埋め込みロール装置
埋め込み装置（６０）は、支持フレーム（１２）に対して回転可能に固定される第１の一体形成長尺シャフト（６２）であって、前記第１のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間される第１のディスク（６４）を有する第１の一体形成長尺シャフト（６２）と、支持フレーム（１２）に対して回転可能に固定される第２の一体形成長尺シャフト（６６）であって、前記第２のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間される第２のディスク（６８）を有する第２の一体形成長尺シャフト（６６）とを含み、第１のシャフトは、水平に位置合わせされるように且つディスクが互いに噛み合うように第２のシャフトに対して配置され、側方から見て第１および第２の複数のディスクの外周が互いに重なり合う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本埋め込みロール装置は、一般に、硬化可能なスラリー中に繊維を埋め込むための装置に関し、具体的には、セメントボードまたはセメント質構造用パネル（“ＳＣＰ”）製造ラインに沿って硬化可能なセメントスラリー中に繊維を埋め込むようになっている装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
住居構造及び／又は商業構造の内壁および外壁を形成するために建設業ではセメント質パネルが使用されてきた。そのようなパネルの利点としては、標準的な石膏系の壁ボードと比べて耐湿性が高いことが挙げられる。しかしながら、そのような従来のパネルの欠点は、そのようなパネルが構造用ポリウッドまたは配向性ストランドボード（ＯＳＢ）よりも強くない場合にはこれらに匹敵し得る程度まで十分な構造的強度を有していないという点である。
【０００３】
一般に、セメント質パネルは、補強材料または安定材料から成る層間に少なくとも１つの硬化セメント層または石膏複合体層を含む。ある場合には、補強材料または安定材料がファイバガラスメッシュまたはその等価物である。メッシュは、通常、硬化可能スラリーの層上または該層間にシート態様でロールから加えられる。従来のセメント質パネルで使用される製造技術の例は、その内容が参照することにより本願に組み入れられる米国特許第４，４２０，２９５号明細書、米国特許第４，５０４，３３５号明細書、および、米国特許第６，１７６，９２０号明細書において与えられる。また、他の石膏−セメント組成体が米国特許第５，６８５，９０３号明細書、米国特許第５，８５８，０８３号明細書、および、米国特許第５，９５８，１３１号明細書に全体的に開示されている。
【０００４】
セメント質パネルを製造するための従来のプロセスの１つの欠点は、マットまたはウェブの状態で加えられる繊維がスラリー中に適切に且つ均一に分配されず、したがって、各ボード層の厚さに応じて、繊維−マトリクス相互作用に起因して生じる補強特性がボードの厚さにわたって変わるという点である。繊維網状体を通じたスラリーの不十分な浸透が起こると、繊維とマトリクスとの間の結合が弱くなり、それにより、パネル強度が低下する。また、スラリーおよび繊維の別個の層状化が起こる幾つかのケースでは、繊維の不適切な結合および不十分な分配がパネル強度進展の悪化を引き起こす。
【０００５】
センメント質パネルを製造するための従来のプロセスの他の欠点は、結果として得られる製品が、非常に高価であり、したがって、屋外／構造用ポリウッドまたは配向性ストランドボード（ＯＳＢ）との競合力がないという点である。
従来のセメント質パネルの比較的高いコストの１つの根源は、特に結果として得られるボードの外観を悪化させ且つ製造設備の効率に支障をきたす粒子または塊の状態を成すスラリーの早期の硬化によってもたらされる製造ラインダウンタイムに起因する。製造設備における早期に硬化されるスラリーの著しい集積は、製造ラインの停止を必要とし、したがって、最終的なボードコストを増大させる。
【０００６】
構造用補強材を有するセメント質構造用パネル（ＳＣＰ）を形成するために切り刻まれたファイバガラス繊維がスラリーと混合されるＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ（米国特許出願公開第２００５−００６４１６４号明細書）と題される同一出願人による米国特許出願第１０／６６６，２９４号明細書に開示されるような場合には、繊維をスラリーと完全に混合させる必要性が生じる。そのような均一混合は、結果として得られるパネルまたはボードの所望の構造的強度を得るために重要である。
【０００７】
このタイプの硬化可能スラリーを混合させるために使用される任意の装置の設計基準は、製造実行中にボードの製造が中断することなく続かなければならないというものである。設備の洗浄に起因する製造ラインの任意の停止は避けられなければならない。これは、高速硬化剤または硬化促進剤がスラリー中へ導入されるときのように、急速に硬化するスラリーが形成されるときに特に問題である。
【０００８】
移動する製造ラインでセメント構造用パネルを形成するときの潜在的な問題は、スラリーの一部が早期に硬化し、それにより、様々なサイズのブロックまたは塊が形成されるという問題である。これらの塊が逃げ出して最終ボード製品中へ組み込まれるようになると、これらの塊が、ボードの均一な外観に支障をきたすとともに、構造的な脆弱性をもたらす。従来の構造用セメントパネル製造ラインでは、早期に硬化されたスラリー粒子が結果として得られるボード中へ混入しないように目詰まりした設備を洗浄するために製造ライン全体が中断されなければならない。
【０００９】
切り刻まれた補強繊維をスラリー中へ混入するために使用される装置の他の設計基準は、所要の強度を与えるために繊維が略均一な態様で比較的厚いスラリー中へ混入される必要があるというものである。
したがって、塊または硬化スラリーによって目詰まりしない或いは支障を受けないようにファイバガラスまたは他の構造補強繊維を硬化可能なスラリー中へ完全に混入するための改良された装置の必要性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第４，４２０，２９５号明細書
【特許文献２】米国特許第４，５０４，３３５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，１７６，９２０号明細書
【特許文献４】米国特許第５，６８５，９０３号明細書
【特許文献５】米国特許第５，８５８，０８３号明細書
【特許文献６】米国特許第５，９５８，１３１号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００５−００６４１６４号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した必要性は、繊維強化硬化可能スラリーボード製造ライン上に該ラインを横切るように配置される少なくとも一対の長尺シャフトを含む本埋め込み装置によって満たされ或いは突破される。シャフトは、互いに離間された平行な関係を成して配置されることが好ましい。各シャフトは、複数の軸方向に離間されるディスクをシャフトに沿って有している。ボード製造中、シャフトおよびディスクが軸方向に回転する。隣り合う好ましくは平行なシャフトのそれぞれのディスクは、繊維がスラリーの全体にわたって分配されるように既に堆積された繊維をスラリー中に埋め込む“混練”または“マッサージ”作用をスラリー中に形成するために互いに噛み合わされる。また、ディスクの近接する互いに噛み合わされる回転する関係は、ディスク上におけるスラリーの蓄積を防止し、事実上、スラリーの塊の早期の硬化に起因するボードラインダウンタイムをかなり減少させる“自浄”作用を生み出す。
【００１２】
より具体的には、支持フレームに対して回転可能に固定される第１の一体形成長尺シャフトであって、第１のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間される第１のディスクを有する第１の一体形成長尺シャフトと、支持フレームに対して回転可能に固定される第２の一体形成長尺シャフトであって、第２のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間される第２のディスクを有する第２の一体形成長尺シャフトとを含み、第１のシャフトが、水平に位置合わせされるように且つディスクが互いに噛み合うように第２のシャフトに対して配置され、側方から見たときに第１および第２の複数のディスクの外周が互いに重なり合う、埋め込み装置が提供される。
【００１３】
他の実施形態では、支持フレームに対して固定され、第１のシャフトと複数の軸方向に離間される第１のディスクとを含む第１のロールと、支持フレームに対して固定され、第２のシャフトと複数の軸方向に離間される第２のディスクとを含む第２のロールとを含み、複数の軸方向に離間される第１のディスクおよび複数の軸方向に離間される第２のディスクがスラリー中へのディスクの埋め込みの距離のほぼ２倍の距離で互いに噛み合うように第１のロールおよび第２のロールが支持フレーム上に配置される、埋め込み装置が提供される。
【００１４】
更に他の実施形態では、支持フレームに対して回転可能に固定されるとともに、第１のシャフトと、第１のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間される第１のディスクとを含む第１のロールと、支持フレームに対して回転可能に固定されるとともに、第２のシャフトと、第２のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間される第２のディスクとを含む第２のロールとを含み、第１のロールが、水平に位置合わせされるように且つ複数の軸方向に離間される第１のディスクおよび複数の軸方向に離間される第２のディスクがスラリー中へのディスクの埋め込みの距離のほぼ２倍の距離で互いに噛み合うように第２のロールに対して配置され、複数の軸方向に離間される第１のディスクおよび複数の軸方向に離間される第２のディスクの隣り合う互いに噛み合うディスク間のクリアランスが短繊維のサンプル繊維束の直径よりも小さい、埋め込み装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】構造用スラリーボード製造ライン上の本埋め込み装置の第１の実施形態の上から見た斜視図である。
【図２】図１の埋め込み装置の上から見た断片的な平面図である。
【図３】図２の埋め込み装置の側面図である。
【図４】本埋め込み装置によってスラリー中に形成される埋め込みトラック／トラフのパターンの概略図である。
【図５】構造用スラリーボード製造ライン上の本埋め込み装置の代わりの実施形態の上から見た斜視図である。
【図６】図５の埋め込み装置の第１のディスク形態の上から見た断片的な平面図である。
【図７】図５の埋め込み装置の側面図である。
【図８】図５の埋め込み装置の他のディスク形態の上から見た断片的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ここで図１および図２を参照すると、構造用パネル製造ラインが断片的に示されて全体的に１０で表わされている。当分野においても周知のように、製造ライン１０は、ゴム状のコンベアベルト、クラフト紙のウェブ、リリースペーパー、及び／又は、硬化前にスラリーを支持するようになっている支持材料から成る他のウェブなどの移動キャリア１４を支持する支持フレームまたは成形テーブル１２を含む。キャリア１４は、当分野においても周知のモータ、プーリ、ベルトまたはチェーン、および、ローラ（いずれも図示せず）の組み合わせにより、支持フレーム１２に沿って移動される。また、本発明は、構造用セメントパネルを製造する際に用いるようになっているが、ボードまたはパネル製造のためにばら繊維が硬化可能なスラリーへと混合されるべき任意の状況において用途を見出すことができると考えられる。
【００１７】
用途に応じて他のシーケンスが考えられるが、本発明では、均一のスラリーウェブを形成するために移動キャリアウェブ１４上にスラリー１６の層が堆積される。様々な硬化可能スラリーが考えられるが、本埋め込み装置は、特に、構造用セメントパネルを製造する際に用いるようになっている。したがって、スラリーは、様々な量のポルトランドセメント、石膏、砂利、水、硬化促進剤、可塑剤、発泡剤、充填剤、及び／又は、当分野において周知の他の原料から形成されるのが好ましい。これらの原料の相対量は、上記原料の一部の排除または他の原料の付加を含めて、用途に適するように変わってもよい。好ましい実施形態では切り刻まれたファイバガラス繊維である所定量の或いは一束の短繊維１８が移動するスラリーウェブ１６上に落下され或いは撒き散らされる。
【００１８】
更なる構造用補強材を供給するために、短繊維１８の２つの適用がスラリー１６の各層において利用されることが好ましい。また、随意的に、スラリー１６を振動させ且つ繊維がスラリー上に堆積されるときに繊維１８を更に均一に埋め込むために、振動器（図示せず）が移動キャリア１４に近接して動作可能に配置される。
【００１９】
全体的に２０で示される本埋め込み装置は、繊維１８がスラリーウェブ１６上に堆積されるポイントの直ぐ“下流側”または直ぐ後ろに位置するように支持フレーム１２上に配置される。装置２０には、少なくとも２つの長尺シャフト２２，２４が含まれており、各長尺シャフトは、支持フレーム１２の両側に位置されるブラケット２８に係合される端部２６を有している。２つのシャフト２２，２４が描かれているが、必要に応じて更なるシャフトが設けられてもよい。シャフト端部２６の１つの組には、シャフト２２，２４をブラケット２８内で軸方向に回転させることができるようにする歯付きスプロケットまたはプーリ３０（図２に最も良く示されている）或いは他の駆動機構が設けられることが好ましい。シャフト２２，２４および関連するディスク３２，３４が同じ方向に回転されることが好ましい。ローラまたはシャフトを製造ラインに沿って駆動させるための電動ベルトドライブ、チェーンドライブ、または、他の典型的なシステムがここでは適していると考えられる。図示のように、シャフト２２，２４は、支持フレーム１２上に略横方向に装着されるとともに、互いに離間した略平行な関係を成している。好ましい実施形態では、シャフト２２，２４が互いに平行である。
【００２０】
各シャフト２２，２４には、複数の軸方向に離間された主ディスクすなわち比較的大きなディスク３２が設けられている。この場合、隣り合うディスクは互いに軸方向に離間されている。間隔は、それぞれが主ディスク３２の隣り合う対同士の間に位置される第２の複数の比較的小さな直径のスペーサディスク３４（図２）によって維持される。図３に見られるように、少なくとも主ディスク３２、好ましくは主ディスクおよびスペーサディスク３２，３４の両方が共同回転のためにそれぞれのシャフト２２，２４にキー止めされることが好ましい。歯付きスプロケット３０も共同回転のためにシャフト２２，２４にキー止めされ或いは固定されることが好ましい。好ましい実施形態では、それぞれのシャフト端部２６に隣接して位置されるキー付きカラー３６（図３に最も良く示されている）が位置決めキーまたは位置決めネジ３８などによってシャフトに固定され、このキー付きカラー３６は、ディスク３２，３４を横方向に移動しないようにシャフト２２，２４上に保持する。
【００２１】
図１〜３からも分かるように、それぞれのシャフト２２，２４のディスク３２，３４は、シャフト２２の主ディスク３２がシャフト２４のディスク３２間に位置されるように互いに噛み合わされている。また、図示のように、互いに噛み合うようになると、主ディスク３２の周縁４０は、互いに重なり合って、対向するシャフトの対向するスペーサディスク３４の周縁４２に近接するが回転関係をなすように配置される（図３に最も良く示されている）。シャフト２２，２４および関連するディスク３２，３４は同じ方向‘Ｒ’に回転されることが好ましい（図３）。
【００２２】
ディスク３２，３４の相対的な寸法は用途に適するように変動してもよいが、好ましい実施形態において、主ディスク３２は、１／４”（０．６４ｃｍ）厚であり、５／１６”（０．７９ｃｍ）の間隔で隔てられている。したがって、シャフト２２，２４の隣り合うディスク３２が互いに噛み合うときには、近接するが相対回転できる許容度が形成される（図２に最も良く示されている）。この近接許容度は、硬化可能なスラリー１６の粒子がディスク３２，３４間に捕らえられて早期に硬化されるようになることを困難にする。また、シャフト２２，２４および関連するディスク３２，３４はＳＣＰパネル製造中に絶えず動いているため、ディスク間に捕らえられる任意のスラリーは、直ちに放出され、埋め込み動作を損なう態様で硬化する機会が全く無い。また、ディスク３２，３４の外周が平坦にされ或いはディスクの面に対して垂直であることが好ましいが、テーパ状の或いは角度を成した周縁４０，４２を設けることもでき且つそのような周縁も依然として満足な繊維埋め込みを達成すると考えられる。
【００２３】
本埋め込み装置２０の自浄特性は、シャフト２２，２４およびディスク３２，３４の形成のために使用される材料によって更に高められる。好ましい実施形態において、これらの構成部品は、比較的滑らかな表面を得るために研磨されたステンレススチールから形成される。また、ステンレススチールがその耐久性および耐食性のため好ましいが、プレキシガラス材料または他の人工プラスチック材料を含む他の耐久性のある耐食性の焦げ付かない材料が考えられる。
【００２４】
また、移動ウェブ１４に対するシャフト２２，２４の高さは、スラリー１６中への繊維１８の埋め込みを促進するために調整可能であることが好ましい。ディスク３２は、スラリー中への繊維１８の埋め込みを促進するため、キャリアウェブ１４と接触しないがスラリー１６中へと十分に延びることが好ましい。キャリアウェブ１４の上側のシャフト２２，２４の特定の高さは、用途に適するように変動してもよく、特に、主ディスク３２の直径、スラリーの粘度、スラリー層１６の厚さ、および、繊維１８の埋め込みの所望の度合いによって影響される。
【００２５】
ここで図４を参照すると、スラリー１６中に繊維１８を埋め込むためにスラリー１６中に第１のトラフパターン４４（実線）を形成するために、第１のシャフト２２上の複数の主ディスク３２がフレーム１２に対して配置されている。トラフパターン４４は、ディスク３２によって形成される一連の谷４６と、スラリー１６が各ディスクの側面に対して押圧される際にディスク間に位置される丘４８とを含む。繊維１８は直前に既にスラリー１６の上面５０に堆積されているため、第１のトラフパターン４４の形成によって特定の割合の繊維がスラリー中へ混合されるようになる。シャフト２２，２４が回転して関連するディスク３２，３４を回転させているときに、キャリアウェブまたはベルト１４も第１のシャフト２２から第２のシャフト２４へと移動方向‘Ｔ’（図２）に動いていることは言うまでもない。このようにして、繊維１８の埋め込みを促進させる攪拌する動的な動きも形成される。
【００２６】
スラリー１６は、第１のシャフト２２のディスク３２の近傍から出た直後に、続けて第２のトラフパターン５２を形成する第２のシャフト２４のディスク３２（仮想線で示される）と直面する。それぞれのシャフト２２，２４のディスク３２の横方向にオフセットされた位置に起因して、任意の選択されたポイントでは、丘５４が谷４６に取って代わり且つ谷５６が丘４８に取って代わるという点で、第２のトラフパターン５２がパターン４４に対して正反対である。トラフパターン４４，５２が正弦波にほぼ似ているという点で、トラフパターン４４，５２が互いに対して位相がずれていると言うこともできる。この横方向にオフセットされたトラフパターン５２は、スラリー１６を更に攪拌して、繊維１８の埋め込みを促進させる。すなわち、シャフト２２，２４の互いに噛み合うディスク３２の回転によってスラリーマッサージ作用またはスラリー混練作用が生み出される。
【００２７】
埋め込み装置２０の開発中において、ある場合には、個々の繊維束が装置の回転ディスク間に詰まるようになり、それにより、これらの繊維束が他の繊維と一緒に回転されるにつれて拡径し、その結果、装置がロックされ或いは停止される可能性があることが分かった。結果として、一般に、ＳＣＰパネル製造ライン全体を停止させて、埋め込み装置２０を分解し、詰まった繊維をディスクから除去しなければならず、そのため、最終的なボードコストが高くなり、製造ラインの効率が低下する。したがって、代わりの埋め込みロール装置６０が提供されて図５に示される。装置６０で使用され且つ図１〜４の装置２０と共有される構成部品が同一の参照符号を用いて示されており、また、これらの構成部品についての先の説明がここで適用できると考えられる。同様に、適用できるＳＣＰパネル製造ラインが同時係属の共有の米国特許第７，１８２，５８９号明細書に記載されている。
【００２８】
埋め込み装置２０と同様に、埋め込み装置６０が支持フレーム１２上に回転可能に配置されており、その直ぐ“下流側”で繊維１８がスラリーウェブ１６上に堆積される。前述したプロセス用途で述べたように、ＳＣＰパネルを形成するために使用される各スラリー層毎に埋め込み装置６０を設けることが考えられる。装置６０は、支持フレーム１２に固定される一体形成された第１の長尺シャフト６２を含むととともに、該第１のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間された第１のディスク６４を有し、また、装置６０は、支持フレームに固定される一体形成された第２の長尺シャフト６６を含むとともに、該第２のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間された第２のディスク６８を有する。
【００２９】
埋め込み装置２０は、多数のディスクを各シャフト上に設け且つ繊維１８をスラリー１６中に更に均一に埋め込むために、１／２インチ（１．２７ｃｍ）未満の厚さを有するディスクを含む。しかしながら、埋め込み装置６０の開発の過程で、ディスク６４，６８の厚さを増大させてディスクの数をほぼ半分に減らすことにより、均一の埋め込みを依然として行ないつつ、ディスク間の摩擦が半分に減少されることが分かった。ディスク６４，６８の厚さは約１／２〜１インチ（１．２７〜２．５４ｃｍ）であることが好ましいが、この範囲は、用途に適するように変えることができる。隣り合うディスク６４，６８同士の間の摩擦を減少させると、ディスクの詰まり及びシャフト６２，６６の回転速度の減少が防止されると考えられる。
【００３０】
埋め込み装置２０と同様に、各シャフト６２，６６は、支持フレーム１２の両側に位置されるブラケット２８と係合される端部６９を有する。シャフト６２，６６およびそれらの関連するディスク６４，６８は同じ方向に回転されることが好ましい。電動チェーンドライブ（図示せず）は、滑りに対するそれらの抵抗に起因して、シャフト６２，６６を回転させるのに好ましいが、当分野において公知のように、シャフトを駆動させるための他のシステムが適している場合があることは言うまでもない。
【００３１】
図５に示されるように、シャフト６２，６６は、支持フレーム１２上にほぼ横方向に装着されるとともに、互いに略平行となるようにフレーム上で方向付けられており、移動キャリア１４から垂直に変位され且つ移動キャリア１４と平行な面を規定する。
【００３２】
図２に示されるように、埋め込み装置２０の大きいディスク３２は、スペーサディスク３４の外周縁４２にほぼ至るまで互いにほぼ噛み合っている。しかしながら、ある場合には、繊維が互いに噛み合うディスク間で捕らえられるようになり、それにより、シャフトの回転が妨げられて、製造ラインの停止が必要になる可能性があることが分かった。
【００３３】
したがって、埋め込み装置６０では、図６〜７に示されるように、複数の軸方向に離間された第１のディスク６４と、複数の軸方向に離間された第２のディスク６８とが、それらのそれぞれの外周縁７０の領域でのみ、あるいは、スラリー１６中へのディスクの埋め込みの距離のほぼ２倍の距離“Ｄ”だけ、互いに噛み合うことが好ましい。更に好ましくは、複数の軸方向に離間された第１のディスク６４および複数の軸方向に離間された第２のディスク６８は、約１／２インチ（１．２７ｃｍ）の重なり合いを形成するように互いに噛み合うが、用途に応じて他の距離が適する場合がある。この配置は、スラリー１６中への繊維１８の均一な埋め込みを依然として行ないつつ、ディスク６４，６８の詰まりを防止すると考えられる。
【００３４】
隣り合うディスク間の目詰まりを更に防止するため、複数の軸方向に離間された第１のディスク６４および複数の軸方向に離間された第２のディスク６８の隣り合う互いに噛み合ったディスク間のクリアランス“Ｃ”（図６）は、短繊維１８のサンプル繊維の直径よりも小さいことが好ましい。クリアランス“Ｃ”は約０．０１〜０．０１８インチ（０．０３〜０．０５ｃｍ）であることが好ましいが、この範囲は用途に適するように変えてもよい。この配置は、埋め込み装置６０を分解して詰まった繊維を除去するために製造ライン１０全体の停止を必要とする可能性がある回転中の隣り合うディスク間での繊維１８の詰まりを防止すると考えられる。また、この構造は、ＳＣＰパネル製造中のシャフト６２，６６の一定の動きに起因して、通常は互いに噛み合うディスク６４，６８間に捕らえられ得る任意の繊維／スラリーを排出することによって依然として自浄作用を与えると考えられる。
【００３５】
図６に最も良く示されるように、埋め込み装置６０の１つの実施形態は、隣り合うディスク６４，６８間に形成され且つ第１および第２のシャフト６２，６６上に一体形成された溝７２を更に含む。シャフト６２，６６上に溝７２およびディスク６４，６８を一体形成することにより、隣り合う互いに噛み合うディスク間のクリアランスが連続動作後において一定のままであり、より均一で効率的な埋め込みを行なうと考えられる。シャフト６２，６６およびディスク６４，６８が一体に形成されているため、溝７２もシャフトの外周縁７４である。溝７２は約１．４〜１．８インチ（３．５６〜４．５７ｃｍ）の深さであることが好ましいが、用途に適するために他の範囲が適切な場合があることは言うまでも無い。
【００３６】
溝７２によって分離される複数の離間されたディスク６４，６８を形成するためにシャフト６２，６６を一体形成する際に、溝７２を中実の円柱シャフトへ機械加工することにより各シャフトが製造されるのが好ましいことは言うまでもない。このように、ディスク６４，６８は、溝７２からシャフトの軸へ向けて径方向内側に延びるため、溝と別個のものではない。それにもかかわらず、このようにして製造されるシャフトは、それらの外周が埋め込み装置２０のディスク３２のように作用する複数の離間された円形の平坦な形状をもたらすため、これらの平坦な形状も装置６０に関してディスクと称される。また、ディスク６４，６８と一体形成されるシャフトを製造するための他の製造技術も考えられ、そのような製造技術としては、個々の構成部品を溶接すること或いは一体的に締結すること、または、化学接着剤を使用することなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【００３７】
図８に６０ａで全体的に示される埋め込み装置６０の他の実施形態において、第１のシャフ７６は、複数の軸方向に離間される第１のディスク６４間に位置される複数の比較的小径の第１のディスク７８を含んでおり、また、第２のシャフ８０は、複数の軸方向に離間される第２のディスク６８間に位置される複数の比較的小径の第２のディスク８２を含んでいる。ディスク７８，８２は、個別に形成されており、シャフト６２，６６上のディスク６４，６８間にそれぞれ交互に配置される。各シャフト６２，６６は、支持フレーム１２の両側に位置されるブラケット２８と係合する端部８４を有する。シャフト端部８４の１つの組には、シャフトの回転を可能にするために歯付きスプロケットまたはプーリ３０が設けられることが好ましい。図３に関連して前述したように、主ディスク６４，６８および更に小さいディスク７８，８２はいずれも、共同回転のためにそれぞれのシャフト７６，８０にキー止めされることが好ましい。歯付きスプロケット３０も共同回転のためにそれぞれのシャフト７６，８０にキー止めされることが好ましい。
【００３８】
溝７２と同様に、比較的小径のディスク７６，７８は、隣り合うディスク６４，６８同士がディスク外周縁７０の領域でのみ互いに噛み合うように寸法付けられる。ディスク６４，６８の厚さの増大に起因して、小径ディスク７６，７８およびディスク６４，６８の配置が、装置６０の連続動作中に隣り合う互いに噛み合うディスク間の一定のクリアランス“Ｃ”を維持すると考えられる。
【００３９】
このように、本埋め込み装置は、移動するスラリー層中へ切り刻まれたファイバガラス繊維を組み入れる或いは埋め込むための機構を備える。本装置の重要な特徴は、スラリーが装置内に詰まる或いは装置内に捕捉されるようになる機会を最小限に抑える態様でスラリーに対して混練作用、マッサージ作用、または、攪拌作用を与えるためにそれぞれのシャフトのディスクが互いに噛み合わされて互いに重なり合うという点である。
【００４０】
特定の埋め込みロール装置について図示して説明してきたが、当業者であれば分かるように、この特定の埋め込みロール装置に対しては、その更に広い態様で以下の請求項に示される本発明から逸脱することなく変更および改良がなされてもよい。
【技術分野】
【０００１】
本埋め込みロール装置は、一般に、硬化可能なスラリー中に繊維を埋め込むための装置に関し、具体的には、セメントボードまたはセメント質構造用パネル（“ＳＣＰ”）製造ラインに沿って硬化可能なセメントスラリー中に繊維を埋め込むようになっている装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
住居構造及び／又は商業構造の内壁および外壁を形成するために建設業ではセメント質パネルが使用されてきた。そのようなパネルの利点としては、標準的な石膏系の壁ボードと比べて耐湿性が高いことが挙げられる。しかしながら、そのような従来のパネルの欠点は、そのようなパネルが構造用ポリウッドまたは配向性ストランドボード（ＯＳＢ）よりも強くない場合にはこれらに匹敵し得る程度まで十分な構造的強度を有していないという点である。
【０００３】
一般に、セメント質パネルは、補強材料または安定材料から成る層間に少なくとも１つの硬化セメント層または石膏複合体層を含む。ある場合には、補強材料または安定材料がファイバガラスメッシュまたはその等価物である。メッシュは、通常、硬化可能スラリーの層上または該層間にシート態様でロールから加えられる。従来のセメント質パネルで使用される製造技術の例は、その内容が参照することにより本願に組み入れられる米国特許第４，４２０，２９５号明細書、米国特許第４，５０４，３３５号明細書、および、米国特許第６，１７６，９２０号明細書において与えられる。また、他の石膏−セメント組成体が米国特許第５，６８５，９０３号明細書、米国特許第５，８５８，０８３号明細書、および、米国特許第５，９５８，１３１号明細書に全体的に開示されている。
【０００４】
セメント質パネルを製造するための従来のプロセスの１つの欠点は、マットまたはウェブの状態で加えられる繊維がスラリー中に適切に且つ均一に分配されず、したがって、各ボード層の厚さに応じて、繊維−マトリクス相互作用に起因して生じる補強特性がボードの厚さにわたって変わるという点である。繊維網状体を通じたスラリーの不十分な浸透が起こると、繊維とマトリクスとの間の結合が弱くなり、それにより、パネル強度が低下する。また、スラリーおよび繊維の別個の層状化が起こる幾つかのケースでは、繊維の不適切な結合および不十分な分配がパネル強度進展の悪化を引き起こす。
【０００５】
センメント質パネルを製造するための従来のプロセスの他の欠点は、結果として得られる製品が、非常に高価であり、したがって、屋外／構造用ポリウッドまたは配向性ストランドボード（ＯＳＢ）との競合力がないという点である。
従来のセメント質パネルの比較的高いコストの１つの根源は、特に結果として得られるボードの外観を悪化させ且つ製造設備の効率に支障をきたす粒子または塊の状態を成すスラリーの早期の硬化によってもたらされる製造ラインダウンタイムに起因する。製造設備における早期に硬化されるスラリーの著しい集積は、製造ラインの停止を必要とし、したがって、最終的なボードコストを増大させる。
【０００６】
構造用補強材を有するセメント質構造用パネル（ＳＣＰ）を形成するために切り刻まれたファイバガラス繊維がスラリーと混合されるＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ（米国特許出願公開第２００５−００６４１６４号明細書）と題される同一出願人による米国特許出願第１０／６６６，２９４号明細書に開示されるような場合には、繊維をスラリーと完全に混合させる必要性が生じる。そのような均一混合は、結果として得られるパネルまたはボードの所望の構造的強度を得るために重要である。
【０００７】
このタイプの硬化可能スラリーを混合させるために使用される任意の装置の設計基準は、製造実行中にボードの製造が中断することなく続かなければならないというものである。設備の洗浄に起因する製造ラインの任意の停止は避けられなければならない。これは、高速硬化剤または硬化促進剤がスラリー中へ導入されるときのように、急速に硬化するスラリーが形成されるときに特に問題である。
【０００８】
移動する製造ラインでセメント構造用パネルを形成するときの潜在的な問題は、スラリーの一部が早期に硬化し、それにより、様々なサイズのブロックまたは塊が形成されるという問題である。これらの塊が逃げ出して最終ボード製品中へ組み込まれるようになると、これらの塊が、ボードの均一な外観に支障をきたすとともに、構造的な脆弱性をもたらす。従来の構造用セメントパネル製造ラインでは、早期に硬化されたスラリー粒子が結果として得られるボード中へ混入しないように目詰まりした設備を洗浄するために製造ライン全体が中断されなければならない。
【０００９】
切り刻まれた補強繊維をスラリー中へ混入するために使用される装置の他の設計基準は、所要の強度を与えるために繊維が略均一な態様で比較的厚いスラリー中へ混入される必要があるというものである。
したがって、塊または硬化スラリーによって目詰まりしない或いは支障を受けないようにファイバガラスまたは他の構造補強繊維を硬化可能なスラリー中へ完全に混入するための改良された装置の必要性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第４，４２０，２９５号明細書
【特許文献２】米国特許第４，５０４，３３５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，１７６，９２０号明細書
【特許文献４】米国特許第５，６８５，９０３号明細書
【特許文献５】米国特許第５，８５８，０８３号明細書
【特許文献６】米国特許第５，９５８，１３１号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００５−００６４１６４号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した必要性は、繊維強化硬化可能スラリーボード製造ライン上に該ラインを横切るように配置される少なくとも一対の長尺シャフトを含む本埋め込み装置によって満たされ或いは突破される。シャフトは、互いに離間された平行な関係を成して配置されることが好ましい。各シャフトは、複数の軸方向に離間されるディスクをシャフトに沿って有している。ボード製造中、シャフトおよびディスクが軸方向に回転する。隣り合う好ましくは平行なシャフトのそれぞれのディスクは、繊維がスラリーの全体にわたって分配されるように既に堆積された繊維をスラリー中に埋め込む“混練”または“マッサージ”作用をスラリー中に形成するために互いに噛み合わされる。また、ディスクの近接する互いに噛み合わされる回転する関係は、ディスク上におけるスラリーの蓄積を防止し、事実上、スラリーの塊の早期の硬化に起因するボードラインダウンタイムをかなり減少させる“自浄”作用を生み出す。
【００１２】
より具体的には、支持フレームに対して回転可能に固定される第１の一体形成長尺シャフトであって、第１のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間される第１のディスクを有する第１の一体形成長尺シャフトと、支持フレームに対して回転可能に固定される第２の一体形成長尺シャフトであって、第２のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間される第２のディスクを有する第２の一体形成長尺シャフトとを含み、第１のシャフトが、水平に位置合わせされるように且つディスクが互いに噛み合うように第２のシャフトに対して配置され、側方から見たときに第１および第２の複数のディスクの外周が互いに重なり合う、埋め込み装置が提供される。
【００１３】
他の実施形態では、支持フレームに対して固定され、第１のシャフトと複数の軸方向に離間される第１のディスクとを含む第１のロールと、支持フレームに対して固定され、第２のシャフトと複数の軸方向に離間される第２のディスクとを含む第２のロールとを含み、複数の軸方向に離間される第１のディスクおよび複数の軸方向に離間される第２のディスクがスラリー中へのディスクの埋め込みの距離のほぼ２倍の距離で互いに噛み合うように第１のロールおよび第２のロールが支持フレーム上に配置される、埋め込み装置が提供される。
【００１４】
更に他の実施形態では、支持フレームに対して回転可能に固定されるとともに、第１のシャフトと、第１のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間される第１のディスクとを含む第１のロールと、支持フレームに対して回転可能に固定されるとともに、第２のシャフトと、第２のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間される第２のディスクとを含む第２のロールとを含み、第１のロールが、水平に位置合わせされるように且つ複数の軸方向に離間される第１のディスクおよび複数の軸方向に離間される第２のディスクがスラリー中へのディスクの埋め込みの距離のほぼ２倍の距離で互いに噛み合うように第２のロールに対して配置され、複数の軸方向に離間される第１のディスクおよび複数の軸方向に離間される第２のディスクの隣り合う互いに噛み合うディスク間のクリアランスが短繊維のサンプル繊維束の直径よりも小さい、埋め込み装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】構造用スラリーボード製造ライン上の本埋め込み装置の第１の実施形態の上から見た斜視図である。
【図２】図１の埋め込み装置の上から見た断片的な平面図である。
【図３】図２の埋め込み装置の側面図である。
【図４】本埋め込み装置によってスラリー中に形成される埋め込みトラック／トラフのパターンの概略図である。
【図５】構造用スラリーボード製造ライン上の本埋め込み装置の代わりの実施形態の上から見た斜視図である。
【図６】図５の埋め込み装置の第１のディスク形態の上から見た断片的な平面図である。
【図７】図５の埋め込み装置の側面図である。
【図８】図５の埋め込み装置の他のディスク形態の上から見た断片的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ここで図１および図２を参照すると、構造用パネル製造ラインが断片的に示されて全体的に１０で表わされている。当分野においても周知のように、製造ライン１０は、ゴム状のコンベアベルト、クラフト紙のウェブ、リリースペーパー、及び／又は、硬化前にスラリーを支持するようになっている支持材料から成る他のウェブなどの移動キャリア１４を支持する支持フレームまたは成形テーブル１２を含む。キャリア１４は、当分野においても周知のモータ、プーリ、ベルトまたはチェーン、および、ローラ（いずれも図示せず）の組み合わせにより、支持フレーム１２に沿って移動される。また、本発明は、構造用セメントパネルを製造する際に用いるようになっているが、ボードまたはパネル製造のためにばら繊維が硬化可能なスラリーへと混合されるべき任意の状況において用途を見出すことができると考えられる。
【００１７】
用途に応じて他のシーケンスが考えられるが、本発明では、均一のスラリーウェブを形成するために移動キャリアウェブ１４上にスラリー１６の層が堆積される。様々な硬化可能スラリーが考えられるが、本埋め込み装置は、特に、構造用セメントパネルを製造する際に用いるようになっている。したがって、スラリーは、様々な量のポルトランドセメント、石膏、砂利、水、硬化促進剤、可塑剤、発泡剤、充填剤、及び／又は、当分野において周知の他の原料から形成されるのが好ましい。これらの原料の相対量は、上記原料の一部の排除または他の原料の付加を含めて、用途に適するように変わってもよい。好ましい実施形態では切り刻まれたファイバガラス繊維である所定量の或いは一束の短繊維１８が移動するスラリーウェブ１６上に落下され或いは撒き散らされる。
【００１８】
更なる構造用補強材を供給するために、短繊維１８の２つの適用がスラリー１６の各層において利用されることが好ましい。また、随意的に、スラリー１６を振動させ且つ繊維がスラリー上に堆積されるときに繊維１８を更に均一に埋め込むために、振動器（図示せず）が移動キャリア１４に近接して動作可能に配置される。
【００１９】
全体的に２０で示される本埋め込み装置は、繊維１８がスラリーウェブ１６上に堆積されるポイントの直ぐ“下流側”または直ぐ後ろに位置するように支持フレーム１２上に配置される。装置２０には、少なくとも２つの長尺シャフト２２，２４が含まれており、各長尺シャフトは、支持フレーム１２の両側に位置されるブラケット２８に係合される端部２６を有している。２つのシャフト２２，２４が描かれているが、必要に応じて更なるシャフトが設けられてもよい。シャフト端部２６の１つの組には、シャフト２２，２４をブラケット２８内で軸方向に回転させることができるようにする歯付きスプロケットまたはプーリ３０（図２に最も良く示されている）或いは他の駆動機構が設けられることが好ましい。シャフト２２，２４および関連するディスク３２，３４が同じ方向に回転されることが好ましい。ローラまたはシャフトを製造ラインに沿って駆動させるための電動ベルトドライブ、チェーンドライブ、または、他の典型的なシステムがここでは適していると考えられる。図示のように、シャフト２２，２４は、支持フレーム１２上に略横方向に装着されるとともに、互いに離間した略平行な関係を成している。好ましい実施形態では、シャフト２２，２４が互いに平行である。
【００２０】
各シャフト２２，２４には、複数の軸方向に離間された主ディスクすなわち比較的大きなディスク３２が設けられている。この場合、隣り合うディスクは互いに軸方向に離間されている。間隔は、それぞれが主ディスク３２の隣り合う対同士の間に位置される第２の複数の比較的小さな直径のスペーサディスク３４（図２）によって維持される。図３に見られるように、少なくとも主ディスク３２、好ましくは主ディスクおよびスペーサディスク３２，３４の両方が共同回転のためにそれぞれのシャフト２２，２４にキー止めされることが好ましい。歯付きスプロケット３０も共同回転のためにシャフト２２，２４にキー止めされ或いは固定されることが好ましい。好ましい実施形態では、それぞれのシャフト端部２６に隣接して位置されるキー付きカラー３６（図３に最も良く示されている）が位置決めキーまたは位置決めネジ３８などによってシャフトに固定され、このキー付きカラー３６は、ディスク３２，３４を横方向に移動しないようにシャフト２２，２４上に保持する。
【００２１】
図１〜３からも分かるように、それぞれのシャフト２２，２４のディスク３２，３４は、シャフト２２の主ディスク３２がシャフト２４のディスク３２間に位置されるように互いに噛み合わされている。また、図示のように、互いに噛み合うようになると、主ディスク３２の周縁４０は、互いに重なり合って、対向するシャフトの対向するスペーサディスク３４の周縁４２に近接するが回転関係をなすように配置される（図３に最も良く示されている）。シャフト２２，２４および関連するディスク３２，３４は同じ方向‘Ｒ’に回転されることが好ましい（図３）。
【００２２】
ディスク３２，３４の相対的な寸法は用途に適するように変動してもよいが、好ましい実施形態において、主ディスク３２は、１／４”（０．６４ｃｍ）厚であり、５／１６”（０．７９ｃｍ）の間隔で隔てられている。したがって、シャフト２２，２４の隣り合うディスク３２が互いに噛み合うときには、近接するが相対回転できる許容度が形成される（図２に最も良く示されている）。この近接許容度は、硬化可能なスラリー１６の粒子がディスク３２，３４間に捕らえられて早期に硬化されるようになることを困難にする。また、シャフト２２，２４および関連するディスク３２，３４はＳＣＰパネル製造中に絶えず動いているため、ディスク間に捕らえられる任意のスラリーは、直ちに放出され、埋め込み動作を損なう態様で硬化する機会が全く無い。また、ディスク３２，３４の外周が平坦にされ或いはディスクの面に対して垂直であることが好ましいが、テーパ状の或いは角度を成した周縁４０，４２を設けることもでき且つそのような周縁も依然として満足な繊維埋め込みを達成すると考えられる。
【００２３】
本埋め込み装置２０の自浄特性は、シャフト２２，２４およびディスク３２，３４の形成のために使用される材料によって更に高められる。好ましい実施形態において、これらの構成部品は、比較的滑らかな表面を得るために研磨されたステンレススチールから形成される。また、ステンレススチールがその耐久性および耐食性のため好ましいが、プレキシガラス材料または他の人工プラスチック材料を含む他の耐久性のある耐食性の焦げ付かない材料が考えられる。
【００２４】
また、移動ウェブ１４に対するシャフト２２，２４の高さは、スラリー１６中への繊維１８の埋め込みを促進するために調整可能であることが好ましい。ディスク３２は、スラリー中への繊維１８の埋め込みを促進するため、キャリアウェブ１４と接触しないがスラリー１６中へと十分に延びることが好ましい。キャリアウェブ１４の上側のシャフト２２，２４の特定の高さは、用途に適するように変動してもよく、特に、主ディスク３２の直径、スラリーの粘度、スラリー層１６の厚さ、および、繊維１８の埋め込みの所望の度合いによって影響される。
【００２５】
ここで図４を参照すると、スラリー１６中に繊維１８を埋め込むためにスラリー１６中に第１のトラフパターン４４（実線）を形成するために、第１のシャフト２２上の複数の主ディスク３２がフレーム１２に対して配置されている。トラフパターン４４は、ディスク３２によって形成される一連の谷４６と、スラリー１６が各ディスクの側面に対して押圧される際にディスク間に位置される丘４８とを含む。繊維１８は直前に既にスラリー１６の上面５０に堆積されているため、第１のトラフパターン４４の形成によって特定の割合の繊維がスラリー中へ混合されるようになる。シャフト２２，２４が回転して関連するディスク３２，３４を回転させているときに、キャリアウェブまたはベルト１４も第１のシャフト２２から第２のシャフト２４へと移動方向‘Ｔ’（図２）に動いていることは言うまでもない。このようにして、繊維１８の埋め込みを促進させる攪拌する動的な動きも形成される。
【００２６】
スラリー１６は、第１のシャフト２２のディスク３２の近傍から出た直後に、続けて第２のトラフパターン５２を形成する第２のシャフト２４のディスク３２（仮想線で示される）と直面する。それぞれのシャフト２２，２４のディスク３２の横方向にオフセットされた位置に起因して、任意の選択されたポイントでは、丘５４が谷４６に取って代わり且つ谷５６が丘４８に取って代わるという点で、第２のトラフパターン５２がパターン４４に対して正反対である。トラフパターン４４，５２が正弦波にほぼ似ているという点で、トラフパターン４４，５２が互いに対して位相がずれていると言うこともできる。この横方向にオフセットされたトラフパターン５２は、スラリー１６を更に攪拌して、繊維１８の埋め込みを促進させる。すなわち、シャフト２２，２４の互いに噛み合うディスク３２の回転によってスラリーマッサージ作用またはスラリー混練作用が生み出される。
【００２７】
埋め込み装置２０の開発中において、ある場合には、個々の繊維束が装置の回転ディスク間に詰まるようになり、それにより、これらの繊維束が他の繊維と一緒に回転されるにつれて拡径し、その結果、装置がロックされ或いは停止される可能性があることが分かった。結果として、一般に、ＳＣＰパネル製造ライン全体を停止させて、埋め込み装置２０を分解し、詰まった繊維をディスクから除去しなければならず、そのため、最終的なボードコストが高くなり、製造ラインの効率が低下する。したがって、代わりの埋め込みロール装置６０が提供されて図５に示される。装置６０で使用され且つ図１〜４の装置２０と共有される構成部品が同一の参照符号を用いて示されており、また、これらの構成部品についての先の説明がここで適用できると考えられる。同様に、適用できるＳＣＰパネル製造ラインが同時係属の共有の米国特許第７，１８２，５８９号明細書に記載されている。
【００２８】
埋め込み装置２０と同様に、埋め込み装置６０が支持フレーム１２上に回転可能に配置されており、その直ぐ“下流側”で繊維１８がスラリーウェブ１６上に堆積される。前述したプロセス用途で述べたように、ＳＣＰパネルを形成するために使用される各スラリー層毎に埋め込み装置６０を設けることが考えられる。装置６０は、支持フレーム１２に固定される一体形成された第１の長尺シャフト６２を含むととともに、該第１のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間された第１のディスク６４を有し、また、装置６０は、支持フレームに固定される一体形成された第２の長尺シャフト６６を含むとともに、該第２のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間された第２のディスク６８を有する。
【００２９】
埋め込み装置２０は、多数のディスクを各シャフト上に設け且つ繊維１８をスラリー１６中に更に均一に埋め込むために、１／２インチ（１．２７ｃｍ）未満の厚さを有するディスクを含む。しかしながら、埋め込み装置６０の開発の過程で、ディスク６４，６８の厚さを増大させてディスクの数をほぼ半分に減らすことにより、均一の埋め込みを依然として行ないつつ、ディスク間の摩擦が半分に減少されることが分かった。ディスク６４，６８の厚さは約１／２〜１インチ（１．２７〜２．５４ｃｍ）であることが好ましいが、この範囲は、用途に適するように変えることができる。隣り合うディスク６４，６８同士の間の摩擦を減少させると、ディスクの詰まり及びシャフト６２，６６の回転速度の減少が防止されると考えられる。
【００３０】
埋め込み装置２０と同様に、各シャフト６２，６６は、支持フレーム１２の両側に位置されるブラケット２８と係合される端部６９を有する。シャフト６２，６６およびそれらの関連するディスク６４，６８は同じ方向に回転されることが好ましい。電動チェーンドライブ（図示せず）は、滑りに対するそれらの抵抗に起因して、シャフト６２，６６を回転させるのに好ましいが、当分野において公知のように、シャフトを駆動させるための他のシステムが適している場合があることは言うまでもない。
【００３１】
図５に示されるように、シャフト６２，６６は、支持フレーム１２上にほぼ横方向に装着されるとともに、互いに略平行となるようにフレーム上で方向付けられており、移動キャリア１４から垂直に変位され且つ移動キャリア１４と平行な面を規定する。
【００３２】
図２に示されるように、埋め込み装置２０の大きいディスク３２は、スペーサディスク３４の外周縁４２にほぼ至るまで互いにほぼ噛み合っている。しかしながら、ある場合には、繊維が互いに噛み合うディスク間で捕らえられるようになり、それにより、シャフトの回転が妨げられて、製造ラインの停止が必要になる可能性があることが分かった。
【００３３】
したがって、埋め込み装置６０では、図６〜７に示されるように、複数の軸方向に離間された第１のディスク６４と、複数の軸方向に離間された第２のディスク６８とが、それらのそれぞれの外周縁７０の領域でのみ、あるいは、スラリー１６中へのディスクの埋め込みの距離のほぼ２倍の距離“Ｄ”だけ、互いに噛み合うことが好ましい。更に好ましくは、複数の軸方向に離間された第１のディスク６４および複数の軸方向に離間された第２のディスク６８は、約１／２インチ（１．２７ｃｍ）の重なり合いを形成するように互いに噛み合うが、用途に応じて他の距離が適する場合がある。この配置は、スラリー１６中への繊維１８の均一な埋め込みを依然として行ないつつ、ディスク６４，６８の詰まりを防止すると考えられる。
【００３４】
隣り合うディスク間の目詰まりを更に防止するため、複数の軸方向に離間された第１のディスク６４および複数の軸方向に離間された第２のディスク６８の隣り合う互いに噛み合ったディスク間のクリアランス“Ｃ”（図６）は、短繊維１８のサンプル繊維の直径よりも小さいことが好ましい。クリアランス“Ｃ”は約０．０１〜０．０１８インチ（０．０３〜０．０５ｃｍ）であることが好ましいが、この範囲は用途に適するように変えてもよい。この配置は、埋め込み装置６０を分解して詰まった繊維を除去するために製造ライン１０全体の停止を必要とする可能性がある回転中の隣り合うディスク間での繊維１８の詰まりを防止すると考えられる。また、この構造は、ＳＣＰパネル製造中のシャフト６２，６６の一定の動きに起因して、通常は互いに噛み合うディスク６４，６８間に捕らえられ得る任意の繊維／スラリーを排出することによって依然として自浄作用を与えると考えられる。
【００３５】
図６に最も良く示されるように、埋め込み装置６０の１つの実施形態は、隣り合うディスク６４，６８間に形成され且つ第１および第２のシャフト６２，６６上に一体形成された溝７２を更に含む。シャフト６２，６６上に溝７２およびディスク６４，６８を一体形成することにより、隣り合う互いに噛み合うディスク間のクリアランスが連続動作後において一定のままであり、より均一で効率的な埋め込みを行なうと考えられる。シャフト６２，６６およびディスク６４，６８が一体に形成されているため、溝７２もシャフトの外周縁７４である。溝７２は約１．４〜１．８インチ（３．５６〜４．５７ｃｍ）の深さであることが好ましいが、用途に適するために他の範囲が適切な場合があることは言うまでも無い。
【００３６】
溝７２によって分離される複数の離間されたディスク６４，６８を形成するためにシャフト６２，６６を一体形成する際に、溝７２を中実の円柱シャフトへ機械加工することにより各シャフトが製造されるのが好ましいことは言うまでもない。このように、ディスク６４，６８は、溝７２からシャフトの軸へ向けて径方向内側に延びるため、溝と別個のものではない。それにもかかわらず、このようにして製造されるシャフトは、それらの外周が埋め込み装置２０のディスク３２のように作用する複数の離間された円形の平坦な形状をもたらすため、これらの平坦な形状も装置６０に関してディスクと称される。また、ディスク６４，６８と一体形成されるシャフトを製造するための他の製造技術も考えられ、そのような製造技術としては、個々の構成部品を溶接すること或いは一体的に締結すること、または、化学接着剤を使用することなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【００３７】
図８に６０ａで全体的に示される埋め込み装置６０の他の実施形態において、第１のシャフ７６は、複数の軸方向に離間される第１のディスク６４間に位置される複数の比較的小径の第１のディスク７８を含んでおり、また、第２のシャフ８０は、複数の軸方向に離間される第２のディスク６８間に位置される複数の比較的小径の第２のディスク８２を含んでいる。ディスク７８，８２は、個別に形成されており、シャフト６２，６６上のディスク６４，６８間にそれぞれ交互に配置される。各シャフト６２，６６は、支持フレーム１２の両側に位置されるブラケット２８と係合する端部８４を有する。シャフト端部８４の１つの組には、シャフトの回転を可能にするために歯付きスプロケットまたはプーリ３０が設けられることが好ましい。図３に関連して前述したように、主ディスク６４，６８および更に小さいディスク７８，８２はいずれも、共同回転のためにそれぞれのシャフト７６，８０にキー止めされることが好ましい。歯付きスプロケット３０も共同回転のためにそれぞれのシャフト７６，８０にキー止めされることが好ましい。
【００３８】
溝７２と同様に、比較的小径のディスク７６，７８は、隣り合うディスク６４，６８同士がディスク外周縁７０の領域でのみ互いに噛み合うように寸法付けられる。ディスク６４，６８の厚さの増大に起因して、小径ディスク７６，７８およびディスク６４，６８の配置が、装置６０の連続動作中に隣り合う互いに噛み合うディスク間の一定のクリアランス“Ｃ”を維持すると考えられる。
【００３９】
このように、本埋め込み装置は、移動するスラリー層中へ切り刻まれたファイバガラス繊維を組み入れる或いは埋め込むための機構を備える。本装置の重要な特徴は、スラリーが装置内に詰まる或いは装置内に捕捉されるようになる機会を最小限に抑える態様でスラリーに対して混練作用、マッサージ作用、または、攪拌作用を与えるためにそれぞれのシャフトのディスクが互いに噛み合わされて互いに重なり合うという点である。
【００４０】
特定の埋め込みロール装置について図示して説明してきたが、当業者であれば分かるように、この特定の埋め込みロール装置に対しては、その更に広い態様で以下の請求項に示される本発明から逸脱することなく変更および改良がなされてもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリーが移動キャリア（１４）上で支持フレーム（１２）に対して運ばれ且つ短繊維（１８）がスラリー上に堆積される構造用パネル製造ラインで用いる埋め込み装置（６０）において、
支持フレーム（１２）に対して回転可能に固定される第１の一体形成された長尺シャフト（６２）であって、前記第１のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間される第１のディスク（６４）を有する第１の一体形成された長尺シャフト（６２）と、
支持フレーム（１２）に対して回転可能に固定される第２の一体形成された長尺シャフト（６６）であって、前記第２のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間される第２のディスク（６８）を有する第２の一体形成された長尺シャフト（６６）と、
を備え、
前記第１のシャフトは、水平に位置合わせされるように且つ前記ディスクが互いに噛み合うように前記第２のシャフトに対して配置され、側方から見て前記第１および第２の複数のディスクの外周が互いに重なり合うことを特徴とする埋め込み装置（６０）。
【請求項２】
複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）および複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）は、それらのそれぞれの外周縁（７０）の領域でのみ互いに噛み合うことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）および複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）は、スラリー中へのディスクの埋め込みの距離のほぼ２倍の距離で互いに噛み合うことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）および複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）は、ほぼ１．２７ｃｍの重なり合いを形成するように互いに噛み合うことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）および複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）の隣り合う互いに噛み合うディスク間のクリアランス（Ｃ）は、短繊維（１８）のサンプル繊維の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第１および第２のシャフト（６２，６６）上の隣り合うディスク間に形成され且つ前記シャフトの外周縁（７４）である溝（７２）を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記溝（７２）が約３．５６〜４．５７ｃｍの深さであることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記シャフト（６２，６６）は、製造ラインに沿うスラリーの移動方向に対して略垂直となるように、また、互いに略平行となり且つ前記移動キャリア（１４）から垂直に変位される移動キャリア（１４）と平行な面を規定するように、前記フレーム上で方向付けられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
複数の前記第１のディスク（６４）は、スラリー中に繊維（１８）を埋め込むためにスラリー中に第１のトラフパターンを形成するためにフレーム（１２）に対して配置され、複数の前記第２のディスク（６８）は、スラリー中に第２のトラフパターンを形成するようにフレームに対して配置され、前記第２のパターンが前記第１のパターンから横方向にオフセットされることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記シャフト（６２，６６）が同じ方向に回転するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
スラリーが移動キャリア（１４）上で支持フレーム（１２）に対して運ばれ且つ短繊維（１８）がスラリー上に堆積される構造用パネル製造ラインで用いる埋め込み装置（６０，６０ａ）であって、
支持フレーム（１２）に対して固定され、第１のシャフト（６２，７６）と複数の軸方向に離間される第１のディスク（６４）とを含む第１のロールと、
支持フレーム（１２）に対して固定され、第２のシャフト（６６，８０）と複数の軸方向に離間される第２のディスク（６８）とを含む第２のロールと、
を備え、
前記第１のロールおよび前記第２のロールは、複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）および複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）がスラリー中へのディスクの埋め込みの距離のほぼ２倍の距離で互いに噛み合うように支持フレーム上に配置されることを特徴とする埋め込み装置（６０，６０ａ）。
【請求項１２】
複数の前記第１のディスク（６４）および複数の前記第２のディスク（６８）がほぼ１．２７ｃｍの重なり合いを形成するように互いに噛み合うことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１および第２のロール上の隣り合うディスク間に位置される溝（７２）を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）間で前記第１のシャフト（７６）に固定される複数の比較的小径の第１のディスク（７８）と、複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）間で前記第２のシャフト（８０）に固定される複数の比較的小径の第２のディスク（８２）とを更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
スラリーが移動キャリア（１４）上で支持フレーム（１２）に対して運ばれ且つ短繊維（１８）がスラリー上に堆積される構造用パネル製造ラインで用いる埋め込み装置（６０，６０ａ）であって、
支持フレーム（１２）に対して回転可能に固定されるとともに、第１のシャフト（６２，７６）と、前記第１のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間される第１のディスク（６４）とを含む第１のロールと、
支持フレーム（１２）に対して回転可能に固定されるとともに、第２のシャフト（６６，８０）と、前記第２のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間される第２のディスク（６８）とを含む第２のロールと、
を備え、
前記第１のロールは、水平に位置合わせされるように且つ複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）および複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）がスラリー中へのディスクの埋め込みの距離のほぼ２倍の距離で互いに噛み合うように前記第２のロールに対して配置され、
複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）および複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）の隣り合う互いに噛み合うディスク間のクリアランス（Ｃ）は、短繊維（１８）のサンプル繊維の直径よりも小さいことを特徴とする埋め込み装置（６０，６０ａ）。
【請求項１６】
複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）および複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）がそれらのそれぞれのシャフト上に一体形成されることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）および複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）の隣り合う互いに噛み合うディスク間のクリアランス（Ｃ）が、０．０３〜０．０５ｃｍであることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
複数の前記第１のディスク（６４）および複数の前記第２のディスク（６８）がほぼ１．２７ｃｍの重なり合いを形成するように互いに噛み合うことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１および第２のロール上の隣り合うディスク間に形成され且つ前記シャフトの外周縁である溝（７２）を更に含み、前記溝が約３．５６〜４．５７ｃｍの深さであることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）間で前記第１のシャフト（７６）に固定される複数の比較的小径の第１のディスク（７８）と、複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）間で前記第２のシャフト（８０）に固定される複数の比較的小径の第２のディスク（８２）とを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１】
スラリーが移動キャリア（１４）上で支持フレーム（１２）に対して運ばれ且つ短繊維（１８）がスラリー上に堆積される構造用パネル製造ラインで用いる埋め込み装置（６０）において、
支持フレーム（１２）に対して回転可能に固定される第１の一体形成された長尺シャフト（６２）であって、前記第１のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間される第１のディスク（６４）を有する第１の一体形成された長尺シャフト（６２）と、
支持フレーム（１２）に対して回転可能に固定される第２の一体形成された長尺シャフト（６６）であって、前記第２のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間される第２のディスク（６８）を有する第２の一体形成された長尺シャフト（６６）と、
を備え、
前記第１のシャフトは、水平に位置合わせされるように且つ前記ディスクが互いに噛み合うように前記第２のシャフトに対して配置され、側方から見て前記第１および第２の複数のディスクの外周が互いに重なり合うことを特徴とする埋め込み装置（６０）。
【請求項２】
複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）および複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）は、それらのそれぞれの外周縁（７０）の領域でのみ互いに噛み合うことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）および複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）は、スラリー中へのディスクの埋め込みの距離のほぼ２倍の距離で互いに噛み合うことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）および複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）は、ほぼ１．２７ｃｍの重なり合いを形成するように互いに噛み合うことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）および複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）の隣り合う互いに噛み合うディスク間のクリアランス（Ｃ）は、短繊維（１８）のサンプル繊維の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第１および第２のシャフト（６２，６６）上の隣り合うディスク間に形成され且つ前記シャフトの外周縁（７４）である溝（７２）を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記溝（７２）が約３．５６〜４．５７ｃｍの深さであることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記シャフト（６２，６６）は、製造ラインに沿うスラリーの移動方向に対して略垂直となるように、また、互いに略平行となり且つ前記移動キャリア（１４）から垂直に変位される移動キャリア（１４）と平行な面を規定するように、前記フレーム上で方向付けられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
複数の前記第１のディスク（６４）は、スラリー中に繊維（１８）を埋め込むためにスラリー中に第１のトラフパターンを形成するためにフレーム（１２）に対して配置され、複数の前記第２のディスク（６８）は、スラリー中に第２のトラフパターンを形成するようにフレームに対して配置され、前記第２のパターンが前記第１のパターンから横方向にオフセットされることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記シャフト（６２，６６）が同じ方向に回転するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
スラリーが移動キャリア（１４）上で支持フレーム（１２）に対して運ばれ且つ短繊維（１８）がスラリー上に堆積される構造用パネル製造ラインで用いる埋め込み装置（６０，６０ａ）であって、
支持フレーム（１２）に対して固定され、第１のシャフト（６２，７６）と複数の軸方向に離間される第１のディスク（６４）とを含む第１のロールと、
支持フレーム（１２）に対して固定され、第２のシャフト（６６，８０）と複数の軸方向に離間される第２のディスク（６８）とを含む第２のロールと、
を備え、
前記第１のロールおよび前記第２のロールは、複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）および複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）がスラリー中へのディスクの埋め込みの距離のほぼ２倍の距離で互いに噛み合うように支持フレーム上に配置されることを特徴とする埋め込み装置（６０，６０ａ）。
【請求項１２】
複数の前記第１のディスク（６４）および複数の前記第２のディスク（６８）がほぼ１．２７ｃｍの重なり合いを形成するように互いに噛み合うことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１および第２のロール上の隣り合うディスク間に位置される溝（７２）を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）間で前記第１のシャフト（７６）に固定される複数の比較的小径の第１のディスク（７８）と、複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）間で前記第２のシャフト（８０）に固定される複数の比較的小径の第２のディスク（８２）とを更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
スラリーが移動キャリア（１４）上で支持フレーム（１２）に対して運ばれ且つ短繊維（１８）がスラリー上に堆積される構造用パネル製造ラインで用いる埋め込み装置（６０，６０ａ）であって、
支持フレーム（１２）に対して回転可能に固定されるとともに、第１のシャフト（６２，７６）と、前記第１のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間される第１のディスク（６４）とを含む第１のロールと、
支持フレーム（１２）に対して回転可能に固定されるとともに、第２のシャフト（６６，８０）と、前記第２のシャフトに対して軸方向に固定される複数の軸方向に離間される第２のディスク（６８）とを含む第２のロールと、
を備え、
前記第１のロールは、水平に位置合わせされるように且つ複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）および複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）がスラリー中へのディスクの埋め込みの距離のほぼ２倍の距離で互いに噛み合うように前記第２のロールに対して配置され、
複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）および複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）の隣り合う互いに噛み合うディスク間のクリアランス（Ｃ）は、短繊維（１８）のサンプル繊維の直径よりも小さいことを特徴とする埋め込み装置（６０，６０ａ）。
【請求項１６】
複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）および複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）がそれらのそれぞれのシャフト上に一体形成されることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）および複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）の隣り合う互いに噛み合うディスク間のクリアランス（Ｃ）が、０．０３〜０．０５ｃｍであることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
複数の前記第１のディスク（６４）および複数の前記第２のディスク（６８）がほぼ１．２７ｃｍの重なり合いを形成するように互いに噛み合うことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１および第２のロール上の隣り合うディスク間に形成され且つ前記シャフトの外周縁である溝（７２）を更に含み、前記溝が約３．５６〜４．５７ｃｍの深さであることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
複数の軸方向に離間される前記第１のディスク（６４）間で前記第１のシャフト（７６）に固定される複数の比較的小径の第１のディスク（７８）と、複数の軸方向に離間される前記第２のディスク（６８）間で前記第２のシャフト（８０）に固定される複数の比較的小径の第２のディスク（８２）とを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１０−５０８１８２（Ｐ２０１０−５０８１８２Ａ）
【公表日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３５３１６（Ｐ２００９−５３５３１６）
【出願日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２３０５９
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０５７３７７
【国際公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【出願人】（５９６１７２３２５）ユナイテッド・ステイツ・ジプサム・カンパニー (100)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２３０５９
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０５７３７７
【国際公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【出願人】（５９６１７２３２５）ユナイテッド・ステイツ・ジプサム・カンパニー (100)
【Ｆターム（参考）】
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