JP3511265B2 - 石膏壁張り用材およびその製造方法 - Google Patents

石膏壁張り用材およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 【技術分野】
【０００１】 本発明は、一般的には石膏ボード材料の製造に関し、
より具体的には、高強度の石膏壁張り用材の製造および
その使用に関する。
【背景技術】
【０００２】 壁および障壁を組み立てる今日の最も一般的な方法の
１つには、石膏壁張り用材などの無機質の壁張り用材か
らなるパネルまたはシートを使用することが含まれる。
石膏壁張り用材は、単に、壁張り用材または乾式壁と呼
ばれることが多い。壁張り用材は、屋内、屋外および湿
式での使用のために処方することができる。壁張り用材
の使用は、多くの場合、従来の湿式しっくい法とは対照
的に、壁張り用材の取り付けが、通常、従来のしっくい
壁の取り付けよりも低コストであるために好ましい。
【０００３】 一般に、壁張り用材は、従来、焼成石膏と他の材料と
の水性スラリーのコアを、２枚の大きなボード表装紙の
シートの間に封入することによって製造されている。様
々なタイプの表装紙が当該分野で知られている。石膏ス
ラリーを凝固させ（すなわち、水性スラリー由来の水と
反応させ）て乾燥させた後に、そのシートは標準的な大
きさに切断される。石膏壁張り用材を製造するための方
法が、例えば、1970年発行のカークオスマー化学技術百
科事典（Kirk−Othmer Encyclopedia of Chemical
Technology）第２版第21巻の第621〜624頁に記載されて
いる。
【０００４】 石膏壁張り用材パネルを用いて作られる壁および天井
は、従来、例えば、釘またはネジを用いて、壁張り用材
パネルを構造部材、例えば、間柱などの垂直または水平
に配向する鋼材または木材に固定することによって組み
立てられている。壁張り用材は、典型的には、規格化さ
れた大きさのシートまたはパネルで供給されるため、壁
がそのようなシートから成形される場合、一般に、隣接
するシートの間には多数の継ぎ目が存在する。多くの壁
張り用材の組み立てにおいて、これらの継ぎ目には、接
合コンパウンドと呼ばれる接着材料が充填またはコーテ
イングされる。その結果、壁は、従来の湿式しっくい法
を用いて得られる壁と類似する滑らかな仕上がり面にな
る。
【０００５】 石膏壁張り用材は、典型的には，連続的な高速条件下
で操作されるプロセスによって工業的に製造されてい
る。焼成石膏と他の成分との水性スラリーが、連続的に
供給されて移動する２枚の表装紙シートの間にコアを形
成するために、連続的にその間に配置される。次いで、
その表装紙シートの間でコアを形成する焼成石膏は凝固
する。そのように連続的に製造されるボードは、所望の
長さ（例えば、８フィート）のパネルに切断され、次い
で乾燥炉に通される。乾燥中に余分な水が除かれ、石膏
は最終的な乾燥状態にされる。コアが凝固して乾燥した
後に、そのサンドイッチは、強靭で堅い耐火性の建築材
料になる。
【０００６】 石膏壁張り用材のコアの主要な成分は、硫酸カルシウ
ム半水和物であり、一般的には化粧しっくいまたは石膏
と呼ばれている。化粧しっくいは、一般に、天然の石膏
石を乾燥、粉砕および焼成することによって製造され
る。化粧しっくい製造の乾燥工程は、例えば、天然の石
膏石をロータリーキルンに通して、雨または雪に由来し
て石膏石に蓄積している何らかの水分を除くことを含ん
でいる。次いで、乾燥した石膏石を、ローラーミル（一
種の粉砕機）に通し、所望の細かさに粉砕する。乾燥し
て粉砕された石膏は、ランドプラスター（land plaste
r）と呼ばれている。
【０００７】 焼成工程は、粉砕された石膏石を加熱することによっ
て行われ、以下の化学式によって表される。
【０００８】 CaSO4・2H2O＋熱→CaSO4・1/2H2O＋3/2H2O この化学式は、硫酸カルシウム二水和物に熱を加える
ことによって、硫酸カルシウム半水和物（化粧しっく
い）と水蒸気が生成されることを示している。このプロ
セスは焼成炉において実施され、そのいくつかの種類が
当該分野で知られている。
【０００９】 未焼成硫酸カルシウム（ランドプラスター）は、石膏
の安定した形態である。しかし、焼成石膏、すなわち化
粧しっくいは、水と化学的に反応し得るという有用な特
性を有し、その２つが一緒に混合された場合、かなり速
やかに凝固する。この凝固反応は、実際には、焼成工程
の間に行われる上記の化学反応の逆である。その反応
は、以下の式に従って進行する： CaSO4・1/2H2O＋3/2H2O→CaSO4・2H2O＋熱 この反応において、硫酸カルシウム半水和物は、かな
りの短時間のうちにその二水和状態に再水和される。こ
の凝固反応に必要とされる実際の時間は、一般に、用い
る焼成炉の種類および使用される石膏石の種類に依存
し、促進剤および遅延剤などの添加剤の使用によって特
定の範囲内に制御することができる。
【００１０】 高重量の石膏壁張り用材は、本質的には、必要でなく
所望もされないため、ボードの強度を犠牲にすることな
く、ボードの重量および密度を減少させるために、様々
な試みが行われている。高重量の壁張り用材は軽量のも
のより高コストで製造困難である。さらに、軽量のボー
ドと比較して、重量のあるボードは高価であることに加
えて、輸送、保管および作業現場での手作業による取り
付けが、より困難である。
【００１１】 満足すべき強度を得るために、市販の石膏壁張り用材
は、一般に、0.5インチのボードについて、約1700ポン
ド/1000平方フイートの密度（1.27cm厚のボードについ
て、約772kg/92.9m2）が必要とされる。例えば、軽量の
充填材および発泡体を含むことによって密度を低下させ
た壁張り用材を得ることができる。しかし、典型的に
は、壁張り用材が0.5インチのボードについて1700ポン
ド/1000平方フィート（1.27cm厚のボードについて、約7
71kg/92.9m2）以下の密度を有するように設計される場
合、その得られる強度は、市販のために許容されるもの
ではない。
【００１２】 従って、公知の方法によって製造される石膏壁張り用
材の重量および密度より小さい重量および密度を有する
高強度の石膏壁張り用材を製造することは好ましい。重
量および密度の小さなボードは、産業基準を満たし、よ
り重量のある壁張り用材と同じような強度またはそれ以
上の強度を有しなければならない。そのような壁張り用
材はまた、従来の高速度の製造装置を使用することによ
って製造することができ、他の好ましくない副作用に悩
まされてはならない。例えば、そのような高強度壁張り
用材は、合理的な時間で凝固および乾燥が可能でなけれ
ばならない。
【００１３】 米国特許4002713は、少なくとも104℃のガラス転移温
度を有する、無機質のセメントとビニル重合体または共
重合体を含むコンクリートとモルタルを開示している。
硬化は、初期の凝固の後、温度を上げて行われる。
【００１４】 米国特許4988390は、水を吸収するときに微細に分離
したビーズの形態を保持するポリマーと、石膏粉末を混
合することによって製造される石膏品を開示している。
【００１５】 米国特許5631312は、陰イオン共重合体に基づく合成
樹脂乳剤と石膏半水和物からなる床塗装用成分を開示し
ている。
【００１６】 米国特許4051291は、紙−コア間の境界に接着剤を閉
じこめることによってライナーがコアに結合される石膏
壁張り用材を開示している。接着剤は、生の状態におい
て結合ライナーに配置されるデンプンを含んでいる。
【００１７】 化学要点（第114巻、No.8）の要点No.68057bは、焼成
石膏と軽量骨材と繊維と水と水低減剤とアクリル共重合
乳剤を含む軽量石膏ボードを開示している。
【００１８】 日本国特許05078154は、ポルトランドセメントと高炉
スラグ粉末と飛灰および／またはシリカ蒸気と無水石膏
および／または石膏二水和物とナフタリンスルホン酸と
20〜80℃の転移温度を有するポリアクリレートに基づく
ポリマー分散剤を含む成分を開示している。
【発明の開示】 【発明が解決しようとする課題】
【００１９】 本発明の目的は、１つまたはそれ以上の上記の問題を
解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】 従って、本発明は、建築材料における使用に適する石
膏組成物を製造するための方法を提供する。この方法
は、硫酸カルシウム半水和物、水および強度増加剤を組
み合わせることを含む。このような強度増加剤はアクリ
ルポリマー乳剤（acrylic polymer emulsion）を含
む。このアクリルポリマー乳剤は、ガラス転移温度
（Tg）が約15℃以上であり、好ましくは約15〜60℃の範
囲内であり、より好ましくは約20〜60℃の範囲内であ
り、最も好ましくは約35〜60℃の範囲内にすべきであ
る。このアクリルポリマー乳剤は、実質的に二価カチオ
ンに対して安定であることが好ましい。
【００２１】 本発明の特徴に従い、硫酸カルシウム半水和物、水お
よび強度増強剤を混合して、スラリー形態のコア成分が
製造される。上記のように、強度増加剤は、ガラス転移
温度が約15℃以上のアクリルポリマー乳剤であり、その
詳細は以下に記載される。従来の壁張り用材のコア成分
もまた含むことができる。コア成分を２枚の紙製表装シ
ートの間に配置し、凝固させて壁張り用材を製造する。
【００２２】 本発明は、実質的に重量が軽くなっているが、有益な
強度特性を備えている壁張り用材製品の製造を可能にす
る。
【００２３】 本発明の他の目的および利点は、添付した請求の範囲
と関連させて、以下の詳細な説明から当業者には明らか
である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】 本発明により、石膏壁張り用材パネルの製造において
使用するのに適した、アクリルポリマー乳剤の形態であ
る強度増加剤を含むコア成分が提供される。本発明はさ
らに、上記のコア成分を使用することにより、大きな強
度対重量比を有する石膏壁張り用材の調製およびその使
用方法を提供する。
【００２５】 本発明のコア成分および壁張り用材を製造するための
好ましい方法は、最初に、乾燥成分を混合装置内で予備
混合することを含む。乾燥成分には、硫酸カルシウム半
水和物（化粧しっくい）、促進剤および保湿剤（例え
ば、デンプン）が含まれ、これらは下記に詳しく記載さ
れる。
【００２６】 乾燥成分は、ピン型混合装置でコア成分の湿潤（水
性）部分と一緒に混合される。この湿潤部分には、水と
紙パルプと必要に応じて添加される流動性増加剤との混
合物を含む第１の成分（紙パルプ溶液と呼ばれる）を含
むことができる。凝固遅延剤を含むことができる。紙パ
ルプ溶液は、コア成分の石膏スラリーを形成する水の主
要部分を提供する。第２の湿潤成分は、所望する場合、
上記の強度増強剤と発泡体と他の従来の添加剤との混合
物を含むことが好ましい。
【００２７】 製造したコア成分のスラリーを紙製表装シートの間に
配置し、サンドイッチを成形する。このコア成分を硬化
または凝固させる。それによって、硫酸カルシウム半水
和物が硫酸カルシウム二水和物に変換される。次いで、
その製品を乾燥して、硫酸カルシウム二水和物の生成反
応において消費されなかった余分な水を除くことが好ま
しい。（余分な水は、好ましくは、製造中のスラリーの
粘土を減少させるために含められる。） 凝固反応により石膏の結晶が生成し、この結晶を混合
することによって、壁張り用材コアに強度が付与され
る。その結晶−結晶間の相互作用は、石膏壁張り用材製
品の最終強度に重要である。本発明の方法によって、現
在入手可能な壁張り用材の結晶−結晶間相互作用よりも
大きな結晶−結晶間相互作用を有する壁張り用材を製造
することができる。
【００２８】 石膏の結晶はまた、好ましくは、表装紙の表面から突
出している紙の繊維と絡み合うのが好ましく、このよう
にして表装紙をコアに結合させる。このような結合もし
くは相互作用はまた、壁張り用材製品の強度を増大させ
る。本発明の成分はまた、好ましくは、紙−コア間の結
合が増大した壁張り用材を製造することができる。
【００２９】 本発明の方法は、ボードの重量および密度を実質的に
減少させるが、産業強度基準を満たす壁張り用材の製造
を可能にする。例としてのみではあるが、本発明の方法
は、（0.5インチ厚のボードにおいて）1000平方フイー
トあたり約1480ポンドの重量（1.27cm厚のボードについ
て約671kg/92.9m2）を有する高強度壁張り用材、および
場合によっては、それよりさらに軽い高強度壁張り用材
の製造を可能にする。
【００３０】 本発明の壁張り用材コア成分の好ましい成分をより詳
細に説明する。本発明の壁張り用材コア成分の第１成分
は、硫酸カルシウム半水和物、すなわち化粧しっくい
（CaSO4・1/2H2O）である。硫酸カルシウム半水和物
は、上記の方法によって製造することができる。硫酸カ
ルシウムは、カークオスマー化学技術百科事典第４版第
４巻の第812〜826頁に記載されている。
【００３１】 当業者によって知られているように、α−半水和物形
態およびβ−半水和物形態の２種類の硫酸カルシウム半
水和物が存在する。これらの２つの形態は、典型的に
は、異なる焼成プロセスによって製造され、構造的に幾
分か異なる。いずれのタイプの硫酸カルシウム半水和物
も、本発明での使用に適している。
【００３２】 他の乾燥成分をコア成分中に含むことが好ましい。そ
のような成分として、化粧しっくいの結晶成長速度およ
び凝固時間を特定の範囲内で制御するために使用される
促進剤が含まれる。適切な促進剤の例として、ボールミ
ル促進剤（BMA）および硫酸カリウムが挙げられるが、
多くの他のものが当業者には知られている。場合によっ
ては、本発明は、いくつかの強度増加添加剤の遅延作用
のために、多量の促進剤を必要とすることがある。
【００３３】 デンプンなどの保湿剤もまた、コア成分の凝固中に生
成する硫酸カルシウム二水和物の結晶の脱水を防止する
ために含まれる。いくつかの製品において、軽量の骨材
（例えば、膨張させたパーライトまたはバーミキュライ
ト）を含むことができる。
【００３４】 紙パルプの水性スラリーもしくは溶液もまたコア成分
に含まれる。パルプ溶液は、水および紙の繊維（紙パル
プ）を含み、遅延剤、トウモロコシでんぷん及び／また
は水酸化カリウムも含むことができる。遅延剤は、コア
成分の凝固時間を思いのままにするために、上記促進剤
と組み合わせて使用される。遅延剤は、典型的には、コ
ア成分の重量に対して（存在するとしても）非常に少な
い割合で、例えば約0.0007重量％が本発明において使用
される。
【００３５】 紙パルプ溶液はまた、スラリーの流動性を増大し及び
／またはスラリーに要求される水を減少する多数の添加
剤を１つ以上含むことができる。流動性増加剤および／
または水低減剤として使用される物質には、液体または
粉末のいずれかの形態で市販されている「リグノスルホ
ン酸塩」が含まれる。液体の形態で供給される薬剤は、
パルプ溶液での混合、または混合操作への直接的な添加
のいずれかを行うことができる。
【００３６】 パルプ溶液は、混合装置で、上記の成分を水と混合す
ることによって調製することができる。あるいは、ほん
の少量の水を使用して濃縮されたパルプ溶液を製造する
ことができる。この場合、コア混合に必要とされる水の
残りは、別の水の供給源により補われる。上記の再水和
反応に関して過剰な水は、コア成分に満足すべき流動性
を付与するために含むことが好ましい。典型的には、約
75重量部の水が、100重量部の化粧しっくいに対して使
用される。好ましくは、高剪断混合によって物質をどろ
どろにして、均一な溶液またはスラリーを生成する。パ
ルプ溶液を保持槽に移すことができ、そこから連続的に
コア成分の混合物に添加することができる。パルプ溶液
中の紙の繊維は、石膏壁張り用材の可撓性を増加するた
めに役立つ。繊維を用いることなく製造された石膏壁張
り用材は、典型的には、非常にもろく、取り扱い中に破
損しやすい。紙の繊維はまた、製造中において一様に乾
燥することを助けるとともに、取り付け時における釘の
受け入れおよび保持に関する最終的な壁張り用材製品の
能力を高める。
【００３７】 上記のように、コア成分の湿潤部分はまた、発泡体お
よび強度増加剤の両方を有する成分を含むことが好まし
い。
【００３８】 発泡体は、非常に小さな固体物質を含有する泡を使用
することによりコアの中に空気の隙間を導入するが、十
分な弾力性を有し混合操作での実質的な破壊に耐える。
このように、コアの密度を制御することができる。公知
の発泡剤が、液体形態または（粉末化された）フレーク
形態のいずれかで供給され、当該分野で公知の石けんか
ら製造することができる。
【００３９】 本発明の強度増加剤は、下記に記載される、いくつか
の好ましい特性を有するアクリルポリマー乳剤を含み、
そのようなアクリルポリマー乳剤からなる。石膏壁張り
用材のコア成分に添加される場合、アクリルポリマー乳
剤は、コア強度、紙−コア間の結合、および他の物理的
な特性を著しく増大させることができる。従って、必要
とされるボードの物理的特性を保持しながら、ボード密
度を低下させることができる。
【００４０】 本発明は特定のメカニズムに限定されず、そして本発
明の利点を達成するメカニズムは現時点では明確にされ
ていないが、アクリルポリマーは、硫酸カルシウム二水
和物の結晶間の接触空間に、そしてコア−紙の境界面で
のその結晶と紙の繊維との間の接触空間にも沈殿すると
考えられる。このポリマーは、接触している２つの要素
間の結合を強め、それらを結合して、アクリルポリマー
の非存在下で得ることができる強度よりも大きな強度を
付与する。
【００４１】 そのようなアクリルポリマー乳剤を選択する際の重要
な因子は、アクリルポリマー乳剤のガラス転移温度、す
なわち、Tgである。ガラス転移温度は、非晶質の物質が
もろいガラス状から可塑性状態に変化する温度である。
アクリリックス（Acrylics）およびその誘導体などの多
くのポリマーはこのような転移点を有し、少なくともあ
る場合において、この転移点は、それらのエステル基内
の炭素原子の数に関連していると考えられる。
【００４２】 ポリマー乳剤は、ガラス転移温度Tgが約15℃以上であ
り、好ましくは約15〜60℃の範囲内であり、より好まし
くは約20〜60℃の範囲内であり、最も好ましくは約35〜
60℃の範囲内にすべきである。
【００４３】 Tgの値が実質的に約15℃未満であるポリマー乳剤によ
って、不都合なことに、水蒸気透過防壁を蒸発面で形成
するコアを生じさせることが見出された。蒸発面は、そ
こに引き込まれた水が乾燥プロセス中に蒸発するコア表
面上またはコア表面下に存在する。水蒸気透過防壁は、
石膏壁張り用材内の水が合理的時間内に蒸発することを
妨げる薄膜がポリマーによって形成される場合に生成す
る。そのような薄膜は、石膏壁張り用材の乾燥を実質的
に一層困難にし、乾燥プロセスに必要とされるエネルギ
ーおよび費用を増大させる。従って、壁張り用材のコア
内で薄膜が生成することは望ましいことではない。従っ
て、本発明は、市販の製造装置および製造設備の使用を
可能にする。
【００４４】 いくつかのアクリルポリマー乳剤は、石膏壁張り用材
の製造プロセス中に遭遇する水性硫酸カルシウム環境に
おいて、他のポリマー乳剤よりも安定である。水性スラ
リー中の二価のカルシウムイオンはいくつかのポリマー
乳剤の性能に有害な影響を及ぼすため、ポリマー乳剤
は、カルシウムイオンに対して安定であるような成分に
調製すべきである。
【００４５】 例のみとしてではあるが、アクリルポリマーは、約30
0000〜700000の範囲の分子量を有する。しかし、この範
囲は変化し得ると考えられる。他の分子量を有するアク
リルポリマーも本発明において有用である。アクリルポ
リマーは、架橋体または非架橋体にすることができる。
【００４６】 本発明により使用されるポリマーは、好ましくは、水
酸化ナトリウム（NaOH）または他の不揮発性の中和剤で
中和され、より好ましくは、本質的に不揮発性中和剤か
らなる薬剤で中和される。水酸化アンモニウムは、アク
リルポリマーの中和剤において、実質的に含まれていな
いことが好ましい。なぜなら、実質的に含まれていれ
ば、製品に有害な影響を及ぼすことがあるからである。
最も好ましくは、中和剤は、アンモニウム塩または他の
アンモニア供給源を実質的に含まないのがよい。
【００４７】 本発明の使用に適する様々なアクリルポリマー乳剤は
市販されている。例えば、適切なポリマー乳剤として
は、ペンシルバニア州フイラデルフィアのロームアンド
ハース社（Rohm＆Haas Co.）の商標名ロプレックス（Rh
oplex）のもの（例えば、Rhoplex 55−521、Rhoplex
Ｅ−2409、およびRhoplex Ｂ−1162）が使用できる。
ロプレックス系列の他のポリマー乳剤がロームアンドハ
ース社により、RG2718、RG2719、RG2721およびKAK1868
と表示されている。他の適切なポリマー乳剤として、ミ
シガン州ミッドランドのダウケミカル社（Dow Chemical
Co.）のものを使用できる。
【００４８】 ポリマー乳剤は、約20〜80重量％のアクリルポリマ
ー、約20〜80重量％の水、約0.3重量％以下のアンモニ
ア水、および約0.1重量％未満の残差モノマーを含むこ
とができる。そのような乳剤は、約2.1〜11.0の範囲のp
H、および約1.0〜1.2の範囲の比重を有する。
【００４９】 本発明の強度増加剤は、最終製品において再水和され
る石膏の重量に対して、約0.25〜2.5％の範囲の比率の
固体を含むことが好ましく、より好ましくは約0.5〜2.0
％の範囲の固体を含み、最も好ましくは約0.5〜1.0％の
範囲の固体を含む。
【００５０】 石膏壁張り用材は、屋内の壁および天井を構成するた
めの使用に加えて、湿潤状態および屋外の使用にも適し
ている。屋外の外装ボードおよび耐水性ボードのコアを
製造する際に、様々な物質を、ボードの水吸収抵抗性を
増大させるためにコア中に混合することができる。有用
な物質には、シリコーンの撥水剤、ワックスおよびアス
ファルト乳剤が含まれる。これらの物質は、典型的に
は、ボードコアへの混合を容易にするために水乳剤とし
て供給される。これらの物質は、混合装置に直接添加す
るか、または混合装置に添加する前のパルプ溶液に混合
することができる。
【００５１】 壁張り用材において使用される成分（強度増加剤は除
く）の一般的な範囲を、２つのサンプル処方と合わせて
下記の表１に示す。
【００５２】
【表１】
【実施例】
【００５３】 本発明の有利な効果を明らかにするために、比較試験
を行った。壁張り用材製品の強度を測定する１つの方法
は、ASTMC473「石膏ボード製品の物理的試験」によって
行われる釘引張り試験である。この試験は、「石膏壁張
り用材に関するASTMC36標準仕様」によって示される、
満足すべき（例えば、「合格」）製品を製造するため
に、最少引張り力の値が80ポンドまたは80ポンド（荷
重）（356ニュートン）を必要とする。
【００５４】 一般に、様々な石膏壁張り用材の対照サンプルは、ポ
リマー乳剤の未使用またはTgが本発明の範囲外にあるポ
リマー乳剤の使用のいずれかによって作製された（例え
ば、下記の表IIの「対照２」および「対照４」）。石膏
壁張り用材が、Tgの値が約15℃以上であるポリマー乳剤
を使用して本発明に従って作製された（例えば、表IIの
「発明Ｃ、Ａ、ＨおよびＤ」）。
【００５５】 表IIに、対照用のボードで得られる重量と比較して、
本発明によって達成することができる低減されたボード
重量を要約する。それらは、再水和された石膏の重量に
対して１重量％のポリマーを用いて行われた試験により
示される。表IIのボードの重量または密度は、0.5イン
チ厚のボードの1000平方フィート（1.27cm厚のボードの
92.9m2）について示されている。（明確にするために、
対照または比較のポリマー乳剤およびボードは数字によ
り示されているが、本発明のものは、表IIIに列記され
る文字によって示されている。）
【００５６】
【表２】
【００５７】 上記に示すように、対照のボードは、0.5インチのボ
ードについて1700ポンド/1000平方フィート（1.27cm厚
のボードについて771kg/92.9m2）の最少ボード重量で、
満足すべき釘引張り結果（80ポンドの荷重または356ニ
ュートン）を達成することができた。これとは対照的
に、本発明に従って作製されたボードは、1590ポンド/1
000平方フイート（721kg/92.9m2）の最少ボード重量
（発明Ｃ）から1480ポンド/1000平方フイート（671kg/9
2.9m2）の最少ボード重量（発明Ｄ）で、釘引張り試験
に関する80ポンドの荷重（356ニュートン）を達成する
ことができた。従って、本発明により、ポリマー添加剤
の未使用または本発明の範囲外にあるポリマーの使用の
いずれかによる壁張り用材を上回る強度対重量比を有す
る壁張り用材を提供し得ることが分かる。
【００５８】 比較試験を、以下に、より詳細に記載する。下記の表
IIIに、本発明の試験において使用された本発明のいく
つかの好ましいポリマー乳剤の特性を、その商品名と合
わせて記載する。次いで、その試験手順を記載する。
【００５９】
【表３】
【００６０】 実験Ｉ（RC−6994） 実験Ｉとして、表IIIに記載されるポリマー乳剤Ａ、
ＢまたはＣを含む壁張り用材を、ポリマー未処理または
本発明の範囲外にあるポリマー処理のいずれかを用いる
対照用のボードと比較した。
【００６１】 すべての試験ボードは、（市販品の処方に類似する）
表Ｉの一般的な処方によるコア処方を使用して作製さ
れ、化粧しっくい、デンプン、パルプ、水および発泡体
を含んでいる。この処方物は、促進剤および遅延剤を含
むことができる。ポリマーを、パルプ水または発泡体溶
液のいずれかに添加した。製造されたコア成分を、サン
プルボードを生成するために市販の紙製表装シートであ
る紙の覆い内に流し込んだ。ボードを成型した後、市販
の３ゾーンボード乾燥炉を模倣するようにプログラムさ
れた乾燥炉において、ほぼ乾燥するまでボードを乾燥し
た。乾燥の仕上げを109゜F（42.8℃）の乾燥機で行っ
た。この乾燥工程は、この乾燥プロセスによって試験に
影響するかもしれない焼成物を表面に生じさせないこと
を保証する。
【００６２】 次いで、製造されたボードを様々な強度特性について
試験した。釘引張り値を上記のASTM試験に従って測定し
た。釘引張り値は、10回の個々の釘引張りの高い方の６
回の平均値から得た。さらに、コア強度を、各ボードに
ついて圧縮値（コアP.S.I.）を得るために試験した。下
記に示す結果は、当業者に公知の汎用試験機を用いて行
った４回の圧縮試験の平均である。
【００６３】 さらに、２回の試験を、各ボードの90゜引張り力値を
測定するために行った。90゜引張り力試験は、紙の相対
的な強度、紙−コアの結合、および紙−コア境界または
紙−コア境界付近でのコア強度を測定するものである。
最初の引張り力試験（P.F.＠70/50）において、各ボー
ドは、最初に、70゜F（21.1℃）で相対湿度が50％の環
境中に24時間置かれる。ボードの紙表面に、万能ナイフ
を使用して、紙の端に向かって紙の強い方向に、幅が１
インチ（2.54cm）で４インチ（10.16cm）の長さに切れ
目を入れる。第２の切断として、コアの端から1/16イン
チ（1.59mm）の位置で、紙−コアの境界から1/4インチ
（6.35mm）の深さまで切れ目を入れる。これによって、
引張り試験装置への取り付けのために曲げられる、1/4
インチ×１インチ（6.35m×25.4mm）のつまみ部分がボ
ード端部に作られる。
【００６４】 このつまみ部分の一端はボードに取り付けられたまま
である。クランプを表面側の紙のつまみ部分に固定す
る。試験装置を使用して、ボードに対して90゜の角度で
（すなわち、直接上方に、または垂直に）、つまみ部分
が壊れるまでつまみ部分を引張り上げる。次いで、破壊
点において負荷された力をオンスまたはニュートン単位
で記録する。「結合パーセント」（または％結合）の値
は、90゜引張り力試験のそれぞれについて視覚的に測定
され、各試験後に残存している結合の量を評価するもの
である。
【００６５】 ２回目の引張り力試験（P.F.＠90/90）を同様に行う
が、ただし、各ボードは、最初に、試験の実施前の２時
間、90゜F（32.2℃）で相対湿度が90％の環境中に置か
れる。
【００６６】 引張り力および結合パーセントの結果は、ボードの前
面および背面の両方について２つの垂直な方向のそれぞ
れにおいて２回行った、８回の各試験の平均である。
【００６７】 各ポリマーについて、それ自身の対照ボードを用いて
別個の試験を行った。下記に示すように、データは、異
なるボードによる試験の比較が容易になるように標準化
されている（なぜなら、各試験における対照ボードは、
同じ結果を正確に出さなかったからである）。各試験に
関して、対照となるべきものには、100の標準化した数
字を割り当て、試験した各ボードの結果をそれに従って
調整した。これらの試験のすべてについて、高い値であ
るほど、強固な製品であることを示す。
【００６８】 下記の表に、各ボード、（もしあれば）ポリマー処
理、ポリマー処理の量および割合、ならびに試験結果を
記載する。
【００６９】
【表４】
【００７０】
【表４−１】
【００７１】
【表４−２】
【００７２】
【表４−３】
【００７３】
【表４−４】
【００７４】 本発明の処理を利用するボードは、典型的に、対照ボ
ード（すなわち、ポリマー未処理またはTgが−８℃以下
であるポリマーの処理の何れかを含む対照ボード）より
も性能が優れていることが表IVのデータから分かる。
【００７５】 未処理（すなわち、未標準化）データ（示さず）の分
析により、対照ボードは、満足すべき釘引張り試験結果
（すなわち、上記のように、80ポンド（356ニュート
ン）の荷重）を満たすために、（0.5インチのボードに
ついて）1000平方フィートあたり約1700ポンド（1.27cm
厚のボードについて771kg/92.9m2）のボード重量が必要
であった。これとは対照的に、本発明に従って作製さ
れ、ポリマー乳剤Ａを（コア重量に対して）約１％固体
の量で含むボードは、ボード重量を1000平方フイートあ
たり1575ポンド（714kg/92.9m2）に減少させることがで
きた。約1.5％固体の量で含まれるポリマー乳剤Ｂは、
ボード重量を1000平方フィートあたり1550ポンド（703k
g/92.9m2）に減少させることができた。約１％固体の量
で含まれるポリマー乳剤Ｃは、ボード重量を1000平方フ
ィートあたり1500ポンド（680kg/92.9m2）に減少させる
ことができた。これらの結果を、下記の表Ｖにまとめ
る。
【００７６】
【表５】
【００７７】 実験II 第２の実験として、10個の対照ボードを、表VIに示す
ように、ポリマー処理を何ら用いることなく作製した。
これらの対照ボードを、本発明に従って再水和した石膏
の重量に対して指示された割合で７つの異なるポリマー
乳剤を用いて作製された７つのボードと比較した。用い
たポリマー乳剤の処理を上記の表IIIに記載する。
【００７８】 実験Ｉの場合のように、製造されたボードを、釘の引
張り、コア圧縮強度、70゜Fおよび50％相対湿度での90
゜引張り力および結合パーセント、ならびに90゜Fおよ
び90％相対湿度での90゜引張り力および結合パーセント
ついて評価した。これらの試験を上記の方法に従って行
った。結果を下記の表VI〜表XIIIに示す：この場合、ボ
ード重量は、0.5インチボードの1000平方フイート（1.2
7cm厚のボードについて92.9m2）あたりの値である。
（データの標準化は行わなかった。）
【００７９】
【表６】
【００８０】
【表７】
【００８１】
【表８】
【００８２】
【表８−１】
【００８３】
【表９】
【００８４】
【表１０】
【００８５】
【表１１】
【００８６】
【表１１−１】
【００８７】
【表１２】
【００８８】
【表１２−１】
【００８９】
【表１３】
【００９０】
【表１３−１】
【００９１】 統計学的線形回帰分析を、水和された石膏の重量に対
して１％使用されたポリマー乳剤のいくつかに対して、
様々な釘引張り値を達成するために必要とされるボード
重量を計算するために、ボード重量および釘引張り試験
データについて行った。これらの結果を下記の表XIVに
示す。さらに、様々な釘引張り値を達成するために必要
とされるボード重量を、試験中に得られるデータのすべ
てに基づいて計算した。これらの結果を下記の表XVに示
す。
【００９２】
【表１４】
【００９３】
【表１５】
【００９４】 このように、本発明のアクリルポリマー乳剤が凝固可
能な石膏壁張り用材のコア成分に添加される場合、上記
のデータによって示されるように、凝固したコアは、
（ａ）著しく増大した内部強度、および（ｂ）著しく増
大した紙−コア間の結合を有することが分かった。従っ
て、ボードに必要とされる物理的特性を保持しながら、
ボード密度を減少させることができる。場合によって
は、ボード重量を、0.5インチ厚ボードの1000平方フィ
ートあたり1480ポンド（1.27cm厚のボードについて671k
g/92.9m2）もの低さにまで減少させることができる。壁
張り用材製品の他の特性はまた、本発明の方法の使用に
より改善することができ、そのような特性には横方向負
荷強度、耐たわみ性、およびコアの引張り強度が含まれ
る。さらに、本発明の方法は、好都合なことに、十分な
時間にわたり、これらの強度を付与することができる。
【００９５】 上記の詳細な説明は理解を明確にするためにのみなさ
れたものである。不必要な限定はすべきではない。なぜ
なら、本発明の範囲内にある変形は、当業者には明らか
であるからである。例えば、コア成分を混合する順序
は、製造される壁張り用材の特性に悪影響を及ぼすこと
なく変更することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キングストン， ラリー． ダブリュ ー. アメリカ合衆国 14120 ニューヨーク ノース トナワンダ ルイ ロード 1467 (56)参考文献 特開 昭54−11930（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−319147（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−10210（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−78154（ＪＰ，Ａ) 特公 平５−57226（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 7/00 - 28/36

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】以下のものを含む石膏壁張り用材パネル （ａ）第１の表装シートと第２の表装シートおよび （ｂ）該表装シートの間に配置されたコア ただし、該コアは硫酸カルシウム二水和物およびアクリ
    ルポリマー乳剤を含み、該乳剤は約15℃以上のガラス転
    移温度を有し、上記コアは約568.6kg/m3（約35.5ポンド
    ／立方フィート）以上約653.5kg/m3（約40.8ポンド／立
    方フィート）以下の密度を有する。
  2. 【請求項２】パネルが、（ａ）615.1kg/m3（0.5インチ
    厚パネルの1000平方フィートについて約1600ポンド、約
    38.4ポンド／立方フィート）未満の密度と（ｂ）少なく
    とも約356ニュートン（約80ポンド（荷重））の釘引張
    り値を有する請求の範囲第１項に記載の壁張り用材パネ
    ル。
  3. 【請求項３】パネルが（ａ）576.7kg/m3（0.5インチ厚
    パネルの1000平方フィートについて約1500ポンド、約3
    6.0ポンド／立方フィート）未満の密度と（ｂ）少なく
    とも約356ニュートン（約80ポンド（荷重））の釘引張
    り値を有する請求の範囲第１項に記載の壁張り用材パネ
    ル。
  4. 【請求項４】ガラス転移温度が約20〜60℃の範囲内にあ
    る請求の範囲第１項に記載の壁張り用材パネル。
  5. 【請求項５】ガラス転移温度が約35〜60℃の範囲内にあ
    る請求の範囲第１項に記載の壁張り用材パネル。
  6. 【請求項６】ガラス転移温度が約35℃である請求の範囲
    第１項に記載の壁張り用材パネル。
  7. 【請求項７】ガラス転移温度が約60℃である請求の範囲
    第１項に記載の壁張り用材パネル。
  8. 【請求項８】再水和される硫酸カルシウム半水和物の量
    に対して、ポリマー乳剤が約1.0〜2.0重量％含まれてい
    る請求の範囲第１項に記載の壁張り用材パネル。
  9. 【請求項９】ポリマーが約300000〜700000の範囲の分子
    量を有する請求の範囲第１項に記載の壁張り用材パネ
    ル。
  10. 【請求項１０】石膏壁張り用材パネルを製造する方法で
    あって、以下の工程を含む方法 （ａ）水、硫酸カルシウム半水和物、アクリルポリマー
    乳剤および発泡体を含むスラリーを生成する工程 ただし、該乳剤は約15℃以上のガラス転移温度を有し、 上記スラリーは少なくとも約48重量％の硫酸カルシウム
    半水和物を含む （ｂ）上記スラリーを混合する工程および （ｃ）該スラリーを表装シート上に配置する工程。
  11. 【請求項１１】ガラス転移温度が約15〜60℃の範囲内に
    ある請求の範囲第10項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】ポリマーが実質的に二価イオンに対して
    安定である請求の範囲第10項に記載の方法。
  13. 【請求項１３】再水和される硫酸カルシウム半水和物の
    量に対して、ポリマー乳剤が約1.0〜2.0重量％含まれて
    いる請求の範囲第10項に記載の方法。
  14. 【請求項１４】ポリマーが約300000〜700000の範囲の分
    子量を有する請求の範囲第10項に記載の方法。
  15. 【請求項１５】請求の範囲第10項に記載の方法によって
    製造される石膏壁張り用材パネル。
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