繊維セメント／石膏積層複合建材
【課題】耐表面損傷性、優れた耐衝撃性ならびに５／８インチのパネル厚さで、空洞に断熱材なしで壁のフレームの両サイドに取り付けられた場合に１時間耐火等級である建築用ボード製品を提供する。
【解決手段】予め作製された繊維セメントシート及び石膏パネル及び、予め作製された繊維セメントシートとは完全に一体となっていない接着剤層からなる建材であって、接着剤層は繊維セメントシートと石膏パネルの間に差し込まれ、ＡＳＴＭ Ｅ１１９−９８による少なくとも１時間の耐火等級を有する一体化積層複合材を形作るために繊維セメントシートが石膏パネルに接着剤層により積層されている。
【解決手段】予め作製された繊維セメントシート及び石膏パネル及び、予め作製された繊維セメントシートとは完全に一体となっていない接着剤層からなる建材であって、接着剤層は繊維セメントシートと石膏パネルの間に差し込まれ、ＡＳＴＭ Ｅ１１９−９８による少なくとも１時間の耐火等級を有する一体化積層複合材を形作るために繊維セメントシートが石膏パネルに接着剤層により積層されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐表面損傷性、耐衝撃性及び耐火性の建材、より詳細には、繊維セメント及び石膏からなる一体化積層複合建材に関する。
【背景技術】
【０００２】
石膏壁材製品の使用が長年内装壁材市場を支配してきた。石膏壁材は通常石膏コアの周囲を覆う薄い紙の層を備える。例えば、１つの紙の層がボードの前面及び長い端部をカバーし、第２の紙の層が通常はボードの裏側表面をカバーする。コアは主に石膏であり、耐火性を向上させるためにガラス繊維、バーミキュライト及びマイカなどの添加材でそれを変性することができる。
【０００３】
耐火性以外に、耐表面損傷性は壁材の別の望ましい性質である。石膏の耐表面損傷性は木又は石などの他の壁材に比べて劣る。石膏壁材の紙の表面は、家具、手押し車、玩具、スポーツ用具及び他の産業用又は住宅用備品などの堅いか又は変形性物体によるこすること、へこますこと、クラックを入れることあるいは貫通することなどの衝撃により容易に損傷を受ける。このような壁面の表面損傷は、廊下、家族の生活空間、体育館又は更衣室などの往来の激しい部屋でよく起こる。
【０００４】
石膏壁材製造業者は耐表面損傷性を向上させるために彼らの石膏壁材を改良してきた。一つの方法は、フレーム構造の壁の空洞に衝撃物体が貫入しにくいように壁パネルの裏側にプラスチックフィルムを接着することであった。別の方法は、石膏系のコアの上に形成された繊維−石膏外層を有する繊維−石膏壁パネルを製造することであった。通常これらの製品の耐表面損傷性は標準的な石膏壁材の紙の表面に対して向上していた。類似の石膏系又はセメント石膏系構成体が典型的な形で、特許文献１及び特許文献２に記載されている。
【０００５】
かなりの耐表面損傷性がある一つの材料は繊維セメントである。繊維セメントは、摩損及び擦傷などの耐表面損傷性に関して石膏パネルより利点がある。壁パネルとしての繊維セメント自体の一つの不利な点は、同じ厚さの石膏壁面パネルに匹敵する等級の耐火性がないということである。繊維セメント自体の別の不利な点は、それが同じ厚さの石膏壁面パネルよりかなり重いということである。例えば、繊維セメントを用いる１時間耐火等級システムは、ＡＳＴＭ Ｅ１１９−９８に従って試験される場合に１時間耐火等級を実現するためには、壁の空洞に無機断熱材又は耐火等級石膏壁パネルの補助層を必要とする。
【０００６】
５／８インチ（１．５９ｃｍ）のタイプＸ耐火等級石膏壁材の上に１／４インチ（０．６４ｃｍ）の繊維セメントがくる２層システムが耐火性も耐表面損傷性も実現するために使用されてきた。このシステムは非特許文献１に記載されている。この２つの部分からなるシステムは、単一層の石膏壁材よりかなり重いので不利である。さらに、この２層壁材は、単一のパネルではなく２つの独立した壁パネルを取り付けなければならないので、取付けにほとんど２倍の労力を必要とする。また、この２層システムの過剰な厚さ（５／８インチ＋１／４インチ＝７／８インチ）は大抵のドアの側柱幅に合わない。
【０００７】
したがって、優れた耐表面損傷性、耐衝撃性及び耐火性を有する一体化された建材が求められている。この建材はまた軽量で、製造が容易でまた規格建材寸法と合致していなければならない。耐火性に関して、この材料がＡＳＴＭ Ｅ１１９により測定された場合少なくとも１時間の耐火等級をもつことは特に利点があるであろう。
【０００８】
簡単に言えば、前記の要求は、石膏に積層されて一体化積層複合材を形作る繊維セメントを含む建材により、一実施形態において満たされる。この一体化積層複合材では耐火性及び耐表面損傷性が向上するが、ツーピースシステムのように重さ及び厚さが過剰になることなくこれらの性質を実現する。さらに、厚さが減少するので、好ましい積層建材はツーピースシステムよりも切断がより容易で、取付けがより早くまたより容易である。さらに、繊維セメント及び石膏を一体化積層材に形作ることにより、２個の独立した建材を取り付ける必要がなくなるので、取付けが簡単になる。
【特許文献１】米国特許第５，８１７，２６２号
【特許文献２】米国特許第５，７１８，７５９号
【非特許文献１】Ｇｙｐｓｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ−Ｆｉｒｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｄｅｓｉｇｎ Ｍａｎｕａｌ−ＧＡ ＦＩＬＥ ＮＯ．ＷＰ １２９５−Ｇｙｐｓｕｍ ｗａｌｌｂｏａｒｄ，Ｓｔｅｅｌ ｓｔｕｄｓ，ｆｉｂｅｒ−ｃｅｍｅｎｔ ｂｏａｒｄ ｐｒｏｐｒｉｅｔａｒｙ ｓｙｓｔｅｍ（石膏工業会−耐火設計便覧・ＧＡファイルＮｏ．ＷＰ １２９５・石膏壁材、スチールスタッド、繊維セメント材専用システム）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の一つの目的は、耐表面損傷性、優れた耐衝撃性ならびに５／８インチのパネル厚さで、空洞に断熱材なしで壁のフレームの両サイドに取り付けられた場合に１時間耐火等級（例えばＡＳＴＭ Ｅ１１９により測定された場合）であることが要求される用途に適する建築用ボード製品を提供することである。耐表面損傷性は、ＡＳＴＭ Ｄ４９７７−９８ｂ（無機表面ルーフィングに対する顆粒固着の標準試験法）などの擦傷試験及びＡＳＴＭ Ｄ５４２０（落下する錘を受ける打撃具による平坦な硬質プラスチック試料の耐衝撃性（ガードナー衝撃））などのへこみ試験により測定される。パネルの耐衝撃性は通常、例えばＡＳＴＭ Ｅ６９５（壁面、床及び屋根構造の相対的耐衝撃荷重性の測定）、及びＩＳＯ ７８９２（垂直建築部材−耐衝撃性試験−衝撃体及び一般的試験方法）、又は他の適切な衝撃又は擦傷試験により測定される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明は、予め作製された繊維セメントシート及び石膏パネル及び、予め作製された繊維セメントシートとは完全に一体となっていない接着剤層からなる建材であって、接着剤層は繊維セメントシートと石膏パネルの間に差し込まれ、ＡＳＴＭ Ｅ１１９−９８による少なくとも１時間の耐火等級を有する一体化積層複合材を形作るために繊維セメントシートが石膏パネルに接着剤層により積層されていることを特徴とする建材である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、石膏に積層された繊維セメントからなる、予め作製された一体化積層複合材において、少なくとも１時間の耐火性ならびにかなりの耐表面損傷及び衝撃性を併せ持つ。これらの性質は、一実施形態では厚さがたった約５／８インチであり、過剰に重くなく切断が容易で、取付けが早く容易である。
【００１２】
本発明では、取り付けるために、繊維セメント及び石膏層を予め作製された一体化積層複合材に合体させる。したがって、繊維セメント及び石膏の個々の層は自立している必要がなく、例えば繊維セメント層の厚さをかなり小さくすることができる。これによりツーピースシステムに比べて一体化積層複合材の全厚さを小さくでき、それは１時間耐火等級ならびに耐表面損傷及び衝撃性を同時に達成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に例示される本発明の好ましい実施形態では、一体化積層複合壁材システムが記載される。しかし、本発明は壁材に限定されず、耐表面損傷性、耐衝撃性及び耐火性建材が望ましいようないかなる用途にもそれを利用できるということが理解されるであろう。
【００１４】
図１及び２に示されるように、好ましい建材４０は接着剤３０を用いて石膏層２０に積層された繊維セメント層１０からなり、一体化積層複合材を作り出す。繊維セメント及び石膏部分は、これらに限定されるわけではないが、パネル、シート、スキン、ボードを含む必要とされるいかなる形態にすることもできるということが理解されるであろう。好ましい一実施形態において、繊維セメントシート１０の厚さは約１／３２〜１／４インチの間である。より好ましくは、繊維セメントシート１０の厚さは約１／８インチ±約１／１６インチである。石膏パネル２０の厚さは通常約１／４〜３／４インチの間、より好ましくは約１／２インチである。繊維セメントシート１０及び石膏パネル２０に関して別の厚さを用いることができるということが理解されるであろう。好ましい密度は、厚さが５／８インチの複合壁材に対して２．５〜３ポンド／平方フィート、より好ましくは約２．７７ポンド／平方フィートである。
【００１５】
本発明の好ましい一実施形態は、表面紙付き１／２インチ、タイプＸ石膏壁材と厚さが１／８インチの繊維セメントパネルとを合わせて結合することにより製造される複合パネルである。ＡＳＴＭ Ｃ３６には、センター間７インチの間隔で長さ１〜７／８インチ、軸直径０．０９５インチ、頭の直径１／４インチの６Ｄ被覆クギを用いて、石膏の継目を仕切りの各サイドで１６インチずらせて、センター間１６インチ間隔の耐荷重２インチ×４インチ木製スタッドの各サイド上に平行に取り付けられ、またＡＳＴＭ Ｅ１１９に従って試験されて、厚さが１／２インチのボードに対してタイプＸの石膏ボードは４５分以上の耐火等級であると記載されている。一つの好ましい１／２インチ、タイプＸの石膏パネルは、以下の表に記載される、厚さが１／２インチのＨＡＲＤＩＲＯＣＫ（登録商標）ＭＡＸ“Ｃ”（商標）である。この石膏パネルは改良されたタイプＸ耐火等級コアを有し、建築基準により特別な水準の耐火性及び防音性が必要とされるような商業プロジェクト向けに製造されている。厚さが５／８インチのボードは標準的なＦｉｒｅ Ｘ（商標）ボードより耐火性がよくなるように設計されており、より少ない重さで耐火及び防音等級を達成する。応用に関する情報はＧｙｐｓｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｆｉｒｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｄｅｓｉｇｎ Ｍａｎｕａｌ ＧＡ−６００、Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒ’ｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ． Ｆｉｒｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｄｉｒｅｃｔｏｒｙ（石膏工業会耐火設計便覧ＧＡ−６００、保険業者試験所、耐火指針）で得ることができる。
【００１６】
【表１】
【００１７】
繊維セメント１０に結合される石膏パネル２０の面は必ずしも表面紙を必要とせず、石膏パネル２０を直接繊維セメント１０に結合できるということが理解されるであろう。好ましい石膏パネル２０は表面又は裏面のいずれかに、パネルに一体化されたガラス又はポリマー繊維マットあるいは織布メッシュを紙の外側又は内側のいずれかにもっていてもよい。これは通常２つの理由で行われる。第１に、石膏パネル２０自体の衝撃強度を向上させるためにそれを用いることができる。第２に、複合壁材４０の一部分としての石膏パネルの衝撃強度を向上させるためにそれを用いることができる。
【００１８】
好ましい複合壁材４０をほとんどの室内の壁材の取付けに利用することができる。好ましい複合壁材４０は、壁材４０の繊維セメント側が外側に面して、人の往来に対する耐擦傷性及び耐へこみ性表面となり、また壁材４０の石膏側を支持フレームに向けて取付け、繊維セメント及び石膏壁材の相乗効果のある組合せにより耐火等級及び強度をパネルに付与する。好ましい１／２インチ石膏パネル２０も好ましい１／８インチ繊維セメントシート１０も単独では１時間耐火等級とならないが、それにもかかわらず積層複合材４０に２つの材料が組合されたものが対称な壁システムで試験され、商業ビルの間仕切りに使用される通常のスチールフレームで１時間耐火等級を達成した。この複合パネルで実施された耐火試験の結果は以下に記載される。
【００１９】
支持フレームは通常２０又は２５ゲージスチールのフレーム、又は２インチ×４インチのダグラスファー軟材などの木のフレームである。壁材４０をスチールスタッドに、６ゲージ×１−１／８インチ、タイプＳラッパ形頭の乾式壁用又は自己貫通スクリュなどの適切なスクリュを用いて取り付けることができる。壁材４０を、長さ１−３／４インチのカップ形頭石膏壁材クギ又は６ゲージ×１−１／８インチ、タイプＳラッパ形頭の乾式壁用スクリュなどの適切なクギ又はスクリュを用いて木材スタッドに固定することができる。好ましい壁材４０は表面損傷及び貫通を受ける壁アセンブリ用にデザインされる。このような壁アセンブリは典型的には学校、公共住宅、公共建築、ガレージ内壁、廊下、体育館、更衣室、更生及び医療施設に見出される。この材料を先端がカーバイドチップの刻み目入れ（ｓｃｏｒｅ）及びカッターナイフ、場合によっては粉塵防止のできる強力裁断機又は回転ノコで切断することができる。
【００２０】
繊維セメント
繊維セメントシート又はスキン１０に使用されるセルロース繊維強化セメント製造技術は、豪州特許５１５１５１号及び米国特許第６，０３０，４４７号に記載されており、その全体を参照により組み込む。繊維セメントには、耐久性、耐湿気劣化性、維持管理の容易さ、耐クラッキング、腐朽又は剥離性、耐シロアリ性及び不燃性などの属性がある。したがって、繊維セメント層１０は、湿気、雨、雪、塩分を含む空気及びシロアリに長期間曝されても損傷を受けにくい。この層は寸法が安定しており、通常の条件ではクラックを発生しないし、剥離もしない。
【００２１】
好ましい繊維セメントパネル１０の基本組成は約２０％から６０％のポルトランドセメント、約２０％から７０％の粉砕シリカサンド、約５％から１２％のセルロース繊維、及び約０％から６％の無機酸化物又は無機水酸化物及び水などの選ばれた添加材である。板状又は繊維状添加材、例えばウォラストナイト、マイカ、ガラス繊維又は無機繊維などを繊維セメントの熱安定性を向上させるために加えることもできる。
【００２２】
好ましい繊維セメントパネル１０の乾燥密度は通常約１．３〜１．４ｇ／ｃｍ3であるが、材料をプレスすることにより２．０ｇ／ｃｍ3までの乾燥密度に調節できるし、あるいは非膨張又は膨張バーミキュライト、パーライト、クレー、頁岩又は低嵩密度（約０．０６〜０．０７ｇ／ｃｍ3）のケイ酸カルシウム水和物などの密度調整材の添加により乾燥密度を調節することができる。
【００２３】
好ましい繊維セメントパネル１０の曲げ強度は、通常ＡＳＴＭ試験法Ｃ１１８５による平衡水分量の状態で、パネルの流れ方向で１８５０ｐｓｉ、パネルの幅方向で２５００ｐｓｉである。
【００２４】
好ましい繊維セメントパネル１０は表面が不燃であり、またＡＳＴＭ試験法Ｅ１３６により試験された場合、燃焼を支えずあるいは一体性を失わない。ＡＳＴＭ試験法Ｅ８４により試験された場合、好ましい繊維セメントパネル１０は、以下の表面燃焼性を示す。
炎の広がり：０
燃料となるもの：０
発煙：５
【００２５】
積層プロセス
好ましいパネルは、厚さ１／２インチのタイプＸ耐火石膏ボードに積層された公称厚さ１／８インチの繊維セメントシートからなる。好ましくは直角の端部をもつ石膏パネルが製造される。前記図１及び２に示される、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）などの接着剤３０を石膏パネルの表面に薄く塗布して、厚さ１／８インチの繊維セメントをその表面上に置いて、通常積み重ねた状態で約３０分間、約３８ｐｓｉでプレスする。一つの好ましい接着剤は、Ｐａｔｒｉｃｋ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓの一部門であるＳｕｎ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓにより供給されるＳｕｎ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）接着剤＃５４−３５００である。接着剤は最も好ましくはＰＶＡなどの低コスト接着剤であるが、水系ポリマー接着剤、溶剤系接着剤、熱硬化性接着剤、変性デンプンなどの天然ポリマー、ポリウレタンなどの液状湿気硬化又は反応性ホットメルト接着剤、及び耐熱又は耐火性接着剤などの他の有機又は無機接着剤を用いることも可能である。
【００２６】
接着剤３０は好ましくはロールコータプロセスで塗布されるので、石膏パネル２０は好ましくは、接着剤３０が平滑な面に塗布される前に、埃及びくずを取除くために掃除される。接着剤３０は好ましくは石膏パネル２０の全表面に一様に薄く塗られる。接着剤３０のウェットフィルムの厚さは、標準の「ウェットフィルム厚さゲージ」で測定された場合、好ましくは約４．５ミル以上でありまた好ましくは約６ミルを超えないであろう。繊維セメントパネル１０が、石膏パネル２０の端部に合わせて、接着剤３０でコートされている石膏パネル２０の上に置かれ、次に積み重ねられる。積み重ねが終わったものは、好ましくは約３７．５±２．５ｐｓｉの荷重のプレスで好ましくは約３０分以上硬化される。次に、パネルは好ましくは繊維セメント表面が研磨され、また長い端部をダイヤモンド砥粒などの砥石車で機械加工されてテーパー付きの端部に成形される。機械研磨は好ましくは３種の研磨ヘッドを用いる。研磨ベルトのグレードは好ましくは４０グリットから２２０グリットの範囲にある。長い端部は機械でテーパーを付けられて、取付け時に凹凸なく継ぎをする際に、コンパウンド、継目強化テープ及び仕上げコンパウンドをセットできるようにする。製品の表面は好ましくはアクリルエマルジョンでシールして表面の吸水を少なくし、塗装を容易にしまた塗料の付着性を向上させる。
【００２７】
複合壁材４０の繊維セメント表面を、場合によってはＵＣＡＲ ７０１などのアクリルシーラーで目止めして、現場での仕上げを容易にすることができる。これを、スプレし、ロールで塗ることができる適切なラテックス塗料あるいは壁紙又はテキスチャ仕上げに用いられるブラシで実施することができる。繊維セメントパネル１０の研磨は繊維セメント表面の仕上げをよくするための選択肢であるということも理解されるであろう。さらに、研磨を、繊維セメントパネル１０が石膏パネル２０に積層される前あるいは後に行うことが可能であるということが理解されるであろう。ロールプレス積層プロセスを、適切な感圧接着剤と共に用いることもできるということが理解されるであろう。
【００２８】
試験
耐表面損傷性試験を好ましい一積層複合パネルで実施した。この好ましいパネルの耐衝撃性は通常のタイプＸ耐火石膏壁材に比べて優れていた。この好ましいパネルの耐擦傷性はまた通常のタイプＸ耐火石膏壁材及び耐表面損傷性石膏系パネルのいずれに対しても優れている。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態の新規な特徴は、１／２インチ石膏壁材も１／８インチ繊維セメントシートもそれら自体では１時間耐火等級、耐表面損傷及び耐衝撃性を合わせて達成できないということである。しかし、２つの材料を合わせて積層すると、ＡＳＴＭ Ｅ１１９で試験された場合の対称壁システムでの１時間耐火性及びレベルが向上した耐表面損傷性及び耐衝撃性が得られる。
【００３０】
好ましいパネルはまた、好ましい本発明の個々の部材又は同じ厚さ（５／８インチ）の通常のタイプＸ石膏壁材に比べて、曲げ強度及びクギ引く抜き強度が向上し、吸湿による反りが小さいという利点を有すると考えられている。
【００３１】
この好ましい複合材はまた単一の壁材又は一体化システムとして火災及び表面損傷特性に関する新規な特徴をもつ。繊維セメントを利用する従来の耐火等級でまた耐表面損傷性であるシステムは支持フレーム全体に２層システムを必要とした。２層システムに対して単一システムでは材料が少なくなり取付けが早いのでこの好ましい複合材にはかなりの利点がある。２層システムでは、５／８インチのタイプＸ石膏壁材を取り付け、その後１／４インチの繊維セメントを上に取り付ける必要があった。これらの２層の全厚さは、本発明の好ましい積層複合材での５／８インチの材料に対して、合わせて７／８インチの材料になる。
【００３２】
したがって、一実施形態において、本発明は少なくとも約１時間の耐火等級でありまた耐表面損傷性である一体化システムを提供する。これは２層システムに比べて取付け時間を減らし、２層システムに比べて平方フェート当たりの壁ユニットの質量を小さくし、また２層システムに比べてパネルに取り付けるための壁当たりの固定具を少なくする。さらに、この材料は、切断の素早い容易な方法である電動剪断機で容易に切断される。
【００３３】
この材料にはまた、以下の表に示されるように、耐擦傷性、耐へこみ性及び耐衝撃性（変形性物体及び硬い物体）がある。
【００３４】
耐表面損傷及び衝撃性をＡＳＴＭ Ｄ４９７７−９８ｂ（擦傷による無機表面ルーフィングへの顆粒固着試験法）、ＡＳＴＭ Ｄ５４２０（落下する錘を受ける打撃具による平坦な硬質プラスチック試料の耐衝撃性（ガードナー衝撃））、ＡＳＴＭ Ｅ６９５（壁、床及び屋根構造に対する相対的耐衝撃負荷性の測定）、ＩＳＯ ７８９２（垂直建築部材−耐衝撃性試験−衝撃物体及び一般的試験法）、又は他の適切な衝撃又は擦傷試験のような試験に用いられる方法により測定することが可能である。耐火性をＡＳＴＭ Ｅ１１９（建築構造及び材料の標準耐火試験法）、ＵＬ２６３、ＵＢＣ ７−１、ＮＦＰＡ ２５１、ＡＮＳＩ Ａ２．１、又は他の適切な耐火試験のような試験により測定することができる。１／２インチのＨａｒｄｉｒｏｃｋ Ｍａｘ“Ｃ”石膏パネルの上に積層された１／８インチ繊維セメントからなる、厚さが５／８インチの積層複合材の一実施形態は以下の表に示されるように優れた耐擦傷及び衝撃性を示した。
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
【００３７】
剛体衝撃試験はＩＳＯ ７８９２のセクション４．３．１から４．３．５に概略が示されるように、１ｋｇのボールベアリング球を用いて実施した。
【００３８】
試験されるパネルをセンター間１６インチでスタッドがある２０ゲージスチールのフレームに固定した。１／４インチの繊維セメントパネルを８インチ間隔で７ゲージ×１−１／４Ｃ−ドリルスクリュを用いて固定した。５／８インチ、タイプＸ石膏壁材を８インチ間隔で６ゲージ×１−１／８インチのタイプＳラッパ形頭スクリュを用いて固定し、また１／２インチのＨａｒｄｉｒｏｃｋ Ｍａｘ“Ｃ”石膏壁材の上に積層された１／８インチの繊維セメントを１２インチ間隔で６ゲージ×１−１／８インチのタイプＳラッパ形頭スクリュを用いて固定した。
【００３９】
【表４】
【００４０】
へこみ試験は、ＡＳＴＭ Ｄ５４２０−９６の方法ＧＣに従い、これには打撃具の直径に近い支持プレート穴をもつ直径０．６２５ｍｍの打撃具オリフィス、ならびに３６インチの距離を落下し、一回で（７２±１．８）フィート・ポンドの衝撃エネルギーを与える、２ポンドの錘を指定している。各製品からの１０個の試料について試験し、表の値は全１０個について平均されている。
【００４１】
【表５】
【００４２】
変形性物体衝撃体はＥ６９５−７９のセクション５．２．１から５．２．４の必要条件に従って作製され、詰め込んで６０ポンドの総重量とした。バッグを振り子のように吊り下げ、スタッドの間の中程の位置及び試験壁の中程の高さで６インチずつ高さを増やしてパネルを打つ。
【００４３】
累積衝撃は、「反りの発生」、表面／裏面でのクラック発生、及び／又は＞０．２５インチのスタッドの変形のいずれかによる「破損状態」になるのに要したエネルギーとして定義された。前記で定義した（複数の）破損状態のいずれかになると、破損状態になるのに必要な「１回の衝撃エネルギー」に達するように、錘バッグをさらに６インチ高くする。
【００４４】
パネルの寸法は４フィート×８フィートであり、センター間２４インチで２０ゲージスチールのフレームに固定された。１／４インチの繊維セメントパネルを８インチ間隔で７ゲージ×１−１／４Ｃ−ドリルスクリュを用いて固定した。５／８インチのタイプＸ石膏壁材を８インチ間隔で６ゲージ×１−１／８インチのタイプＳラッパ形頭スクリュを用いて固定し、また１／２インチのＨａｒｄｉｒｏｃｋ Ｍａｘ“Ｃ”石膏パネルの上に積層された１／８インチの繊維セメントを１２インチ間隔で６ゲージ×１−１／８インチのタイプＳラッパ形頭スクリュを用いて固定した。
【００４５】
表の結果は試験された各材料の３パネルについての平均である。
【００４６】
耐火性試験
本発明の一実施形態についてＡＳＴＭ Ｅ１１９−９８による耐火性試験を行った。この実施形態を、低温側及び高温側を備える２重壁アセンブリとして試験した。各試験用アセンブリは、センター間２４インチで配置された２０ＧＡ×３−５／８インチのスチールスタッドの１０フィート×１０フィートの無荷重壁からなる。低温側に、１層の、厚さ１／２インチのＨａｒｄｉｒｏｃｋ（登録商標）“Ｍａｘ Ｃ”（商標）石膏ボードに積層された厚さ１／８インチのＨａｒｄｉｂｏａｒｄ（登録商標）繊維セメント表面スキンを、床及び天井ランナーならびに中間部スタッドに、１２インチのセンター間距離で最短で１インチの長さのタイプＳ乾式壁スクリュを用いて、センター間で２４インチの２０ＧＡ．×３−５／８インチのスチールスタッドに斜めにならないように（水平に）取り付けた。ファスナーをパネルの隅から約３インチ内側及びパネルの端部から約３／８インチ内側に取り付けた。火炎の側には、１層の、厚さ１／２インチのＨａｒｄｉｒｏｃｋ（登録商標）“Ｍａｘ Ｃ”（商標）石膏ボードに積層された厚さ１／８インチのＨａｒｄｉｂｏａｒｄ（登録商標）繊維セメント表面スキンを、床及び天井ランナーならびに中間部スタッドに、１２インチのセンター間距離で最短で１インチの長さのタイプＳ乾式壁スクリュを用いて、センター間で２４インチの２０ＧＡ．×３−５／８インチのスチールスタッドに斜めにならないように（水平に）取り付けた。火炎側の水平パネル継目を低温側の水平パネル継目から２４インチだけずらせた。ファスナーをフレームの隅から約３インチ内側及びパネルの端部から約３／８インチ内側に取り付けた。
【００４７】
耐火等級壁アセンブリのフレーム部材は完全な壁面の高さより３／４インチ短くカットされているので、浮き壁フレームを作り出す。これらの壁を耐火試験設備から防音試験設備に移送するために、ねじまげに対する抵抗性をもたせて試験材の取扱いを容易にするように、床及び天井の平行ランナーのフレーム部材に壁パネルを通してファスナーをつけた。この修正は壁アセンブリの音波伝播特性を変えない。
【００４８】
継目を、パネルの端部を凹凸なく継ぐために、ＡＳＴＭ仕様Ｃ４７５に従って、化学的硬化パウダ石膏ジョイントコンパウンド（ＵＳＧ（登録商標）Ｄｕｒａｂｏｎｄ（登録商標）９０）で処理した。硬化タイプのコンパウンドを製造者により記載された使用方法に従って混合した。コンパウンドをファスナーの頭に塗り、継目にできた凹みを隣接するシートで形作った。穴のあいた紙で強化されたテープを直ちに継目の中央に埋め込んだ。穴あき紙強化テープをさらなるコンパウンドと共に直ちに埋め込んで乾燥させた。
【００４９】
試験開始時には相対湿度が８４％で雰囲気温度は８０°Ｆであった。耐火試験を通して、炉内（壁試験材の中央頂部から１／３下った点で測定された）と実験室雰囲気の気圧との差は−０．０３インチ水柱に維持され、このため結果として試験体の頂部には圧力がかかっていなかった。
【００５０】
試験中には以下のことを観察した。
【００５１】
【表６】
【００５２】
耐火試験中、壁の反りをその垂直な中央線に沿って３点で測定した：壁の左側から３０インチ（位置＃１）、６０インチ（位置＃２）及び９０インチ（位置＃３）。各指定位置でピンと張った糸から壁表面までの測定が行われた。
【００５３】
【表７】
【００５４】
ホース流水再試験
標準に従って、耐火試験で耐火時間として指定されている時間の半分に等しい時間、複製試験体を火炎暴露試験にかけ、その後直ちにホース流水試験を行った。
【００５５】
試験中に行われた観察は以下の通りである。
【００５６】
【表８】
【００５７】
耐火試験からの結論
この報告で記載されたように組み立てられ試験された、両サイドに出願人の積層複合パネル（厚さ１／２インチのＨａｒｄｉｒｏｃｋ（登録商標）“Ｍａｘ Ｃ”（商標）石膏ボードに積層された厚さ１／８インチのＨａｒｄｉｂｏａｒｄ（登録商標）繊維セメント表面スキン）を有する２０ＧＡ．３−５／８インチ亜鉛メッキスチールスタッド壁は、ＡＳＴＭ Ｅ１１９標準による対称壁アセンブリに対する６０分無荷重耐火等級を達成した。
【００５８】
利点の要約
本発明の好ましい実施形態は、石膏に積層された繊維セメントからなる、予め作製された一体化積層複合材において、少なくとも１時間の耐火性ならびにかなりの耐表面損傷及び衝撃性を併せ持つ。これらの性質は、一実施形態では厚さがたった約５／８インチであり、過剰に重くなく切断が容易で、取付けが早く容易である積層複合材において達成される。
【００５９】
従来技術の２層システムの一つの不利な点は、個々の繊維セメント及び石膏材がそれらの個別の取付けを容易にするためには自立していなければならないということである。したがって、繊維セメント及び石膏の層は、自立したままであるためにそれらはどの程度まで薄くありうるかという点で制限されている。しかし、本発明の好ましい実施形態では、取り付けるために、繊維セメント及び石膏層を予め作製された一体化積層複合材に合体させる。したがって、繊維セメント及び石膏の個々の層は自立している必要がなく、例えば繊維セメント層の厚さをかなり小さくすることができる。これによりツーピースシステムに比べて一体化積層複合材の全厚さを小さくできる。結果として、本発明の一実施形態では１／８インチの繊維セメント層及び１／２インチ石膏層を合体して厚さが約５／８インチの一体化複合積層体を作り出し、それは１時間耐火等級ならびに耐表面損傷及び衝撃性を同時に達成する。
【００６０】
前記で例示され記載された実施形態は本発明の特定の好ましい実施形態の例としてのみ与えられている。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく当分野の技術者により本明細書に与えられた実施形態に様々な変更及び修正がなされうる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】石膏に積層された繊維セメントを備える一体化積層複合材の斜視図である。
【図２】一体化積層複合材を構成する繊維セメント、石膏及び接着層の相対的厚さを示す、図１の一体化積層複合材の横断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 繊維セメント層
２０ 石膏層
３０ 接着剤
４０ 建材（複合壁材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐表面損傷性、耐衝撃性及び耐火性の建材、より詳細には、繊維セメント及び石膏からなる一体化積層複合建材に関する。
【背景技術】
【０００２】
石膏壁材製品の使用が長年内装壁材市場を支配してきた。石膏壁材は通常石膏コアの周囲を覆う薄い紙の層を備える。例えば、１つの紙の層がボードの前面及び長い端部をカバーし、第２の紙の層が通常はボードの裏側表面をカバーする。コアは主に石膏であり、耐火性を向上させるためにガラス繊維、バーミキュライト及びマイカなどの添加材でそれを変性することができる。
【０００３】
耐火性以外に、耐表面損傷性は壁材の別の望ましい性質である。石膏の耐表面損傷性は木又は石などの他の壁材に比べて劣る。石膏壁材の紙の表面は、家具、手押し車、玩具、スポーツ用具及び他の産業用又は住宅用備品などの堅いか又は変形性物体によるこすること、へこますこと、クラックを入れることあるいは貫通することなどの衝撃により容易に損傷を受ける。このような壁面の表面損傷は、廊下、家族の生活空間、体育館又は更衣室などの往来の激しい部屋でよく起こる。
【０００４】
石膏壁材製造業者は耐表面損傷性を向上させるために彼らの石膏壁材を改良してきた。一つの方法は、フレーム構造の壁の空洞に衝撃物体が貫入しにくいように壁パネルの裏側にプラスチックフィルムを接着することであった。別の方法は、石膏系のコアの上に形成された繊維−石膏外層を有する繊維−石膏壁パネルを製造することであった。通常これらの製品の耐表面損傷性は標準的な石膏壁材の紙の表面に対して向上していた。類似の石膏系又はセメント石膏系構成体が典型的な形で、特許文献１及び特許文献２に記載されている。
【０００５】
かなりの耐表面損傷性がある一つの材料は繊維セメントである。繊維セメントは、摩損及び擦傷などの耐表面損傷性に関して石膏パネルより利点がある。壁パネルとしての繊維セメント自体の一つの不利な点は、同じ厚さの石膏壁面パネルに匹敵する等級の耐火性がないということである。繊維セメント自体の別の不利な点は、それが同じ厚さの石膏壁面パネルよりかなり重いということである。例えば、繊維セメントを用いる１時間耐火等級システムは、ＡＳＴＭ Ｅ１１９−９８に従って試験される場合に１時間耐火等級を実現するためには、壁の空洞に無機断熱材又は耐火等級石膏壁パネルの補助層を必要とする。
【０００６】
５／８インチ（１．５９ｃｍ）のタイプＸ耐火等級石膏壁材の上に１／４インチ（０．６４ｃｍ）の繊維セメントがくる２層システムが耐火性も耐表面損傷性も実現するために使用されてきた。このシステムは非特許文献１に記載されている。この２つの部分からなるシステムは、単一層の石膏壁材よりかなり重いので不利である。さらに、この２層壁材は、単一のパネルではなく２つの独立した壁パネルを取り付けなければならないので、取付けにほとんど２倍の労力を必要とする。また、この２層システムの過剰な厚さ（５／８インチ＋１／４インチ＝７／８インチ）は大抵のドアの側柱幅に合わない。
【０００７】
したがって、優れた耐表面損傷性、耐衝撃性及び耐火性を有する一体化された建材が求められている。この建材はまた軽量で、製造が容易でまた規格建材寸法と合致していなければならない。耐火性に関して、この材料がＡＳＴＭ Ｅ１１９により測定された場合少なくとも１時間の耐火等級をもつことは特に利点があるであろう。
【０００８】
簡単に言えば、前記の要求は、石膏に積層されて一体化積層複合材を形作る繊維セメントを含む建材により、一実施形態において満たされる。この一体化積層複合材では耐火性及び耐表面損傷性が向上するが、ツーピースシステムのように重さ及び厚さが過剰になることなくこれらの性質を実現する。さらに、厚さが減少するので、好ましい積層建材はツーピースシステムよりも切断がより容易で、取付けがより早くまたより容易である。さらに、繊維セメント及び石膏を一体化積層材に形作ることにより、２個の独立した建材を取り付ける必要がなくなるので、取付けが簡単になる。
【特許文献１】米国特許第５，８１７，２６２号
【特許文献２】米国特許第５，７１８，７５９号
【非特許文献１】Ｇｙｐｓｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ−Ｆｉｒｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｄｅｓｉｇｎ Ｍａｎｕａｌ−ＧＡ ＦＩＬＥ ＮＯ．ＷＰ １２９５−Ｇｙｐｓｕｍ ｗａｌｌｂｏａｒｄ，Ｓｔｅｅｌ ｓｔｕｄｓ，ｆｉｂｅｒ−ｃｅｍｅｎｔ ｂｏａｒｄ ｐｒｏｐｒｉｅｔａｒｙ ｓｙｓｔｅｍ（石膏工業会−耐火設計便覧・ＧＡファイルＮｏ．ＷＰ １２９５・石膏壁材、スチールスタッド、繊維セメント材専用システム）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の一つの目的は、耐表面損傷性、優れた耐衝撃性ならびに５／８インチのパネル厚さで、空洞に断熱材なしで壁のフレームの両サイドに取り付けられた場合に１時間耐火等級（例えばＡＳＴＭ Ｅ１１９により測定された場合）であることが要求される用途に適する建築用ボード製品を提供することである。耐表面損傷性は、ＡＳＴＭ Ｄ４９７７−９８ｂ（無機表面ルーフィングに対する顆粒固着の標準試験法）などの擦傷試験及びＡＳＴＭ Ｄ５４２０（落下する錘を受ける打撃具による平坦な硬質プラスチック試料の耐衝撃性（ガードナー衝撃））などのへこみ試験により測定される。パネルの耐衝撃性は通常、例えばＡＳＴＭ Ｅ６９５（壁面、床及び屋根構造の相対的耐衝撃荷重性の測定）、及びＩＳＯ ７８９２（垂直建築部材−耐衝撃性試験−衝撃体及び一般的試験方法）、又は他の適切な衝撃又は擦傷試験により測定される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明は、予め作製された繊維セメントシート及び石膏パネル及び、予め作製された繊維セメントシートとは完全に一体となっていない接着剤層からなる建材であって、接着剤層は繊維セメントシートと石膏パネルの間に差し込まれ、ＡＳＴＭ Ｅ１１９−９８による少なくとも１時間の耐火等級を有する一体化積層複合材を形作るために繊維セメントシートが石膏パネルに接着剤層により積層されていることを特徴とする建材である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、石膏に積層された繊維セメントからなる、予め作製された一体化積層複合材において、少なくとも１時間の耐火性ならびにかなりの耐表面損傷及び衝撃性を併せ持つ。これらの性質は、一実施形態では厚さがたった約５／８インチであり、過剰に重くなく切断が容易で、取付けが早く容易である。
【００１２】
本発明では、取り付けるために、繊維セメント及び石膏層を予め作製された一体化積層複合材に合体させる。したがって、繊維セメント及び石膏の個々の層は自立している必要がなく、例えば繊維セメント層の厚さをかなり小さくすることができる。これによりツーピースシステムに比べて一体化積層複合材の全厚さを小さくでき、それは１時間耐火等級ならびに耐表面損傷及び衝撃性を同時に達成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に例示される本発明の好ましい実施形態では、一体化積層複合壁材システムが記載される。しかし、本発明は壁材に限定されず、耐表面損傷性、耐衝撃性及び耐火性建材が望ましいようないかなる用途にもそれを利用できるということが理解されるであろう。
【００１４】
図１及び２に示されるように、好ましい建材４０は接着剤３０を用いて石膏層２０に積層された繊維セメント層１０からなり、一体化積層複合材を作り出す。繊維セメント及び石膏部分は、これらに限定されるわけではないが、パネル、シート、スキン、ボードを含む必要とされるいかなる形態にすることもできるということが理解されるであろう。好ましい一実施形態において、繊維セメントシート１０の厚さは約１／３２〜１／４インチの間である。より好ましくは、繊維セメントシート１０の厚さは約１／８インチ±約１／１６インチである。石膏パネル２０の厚さは通常約１／４〜３／４インチの間、より好ましくは約１／２インチである。繊維セメントシート１０及び石膏パネル２０に関して別の厚さを用いることができるということが理解されるであろう。好ましい密度は、厚さが５／８インチの複合壁材に対して２．５〜３ポンド／平方フィート、より好ましくは約２．７７ポンド／平方フィートである。
【００１５】
本発明の好ましい一実施形態は、表面紙付き１／２インチ、タイプＸ石膏壁材と厚さが１／８インチの繊維セメントパネルとを合わせて結合することにより製造される複合パネルである。ＡＳＴＭ Ｃ３６には、センター間７インチの間隔で長さ１〜７／８インチ、軸直径０．０９５インチ、頭の直径１／４インチの６Ｄ被覆クギを用いて、石膏の継目を仕切りの各サイドで１６インチずらせて、センター間１６インチ間隔の耐荷重２インチ×４インチ木製スタッドの各サイド上に平行に取り付けられ、またＡＳＴＭ Ｅ１１９に従って試験されて、厚さが１／２インチのボードに対してタイプＸの石膏ボードは４５分以上の耐火等級であると記載されている。一つの好ましい１／２インチ、タイプＸの石膏パネルは、以下の表に記載される、厚さが１／２インチのＨＡＲＤＩＲＯＣＫ（登録商標）ＭＡＸ“Ｃ”（商標）である。この石膏パネルは改良されたタイプＸ耐火等級コアを有し、建築基準により特別な水準の耐火性及び防音性が必要とされるような商業プロジェクト向けに製造されている。厚さが５／８インチのボードは標準的なＦｉｒｅ Ｘ（商標）ボードより耐火性がよくなるように設計されており、より少ない重さで耐火及び防音等級を達成する。応用に関する情報はＧｙｐｓｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｆｉｒｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｄｅｓｉｇｎ Ｍａｎｕａｌ ＧＡ−６００、Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒ’ｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ． Ｆｉｒｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｄｉｒｅｃｔｏｒｙ（石膏工業会耐火設計便覧ＧＡ−６００、保険業者試験所、耐火指針）で得ることができる。
【００１６】
【表１】
【００１７】
繊維セメント１０に結合される石膏パネル２０の面は必ずしも表面紙を必要とせず、石膏パネル２０を直接繊維セメント１０に結合できるということが理解されるであろう。好ましい石膏パネル２０は表面又は裏面のいずれかに、パネルに一体化されたガラス又はポリマー繊維マットあるいは織布メッシュを紙の外側又は内側のいずれかにもっていてもよい。これは通常２つの理由で行われる。第１に、石膏パネル２０自体の衝撃強度を向上させるためにそれを用いることができる。第２に、複合壁材４０の一部分としての石膏パネルの衝撃強度を向上させるためにそれを用いることができる。
【００１８】
好ましい複合壁材４０をほとんどの室内の壁材の取付けに利用することができる。好ましい複合壁材４０は、壁材４０の繊維セメント側が外側に面して、人の往来に対する耐擦傷性及び耐へこみ性表面となり、また壁材４０の石膏側を支持フレームに向けて取付け、繊維セメント及び石膏壁材の相乗効果のある組合せにより耐火等級及び強度をパネルに付与する。好ましい１／２インチ石膏パネル２０も好ましい１／８インチ繊維セメントシート１０も単独では１時間耐火等級とならないが、それにもかかわらず積層複合材４０に２つの材料が組合されたものが対称な壁システムで試験され、商業ビルの間仕切りに使用される通常のスチールフレームで１時間耐火等級を達成した。この複合パネルで実施された耐火試験の結果は以下に記載される。
【００１９】
支持フレームは通常２０又は２５ゲージスチールのフレーム、又は２インチ×４インチのダグラスファー軟材などの木のフレームである。壁材４０をスチールスタッドに、６ゲージ×１−１／８インチ、タイプＳラッパ形頭の乾式壁用又は自己貫通スクリュなどの適切なスクリュを用いて取り付けることができる。壁材４０を、長さ１−３／４インチのカップ形頭石膏壁材クギ又は６ゲージ×１−１／８インチ、タイプＳラッパ形頭の乾式壁用スクリュなどの適切なクギ又はスクリュを用いて木材スタッドに固定することができる。好ましい壁材４０は表面損傷及び貫通を受ける壁アセンブリ用にデザインされる。このような壁アセンブリは典型的には学校、公共住宅、公共建築、ガレージ内壁、廊下、体育館、更衣室、更生及び医療施設に見出される。この材料を先端がカーバイドチップの刻み目入れ（ｓｃｏｒｅ）及びカッターナイフ、場合によっては粉塵防止のできる強力裁断機又は回転ノコで切断することができる。
【００２０】
繊維セメント
繊維セメントシート又はスキン１０に使用されるセルロース繊維強化セメント製造技術は、豪州特許５１５１５１号及び米国特許第６，０３０，４４７号に記載されており、その全体を参照により組み込む。繊維セメントには、耐久性、耐湿気劣化性、維持管理の容易さ、耐クラッキング、腐朽又は剥離性、耐シロアリ性及び不燃性などの属性がある。したがって、繊維セメント層１０は、湿気、雨、雪、塩分を含む空気及びシロアリに長期間曝されても損傷を受けにくい。この層は寸法が安定しており、通常の条件ではクラックを発生しないし、剥離もしない。
【００２１】
好ましい繊維セメントパネル１０の基本組成は約２０％から６０％のポルトランドセメント、約２０％から７０％の粉砕シリカサンド、約５％から１２％のセルロース繊維、及び約０％から６％の無機酸化物又は無機水酸化物及び水などの選ばれた添加材である。板状又は繊維状添加材、例えばウォラストナイト、マイカ、ガラス繊維又は無機繊維などを繊維セメントの熱安定性を向上させるために加えることもできる。
【００２２】
好ましい繊維セメントパネル１０の乾燥密度は通常約１．３〜１．４ｇ／ｃｍ3であるが、材料をプレスすることにより２．０ｇ／ｃｍ3までの乾燥密度に調節できるし、あるいは非膨張又は膨張バーミキュライト、パーライト、クレー、頁岩又は低嵩密度（約０．０６〜０．０７ｇ／ｃｍ3）のケイ酸カルシウム水和物などの密度調整材の添加により乾燥密度を調節することができる。
【００２３】
好ましい繊維セメントパネル１０の曲げ強度は、通常ＡＳＴＭ試験法Ｃ１１８５による平衡水分量の状態で、パネルの流れ方向で１８５０ｐｓｉ、パネルの幅方向で２５００ｐｓｉである。
【００２４】
好ましい繊維セメントパネル１０は表面が不燃であり、またＡＳＴＭ試験法Ｅ１３６により試験された場合、燃焼を支えずあるいは一体性を失わない。ＡＳＴＭ試験法Ｅ８４により試験された場合、好ましい繊維セメントパネル１０は、以下の表面燃焼性を示す。
炎の広がり：０
燃料となるもの：０
発煙：５
【００２５】
積層プロセス
好ましいパネルは、厚さ１／２インチのタイプＸ耐火石膏ボードに積層された公称厚さ１／８インチの繊維セメントシートからなる。好ましくは直角の端部をもつ石膏パネルが製造される。前記図１及び２に示される、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）などの接着剤３０を石膏パネルの表面に薄く塗布して、厚さ１／８インチの繊維セメントをその表面上に置いて、通常積み重ねた状態で約３０分間、約３８ｐｓｉでプレスする。一つの好ましい接着剤は、Ｐａｔｒｉｃｋ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓの一部門であるＳｕｎ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓにより供給されるＳｕｎ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）接着剤＃５４−３５００である。接着剤は最も好ましくはＰＶＡなどの低コスト接着剤であるが、水系ポリマー接着剤、溶剤系接着剤、熱硬化性接着剤、変性デンプンなどの天然ポリマー、ポリウレタンなどの液状湿気硬化又は反応性ホットメルト接着剤、及び耐熱又は耐火性接着剤などの他の有機又は無機接着剤を用いることも可能である。
【００２６】
接着剤３０は好ましくはロールコータプロセスで塗布されるので、石膏パネル２０は好ましくは、接着剤３０が平滑な面に塗布される前に、埃及びくずを取除くために掃除される。接着剤３０は好ましくは石膏パネル２０の全表面に一様に薄く塗られる。接着剤３０のウェットフィルムの厚さは、標準の「ウェットフィルム厚さゲージ」で測定された場合、好ましくは約４．５ミル以上でありまた好ましくは約６ミルを超えないであろう。繊維セメントパネル１０が、石膏パネル２０の端部に合わせて、接着剤３０でコートされている石膏パネル２０の上に置かれ、次に積み重ねられる。積み重ねが終わったものは、好ましくは約３７．５±２．５ｐｓｉの荷重のプレスで好ましくは約３０分以上硬化される。次に、パネルは好ましくは繊維セメント表面が研磨され、また長い端部をダイヤモンド砥粒などの砥石車で機械加工されてテーパー付きの端部に成形される。機械研磨は好ましくは３種の研磨ヘッドを用いる。研磨ベルトのグレードは好ましくは４０グリットから２２０グリットの範囲にある。長い端部は機械でテーパーを付けられて、取付け時に凹凸なく継ぎをする際に、コンパウンド、継目強化テープ及び仕上げコンパウンドをセットできるようにする。製品の表面は好ましくはアクリルエマルジョンでシールして表面の吸水を少なくし、塗装を容易にしまた塗料の付着性を向上させる。
【００２７】
複合壁材４０の繊維セメント表面を、場合によってはＵＣＡＲ ７０１などのアクリルシーラーで目止めして、現場での仕上げを容易にすることができる。これを、スプレし、ロールで塗ることができる適切なラテックス塗料あるいは壁紙又はテキスチャ仕上げに用いられるブラシで実施することができる。繊維セメントパネル１０の研磨は繊維セメント表面の仕上げをよくするための選択肢であるということも理解されるであろう。さらに、研磨を、繊維セメントパネル１０が石膏パネル２０に積層される前あるいは後に行うことが可能であるということが理解されるであろう。ロールプレス積層プロセスを、適切な感圧接着剤と共に用いることもできるということが理解されるであろう。
【００２８】
試験
耐表面損傷性試験を好ましい一積層複合パネルで実施した。この好ましいパネルの耐衝撃性は通常のタイプＸ耐火石膏壁材に比べて優れていた。この好ましいパネルの耐擦傷性はまた通常のタイプＸ耐火石膏壁材及び耐表面損傷性石膏系パネルのいずれに対しても優れている。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態の新規な特徴は、１／２インチ石膏壁材も１／８インチ繊維セメントシートもそれら自体では１時間耐火等級、耐表面損傷及び耐衝撃性を合わせて達成できないということである。しかし、２つの材料を合わせて積層すると、ＡＳＴＭ Ｅ１１９で試験された場合の対称壁システムでの１時間耐火性及びレベルが向上した耐表面損傷性及び耐衝撃性が得られる。
【００３０】
好ましいパネルはまた、好ましい本発明の個々の部材又は同じ厚さ（５／８インチ）の通常のタイプＸ石膏壁材に比べて、曲げ強度及びクギ引く抜き強度が向上し、吸湿による反りが小さいという利点を有すると考えられている。
【００３１】
この好ましい複合材はまた単一の壁材又は一体化システムとして火災及び表面損傷特性に関する新規な特徴をもつ。繊維セメントを利用する従来の耐火等級でまた耐表面損傷性であるシステムは支持フレーム全体に２層システムを必要とした。２層システムに対して単一システムでは材料が少なくなり取付けが早いのでこの好ましい複合材にはかなりの利点がある。２層システムでは、５／８インチのタイプＸ石膏壁材を取り付け、その後１／４インチの繊維セメントを上に取り付ける必要があった。これらの２層の全厚さは、本発明の好ましい積層複合材での５／８インチの材料に対して、合わせて７／８インチの材料になる。
【００３２】
したがって、一実施形態において、本発明は少なくとも約１時間の耐火等級でありまた耐表面損傷性である一体化システムを提供する。これは２層システムに比べて取付け時間を減らし、２層システムに比べて平方フェート当たりの壁ユニットの質量を小さくし、また２層システムに比べてパネルに取り付けるための壁当たりの固定具を少なくする。さらに、この材料は、切断の素早い容易な方法である電動剪断機で容易に切断される。
【００３３】
この材料にはまた、以下の表に示されるように、耐擦傷性、耐へこみ性及び耐衝撃性（変形性物体及び硬い物体）がある。
【００３４】
耐表面損傷及び衝撃性をＡＳＴＭ Ｄ４９７７−９８ｂ（擦傷による無機表面ルーフィングへの顆粒固着試験法）、ＡＳＴＭ Ｄ５４２０（落下する錘を受ける打撃具による平坦な硬質プラスチック試料の耐衝撃性（ガードナー衝撃））、ＡＳＴＭ Ｅ６９５（壁、床及び屋根構造に対する相対的耐衝撃負荷性の測定）、ＩＳＯ ７８９２（垂直建築部材−耐衝撃性試験−衝撃物体及び一般的試験法）、又は他の適切な衝撃又は擦傷試験のような試験に用いられる方法により測定することが可能である。耐火性をＡＳＴＭ Ｅ１１９（建築構造及び材料の標準耐火試験法）、ＵＬ２６３、ＵＢＣ ７−１、ＮＦＰＡ ２５１、ＡＮＳＩ Ａ２．１、又は他の適切な耐火試験のような試験により測定することができる。１／２インチのＨａｒｄｉｒｏｃｋ Ｍａｘ“Ｃ”石膏パネルの上に積層された１／８インチ繊維セメントからなる、厚さが５／８インチの積層複合材の一実施形態は以下の表に示されるように優れた耐擦傷及び衝撃性を示した。
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
【００３７】
剛体衝撃試験はＩＳＯ ７８９２のセクション４．３．１から４．３．５に概略が示されるように、１ｋｇのボールベアリング球を用いて実施した。
【００３８】
試験されるパネルをセンター間１６インチでスタッドがある２０ゲージスチールのフレームに固定した。１／４インチの繊維セメントパネルを８インチ間隔で７ゲージ×１−１／４Ｃ−ドリルスクリュを用いて固定した。５／８インチ、タイプＸ石膏壁材を８インチ間隔で６ゲージ×１−１／８インチのタイプＳラッパ形頭スクリュを用いて固定し、また１／２インチのＨａｒｄｉｒｏｃｋ Ｍａｘ“Ｃ”石膏壁材の上に積層された１／８インチの繊維セメントを１２インチ間隔で６ゲージ×１−１／８インチのタイプＳラッパ形頭スクリュを用いて固定した。
【００３９】
【表４】
【００４０】
へこみ試験は、ＡＳＴＭ Ｄ５４２０−９６の方法ＧＣに従い、これには打撃具の直径に近い支持プレート穴をもつ直径０．６２５ｍｍの打撃具オリフィス、ならびに３６インチの距離を落下し、一回で（７２±１．８）フィート・ポンドの衝撃エネルギーを与える、２ポンドの錘を指定している。各製品からの１０個の試料について試験し、表の値は全１０個について平均されている。
【００４１】
【表５】
【００４２】
変形性物体衝撃体はＥ６９５−７９のセクション５．２．１から５．２．４の必要条件に従って作製され、詰め込んで６０ポンドの総重量とした。バッグを振り子のように吊り下げ、スタッドの間の中程の位置及び試験壁の中程の高さで６インチずつ高さを増やしてパネルを打つ。
【００４３】
累積衝撃は、「反りの発生」、表面／裏面でのクラック発生、及び／又は＞０．２５インチのスタッドの変形のいずれかによる「破損状態」になるのに要したエネルギーとして定義された。前記で定義した（複数の）破損状態のいずれかになると、破損状態になるのに必要な「１回の衝撃エネルギー」に達するように、錘バッグをさらに６インチ高くする。
【００４４】
パネルの寸法は４フィート×８フィートであり、センター間２４インチで２０ゲージスチールのフレームに固定された。１／４インチの繊維セメントパネルを８インチ間隔で７ゲージ×１−１／４Ｃ−ドリルスクリュを用いて固定した。５／８インチのタイプＸ石膏壁材を８インチ間隔で６ゲージ×１−１／８インチのタイプＳラッパ形頭スクリュを用いて固定し、また１／２インチのＨａｒｄｉｒｏｃｋ Ｍａｘ“Ｃ”石膏パネルの上に積層された１／８インチの繊維セメントを１２インチ間隔で６ゲージ×１−１／８インチのタイプＳラッパ形頭スクリュを用いて固定した。
【００４５】
表の結果は試験された各材料の３パネルについての平均である。
【００４６】
耐火性試験
本発明の一実施形態についてＡＳＴＭ Ｅ１１９−９８による耐火性試験を行った。この実施形態を、低温側及び高温側を備える２重壁アセンブリとして試験した。各試験用アセンブリは、センター間２４インチで配置された２０ＧＡ×３−５／８インチのスチールスタッドの１０フィート×１０フィートの無荷重壁からなる。低温側に、１層の、厚さ１／２インチのＨａｒｄｉｒｏｃｋ（登録商標）“Ｍａｘ Ｃ”（商標）石膏ボードに積層された厚さ１／８インチのＨａｒｄｉｂｏａｒｄ（登録商標）繊維セメント表面スキンを、床及び天井ランナーならびに中間部スタッドに、１２インチのセンター間距離で最短で１インチの長さのタイプＳ乾式壁スクリュを用いて、センター間で２４インチの２０ＧＡ．×３−５／８インチのスチールスタッドに斜めにならないように（水平に）取り付けた。ファスナーをパネルの隅から約３インチ内側及びパネルの端部から約３／８インチ内側に取り付けた。火炎の側には、１層の、厚さ１／２インチのＨａｒｄｉｒｏｃｋ（登録商標）“Ｍａｘ Ｃ”（商標）石膏ボードに積層された厚さ１／８インチのＨａｒｄｉｂｏａｒｄ（登録商標）繊維セメント表面スキンを、床及び天井ランナーならびに中間部スタッドに、１２インチのセンター間距離で最短で１インチの長さのタイプＳ乾式壁スクリュを用いて、センター間で２４インチの２０ＧＡ．×３−５／８インチのスチールスタッドに斜めにならないように（水平に）取り付けた。火炎側の水平パネル継目を低温側の水平パネル継目から２４インチだけずらせた。ファスナーをフレームの隅から約３インチ内側及びパネルの端部から約３／８インチ内側に取り付けた。
【００４７】
耐火等級壁アセンブリのフレーム部材は完全な壁面の高さより３／４インチ短くカットされているので、浮き壁フレームを作り出す。これらの壁を耐火試験設備から防音試験設備に移送するために、ねじまげに対する抵抗性をもたせて試験材の取扱いを容易にするように、床及び天井の平行ランナーのフレーム部材に壁パネルを通してファスナーをつけた。この修正は壁アセンブリの音波伝播特性を変えない。
【００４８】
継目を、パネルの端部を凹凸なく継ぐために、ＡＳＴＭ仕様Ｃ４７５に従って、化学的硬化パウダ石膏ジョイントコンパウンド（ＵＳＧ（登録商標）Ｄｕｒａｂｏｎｄ（登録商標）９０）で処理した。硬化タイプのコンパウンドを製造者により記載された使用方法に従って混合した。コンパウンドをファスナーの頭に塗り、継目にできた凹みを隣接するシートで形作った。穴のあいた紙で強化されたテープを直ちに継目の中央に埋め込んだ。穴あき紙強化テープをさらなるコンパウンドと共に直ちに埋め込んで乾燥させた。
【００４９】
試験開始時には相対湿度が８４％で雰囲気温度は８０°Ｆであった。耐火試験を通して、炉内（壁試験材の中央頂部から１／３下った点で測定された）と実験室雰囲気の気圧との差は−０．０３インチ水柱に維持され、このため結果として試験体の頂部には圧力がかかっていなかった。
【００５０】
試験中には以下のことを観察した。
【００５１】
【表６】
【００５２】
耐火試験中、壁の反りをその垂直な中央線に沿って３点で測定した：壁の左側から３０インチ（位置＃１）、６０インチ（位置＃２）及び９０インチ（位置＃３）。各指定位置でピンと張った糸から壁表面までの測定が行われた。
【００５３】
【表７】
【００５４】
ホース流水再試験
標準に従って、耐火試験で耐火時間として指定されている時間の半分に等しい時間、複製試験体を火炎暴露試験にかけ、その後直ちにホース流水試験を行った。
【００５５】
試験中に行われた観察は以下の通りである。
【００５６】
【表８】
【００５７】
耐火試験からの結論
この報告で記載されたように組み立てられ試験された、両サイドに出願人の積層複合パネル（厚さ１／２インチのＨａｒｄｉｒｏｃｋ（登録商標）“Ｍａｘ Ｃ”（商標）石膏ボードに積層された厚さ１／８インチのＨａｒｄｉｂｏａｒｄ（登録商標）繊維セメント表面スキン）を有する２０ＧＡ．３−５／８インチ亜鉛メッキスチールスタッド壁は、ＡＳＴＭ Ｅ１１９標準による対称壁アセンブリに対する６０分無荷重耐火等級を達成した。
【００５８】
利点の要約
本発明の好ましい実施形態は、石膏に積層された繊維セメントからなる、予め作製された一体化積層複合材において、少なくとも１時間の耐火性ならびにかなりの耐表面損傷及び衝撃性を併せ持つ。これらの性質は、一実施形態では厚さがたった約５／８インチであり、過剰に重くなく切断が容易で、取付けが早く容易である積層複合材において達成される。
【００５９】
従来技術の２層システムの一つの不利な点は、個々の繊維セメント及び石膏材がそれらの個別の取付けを容易にするためには自立していなければならないということである。したがって、繊維セメント及び石膏の層は、自立したままであるためにそれらはどの程度まで薄くありうるかという点で制限されている。しかし、本発明の好ましい実施形態では、取り付けるために、繊維セメント及び石膏層を予め作製された一体化積層複合材に合体させる。したがって、繊維セメント及び石膏の個々の層は自立している必要がなく、例えば繊維セメント層の厚さをかなり小さくすることができる。これによりツーピースシステムに比べて一体化積層複合材の全厚さを小さくできる。結果として、本発明の一実施形態では１／８インチの繊維セメント層及び１／２インチ石膏層を合体して厚さが約５／８インチの一体化複合積層体を作り出し、それは１時間耐火等級ならびに耐表面損傷及び衝撃性を同時に達成する。
【００６０】
前記で例示され記載された実施形態は本発明の特定の好ましい実施形態の例としてのみ与えられている。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく当分野の技術者により本明細書に与えられた実施形態に様々な変更及び修正がなされうる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】石膏に積層された繊維セメントを備える一体化積層複合材の斜視図である。
【図２】一体化積層複合材を構成する繊維セメント、石膏及び接着層の相対的厚さを示す、図１の一体化積層複合材の横断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 繊維セメント層
２０ 石膏層
３０ 接着剤
４０ 建材（複合壁材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め作製された繊維セメントシート及び石膏パネル及び、予め作製された繊維セメントシートとは完全に一体となっていない接着剤層からなる建材であって、接着剤層は繊維セメントシートと石膏パネルの間に差し込まれ、ＡＳＴＭ Ｅ１１９−９８による少なくとも１時間の耐火等級を有する一体化積層複合材を形作るために繊維セメントシートが石膏パネルに接着剤層により積層されていることを特徴とする建材。
【請求項２】
一体化積層複合材が厚さ５／８インチである請求項１に記載の建材。
【請求項３】
繊維セメントシートが厚さ１／８インチである請求項２に記載の建材。
【請求項４】
石膏パネルが厚さ１／２インチである請求項２に記載の建材。
【請求項５】
繊維セメントシートが厚さ４．５〜６ミルである接着剤により石膏パネルに接着される請求項１に記載の建材。
【請求項６】
接着剤層がポリ酢酸ビニルを含む請求項１に記載の建材。
【請求項７】
接着剤層が、水系高分子接着剤、溶剤系接着剤、熱硬化接着剤、変性デンプン等の天然高分子、ポリウレタン等の湿気硬化或は反応ホットメルト接着剤、耐熱あるいは耐火接着剤、及びこれらの混合物からなる群より選ばれる物質からなる請求項１に記載の建材。
【請求項８】
一体化積層複合材がロールプレスされる請求項１に記載の建材。
【請求項９】
一体化積層複合材が単一で又は積み重ねられた状態でプレスされる請求項１に記載の建材。
【請求項１０】
一体化積層複合材の少なくとも１つの表面が水系ポリマーエマルジョン又は溶剤系シーラントでシールされる請求項１に記載の建材。
【請求項１１】
一体化積層複合材の少なくとも１つの表面が水系又は溶剤系塗料で下塗りされている請求項１に記載の建材。
【請求項１２】
予め作製された繊維セメントパネル及び石膏パネルからなる建材であって、一体化積層複合材を形作るために石膏パネルが予め作製された繊維セメントパネルに積層されていることを特徴とする建材。
【請求項１３】
厚さが５／８インチである請求項１２に記載の建材。
【請求項１４】
予め作製された繊維セメントパネルがセルロース繊維を含む請求項１３に記載の建材。
【請求項１５】
予め作製された繊維セメントパネルが密度２．０ｇ／ｃｍ3までである請求項１２に記載の建材。
【請求項１６】
一体化積層複合材がＡＳＴＭ Ｅ１１９−９８による少なくとも１時間の耐火等級を有する請求項１２に記載の建材。
【請求項１７】
予め作製された繊維セメントパネルと石膏パネルが接着剤を用いて互いに積層される請求項１２に記載の建材。
【請求項１８】
一体化積層複合材を形作るために前もって作成された繊維セメントシートが石膏パネルに積層されることからなる取付け用建材の製造方法。
【請求項１９】
繊維セメントシートがポリ酢酸ビニル接着剤を用いて石膏パネルに積層される請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
繊維セメント層を石膏パネルに積層することが、少なくとも３８ｐｓｉの圧力で繊維セメント層を石膏パネルにプレスすることである請求項１９に記載の方法。
【請求項１】
予め作製された繊維セメントシート及び石膏パネル及び、予め作製された繊維セメントシートとは完全に一体となっていない接着剤層からなる建材であって、接着剤層は繊維セメントシートと石膏パネルの間に差し込まれ、ＡＳＴＭ Ｅ１１９−９８による少なくとも１時間の耐火等級を有する一体化積層複合材を形作るために繊維セメントシートが石膏パネルに接着剤層により積層されていることを特徴とする建材。
【請求項２】
一体化積層複合材が厚さ５／８インチである請求項１に記載の建材。
【請求項３】
繊維セメントシートが厚さ１／８インチである請求項２に記載の建材。
【請求項４】
石膏パネルが厚さ１／２インチである請求項２に記載の建材。
【請求項５】
繊維セメントシートが厚さ４．５〜６ミルである接着剤により石膏パネルに接着される請求項１に記載の建材。
【請求項６】
接着剤層がポリ酢酸ビニルを含む請求項１に記載の建材。
【請求項７】
接着剤層が、水系高分子接着剤、溶剤系接着剤、熱硬化接着剤、変性デンプン等の天然高分子、ポリウレタン等の湿気硬化或は反応ホットメルト接着剤、耐熱あるいは耐火接着剤、及びこれらの混合物からなる群より選ばれる物質からなる請求項１に記載の建材。
【請求項８】
一体化積層複合材がロールプレスされる請求項１に記載の建材。
【請求項９】
一体化積層複合材が単一で又は積み重ねられた状態でプレスされる請求項１に記載の建材。
【請求項１０】
一体化積層複合材の少なくとも１つの表面が水系ポリマーエマルジョン又は溶剤系シーラントでシールされる請求項１に記載の建材。
【請求項１１】
一体化積層複合材の少なくとも１つの表面が水系又は溶剤系塗料で下塗りされている請求項１に記載の建材。
【請求項１２】
予め作製された繊維セメントパネル及び石膏パネルからなる建材であって、一体化積層複合材を形作るために石膏パネルが予め作製された繊維セメントパネルに積層されていることを特徴とする建材。
【請求項１３】
厚さが５／８インチである請求項１２に記載の建材。
【請求項１４】
予め作製された繊維セメントパネルがセルロース繊維を含む請求項１３に記載の建材。
【請求項１５】
予め作製された繊維セメントパネルが密度２．０ｇ／ｃｍ3までである請求項１２に記載の建材。
【請求項１６】
一体化積層複合材がＡＳＴＭ Ｅ１１９−９８による少なくとも１時間の耐火等級を有する請求項１２に記載の建材。
【請求項１７】
予め作製された繊維セメントパネルと石膏パネルが接着剤を用いて互いに積層される請求項１２に記載の建材。
【請求項１８】
一体化積層複合材を形作るために前もって作成された繊維セメントシートが石膏パネルに積層されることからなる取付け用建材の製造方法。
【請求項１９】
繊維セメントシートがポリ酢酸ビニル接着剤を用いて石膏パネルに積層される請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
繊維セメント層を石膏パネルに積層することが、少なくとも３８ｐｓｉの圧力で繊維セメント層を石膏パネルにプレスすることである請求項１９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−１６２４６０（Ｐ２００７−１６２４６０Ａ）
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０２１（Ｐ２００７−３０２１）
【出願日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【分割の表示】特願２００１−５２９９３２（Ｐ２００１−５２９９３２）の分割
【原出願日】平成１２年１０月５日（２０００．１０．５）
【出願人】（５０５０１８２５６）ジェイムズ ハーディー インターナショナル ファイナンス ベスローテン フェンノートシャップ (11)
【氏名又は名称原語表記】ＪＡＭＥＳ ＨＡＲＤＩＥ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＦＩＮＡＮＣＥ Ｂ．Ｖ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【分割の表示】特願２００１−５２９９３２（Ｐ２００１−５２９９３２）の分割
【原出願日】平成１２年１０月５日（２０００．１０．５）
【出願人】（５０５０１８２５６）ジェイムズ ハーディー インターナショナル ファイナンス ベスローテン フェンノートシャップ (11)
【氏名又は名称原語表記】ＪＡＭＥＳ ＨＡＲＤＩＥ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＦＩＮＡＮＣＥ Ｂ．Ｖ．
【Ｆターム（参考）】
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