JP4990885B2 - 内装用ウォールボード及びその製造法 - Google Patents

Description

本発明は、両主要面がガラス繊維マットで表面仕上げされた改良石膏ボードに関する。更に詳しくは、本発明は、室内使用に適切な、一方の主要面がコーティングされたガラスマット（該ガラスマットは、第一の基本重量を有し、マットがレベル４の仕上げ（ＧＡ−２１４−９６）に適切な表面を有するように特定の直径及び長さのガラス繊維で作られている）で覆われ、そして他方の主要面が所望によりコーティングされたガラス繊維マット（該ガラス繊維マットは、ボードが許容可能な曲げ強さ特性を有するように、前記コーティングされたガラスマットよりも一般的に大きい第二の基本重量を有し、前記コーティングされたガラスマットの繊維より長い直径及び長い繊維長のガラス繊維で作られている）で覆われた石膏ボードに関する。

建築業界では、２枚の多層紙表面材のシートの間に挟まれた硬化石膏コアからなる石膏ボードが、住居、商業ビル及びその他の建造物の建設に広く使用されている。紙で表面仕上げされた石膏ボードの使用は、建物の屋内構造の最も一般的な仕上げ手段の一つになっている。紙で表面仕上げされた石膏ボードは、シートロック又はドライウォール（乾式壁）としても知られているが、通常約１．２２ｍ（4 ft.）×約２．４４ｍ（8 ft.）、又は約１．２２ｍ（4 ft.）×約３．６６ｍ（12 ft.）、典型的には１２．７ｍｍ（1/2″）又は約１５．８８ｍｍ（5/8″）の厚さの平らなシートとして製造（プレカット）されている。紙で表面仕上げされた石膏ボードのシートは、木製又は金属製の留め具に掛けて、室内の間仕切り又は壁、エレベータの昇降路、階段の吹き抜け、天井などにされる。

紙で表面仕上げされた従来の石膏ボードは、典型的にはスタッコのスラリー（焼き石膏スラリー、半水石膏スラリー）から製造される。このとき、２枚の多層紙表面材の間に該スラリーを入れ、硬化させる。紙で表面仕上げされた典型的な石膏ボードでは、２枚の多層紙表面材は、スラリーが硬化する間スラリーを収容／保持する働きをし、また、取り付け及び使用に必要な曲げ強さを提供する。硬化した石膏は、焼き石膏が水と反応して硫酸カルシウム二水和物を形成する際に得られる硬くて柔軟性のない生成物である。

ウォールボードの製造中、焼き石膏の水和に必要な水の量を超過した分の水は硬化中にスラリーから除去されなければならない。焼き石膏を水和するのに一定量の水が必要であるが、滑らかでさらさらしたスラリーを得るために、過剰の水、例えば焼き石膏を水和するのに実際必要とされる量のおよそ２倍、又はそれ以上の水が添加される。そのようなスラリーは、ボードコアの形成のために下部表面シート上に流し、その後堆積させるのに適切である。この過剰の水は、ボードが硬化し乾燥するに従って、主として表面シートを通って蒸発されなければならない。

石膏ボードは、典型的には、紙の表面材のロールを用いてエンドレスコンベヤで連続製品として製造される。ボードはその後の取扱いに対応するため個別の長さに切断され、次いで加熱乾燥器で該個別ボードが完全に乾燥するまで乾燥される。紙の表面材の品質が、該ボードの使用に適切な用途の種類と該ボードに使用できる表面処理を決定する。

紙で表面仕上げされた石膏ボードの製造に通常使用される紙の表面材は一般に二つのタイプからなる。室内に面することになるウォールボードの側に使用される表面材は多層構造物で、外側の層は通常良質なグレードの紙で構成される。こうすることにより、美的に容認できる様々な方法、特に塗装によって仕上げられる平滑な表面のボードが可能になる。内部の層は、ボードコアに接触する層も含めて、通常再パルプ化された新聞紙及びリサイクルされた段ボール箱から作られる。留め具に取り付けられることになるボードの裏側に使用される紙の表面材は、通常複数の層の低級紙、例えば再パルプ化された新聞紙及びリサイクルされた段ボール箱から作られる。

多層紙の表面材は、それらが独特の性質の組合せを提供するため長年使用されてきた。紙は硬化石膏、特にデンプンなどのバインダを添加された石膏と満足のいく結合を形成することができる。そのため、表面材は硬化石膏コアから容易に剥離することがない。前述のように、石膏スラリーの製造のために添加され、スタッコ（焼き石膏）とは化学結合しない水は、主にいずれかの表面シートから剥離を起こさずに蒸発されなければならない。紙は十分多孔性なので、石膏ボードの製造中、水蒸気を透過させることが可能である。紙はまた、最小限の表面の下準備でいくつかの方法、例えば壁紙の貼付又は特に塗装によって容易に仕上げられる平滑な表面も提供する。

紙は比較的廉価な表面材で、ウォールボードの製造工程に容易に使用されるが、欠点もある。特に耐湿性に関する欠点である。水分は紙で表面仕上げされたウォールボードに悪影響を及ぼしかねない。強度及びその他の構造的性質の劣化のほか、水分は（他の要因との組合せで）真菌（例えばカビを含む）の成長を助長しかねない。問題は（ある状況下では）、ある空間すなわちウォールボードの設置によって閉鎖されアクセス不能になる空間に関しては特に深刻である。

紙の表面材の代替として、石膏ボードは繊維マット（例えばガラス繊維のマット）を表面材として用いて製造することもできる。そのようなウォールボードの例としては、例えば米国特許第３，９９３，８２２号、米国特許第５，６４４，８８０号、米国特許第５，７９１，１０９号、米国特許第５，８８３，０２４号及び米国特許第６，００１，４９６号に記載されているようなものが含まれる。繊維状マット、特にガラス繊維マットは、耐水性の改良のほかに、強度及びその他の所望の構造的特性に著しい改良を与え得る。

米国特許出願第１０／９５７，７４５号（本願に引用して援用する）は、内装用の石膏ボード技術における最近の進歩について記載している。この特許出願によると、石膏ボードの少なくとも一つの主要面は、独特のコーティングが施された不織ガラスマットで表面仕上げされており、該ガラスマットは、得られるガラスマット表面仕上げ石膏ボードにおいて、市販の多層紙表面仕上げ石膏ボードと同様の様式でレベル４の仕上げに適切な表面、すなわち非常に平滑な表面を作り出すのに適している。

この結果は、石膏ボード製造用の表面材としてコーティングされた不織ガラス繊維マットを使用することによって達成される。該ガラス繊維マットは、約１１μｍ以下、及び好ましくは約８μｍ以上の直径を有し、６．３５〜１９．０５ｍｍ（1/4〜3/4 inch）の長さを有し、そして主として適切な柔軟性を有するアクリルバインダで一緒に結合されている繊維を含む、好ましくは本質的に該繊維からなる。ガラスマット上のコーティングは、（ｉ）鉱物顔料、（ｉｉ）ポリマー接着バインダ（これも好ましくはアクリルバインダ）及び場合によっては（ｉｉｉ）無機接着バインダ、を含む水性混合物を乾燥させることによって製造される。好ましくは、コーティングはガラスマットに、ガラスマットが石膏ボードの製造に使用される前に塗布される。そのようなマットはプレコートマットと呼ばれる。

この製品の開発初期には、室内（平滑）面に使用された実際のコーティングされたガラスマット表面材は、７５重量％の６．３５ｍｍ（1/4 inch）長と２５重量％の１９．０５ｍｍ（3/4 inch）長及び呼称直径１０〜１１μｍの、アクリルバインダで一緒に結合されたガラス繊維（Ｈ繊維）のブレンドを用いて製造されていた。このガラスマットは約０．０６８ｋｇ／ｍ^２（約1.4 pounds per 100 square feet）の基本重量（コーティングの塗布前）を有していた。石膏ボードの反対面もガラスマットで表面仕上げをされていた。この反対面に使用されたガラスマットもコーティングされたガラスマットで、約０．０６８ｋｇ／ｍ^２（約1.4 pounds per 100 square feet）の基本重量（コーティングの塗布前）を有していた。反対面用のガラスマットは、主に呼称直径約１３μｍを有する１９．０５ｍｍ（3/4 inch）の長さの、主として尿素−ホルムアルデヒドバインダで一緒に結合されたガラス繊維（Ｋ繊維）を用いて製造されていた。

米国特許第３，９９３，８２２号明細書 米国特許第５，６４４，８８０号明細書 米国特許第５，７９１，１０９号明細書 米国特許第５，８８３，０２４号明細書 米国特許第６，００１，４９６号明細書

この内装用石膏ボード製品の開発中に遭遇した二つの問題は、（１）上記ガラスマットを２つの主要面に用いて製造したボードの予期せぬ反り（反りは主にボードをオーブン乾燥器に通したときに発生した）、及び（２）許容可能な曲げ強さを有する完成ボードを一貫して製造できなかったこと、であった。

ボードの反りに関する問題は、特に長いボード、例えば約１．２２ｍ（4 ft.）×約３．６６ｍ（12 ft.）、厚さ約１５．９ｍｍ（5/8 inch）のボードを製造する際に多く見られた。反りは流れ方向（ＭＤ）におけるボードの湾曲として現れた。約１５．９ｍｍ（5/8 inch）のボードの場合、反りは非常に重度で、２枚のボードの室内面を面対面で積み重ねるような、一般に実践されているボードの末端テープ留めを、ボードを損傷させずに行えないほどであった。

更なる開発に基づいて、本発明の構成は、一貫した様式で反りのない所望の曲げ強さを有する内装用石膏ボード製品を提供できることが分かった。当該ボードは両主要面にガラスマットの表面材を有する。その一つはレベル４の仕上げ（ＧＡ−２１４−９６）に適切な平滑面を有するプレコートマットである。

平坦な第一の主要面と、平坦な第二の主要面とを有する石膏コアと；レベル４の仕上げに適切な、コーティングされた第１の不織ガラス繊維マット表面材であって、非コーティング側は前記石膏コアの前記平坦な第一の主要面に接着されて該面を覆い、前記コーティングされた第１の不織ガラス繊維マット表面材は、大部分が約８から約１１μｍの呼称繊維直径及び１／４から３／４インチの繊維長のガラス繊維を含み、前記コーティングされた第１の不織ガラス繊維マット表面材に含まれる前記ガラス繊維は、アクリルタイプの接着バインダを含む接着バインダで一緒に結合されており、前記コーティングされた第１の不織ガラス繊維マット表面材は、（ｉ）鉱物顔料、（ｉｉ）ポリマー接着バインダ、及び所望により（ｉｉｉ）無機接着バインダを含む乾燥水性混合物を含むコーティングを有しており、前記コーティングされた第１の不織ガラス繊維マット表面材は、前記コーティングの塗布前に約１．７から２．０ポンド毎１００平方フィートの基本重量を有する、コーティングされた第１の不織ガラス繊維マット表面材と；所望によりコーティングされた第２の不織ガラス繊維マット表面材であって、非コーティング側は前記石膏コアの前記平坦な第二の主要面に接着されて該面を覆い、前記所望によりコーティングされた第２の不織ガラス繊維マット表面材は、大部分が少なくとも約１３μｍであるが約１６μｍを超えない呼称繊維直径及び少なくとも約３／４インチであるが約１インチを超えない繊維長のガラス繊維を含み、前記コーティングされた第２の不織ガラス繊維マット表面材のガラス繊維は、アクリルタイプの接着バインダを含む接着バインダで一緒に結合されており、前記所望によりコーティングされた第２の不織ガラス繊維マット表面材は、所望による前記コーティングの塗布前に１．８から２．２ポンド毎１００平方フィートの基本重量を有する、所望によりコーティングされた第２の不織ガラス繊維マット表面材と；を含む、石膏ボードである。

本発明の特徴及び利点は、以下の本発明のある実施の形態のより詳細な説明から及び添付の図面に示されている通り明らかであろう。図面中、参照符号は各図面全体を通じて同一の部材を意味する。図面は正確な縮尺でなく、代わりに本発明の特徴を示すことに重きが置かれている。

本発明によれば、住居、商業ビル及びその他の建造物の室内空間の仕上げに適切な石膏ボードは、両主要面が不織ガラス繊維マットで表面仕上げされている。

石膏ボードの主要面の一つ、すなわち室内空間に面することになる表面は、レベル４の仕上げ（市販の多層紙で表面仕上げされた石膏ボードに匹敵する平滑さのレベル）に適切な、コーティングされた不織ガラスマット、すなわち非常に平滑な表面を有する表面材（すなわち、第１のマット）で表面仕上げされている。この結果は、石膏ボード製造用の表面材としてコーティングされた不織ガラス繊維マットを使用することによって達成される。該ガラス繊維マットは、約１１μｍ以下、及び好ましくは約８μｍ以上の呼称直径を有し、主として適切な柔軟性を有するアクリルタイプのバインダで一緒に結合された繊維を含む、好ましくは本質的に該繊維からなる。コーティングされたガラスマットを構成する繊維は、６．３５〜１９．０５ｍｍ（１／４〜３／４インチ）の繊維長も有し、コーティングされた不織ガラス繊維表面材は、コーティングの塗布前に約０．０８３〜約０．０９８ｋｇ／ｍ^２（約１．７〜２．０ポンド毎１００平方フィート）の基本重量を有する。

本発明に従って、石膏ボードの他方の主要面、すなわち支持留め具に面することになる表面は、少なくとも約１３μｍであるが約１６μｍを超えない呼称直径を有し、同じくアクリルタイプのバインダで一緒に結合されたガラス繊維から作られた、所望によりコーティングされた不織ガラスマット（すなわち第２のマット）で表面仕上げされている。所望によりコーティングされたガラスマットを構成する繊維は、少なくとも約１９．０５ｍｍ（約３／４インチ）で一般的には約２５．４ｍｍ（約１インチ）を超えない繊維長も有し、所望によりコーティングされた不織ガラス繊維表面材は、そのコーティングの塗布前に約０．０８８〜約０．１０８ｋｇ／ｍ²（about 1.8〜2.2 pounds per 100 square feet）、好ましくは少なくとも約０．０９３ｋｇ／ｍ²（1.9 pounds per 100 square feet）の、通常前記コーティングされた不織ガラスマット表面材（第１のマット）の基本重量より大きい基本重量（何らかのコーティングの塗布前）を有する。好ましくは、第２のマットの基本重量は、前記コーティングされた不織ガラスマット表面材（第１のマット）のコーティングされていない基本重量より、少なくとも約０．００２ｋｇ／ｍ²（0.05 pounds per 100 square feet）、より一般的には少なくとも約０．００７ｋｇ／ｍ²（0.15 pounds per 100 square feet）大きい。

本明細書中で使用している“呼称直径”という用語は、実質的には円形の断面を有していないかもしれない繊維の最小厚を言い、ほぼ平均の厚さの正規分布を有する繊維を包含することを意図する。

仕上げ用石膏ボードの様々なレベルは、ワシントンＤＣの石膏ボード協会（Gypsum Associates）から入手できる刊行物ＧＡ−２１４−９６、石膏ボード仕上げの推奨レベル（Recommended Levels of Gypsum Board Finish）（その全文を本願に引用して援用する）に記載されている。レベル４の仕上げは、典型的には、凹凸のない塗料、軽いテクスチャ又は壁紙をボード表面に適用することになる場合に指定される。従って、そのような表面は、そうした壁の仕上げが最小限の準備で適用でき、美的にも容認できるように適切に滑らかでなければならない。

本発明で石膏ボードの両主要面に使用するのに適切な不織ガラスマットは、ウェットレイド法（wet-laid process）によって製造できる。これは変形製紙機とみなすことができるような装置で実施される。ガラスマットを製造するためのウェットレイド法に関する記載はいくつかの米国特許に見つけることができる。例えば、米国特許第２，９０６，６６０号、３，０１２，９２９号、３，０５０，４２７号、３，１０３，４６１号、３，２２８，８２５号、３，７６０，４５８号、３，７６６，００３号、３，８３８，９９５号、３，９０５，０６７号、４，１１２，１７４号、４，１２９，６７４号、４，６８１，８０２号及び４，８１０，５７６号である。これらはいずれも本願に引用して援用する。不織ガラスマットの製造法は本発明の部分を構成しない。

一般に、不織ガラス繊維マットを製造するためのウェットレイド法は、まず、混合タンクで撹拌下、長さの短いガラス繊維の水性スラリー（業界で“白水”と呼ばれる）を形成し、次いで該スラリーを可動スクリーンに供給することを含む。該スクリーン上で繊維が網目化し、出来たてのウェットガラス繊維マットになる。この間に過剰の水は繊維のマットから分離される。

ワイヤシリンダ、フォードリニア（Fourdrinier）マシン、スティーブンスフォーマ（Stevens Former）、ハイドロフォーマ（Hydroformer）、ロトフォーマ（Roto Former）、デルタフォーマ（Deltaformer）、インバーフォーマ（Inver Former）及びベンチフォーマ（Venti Former）マシンなどのような機械がウェットレイドマットの形成に使用できる。このような装置では、スラリーはヘッドボックスから可動ワイヤスクリーン上に堆積される。吸引又は減圧によって水を除去し、ウェットレイドマットを得る。

ガラス繊維は一般的に水中によく分散しないので、ガラス繊維のために懸濁補助剤を用意するのが業界の慣行である。そのような懸濁補助剤又は分散剤は通常、水性媒体の粘度を増大する材料である。当該技術分野で従来使用されている適切な分散剤は、ポリアクリルアミド類、ヒドロキシエチルセルロース、エトキシル化アミン類及びアミンオキシド類などである。従来、界面活性剤、滑沢剤及び消泡剤のようなその他の添加剤も白水に添加されている。そのような薬剤は、例えば、ガラス繊維の湿潤性及び分散性をさらに補助する。

可動スクリーン又はシリンダに堆積された繊維スラリーは、通常吸引及び／又は減圧装置によって水を除去してシート様の不織繊維マットに加工される。続いて典型的にはマットに接着バインダが塗布される。接着バインダ組成物は通常水性の流体で、繊維状マットに直接浸み込ませ、その後直ちに固化又は硬化させると所望のマットの一体性（まとまり）が得られる。

本発明は、石膏ボードの両主要面に使用されるガラスマットにアクリルタイプのバインダを使用することに負うところが大きい。しかしながら、バインダを除いて、各マット自体の実際の構成は異なる。

室内空間に面することになる石膏コアの主要面に接着される不織マットの場合（第１のマット）、マットは、好ましくは約８μｍ以上、約１１μｍ以下の呼称直径を有するガラス繊維を用いて製造される。該ガラス繊維は、Ｅ、Ｃ、Ｔ又はＳ繊維、あるいは良好な強度及び耐久性を有するあらゆる公知タイプのガラス繊維であり得る。好ましくは大部分の割合の繊維、さらに好ましくは少なくとも約７５重量％（ｗｔ％）の繊維、なおさらに好ましくは本質的にすべての繊維（すなわち本質的に成る）は、約８μｍ以上、約１１μｍ以下の呼称直径を有する。さらに、不織第１マット中には約１３μｍを超える呼称直径を有する繊維は本質的にないのが好ましい（すなわちどの繊維もＫ繊維より大きくない）。例えば、第１のマットは、Ｈ及びＫ繊維のブレンドから製造できる（ただし、Ｈ繊維の重量パーセンテージの方が大きい、例えば７５ｗｔ％のＨ繊維と２５ｗｔ％のＫ繊維）。又は第１のマットは、主として約１０〜１１μｍの呼称直径を有する繊維から製造できる（すなわち、９５ｗｔ％を超える繊維が約１０〜１１μｍの呼称直径を有する（すなわち９５ｗｔ％がＨ繊維））。

約８μｍ未満の呼称直径を有するガラス繊維から製造されるマットの使用は望ましくない。なぜならば、そのようなマットの剥離強さ、接着能及びおそらくは多孔度（特にコーティング塗布後）のため、許容可能な石膏ボードの製造が妨げられると考えられるからである。他方、出願人は、約１１μｍを超える呼称繊維直径を有する繊維が多すぎるものから製造されたマットを使用すると、下記のようにコーティングの塗布後でも、許容可能な様式に仕上げることができない表面形態を有する、すなわち前述のようにレベル４の仕上げ技術に直ちに応じられるほど表面が平滑でない不織マットになると予想する。本発明での使用に適したガラスマットを製造するのに適切な、適当な直径の繊維は、例えばジョーンズ・マンビル及びオーウェンズ・コーニングから入手することができる。

全てではないにせよ第１のマットの製造に使用されるほとんどの繊維は、約６．３５〜約１９．０５ｍｍ（約1/4〜約3/4 inch）、さらに好ましくは約６．３５〜約１２．７ｍｍ（約1/4〜約1/2 inch）の長さも有するべきである。それより短い繊維はマットの形成をより困難にする。一方、長い繊維の割合が高すぎると、レベル４仕上げに適切な表面形態（平滑性）を有するマットの製造が妨害される。好ましくは、マットの製造に使用される繊維の少なくとも約７５ｗｔ％が約６．３５〜約１９．０５ｍｍ（約1/4〜約3/4 inch）、好ましくは約６．３５〜約１２．７ｍｍ（約1/4〜約1/2 inch）の長さを有する。さらに好ましくはマットの製造に使用される繊維の少なくとも約９０ｗｔ％が約６．３５〜約１９．０５ｍｍ（約1/4〜約3/4 inch）、好ましくは約６．３５〜約１２．７ｍｍ（約1/4〜約1/2 inch）の長さを有する。例えば、７５重量％の６．３５ｍｍ（1/4 inch）のＨ繊維（呼称直径約１０〜１１μｍ）と２５重量％の１９．０５ｍｍ（3/4 inch）のＨ繊維を用いて製造したマットが、適切な表面平滑性を有することが観察されている。

呼称繊維直径及び繊維長のほかに、第１の不織ガラス繊維マットが製造される単位表面積あたりの重量も、表面の性質（例えば平滑性）及び特に該マットから製造されるボードの性能に影響を及ぼす。従って、本発明の石膏ボードの製造に使用されるマットの適切性を決定する。更に詳しくは、不織ガラス繊維マット（第１のマット）は、少なくとも約０．０８３ｋｇ／ｍ^２（1.7 lb/100 ft.²）であるが約０．０９８ｋｇ／ｍ^２（2.0 lb/100 ft²）を超えない単位表面積あたりの重量（以後基本重量とも呼ぶ）、及び約０．６４〜約１．０２ｍｍ（約25〜約40 mils）の範囲の非圧縮マット厚で製造されるのが好ましい。約０．８４ｍｍ（約33 mils）の厚さが最も典型的である。約０．０８８ｋｇ／ｍ^２（約1.8 lb/100 ft.²）〜約０．０９３ｋｇ／ｍ^２（約1.9 lb/100 ft.²）の基本重量が好適で、約０．０８８ｋｇ／ｍ^２（約1.8 lb/100 ft.²）の基本重量が適切であることが示されている。

本発明の特に好適な実施の形態によれば、本発明に従って石膏ボードの製造に使用される不織繊維マットは、本質的に、実質的にランダムに分布した下記繊維からなる。すなわち、約１０〜１１μｍ（８μｍ以上）（好ましくは少なくとも９０ｗｔ％の繊維が約１０〜１１μｍの直径を有する）の呼称直径を有し、少なくとも７５ｗｔ％の繊維が約６．３５〜約１９．０５ｍ（約1/4〜約3/4 inch）の長さ、好ましくは約６．３５〜約１２．７ｍｍ（約1/4〜約1/2 inch）の長さを有し、好ましくは少なくとも９０ｗｔ％の繊維が約６．３５〜約１９．０５ｍｍ（約1/4〜約3/4 inch）、好ましくは約６．３５〜約１２．７ｍｍ（約1/4〜約1/2 inch）の長さを有し、そしてマットは約０．０８８ｋｇ／ｍ^２（約1.8 lb./100 sq.ft）の基本重量を有する。以下の実施例に示されているように、７５重量％の６．３５ｍｍ（1/4 inch）のＨ繊維と２５重量％の約１９．０５ｍｍ（3/4 inch）のＨ繊維から、約０．０８８ｋｇ／ｍ^２（約1.8 lb/100 sq. ft.）の基本重量で製造されたマットが特に適切である。

部屋の留め具に面することになる石膏コアの他方の主要面に接着される所望によりコーティングされた不織マット（第２のマット）は、少なくとも約１３μｍ（Ｋ繊維）であるが一般的に約１６μｍを超えない（Ｍ繊維）呼称直径を有するガラス繊維を用いて製造される。ここでも該ガラス繊維は、Ｅ、Ｃ、Ｔ又はＳ繊維、あるいは良好な強度及び耐久性を有するあらゆる公知タイプのガラス繊維であり得る。好ましくは大部分の割合の繊維、さらに好ましくは少なくとも約７５ｗｔ％の繊維、なおさらに好ましくは本質的にすべての繊維（すなわち本質的に成る）は、少なくとも約１３μｍの呼称直径を有する。ここでも不織第２マット中には約１６μｍを超える呼称直径を有する繊維は本質的にないのが好ましい。

第１のマットの場合と同様、呼称繊維直径及び繊維長のほかに、所望によりコーティングされた第２の不織ガラス繊維マットが製造される単位表面積あたりの重量も、該マットから製造されるボードの性能に影響を及ぼす。本発明によれば、不織ガラス繊維マット（第２のマット）は、約０．０８８〜約０．１０８ｋｇ／ｍ²（約1.8〜2.2 pounds per 100 square feet）、好ましくは少なくとも約０．０９３ｋｇ／ｍ²（1.9 pounds per 100 square feet）の単位表面積あたりの重量（以後基本重量とも呼び、マットに所望によるコーティングを塗布する前に測定される）を有し、その基本重量は通常、前記のコーティングされた不織ガラスマット表面材（第１のマット）の何らかのコーティング塗布前の基本重量よりも大きい。好ましくは、第２のマットの基本重量は、前記コーティングされた不織ガラスマット表面材（第１のマット）のコーティング前の基本重量より少なくとも約０．００２ｋｇ／ｍ²（0.05 pounds per 100 square feet）、より通常的には少なくとも約０．００７ｋｇ／ｍ²（0.15 pounds per 100 square feet）大きい。

第２のマットも、約０．６４〜約１．０２ｍｍ（about 25〜about 40 mils）の範囲の非圧縮マット厚を有し、約０．８４ｍｍ（33 mils）の厚さが最も典型的である。実施例に示されているように、本質的に１９．０５ｍｍ（3/4 inch）の長さのＫ繊維から作られ、約０．０９８ｋｇ／ｍ^２（2.0 lb/100 ft.²）の基本重量を有する第２のマットが適切であることが示されている。

本発明での使用に適切な不織マットは典型的には、何らかのコーティング塗布前に、約０．４２５ｍ^３／秒（900 cfm (cubic feet per minute)）未満、さらに好ましくは約０．３７８ｍ^３／秒（800 cfm）未満の通気性（試験法ＦＧ４３６−９１０を用いて測定、該試験法は本願に引用して援用する）を有することになるが、少なくとも約０．０４７ｍ^３／秒（100 cfm）の通気性を有する。

第１及び第２のマットはガラス繊維から製造されると記述してきたが、マットのガラス繊維の一部の代替として、類似寸法の合成繊維、例えばポリエステル繊維を少量含むことも可能である。例えば、２５ｗｔ％のガラス繊維を類似寸法のポリエステル繊維で置き換えることができる。そのような少量の合成繊維を有するガラスマットは、本明細書及び特許請求の範囲の意味の範囲内でガラスマットとみなされる。完全にガラス繊維を用いて製造されたマット、すなわち単独ガラス繊維マットが好適である。

最初のマット形成後、好ましくは水性の接着バインダを不織マットに塗布して一体的構造を創製する。通常尿素−ホルムアルデヒド（ＵＦ）樹脂が不織ガラス繊維マットに使用されているが、本発明の目的を実現するには、アクリルタイプの接着バインダを第１及び第２マットの両方に使用することが必要となる。アクリル系バインダは、石膏ボードの両主要面を仕上げる各マット用として、少なくとも５０ｗｔ％、好ましくは少なくとも７５ｗｔ％、さらに好ましくは少なくとも８０ｗｔ％及び少なくとも９０ｗｔ％まで、そして最も好ましくは単独のガラスマット接着剤を構成すべきである。接着バインダの残りの部分は尿素−ホルムアルデヒド樹脂又はメラミン−ホルムアルデヒド樹脂であってよい。しかしながら、室内用途の場合、マットからのホルムアルデヒドの放出又はガス発生の可能性を最小限にすることが望ましいことが多い。そのような場合、マット用バインダはほとんど独占的にアクリルタイプのバインダを用いて製造される。すなわち、ごく少量の尿素−ホルムアルデヒド樹脂がアクリルタイプのバインダの架橋に使用されるだけである。

アクリルタイプの接着バインダ（あるいはアクリルタイプのポリマー）は、アクリル酸、メタクリル酸及びそれらのエステル並びに関連誘導体の単位を含有するポリマー又はコポリマーである。そのようなポリマー及びコポリマーは、熱硬化性アクリルラテックス又は熱可塑性アクリルラテックス（弾性アクリルラテックスとしても知られる）のいずれかであり得る。熱硬化性及び熱可塑性アクリルタイプポリマーの両方のブレンド、例えば熱可塑性及び熱硬化性ポリマーの等量ブレンドは、第１及び第２のマット用の接着バインダとして有利に使用することができる。そのようなポリマー及びコポリマーは周知であり、広く市販されている。従って、そのようなポリマーについては詳細に記載する必要がない。そのようなポリマー及びコポリマーは通常水性溶液に投入できるか、又は水性ラテックスエマルジョンとして供給される。

例えば、適切な接着剤、特に好適な水性ラテックス接着剤は、下記ポリマーを用いて乳化重合によって製造できると予想される。すなわち、（メト）アクリル酸（(meth)acrylic acid）（ここで慣例表現の（メト）アクリル（(meth)acrylic）はアクリル及びメタクリルの両方を包含することを意図する）、２−ヒドロキシエチル（メト）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メト）アクリレート、２−ヒドロキシブチル（メト）アクリレート、メチル（メト）アクリレート、エチル（メト）アクリレート、プロピル（メト）アクリレート、イソプロピル（メト）アクリレート、ブチル（メト）アクリレート、アミル（メト）アクリレート、イソブチル（メト）アクリレート、ｔ−ブチル（メト）アクリレート、ペンチル（メト）アクリレート、イソアミル（メト）アクリレート、ヘキシル（メト）アクリレート、ヘプチル（メト）アクリレート、オクチル（メト）アクリレート、イソオクチル（メト）アクリレート、２−エチルヘキシル（メト）アクリレート、ノニル（メト）アクリレート、デシル（メト）アクリレート、イソデシル（メト）アクリレート、ウンデシル（メト）アクリレート、ドデシル（メト）アクリレート、ラウリル（メト）アクリレート、オクタデシル（メト）アクリレート、ステアリル（メト）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メト）アクリレート、ブトキシエチル（メト）アクリレート、エトキシジエチレングリコール（メト）アクリレート、ベンジル（メト）アクリレート、シクロヘキシル（メト）アクリレート、フェノキシエチル（メト）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メト）アクリレート、プロピレングリコールモノ（メト）アクリレート、メトキシエチレングリコール（メト）アクリレート、エトキシエトキシエチル（メト）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール（メト）アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール（メト）アクリレート、ジシクロペンタジエン（メト）アクリレート、ジシクロペンタニル（メト）アクリレート、トリシクロデカニル（メト）アクリレート、イソボルニル（メト）アクリレート、及びボルニル（メト）アクリレートである。（メト）アクリルモノマーと共重合できるその他のモノマー（一般的に少量）は、スチレン、ジアセトン（メト）アクリルアミド、イソブトキシメチル（メト）アクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メト）アクリルアミド、ｔ−オクチル（メト）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチル（メト）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ジメチルアミノプロピル（メト）アクリルアミド、（メト）アクリロイルモルホリン；ビニルエーテル類、例えばヒドロキシブチルビニルエーテル、ラウリルビニルエーテル、セチルビニルエーテル、及び２−エチルヘキシルビニルエーテル；マレイン酸エステル類；フマル酸エステル類；及び類似化合物などである。

本発明のガラスマット表面仕上げ石膏ボードの製造に適切なガラスマットの製造に特に有用なアクリルタイプのポリマー及びコポリマーは、ラテックス材料として供給され、使用に際し、少なくとも約２０℃であるが約１１５℃を上回らないガラス転移温度（ＧＴＴ）を有する。従って、少なくとも約３０℃であるが約８５℃を上回らないガラス転移温度（ＧＴＴ）を有するアクリルタイプのポリマー及びコポリマーが特に適切であろう。約４０℃のＧＴＴを有するアクリルタイプのポリマー及びコポリマーが特に有用である。両マットに同じアクリルタイプの接着バインダを使用するのが好適であるが、各アクリルタイプの接着バインダのガラス転移温度（ＧＴＴ）が少なくとも約２０℃であるが約１１５℃を上回らない限り使用できる。接着バインダは、本発明の目的を達成するため、十分な柔軟性を持つべきである。

熱可塑性アクリルラテックス又は弾性アクリルラテックスとして入手できる一つの適切なアクリルタイプのポリマー又はコポリマーは、Ｒｈｏｐｌｅｘ（登録商標）ポリマー、例えばＲｈｏｐｌｅｘ（登録商標）ＧＬ−６１８である（いずれもローム・アンド・ハース・カンパニから入手可能）。Ｒｈｏｐｌｅｘ（登録商標）ＧＬ−６１８は約３６℃のＧＴＴを有している。熱硬化性アクリルタイプポリマーであるローム・アンド・ハースのＴＳｅｔ（登録商標）アクリルラテックスポリマーも、特に熱可塑性又は弾性アクリルラテックスとおそらくは等量でブレンドした場合、使用できる。これらの熱硬化性材料は、ホルムアルデヒドを含まないポリアクリル熱硬化性樹脂とも呼ぶことができる。適切な熱硬化性アクリルラテックスは約１００℃＋のＧＬＴを有しうる。

アクリルタイプの接着バインダ（好ましくは水性）は、ウェットレイドの不織ガラス繊維マットに任意の適切な装置、例えばカーテンコータ又は浸漬及び絞りアプリケータを用いて塗布できる。乾燥及び硬化オーブン中で、ガラスマットは約１２１〜約１４９℃（約２５０〜３００°Ｆ）までの温度に通常１又は２分を超えない時間、多くの場合３０〜５０秒未満の時間加熱して乾燥させる。必要に応じて、接着剤を乾燥及び必要であれば硬化させる。接着剤は、一体性のある自立したマットを提供するのに足る量で塗布される。適切な量は前述の特許に記載されているが、具体的事例については日常的試験法によって決定できる。

不織ガラス繊維マットの形成後、室内空間に面するボードの主要面に接着されるマット（すなわち第１のマット）は、その一つの側にコーティングを施される。該コーティングは、乾燥した、好ましくは（ｉ）鉱物（無機）顔料又は充填剤、（ｉｉ）ポリマー接着（有機）バインダ及び所望により（ｉｉｉ）無機接着バインダの水性混合物である。他方（第２）のマットも所望によりそのようなコーティングを施してもよい。好ましくは、コーティングはガラスマットの片側（表面）に、該マットを本発明のガラスマット表面仕上げ石膏ボードの製造に使用する前に塗布される。典型的には、コーティングはマットを、引用成分を含有する水性混合物と接触させ、次いで該混合物を乾燥／硬化させることによって塗布する。

鉱物顔料と有機バインダの２つの必須成分（１００％）の乾燥重量ベースで、有機バインダ、通常ラテックス接着剤、好ましくは、アクリルタイプ接着剤は、コーティングの重量の少なくとも約１％、通常約２０％以下、ほとんどの場合約１７％未満を構成し、その残りは無機の鉱物顔料又は充填剤である。所望により、好ましくは乾燥（硬化）コーティングの総重量の少なくとも約０．５重量％であるが、コーティングの重量の約２０％以下を構成する無機バインダが存在することも可能である。鉱物顔料又は充填剤：ポリマー接着（有機）バインダの重量比は１５：１を上回り得る。時には２０：１を上回り得るが、通常は少なくとも約５：１である。

コーティングされたマットの製造に適切なコーティング組成物は、従って、３つの記載成分（１００％）の乾燥重量ベースで、約７５〜９９％、より通常的には約８０〜９５％の鉱物顔料又は充填剤、約０〜２０％、より通常的には約０〜１０％の無機接着剤、及び約１〜２０％、通常約１〜１７％、より通常的には約１〜１２％のポリマー接着剤（有機バインダ）を含有する。

前述のように、鉱物顔料又は充填剤はコーティング組成物の主要成分を構成する。本発明に有用なコーティングされたマットの製造に適切な鉱物顔料の例は、粒状石灰石（炭酸カルシウム）、粘土、砂、マイカ、タルク、石膏（硫酸カルシウム二水和物）、三水和アルミナ（ＡＴＨ）、酸化アンチモン、又はこれらの物質のいずれか２つ以上の組合せなどであるが、これらに限定されない。

鉱物顔料は通常粒状形で提供される。本発明で第１のマットとして使用するコーティングされたマットの製造に有効な鉱物顔料であるためには、顔料は少なくとも約９５％の顔料粒子が１００メッシュワイヤスクリーンを通過するような粒径を有するのが好ましい。好ましくは、顔料は、全てではないにせよほとんどの微粒子を除去した状態にする。コーティング組成物中に過剰量の微粒子が存在すると、コーティングされたマットの多孔度に悪影響を及ぼすことが観察されている。好適な鉱物顔料は平均粒径約４０μｍの石灰石である。そのような材料は、まとめて及び個別に、本願の残り部分を通じて鉱物顔料又は“充填剤”のどちらか一方で呼ばれる。

コーティングに使用される樹脂も、コーティングされたガラスマットの製造に鉱物充填剤と組み合わせて使用する場合には一定のレベルの多孔度を満たす必要がある。多孔度試験は、ガラスマットを水性コーティング剤でコーティングし、１１０℃（２３０°Ｆ）で２０分間乾燥させることによって製造された、コーティングされた試験マットを用いて実施される。コーティング剤は、充填剤、樹脂（通常ラテックス、好ましくはアクリルタイプのラテックス）、及び任意の所望による無機接着剤を合わせ、徹底的に（例えば約３０秒間）ブレンドすることによって製造される。水性製剤はマットに簡単なナイフアプリケータを用いて塗布し、ガラスマット約０．０９３ｍ^２（sq. ft.）当たり乾燥ベースの重量で約０．０２２ｋｇのコーティングを得ることができる。

マットコーティングの塗布及び硬化後の多孔度試験は、ＴＡＰＰＩ Ｔ４６０、すなわち紙の空気抵抗を測定するガーレイ（Gurley）法の手順の変形法である。この方法では、コーティングされたマット（５０．８ｍｍ（2 inches）×１２７ｍｍ（5 inches））を、ガーレイデンソメータ（Gurley Densometer）、モデル４１１０の約６．４５ｃｍ^２（1 in²）のオリフィスプレート間にクランプで留める。内筒を放し、それ自身の重量で降下させ（すなわち重力のみによって）、そして内筒が装置の外筒に入った瞬間から内筒の１００ｍＬの印が外筒に到達（進入）するまでの経過時間を記録する（秒で測定される）。次に、サンプルを反対方向に向けて（配向させて）この試験を繰り返す。

秒で報告された多孔度は、各サンプルにつき２回の繰返しの平均で構成される。適切なプレコートガラス繊維マットは、約４５秒未満、好ましくは約３０秒未満、さらに好ましくは約２０秒未満の多孔度を示す。多孔度が約４５秒を上回ると、コーティングされたマットと石膏コアの接合面は、ボードの硬化中水蒸気が逃げ道を探すため、剥離（すなわちブリスター形成）のリスクが高くなる。多孔度はまた、ボード製造中の石膏スラリーの表面にじみを最小限に抑えるために約２秒を超えるのが好ましい。

何らかの天然無機接着バインダを本来含有している充填剤材料がコーティングされたマットの製造に使用できる。そのような充填剤の例は、一部は天然バインダでリストアップされているが、以下のものを含む（これらに限定されない）。すなわち、生石灰（ＣａＯ）を含有する石灰石、ケイ酸カルシウムを含有する粘土、ケイ酸カルシウムを含有する砂、水酸化アルミニウムを含有する三水和アルミナ、セメント質のフライアッシュ及び硫酸又は塩化マグネシウムのいずれか又は両方を含有する酸化マグネシウムなどである。水和のレベルに応じて、石膏は鉱物顔料にも無機接着バインダにもなりうる。しかし、石膏は水に微溶性であること、固体形は結晶性であることが、石膏をバインダとしては脆く弱いものにしている。結果的に、石膏は無機接着バインダとして使用するには一般的に好適でない。

無機接着バインダを成分として本来的に含み、水和によって硬化する充填剤は、火炎抑制剤としても有益に作用する。例えば、三水和アルミナ（ＡＴＨ）、硫酸カルシウム（石膏）、及びマグネシウムのオキシ塩化物及びオキシ硫酸塩はいずれもそれらの分子構造内に結合された水分子を持っている。結晶水又は水和水と呼ばれるこの水は、十分な加熱で放出されるので、実際的に火炎を抑制する。

前段落で記載したような性質を有する低コストの無機鉱物顔料は、従ってコーティング混合物に３つの重量な貢献をする。すなわち、充填剤、バインダ、及び火炎抑制剤としての貢献である。

コーティング組成物に使用するためのポリマーバインダの例は、スチレン−ブタジエン−ゴム（ＳＢＲ）、スチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）、エチレン−ビニル−クロリド（ＥＶＣｌ）、ポリ−ビニリデン−クロリド（ＰＶｄＣｌ）及びポリ（ビニリデン）コポリマー、改質ポリ−ビニル−クロリド（ＰＶＣ）、ポリ−ビニル−アルコール（ＰＶＯＨ）、エチレン−ビニル−アセテート（ＥＶＡ）、ポリ−ビニル−アセテート（ＰＶＡ）並びにアクリル酸、メタクリル酸、それらのエステル及びその誘導体の単位を含有するポリマー及びコポリマー（アクリルタイプポリマー）、例えばスチレン−アクリレートコポリマーなどであるが、これらに限定されない。全てでないにせよ大部分のこれらの材料は
ラテックス剤として入手可能である。アクリルタイプのラテックスポリマーが一般に好適である。

２つの必須成分と１つの所望による成分のほかに、水性コーティング組成物は、所望の流動学的性質（例えば粘度）を該組成物に付与するに足る量の水も含む。これは、マットのガラス繊維（ガラス繊維マットの隙間内の繊維も含む）の表面への該組成物の選択された塗布形態及び該表面上での該組成物の保持のために適切である。他の所望による成分、例えば着色剤（例えば顔料）、増粘剤又はレオロジー調節剤、消泡剤、分散剤及び保存剤も含む。一般に水性コーティング剤の固形分は約４５〜８５重量％である。他の成分を使用する場合、コーティング組成物中のその総量は、典型的には０．１〜５％の範囲であり、一般に主要な３つの記載成分の約２％を超えない。

水性コーティング組成物を繊維状マット基材に塗布するための任意の適切な方法がコーティングされたマットの製造に使用できる。例えば、ローラコーティング、カーテンコーティング、ナイフコーティング、スプレーコーティングなどである（これらの組合せも含む）。コーティングされたマット及び得られた石膏ボードに最良の性質を達成するために、コーティングは、コーティングされたガラス繊維マットの厚さの約３０％〜約５０％の深さにまで浸透してガラス繊維マットの繊維を包み込むように塗布される。これに関しては、２００４年３月１２日出願の米国特許出願第１０／７９８，８９１号、発明の名称「石膏ボードを作製するためのプレコートの使用（Use of Pre-Coated Mat for Preparing Gypsum Board）」を参照のこと（該出願特許は本願に引用して援用する）。水性コーティング組成物のマットへの塗布後、該組成物は通常熱によって乾燥され（硬化され）、コーティングされたガラス繊維マットが出来上がる。

プレコートマットが本発明のマットで表面仕上げされた石膏ボードの製造に最も有用であるためには、プレコートマットは巻き上げて連続シートのロールにできるほど柔軟であるのが好ましい。従って、プレコートマットは曲げると割れるほど堅くて脆いというようなことはあるべきでない。この目的を達成するためには、マットの無機接着バインダ含有量は、一般的にコーティングの全乾燥重量の約２０重量％を超えるべきでないように思われる。通常１０％未満である。同様にポリマーバインダも前述のように、コスト及びコーティングの可燃性を制限したいために、実際的な上限を有する。

繊維状マットの表面に塗布されるコーティングの量は通常、マットの表面（すなわちマットの表面を構成する繊維）をコーティング組成物でコーティングするに足る量であるべきである。第１のマット、すなわち室内に面することになるマットの場合、十分なコーティングを塗布してマットの表面がレベル４の仕上げにそのまま適切なものとなるようにする。必要なコーティングの量は、一部はマットの厚さによる。コーティングの厚さの測定は、コーティングが塗布される繊維状マット基材が平らでないため難しい。大雑把に言うと、コーティングの深さは少なくとも約０．２５ｍｍ（10 mils）であるべきであるが、ガラスマットが比較的薄く、コーティングが効率的に乾燥される場合、約０．１０ｍｍ（4 mils）ほどの薄さで十分であり得る。一般に、コーティングの深さ又は厚さは約０．７６ｍｍ（30 mils）を上回る必要はない。

本発明で使用されるコーティングされたガラス繊維マットは、記載の固体成分を含有する水性コーティング組成物を、繊維マットに乾燥重量ベースでマットの単位面積あたり少なくとも約０．０７３ｋｇ／ｍ^２（約15 lbs. per 1000 sq. ft.）、より通常的には約０．１４６〜０．２９３ｋｇ／ｍ^２（約30〜60 lbs. per 1000 sq. ft.）に相当する量で塗布することによって製造できる。通常、乾燥コーティングは、マットの単位面積あたり少なくとも約０．１９５ｋｇ／ｍ^２（40 lbs. per 1000 sq. ft.）、多くの場合ガラス繊維マットの厚さに応じて約０．１７１〜０．２６８ｋｇ／ｍ^２（約35〜55 lbs. per 1000 sq. ft.）に相当する量で存在する。いずれか特定の場合にそれより多い又は少ない量のコーティングが使用されることもあるが、大部分の用途ではコーティングの量はマットの単位面積あたり約０．１４６〜約０．２９３ｋｇ／ｍ^２（約30〜約60 lbs per 1000 sq. ft.）（乾燥ベースで）の範囲内に入ると考えられる。

水性コーティング組成物をマットに塗布後、該組成物を通常熱によって乾燥（硬化）し、コーティングを施されたマットを形成させる。これらの教示に従って製造されたコーティングされたマットは水蒸気を透過させることが可能である。本発明に従って第１のマットとしての使用に適切な一つのプレコートマットは、ガラス繊維マットを、アクリルタイプのバインダと小板タイプの粘土フィラーを含有する水性コーティング組成物でコーティングすることによって製造される。ガラス繊維マットは、約０．０８８ｋｇ／ｍ^２（1.8 lb./100 sq. ft.）の基本重量を有し、Ｈ繊維だけでできており、その７５重量％は長さ６．３５ｍｍ（1/4 inch）、２５重量％は長さ１９．０５ｍｍ（3/4 inch）で、弾性アクリルラテックス、例えばＲｈｏｐｌｅｘ（登録商標）ＧＬ−６１８アクリルラテックスと少量のＵ−Ｆ樹脂で架橋された熱硬化性アクリルラテックス、例えばローム・アンド・ハースのＴＳｅｔ（登録商標）アクリルラテックスのブレンドで一緒に結合されている。バインダは、コーティング塗布前のガラス繊維マットの約２０重量％を構成する。

図１は、本発明に従って製造されたウォールボード１０の断面図である。図１は正確な縮尺たることを意図しておらず、様々な角度、厚さ及びその他の寸法が、明確性及び本発明を説明する目的のために誇張されている。ウォールボード１０は石膏ボードのコア１２を有する。ウォールボード１０は、第一の主要面１４、二つのエッジ１６、及び第二の主要面１８を有する。第一の主要面１４は、その表面積全体（又は実質的に全体）をコーティングされた不織ガラスマット２２（第１のガラスマット）で覆われている。第二の主要面１８も不織ガラス繊維マット２４（第２のガラスマット）で覆われている。以下に記載のように、不織ガラスマット２２はプレコートされた不織ガラス繊維マットで、石膏コアとは反対側のマット表面上（すなわちマットの開放表面上）にコーティングが施されている。

特に住居の内装仕上げ用に製造されたウォールボードの場合、第一の主要面１４は好ましくは、エッジ１６に隣接する第一の主要面１４の辺縁部に沿って形成された造形領域２０を有する。ウォールボード１０は一つの具体的なテーパ形で示されているが、角形、面取り、円形のエッジ及びその他の形状（図示せず）を含む代替の形状も使用できる。第一の主要面１４は、その表面積全体（又は実質的に全体）をコーティングされたガラス繊維マット２２で覆われている。第二の主要面１８もガラス繊維マット材料２４で覆われている。マット材料２４は所望により、コーティングされたガラス繊維マットであってもよい。コーティングは石膏コアとは反対側のマット表面上（すなわち開放表面上）に施されている。マット材料２４は、エッジ１６を包む第１のマット２２の一部と重なっている。明白なことであるが、マット表面材を一緒に接合する代替の方法も可能である。

ウォールボード１０は、周知の通り、様々な厚さと異なる長さ及び幅で製造できる。典型的には１２．７ｍｍ（1/2 inch）及び約１５．８８ｍｍ（5/8 inch）の２種類の厚さのウォールボードが製造されている。一般的に約１．２２ｍ（4 feet）の幅で、約２．４４ｍ（8 feet）又は約３．６６ｍ（12 feet）のいずれかの長さである。１２．７ｍｍ（1/2 inch）の呼称厚ウォールボードの場合、一例のテーパは、約６３．５ｍｍ（2.5 inches）の幅ｗと約１．９１ｍｍ（.075 inches）の高さｈを有しうる。

本発明のウォールボード１０の石膏コア１２は、基本的には、紙で表面仕上げされた石膏ボード、ドライウォール、石膏ボード、石膏ラスボード及びシージング石膏ボードとして一般に知られている石膏構造製品に使用されているタイプのものである。本発明はいずれか特定のコア組成物に限定されない。そのような石膏製品のコアは、水と粉末無水硫酸カルシウム又は硫酸カルシウム半水和物（ＣａＳＯ_４・１／２Ｈ_２Ｏ）（焼き石膏としても知られる）とを混合して水性石膏スラリーを形成させ、次いで該スラリー混合物を水和又は硬化させて比較的硬い材料の硫酸カルシウム二水和物（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）にする。製品のコアは一般的に少なくとも約８５ｗｔ％の硬化石膏を含むが、本発明はいずれか特定のコア内石膏含有量に限定されない。

構造パネルの硬化石膏コアの製造原料となる組成物は、様々な任意の添加剤を含むことができる。例えば、石膏ボードに従来含まれている当業者に周知の添加剤などである。繰り返すが、本発明はいずれか公知の石膏コア添加剤に限定されたりそれを除外したりしない。そのような添加剤の例は、硬化促進剤、硬化遅延剤、発泡剤、補強繊維、及び分散剤などである。防かび剤も、それが望ましいと判断されれば添加することができる。コアの耐水性を改良するために、コアの製造原料となる石膏組成物に、水による劣化に抵抗する（例えば溶解に抵抗する）硬化石膏組成物の能力を改良する一つ以上の添加剤を含めることもできる。

ウォールボードは、石膏コアの耐水性を改良するための添加剤としてワックス又はワックスエマルジョンを含有することもできる。しかしながら、本発明はそれによって制限されない。石膏製品の耐水性の改良に有効であると報告されているその他の材料の例は以下のものを含む。すなわち、ポリ（ビニルアルコール）（少量のポリ（酢酸ビニル）を含む又は含まない）；樹脂酸金属塩；ワックス又はアスファルト又はそれらの混合物（通常エマルジョンとして供給される）；ワックス及び／又はアスファルトとコーンフラワー及び過マンガン酸カリウムの混合物；水不溶性熱可塑性有機材料、例えば、石油及び天然アスファルト、コールタール、及び熱可塑性合成樹脂、例えばポリ（酢酸ビニル）、ポリ（塩化ビニル）及び酢酸ビニルと塩化ビニルのコポリマー並びにアクリル樹脂；金属ロジン石鹸、水溶性アルカリ土類金属塩、及び残留燃料油の混合物；エマルジョンの形態の石油ワックスと残留燃料油、パインタール又はコールタールのいずれかとの混合物；残留燃料油及びロジンを含む混合物；芳香族イソシアネート類及びジイソシアネート類；有機水素−ポリシロキサン類、例えば米国特許第３，４５５，７１０号；３，６２３，８９５号；４，１３６，６８７号；４，４４７，４９８号；及び４，６４３，７７１号に参照されている種類のもの、シリコネート類、例えばダウ・コーニングからＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ ７７２として入手できるもの；ワックスエマルジョン及びワックス−アスファルトエマルジョン（それぞれ硫酸カリウム、アルカリ及びアルカリ土類アルミン酸塩類、及びポルトランドセメントのような材料を含む又は含まない）；ワックス−アスファルトエマルジョン（溶融ワックスとアスファルトのブレンドに油溶性、水分散性の乳化剤を加え、上記と、分散剤としてポリアリールメチレン縮合物のアルカリスルホン酸塩を含有するカゼイン溶液とを混合することによって製造される）、などである。これらの添加剤の混合物も使用できる。これらの種類の材料の中でポリ（メチル水素−シロキサン）が特に好適である。使用される場合、有機ポリシロキサンの量は少なくとも約０．２ｗｔ％であるべきである。前述のように、いずれか特別の耐水添加剤の使用は任意である。

典型的には、不織ガラス繊維マットで表面仕上げされた石膏ボードのコアは、約６４１〜約８８１ｋｇ／ｍ^３（約40〜約55 lbs. per cu. ft.）、より通常的には７３７〜約８０１ｋｇ／ｍ^３（約46〜約50 lbs. per cu. ft.）の密度を有する。当然ながら、これより高い又は低い密度を有するコアも、所望であれば特別の用途に使用できる。所定密度のコアの製造は、公知技術を用いることによって、例えば適当な量の泡沫（石鹸）をコアが形成される水性石膏スラリーに導入することによって又は成形によって達成できる。

本発明によれば、図１に示されているように、石膏ボード１０のコア１２の一つの表面は不織ガラス繊維マット２２で表面仕上げされている。不織ガラス繊維マットは、前述のように最初に製造され、次いでプレコートされて該マットをレベル４の仕上げ技術に直接適するようにしている。同時にコーティングは表面材及び得られるボードを耐水性にもしている。コーティングは十分に多孔性で、石膏コアが製造される水性石膏スラリー中の水を、ボードの製造中に蒸気の状態でそこから蒸発させることができる。コーティングされたマットは前もって製造されており、ボードの製作に使用される。

本発明の一つの驚くべき側面は、アクリルタイプのバインダで一緒に結合された記載の繊維（呼称繊維直径及び繊維長、並びに好適な基本重量）の第１及び第２のマット（その一つはコーティングされている、好ましくはその両方がコーティングされている）が、適切なレベルの多孔度を提供できるということである。それによって、繊維状マット表面材の過剰な剥離を経験することなく、そしてボードの反りを経験することなく、従来の商業運転によって石膏ボードを連続的に製造することが可能になり、しかも、レベル４の仕上げ技術に直接適する表面特性（例えば平滑性）を有する完成ボードが得られる。

以下に更に詳細に記載するとおり、ウォールボードは、過剰の水を含有する水性石膏スラリーを形成させ、そして該石膏スラリーを水平に走るコーティングされたガラス繊維マットの可動ウェブ上に載せることによって効率的に製造できる。次に、別の水平に走る可動ガラス繊維ウェブ（第２のマット）を水性石膏スラリーの上部開放表面に載せる。初期の水和と最終的な加熱補助の後、過剰の水は、焼き石膏が水和し硬化するに従ってマットから蒸発する。

図２は、本発明による石膏ボードを製造するための従来の製造ラインの一部を示す略図である。従来の方式では、石膏コアを形成する乾燥成分は予備混合され、次いで一般にピンミキサと呼ばれているタイプのミキサに供給される（図示せず）。コアの製造に使用される水及び石鹸のようなその他の液体成分は計量されてピンミキサに投入され、そこで所望の乾燥成分と混合されて水性石膏スラリー４１となる。これがピンミキサの吐出導管４０から現れる。一般的に泡沫（石鹸）を例えばピンミキサ中のスラリーに添加して、得られるコアの密度を調節する。繰り返すが、石膏ボードのコア材料の製造法は本発明の本質的部分ではなく、様々な手順が都合よく使用できる。

スラリーは、吐出導管４０の一つ以上の出口から、水平に動く繊維状マット材料２２（コーティングされた第１のガラスマット）の連続ウェブ上に堆積される。堆積される量は当該技術分野で公知の様式で制御できる。マット材料２２はロール（図示せず）から、コーティングされた側を下にして、すなわち堆積される石膏スラリーを避けて供給される。石膏スラリー４１を受け取る前に、マット材料２２のウェブはローラ（図示せず）で平らにされ、一つ以上の刻み機（図示せず）によって刻み付けされる。刻み付けは、以下に記載のように、マット材料２２のサイドを上方に折り曲げてボードのエッジを形成するのに役立つ。

マット材料２２（第１のマット）と堆積された石膏スラリー４１は矢印Ｂの方向に移動する。マット２２の可動ウェブは、製作されるウォールボードの第一の表面シートを形成する。スラリーは少なくとも一部（好ましくはほんの一部）がマットの厚みに浸透し硬化する。硬化時、硬化石膏とガラス繊維マットの間に強力な接着結合が形成される。スラリーのマットへの部分浸透は、当該技術分野で公知の方法、例えばスラリーの粘度調節によって制御できる。

従来のウォールボード製造では、高密度の水性焼き石膏スラリーの比較的薄いコーティングを、一方又は両方の表面材の内面に、コアを形成する石膏の水性スラリーを塗布する前に塗布することも知られている。薄い石膏スラリーのコーティングを有する表面材を次いで主たるコアスラリーと一緒に挟んでウェットボードにする。同様にして、高密度の水性焼き石膏スラリーを石膏ボードの両エッジ（図１の１６）に沿って塗布することも知られている。これらの特徴は本発明による石膏ボードの製造に所望により使用できる。

石膏スラリー４１をマット材料２２のウェブ上に堆積させた後、該ウェブのエッジを、形成されるウォールボードのエッジの周りで徐々に折り曲げ（当業者に周知の装置を用いて）、サイド沿いのスラリー上面で終える。ロール（図示せず）から矢印Ｃの方向に供給される第２のガラス繊維マット２２は、石膏スラリー４１の上面に貼付され、通常（底部の）第１のマット材料２２のウェブの折り曲げられたエッジとごくわずかに重なる。

（頂部の）第２のマット２４を石膏スラリーの上面に貼付する前に、接着剤を第二の繊維状ウェブの、折り曲げられた第１のマットのエッジと重なり接触する部分に沿って塗布することもできる（接着剤の塗布は示さず）。本発明は使用される接着剤の種類によって制限されないが、好ましくは非デンプン系接着剤が使用される。一つの適切な接着剤はポリ（ビニルアルコール）ラテックス接着剤である。酢酸ビニルポリマー、特に加水分解されてポリビニルアルコールを形成する酢酸ビニルに基づく接着剤は、白色接着剤(white glue)として広く市販されている。（頂部の）ウェブ２４の貼付後、ガラス繊維マット、石膏スラリー及びガラス繊維マットの“サンドイッチ”は、プレート５０及び５２の間で所望のウォールボード厚にプレスされる。あるいは、ウェブとスラリーはローラ又は別の様式で所望の厚さにプレスされてもよい。スラリーと貼付された表面材料の連続サンドイッチは、コンベヤ（一つ又は複数）５４によって矢印Ｄの方向に運ばれる。スラリー４１は運ばれながら硬化する。

内装用ウォールボード製造の従来法は、製造ラインの下流に進むに従って、形成されていくウォールボードの底面のエッジに造形された領域を形成する。

形成後、そして石膏が十分に硬化した後、ウォールボードは典型的には所望の長さにカットされ乾燥される。テーパ形エッジの品質が乾燥中に低下するのを防止するため、ボードは一般的にひっくり返してから乾燥される。

従来の連続石膏ボード製造に通常使用される工業乾燥条件は、本発明によるウォールボードの製造にも使用できる（それによって制限されない）。乾燥条件の例は、約９３〜約３１６℃（約２００°〜約６００°Ｆ）の温度、約３０〜約６０分の乾燥時間、約２１．３〜約１８２．９直線ｍ／分（about 70 to about 600 linear feet per minute）のライン速度などである。

呼称径約１５．９ｍｍ（5/8 inch）の石膏ボード（約１．２２ｍ×約３．６６ｍ(4'×12')）を従来のウォールボード製造ラインで、様々なガラスマットを第１マット及び第２マットとして用いて製造した。ボードは、得られるウォールボードの性質に及ぼす異なるガラスマット表面材の構成の影響を評価するために、試験全体を通じて同一の石膏コア組成を用いて製造された。

添付の表１でマット１、２、３、４、５及び６と識別される６種類の異なる第一マットの構成を試験全体で使用した。マット１は、基本重量約０．０７３ｋｇ／ｍ^２（1.5 lbs/100 sq. ft.）で、Ｈ繊維のみ（呼称直径１０〜１１μｍ）（その２５ｗｔ％は１９．０５ｍｍ（3/4 inch）の長さ、その７５ｗｔ％は６．３５ｍｍ（1/4 inch）の長さ）、及びアクリルタイプのバインダ（弾性アクリルラテックスと少量の尿素−ホルムアルデヒド樹脂で架橋された熱硬化性アクリルラテックスの５０−５０（重量）のブレンドを含む）を用いて製造された。アクリル樹脂はローム・アンド・ハース製であった。マット２も、基本重量約０．０７３ｋｇ／ｍ^２（1.5 lbs/100 sq. ft.）で、マット１に使用したのと同じ分布のＨ繊維、及びメラミン−ホルムアルデヒド樹脂を添加されたローム・アンド・ハースの弾性アクリルラテックス（同じく５０−５０ブレンド）を用いて製造された。マット３は、基本重量約０．０７３ｋｇ／ｍ^２（1.5 lbs/100 sq. ft.）で、７５ｗｔ％のＨ繊維と２５ｗｔ％のＫ繊維（呼称直径１３μｍ）、及びローム・アンド・ハースの弾性アクリルラテックスと添加されたメラミン−ホルムアルデヒド樹脂のブレンドのバインダを用いて製造された。Ｈ繊維は長さ６．３５ｍｍ（1/4 inch）、Ｋ繊維は長さ１９．０５ｍｍ（3/4 inch）であった。マット４は、基本重量約０．０８８ｋｇ／ｍ^２（1.8 lbs/100 sq. ft.）で、７５ｗｔ％のＨ繊維と２５ｗｔ％のＫ繊維、及びローム・アンド・ハースの弾性アクリルラテックスと添加されたメラミン−ホルムアルデヒド樹脂のブレンドのバインダを用いて製造された。同じくＨ繊維は長さ６．３５ｍｍ（1/4 inch）、Ｋ繊維は長さ１９．０５ｍｍ（3/4 inch）であった。マット５は、基本重量約０．０８８ｋｇ／ｍ^２（1.8 lbs/100 sq. ft.）で、７５ｗｔ％のＨ繊維と２５ｗｔ％のＫ繊維、及びローム・アンド・ハースの弾性アクリルラテックスと少量の尿素−ホルムアルデヒド樹脂で架橋された熱硬化性アクリルラテックスの５０−５０（重量）のブレンドを用いて製造された。ここでもまたＨ繊維は長さ６．３５ｍｍ（1/4 inch）、Ｋ繊維は長さ１９．０５ｍｍ（3/4 inch）であった。最後に、マット６は、基本重量約０．０８８ｋｇ／ｍ^２（1.8 lbs/100 sq. ft.）で、Ｈ繊維のみ（その２５ｗｔ％は１９．０５ｍｍ（3/4 inch）の長さ、その７５ｗｔ％は６．３５ｍｍ（1/4 inch）の長さ）、及び弾性アクリルラテックスと熱硬化性アクリルラテックスのブレンドを用いて製造された。

全ての第１マットは、同じコーティング剤を用い、ほぼ同じコーティング基本重量でコーティングされた。

２種類の異なる第２のマットを試験に使用した。両マットとも同じアクリルタイプのバインダで結合された１９．０５ｍｍ（3/4 inch）のＫ繊維を用いて製造された。バインダは主に、ローム・アンド・ハースの弾性アクリルラテックスと熱硬化性アクリルラテックスの５０：５０ブレンドであった。表１でマットＡと指定されている第２のマットは、基本重量約０．０６９ｋｇ／ｍ^２（1.4 lbs/100 sq. ft.）で製造された。表１でマットＢと指定されている第２のマットは、基本重量約０．０９８ｋｇ／ｍ^２（2.0 lbs/100 sq. ft.）で製造された。どちらのマットも同じコーティング剤でコーティングされた。

全体としてボードは１２種類の異なるマットの組合せで製造された。表１に、製造された１２種類のマットの組合せのそれぞれの石膏ボードサンプルを５個ずつ試験して得られた曲げ特性の平均と合格基準との差を報告する。試験は次の４つの試験条件下で実施された。すなわち、試験Ｉ−第１のマットを上に向け、ボードに横方向（流れに直交する方向）に応力を加えた（合格基準＝１４０）；試験ＩＩ−第１のマットを下に向け、ボードに横方向に応力を加えた（合格基準＝１４０）；試験ＩＩＩ−第１のマットを上に向け、ボードに縦方向（流れ方向）に応力を加えた（合格基準＝１００）及び試験ＩＶ−第１のマットを下に向け、ボードに縦方向に応力を加えた（合格基準＝１００）（注：試験ＩとＩＩでは、マット５−マットＡの組合せのボードについては４個のサンプルしか試験しなかった）。ボードはユナイテッドテスター法Ｂ（United tester method B）を用い、ＡＳＴＭ標準１１７８に従って試験した。

表１の影付きボックスは、試験した複製サンプルの平均が各試験の合格基準を満たした例を識別している。表１に示されているように、試験した組合せのうち、最も一貫して適切な結果を提供する秀でた構成は、マット４−マットＢ、マット５−マットＢ及びマット６−マットＢの組合せであった。マット２−マットＢとマット３−マットＢの場合は、試験ＩＩで観察された基準からの分散の大きさが容認できない一貫性と判断された。

本発明をその特定の実施の形態に関連づけて記載してきたが、前述の記載及び実施例は説明を目的としたものであって、本発明の範囲を制限する意図はないことは理解されるであろう。その他の態様、利点及び変形は、本発明に関連する当業者には明白であろう。そうした態様及び変形も本発明の範囲に含まれるものであり、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。特に明記しない限り、全てのパーセンテージは重量による。本明細書全体を通じて、また特許請求の範囲において“約”という用語は＋又は−５％を包含するものとする。

本発明によるコーティングされたガラスマットで表面仕上げされたウォールボードの断面を示す極めて概略的な図である。 ウォールボードの製造ラインの一部を示す極めて概略的な図である。

符号の説明

１０ 石膏ボード（ウォールボード）、１２ 石膏コア、１４ 室内面（第一の主要面）、１６ エッジ、１８ 壁内空洞面（第二の主要面）、２０ 造形領域、２２ 第１のガラス繊維マット、２４ 第２のガラス繊維マット、４０ 吐出導管、５０ プレート、５２ プレート、５４ コンベヤ。

Claims (18)

1. 石膏ボードであって、
   平坦な第一の主要面と、平坦な第二の主要面とを有する石膏コアと；
   接着性ポリマーバインダで一緒に結合されたガラス繊維を含む、コーティングされた第１の不織ガラス繊維マット表面材であって、前記第１の不織ガラス繊維マット表面材は、前記石膏コアの前記平坦な第一の主要面に非コーティング側で接着され、前記コーティングされた第１の不織ガラス繊維マット表面材は、前記コーティングの塗布前に第一の基本重量を有する、コーティングされた第１の不織ガラス繊維マット表面材と；
   接着性ポリマーバインダで一緒に結合されたガラス繊維を含む、第２の不織ガラス繊維マット表面材であって、前記第２の不織ガラス繊維マット表面材は、コーティングされ、または非コーティングで前記石膏コアの前記平坦な第二の主要面に接着され、前記第２の不織ガラス繊維マット表面材は、何らかの前記コーティングの塗布前に第二の基本重量を有し、前記第二の基本重量は、前記第一の基本重量よりも大きい、第２の不織ガラス繊維マット表面材と、
   を含む、石膏ボード。
2. 前記コーティングされた第１の不織ガラス繊維マット表面材は、大部分が約８から約１１μｍの呼称繊維直径及び１／４から３／４インチの繊維長のガラス繊維を含み、
   前記接着性ポリマーバインダは、アクリルタイプの接着バインダを含み、
   前記コーティングされた第１の不織ガラス繊維マット表面材上のコーティングは、（ｉ）鉱物顔料、（ｉｉ）ポリマー接着バインダ、及び所望により（ｉｉｉ）無機接着バインダを含む乾燥水性混合物を含むコーティングを有しており、
   前記第一の基本重量は、前記コーティングの塗布前に１．７から２．０ポンド毎１００平方フィートであり、
   前記第２の不織ガラス繊維マット表面材は、大部分が少なくとも約１３μｍであるが約１６μｍを超えない呼称繊維直径及び少なくとも約３／４インチであるが約１インチを超えない繊維長のガラス繊維を含み、
   前記接着性ポリマーバインダは、アクリルタイプの接着バインダを含み、
   前記第二の基本重量は、何らかの前記コーティングの塗布前に１．８から２．２ポンド毎１００平方フィートであり、かつ、前記第一の基本重量よりも大きい、請求項１に記載の石膏ボード。
3. 前記石膏コアが、コアの耐水性を改良するための耐水添加剤を含む、請求項２に記載の石膏ボード。
4. 前記耐水添加剤が、ワックスエマルション、有機ポリシロキサン及びシリコネートの少なくとも１つを含む、請求項３に記載の石膏ボード。
5. 前記石膏コアが、さらに防かび剤を含む、請求項２に記載の石膏ボード。
6. 前記コーティングされた第１の不織ガラス繊維マット表面材のうち、前記ガラス繊維の少なくとも約７５ｗｔ％が、約８〜約１１μｍの呼称繊維直径を有し、
   前記コーティングされた第１の不織ガラス繊維マット表面材のうち、前記ガラス繊維の少なくとも約７５ｗｔ％が約１／４から１／２インチの繊維長を有する、請求項２に記載の石膏ボード。
7. 前記コーティングされた第１の不織ガラス繊維マット表面材が、何らかのコーティングの塗布前に１．７５から２．０ポンド毎１００平方フィートの基本重量を有する、請求項２に記載の石膏ボード。
8. 前記コーティングされた第１の不織ガラス繊維マット表面材が、約１．８５ポンド毎１００平方フィートの基本重量を有する、請求項７に記載の石膏ボード。
9. 前記コーティングされた第１の不織ガラス繊維マット表面材のうち、前記ガラス繊維の少なくとも９０ｗｔ％が、約１１μｍの呼称繊維直径を有し、
   前記コーティングされた第１の不織ガラス繊維マット表面材のうち、繊維の少なくとも９０ｗｔ％が、１／４から３／４インチの繊維長を有する、請求項２に記載の石膏ボード。
10. 前記アクリルタイプの接着バインダが、少なくとも約２０℃であるが約１１５℃を超えないガラス転移温度を有する、請求項７に記載の石膏ボード。
11. 前記アクリルタイプの接着バインダが、少なくとも約３０℃であるが約５５℃を超えないガラス転移温度を有する、請求項１０に記載の石膏ボード。
12. 前記アクリルタイプの接着バインダが、少なくとも約２０℃であるが約１１５℃を超えないガラス転移温度を有する、請求項９に記載の石膏ボード。
13. 前記アクリルタイプの接着バインダが、少なくとも約３０℃であるが約５５℃を超えないガラス転移温度を有する、請求項１２に記載の石膏ボード。
14. 前記第２の不織ガラス繊維マット表面材の前記基本重量が、前記第１の不織ガラス繊維マット表面材の前記基本重量より少なくとも０．０５ポンド毎１００平方フィート大きい、請求項２に記載の石膏ボード。
15. 前記第２の不織ガラス繊維マット表面材の前記基本重量が、前記第１の不織ガラス繊維マット表面材の前記基本重量より０．１５ポンド毎１００平方フィート大きい、請求項１４に記載の石膏ボード。
16. 前記第１の不織ガラス繊維マット表面材が、約１３μｍを超える呼称繊維直径を有する繊維を持たない、請求項２に記載の石膏ボード。
17. 前記第２の不織ガラス繊維マット表面材が、約１．９から２．２ポンド毎１００平方フィートの基本重量を有する、請求項１６に記載の石膏ボード。
18. 前記第２の不織ガラス繊維マット表面材が、約１６μｍを超える呼称直径を有する繊維を持たない、請求項１７に記載の石膏ボード。

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