐火性が達成され、さらに容認可能な曲げ強度も達成されることを特徴としている。
ここで使用されている「ホルムアルデヒドを含まない」とは、ＩＳＯ１６０００標準試験によって確認される、２８日後に１０μｇ/ｍ３より低いレベルで、好適には５μｇ/ｍ３より低いレベルでホルムアルデヒドを放出または発生させるバインダーを意味する。
第１の形態では、本発明は、２つの対抗する面を有し、ボードの面の一方には繊維マットが埋め込まれており、この繊維マットは、高分子バインダーによって結合された繊維を含み、この高分子バインダーは実質的にホルムアルデヒドを含まず、この繊維の長さは２０ｍｍより長く、この繊維の径は１４ミクロンより大きい石膏ボードを提供する。
この繊維マットは効果的にボードのためのフェイサーを提供する。
好適には、前記高分子バインダーは親水性である。前記バインダーは、本質的に親水性であっても、あるいは親水性添加物の存在により親水性の特徴が提供されていてもよい。
実施態様によっては、前記マットは前記ボードの面内に全体的に埋め込まれてもよい。即ち、石膏層は前記マットの内側面及び外側面の両方に存在している。典型的には、これらの実施態様は、マットの内側面に配置された石膏スラリーが前記マットに浸透する場合に形成され、このようにして前記マットの外側面を覆う石膏の外側層が提供される。従来技術で良く知られているように、石膏スラリーの前記マットへの浸透は、ローラの作用（例えば、米国特許６，５２４，６７９号で解説）又は振動の適用（例えば、米国特許４，３７８，４０５号で解説）によって補助することができる。
その他の実施態様では、前記マットは部分的にのみ前記ボードの面に埋め込まれることができ、即ち、前記マットを覆う石膏の完全な外層が存在しない。
好適には、前記マットの繊維の長さは２２ｍｍよりも長く、さらに好適には２３ｍｍよりも長い。繊維長を増加させることで、火災において前記バインダーの大部分が焼け落ちた後でも、前記マットが前記石膏ボードに強度を提供し続けることができると考えられる。このように、難燃剤がなくとも、ボードの完全性が維持され、火災の進行が抑制される。
一般的には、前記繊維の長さは３０ｍｍより短く、好適には２８ｍｍより短く、さらに好適には２７ｍｍより短い。
前記高分子バインダーの親水性は、容認可能なレベルの曲げ強度が達成されるよう、製造工程中に石膏スラリーによる繊維マットへの良好な浸透を確実にする。
好適には、前記繊維の径は１５ミクロンよりも大きい。一般的には、前記繊維の径は３０ミクロンよりも小さく、好適には２０ミクロンよりも小さい。
前記マット用の前記高分子バインダーは、ポリカルボキシレート；ポリ（メタ）アクリレート；アクリレート−メタクリレート共重合体；スチレンアクリル酸共重合体；スチレンメタクリル酸共重合体；スチレンブタジエン共重合体；またはこれらの混合物等のアクリレート系重合体を含めることができる。前記高分子バインダーは、任意に親水性添加物を含む。適切な親水性添加物には、ポリソルベート系界面活性剤（ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートなど）及びポリオキシエチレンとポリオキシプロピレンとの共重合体系非イオン系界面活性剤を含めることができる。適切なアクリレート系重合体は、「アクロナルＤＳ２４１６」（ＢＡＳＦ社）；「アクロデュールＤＳ３５３０」（ＢＡＳＦ社）；「アクアセットＴＦ１５０」（Ｄｏｗ社）；「ＨＦ０５」（Ｄｏｗ社）；及び「アクロナルＤＳ５３５０」（ＢＡＳＦ社）である。
「アクロナルＤＳ２４１６」は、別の親水性種の追加を必要としないため、前記高分子バインダーとして好適である。
典型的には、前記高分子バインダーは熱可塑性ポリマー又はエラストマーである。
一般的に、前記繊維マットは、Ｅ−ガラス等のガラス繊維を含むことができる。あるいは、前記繊維マットは、ロックウール（例：玄武岩製）等のその他の無機繊維を含むことができる。
前記マットは典型的には、１０〜１１００ｇ／ｍ２、好適には２０〜３００ｇ／ｍ２の鉱物繊維を含んでいる。バインダーは一般的に、鉱物繊維のマットの重量に対して５〜３５０％、好適には１０〜１００％、そして有利的には１５〜３０％の量で存在する。
第２の形態では、本発明は、親水性高分子バインダーによって結合された繊維を含む繊維マットを提供し、前記高分子バインダーは実質的にホルムアルデヒドを含まず、前記繊維の長さは２０ｍｍよりも長く、前記繊維の径は１４ミクロンよりも大きく、このマットは本発明の第１の形態による石膏ボードを提供するよう、石膏内に埋め込まれる。
本発明の第２の形態による繊維マットは、本発明の第１の形態による、石膏ボードの面の一方内に埋め込まれているマットの１以上の特徴を任意に含むことができる。
バインダーをマットに塗布するためのいくつかの方法が従来技術で知られている。例えば、スプレーコーティング法又はローラの使用によって、バインダーをマットに塗布することができる。その他の方法として、マット上へのバインダー材料の供給量を制御することができるアプリケータを用い、マットを該アプリケータの開口部を通過して運ぶことにより、バインダーを塗布してもよい。別の方法として、バインダー材料をマット上に置き、スクレーパー要素によってマット上にまんべんなく塗布してもよい。
詳細な説明
本発明を実施例によって解説する。
実施例１
２５０ｇのヒドロキシエチルセルロース（増粘剤：ヘラキュールズ社によって「ナトロソール」（商標）として販売されている）及び０．３ｇのエトキシ化オクタデシルアミン／オクタデシルグアニジン複合体（表面処理剤：サイテック社により「アクロゾールＣ−６１」として販売されている；固体含有量：７０％）を含む水溶液（２Ｌ）を調製した。
Ｅ−ガラス繊維のカットヤーン（長さ：２４ｍｍ；糸径：１６ミクロン）２．５４ｇを前記溶液に加えた。
得られたガラスヤーンの懸濁液を、マットの製造を可能にする装置に移す。この装置は、容器の内容積と容器下方に配置された吸引装置と間の通流を可能にする有孔基部を有する容器を含む。
懸濁液を容器内に移し、激しく攪拌することにより均質化し、その後、流体を除去するために吸引装置を起動する。３０ｃｍ×３０ｃｍの寸法であり、単位表面積重量が２８．２ｇ／ｃｍ２であるガラス繊維のマットがスクリーン上で回収される。
マットは、アクリル樹脂（ＢＡＳＦ社によって販売されている「アクロナルＤＳ２４１６」）の水溶液内に１分間含浸させる。マット中の余剰のバインダーを吸引によって除去し、その後マットを強固にするために２１０℃で１分間加熱する。この処理後には、マットは５ｇ／ｍ２のアクリル樹脂を含有している。
実施例２及び比較例３〜６
実施例２及び比較例３〜６は、両面上に埋め込まれたガラス繊維マットを有する石膏ボードに関する。ガラス繊維マットの特徴を表１に要約する。
耐火性：試験１
実施例２及び比較例３〜６による石膏ボードについて、ＢＳ：ＥＮ １３６４ １：１９９９に従った耐火試験を実施した。簡潔に述べると、フレームがそれぞれの面上で１２．５ｍｍ厚のボードの単層で被覆された仕切りを構築した。仕切りの一面を炉の炎に曝露した。
ボードの性能は、仕切りの非曝露フェース面の平均温度が少なくとも６０分間１４０℃より低く維持されるなら良好であると特徴付けられた。結果を表１に要約している。
耐火性：試験２
実施例２及び比較例３〜６による追加の耐火試験を、ＢＳ ＥＮ １３６３−１：１９９９の手法を用いて実施した。簡潔に述べると、鋼鉄の梁を２０ｍｍ厚のボードの単層で被覆し、炉の炎に曝露した。
ボードの性能は、鋼鉄の梁の平均温度が少なくとも８２分間５５０℃より低く維持され、且つボードがその機械的完全性を９０分間より長く保持するなら良好であると特徴付けられた。
曲げ強度試験
実施例２及び比較例３〜６の石膏ボードについて、ＢＳ：ＥＮ ５２０で解説されている方法に従って曲げ強度試験を実施した。ボードの性能は、曲げ強度が予め設定されたレベルを超えたなら良好であると特徴付けられた。結果を表１に示す。
スラリー浸透の特性
繊維マットを通したスラリー浸透の程度を視覚による検査によって特徴付け、浸透が完全で且つ結果的にボードの表面が平坦である場合には「良好」と分類した。結果を表１に示す。
Figure 2016531778

Claims (15)

  1. ２つの対抗する面を有する石膏ボードであって、該ボードの面の一方には繊維マットが埋め込まれており、該繊維マットは、高分子バインダーによって結合された繊維を含み、前記高分子バインダーは実質的にホルムアルデヒドを含まず、前記繊維の長さは２０ｍｍより長く、前記繊維の径は１４ミクロンより大きい、石膏ボード。
  2. 前記高分子バインダーは親水性である、請求項１記載の石膏ボード。
  3. 前記繊維マットは前記ボードの前記面内に全体的に埋め込まれている、請求項１又は２記載の石膏ボード。
  4. 前記繊維マットは部分的に前記ボードの前記面に埋め込まれている、請求項１又は２記載の石膏ボード。
  5. 高分子バインダーによって結合された繊維を含み、前記高分子バインダーは実質的にホルムアルデヒドを含まず、前記繊維の長さは２０ｍｍより長く、前記繊維の径は１４ミクロンより大きい、請求項１〜４のいずれか１項に記載の石膏ボードを得るために石膏内に埋め込まれる繊維マット。
  6. 前記高分子バインダーは親水性である、請求項５記載の繊維マット。
  7. 前記高分子バインダーは、アクリレート重合体、メタクリレート重合体、アクリレート−メタクリレート共重合体、スチレンアクリル酸共重合体、スチレンメタクリル酸共重合体及びスチレンブタジエン共重合体並びにこれらの混合物からなる群から選択される、請求項５又は６記載の繊維マット。
  8. 前記高分子バインダーは親水性添加物を更に含む、請求項７記載の繊維マット。
  9. 前記親水性添加物は、ポリソルベート系界面活性剤（ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートなど）及びポリオキシエチレンとポリオキシプロピレンとの共重合体非イオン系界面活性剤からなる群から選択される、請求項８記載の繊維マット。
  10. 前記アクリレート重合体は、「アクロデュールＤＳ３５３０」（ＢＡＳＦ社）、「アクアセットＴＦ１５０」（Ｄｏｗ社）、及び「ＨＦ０５」（Ｄｏｗ社）からなる群から選択される、請求項８又は９記載の繊維マット。
  11. 前記アクリレート重合体が「アクロナルＤＳ２４１６」（ＢＡＳＦ社）である、請求項７記載の繊維マット。
  12. ガラス繊維を含む、請求項５〜１１のいずれか１項に記載の繊維マット。
  13. 前記繊維の径は１５ミクロンよりも大きく、好適には１６ミクロンより大きい、請求項５〜１２のいずれか１項に記載の繊維マット。
  14. 前記繊維の長さは２２ｍｍよりも長く、好適には２３ｍｍよりも長い、請求項５〜１３のいずれか１項に記載の繊維マット。
  15. 不織マットである、請求項５〜１４のいずれか１項に記載の繊維マット。
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