內(nèi)墻板和其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及內(nèi)墻板和其制造方法。本發(fā)明公開了一種適合于4級整飾的石膏墻板，其在一個主表面上具有涂覆的非織造第一玻璃纖維墊飾面材料和在另一個主表面上具有任選地涂覆的第二玻璃纖維墊。該第一玻璃纖維墊包含大部分標稱纖維直徑為8-11微米并且纖維長度為1/4-3/4英寸的纖維，并且具有約1.7lb/100ft2-約2.0lb/100ft2的基重；該第二玻璃纖維墊包含大部分標稱纖維直徑為至少13微米并且不超過約16微米并且纖維長度為3/4-1英寸的纖維，并且具有約1.8lb/100ft2-約2.2lb/100ft2的基重，并且其中這兩種非織造玻璃纖維墊中的纖維用丙烯酸類粘合劑粘結在一起。
【專利說明】內(nèi)墻板和其制造方法
[0001]本發(fā)明專利申請是申請?zhí)?00680014074.4、申請日2006年4月18日、發(fā)明名稱“內(nèi)墻板和其制造方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。
發(fā)明領域
[0002]本發(fā)明涉及一種在兩個主表面上用玻璃纖維墊飾面的改進的石膏墻板。更特別地，本發(fā)明涉及一種適合于內(nèi)部使用的石膏墻板，該墻板在一個主表面上覆蓋有由特定直徑和長度的玻璃纖維制成(使得該墊具有適合于4級整飾(Level4finishing) (GA-214-96)的表面)的、具有第一基重的涂覆的玻璃纖維墊，并且在其另一個主表面上覆蓋有具有第二、通常更高的基重并且由具有比所述涂覆的玻璃纖維墊的纖維更大直徑和更長長度的玻璃纖維制成的任選地涂覆的玻璃纖維墊，使得該墻板具有可接受的撓曲強度性能。
[0003]發(fā)明背景
[0004]建筑工業(yè)廣泛使用由凝固石膏芯層夾在兩片多層紙飾面材料之間構成的石膏墻板來構造住宅房屋、商業(yè)建筑和其它結構。使用紙飾面的石膏墻板已經(jīng)成為將建筑的內(nèi)部結構整飾的最常用方式之一。紙飾面的石膏墻板，也已知為紙面石膏板或干砌墻，通常被制成(預先切割成)4ft x8ft或者4ft xl2ft的通常具有1/2”或5/8”厚度的平板。紙飾面的石膏墻板的片材被懸掛在木質(zhì)或金屬立筋上以形成房間、電梯井、樓梯井、天花板等的內(nèi)隔墻或內(nèi)墻。
[0005]常規(guī)的紙飾面石膏墻板通常由灰泥漿(煅燒石膏漿、石膏半水合物漿)制成，其中將灰泥漿置于兩層的多層紙飾面之間并且使其凝固。在典型的紙飾面石膏墻板中，兩層的多層紙飾面在灰泥漿凝固的同時容納/限制了灰泥漿，并且提供了在安裝和使用中所要求的撓曲強度。當煅燒石膏與水反應以形成硫酸鈣二水合物時，得到的凝固石膏是硬的并且剛性的產(chǎn)品。
[0006]在墻板制造期間，必須在固化期間從灰泥漿中除去超過使煅燒石膏水合所需的水。盡管需要一定數(shù)量的水將煅燒石膏水合，但加入過量的水例如為實際需要用于將煅燒石膏水合的大約兩倍或更多倍以得到適合于運輸?shù)墓饣?、自由流動的灰泥漿并且然后沉積在底部飾面板上以形成板芯。當將板固化并且干燥時，該過量的水必須主要地穿過飾面板蒸發(fā)。
[0007]石膏墻板通常在采用紙飾面材料輥的循環(huán)不止的傳送帶上作為連續(xù)產(chǎn)品制造。將該板切割成分立的長度以適應于隨后的處理，并且然后在加熱干燥器中干燥直到分立的板完全干燥。紙飾面的質(zhì)量決定了適合于使用該板的應用的類型和可用于板上的表面處理。
[0008]通常用于制造紙飾面的石膏墻板的紙飾面通常由兩種組成。用于意在將房間內(nèi)部飾面的墻板側(cè)面上的飾面是多層結構，其中外層通常由較好等級的紙構成。這使得能夠以多種美學上可接受的方式，尤其是通過涂漆將光滑表面板整飾。內(nèi)層，包括與板芯接觸的層，通常由再制漿的新聞紙和再生的瓦楞紙箱制成。用于意在靠著立筋放置的板背面上的紙飾面通常由多層較低等級的紙，例如再制漿的新聞紙和瓦楞紙箱，制成。
[0009]多層紙飾面被長期使用，因為它們提供了獨特的性能組合。紙能夠與凝固石膏，特別是含有加入的粘合劑例如淀粉的石膏形成令人滿意的粘結，使得飾面不容易從凝固石膏芯層上分層。如上所述，被加入以制造石膏漿并且不與灰泥漿(煅燒石膏)化學結合的水必須主要地穿過任何飾面板蒸發(fā)而不造成分層。紙足夠多孔，使得在石膏墻板制造期間水蒸汽能夠滲透穿過紙。紙還具有可以多種方式例如伴隨著最少的表面處理通過施加墻紙或者尤其是通過涂漆而容易地整飾的光滑表面。
[0010]盡管紙是相對廉價的飾面材料并且在制造墻板的工藝中可容易地使用，但其也具有一些缺點，特別是就防潮性而言。濕氣會對紙飾面的墻板具有有害的作用。除了使強度和其它結構性能下降之外，濕氣(與其它因素結合)可以促進真菌(包括例如霉菌)的生長。就當安裝墻板時被密閉并且難以達到的某些空間而言，該問題可能(在某些情況下)特別尖銳。
[0011]作為紙飾面的一種替代選擇，還可以采用纖維墊(例如玻璃纖維墊)作為飾面材料制造石膏墻板。這類墻板的例子包括描述于例如美國專利3，993，822、美國專利5，644，880、美國專利5，791，109、美國專利5，883，024和美國專利6，001，496中的那些。除了提高的防水性之外，纖維墊并且尤其是玻璃纖維墊還可以提供強度和其它所需的結構特征的顯著改進。
[0012]美國專利申請序列號10/957，745(在此引入作為參考)描述了最近的用于內(nèi)部應用的石膏墻板技術的進展。根據(jù)該專利申請，石膏墻板的至少一個主表面被獨特的涂覆的非織造玻璃纖維墊飾面，所述玻璃纖維墊適合于在所得的玻璃纖維墊飾面的石膏板中產(chǎn)生適合于以與可商購獲得的多層紙飾面的石膏墻板相同方式進行4級整飾的表面，即非常光滑的表面。
[0013]該結果通過使用涂覆的非織造玻璃纖維墊作為用于制造石膏墻板的飾面材料而實現(xiàn)，該墊包括并且優(yōu)選基本上由直徑不大于約11微米并且優(yōu)選不小于約8微米、并且長度為1/4-3/4英寸的纖維組成，所述纖維主要地采用具有合適柔軟度的丙烯酸粘合劑粘結在一起。該玻璃纖維墊上的涂層通過將(i)礦物顏料、(ii)聚合物粘合劑(同樣優(yōu)選丙烯酸粘合劑)和任選的(iii)無機粘合劑的含水混合物干燥而制造。優(yōu)選地，在將該玻璃纖維墊用于制造石膏墻板之前將涂料涂覆在玻璃纖維墊上。這類墊被稱為預涂覆的墊。
[0014]在該產(chǎn)品的最初開發(fā)中，使用用丙烯酸粘合劑粘結在一起的、75wt% 1/4英寸長和25wt% 3/4英寸長、并且標稱10-11微米直徑的玻璃纖維(H纖維)的共混物制造用于內(nèi)(光滑)面上的實際涂覆的玻璃纖維墊飾面材料。該玻璃纖維墊具有約1.4磅/100平方英尺的基重(在涂覆涂料之前)。石膏板的相對表面也用玻璃纖維墊飾面。用于該相對表面上的玻璃纖維墊也是基重約1.4磅/100平方英尺(涂覆涂料之前)的涂覆的玻璃纖維墊。用于相對表面的玻璃纖維墊使用主要用脲-甲醛粘合劑粘結在一起的標稱直徑約13微米的主要地為3/4英寸長的玻璃纖維(K纖維)制造。
[0015]在該內(nèi)部石膏板產(chǎn)品的開發(fā)期間遇到的兩個問題是(I)用上述玻璃纖維墊制造的板在兩個主面上不可預期的扭曲(主要是在板通過烘箱干燥器時出現(xiàn)扭曲)，和(2)不能始終如一地制造具有可接受的撓曲強度的成品板。
[0016]當制造厚度為5/8英寸的較長的板例如4ft xl2ft的板時，板扭曲的問題特別普遍。該扭曲本身表現(xiàn)為板在縱向(MD)上的彎曲。在5/8板的情形中，扭曲非常嚴重以致于板的end taping—使得兩個板的內(nèi)表面面對面堆疊的常規(guī)實踐不能在不損壞板的情況下進行。
[0017]基于另外的開發(fā)，確定本發(fā)明的構造能夠以始終如一的方式提供具有所希望的撓曲強度、并且在兩個主表面上具有玻璃纖維墊飾面的不扭曲的內(nèi)部石膏墻板產(chǎn)品，該玻璃纖維墊飾面的其中一個是具有適合于4級整飾(GA-214-96)的光滑表面的預先涂覆的墊。
[0018]附圖簡述
[0019]本發(fā)明的特征和優(yōu)點將從以下本發(fā)明的某些實施方案的更詳細描述中明顯看出并且在附圖中解釋，在附圖中參考字符是指貫穿各個視圖的相同部分。這些附圖不成比例，當解釋本發(fā)明的特征時是強調(diào)而不是限制。
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明的涂覆的玻璃纖維墊飾面的墻板的高度示意性橫截面。
[0021]圖2是一部分墻板生產(chǎn)線的高度示意性圖示。
[0022]發(fā)明詳述
[0023]根據(jù)本發(fā)明的公開內(nèi)容，本發(fā)明涉及以下方面:
[0024]第I項.一種石膏墻板，其包括:
[0025]具有平坦的第一主面和平坦的第二主面的石膏芯層；
[0026]適合于4級整飾的涂覆的非織造第一玻璃纖維墊飾面材料，其通過未涂覆的側(cè)面粘結到該石膏芯層的平坦第一主面上并覆蓋該石膏芯層的平坦第一主面，其中該涂覆的非織造第一玻璃纖維墊飾面材料包括大部分標稱纖維直徑為約8-約11微米和纖維長度為1/4-3/4英寸的玻璃纖維，該涂覆的非織造第一玻璃纖維墊飾面材料的玻璃纖維采用包括丙烯酸類粘合劑的粘合劑粘結在一起，其中該涂覆的非織造第一玻璃纖維墊飾面材料具有包括干燥的含水混合物的涂層，該干燥的含水混合物包含:(i)礦物顏料、(?)聚合物粘合劑和任選的(iii)無機粘合劑，并且其中所述涂覆的非織造第一玻璃纖維墊飾面材料在涂覆涂料之前具有約1.7-約2.0磅/100平方英尺的基重；
[0027]任選地涂覆的非織造第二玻璃纖維墊飾面材料，其通過未涂覆的側(cè)面粘結到該石膏芯層的平坦第二主面上并覆蓋該石膏芯層的平坦第二主面，其中該任選地涂覆的非織造第二玻璃纖維墊飾面材料包括大部分標稱纖維直徑至少為約13微米但不大于約16微米、并且纖維長度至少為約3/4英寸但不大于約I英寸的玻璃纖維，該涂覆的非織造第二玻璃纖維墊飾面材料的玻璃纖維采用包括丙烯酸類粘合劑的粘合劑粘結在一起，并且其中所述任選地涂覆的非織造第二玻璃纖維墊飾面材料在涂覆任選的涂料之前具有1.8-2.2磅/100平方英尺的基重。
[0028]第2項.第I項的石膏墻板，其中該石膏芯層包括數(shù)量足以提高該芯層的防水性的防水添加劑。
[0029]第3項.第2項的石膏墻板，其中該防水添加劑包括蠟乳液、有機聚硅氧烷和siliconate中的至少一種。
[0030]第4項.第I項的石膏墻板，其中該石膏芯層進一步包括殺真菌劑。
[0031]第5項.第I項的石膏墻板，其中該涂覆的非織造第一玻璃纖維墊飾面材料的至少約75wt%的玻璃纖維具有約8-約11微米的標稱纖維直徑，并且該涂覆的非織造第一玻璃纖維墊飾面材料的至少約75wt%的玻璃纖維具有約1/4-約1/2英寸的纖維長度。
[0032]第6項.第I項的石膏墻板，其中該涂覆的非織造第一玻璃纖維墊飾面材料在涂覆任何涂料之前具有1.75-2.01b/100ft2的基重。[0033]第7項.第6項的石膏墻板，其中該涂覆的非織造第一玻璃纖維墊飾面材料具有約 1.851b/100ft2 的基重。
[0034]第8項.第I項的石膏墻板，其中該涂覆的非織造第一玻璃纖維墊飾面材料的至少90wt%的玻璃纖維具有約11微米的標稱纖維直徑，并且該涂覆的非織造第一玻璃纖維墊飾面材料的至少90wt%的纖維具有1/4-3/4英寸的纖維長度。
[0035]第9項.第6項的石膏墻板，其中該丙烯酸類粘合劑具有至少約20°C，但不高于約115°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
[0036]第10項.第9項的石膏墻板，其中該丙烯酸類粘合劑具有至少約30°C，但不高于約55°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
[0037]第11項.第8項的石膏墻板，其中該丙烯酸類粘合劑具有至少約20°C，但不高于約115°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
[0038]第12項.第11項的石膏墻板，其中該丙烯酸類粘合劑具有至少約30°C，但不高于約55°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
[0039]第13項.第I項的石膏墻板，其中第二個墊的基重大于第一個墊的基重。
[0040]第14項.第13項的石膏墻板，其中第二個墊的基重比第一個墊的基重大0.05磅/100平方英尺。
[0041]第15項.第14項的石膏墻板，其中第二個墊的基重比第一個墊的基重大0.15磅/100平方英尺。
[0042]第16項.第I項的石膏墻板，其中第一玻璃纖維墊不含標稱纖維直徑大于約13微米的纖維。
[0043]第17項.第16項的石膏墻板，其中第二玻璃纖維墊飾面材料具有約1.9-2.2磅/100平方英尺的基重。
[0044]第18項.第17項的石膏墻板，其中第二玻璃纖維墊不含標稱直徑大于約16微米的纖維。
[0045]根據(jù)本發(fā)明，適合于整飾住宅房屋、商業(yè)建筑和其它結構的內(nèi)部空間的石膏墻板在兩個主表面上用非織造玻璃纖維墊飾面。
[0046]石膏墻板的其中一個主表面，即意在面對房屋的內(nèi)部空間的表面，用適合于4級整飾的、光滑度可與商購獲得的多層紙飾面的石膏墻板相比的、涂覆的非織造玻璃纖維墊(即，具有非常光滑的表面的飾面)(即，第一個墊)飾面。該結果通過使用涂覆的非織造玻璃纖維墊作為用于制造石膏墻板的飾面材料而實現(xiàn)，該墊包括并且優(yōu)選基本上由標稱直徑不大于約11微米并且優(yōu)選不小于約8微米的纖維組成，所述纖維用具有合適柔軟度的丙烯酸類粘合劑粘結在一起。構成涂覆的玻璃纖維墊的纖維還具有1/4-3/4英寸的纖維長度，并且該涂覆的非織造玻璃纖維飾面材料在涂覆涂料之前具有約1.7-2.0磅/100平方英尺的基重。
[0047]根據(jù)本發(fā)明，石膏墻板的另一個主表面，即意在面對支承用立筋的表面，用由標稱直徑至少約13微米但不大于約16微米、同樣用丙烯酸類粘合劑粘結在一起的玻璃纖維制成的任選地涂覆的非織造玻璃纖維墊(即，第二個墊)飾面。構成該任選地涂覆的玻璃纖維墊的纖維還具有至少約3/4英寸并且通常不大于約I英寸的纖維長度，并且該任選地涂覆的非織造玻璃纖維飾面材料具有約1.8-2.2磅/100平方英尺，優(yōu)選至少為1.9磅/100平方英尺的基重(在涂覆任何涂料之前)，并且該基重通常大于所述涂覆的非織造玻璃纖維墊飾面材料(第一個墊)在涂覆其涂料之前的基重。優(yōu)選地，第二個墊的基重比所述涂覆的非織造玻璃纖維墊飾面材料(第一個墊)的未涂覆基重大至少約0.5磅/100平方英尺，并且更通常大至少約0.15磅/100平方英尺。
[0048]本文中使用的術語“標稱直徑”是指以下纖維的最小厚度:其可以不具有基本上圓形的橫截面并且意在包括在平均值周圍具有厚度的正態(tài)分布的纖維。
[0049]整飾石膏板的各個等級描述于出版物GA-214-96, Recommended Levels of GypsumBoard Finish available from Gypsum Associates, Washington, D.C.中，它的整個內(nèi)容在此引入作為參考。當將平坦的油漆、輕質(zhì)的結構或墻覆蓋物施加在板表面上時，通常指定為4級整飾。因此，該表面必須合適地光滑，以使得這些墻整飾物可以伴隨著最少的處理施加并且在美學上是可接受的。
[0050]在本發(fā)明中適合在石膏板的兩個主表面上使用的非織造玻璃纖維墊可以通過濕法成網(wǎng)方法制造，該方法在可被看作是改進的造紙機器的設備上進行。用于制造玻璃纖維墊的濕法成網(wǎng)方法的描述可以在許多美國專利中找到，這些包括美國專利Nos.2，906, 660、3，012，929,3, 050, 427,3, 103, 461,3, 228，825,3, 760, 458,3, 766，003,3, 838，995、3，905，067,4, 112，174,4, 129，674,4, 681，802 和 4，810，576，所有這些在此引入作為參考。制造非織造玻璃纖維墊的方法沒有形成本發(fā)明的一部分。
[0051]一般而言，用于制造非織造玻璃纖維墊的濕法成網(wǎng)方法包括:首先在混合罐中在攪拌下形成短長度玻璃纖維的含水漿液(在本領域中稱為“白水”)，然后將該漿液送到移動篩網(wǎng)上，在其上纖維將它們自身纏卷成新鮮制造的濕玻璃纖維墊，同時從纖維墊中分離出過量的水。
[0052]一些機器例如 wire cylinder、Fourdrinier 機、Stevens Former、Hydroformer>Roto Former、Deltaformer、Inver Former 和 Venti Former 機等可用于形成濕法成網(wǎng)的墊。在這些設備中，流漿箱將漿液沉積在移動的金屬絲篩網(wǎng)上。抽吸或真空將水除去，形成濕法成網(wǎng)的墊。
[0053]由于玻璃纖維通常不能良好地分散在水中，因此工業(yè)實踐提供了懸浮助劑來用于玻璃纖維。這類懸浮助劑或分散劑通常是提高含水介質(zhì)的粘度的材料。在本領域中常規(guī)使用的合適分散劑包括聚丙烯酰胺、羥乙基纖維素、乙氧基化胺和胺氧化物。還常規(guī)地將其它添加劑例如表面活性劑、潤滑劑和消泡劑加入白水中。這些試劑例如進一步促進了玻璃纖維的潤濕性和分散性。
[0054]通過通常借助于抽吸和/或真空設備除去水將沉積在移動的篩網(wǎng)或圓筒上的纖維漿液加工成片狀的非織造纖維墊，并且通常隨后將粘合劑涂覆在墊上。粘合劑組合物通常是水基流體并且將其直接浸潰到纖維墊中，并且隨后立即凝固或固化以提供所希望的墊的完整性。
[0055]本發(fā)明取決于在石膏板的兩個主表面上使用的玻璃纖維墊中使用丙烯酸類粘合齊U。然而，除了粘合劑之外，墊本身各自的實際結構不同。
[0056]在粘結于意在面對房間內(nèi)部空間的石膏芯層的主表面上的非織造墊(第一個墊)的情形中，使用標稱直徑優(yōu)選不小于約8微米并且不大于約11微米的玻璃纖維制造該墊。該玻璃纖維可以是E、C、T或S纖維或者任何已知類型的具有優(yōu)良強度和耐用性的玻璃纖維。優(yōu)選地，纖維的主要部分，更優(yōu)選纖維的至少約75重量百分比(wt%)并且甚至更優(yōu)選基本上所有的纖維(即，基本上由其組成)具有不小于約8微米并且不大于約11微米的標稱直徑。另外，優(yōu)選在該非織造第一個墊中基本上沒有標稱直徑大于約13微米的纖維(即，沒有比K纖維更大的纖維)。例如，該第一個墊可以由H和K纖維的共混物制得，條件是較大重量百分比的H纖維例如75wt% H纖維和25wt% K纖維，或者該第一個墊可以主要由標稱直徑約10-11微米的纖維制得(即，大于95wt%的纖維具有約10-11微米的標稱直徑(即，95wt% H纖維))。
[0057]使用由標稱直徑小于約8微米的玻璃纖維制造的墊是不希望的，因為據(jù)信這類墊的剝離強度、粘結能力并且可能的孔隙率(特別是在涂覆涂料之后)阻礙了可接受的石膏墻板的制造。另一方面， 申請人:預計使用采用過多標稱纖維直徑大于約11微米的纖維制造的墊將導致即使在涂覆如下所述的涂料之后也具有不能以可接受的方式整飾的表面形態(tài)(即，表面沒有足夠地光滑以直接適用于上述的4級整飾技術)的非織造墊。用于制造適用于本發(fā)明中的玻璃纖維墊的具有合適直徑的合適纖維可以例如從Johns Manville和Owens-Corning 獲得。
[0058]即使不是全部，用于制造第一個墊的大多數(shù)纖維還應該具有約四分之一(1/4)-約四分之三(3/4)英寸，更優(yōu)選約四分之一(1/4)-約二分之一(1/2)英寸的長度。更短的纖維使得墊的形成更加困難；而過高比例的更長纖維干擾了具有用于4級整飾的合適表面形態(tài)(光滑度)的墊的制造。優(yōu)選地，用于制造墊的至少約75wt%的纖維具有約四分之一(1/4)-約四分之三(3/4)英寸，并且優(yōu)選約四分之一(1/4)-約二分之一(1/2)英寸的長度；并且更優(yōu)選地用于制造墊的至少約90wt%的纖維具有約四分之一(1/4)-約四分之三(3/4)英寸，并且優(yōu)選約四分之一(1/4)-約二分之一(1/2)英寸的長度。例如，觀察到使用75wt% 1/4英寸H纖維(標稱直徑約10-11微米)和25wt% 3/4英寸H纖維制造的墊具有合適的 表面光滑度。
[0059]除了標稱纖維直徑和纖維長度之外，制得的非織造第一玻璃纖維墊所具有的每單位表面積的重量也影響了表面性能(例如光滑度)和尤其是由該墊制得的板的性能，并且因此決定了該墊用于制造本發(fā)明的石膏墻板的適用性。更具體地，優(yōu)選該非織造玻璃纖維墊(第一個墊)在至少約1.71b/100ft2但不大于約2.01b/100ft2的每單位表面積的重量(下文中也稱為基重)下，并且在約25-約40密耳的未壓縮墊厚度，最通常為約33密耳的厚度下制造。優(yōu)選約1.81b/100ft2-約1.91b/100ft2的基重，并且約1.81b/100ft2的基重表現(xiàn)為是合適的。
[0060]根據(jù)本發(fā)明的一個尤其優(yōu)選的實施方案，用于制造根據(jù)本發(fā)明的石膏墻板的非織造纖維墊基本上由基本上無規(guī)分布的標稱直徑約10-11微米(并且不小于8微米)(優(yōu)選至少90wt%的纖維具有約10-11微米的直徑)的纖維組成，并且至少75wt%的纖維具有約1/4-約3/4英寸的長度，優(yōu)選約1/4-約1/2英寸的長度(優(yōu)選至少90wt%的纖維具有約1/4-約3/4英寸并且優(yōu)選約1/4-約1/2英寸的長度)，并且該墊具有約1.81b/100ft2的基重。如下面的實施例中所示，由75wt% 1/4英寸H纖維和25wt% 3/4英寸H纖維制得的基重約1.81b/100ft2的墊是尤其合適的。
[0061]粘結于意在面對房間立筋的石膏芯層的另一個主表面上的任選地涂覆的非織造墊(第二個墊)使用標稱直徑至少約13微米(K纖維)但通常不高于約16微米(M纖維)的玻璃纖維制造。同樣，該玻璃纖維可以是E、C、T或S纖維或者任何已知類型的具有優(yōu)良強度和耐用性的玻璃纖維。優(yōu)選地，纖維的主要部分，更優(yōu)選纖維的至少約75wt%并且甚至更優(yōu)選基本上所有的纖維(即，基本上由其組成)具有至少約13微米的標稱直徑。并且，通常優(yōu)選在該非織造第二個墊中基本上沒有標稱直徑大于約16微米的纖維。
[0062]關于第二個墊，除了標稱纖維直徑和纖維長度之外，制得的任選地涂覆的非織造玻璃纖維第二個墊所具有的每單位表面積的重量也影響了由該墊制得的板的性能。根據(jù)本發(fā)明，該非織造玻璃纖維墊(第二個墊)具有約1.8-2.2磅/100平方英尺，優(yōu)選至少1.9磅/100平方英尺的每單位表面積的重量(下文中也稱為基重，并且在提供給該墊任選的涂料之前測量)，并且該基重通常大于所述涂覆的非織造玻璃纖維墊飾面材料(第一個墊)在涂覆任何涂料之前的基重。優(yōu)選地，第二個墊的基重比所述涂覆的非織造玻璃纖維墊飾面材料(第一個墊)的涂覆前的基重大至少約0.5磅/100平方英尺，并且更通常大至少約0.15磅/100平方英尺。
[0063]該第二個墊還具有約25-約40密耳的未壓縮墊厚度，最通常為約33密耳的厚度。如由實施例表現(xiàn)出的那樣，基本上由3/4英寸長的K纖維制得的基重約2.01b/100ft2的第二個墊表現(xiàn)為是合適的。
[0064]適用于本發(fā)明的非織造墊在涂覆任何涂料之前通常將具有小于約900cfm(立方英尺/分鐘)，并且甚至更優(yōu)選小于約SOOcfm的透氣率(采用測試方法FG436-910測量，其在此引入作為參考)，但具有至少約IOOcfm的透氣率。
[0065]盡管已經(jīng)描述了該第一個墊和第二個墊由玻璃纖維制成，但還可以包括少量的具有類似尺寸的合成纖維例如聚酯纖維作為墊中的一些玻璃纖維的替代物。例如,25wt %的玻璃纖維可以用類似尺寸的聚酯纖維代替。在本說明書和權利要求書的含義中，含有所述少量的合成纖維的玻璃纖維墊也被看作是玻璃纖維墊。優(yōu)選完全使用玻璃纖維制造的墊，即獨有玻璃纖維的墊。
[0066]在最初的墊形成之后，將優(yōu)選水基粘合劑的粘合劑涂覆在非織造墊上以生成完整的結構。盡管通常使用脲-甲醛(UF)樹脂制造非織造玻璃纖維墊，但為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，在該第一和第二個墊上均需要使用丙烯酸類粘合劑。對于將石膏板的兩個主表面飾面的每一個墊而言，該丙烯酸基粘合劑將占至少50wt %,優(yōu)選至少75wt %,更優(yōu)選至少80wt%并且多至至少90wt%，并且最優(yōu)選其為全部的玻璃纖維墊粘合劑。該粘合劑的余量可以是脲-甲醛樹脂或蜜胺-甲醛樹脂。然而，為了內(nèi)部應用，通常希望將甲醛從墊中釋放或從墊中脫氣的可能性最小化。在該情形中墊粘合劑幾乎完全使用丙烯酸類粘合劑制造，即僅僅少量的脲-甲醛樹脂可用于使丙烯酸類粘合劑交聯(lián)。
[0067]丙烯酸類粘合劑(或者丙烯酸類聚合物)是含有丙烯酸、甲基丙烯酸以及它們的酯和相關衍生物的單元的聚合物或共聚物。這類聚合物和共聚物可以是熱固性丙烯酸膠乳或熱塑性丙烯酸膠乳(也已知為彈性體丙烯酸膠乳)。熱固性和熱塑性丙烯酸類聚合物的共混物，例如相等重量的熱塑性和熱固性聚合物的共混物可有利地用作第一和第二個墊的粘合劑。這類聚合物和共聚物是公知的并且可廣泛商購獲得。因此，這類聚合物不需要被詳細描述。這類聚合物和共聚物通?？杀环湃胨芤褐谢蛘咦鳛楹z乳乳液提供。
[0068]例如，預期可以通過使用以下單體的乳液聚合制造合適的粘合劑，特別是優(yōu)選的水基膠乳粘合劑:(甲基)丙烯酸(其中常規(guī)的(甲基)丙烯酸意在包括丙烯酸和甲基丙烯酸)、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丁酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸異戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸異癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸乙氧基二甘醇酯、(甲基)丙烯酸芐酯、(甲基)丙烯酸環(huán)己酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、單(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、單(甲基)丙烯酸聚丙二醇酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙二醇酯、(甲基)丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯、(甲基)丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸甲氧基聚丙二醇酯、二環(huán)戊二烯(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸二環(huán)戊酯、(甲基)丙烯酸三環(huán)癸酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯和(甲基)丙烯酸冰片酯?？膳c(甲基)丙烯酸類單體共聚的其它單體，通常為少量的，包括:苯乙烯、二丙酮(甲基)丙烯酰胺、異丁氧基甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己內(nèi)酰胺、N，N- 二甲基(甲基)丙烯酰胺、叔辛基(甲基)丙烯酰胺、N，N- 二乙基(甲基)丙烯酰胺、N，N’ - 二甲基-氨丙基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯?；鶈徇?morphorine);乙烯基醚例如羥丁基乙烯基醚、月桂基乙烯基醚、十六烷基乙烯基醚和2-乙基己基乙烯基醚；馬來酸酯；富馬酸酯；以及類似的化合物。
[0069]特別可用于制造適合于制造本發(fā)明的玻璃纖維墊飾面石膏板的玻璃纖維墊的丙烯酸類聚合物和共聚物作為膠乳材料提供，并且在使用中具有至少約20°C，但不高于約115°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(GTT)。因此，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(GTT)至少約30°C，但不高于約85°C的丙烯酸類聚合物和共聚物將是尤其合適的。GTT約40°C的丙烯酸類聚合物和共聚物是特別有用的。盡管優(yōu)選將相同的丙烯酸類粘合劑用于這兩個墊，但只要每一種丙烯酸類粘合劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(GTT)至少約20°C，但不高于約115°C即可。該粘合劑應具有足夠的撓曲性以使得能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0070]一類可作為熱塑性丙烯酸膠乳或彈性體丙烯酸膠乳獲得的合適的丙烯酸類聚合物或共聚物是全部可從Rohm and Haas Company獲得的Rhoplex ?,聚合物例如Rhoplex ?GL-618。Rhoplex? GL-618具有約36°C的GTT。也可以使用作為熱固性丙烯酸類聚合物的Rohm&HassTSet ?丙烯酸膠乳聚合物,尤其是當可能在相等重量下與熱塑性或彈性體丙烯酸膠乳共混的時候。這些熱固性材料也可被稱為不含甲醛的聚丙烯酸熱固性物質(zhì)。合適的熱固性丙烯酸膠乳可以具有約100°C +的GLT。
[0071]可以采用任何合適的設備例如幕式淋涂機或者浸涂機和擠壓涂覆機將優(yōu)選水基粘合劑的丙烯酸類粘合劑涂覆在濕法成網(wǎng)的非織造玻璃纖維墊上。在干燥和固化烘箱中，將玻璃纖維墊加熱到高達約250-300oF的溫度、持續(xù)通常不超過I或2分鐘并且通常小于30-50秒的一段時間以進行干燥，并且如果需要的話將粘合劑干燥，和如果需要的話將粘合劑固化。粘合劑以足以提供完整的自支承墊的數(shù)量涂覆。合適的數(shù)量被描述于前述專利中，并且在特定情形中可以通過常規(guī)試驗確定。[0072]在形成非織造玻璃纖維墊之后，在一個側(cè)面上為待粘結在面對房間內(nèi)部空間的板的主表面上的墊(即，第一個墊)提供以下物質(zhì)的經(jīng)干燥的、優(yōu)選含水混合物的涂料:(i)礦物(無機)顏料或填料、(ii)聚合物(有機)粘合劑和任選的(iii)無機粘合劑。另一個(第二個)墊任選地被提供有該涂料。優(yōu)選地，在使用該墊制造本發(fā)明的玻璃纖維墊飾面石膏板之前，將該涂料涂覆在玻璃纖維墊的一個側(cè)面(表面)上。一般而言，通過將墊與含有所述成分的含水混合物接觸并且然后將混合物干燥/固化而涂覆涂料。
[0073]基于礦物顏料和有機粘合劑兩種基本組分的干重(100% )，有機粘合劑，通常是膠乳粘合劑，并且優(yōu)選為丙烯酸類粘合劑，構成涂料的至少約Iwt %，并且通常不超過約20wt%，并且最通常小于約17wt%，余量是無機礦物顏料或填料。任選地，還可以存在優(yōu)選構成干燥的(固化的)涂料總重量的至少約0.5wt%但不超過約20wt%的無機粘合劑。礦物顏料或填料與聚合物(有機)粘合劑的重量比可以超過15:1，但在一些情形中可以超過20:1，但通常至少約5:1。
[0074]因此基于三種所述組分的干重(100% )，用于制造涂覆墊的合適涂料組合物可以包含約75-99 %的礦物顏料或填料，更通常約80-95 %的礦物顏料或填料，約0_20 %的無機粘合劑，更通常為約0-10%，和約1-20%的聚合物粘合劑(有機粘合劑)，通常約1-17%并且更通常約1_12%。
[0075]如上所述，礦物顏料或填料構成涂料組合物的主要組分。適合于制造可用于本發(fā)明的涂覆墊的礦物顏料的例子包括，但不限于，重質(zhì)石灰石(碳酸鈣)、粘土、砂、云母、滑石、石膏(硫酸鈣二水合物)、三水合鋁(ATH)、氧化銻，或者這些物質(zhì)的任意兩種或更多種的結合物。
[0076]礦物顏料通常以顆粒形式提供。為了成為用于制造在本發(fā)明中用作第一個墊的涂覆墊的有效的礦物顏料，該顏料優(yōu)選具有一定的粒度以使得至少約95%的顏料顆粒通過100目金屬絲篩網(wǎng)。優(yōu)選地，即使不是全部，該顏料的大部分細顆粒被除去。已經(jīng)觀察到在涂料組合物中存在過量的細顆粒負面地影響了涂覆墊的孔隙率。一種優(yōu)選的礦物顏料是平均粒度約40微米的石灰石。作為選擇，貫穿本申請的余下部分，該材料被統(tǒng)稱和單獨稱為礦物顏料或“填料”。
[0077]當與礦物填料結合用于制造涂覆的玻璃纖維墊時，用于涂料中的樹脂也必須滿足一定程度的孔隙率。采用通過用含水涂料制劑涂覆玻璃纖維墊、并且將其在230OF(ll(TC )下干燥20分鐘制造的涂覆測試墊進行孔隙率試驗。涂料制劑通過將填料、樹脂(通常是膠乳，并且優(yōu)選丙烯酸類膠乳)、和任何任選的無機粘合劑混合并且充分共混例如約30秒而制造。可以采用簡單的刮涂機將該含水制劑涂覆在墊上以在玻璃纖維墊上獲得約22g涂料/ft2的干基重。
[0078]在墊涂料涂覆并且固化之后，用于孔隙率的試驗是用于測量紙的空氣阻力的TAPPI T460, Gurley方法的程序的改進。在該程序中，將涂覆墊樣品(約2英寸x5英寸)夾在Gurley透氣度測試儀(型號4110)的Iin2孔板之間。將內(nèi)部圓筒釋放并且使其僅僅在其自身重量作用下(即，單獨通過重力)下降，并且記錄從內(nèi)部圓筒進入設備的外部圓筒的瞬時直到內(nèi)部圓筒上的IOOml標記達到(進入)外部圓筒所流逝的時間(以秒測量)。然后用面向(取向)相對方向的樣品重復該試驗。
[0079]以秒報導的孔隙率由每一樣品的兩次重復測試的平均值構成。合適的預涂覆的玻璃纖維墊表現(xiàn)出小于約45秒，優(yōu)選小于約30并且更優(yōu)選小于約20秒的孔隙率。在高于約45秒的孔隙率下，涂覆墊-石膏芯層的界面處于高得多的分層(即，氣孔形成)風險下，因為在板固化期間水蒸汽尋求逃逸的路徑。優(yōu)選地，孔隙率還大于約2秒，以使得將板制造期間的石膏衆(zhòng)的滲出(bleedthrough)最小化。
[0080]固有地含有一些天然存在的無機粘合劑的填料材料可用于制造涂覆墊。這類填料，一些帶有天然存在的粘合劑的例子包括(但不限于)下面這些:含生石灰(CaO)的石灰石、含硅酸鈣的粘土、含硅酸鈣的砂、含氫氧化鋁的三水合鋁、含鎂的硫酸鹽或氯化物或者兩者的水泥飛灰和氧化鎂。取決于它的水合程度，石膏可以既是礦物顏料又是無機粘合劑，但其僅僅可微溶于水并且固體形式是結晶的，使得其作為粘合劑是脆的并且弱的。因此，石膏通常并不被優(yōu)選用作無機粘合劑。
[0081]固有地包括無機粘合劑作為組分并且通過水合作用固化的填料還有利地充當燃燒抑制劑。作為例子，三水合鋁(ATH)、硫酸鈣(石膏)以及鎂的氯氧化物和含氧硫酸鹽(oxysulfate)全部帶有結合在它們的分子結構中的水分子。這被稱為結晶水或水合水的水當充分加熱時放出，實際上抑制了燃燒。
[0082]因此，具有描述于前述段落中的那些性能的這類低成本無機礦物顏料可以對涂料混合物提供三(3)種重要的貢獻:填料、粘合劑和燃燒抑制劑。
[0083]用于涂料組合物中的聚合物粘合劑的例子包括，但不限于:苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、乙烯-氯乙烯(EVCl)、聚偏二氯乙烯(PVdCl)和聚偏二(某)乙烯共聚物、改性的聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇(PVOH)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、聚乙酸乙烯酯(PVA)以及包含丙烯酸、甲基丙烯酸、它們的酯和其衍生物的單元的聚合物和共聚物(丙烯酸類聚合物)，例如苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。即使不是全部，大多數(shù)的這些材料可作為膠乳制劑獲得。通常優(yōu)選丙烯酸類膠乳聚合物。
[0084]除了兩種基本組分和一種任選的組分之外，該含水涂料組合物還將包括數(shù)量足以提供給組合物所希望的流變性能(例如粘度)的水，和其它任選的成分例如著色劑(例如顏料)、增稠劑或流變控制劑、消泡劑、分散劑和防腐劑，所述水適合于選擇的組合物涂覆形式并且適合于保留在墊的玻璃纖維(包括在玻璃纖維墊間隙內(nèi)的纖維)表面上。一般而言，含水涂料制劑的固體含量為約45wt%— 85wt%。當使用時，涂料組合物中這些其它成分的總量通常為主要的三種所述組分的0.1-5%，并且通常不超過約2%。
[0085]用于將含水涂料組合物涂覆在纖維墊基材上的任何合適方法可用于制造涂覆墊，例如輥涂、幕涂、刮涂、噴涂等，包括上述的組合。為了在涂覆墊和所得的石膏板中獲得最好的性能，將涂料涂覆以使得其滲透到涂覆的玻璃纖維墊的厚度的約30%—約50%的深度并且將玻璃纖維墊的纖維包封。在這方面，參照2004年3月12日提交的并且題為“Use ofPre-Coated Mat for Preparing Gypsum Board”的美國申請序列號 10/798，891,其在此引入作為參考。在將含水涂料組合物涂覆在墊上之后，通常通過加熱將組合物干燥(固化)以形成涂覆的玻璃纖維墊。
[0086]為了使預涂覆的墊最大程度地適用于制造本發(fā)明的墊飾面的石膏板，優(yōu)選該預涂覆的墊足夠的撓性以使得可卷繞成連續(xù)片材的輥。因此，預涂覆的墊應該沒有過于剛性和脆性以致于它們彎曲時將斷裂。為了實現(xiàn)該目的，顯然墊涂料的無機粘合劑含量通常應該不超過涂料的總干重的約20wt%，并且通常小于10%。同樣，如前所述，由于成本和希望限制涂料的可燃性，聚合物粘合劑具有實際的上限。
[0087]涂覆在纖維墊表面上的涂料數(shù)量通常應該足夠能利用該涂料組合物涂覆墊的表面(即，構成墊表面的纖維)。在第一個墊(即，意在面對房間內(nèi)部的墊)的情形中，將涂覆足夠的涂料以使得墊的表面直接適合于4級整飾。所需的涂料數(shù)量部分取決于墊的厚度。由于其上涂覆有涂料的纖維墊基材的不平坦性質(zhì)，因此難以測量涂料的厚度。大致地說，涂料的深度應該至少約10密耳，但是當玻璃纖維墊相對薄并且涂料被充分干燥時，薄至4密耳的涂料也可能足夠。一般而言，涂料的深度或厚度不需要超過約30密耳。
[0088]可以通過將含有所述固體組分的含水涂料組合物以基于干重相當于至少約151b/1000ft2墊，更通常約30-601b/1000ft2墊的量涂覆在纖維墊上而制造用于本發(fā)明的涂覆的玻璃纖維墊。通常，取決于玻璃纖維墊的厚度，干涂料以相當于至少約401b/1000ft2墊，最通常約35-551b/1000ft2墊的量存在。盡管在任何特定情形中可以使用更高或更低數(shù)量的涂料，但據(jù)信對于大多數(shù)應用而言，涂料的數(shù)量將落入約30-約601b/1000ft2墊(折干計算)的范圍內(nèi)。
[0089]在將含水涂料組合物涂覆在墊上之后，通常通過加熱將組合物干燥(固化)以形成涂覆墊。根據(jù)這些教導制造的涂覆墊允許水蒸汽通過。一種適合用作根據(jù)本發(fā)明的第一個墊的預涂覆墊通過用含有丙烯酸類粘合劑和片狀粘土填料的含水涂料組合物涂覆玻璃纖維墊而制造。僅僅用H纖維制造，該玻璃纖維墊具有約1.81b/100ft2的基重，它的75wt%為1/4英寸長度并且它的25wt%為3/4英寸長度，并且用彈性體丙烯酸膠乳(例如，Rhoplex ? GL-618丙烯酸膠乳)和熱固性丙烯酸膠乳(例如,Rohm&Haas TSet⑧丙烯酸膠乳)的共混物將其粘結在一起，所述膠乳用少量U-F樹脂交聯(lián)。在涂覆涂料之前，該粘合劑構成玻璃纖維墊的約20wt%。
[0090]圖1是根據(jù)本發(fā)明制造的墻板10的橫截面。圖1不按比例；為了清楚和舉例說明本發(fā)明的目的，將各個角、厚度和其它尺寸放大。墻板10具有石膏板芯層12。墻板10具有第一主面14、兩個邊緣16和第二主面18。第一主面14的全部(或基本上全部)表面積被涂覆的非織造玻璃纖維墊22 (第一個玻璃纖維墊)覆蓋。第二主面18也被非織造玻璃纖維墊24 (第二個玻璃纖維墊)覆蓋。如下所述，非織造玻璃纖維墊22是預涂覆的非織造玻璃纖維墊一在與石膏芯層相對的墊表面(即，在墊的自由表面上)上帶有涂料。
[0091 ] 在制造用于內(nèi)部整飾應用、尤其用于居住住宅的墻板中，第一主面14優(yōu)選在臨近邊緣16處具有沿著第一主面14的邊側(cè)部分形成的成形區(qū)20。盡管示出了具有一種特定錐形結構的墻板10，但可以使用包括正方形邊緣、斜面、圓形邊緣和其它形狀(未示出)的可選形狀。第一主面14的全部(或基本上全部)表面積被涂覆的玻璃纖維墊22覆蓋。第二主面18被玻璃纖維墊材料24覆蓋。該墊材料24也可以任選地是在與石膏芯層相對的墊表面上(即，在自由表面上)帶有涂料的涂覆的玻璃纖維墊。墊材料24覆蓋在第一個墊22的包裹著邊緣16的一部分上。顯然，將墊飾面連接在一起的其它可選擇方式是可能的。
[0092]正如公知的那樣，可以制造具有不同的厚度以及不同長度和寬度的墻板10。一般而言，制造兩種厚度的墻板，1/2英寸和5/8英寸，并且通常為4英尺寬和8或12英尺長。對于1/2英寸標稱厚度的墻板而言，作為例子的錐形可以具有約2.5英寸的寬度w和約0.075英寸的高度h。
[0093]本發(fā)明的墻板10的石膏芯層12主要是用于普遍已知為紙飾面的石膏墻板、干砌墻、石膏板、石膏板條和石膏蓋板的石膏建筑產(chǎn)品中的一類。本發(fā)明并不限于任何特定的芯層組成。這類石膏產(chǎn)品的芯層通過將水與粉末狀無水硫酸鈣或硫酸鈣半水合物(CaSO4.1/2H20)(也已知為煅燒石膏)混合以形成含水石膏漿，并且隨后將該石膏漿混合物水合或凝固成硫酸鈣二水合物(CaSO4.2Η20)(—種相對硬質(zhì)的材料)而形成。該產(chǎn)品的芯層將通常包括至少約85wt%的凝固石膏，盡管本發(fā)明并不限制芯層中任何特定的石膏含量。
[0094]由其制得建筑板的凝固石膏芯層的組合物可以包括各種任選的添加劑，包括例如常規(guī)包括在石膏墻板中和由技術人員公知的那些。并且，本發(fā)明不限制于此，并且不排除任何已知的石膏芯層添加劑。這類添加劑的例子包括凝固促進劑、凝固阻滯劑、發(fā)泡劑、增強纖維和分散劑。如果認為需要，可以加入殺真菌劑。為了提高芯層的防水性，由其制造芯層的石膏組合物還可以包括一種或多種添加劑以提高凝固石膏組合物抵抗被水分解(例如抵抗溶解)的能力。
[0095]該墻板可以包含蠟或蠟乳液作為添加劑以提高石膏芯層的防水性。然而，本發(fā)明并不因此受到限制，并且由于可有效用于提高石膏產(chǎn)品的防水性而被報導的其它材料的例子包括以下這些:含有或不含有少量聚(乙酸乙烯酯)的聚(乙烯醇)；金屬樹脂酸鹽；通常作為乳液提供的臘或浙青或其混合物；臘和/或浙青以及cornflower和高猛酸鉀的混合物；水不溶性熱塑性有機材料，例如石油和天然浙青、煤焦油以及熱塑性合成樹脂例如聚(乙酸乙烯酯)、聚(氯乙烯)、以及乙酸乙烯酯和氯乙烯的共聚物和丙烯酸類樹脂；金屬松香皂、水溶性堿土金屬鹽和殘余燃料油的混合物；乳液形式的石油蠟和殘余燃料油、松焦油或煤焦油的混合物；包含殘余燃料油和松香的混合物；芳族異氰酸酯和二異氰酸酯；有機氫聚硅氧烷，例如在美國專利Nos.3，455，710,3, 623，895,4, 136，687,4, 447，498和
4,643, 771中提及的 類型；siliconate,例如可從Dow Corning作為Dow Corning772獲得的；各自含有或不含有例如硫酸鉀、堿金屬和堿土金屬鋁酸鹽和波特蘭水泥的材料的蠟乳液和蠟-浙青乳液；通過將油溶性水分散性的乳化劑加入熔融的蠟和浙青共混物中、并且將前述物質(zhì)與包含聚芳基亞甲基縮合產(chǎn)品的堿金屬磺酸鹽作為分散劑的酪蛋白溶液混合而制造的蠟-浙青乳液。還可以使用這些添加劑的混合物。在這些類型的材料中，特別優(yōu)選聚(甲基氫-硅氧烷)。當使用時，有機聚硅氧烷的數(shù)量應該至少約0.2wt%。如上所述，任選地使用任何特定的防水添加劑。
[0096]一般而言，非織造玻璃纖維墊飾面的石膏墻板的芯層具有約40-約551b/ft3，更通常約46-約501b/ft3的密度。當然，如果需要，可以將具有更高和更低密度的芯層用于特定的應用中。預定密度的芯層的制造可以通過采用已知技術，例如通過將合適數(shù)量的泡沫材料(皂)引入到由其形成芯層的含水石膏漿中或者通過模塑而完成。
[0097]根據(jù)本發(fā)明并且如圖1中所示，石膏板10的芯層12的一個表面用非織造玻璃纖維墊22飾面。如上述那樣首先制造該非織造玻璃纖維墊，并且然后進行預涂覆以使得其直接適合于4級整飾技術。同時地，涂料也可以使飾面和所得的板防潮。涂層足夠多孔而使得在板的制造期間在由其制造石膏芯層的含水石膏漿中的水以其蒸汽狀態(tài)蒸發(fā)通過其間。涂覆墊被預先制造并且用于制造板。
[0098]本發(fā)明的一個令人驚奇的方面是用丙烯酸類粘合劑粘結在一起的所述纖維(標稱纖維直徑和纖維長度以及優(yōu)選的基重)的第一和第二個墊(其中一個被涂覆并且優(yōu)選兩個被涂覆)能夠提供合適程度的孔隙率以使得能夠通過常規(guī)商業(yè)操作連續(xù)制造石膏板，不會經(jīng)歷纖維墊飾面的過度分層并且不會經(jīng)歷板扭曲，同時得到具有使其可直接適用于4級整飾技術的表面特性(例如光滑度)的成品板。
[0099]如下面更詳細描述的那樣，可以通過以下方式有效地制造墻板:形成含有過量水的含水石膏漿，并且將該石膏漿置于涂覆的玻璃纖維墊的水平取向的移動網(wǎng)上。然后將另一個水平取向的移動玻璃纖維網(wǎng)(第二個墊)置于該含水石膏漿的上部自由表面上。在最初水合并且最終借助于加熱之后，當煅燒石膏水合并且凝固時，過量的水蒸發(fā)通過墊。
[0100]圖2是用于制造根據(jù)本發(fā)明的石膏墻板的常規(guī)生產(chǎn)線的一部分的示意圖。以常規(guī)的方式，可以將由其形成石膏芯層的干燥成分預混并且然后送入被通常稱為銷釘式混合機(未示出)的一類混合機。將用于制造芯層的水和其它液體組分例如皂計量加入到銷釘式混合機中，由此將它們與所需的干燥成分混合以形成含水石膏漿41，該石膏漿從銷釘式混合機的排料管40 (—個或多個)中排出。通常例如在銷釘式混合機中將泡沫材料(皂)加入石膏漿以控制所得芯層的密度。并且，制造用于石膏板的芯層材料的方法并不是本發(fā)明的關鍵部分，并且可以有利地采用廣泛種類的方法。
[0101]石膏漿通過排料管40的一個或多個出口沉積在纖維墊材料22 (涂覆的第一個玻璃纖維墊)的水平移動的連續(xù)網(wǎng)上。沉積的數(shù)量可以本領域已知的方式控制。將涂覆的側(cè)面向下，即遠離沉積的石膏漿，從輥(未示出)中送出墊材料22。在接納石膏漿41之前，墊材料22的網(wǎng)被輥(未示出)整平并且被一個或多個劃線設備(未示出)劃線。如下所述，劃線使得墊材料22的側(cè)面能夠向上折疊以形成板的邊緣。
[0102]墊材料22 (第一個墊)和沉積的石膏漿41在箭頭B的方向上移動。墊22的移動網(wǎng)形成了被制造的墻板的第一個飾面板，并且石膏漿至少部分地(并且優(yōu)選僅僅部分地)滲透到墊的厚度中并且固化。當凝固時，在凝固石膏與玻璃纖維墊之間形成強的粘結結合?？梢愿鶕?jù)本領域已知的方法例如控制石膏漿的粘度而控制石膏漿進入到墊中的部分滲透。
[0103]在常規(guī)的墻板制造中，還已知在施加形成芯層的含水石膏漿之前將相對薄的較高密度的含水煅燒石膏漿涂料涂覆在任一飾面或兩個飾面的內(nèi)表面上。然后將帶有薄的石膏漿涂料的飾面與主要的芯層石膏漿一起形成夾層結構以形成濕的板。以類似的方式，還已知將較高密度的含水煅燒石膏漿沿著石膏墻板的兩個邊緣(圖1中的16)涂覆。這些特征可以任選地用于制造根據(jù)本發(fā)明的石膏墻板。
[0104]在將石膏漿41沉積在墊材料22的網(wǎng)上之后，逐漸將該網(wǎng)的邊緣在形成的墻板邊緣周圍折疊(使用本領域那些技術人員公知的設備)，并且沿著側(cè)面終止于石膏漿的上表面。將以箭頭C方向由輥(未示出)送出的第二個玻璃纖維墊22施加在石膏漿41的上表面上，并且通常僅僅稍微與第一個墊材料22的(底部)網(wǎng)的折疊在周圍的邊緣重疊。
[0105]在將(頂部)第二個墊24施加在石膏漿的上表面上之前，可以沿著將重疊并且接觸所折疊的第一個墊邊緣的部分將膠水涂覆在第二個纖維網(wǎng)上(膠水涂覆未示出)。盡管本發(fā)明不受使用的膠水類型的限制，但優(yōu)選使用非淀粉基的膠水。一種合適的膠水是聚(乙烯醇)膠乳膠水?；谝宜嵋蚁ゾ酆衔铮绕涫潜凰庖孕纬删垡蚁┐嫉囊宜嵋蚁サ哪z水可廣泛地作為白膠商購獲得。在施加(頂部)網(wǎng)24之后，在板50與52之間將玻璃纖維墊、石膏漿和玻璃纖維墊的“夾層結構”壓制成所希望的墻板厚度。作為選擇，可以用輥或者以其它方式將網(wǎng)和石膏漿壓制成所希望的厚度。石膏漿和施加的飾面材料的連續(xù)夾層結構然后被傳送帶54(—個或多個)以箭頭D的方向運載。當其沿著傳送帶運載時，石膏衆(zhòng)41凝固。
[0106]當其移動到生產(chǎn)線下方時，用于內(nèi)部墻板制造的常規(guī)方法在所形成的墻板的底表面邊緣形成成形區(qū)。
[0107]在成型之后并且在石膏充分凝固之后，通常將墻板切割成所希望的長度并且干燥。為了防止錐形邊緣的質(zhì)量在干燥期間下降，通常在干燥之前將板翻轉(zhuǎn)。
[0108]盡管并不因此受到限制，但通常用于常規(guī)的連續(xù)石膏板制造的工業(yè)干燥條件也可用于制造根據(jù)本發(fā)明的墻板。例舉的干燥條件包括在約70-約600縱尺/分鐘的生產(chǎn)線速度下約200-約600 ° F的溫度，約30-約60分鐘的干燥時間。
實施例
[0109]在常規(guī)的墻板生產(chǎn)線上使用多種玻璃纖維墊作為第一和第二個墊來制造標稱5/8英寸石膏墻板(4’xl2’)。貫穿試驗使用相同的石膏芯層配料制造板，以評價不同的玻璃纖維墊飾面結構對所得墻板性能的影響。
[0110]貫穿試驗使用6種不同的第一個墊結構，其在附表I中標識為墊1、2、3、4、5和6。墊I在1.51b/100ft2的基重下只用H纖維(10-11微米標稱直徑，它的25被％為3/4英寸長并且它的75wt%為1/4英寸長)制造，并且使用包含用少量脲-甲醛樹脂交聯(lián)的彈性體丙烯酸膠乳和熱固性丙烯酸膠乳的50-50(wt%)共混物的丙烯酸類粘合劑。丙烯酸樹脂得自于Rohm&Haas。墊2也在1.51b/100ft2的基重下采用用于墊I的具有相同分布的H纖維制造，并且使用得自于Rohm&Haas的加入蜜胺-甲醛樹脂的彈性體丙烯酸膠乳(也是50-50共混物)。墊3在L 51b/100ft2的基重下用75wt% H纖維和25wt% K纖維(13微米標稱直徑)制造，并且使用得自Rohm&Haas的彈性體丙烯酸膠乳和加入的蜜胺-甲醛樹脂的共混物粘合劑。該H纖維為1/4英寸長而K纖維為3/4英寸長。墊4在1.81b/100ft2的基重下用75wt% H纖維和25wt% K纖維制造,并且使用得自Rohm&Haas的彈性體丙烯酸膠乳和加入的蜜胺-甲醛樹脂的共混物粘合劑。同樣，該H纖維為1/4英寸長而K纖維為3/4英寸長。墊5在1.81b/100ft2的基重下用75wt% H纖維和25wt% K纖維制造，并且使用得自Rohm&Haas的用少量脲-甲醛樹脂交聯(lián)的彈性體丙烯酸膠乳和熱固性丙烯酸膠乳的50-50 (wt %)共混物。同樣，該H纖維為1/4英寸長而K纖維為3/4英寸長。最后，墊6在1.81b/100ft2的基重下只用H纖維(它的25被％為3/4英寸長并且它的75被％為1/4英寸長)制造，并且使用彈性體丙烯酸膠乳和熱固性丙烯酸膠乳的共混物。
[0111]所有的第一個墊在大約相同的涂料基重下用相同的涂料制劑涂覆。
[0112]在試驗中使用兩種不同的第二個墊。這兩種墊采用由相同的丙烯酸類粘合劑粘結的3/4英寸K纖維制造。粘合劑主要是得自于Rohm&Haas的彈性體丙烯酸膠乳和熱固性丙烯酸膠乳的50:50共混物。在表I中標識為墊A的第二個墊在1.41b/100ft2的基重下制造。在表I中標識為墊B的第二個墊在2.01b/100ft2的基重下制造。這兩種墊也涂覆有相同的涂料制劑。
[0113]所有所述的石膏板用12種不同的墊組合制造。表I報導了所制造的12個墊組合中的每一種的5個測試石膏板樣品的撓曲性能的平均值與合格標準值之間的差值；在4種試驗條件下測試:試驗I 一第一個墊向上面對在橫向上施加壓力的板(合格標準值=140);試驗II 一第一個墊向下面對在橫向上施加壓力的板(合格標準值=140);試驗III 一第一個墊向上面對在縱向上施加壓力的板(合格標準值=100)和試驗IV —第一個墊向下面對在縱向上施加壓力的板(合格標準值=100)(注意:對于墊5-墊A組合的板，在試驗I和II中僅僅試驗4個樣品)。根據(jù)ASTM標準1178采用United tester方法B測試該板。
[0114]表1中的劃上陰影線的框表示所測試的重復試驗的平均值滿足相應試驗的合格標準值的那些情形。在測試的組合當中并且如表1中所述，唯一最一致地提供適宜結果的是以下組合:墊4-墊B、墊5-墊B和墊6-墊B。在墊2-墊B和墊3-墊B的情形中，在試驗II中觀察到的距離標準值的偏差大小表現(xiàn)出不可接受的一致性。
[0115]表1
[0116]
【權利要求】
1.一種石膏墻板，其包括: 具有平坦的第一主面和平坦的第二主面的石膏芯層； 適合于4級整飾的非織造第一玻璃纖維墊飾面材料，其粘結到該石膏芯層的平坦第一主面上并覆蓋該石膏芯層的平坦第一主面，其中該非織造第一玻璃纖維墊飾面材料包括大部分標稱纖維直徑為8-11微米和纖維長度為1/4-1/3英寸的玻璃纖維，該非織造第一玻璃纖維墊飾面材料的玻璃纖維采用包括丙烯酸類粘合劑的粘合劑粘結在一起，其中該非織造第一玻璃纖維墊飾面材料具有1.7-2.0磅/100平方英尺的第一基重。
2.權利要求1的石膏墻板，進一步包括: 非織造第二玻璃纖維墊飾面材料，其通過未涂覆的側(cè)面粘結到該石膏芯層的平坦第二主面上并覆蓋該石膏芯層的平坦第二主面，其中該非織造第二玻璃纖維墊飾面材料包括大部分標稱纖維直徑至少為約13微米、并且纖維長度至少為3/4英寸但不大于I英寸的玻璃纖維，該非織造第二玻璃纖維墊飾面材料的玻璃纖維采用包括丙烯酸類粘合劑的粘合劑粘結在一起，和其中該非織造第二玻璃纖維墊飾面材料具有1.8-2.2磅/100平方英尺的基重并且大于該第一基重。
3.權利要求2的石膏墻板，其中該非織造第二玻璃纖維墊飾面材料的至少75wt%的玻璃纖維具有至少13微米的標稱纖維直徑。
4.權利要求 2的石膏墻板,其中該第二玻璃纖維墊沒有標稱直徑大于16微米的纖維。
5.權利要求1的石膏墻板，其中該石膏芯層具有40-551b/ft3的密度。
6.權利要求1的石膏墻板，其中該非織造第一玻璃纖維墊飾面材料包括大部分標稱纖維直徑為10-11微米的玻璃纖維。
7.權利要求1的石膏墻板，其中該非織造第一玻璃纖維墊飾面材料具有25密耳-40密耳的未壓縮墊厚度。
8.權利要求2的石膏墻板，其中該非織造第二玻璃纖維墊飾面材料具有大于1.9磅/100平方英尺的第二基重。
9.權利要求2的石膏墻板，其中該非織造第二玻璃纖維墊飾面材料具有25密耳-40密耳的未壓縮墊厚度。
10.權利要求1的石膏墻板，其中該非織造第一玻璃纖維墊和該非織造第二玻璃纖維墊各自具有小于900立方英尺/分鐘但至少100立方英尺/分鐘的透氣率。
11.權利要求2的石膏墻板，其中該非織造第二玻璃纖維墊飾面材料具有小于900立方英尺/分鐘但至少100立方英尺/分鐘的透氣率。
12.權利要求1的石膏墻板，其中該飾面材料進一步包括高達25wt%的標稱合成纖維直徑為8-11微米和合成纖維長度為1/4-1/3英寸的合成纖維。
13.權利要求12的石膏墻板，其中該合成纖維包括聚酯。
14.權利要求2的石膏墻板，其中該飾面材料進一步包括高達25wt%的標稱合成纖維直徑為至少約13微米但不大于約16微米以及合成纖維長度為至少約3/4英寸但不大于約I英寸的合成纖維。
15.權利要求14的石膏墻板，其中該合成纖維包括聚酯。
16.權利要求1的石膏墻板，其中該非織造第一玻璃纖維墊飾面材料進一步包含涂層，該涂層包含經(jīng)干燥的含水混合物，該混合物包含(i)礦物顏料、(ii)聚合物粘合劑和任選的(iii)無機粘合劑。
17.權利要求16的石膏墻板，其中該礦物顏料以該涂層的75-99wt%的量存在于該涂層中。
18.權利要求16的石膏墻板，其中該聚合物粘合劑以該涂層的l-20wt%的量存在于該涂層中。
19.權利要求16的石膏墻板，其中該涂層以該墊的30-601b/1000ft2的量存在于該非織造第一玻璃纖維墊飾面材料中。
20.一種石膏墻板，其包括: 具有平坦的第一主面和平坦的第二主面的石膏芯層； 適合于4級整飾的涂覆的第一非織造玻璃纖維墊飾面材料，包括采用聚合物粘合劑粘結在一起的玻璃纖維，該涂覆的第一非織造玻璃纖維墊飾面材料粘結到該石膏芯層的該平坦第一主面的未涂覆的側(cè)面上，其中該涂覆的非織造第一玻璃纖維墊飾面材料在涂覆涂料之前具有第一基重；和 第二非織造玻璃纖維墊飾面材料，包括采用聚合物粘合劑粘結在一起的玻璃纖維，該第二非織造玻璃纖維墊飾面材料是涂覆或者未涂覆的和粘結到該石膏芯層的該平坦第二主面的未涂覆的側(cè)面上，其中該第二涂覆的非織造玻璃纖維墊飾面材料在涂覆任選的涂料之前具有比該第一基重更大的第二基重。
21.權利要求20的石膏墻板，其中該聚合物粘合劑包括丙烯酸類粘合劑。
22.權利要求20的石膏墻板，其中該涂覆的非織造第一玻璃纖維墊飾面材料在涂覆涂料之前具有1.7-2.0磅/100平方英尺的基重，和該涂覆的第二非織造玻璃纖維墊飾面材料在涂覆任選的涂料之前具有1.8-2.2磅/100平方英尺的基重。
23.權利要求20的石膏墻板，其中涂層包含經(jīng)干燥的含水混合物，該混合物包含(i)礦物顏料、(?)聚合物粘合劑和任選的(iii)無機粘合劑。
24.權利要求20的石膏墻板，其中該涂料滲透到該涂覆的第一非織造玻璃纖維墊的厚度的30% -50%的深度并且將該涂覆的第一非織造玻璃纖維墊的玻璃纖維包封。
【文檔編號】E04C2/26GK104018615SQ201410137399
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2006年4月18日 優(yōu)先權日:2005年4月25日
【發(fā)明者】A·克里爾, B·布蘭德 申請人:佐治亞-太平洋石膏有限責任公司