JP2023554530A - 改善された釘抜き抵抗を有するプラスターボード - Google Patents

Abstract

本発明は、異なる組成の少なくとも２つの層ＡおよびＢを含むプラスターボードであって、層Ａが硫酸カルシウム結合剤および合成ポリマー発泡体を含み、層Ｂが硫酸カルシウム結合剤および界面活性剤発泡体を含み、少なくとも１つの層Ａが表面層である、プラスターボードに関する。発泡合成ポリマーが表面層に存在する場合、軽量プラスターボードにおいて改善された釘抜き抵抗を達成することができる。本発明はさらに、対応する製品の製造方法、かかる製品を製造するための装置、ならびに、最小量の合成ポリマーで高い釘抜き抵抗を有するプラスターボードを製造するための表面層における合成ポリマー発泡体の使用に関する。

Description

本発明は、軽量ボードにおいても強化された釘抜き抵抗（nail pull resistance）を有する多層プラスターボードに関する。本発明はさらに、対応する製品の製造方法、かかる製品を製造するための装置、ならびに高い釘抜き抵抗を有するプラスターボードを製造するための合成ポリマー発泡体（foam）の使用に関する。

技術の現況
従来のプラスターボード製造において、硫酸カルシウムスラリーは、通常、高速回転ミキサーを使用して製造される。混合されたスラリーは、その後、吐出デバイスを介して紙または繊維ライナー材料上に吐出される。硫酸カルシウムスラリーは、通常、スタッコ（場合によっては少量の無水石膏および／または二水和物を含み得る、半水和物）としての硫酸カルシウム、水、添加剤、および任意に（界面活性剤）発泡体を含む。

添加剤は、液化剤、促進剤、または遅延剤などの助剤であり、これらは、製造条件に従ってスラリーの特性を適合させまたは制御し、プラスターボードの特性を変更する。

発泡体添加剤は、空洞を形成することによって石膏ボードの密度を制御するための重要な機能成分である。所望の特性を有する発泡体は、通常、適切な発泡体生成手段において予め製造される。次いで、事前生成された発泡体は、他の構成要素と共にミキサー中のスラリーに添加される、またはスラリー吐出前にミキサーの下流でスラリーに添加される。発泡体を製造するために、界面活性剤は典型的には水と混合され、圧縮空気が高剪断下で加えられる。界面活性剤は、界面活性剤フィルムおよびミセルの形成を介して、十分に安定な発泡体バブル中に空気が捕捉されることを確実にする。界面活性剤の種類および混合物の濃度に応じて、発泡体は様々な密度を有することができ、プラスターボード製造には７０ｇ／Ｌ～２５０ｇ／Ｌの密度が好ましい。典型的には、３５０～１２００ｋｇ／ｍ^３の範囲の最終密度を有するプラスターボードは、界面活性剤系発泡体を用いて製造することができる。

発泡体を組み込むとボードの重量が減少するが、これは通常、石膏ボードのその他の所望の特性の低下の犠牲を伴う。最も注目すべきことに、ボード中の空洞は、ボードの表面硬度、圧縮強度、釘抜き抵抗、およびねじ込み性（screwability）などの特性に悪影響を及ぼす。不十分なねじ込み性は、顧客の不満の理由となる。プラスターボードが十分に硬く安定していない場合、ねじは、プラスターボードをフレームに固定する間または固定した後に、容易に深過ぎて押し込まれる、または引き抜かれる可能性がある。釘抜き抵抗測定は、この特性を定量化する。

これらの有害な影響に対抗するために、ボード組成物中にさらなる化学物質を組み込むことが可能であり、これは、表面硬度および／または安定性および釘抜きを再び改善し得る。しかしながら、目標とする体積重量に応じて、これらの添加剤を比較的多量に使用しなければならず、したがって、ボードのコストを増加させることが多い。

代替的に、ボードを、軽量のコアと、より高い密度を有する外層と、を用いて製造することもできるが、ボードに不必要な重量が加わる。

この評価に基づいて、所望の改善された強度および釘抜き抵抗を有するが、より低い絶対コストを有する軽量プラスターボードが必要とされている。

発明の説明
本発明の基礎となる調査において、異なる組成の少なくとも２つの層ＡおよびＢを含むプラスターボードであって、層Ａが硫酸カルシウム結合剤および合成ポリマー発泡体を含み、層Ｂが硫酸カルシウム結合剤および任意に界面活性剤発泡体を含み、少なくとも１つの層Ａが表面層である、プラスターボードが、これらの必要性に対処するということが見出された。

本発明によれば、ドライウォールパネル（drywall panel）またはウォールボード（wallboard）としても既知の用語「プラスターボード」は、壁、床、または天井を組み立てるために建設に使用される平らなシートを指す。プラスターボードは、一般に、ボードの総重量に基づいて７０～９８重量％の石膏、すなわち、硫酸カルシウム二水和物を含む。プラスターボードは、硫酸カルシウム結合剤、すなわち、硫酸カルシウム半水和物（主にＣａＳＯ_４×１／２Ｈ_２Ｏを含む）を、水、ならびに任意に、発泡体および他の添加剤と混合して、硫酸カルシウムスラリーを形成することによって製造される。水、ならびに任意に、発泡体および他の添加剤と混合された後、硫酸カルシウム結合剤は、その結晶構造中に水を取り込み、石膏（硫酸カルシウム二水和物、ＣａＳＯ_４×２Ｈ_２Ｏ）を形成する。半水和物に加えて、硫酸カルシウム結合剤は、通常、少量の硫酸カルシウム無水石膏（ＣａＳＯ_４）および硫酸カルシウム二水和物（ＣａＳＯ_４×２Ｈ_２Ｏ）、ならびに他の不純物を含有する。この硫酸カルシウム結合剤ブレンドは、スタッコと呼ばれる。本発明による完成したプラスターボードにおいて、層ＡおよびＢの両方における硫酸カルシウムは、主に硫酸カルシウム二水和物として存在する。

プラスターボードは、プラスターボードの総重量に基づいて、少なくとも４５重量％、好ましくは６０～９９重量％、より好ましくは７０～９８重量％、最も好ましくは８０～９８重量％の硫酸カルシウム二水和物を含むことができる。プラスターボードの製造には、αまたはβ硫酸カルシウム半水和物が好適であるが、β半水和物が好ましい。

発泡体がプラスターボードの層ＡおよびＢの両方に使用される場合、プラスターボードの総重量は、広い範囲で調整され得る。発泡体を用いると、４５０ｋｇ／ｍ^３、好ましくは３５０ｋｇ／ｍ^３以下の密度を有するプラスターボードを得ることができる。

少なくとも１つの層Ａが表面層であると特定することによって、少なくとも１つの層Ａが、製品中の他の硫酸カルシウム系層に対してプラスターボードにおいて最外硫酸カルシウム系層を形成すること、すなわち、少なくとも１つの層Ａが、ライナーなどの非石膏層によってさらに覆われているだけであってもよいことを意味することが意図されている。

本発明に関して、予期せぬことに、異なる組成の少なくとも２つの層ＡおよびＢを含むプラスターボードを調製することができ、個々の層が互いに強く接着し、２つの層の不適合性がないことが見出された。加えて、ほとんどの外部応力を受ける領域に合成ポリマー発泡体を集中させ制限することが有効であることが見出された。合成ポリマー発泡体を表面層Ａに制限することによって、外部応力は主にボードの最外部によって吸収され得る。釘抜き抵抗もまた、向上させることができる。したがって、ボードの最外部を保護することによって、残りのボードに応力耐性の低い材料を使用することができ、それによって、ボードの釘抜き抵抗などの物理的特性への影響が制限される。

本発明の実施において合成ポリマー発泡体の製造に使用される合成ポリマーは、合成ポリマーがガスと混合される際に水性環境中で発泡体を提供することができなければならないことを除いて、いかなる関連する制限も受けない。合成ポリマー発泡体は、水またはガスを除く全ての発泡体形成構成要素に基づいて、９０重量％超、好ましくは９５重量％超、最も好ましくは９９重量％超の合成ポリマーを含むことができる。発泡体製造に特に好適な合成ポリマーは、ビニルアクリルコポリマー、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、および／もしくはメラミンホルムアルデヒド、またはそれらの混合物を含み、そのうちポリ酢酸ビニルおよび／またはポリビニルアルコールが好ましい。

したがって、合成ポリマーの量は、一方では、層Ａの密度を所望の範囲に調整するのに十分な発泡体を製造することができるようにすべきであるが、他方では、コストの理由から、合成ポリマーの量は、この目的のために必要な量より多くすべきではない。硫酸カルシウム結合剤に対する合成ポリマーの好適な量は、その固形分に基づいて、例えば、０．２～５重量％、好ましくは０．４～３．５重量％、最も好ましくは０．５～２．０重量％である。

上記の層Ａに関して、その中の主要な発泡体形成構成要素は合成ポリマーであり、したがって、界面活性剤などのさらなる発泡体形成構成要素は通常必要ではないことに留意されたい。好ましくは、合成ポリマーが層Ａ中の唯一の発泡体形成成分であり、および／または層Ａには界面活性剤発泡体が配合されない。しかしながら、層Ａ中の界面活性剤の存在は厳密に排除されるものではなく、少量の界面活性剤を組み込むことは可能である。

本発明の文脈における「配合される」という表現は、それぞれの成分が、製品を形成するために使用され得る組成物に意図的に添加されることを意味する。換言すれば、組成物に成分が配合されない場合、これは、この成分が意図的に添加されることを排除するだけであるが、その組成物を配合するために使用される他の構成成分の不純物として含有され得る微量のこの成分の存在を排除しない。

本発明のプラスターボードにおいて、層Ａの厚さは、通常、表面強度を増加させるという意図された目的が最も良く達成されるように調整される。ほとんどの場合、その目的のためには、層Ａは、任意に存在してもよいライナーを除いたプラスターボードの厚さの４０％以下を構成すること、好ましくは、層Ａは、任意のライナーを除いたプラスターボードの厚さの５％～４０％を構成することで十分である。

加えて、層ＡおよびＢの密度は同一である必要はなく、乾燥プロセス中にプラスターボードが変形するリスクを増加させることなく、ある程度変化させることができることが見出された。したがって、好ましい態様では、層ＡおよびＢの密度は、最大で１００ｋｇ／ｍ^３だけ異なる。より好ましくは、密度は最大で５０ｋｇ／ｍ^３だけ異なる。最も好ましくは、密度は最大で１０ｋｇ／ｍ^３だけ異なる。

代替的に、またはそれに加えて、層Ａが３５０～１２００ｋｇ／ｍ^３、好ましくは３５０～７００ｋｇ／ｍ^３の密度を有し、および／または層Ｂが３５０～１２００ｋｇ／ｍ^３、好ましくは３５０～７００ｋｇ／ｍ^３の密度を有することが好ましい。さらに好ましくは、層ＡおよびＢの両方が、３５０～７００ｋｇ／ｍ^３の範囲の密度を有し、さらにより好ましくは、層ＡおよびＢの両方が、ほぼ同じ密度を有し、それによって、同じ密度が望ましく、「ほぼ（approximately）」という語は、製造プロセスに起因するあらゆる不正確さをカバーしようとする。

乾燥状態では、本発明のプラスターボードの層Ａは、主に石膏、続いて合成ポリマー、および任意の添加剤から構成され、従来、スタッコ、水、合成ポリマー発泡体、および任意の添加剤から調製される。同様に、乾燥状態では、本プラスターボードの層Ｂは、主に石膏、続いて界面活性剤、および任意の添加剤から構成され、従来、スタッコ、水、界面活性剤発泡体、および任意の添加剤から調製される。好ましい態様では、層Ａは、層Ｂよりも少ない界面活性剤発泡体を含有し、好ましくは、層Ａは、界面活性剤発泡体を含有しない。

層Ｂ中の界面活性剤発泡体の調製に使用するのに好適な界面活性剤としては、例えば、米国特許第５，６８３，６３５（Ｂ）号に記載されているものなどの、発泡剤としてのエトキシ化、硫酸化アルコールのアルカリ金属および／またはアンモニウム塩が挙げられる。発泡体を調製するために、界面活性剤を水と混合し、水が混合物の大部分を占める。例えば、かかる混合物中の水対石鹸または界面活性剤の重量比は、通常、少なくとも５：１、好ましくは少なくとも９：１、より好ましくは少なくとも１５：１である。界面活性剤発泡体は、水または他の液体もしくはガスを除く全ての発泡体形成構成要素に基づいて、少なくとも６０重量％、好ましくは少なくとも９０重量％、最も好ましくは９８重量％超の界面活性剤を含むことができる。

それぞれの発泡体中のガスは、通常の空気であってもよいが、窒素、二酸化炭素、またはアルゴンなどの不活性ガスであってもよい。

プラスターボードの製造において従来から使用されているさらなる添加剤を、層Ａおよび／または層Ｂを調製するために使用される組成物に添加して、その１つ以上の加工性特性および最終特性を調整または最適化することができる。例えば、それぞれの層の硬化を速めるために促進剤を添加することができ、硬化を遅らせるために遅延剤を添加することができ、それぞれの組成物の流動特性および加工特性を改善するために液化剤／分散剤を添加することができる。さらに、強度を向上させるための繊維、特にガラス繊維、水性スラリー中への乾燥材料の分散を助けるための分散剤、または紙結合剤、および例えばデンプンなどの強度増強剤を組み込むことが可能である。加えて、硬化石膏の耐水性を向上させる薬剤、粘土、コロイド状アルミナ、白雲母、バーミキュライト、水酸化アルミニウム、または水不溶性硫酸カルシウム無水石膏ウィスカー繊維などの充填剤または耐火性添加剤を組み込むことができる。適切な添加剤は周知であり、当業者に利用可能である。したがって、本発明のプラスターボードにおける層Ａおよび／またはＢは、列挙された添加剤のうちの１つ以上を含むことができる。

本発明のプラスターボードの本発明の記載は、１つの層Ａおよび１つの層Ｂのみを有するボードに焦点を当てているが、３層ならびに３つより多い層もまた本発明に網羅される。３層ボードにおいて、２つの層Ａは、対向する表面層であり得る。３層を超えるボードでは、少なくとも１つの層Ａは表面層ではない。本発明のプラスターボードが、例えば壁構造に取り付けるために使用される場合、プラスターボードの少なくとも１つの層Ａは部屋の内部に面する。

プラスターボードは一般に、ボードの表面を覆う、好ましくは少なくとも２つの縁部も覆うライナーまたはフェーサをさらに含む。ライナーを有するプラスターボードにおいて、ライナーは、典型的には、ボードの最外の、したがって、目に見える構成要素である。その結果、被覆されていない縁部のみが、これらのプラスターボード内の石膏層を露出させることができる。好ましくは、ライナーは紙ライナーまたは繊維マット（例えば、スクリム、織物、または不織布）である。繊維マットは、ガラス繊維、または合成繊維、ガラス繊維／鉱物繊維、および／もしくはセルロース繊維の混合物から製造することができる。ボードを増強および強化するために、高い坪量（＞２００ｇ／ｍ^２、および好ましくは＞２２０ｇ／ｍ^２）を有する紙ライナーが好ましい。

本発明のプラスターボードは、好ましくは少なくとも２４０Ｎ、より好ましくは少なくとも２５０Ｎ、およびさらにより好ましくは少なくとも２７０Ｎの釘抜き抵抗を有する。釘抜き抵抗の可能な上限は、製品の全体構造に応じて、５００Ｎ、好ましくは４００Ｎであり得る。本発明の目的のために、釘抜き抵抗は、ＡＳＴＭ Ｃ４７３：２０１０によって決定される。

さらなる側面では、本発明は、上述の少なくとも１つのプラスターボードを含む壁構造であって、プラスターボードが少なくとも１つのスタッドに取り付けられ、プラスターボードの少なくとも１つの層Ａが部屋の内部に面するようにプラスターボードが壁構造内に配置される、壁構造に関する。これは、例えば、ねじ頭が取り付けられた状態で層Ａに接触することを確実にする。

以下、本発明は、図１～図４における非限定的な例示的態様の助力によって詳細に説明される。これらの例は、いかなる点においても本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

２つの発泡デバイスおよび２つのミキサーの使用を含む２層プラスターボードの製造の態様。 ２つの発泡デバイスおよび１つのミキサーの使用を含む２層プラスターボードの製造の態様。 ２つの発泡デバイスおよび２つのミキサーの使用を含む３層プラスターボードの製造の態様。 ２つの発泡デバイスおよび１つのミキサーの使用を含む３層プラスターボードの製造の態様。 界面活性剤発泡体を含む試験片および合成ポリマー発泡体を含む試験片の釘抜き測定値。

さらなる側面では、本発明は、プラスターボード、好ましくは上述のプラスターボードの製造方法であって、
（ｉ）第１の発泡デバイスにおいて合成ポリマー発泡体を調製し、第２の発泡デバイスにおいて界面活性剤発泡体を調製するステップと、
（ｉｉ）ミキサー３、４中で、スタッコ、水、および任意の添加剤を含む硫酸カルシウム混合物を調製するステップと、
（ｉｉｉ）上記の合成ポリマー発泡体を、上記のミキサー３、４中で調製された上記の混合物の一部に混合して、層Ａ用の第１のスラリーを形成するステップと、
（ｉｖ）上記の界面活性剤発泡体を、ミキサー４中で調製された上記の混合物のもう一部に混合して、層Ｂ用の第２のスラリーを形成するステップと、
（ｖ）上記の第１のスラリーを第１の吐出デバイス５、５ａ、５０、５０ａから基材上に堆積させて、層Ａを提供するステップと、
（ｖｉ）上記の第２のスラリーを第２の吐出デバイス６から上記の第１のスラリー上に堆積させて、層Ｂを提供するステップと、を含む、プラスターボードの製造方法に関する。

ステップ（ｖ）における基材は、ライナーであり得る。
それに加えて、ステップ（ｉｉｉ）における上記の界面活性剤発泡体の一部を上記の混合物に混合して、上記の層Ａ用の上記の第１のスラリーを形成することができる。好ましくは、層Ａ用の上記の第１のスラリーに混合される上記の界面活性剤発泡体は、層Ｂ用の上記の第２のスラリーに混合される界面活性剤発泡体の量よりも少ない。より好ましくは界面活性剤発泡体の量は、硫酸カルシウム結合剤に対して０．０１～１．０重量％の活性成分として定量化される。

ほとんどの場合、上記の第１のスラリーは、表面層（Ａ）を形成するために使用され、したがって、表面スラリーとみなすことができる。同様に、上記の第２のスラリーは、一般にコア層（Ｂ）を製造するために使用され、したがって、コアスラリーとみなすことができる。コア層は、それが１つまたは２つの表面層のみによって覆われているか否かにかかわらず、一般に最大の厚さ（ならびに最大の体積）を有するので、コアとみなされる。

この方法では、ステップ（ｉ）における合成ポリマー発泡体は、好ましくは７０～２５０ｇ／Ｌ、より好ましくは１００～２００ｇ／Ｌの密度を有する。

さらに別の側面では、本発明は、好ましくは上述の方法を実施するための装置であって、当該装置は移動基材上に異なる組成の２つの混合物を適用する手段を有し、それによって、混合物の一方が最初に基材上に適用され、その後、他方の混合物が第１の混合物上に適用されて、少なくとも１つの表面層Ａおよびコア層Ｂを有する２層製品を形成する装置に関する。対応する装置は、合成ポリマー発泡体を製造するための第１の発泡デバイス１と、界面活性剤発泡体を製造するための第２の発泡デバイス２と、を含む。それは、少なくともスタッコおよび水を含む混合物を製造する少なくとも１つのミキサー３、４をさらに含む。合成ポリマー発泡体をミキサー３、４の混合物に混合して第１のスラリーを形成し、界面活性剤発泡体をミキサー４の混合物に混合して第２のスラリーを形成し、任意に、第１のスラリーには界面活性剤発泡体が供給される。装置は、第１のスラリーを基材上に、好ましくはライナー上に分配するための、第１の吐出デバイス５、５ａ、５０、５０ａをさらに含む。それはまた、第１のスラリー上に第２のスラリーを分配するための第２の吐出デバイス６も含む。この装置の第１の発泡デバイス１は、第１の吐出デバイス５、５ａ、５０、５０ａに流体相互接続され、第２の発泡デバイス２は、第２の吐出デバイス６に流体相互接続され、任意に、第２の発泡デバイスは、第１の吐出デバイスにさらに流体相互接続される。さらに、合成ポリマー発泡体１５、１５ａを含む第１の吐出デバイス５、５ａ、５０、５０ａからの第１のスラリーが界面活性剤発泡体１６を含む第２の吐出デバイス６の第２のスラリーの上流に分配されるように、第１の吐出デバイス５、５ａ、５０、５０ａと第２の吐出デバイス６とは、空間的に離間される。

「流体相互接続された」という用語は、例えば発泡体などの流体が１つの構成要素から別の構成要素に流れることができるが、２つの構成要素が必ずしも隣接している必要はなく、および／または互いに直接接続される必要はないことを示す。代わりに、それらは他の構成要素によって分離されてもよい。例えば、導管（またはダクト）および／または第１のミキサーは、第１の発泡デバイスと第１の吐出デバイスとが流体相互接続される場合、これらの２つの間に位置することができる。代替的に、またはそれに加えて、導管（またはダクト）および／または第２のミキサーは、第２の発泡デバイスと第２のミキサーとの間に位置することができる。より明確には、これは、合成ポリマー発泡体が第１の発泡デバイス内で生成されることを意味する。そこから、それは導管を介して第１の吐出デバイスに移動する、またはそれは導管および第１のミキサーを介して第１の吐出デバイスに移動する。合成ポリマー発泡体が第１のミキサーを介して移動しない場合、第２のミキサーから受け取ったスラリーと混合される。この混合は、第１の吐出デバイスで行うことができる。代替的に、それはまた、第１のミキサーを回避し、吐出デバイスにおいて第１のミキサーのスラリーと混合されるものとすることもできる。全ての代替手段では、第１の発泡デバイスは、第１の吐出デバイスに流体相互接続される。同様に、第２の発泡デバイス内で生成された界面活性剤発泡体は、そこから導管を介して、または導管および第２のミキサーを介して第２の吐出デバイスに移動することができる。界面活性剤発泡体がミキサーに入らない場合、界面活性剤発泡体とスラリーとの混合は、第２の吐出デバイスで行なわれ得る。再び、第２の発泡デバイスは、両方の代替手段において、第２の吐出デバイスに流体相互接続される。「直接接続された」という用語は、２つの構成要素が互いに隣接することを示す。それはさらに、２つの構成要素が、例えば、接続部品、弁などの本開示において明示的に言及されていない少数の構成要素によって分離され得るのみであることを示す。

典型的なプラスターボード製造は、硫酸カルシウム半水和物（スタッコ）を含む固体構成要素をミキサー中で水と混合してスラリーを形成することを含む。液体添加剤は、一般に、このミキサーに導入される。発泡体はミキサーに導入されてもよいし、ミキサーを出た後に導入されてもよく、場合によってはミキサー内およびミキサーを出た後の両方でも導入されてもよい。ミキサーの作用が発泡体の一部を破壊する可能性があるので、発泡体はミキサーの下流に組み込まれることが多い。

本発明によるプラスターボードは、２層、３層であってもよく、または３つを超える層を含んでもよい。２層および３層プラスターボードのための装置の態様が提示される。

好ましい態様では、上述の装置の第１の発泡デバイス１は第１のミキサー３を介して第１の吐出デバイス５、５ａに流体相互接続され、および／または第２の発泡デバイスは第２のミキサー４を介して第２の吐出デバイスに流体相互接続される。代替的に、またはそれに加えて、第１の発泡デバイス１は第１の吐出デバイス５０、５０ａに直接接続され得、および／または第２の発泡デバイスは第２の吐出デバイスに直接接続され得る。発泡体は、ミキサー中でスラリーに添加され得、または吐出デバイスのうちの１つにおいて混合され得る。発泡体が吐出デバイス内のスラリーに添加される場合、吐出デバイスは、一般に、発泡体とスラリーとの混合を促進するデバイスまたは構造を含む。

好ましくは、発泡デバイス１および２のうちの少なくとも１つはスティックミキサーである。

さらに、本発明の装置は、層Ｂ用の第２のスラリー１６が層Ａ１５上に適用される、または層Ａ１５ａが第２のスラリー１６上に適用される前に、基材上の層Ａ用の第１のスラリー１５、１５ａの厚さを広げて調整することができる回転ロール８などのレベリング手段を有することが可能である。

プラスターボードリボンが形成され、個々のボードに分離された後、ボードは乾燥機（図示せず）内で乾燥される。

以下では、本発明の装置およびプロセスを、本発明の装置の例示的な態様を示す図１を参照してより詳細に説明する。図１において、第１の発泡デバイス１（例えば、スティックミキサー）には、合成ポリマー材料（例えば、約１１００ｇ／Ｌの密度を有するポリ酢酸ビニル）が供給されて、約１００～２００ｇ／Ｌの密度を有するそれぞれの発泡体（合成ポリマー発泡体）を生成する。この発泡体は、第１の導管１３を介して第１のミキサー３に導入される。第１のミキサー３は、水、スタッコ、および添加剤を添加するための追加の導管（図示せず）、例えば、液体を添加するための導管（複数可）および固体成分を添加するための導管（複数可）を含む。添加剤は、促進剤、液化剤、および繊維（例えば、ガラス繊維またはセルロース繊維）を含むことができる。第１のミキサー３において、第１の硫酸カルシウム混合物（スラリー）が生成され、次いで、第１の吐出デバイス５を介して、コンベヤ９上の移動基材７（例えば、紙、織物、または不織布ライナー）上に吐出される。スラリーを堆積させた後、回転ローラー８、典型的には、リバースローラーは、通常、ライナー上にスラリーを堆積させる前にスラリーの薄層を拾い上げることによって、適用されたスラリーの高さを調整して、例えば、プラスターボードの層Ａを形成する。

図１の装置は、例えば６０～２００ｇ／Ｌの密度を有する第２の発泡体（界面活性剤発泡体）を生成するために界面活性剤および水が供給されるさらなる発泡デバイス２を有する。この発泡体は、第２の導管１４を介して第２のミキサー４に導入される。第２のミキサー４は、水、スタッコ、および添加剤を添加するための追加の導管（図示せず）、例えば、全ての液体を添加するための導管（複数可）および全ての固体成分を添加するための導管（複数可）を含む。次いで、生成された混合物（スラリー）は、吐出デバイス６を介して層Ａ（第１のスラリーから形成される）上に堆積され、層Ｂを形成する。その後、層Ｂは、ライナー７ａによって覆われる。回転ローラー１７は、ライナーのためのガイドローラーであり、スラリー（特に層Ｂ用）の成形および／または高さ調整にも関与するが、スラリー（ここでは層Ｂ）に直接接触しない。硬化した硫酸カルシウム材料は、硬化ベルト１０およびローラーコンベヤ１１によって切断デバイスに、および最後に乾燥機（図示せず）に搬送される。移動方向は矢印１２で示されている。任意に、界面活性剤発泡体の一部は、第１のミキサー３または第１の吐出デバイス５にさらに導入される（導管は図示せず）。

図２は、１つのみのミキサー４を有する代替態様を示す。ミキサーは、水、スタッコ、および添加剤を添加するための導管（図示せず）を含む。構成要素を混合した後、混合物（スラリー）は、第１の５０および第２の吐出デバイス６を介して吐出される。再び、第１の発泡デバイス１（例えば、スティックミキサー）には、合成ポリマー材料（例えば、約１１００ｇ／Ｌの密度を有するポリ酢酸ビニル）が供給されて、約１００～２００ｇ／Ｌの密度を有するそれぞれの発泡体を生成する。この発泡体はミキサー４に導入されるのではなく、代わりに第１の導管１３を介して第１の吐出デバイス５０に直接導入される。そこから、混合物は移動基材７（例えば、紙ライナー）上に吐出される。混合物を堆積させた後、回転ロール８は、適用された混合物を意図された幅に広げる。装置は、例えば６０～２００ｇ／Ｌの密度を有する第２の発泡体（界面活性剤発泡体）を生成するために界面活性剤および水が供給される第２の発泡デバイス２を有する。この界面活性剤発泡体は、第２の導管１４を介して第２の吐出デバイス６に導入される。添加剤、ローラー８、１７、ならびにコンベヤ９、硬化ベルト１０、ローラーコンベヤ１１、および乾燥機（図示せず）は、図１で説明された目的と同じ目的を果たす。任意に、界面活性剤発泡体の一部は、第１の吐出デバイス５０にさらに導入され得る（導管は図示せず）。

図３は、２つのミキサー３および４を用いて製造された３層プラスターボードの態様を示す。ミキサー３および４の両方は、水、スタッコ、および添加剤を添加するための導管（図示せず）を含む。第１の発泡デバイス１内で生成された合成ポリマー発泡体は、第１の導管１３を介してミキサー３内の混合物に添加される。構成要素を混合した後、ミキサー３の混合物（スラリー）は、２つの第１の吐出デバイス５および５ａを介して、移動基材７および７ａ上（例えば、上部ライナーおよび下部ライナー）に吐出される。第１の吐出デバイス５は、第２の吐出デバイス６の上流に配置される。第２の発泡デバイス２内で生成された界面活性剤発泡体は、第２の導管１４を介してミキサー４内の混合物に添加される。構成要素を混合した後、ミキサー４の混合物（スラリー）は、第２の吐出デバイス６を介して移動基材上に吐出され、この場合、先に適用されたスラリーは、プラスターボードの層Ａを生成する合成ポリマー発泡体１５を含む。基材７ａが、ミキサー３のスラリーと共にミキサー４の混合物（プラスターボードの層Ｂのためのスラリー）に上からスラリーが結合するよう接合するように、移動ウェブおよび基材（ライナー）７ａおよび第１の吐出デバイス５ａが配置される。添加剤、ローラー８、１７、ならびにコンベヤ９、硬化ベルト１０、ローラーコンベヤ１１、および乾燥機（図示せず）は、図１で説明された目的と同じ目的を果たす。任意に、界面活性剤発泡体の一部は、第１のミキサー３または第１の吐出デバイス５、５ａにさらに導入され得る（導管は図示せず）。

図４は、１つのミキサーを使用して３層プラスターボードを製造するための態様を示す。ミキサー４は、水、スタッコ、および添加剤を添加するための導管（図示せず）を含む。合成ポリマー発泡体は第１の発泡デバイス１で製造され、界面活性剤発泡体は第２の発泡デバイス２で製造される。構成要素を混合した後、ミキサー４の混合物（スラリー）は、２つの第１の吐出デバイス５０、５０ａおよび第２の吐出デバイス６を介して吐出される。合成ポリマー発泡体は、第１の導管１３、１３ａを介して第１の発泡デバイス１から第１の吐出デバイス５０、５０ａに移動する。界面活性剤発泡体は、第２の導管１４を介して第２の発泡デバイス２から第２の吐出デバイス６に移動する。第１の吐出デバイス５０、５０ａは、それぞれ移動基材７および７ａ、すなわち、プラスターボードのライナー上にスラリーを吐出する。第２の吐出デバイス６は、第１の吐出デバイス５０の下流に配置され、第１の層Ａを形成する先に適用されたスラリーを含む基材上にスラリーを吐出する。基材７ａが、第１の吐出デバイス５０ａからのスラリーと共に第２の吐出デバイス６からのスラリーに上からスラリーが結合するよう接合するように、移動ウェブおよび基材７ａおよび第１の吐出デバイス５０ａが配置される。添加剤、ローラー８、１７、ならびにコンベヤ９、硬化ベルト１０、ローラーコンベヤ１１、および乾燥機（図示せず）は、図１で説明した目的と同じ目的を果たす。任意に、界面活性剤発泡体の一部は、第１の吐出デバイス５０、５０ａにさらに導入され得る（導管は図示せず）。

図面に記載された態様の個々の特徴の様々な組み合わせも可能である。例えば、合成ポリマー発泡体の一部はミキサー３に入れることができ、他の部分は第１の吐出デバイス５、５ａに導入され得る。同様に、界面活性剤発泡体の一部はミキサー４に導入され得、同時に界面活性剤発泡体の他の部分は第２の吐出デバイス６に導入され得る。

明示的に示されていないさらに別の組み合わせでは、合成ポリマー発泡体は、第１の発泡デバイス１内で生成され、第１の導管１３を介して第１のミキサー３に案内され、第１のミキサー３から第１の吐出デバイスの中へ出ることができる。同時に、界面活性剤発泡体は、第２のミキサーに入ることなく、第２の発泡デバイス２から第２の導管１４に送られ、第２の吐出デバイス６に直接送られ得る。逆もまた同様であり、合成ポリマー発泡体は、第１のミキサー３を回避し得、第１の吐出デバイス５、５ａに直接案内され得、一方、界面活性剤発泡体または界面活性剤発泡体の少なくとも一部は、第２の吐出デバイス６に出る前に第２のミキサー４に入る。例えば、図２または図４のように、１つのミキサーのみが存在し、界面活性剤発泡体をミキサー４内のスラリーに添加することができる場合、次いで、第１のミキサー４と第１の吐出デバイス５、５０、５０ａとの間に撹拌機（図示せず）を差し挟み、界面活性剤発泡体を分解することができる。次いで、合成ポリマー発泡体を、撹拌機の下流の第１の吐出デバイス５、５０、５０ａに添加することができる。全ての代替形態では、本発明の装置の第１の発泡デバイス１は、第１の吐出デバイスに（のみ）流体相互接続される。

最後の側面では、本発明は、ＡＳＴＭ Ｃ４７３：２０１０によって決定される少なくとも２４０Ｎの釘抜き抵抗を得るための、プラスターボードの少なくとも１つの表面層Ａの調製のための合成ポリマー発泡体の使用に関する。好ましくは、合成ポリマー発泡体は層Ｂに使用されない。

上記において、１つの側面に関連して記載されている任意の好ましいまたは特に好適な態様は、その組み合わせがその側面と明らかに矛盾しない限り、本発明の全ての他の側面にも適用可能である。したがって、全てのかかる組み合わせは、明示的に示されていなくても、本発明によって網羅され、本発明に記載されているとみなされる。

例：
例１：石膏ボードの物理的特性に対する界面活性剤および合成ポリマー発泡体の効果の調査
表１に示されるような組成物を配合および混合し、それらをそれぞれの型に注ぎ、それらを硬化させ、恒量になるまで乾燥させることによって、４×４×１６ｃｍの寸法を有する試験プリズムを製造した。抗折強度、圧縮強度、および表面硬度のそれぞれの特性を、ＤＩＮ ＥＮ １３２７９－２：２００４に従って評価した。

^１＝スタッコの重量に基づく合成ポリマー固体物質。^２＝合成ポリマーエマルションは３７％の固形分を有し、残りの６３％は水である。エマルションの含水量を総含水量に加えることによって、全ての試料を４４０ｇの水で調製した。^３＝試料２中の界面活性剤は３５％の活性成分を含有していた。^４＝ＤＩＮ ＥＮ １３２７９－２：２００４に従って測定した。

上記の表から明らかなように、コンパクトプラスターボードは、最良の表面硬度および圧縮強度を有するが、最大の体積重量も有する（試料１）。製品に発泡体が配合される場合、体積重量は有意に減少され得るが、これは物理的特性の有意な低下を犠牲にする（試料２）。合成ポリマー（試料３）を組み込むことにより、試料１と試料２の圧縮強度および表面硬度の間にある圧縮強度および表面硬度を確保しながら、同様の体積重量が得られ、抗折強度が改善される。合成ポリマーが発泡される場合、抗折強度は著しく影響されないが、体積重量は著しく低減され得る。驚くべきことに、試料４の圧縮強度および表面硬度は、同量の非発泡合成ポリマーを有する試料３の圧縮強度および表面硬度に対して同等である、またはさらに多少より高い。

例２：合成ポリマーおよび界面活性剤からの発泡体を用いて調製された試験ボードの釘抜き抵抗の評価
以下の表２は、プラスターボード試験試料（１２．５ｍｍ×４０ｃｍ×３０ｃｍ）の組成を示す。

^１＝水対スタッコ比。^２＝３５％の活性成分。^３＝３７％の固形分。

プラスターボード試験ボードを、典型的に使用される高坪量紙ライナーの代わりに２つの不織布繊維マットライナーによって覆った。このようにして調製した試験ボードを、ＡＳＴＭ Ｃ４７３（２０１０）に従って釘抜き試験に供した。釘抜き試験は、パネルを通して締結釘を押し込むことによってプラスターボードを壁から引き離すのに必要な力を測定する。釘抜き抵抗の報告値は、頭がボード表面およびコアを貫通する間に達成される最大応力である。試験試料の特性およびこれらの調査の結果（それぞれ３回の測定を含む）を以下の表３に示す。

表３から明らかなように、界面活性剤発泡体の代わりに合成ポリマーを用いて調製したボードは、ほぼ同じ乾燥重量を有していた。しかしながら、合成ポリマー発泡体を使用して調製されたボードは、著しくより高い釘抜き抵抗を示した。スタッコの重量に基づいて合成ポリマー固体物質の約０．７重量％から約１．５重量％への合成ポリマーの量の増加は、釘抜き抵抗をさらに改善した。

例１および２の両方における結果は、合成ポリマー発泡体プラスターボードが、界面活性剤発泡体を用いて調製されたプラスターボードと比較して改善された釘抜き抵抗を有することを示す。合成ポリマー発泡体系石膏組成物が、石膏ボードの表面層のみを調製するために使用される場合、対応するボードを調製するために必要な合成ポリマーの量は、釘抜き抵抗性能の著しい損失なしに、著しく減少させられ得る（例えば、合成ポリマー発泡体系石膏層の厚さがボードの全厚さの約３０％である場合、３０％まで）。

例３：合成ポリマー、界面活性剤、またはその両方からの発泡体を用いて調製された試験片の釘抜き抵抗の評価
２０ｃｍ×２０ｃｍ×１．２ｃｍの試験片について、ＡＳＴＭ Ｃ４７３：２０１０に従ってさらなる釘抜き抵抗測定を行った。結果を表５～７に示す。試料５～７に類似して、これらのプラスターボード試験片を、典型的に使用される高坪量紙ライナーの代わりに２つの不織布繊維マットライナーによって覆った。試料８は、および試料１０の層Ｂ（８ｍｍ～１０ｍｍ厚）も、製品鋳造物であった。合成ポリマー発泡体を含有するスタッコスラリーを実験室規模で類似的に調製した。異なる体積重量は、異なる混合時間に由来し、そこで混合時間を延長することによって発泡体を部分的に破壊することができた。全ての試験片の目標の厚さは１２．５ｍｍであった。試料１０の層Ａは２．５ｍｍ～４．５ｍｍの厚さであった。試料８～１０で使用した全てのスタッコスラリーの主構成要素を表４に列挙する。

^１＝水対スタッコ比。^２硫酸カルシウム結合剤の重量に基づく。^３＜８００ｋｇ／ｍ^３の密度を有するボードの相対量。^４＞８００ｋｇ／ｍ^３の密度を有するボードの相対量。^５層Ａの相対量は試料９に対応し、層Ｂの相対量は試料８に対応する。ポリ酢酸ビニルを、試料９および１０の試験片用の合成ポリマー発泡体として使用した。^６これは、試験片全体の硫酸カルシウム結合剤に基づいて０．３重量％の合成ポリマー固体物質に相当する。

^＊ボードを作製するために使用した相対量は、表４の試料８^３に対応する。^＊＊ボードを作製するために使用した相対量は、表４の試料８^４に対応する。

^＊層Ｂを作製するために使用した相対量は、表４の試料８^３に対応する。^＊＊層Ｂを作製するために使用した相対量は、表４の試料８^４に対応する。

^＊＊＊層Ａは２．５ｍｍ～４．５ｍｍの厚さを有し、層Ｂは８ｍｍ～１０ｍｍの厚さを有した。

図５は、同等の体積重量で界面活性剤発泡体を用いて調製された試験片に対してよりも、合成ポリマー発泡体を用いて調製された試験片から釘を引き抜くために、より大きな強度が必要であったことを示す。換言すれば、界面活性剤発泡体のみを用いて製造された試料は、同等の体積重量で合成ポリマー発泡体のみを用いて製造された試料よりも低い釘抜き抵抗値を達成する。

表５～７は、体積重量の代表的な範囲について、界面活性剤発泡体を含有する試験片（表５）、合成ポリマー発泡体を含有する試験片（表６）、および２層試験片（表７）の釘抜き測定値を列挙する。比較は、わずか２．５ｍｍ～４．５ｍｍの合成ポリマー発泡体の層が、全て合成ポリマー発泡体を用いて調製された試験片の範囲内の釘抜き結果を達成するのに十分であることを示す。２層試料は、合成ポリマー発泡体のみを用いて作製された試料の相関曲線内にある、またはそれよりわずかに上にある。

参照符号のリスト １ 合成ポリマー発泡体を調製するための第１の発泡デバイス
２ 界面活性剤発泡体を調製するための第２の発泡デバイス
３ 第１のミキサー
４ 第２のミキサー
５、５ａ、５０、５０ａ 合成ポリマー発泡体を含む第１のスラリーのための第１の吐出デバイス
６ 界面活性剤発泡体を含む第２のスタッコスラリーのための第２の吐出デバイス
７、７ａ ライナー
８ 回転ローラー
９ コンベヤ
１０ 硬化ベルト
１１ ローラーコンベヤ
１２ 乾燥機への移動方向
１３ 第１の導管
１４ 第２の導管
１５、１５ａ 層Ａ（第１のスラリーから形成）
１６ 層Ｂ（第２のスラリーから形成）
１７ ガイドローラー

Claims (15)

1. 異なる組成の少なくとも２つの層ＡおよびＢを含むプラスターボードであって、層Ａは、硫酸カルシウム結合剤および合成ポリマー発泡体を含み、層Ｂは、硫酸カルシウム結合剤および界面活性剤発泡体を含み、少なくとも１つの層Ａが、表面層である、前記プラスターボード。
2. 合成ポリマー発泡体が、少なくともビニルポリマーおよび／またはメラミンポリマー、特に、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、メラミンホルムアルデヒド、またはこれらの組み合わせの群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１に記載のプラスターボード。
3. 層Ａの合成ポリマー発泡体が、硫酸カルシウム結合剤に対して、乾燥基準で０．２～５重量％、好ましくは０．４～３．５重量％、最も好ましくは０．５～２．０重量％の合成ポリマーを含む、請求項１または２に記載のプラスターボード。
4. 層Ａが、プラスターボードの厚さの４０％以下を構成し、好ましくは、層Ａが、前記プラスターボードの厚さの５％～４０％を構成する、請求項１～３のいずれか一項に記載のプラスターボード。
5. 層ＡおよびＢの密度が、最大で１００ｋｇ／ｍ^３異なる、請求項１～４のいずれか一項に記載のプラスターボード。
6. 層Ａが、３５０～１２００ｋｇ／ｍ^３、好ましくは３５０～７００ｋｇ／ｍ^３の範囲の密度を有し、および／または層Ｂが、３５０～１２００ｋｇ／ｍ^３、好ましくは３５０～７００ｋｇ／ｍ^３の範囲の密度を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載のプラスターボード。
7. 層Ａが、層Ｂよりも少ない界面活性剤発泡体を含有し、好ましくは、層Ａが、界面活性剤発泡体を全く含有しない、請求項１～６のいずれか一項に記載のプラスターボード。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の少なくとも１つのプラスターボードを含む、壁構造であって、プラスターボードは、少なくとも１つのスタッドに取り付けられ、かつ、プラスターボードは、プラスターボードの少なくとも１つの層Ａが部屋の内部に面するように、壁構造内に配置される、前記壁構造。
9. （ｉ）第１の発泡デバイスにおいて合成ポリマー発泡体を調製し、第２の発泡デバイスにおいて界面活性剤発泡体を調製するステップと、
   （ｉｉ）ミキサー（３、４）中で、スタッコ、水、および任意の添加剤を含む硫酸カルシウム混合物を調製するステップと、
   （ｉｉｉ）合成ポリマー発泡体を、ミキサー（３、４）中で調製された混合物の一部に混合して、層Ａ用の第１のスラリーを形成するステップと、
   （ｉｖ）界面活性剤発泡体を、ミキサー（３、４）中で調製された混合物のもう一部に混合して、層Ｂ用の第２のスラリーを形成するステップと、
   （ｖ）第１のスラリーを第１の吐出デバイス（５、５ａ、５０、５０ａ）から基材上に堆積させて、層Ａを提供するステップと、
   （ｖｉ）第２のスラリーを第２の吐出デバイス（６）から、層Ａを形成している第１のスラリー上に堆積させて、層Ｂを提供するステップと、を含む、プラスターボードの製造方法。
10. ステップ（ｉｉｉ）において、さらに、界面活性剤発泡体の一部が混合物に混合されて、層Ａ用の第１のスラリーが形成される、請求項９に記載の方法。
11. 層Ａ用の第１のスラリーに混合される界面活性剤発泡体の量が、層Ｂ用の第２のスラリーに混合される界面活性剤発泡体の量よりも少なく、好ましくは、界面活性剤発泡体の量が、硫酸カルシウム結合剤に対して０．０１～１．０重量％の活性成分として定量化される、請求項１０に記載の方法。
12. プラスターボードを製造するための装置であって、合成ポリマー発泡体を製造する第１の発泡デバイス（１）および界面活性剤発泡体を製造する第２の発泡デバイス（２）、ならびに少なくとも１つのミキサー（３、４）、第１の吐出デバイス（５、５ａ、５０、５０ａ）および第２の吐出デバイス（６）を含み、第１の発泡デバイス（１）は、第１の吐出デバイス（５、５ａ、５０、５０ａ）に流体相互接続され、第２の発泡デバイス（２）は、第２の吐出デバイス（６）に流体相互接続され、合成ポリマー発泡体（１５、１５ａ）を含む第１の吐出デバイス（５、５ａ、５０、５０ａ）からの第１のスラリーが、界面活性剤発泡体（１６）を含む第２の吐出デバイス（６）の第２のスラリーの上流に分配されるように、第１の吐出デバイス（５、５ａ、５０、５０ａ）と第２の吐出デバイス（６）とが空間的に離間されている、前記装置。
13. 第２の発泡デバイス（２）が、第１の吐出デバイス（５、５ａ、５０、５０ａ）および第２の吐出デバイス（６）に流体相互接続される、請求項１２に記載の装置。
14. 前記装置が第１のミキサー（３）および第２のミキサー（４）を含み、第１のミキサー（３）が、第１の吐出デバイス（５、５ａ）を有し、第２のミキサー（４）が、第２の吐出デバイス（６）を有し、第１の発泡デバイス（１）が、前記第１のミキサー（３）を介して第１の吐出デバイス（５、５ａ）に流体相互接続され、および／または第２の発泡デバイス（２）が、第２のミキサー（４）を介して第２の吐出デバイス（６）に流体相互接続される、請求項１２又は１３に記載の装置。
15. 第１の発泡デバイス（１）が第１の吐出デバイス（５０、５０ａ）に直接接続され、および／または第２の発泡デバイス（２）が第２の吐出デバイス（６）に直接接続される、請求項１２または１３に記載の装置。