JP4456209B2 - 改良された耐衝撃性を有する石膏・ファイバボード - Google Patents

Description

【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_４・１／２ Ｈ_２Ｏ）あるいは硫酸カルシウム硬石膏（ＣａＳＯ_４）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５，３２０，６７７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５，３２０，６７７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５，１３５，８０５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（６．４５１６平方センチ）当たり約５０〜約９０ポンド（約２２．７〜３６．３キログラム）の範囲内にある。
【０００６】
更にシャッファ等による米国特許第５，３４２，５６６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米国仮出願第６０／０７３，５０３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が付着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、“ＡＳＴＭ Ｅ６９５による軟質物体耐衝撃性”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。また、本発明の他の態様においては、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により、上記の目的を達成する。
【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（２．５４センチ）当たり６本の縦糸及び横糸を有し（ＡＳＴＭ Ｄ−３７７５）、平方ヤード（０．８４平方メートル）当たり４．５オンス（１２７．６グラム）の重量（ＡＤＴＭ Ｄ−３７７６）、厚さが０．０１６インチ（０．０４０６４センチ）（ＡＳＴＭ Ｄ−１７７７）、及び縦糸及び横糸がそれぞれインチ（２．５４センチ）当たり１５０及び２００ポンド（６８．０及び９０．７キログラム）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００３８／５０３が挙げられる。ベイックス００３８／５０３はインチ（２．５４センチ）当たり６本の縦糸とインチ（２．５４センチ）当たり５本の横糸を有し（ＡＳＴＭ Ｄ−３７７５）、平方ヤード（０．８４平方メートル）当たり４．２オンス（１１９．０グラム）の重量（ＡＤＴＭ Ｄ−３７７６）、厚さが０．０１６インチ（０．０４０６４センチ）（ＡＳＴＭ Ｄ−１７７７）、及び縦糸及び横糸がそれぞれインチ（２．５４センチ）当たり１５０及び１６５ポンド（６８．０及び７４．８キログラム）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（２．５４センチ）当たり６本の縦糸とインチ（２．５４センチ）当たり５本の横糸を有し（ＡＳＴＭ Ｄ−３７７５）、平方ヤード（０．８４平方メートル）当たり４．２オンス（１１９．０グラム）の重量（ＡＤＴＭ Ｄ−３７７６）、厚さが０．０１６インチ（０．０４０６４センチ）（ＡＳＴＭ Ｄ−１７７７）、及び縦糸及び横糸がそれぞれインチ（２．５４センチ）当たり１５０及び１６５ポンド（６８．０及び７４．８キログラム）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（２．５４センチ）当たり２．６本の縦糸とインチ（２．５４センチ）当たり２．６本の横糸を有し（ＡＳＴＭ Ｄ−３７７５）、平方ヤード（０．８４平方メートル）当たり４．６オンス（１３０．４グラム）の重量（ＡＤＴＭ Ｄ−３７７６）、厚さが０．０２６インチ（０．０６６０４センチ）（ＡＳＴＭ Ｄ−１７７７）、及び縦糸及び横糸がそれぞれインチ（２．５４センチ）当たり１５０及び１７４ポンド（６８．０及び７８．９キログラム）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_４・２Ｍ_２Ｏ_３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（０．０２８立方メートル）当たり約５〜１０ポンド（２．２７〜４．５４キログラム）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３Ａ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、３１３６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３１１４、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、３１６４、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３１２５、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１２０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３１４６、３１６６、３１７６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４０１０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４０１０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１２８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（２．５４センチ）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１２０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（数センチ）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４０１０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３１６６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（数センチ）から極限厚さに近い値まで（例えば３／８〜３／４インチ（０．９５２５〜１．９０５センチ））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（７．３２メートル）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（Building Officials Code Administrator International Inc）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（０．３１７５センチ）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 Ｅ１３６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（ＳＬＴ）、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（１．５８７５センチ）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（１．５８７５センチ）で、密度が立方フィート（０．０２８平方メートル）当たり５５ポンド（２４．９キログラム）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（０．３１７５センチ）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、不燃となる。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ＡＳＴＭ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（１．５８７５センチ）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趣旨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

Claims (19)

1. セルロース系ファイバ、焼き石膏及び水を混合して湿潤した前記セルロース系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ファイバグラスメッシュからなる補強メッシュを広げる工程と、前記成形ベルトの上部に前記補強メッシュを離間させる工程と、前記補強メッシュ上に前記混合物を広げて前記混合物の層を形成する工程と、前記混合物の一部を前記補強メッシュを経て前記成形ベルトへ通過させる工程と、前記層に水を付加する工程と、前記補強メッシュを前記混合物の前記層と共に圧縮して前記層の下面内に前記補強メッシュを埋め込み、結合した前記セルロース系ファイバ及び前記石膏からなり、前記補強メッシュが面内に埋め込まれたボードを成形する工程と、前記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. セルロース系ファイバ及び水を混合して湿潤した前記セルロース系ファイバの混合物を作成する工程と、前記湿潤したセルロース系ファイバを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ファイバグラスメッシュからなる補強メッシュを広げる工程と、前記成形ベルトの上部に前記補強メッシュを離間させる工程と、前記補強メッシュ上に前記混合配合物を広げて前記混合配合物の層を形成する工程と、前記混合配合物の一部を前記補強メッシュを経て前記成形ベルトへ通過させる工程と、前記層に水を付加する工程と、前記補強メッシュを前記混合配合物の前記層と共に圧縮して前記層の下面内に前記補強メッシュを埋め込み、結合した前記セルロース系ファイバ及び前記石膏からなり、前記補強メッシュが面内に埋め込まれた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. 前記補強メッシュを前記混合配合物の前記層と共に圧縮する前記工程の前に、前記混合配合物の一部を補強メッシュの開口部に通過させる工程をさらに包有する請求項２記載の方法。
4. 前記混合配合物を前記補強メッシュ上に置くとき前記補強メッシュを振動させる請求項２記載の方法。
5. 前記補強メッシュを前記混合配合物の前記層と共に圧縮する前記工程の前に、前記混合配合物の前記層に対し水を付加する工程をさらに包有する請求項２記載の方法。
6. セルロース系ファイバ及び水を混合して湿潤したセルロース系ファイバの混合物を作成する工程と、前記湿潤したセルロース系ファイバを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ファイバグラスメッシュからなる補強メッシュを広げる工程と、前記成形ベルトの上部に前記補強メッシュを離間させる工程と、前記補強メッシュ上に前記第１の配合物を広げて前記第１の配合物からなる第１の層を形成する工程と、前記第１の配合物の一部を前記補強メッシュを経て前記成形ベルトへ通過させる工程と、前記第１の配合物からなる前記第１の層に水を付加する工程と、低密度で多孔粒子混合物を水と混合して湿潤低密度多孔粒子を供給する工程と、前記湿潤低密度多孔粒子を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、前記第１の層に亘って前記第２の配合物を置き第２の層を形成する工程と、前記湿潤したセルロース系ファイバを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、前記第２の層に亘って前記第３の配合物を置き第３の層を形成する工程と、前記補強メッシュを前記第１、第２及び第３の層と共に圧縮して前記第１の層の面内に前記補強メッシュを埋め込み、結合した前記セルロース系ファイバ及び石膏からなり、前記補強メッシュが面内に埋め込まれた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。
7. 前記補強メッシュを前記混合配合物層と共に圧縮する前記工程の前に、前記第１の配合物の一部を前記補強メッシュの開口部に通過させる工程をさらに包有する請求項６の方法。
8. 前記第１の混合物を前記補強メッシュ上に置くとき前記補強メッシュを振動させる請求項６記載の方法。
9. 前記補強メッシュを前記第１、第２及び第３の層と共に圧縮する前記工程の前に、前記第１の配合物層に対し水を付加する工程をさらに包有する請求項６記載の方法。
10. 前記離間させる工程において、前記成形ベルトの上で前記補強メッシュの表面を前記補強メッシュを上動させるバー又はローラに接触させ、前記成形ベルトの表面上に前記補強メッシュを離間させる請求項１記載の方法。
11. 前記離間させる工程において、前記成形ベルトの上で前記補強メッシュの表面を前記補強メッシュを上動させる前記バーに接触させ、前記成形ベルトの表面上に前記補強メッシュを離間させる請求項１０記載の方法。
12. 開口を有する補強メッシュが巻かれるロールと、
    上面を有し、前記補強メッシュが巻かれる前記ロールからの前記補強メッシュが前記上面上に置かれる成形ベルトと、
    湿潤したセルロース系ファイバと乾燥した焼き石膏とを混合して湿潤した前記セルロース系ファイバと前記焼き石膏との混合物を作成し、前記成形ベルトの上面の上部に広げられた前記補強メッシュに前記混合物を広げて前記混合物からなる層を形成し、前記混合物の一部を前記補強メッシュの開口を経て前記成形ベルトへ通過させる混合ヘッドと、
    前記補強メッシュを前記成形ベルトの上部に離間させるための前記補強メッシュを上動させるバー又はロールと、
    前記層に対し水をさらに付加するための散布ノズルと、
    前記補強メッシュを前記混合物の前記層と共に圧縮して前記層の下面内に前記補強メッシュを埋め込み、結合した前記セルロース系ファイバ及び前記石膏からなり、前記補強メッシュが面内に埋め込まれたボードを形成する圧縮部と、
    前記圧縮部の下流にあり、前記ボードを乾燥して仕上げボードを製造するための乾燥機と、
    を備える、耐衝撃性を有する石膏・ファイバボードを製造するためのシステム。
13. 前記補強メッシュを上動させる前記バー又は前記ロールは、前記補強メッシュを前記成形ベルトの上部に離間させるために、前記補強メッシュの表面と接する請求項１２記載のシステム。
14. 前記補強メッシュを前記成形ベルトの上部に離間させるための前記補強メッシュを上動させる前記バーを備える請求項１３記載のシステム。
15. 前記混合ヘッドは、スパイクローラを有する請求項１２又は１４記載のシステム。
16. 開口を有する補強メッシュが巻かれるロールと、
    上面を有し、前記補強メッシュが巻かれる前記ロールからの前記補強メッシュが前記上面上に置かれる成形ベルトと、
    湿潤したセルロース系ファイバと乾燥した焼き石膏とを混合して湿潤した前記セルロース系ファイバと前記焼き石膏との第１の配合物を作成し、前記成形ベルトの上面の上部に広げられた前記補強メッシュに前記第１の配合物を広げて前記第１の混合物からなる第１の層を形成し、前記第１の配合物の一部を前記補強メッシュの開口を経て前記成形ベルトへ通過させる第１の混合ヘッドと、
    前記補強メッシュを前記成形ベルトの上部に離間させるための前記補強メッシュを上動させるバー又はロールと、
    前記第１の層に対し水をさらに付加するための散布ノズルと、
    湿潤低密度多孔粒子と乾燥した焼き石膏とを混合して第２の配合物を作成し、前記第１の層上に前記第２の配合物を広げて第２の層を形成する第２の混合ヘッドと、
    湿潤したセルロース系ファイバと乾燥した焼き石膏とを混合して第３の配合物を作成し、前記第２の層上に前記第３の配合物を広げて第３の層を形成する第３の混合ヘッドと、
    前記補強メッシュを前記第１、第２及び第３の層と共に圧縮して前記第１の層の下面内に前記補強メッシュを埋め込み、結合した前記セルロース系ファイバ及び前記石膏からなり、前記補強メッシュが面内に埋め込まれたボードを形成する圧縮部と、
    前記ボードを乾燥して仕上げボードを製造するための乾燥機と、
    を備える、耐衝撃性を有する石膏・ファイバボードを製造するためのシステム。
17. 前記第１の混合ヘッドは、スパイクローラを有する請求項１６記載のシステム。
18. 前記補強メッシュを上動させる前記バー又は前記ロールは、前記補強メッシュを前記成形ベルトの上部に離間させるために、前記補強メッシュの表面と接する請求項１６記載のシステム。
19. 前記補強メッシュを前記成形ベルトの上部に離間させるための前記補強メッシュを上動させる前記バーを備える請求項１６記載のシステム。

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