繊維強化された構造用セメントパネル用のセメントスラリを湿式混合するための方法
セメント粉末と液体との湿式スラリを形成するための垂直混合チャンバを有する湿式混合機を採用するプロセス。垂直混合チャンバは、関連のセメントパネル製造ラインの連続動作を保証するのに適切なスラリ供給を可能にする混合滞留時間内に、完全に混合されて一様に薄いスラリを提供するために所要の混合量を提供するように設計される。チャンバのスラリ混合領域へのセメント粉末と水との供給用の重力供給手段も開示される。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本出願は、全体を参照として本明細書に組み込む２００６年１１月１日出願の米国特許出願第１１／５５５６５５号による優先権を主張するものである。
【０００２】
[0002]本出願は、以下の同時係属の出願に関係付けられる。
【０００３】
[0003]２００６年１１月１日出願の「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＥＥＤＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６４７号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６０／３９９１）。
【０００４】
[0004]２００６年１１月１日出願の「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＥＴ ＭＩＸＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６５８号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６３／３９９４）。
【０００５】
[0005]２００６年１１月１日出願の「ＰＡＮＥＬ ＳＭＯＯＴＨＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＯＲＭＩＮＧ Ａ ＳＭＯＯＴＨ ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳ ＳＵＲＦＡＣＥ ＯＮ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６６１号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６４／３９９５）。
【０００６】
[0006]２００６年１１月１日出願の「ＷＥＴ ＳＬＵＲＲＹ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＧＡＵＧＥ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＵＳＥ ＯＦ ＳＡＭＥ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６６５号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６５／３８４５）。
【０００７】
[0007]２００６年１１月１日出願の「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ ＷＩＴＨ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＦＩＢＥＲ ＣＯＮＴＥＮＴ」という名称の米国特許出願第１１／５９１７９３号（代理人整理番号２０３３．７５７２２／３６１５Ａ）。
【０００８】
[0008]２００６年１１月１日出願の「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＲＯＬＬ ＤＥＶＩＣＥ」という名称の米国特許第１１／５９１９５７号（代理人整理番号２０３３．７６６６７／３５８９Ａ）。
【０００９】
[0009]これら全ての特許出願の全体を参照として本明細書に組み込む。
【技術分野】
【００１０】
[0010]本発明は、硬化性スラリを使用して構造用パネルを製造するための連続的なプロセス及び関連装置に関し、より詳細には、曲げ強度を提供するために繊維が急結スラリと組み合わされた、本明細書では構造用セメントパネル（ＳＣＰ）と呼ばれる強化されたセメントパネルの製造で使用されるスラリ混合機装置に関する。
【背景技術】
【００１１】
[0011]セメントパネルは、居住及び／又は商業施設の内壁及び外壁を形成するために建設業界で使用されている。そのようなパネルの利点は、標準の石膏ベースのウォールボードに比べて耐水性を有することである。しかし、そのような従来のパネルの欠点は、そのようなパネルが、構造用合板又は配向性ストランドボード（ＯＳＢ）よりも大きくないにせよそれに匹敵しうる程度まで十分な構造強度を有さないことである。
【００１２】
[0012]典型的には、セメントパネルは、強化又は安定材料の層の間に少なくとも１つの固化されたセメント複合材料層を含む。幾つかの例では、強化又は安定材料は、繊維ガラスメッシュ又はその等価物である。メッシュは通常、硬化性スラリの層の上又は間に、シートの様式でロールから塗布される。従来のセメントパネルで使用される製造技法の例は、米国特許第４４２０２９５号、第４５０４３３５号、及び第６１７６９２０号に提供されており、それらの内容を参照として本明細書に組み込む。さらに、他の石膏セメント組成が、一般に、米国特許第５６８５９０３号、第５８５８０８３号、及び第５９５８１３１号に開示されている。
【００１３】
[0013]全体を参照として本明細書に組み込むＴｏｎｙａｎの米国特許第６６２０４８７号は、フレーミングに固定されたときに、合板又は配向性ストランドボードパネルによって提供されるせん断負荷に等しい又はそれを超えるせん断負荷に耐えることができる強化された、軽量の、寸法的に安定なパネルを開示する。パネルは、硫酸カルシウムα半水和物と、水硬性セメントと、活性ポゾランと、石灰との水性混合物の養生によって生じる連続相のコアを採用し、連続相は、耐アルカリ性ガラス繊維で強化され、セラミック微小球、若しくはセラミック微小球とポリマー微小球とのブレンドを含む、又は０．６／１〜０．７／１の水と反応性粉末との重量比を有する水性混合物から生成される、又はそれらの組合せである。パネルの少なくとも１つの外面が、ガラス繊維で強化され、釘打ち性を改良するのに十分なポリマー球を含む、又はポリマー球と同様の効果を提供するような水と反応性粉末との比で生成される、又はそれらの組合せである養生連続相を含むことがある。
【００１４】
[0014]全体を参照として本明細書に組み込むＰｏｒｔｅｒの米国特許出願公開第２００５／００６４０５５号（出願番号第１０／６６５５４１号）は、構造用パネル製造ラインで使用するための埋込みデバイスであって、スラリが、支持フレームに関して移動キャリア上で輸送され、細断された繊維がスラリ上に堆積され、埋込みデバイスが、支持フレームに固定されて、第１の複数の軸方向で間隔を空けられたディスクを有する第１の細長いシャフトと、支持フレームに固定されて、第２の複数の軸方向で間隔を空けられたディスクを有する第２の細長いシャフトとを含み、第１のシャフトが、互いにディスクが噛み合うように第２のシャフトに関して配設される埋込みデバイスを開示する。噛み合い関係は、スラリへの繊維の埋込みを向上し、また、尚早に硬化されたスラリ粒子によるデバイスの詰まりを防止する。
【００１５】
[0015]全体を参照として本明細書に組み込むＤｕｂｅｙらの米国特許出願公開第２００５／００６４１６４号（出願番号第１０／６６６２９４号）は、構造用セメントパネルを製造するための多層プロセスであって、（ａ．）移動ウェブを提供するステップと、（ｂ．）（ｉ）個々のばらばらの繊維の第１の層をウェブ上に堆積し、次いで硬化性スラリの層をウェブ上に堆積するステップ、及び（ｉｉ）硬化性スラリの層をウェブ上に堆積するステップの一方を行うステップと、（ｃ．）個々のばらばらの繊維の第２の層をスラリ上に堆積するステップと、（ｄ．）スラリ全体にわたって前記繊維を分散するために、個々のばらばらの繊維の前記第２の層をスラリ内に能動的に埋め込むステップと、（ｅ．）硬化性の繊維補強されたスラリの層が所望の数だけ得られるまで、且つ繊維がパネル全体にわたって分散されるように、ステップ（ｉｉ）〜（ｄ．）を繰り返すステップとを含むプロセスを開示する。また、このプロセスによって製造される構造用パネルと、このプロセスに従って構造用セメントパネルを製造するのに適した装置と、複数の層を有する構造用セメントパネルとが提供され、各層が、移動ウェブ上に硬化性スラリの層を堆積し、スラリ上に繊維を堆積し、スラリ内に繊維を埋め込むことによって作成され、それにより各層が隣接層と一体形成される。
【００１６】
[0016]全体を参照として本明細書に組み込むＤｕｂｅｙらの米国特許第６９８６８１２号は、ＳＣＰパネル製造ライン、或いは羽目又はボードの製造で硬化性スラリが使用される同様の用途で使用するためのスラリ供給装置を特徴とする。装置は、スラリの供給分が保持されるニップを形成するために互いに近接して概して平行関係で配置された主計測ロールと随伴ロールとを含む。どちらのロールも、好ましくは同じ方向に回転し、それによりスラリは、ニップから計測ロールの上に引かれ、ＳＣＰパネル製造ラインの移動ウェブ上に堆積される。厚さ制御ロールが、スラリの所望の厚さを維持するために主計測ロールの極めて近位で動作するように提供される。
【００１７】
[0017]全体を参照として本明細書に組み込むＴｏｎｙａｎらへの米国特許出願公開第２００６／０１７４５７２号が、耐震壁用の不燃性ＳＣＰパネル金属フレームシステムを開示する。
【００１８】
[0018]ＳＣＰパネルを準備する際、重要なステップは、スラリを形成するためにセメント粉末を混合するステップである。次いで、スラリが、チャンバの底部から引き出され、キャビティポンプを通してスラリ供給装置にポンプされる。典型的な従来の連続セメント混合機は、Ｍ−ＴＥＣ ＧｍｂＨ（ドイツ、ニュルンベルク）からのＤＵＯ ＭＩＸ２０００連続セメント混合機であり、これは、コンクリートスラリを混合及びポンプするために建設業界で使用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
[0019]しかし、従来の混合機は、詰まる傾向があり、製造中断を生じた。したがって、連続パネル製造ラインを提供するために、十分に混合されたセメントスラリの供給を保証する改良された湿式混合装置が必要である。混合機内での粉末と水との混合の度合いもまた、所望の改良形態の一領域であり、湿式混合物中の小さな塊を破壊し、粉末と水とをより完全に混合して、滑らかで粘稠性のあるスラリを実現し、連続製造ラインで使用するためのスラリの連続カーテンを提供する。
【００２０】
[0020]製造ラインダウンタイムを短縮する、構造用合板及びＯＳＢに匹敵する構造性質を有するボードをもたらす繊維強化セメントパネルを製造するための改良されたプロセス及び／又は関連装置が望まれる。また、従来の製造プロセスに勝る、製造コストを削減するために成分材料をより効率的に使用する構造用セメントパネルを製造するためのプロセス及び／又は関連装置が望まれる。
【００２１】
[0021]さらに、ＳＣＰとも呼ばれる上述のセメント構造用パネルは、好ましくは、合板及びＯＳＢと同様の建設環境で機能するように構成される。したがって、ＳＣＰパネルは、好ましくは釘打ち可能であり、従来の鋸及び他の従来の工具を使用して切断又は加工することができる。さらに、ＳＣＰパネルは、構造用合板シートに適用されるＡＳＴＭ Ｅ７２、ＡＳＴＭ ６６１、ＡＳＴＭ Ｃ １１８５、及びＡＳＴＭ Ｅ１３６、又は同様の試験など認められている試験によって測定されたときに、耐せん断性、負荷能力、水誘起膨張、及び耐燃焼性に関する建築基準に見合うべきである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
[0022]本発明は、構造用セメントパネル（ＳＣＰパネル）製造ライン、或いは繊維強化された羽目又はボードを製造するために硬化性スラリが使用される同様のラインの移動ウェブ上にスラリを堆積するのに使用するためのスラリ供給装置（典型的には「ヘッドボックス」として知られる）に供給すべきスラリを準備するための湿式混合機装置を特徴とする。
【００２３】
[0023]混合機は、第１の混合チャンバに乾燥セメント材料を供給するオーガを含み、そこで、セメント材料が液体と混合して混合物を生成する。次いで、混合物は、垂直混合チャンバ内のスラリプールに落ち、そこで、混合物はさらに、所望の性質を有するスラリを形成するために十分な時間にわたって混合される。次いで、混合物が、混合機の下側部分から放出される。
【００２４】
[0024]適切に混合されたスラリを得るために、垂直チャンバは、約１０〜約３６０秒の平均スラリ滞留時間の間に適切な混合体積を提供し、その一方で、スピンパドルが、混合チャンバ内のスラリにせん断力を加える。典型的には、垂直チャンバは、約１５〜約２４０秒の平均スラリ滞留時間を提供する。混合機パドルのＲＰＭ範囲は、典型的には７０ＲＰＭ〜２７０ＲＰＭである。平均スラリ滞留時間に関する他の典型的な範囲は、約１５秒〜約３０秒、又は約２０秒〜約６０秒である。
【００２５】
[0025]より具体的には、本発明は、十分なサイズを有し、垂直混合チャンバ内で十分なせん断力を加える湿式セメント混合機を提供して、一様なスラリを生成し、チャンバ内で利用可能なスラリの体積を増加し、スラリ水位変動を回避して、より高い製造ライン速度をサポートする。
【００２６】
[0026]望みであれば、液体水位制御センサが、混合機の垂直チャンバ内のスラリの水位を測定するために使用される。また、液体水位センサは、スラリの適切な混合を保証するために垂直混合チャンバ内に供給される水とセメント粉末との量の制御を作動させる働きをし、その一方で、繊維強化された構造用セメントパネルを準備するための製造ラインへのスラリの適切な供給分を保証する。
【００２７】
[0027]典型的には、この混合機は、構造用セメントパネル（ＳＣＰ又はＳＣＰパネル）を製造するための多層プロセス、及びそのようなプロセスによって製造されるＳＣＰにおいて採用される。移動ウェブ上への、ばらばらに分散されて細断された繊維、又はスラリの層の初期堆積の１つの後、繊維がスラリ層の上に堆積される。埋込みデバイスが、最後に堆積された繊維をスラリ内に完全に混合し、それにより繊維がスラリ全体にわたって分散され、その後、スラリ、次いで細断された繊維の追加の層が追加され、その後、さらに埋込みが行われる。望みであれば、このプロセスが、パネルの各層に関して繰り返される。完成すると、ボードは、より均等に分散された繊維成分を有し、これは、セメントパネルの従来技術製造技法で教示されるように強化繊維の厚いマットを必要とせずに、比較的強いパネルをもたらす。
【００２８】
[0028]さらに、得られるパネルは、任意選択で、従来のパネルよりもスラリ層当たりの繊維の量を多くして提供される。
【００２９】
[0029]好ましい実施形態では、堆積されたスラリの各層に関して、細断された個々のばらばらの繊維の複数の層が堆積される。好ましい手順は、移動ウェブ又は既存のスラリの上にばらばらの繊維の層が堆積され、次いでスラリの層、次いで別の繊維層が堆積されることである。次に、繊維／スラリ／繊維の合成体が、スラリ内に繊維を完全に混合させるために埋込みを施される。この処置は、より少ないスラリ層を使用して、スラリ全体にわたってスラリ繊維の比較的多量の組込み及び分散を可能にすることが判明している。したがって、パネル製造機器及び処理時間を減少することができ、その一方で、向上された強度特性を有するＳＣＰパネルを提供する。
【００３０】
[0030]より具体的には、繊維強化されたセメントスラリの少なくとも１つの層からなる構造用セメントパネルを製造するためのプロセスが提供され、そのような各スラリ層のためのプロセスは、移動ウェブを提供するステップと、個々のばらばらの繊維の第１の層をウェブ上に堆積するステップと、堆積された個々のばらばらの繊維の第１の層の上に、硬化性スラリの層を堆積するステップと、堆積された硬化性スラリの層の上に、個々のばらばらの繊維の第２の層を堆積するステップと、繊維をスラリ全体にわたって分散するために、両方の個々のばらばらの繊維の層をスラリ層内に能動的に埋め込むステップとを含む。
【００３１】
[0031]別の実施形態では、多層の構造用セメントパネルを製造するための装置が、移動ウェブを支持するコンベア型フレームと、フレームと動作関係にあり、ばらばらの繊維を移動ウェブ上に堆積するように構成された第１のばらばらの繊維の分散ステーションと、フレームと動作関係にあり、繊維が覆われるように、硬化性スラリの薄い層を移動ウェブ上に堆積するように構成された第１のスラリ供給ステーションとを含む。第２のばらばらの繊維の分散ステーションが、フレームと動作関係で提供され、ばらばらの繊維をスラリ上に堆積するように構成される。埋込みデバイスが、フレームと動作関係にあり、繊維をスラリ内に埋め込むためにスラリで混練作用を発生するように構成される。
【００３２】
[0032]さらに別の実施形態では、繊維を埋め込まれたセメントパネルを形成するためのプロセスが提供され、
第１の式
【数１】
を使用して、得られるパネルの各硬化性スラリ層内に堆積すべき第１の繊維層の射影繊維表面積分率を求めるステップと、
第２の式
【数２】
を使用して、得られるパネルの各硬化性スラリ層内に堆積すべき第２の繊維層の射影繊維表面積分率を求めるステップと、
繊維強化されたスラリ層内の繊維のパーセンテージである所望のスラリ体積分率Ｖｆを提供するステップと、
繊維直径ｄｆと、０．０５〜０．３５インチの範囲内の、繊維強化されたスラリ層厚さｔ１との少なくとも１つを調節し、さらに、繊維の体積分率Ｖｆを、第２の層内の繊維を第１の繊維層内の繊維と比べる繊維の供給分の比Ｘｆに振り分け、それにより、各繊維層に関する繊維表面積分率
【数３】
と繊維表面積分率
【数４】
とが０．６５未満になるようにするステップと、
上で計算された繊維表面積分率
【数５】
に従って、ばらばらの個々の繊維の供給分を提供するステップと、
移動ウェブを提供するステップと、
ばらばらの個々の繊維の第１の層をウェブ上に堆積するステップと、
個々のばらばらの繊維の第１の層の上に、硬化性スラリの層を堆積するステップと、
硬化性スラリの層の上に、ばらばらの個々の繊維の第２の層を堆積するステップと、
複数の繊維層がパネル内の各スラリ層全体にわたって分散されるように、ばらばらの個々の繊維をスラリ内に埋め込むステップと
を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のスラリ混合デバイスで使用するのに適したＳＣＰパネル製造ラインの概略側面図である。
【図１Ａ】図１のＳＣＰパネル製造ラインのヘッドボックスを供給する混合機の概略図である。
【図１Ｂ】図１の製造ラインでのＳＣＰパネルの形成を補助するために使用される振動シュラウドの概略図である。
【図１Ｃ】本発明の処置に従って製造される構造用セメントパネルの部分垂直図である。
【図２】水平予混合機と垂直向き混合チャンバとを有する、本発明の湿式スラリ混合装置の概略図である。
【図３】伸張型の垂直向き混合チャンバと、上部に取り付けられた電動機と、水入口とを示す、湿式スラリ混合機の部分切欠斜視図である。
【図３Ａ】伸張型の垂直向き混合チャンバと、上部に取り付けられた電動機と、水入口とを示す、湿式スラリ混合機の斜視図である。
【図４】図３の実施形態の垂直混合チャンバ内で使用することができる混合パドルの正面図の写真である。
【図５】垂直向き混合チャンバで使用することができる複数の混合ブレードを有する混合パドルの正面図の写真である。
【図６】本発明のスラリ混合デバイスと共に使用するのに適したＳＣＰパネル製造ラインの第２の実施形態の概略正面図である。
【図７】本明細書の実施例３からのデータのプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
[0044]次に図１を参照すると、構造用パネル製造ラインが、図式的に示され、全体を参照番号１０で表される。製造ライン１０は、複数の脚部１３又は他の支持体を有する支持フレーム又は形成テーブル１２を含む。支持フレーム１２上に、滑らかな耐水性の表面を有するエンドレスゴム状コンベアベルトなどの移動キャリア１４が含まれ、しかし有孔表面も想定される。当技術分野でよく知られているように、支持フレーム１２は、指定された脚部１３又は他の支持構造を含むことがある少なくとも１つのテーブル状セグメントからなることがある。また、支持フレーム１２は、フレームの遠位端１８にある主駆動ロール１６と、フレームの近位端２２にあるアイドラロール２０とを含む。また、所望の張力を保ち、キャリア１４をロール１６、２０に対して位置決めするために、典型的には、少なくとも１つのベルト追跡及び／又は張力付加デバイス２４が提供される。この実施形態では、移動キャリアが近位端２２から遠位端１８に方向「Ｔ」で進行するときに、ＳＣＰパネルが連続的に製造される。
【００３５】
[0045]この実施形態では、硬化前のスラリを支持するためのクラフト紙、剥離紙、又はプラスチックキャリアのウェブ２６がキャリア１４上に提供されて敷かれることがあり、キャリア１４を保護し、及び／又はキャリア１４を清浄に保つ。
【００３６】
[0046]しかし、連続的なウェブ２６ではなく、比較的剛性の材料からなる個別的なシート（図示せず）、例えばポリマープラスチックのシートがキャリア１４上に配置されてもよいと想定される。
【００３７】
[0047]また、本発明のライン１０によって製造されるＳＣＰパネルが、キャリア１４上に直接形成されることも想定される。この状況では、少なくとも１つのベルト洗浄ユニット２８が提供される。キャリア１４は、当技術分野で知られているように主駆動ロール１６を駆動するモータ、プーリ、ベルト、又はチェーンの組合せによって、支持フレーム１２に沿って移動される。キャリア１４の速度は、作成される製品に適するように変えることができると想定される。
【００３８】
チョッパ
[0048]本発明では、構造用セメントパネル（ＳＣＰパネル）製造は、ウェブ２６上のプラスチックキャリアの上に、サイズ約１インチのばらばらの細断された繊維３０の層を堆積することによって開始される。本発明のライン１０によって、様々な繊維堆積及び細断デバイスが想定される。例えば、典型的なシステムは、繊維ガラスコードの幾つかのスプール３２を保持するラック３１を採用し、各スプールから、ある長さの繊維又は繊維の糸３４が、チョッパ３６とも呼ばれる細断ステーション又は装置に供給される。典型的には、繊維ガラスの複数のストランドが、各チョッパステーションで供給される。
【００３９】
[0049]チョッパ３６は、回転するブレード付きのロール３８を含み、ロール３８から、キャリア１４の幅にわたって横方向に延在する半径方向延在ブレード４０が突出し、且つロール３８は、アンビルロール４２と近接、接触、回転関係で配設される。好ましい実施形態では、ブレード付きロール３８とアンビルロール４２とが比較的近接した関係で配設され、それにより、ブレード付きロール３８の回転がアンビルロール４２も回転させるが、逆のことも想定される。また、アンビルロール４２は、好ましくは弾性支持材料によって覆われ、ブレード４０がその弾性支持材料に当たって、コード３４を切片に細断する。ロール３８上でのブレード４０の間隔が、細断される繊維の長さを決定する。図１で見られるように、製造ライン１０の長さの生産的な使用を最大にするために、チョッパ３６は、キャリア１４の上方で近位端２２の近くに配設される。繊維ストランド３４が細断されるとき、繊維は、キャリアウェブ２６上にばらばらに落ちる。
【００４０】
スラリ混合機
[0050]本発明の製造ライン１０は、スラリ準備及び供給セクション２（図１Ａ）を含む。スラリ準備及び供給セクション２は、全体を参照番号４４で表されるスラリ供給ステーション、又はスラリ供給機、又はスラリヘッドボックスと、この実施形態では湿式混合機４７であるスラリ源とを含む。スラリ供給機４４は、キャリアウェブ２６上の細断された繊維の上にスラリ４６を堆積するために、湿式混合機４７からスラリ４６の供給分を受け取る。また、このプロセスは、初めにキャリア１４上にスラリを堆積することから始めることもできると想定される。
【００４１】
[0051]様々な硬化性スラリが想定されるが、本発明のプロセスは、構造用セメントパネル（ＳＣＰパネル）を製造するために特に設計される。したがって、スラリ４６は、好ましくは、当技術分野でよく知られており、参照として組み込む以下に挙げる特許に記載されている、様々な量のポルトランドセメント、石膏、骨材、水、硬化促進剤、可塑剤、発泡剤、充填剤、及び／又は他の成分から構成される。上の成分の幾つかの排除、又は他の成分の追加を含めた、これらの成分の相対量は、最終製品の所期の使用に適するように変えることができる。
【００４２】
[0052]全体を参照として本明細書に組み込むＴｏｎｙａｎらの米国特許第６６２０４８７号が、強化された、軽量の、寸法的に安定な構造用セメントパネル（ＳＣＰ）を開示し、このＳＣＰは、硫酸カルシウムα半水和物と、水硬性セメントと、活性ポゾランと、石灰との水性混合物の養生によって生じる連続相のコアを採用する。連続相は、耐アルカリ性ガラス繊維で強化される、セラミック微小球、若しくはセラミック微小球とポリマー微小球とのブレンドを含む、又は０．６／１〜０．７／１の水と反応性粉末との重量比を有する水性混合物から生成される、又はそれらの組合せである。ＳＣＰパネルの少なくとも１つの外面が、ガラス繊維で強化され、釘打ち性を改良するのに十分なポリマー球を含む、又はポリマー球と同様の効果を提供するような水と反応性粉末との比で生成される、又はそれらの組合せである養生連続相を含むことがある。
【００４３】
[0053]望みであれば、組成が、０．４／１〜０．７／１の水と反応性粉末との重量比を有してもよい。
【００４４】
[0054]また、現行プロセスで使用されている複合材料スラリに関する様々な配合が、米国特許出願公開第２００６／１８５２６７号、第２００６／０１７４５７２号、第２００６／０１６８９０５号、及び第２００６／０１４４００５号に示されており、それら全ての特許出願の全体を参照として本明細書に組み込む。典型的な配合は、反応性粉末として、乾燥ベースで３５〜７５重量％の硫酸カルシウムα半水和物と、２０〜５５重量％のポルトランドセメントなどの水硬性セメントと、０．２〜３．５重量％の石灰と、５〜２５重量％の活性ポゾランとを含む。パネルの連続相は、耐アルカリ性ガラス繊維で一様に強化され、セラミック微小球と、ガラス微小球と、フライアッシュセノ球と、パーライトとからなる群から選択される一様に分散された軽量の充填剤粒子を２０〜５０重量％含む。ＳＣＰパネルに関する上の組成が好ましいが、上の成分の幾つかの排除、又は他の成分の追加を含めた、これらの成分の相対量は、最終製品の所期の使用に適するように変えることができる。
【００４５】
[0055]本発明の湿式粉末混合機４７の一実施形態が、図２、図３、及び図３Ａに示される。ポルトランドセメント、石膏、骨材、充填剤などの粉末混合物が、上方のホッパービン１６０からベロー１６１を通して水平チャンバ１６２に供給され、水平チャンバ１６２は、側部に取り付けられたオーガモータ１６４によって駆動されるオーガスクリュー１６３を有し、オーガモータ１６４は、速度制御装置１６２Ａによって調整される。また、オーガスクリュー１６３と側部に取り付けられたモータ１６４とが、スラリ予混合機１６６内のパドル１８０を駆動する。容積式供給機又は重量式供給機（図示せず）によって、ホッパービン１６０からオーガスクリュー１６３に固体が供給されることもある。
【００４６】
[0056]容積式供給システムは、一定の速度で稼動するオーガスクリューコンベア１６３を使用して、貯蔵ホッパービン１６０から一定の割合（単位時間当たりの容積、例えば立方フィート毎分）で粉末を放出する。重量式供給システムは、一般に、単位時間当たり一定の重量（例えばポンド毎分）での貯蔵ホッパービン１６０からの粉末の放出を制御するために、計量システムと関連付けられた容積式供給機を使用する。重量信号がフィードバック制御システムによって使用されて、実際の供給レートを常に監視し、オーガスクリュー１６３の速度（ＲＰＭ）を調節することによって嵩密度や多孔率などの変動を補償する。
【００４７】
[0057]オーガスクリュー１６３からの粉末は、パドル１８０によってスラリ予混合機１６６内に供給され、スラリ予混合機１６６内で、粉末は、入口１６７及びノズル１６７Ａを通してスラリ予混合機１６６内に供給される液体、例えば水と混合される。次いで、粉末と水との混合物が、パドル１８０によって予混合機１６６から放出されて、垂直混合チャンバ１６５の上側セクション１６５Ａに流れ込む。次いで、混合物は、重力によって、垂直チャンバ１６５の、撹拌器を設けられた下側セクション１６５Ｂ内に落ちる。典型的には、予混合機１６６からの固体と液体との両方が、スラリプールまで少なくとも約６インチ下へ落ちる。
【００４８】
[0058]水と粉末とは、混合機パドル１７４によって完全に混合され、混合機パドル１７４は、複数のパドルブレード１７５を有し、これらのブレード１７５は、上部に取り付けられた電動機１６８によって、パドル中央シャフト１７３（図４）と共に回転される。中央シャフトに付いたパドルブレード１７５の数と、各パドルブレード１７５で使用される水平バー１７７の数を含めたパドルブレード１７５の構成とを変えることができる。例えば、垂直に取り付けられたピン１７９（図４）をブレード１７５の水平バー１７１に追加して、スラリの撹拌を高めることができる。典型的には、バー１７１は、図４に示されるように平坦な水平部材であり、角度が付いておらず、混合チャンバ１６５の下側部分１６５Ｂ内での渦を低減する。本発明の混合機の実施形態の典型的な８インチ直径チャンバでは、図５に示されるように３つ以上のブレードを有するパドル混合機がより良い結果をもたらすことが判明している。ＳＣＰスラリを混合するための本発明の実施形態に関するパドルは、スラリと、混合チャンバ１６５の下側部分の直径とに対応するように設計される。混合チャンバの下側部分の直径を増大すると、パドル１７４の横方向幅「Ｗ」も増大することになる。増大されたパドル１７４の横方向幅「Ｗ」は、所与のＲＰＭで、その先端速度を増加する。これは、パドルが垂直混合チャンバ１６５の外縁部に向けてスラリを振り飛ばし、混合チャンバ１６５の下側部分の中央に望ましくない深い渦を生成する可能性が高くなるので、問題を生じる。ＳＣＰスラリと共に採用される本発明のパドルは、好ましくは、適切な混合を依然として保証しながら渦流を最小にするために、水平混合バーの数を最小にし、且つ水平混合バーを平坦化することによって、この問題を最小限に抑えるように設計される。
【００４９】
[0059]垂直混合チャンバ１６５内のスラリ４６の水位は、垂直混合チャンバ１６５内部に配設されることがある電気的な水位制御センサ１６９（図２）によって制御される。制御センサ１６９は、電子制御弁１６７Ａを通る水の流れを制御し、且つオーガモータ１６４をオン又はオフに切り換えることによって垂直チャンバ１６５内への粉末供給を制御する。したがって、垂直混合チャンバ１６５内のスラリの体積と、垂直混合チャンバ１６５内での混合滞留時間との両方を制御するために、加えられる水とスラリとの体積の制御が使用される。スラリ４６は、適切に混合されると、スラリポンプ１７０によって、垂直混合チャンバ１６５の底部からスラリ供給装置４４にポンプ出口１７２によってポンプされる。ポンプ１７０は、上部に取り付けられた電動機１６８によって駆動されるパドル中央シャフト１７３によって稼動される。しかし、望みであれば、ポンプ１７０を駆動するために別個のポンプモータ（図示せず）を使用することもできる。
【００５０】
[0060]垂直混合チャンバ１６５内の粉末と水との混合滞留時間は、垂直チャンバ１６５の設計に重要である。スラリ混合物４６は、完全に混合されなければならず、且つ簡単にポンプすることができ、ウェブ上のはるかに厚い繊維ガラス層の上に一様に堆積することができる粘稠度を有さなければならない。
【００５１】
[0061]適切に混合されたスラリ４６を得るために、垂直チャンバ１６５は、約１０〜約３６０秒の平均スラリ滞留時間の間に適切な混合体積を提供し、その一方で、スピンパドル１７４が、混合チャンバ１６５内のスラリにせん断力を加える。典型的には、垂直チャンバ１６５は、約１５〜約２４０秒の平均スラリ滞留時間を提供する。混合機パドルのＲＰＭ範囲は、典型的には７０ＲＰＭ〜２７０ＲＰＭである。平均スラリ滞留時間に関する他の典型的な範囲は、約１５秒〜約３０秒、又は約２０秒〜約６０秒である。
【００５２】
[0062]混合機４７の垂直チャンバ１６５の典型的な実施形態は、約８〜１４インチ（２０．３〜３５．６ｃｍ）、例えば１２インチ（３０．５ｃｍ）の公称内径と、約２０〜３０インチ（５０．８〜７６．２ｃｍ）、例えば約２５インチ（６３．５ｃｍ）の総垂直高さと、センサ１６９の下での約６〜１０インチ（１５．２〜２５．４ｃｍ）、例えば約８インチ（２０．３ｃｍ）の垂直高さとを有する。直径が増大するとき、パドルは、上述したように所定のＲＰＭでのパドル先端速度の増加によって引き起こされる渦効果を最小にするために、これらのより大きな直径に対応するように設計されるべきである。パドルの外側先端は、一般に、例えばチャンバ１６５の内壁から約４分の１インチ（０．６４ｃｍ）又は約８分の１インチ（０．３２ｃｍ）以内に近づくように設計される。パドル先端とチャンバ１６５の内壁との距離があまりに大きいと、スラリ蓄積が生じることになる。
【００５３】
[0063]図３は、伸張型の垂直向き混合チャンバ１６５と、上部に取り付けられた電動機１６８と、水入口１６７とを示す湿式スラリ混合機４７の斜視図である。
【００５４】
[0064]図２は、垂直向き混合チャンバ１６５の水位制御センサ１６９を示す。また、本発明の混合機４７は、変速モータ１６４によって駆動される水平予混合機１内のスクリューオーガ１６３及びパドル１４６用の制御装置１６２Ａを有し、予混合機への、次いで垂直向き混合チャンバ１６５への粉末の供給レートの制御を可能にする。図４及び図５は、図３及び４の実施形態の垂直混合チャンバ１６５で使用することができる混合パドル１７４、１７４Ｂ、１７４Ｃ、１７４Ｄと、従来技術の８インチストックパドル１７４Ａ（図５）とを示す。
【００５５】
[0065]図４に示されるように、垂直に取り付けられるパドル１７４は、伸張された中央シャフト１７３を有する。パドル１７４の設計と、パドルブレード１７５の数と、垂直に取り付けられるピン１７９を伴って又は伴わずに使用される水平バー１７１の数とが、混合機パドル１７４の回転速度やスラリ粘性などを考慮して決定されて、パネル製造ライン１０の連続動作を保証するようにチャンバ内でのスラリの滞留時間内に湿式スラリを準備するような粉末と水との混合の量を実現する。
【００５６】
スラリ供給装置
[0066]次に図１〜１Ａを参照すると、上述したように、スラリ供給ステーション、スラリ供給機、又はスラリヘッドボックスとも呼ばれる全体を参照番号４４で表される本発明のスラリ供給装置が、湿式混合機４７からスラリ４６の供給分を受け取る。
【００５７】
[0067]好ましいスラリ供給機４４は、キャリア１４の進行距離「Ｔ」に対して横方向に配設された主計測ロール４８を含む。随伴又はバックアップロール５０が、計測ロール４８に対して近接、平行、回転関係で配設される。スラリ４６は、２つのロール４８、５０の間にあるニップ５２内に堆積される。
【００５８】
[0068]また、スラリ供給機４４は、計測ロール４８の表面に隣接して取り付けられるようにスラリ供給装置４４の側壁５４に取り付けられたゲート１３２を有し、計測ロール４８とゲート１３２との間にニップ５５を形成する。図１Ａに示されるように、ゲート１３２は、ゲート１３２とロール４８の上部との間にニップ５５が存在するように計測ロール４８の上方にある。ロール４８、５０とゲート１３２とは、ニップ５５がスラリ４６の供給分を保持するように十分に近接関係で配設され、それと同時に、ロール４８、５０が互いに関して回転する。ゲート１３２は、バイブレータ（図示せず）を設けられる。図１Ａで見られるように、計測ロール４８は、ニップ５２からニップ５５へ回転する。
【００５９】
[0069]他のサイズも想定されるが、典型的には、計測ロール４８は、随伴ロール５０よりも大きな直径を有する。
【００６０】
[0070]また、典型的には、ロール４８、５０の一方が、滑らかなステンレス鋼外面を有し、他方、好ましくは随伴ロール５０が、ロール外面を覆う弾性の非粘着材料を有する。
【００６１】
[0071]特に、ゲート１３２は、振動ゲート支持シャフト／バー（図示せず）に取り付けられたブレード１３２Ａと、任意選択で、振動ゲート支持シャフト／バーに取り付けられた補強部材（図示せず）とを備える。ゲートブレード１３２ａは、典型的には、１６〜１２ゲージのステンレスシートメタルからなる。
【００６２】
[0072]ゲート１３２は、補強部材の、ブレードと反対の側に取り付けられたロータリバイブレータ（図示せず）によって振動される。補強部材は、振動ゲート支持シャフトの後部と振動ゲート１３２とに装着される。補強部材が提供されない場合、ロータリバイブレータは、ゲート支持シャフト又はゲート１３２の他の適切な部分に装着されることがある。振動手段は、典型的には、空気圧式ロータリボールバイブレータである。振動のレベルは、従来の空気調整器（図示せず）を用いて制御することができる。
【００６３】
[0073]補強部材は、スラリゲートを補強するように機能するだけでなく、この補強部材に振動ユニットを取り付けることによって、デバイスの長さにわたって振動をより均等に分散する。例えば、補強部材を用いずに振動ユニットをスラリゲートに直接取り付ける場合、振動ユニットからの振動は、取付点に非常に局所化されることになり、シートの縁部では振動が比較的小さくなる。これは、振動ユニットを補強部材以外の場所には取り付けることができないということではないが、補強部材は、典型的には採用され、振動を等しく分散するという好適な働きをするので、好ましい位置であるということである。
【００６４】
[0074]ゲート１３２は、水平にも垂直にもブレードの位置を調節できるようにするために、支持システム（図示せず）によってヘッドボックス４４の側壁５４に取り付けられることがある。支持システムは、ゲート支持シャフトの各端部にそれぞれ装着され、スラリ供給装置の側壁５４に装着された調節可能取付部内に載置されたピボットピンを含む。調節可能取付部の一実施形態は、Ｕ字形部材内に載置されたピボットヨークを有する。ねじが、上方に延在するＵ字形取付部脚部を通過して、ピボットヨーク、さらにはゲート１３２の位置の前後調節を可能にする。また、ボルトが、Ｕ字形部材の穴を通して提供され、ピボットヨーク、さらにはゲート１３２の位置の上下調節を可能にする。
【００６５】
[0075]好ましくは、振動ゲート１３２は、枢動調節システム（図示せず）によって、ゲート１３２と計測ロール４８との間のギャップ「Ｄ」（図１Ａ）を変えるように枢動調節することができる。
【００６６】
[0076]振動ゲート１３２は、ゲート１３２上でのスラリ４６の多量の蓄積を防止する助けとなり、計測ロール４８上に堆積されるスラリ４６の厚さを制御する。振動ゲート１３２は、洗浄及び保守のために壁取付部から簡単に取り外すことができる。
【００６７】
[0077]スラリ供給機（ヘッドボックス）４４のさらなる詳細は、全体を参照として本明細書に組み込む２００６年１１月１日出願の「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＥＥＤＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６４７号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６０／３９９１）に開示されている。
【００６８】
[0078]典型的には、スラリ供給機４４は、好ましくはＴＥＦＬＯＮ（商標）材料などの非粘着材料からなり、又は非粘着材料で被覆された一対の比較的剛性の側壁５４（一方のみ示す）を有する。側壁５４は、ニップ５２内に注入されたスラリ４６が、スラリ供給機４４の側部から逃げるのを防止する。好ましくは支持フレーム１２（図１）に固定された側壁５４は、スラリ４６を保持するためにロール４８、５０の端部に近接関係で配設される。しかし、側壁５４は、ロール回転に干渉するほどロールの端部に過剰には近接しない。
【００６９】
[0079]スラリ供給機４４は、移動キャリアウェブ２６上に、比較的制御された厚さのスラリ４６の平坦な層を堆積する。適切な層厚さは、約０．０８インチ〜０．１６インチの範囲である。しかし、製造ライン１０によって製造される構造用パネルにおいて４つの層が好まれ、適切な羽目が約０．５インチであるとき、特に好ましいスラリ層厚さは、０．１２５インチの範囲内である。しかし、目標パネル形成厚さが約０．８４’’である場合、標準的な層厚さは、典型的には、４つの形成ステーションそれぞれで約０．２１インチに近づく。また、ヘッドボックス毎に０．１インチ〜０．３インチの範囲が適切となることもある。
【００７０】
[0080]そこで、振動ゲート１３２と主計測ロール４８との間の相対距離「Ｄ」（図１Ａ）を、堆積されるスラリ４６の厚さを変えるために調節することができる。ゲート１３２と計測ロール４８との間のニップ距離「Ｄ」は、典型的には、約１／８〜約３／８インチ（約０．３１８〜約０．９５３ｃｍ）の距離で保たれる。しかし、これは、スラリ４６の粘性及び厚さと、ウェブ２６上に堆積すべきスラリの所望の厚さとに基づいて調節することができる。
【００７１】
[0081]ウェブ２６全体にわたるスラリ４６の一様な性質を保証するために、スラリ４６は、スラリ混合機又はリザーバ４７の出口と流体連絡する第１の端部６０（図１Ａ）を有するホース５６又は同様の管路を通してスラリ供給機４４に送達される。ホース５６の第２の端部６２は、当技術分野でよく知られているタイプの横方向往復、ケーブル駆動、流体駆動分与装置６４（図２）に接続される。したがって、ホース５６から流れるスラリは、横方向往復運動で供給機４４内に注入されて、ロール４８、５０とスラリ供給機４４の側壁５４とによって画定されるリザーバ５７を充填する。計測ロール４８の回転が、スラリ４６の層をリザーバ５７から引き出す。
【００７２】
[0082]往復分与機構６４は、より詳細には、全体を参照として本明細書に組み込む２００６年１１月１日出願の「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＥＥＤＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６４７号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６０／３９９１）と、全体を参照として本明細書に組み込むＤｕｂｅｙらの米国特許第６９８６８１２号とで説明されている。
【００７３】
[0083]本発明の供給機装置４４の別の特徴は、主計測ロール４８と随伴ロール５０とが共に同じ方向に駆動され、これが、それぞれの動く外面上でのスラリの尚早な硬化の可能性を最小にすることである。流体駆動モータ、電動機、又は他の適切なモータを含む駆動システム（図示せず）が、主計測ロール４８又は随伴ロール５０に接続されて、ロール（１つ又は複数）を同じ方向で駆動させ、この方向は、図１及び１Ａで見たときに時計方向である。当技術分野でよく知られているように、ロール４８、５０の何れか一方が駆動されることがあり、他方のロールは、プーリ、ベルト、チェーン及びスプロケット、歯車、又は他の知られている動力伝達技術によって接続されることがあり、確動の共通の回転関係を維持する。
【００７４】
[0084]外面７０Ａ上のスラリ４６が、移動キャリアウェブ２６に向けて移動するとき、スラリが全てウェブ上に堆積され、ニップ５２に向けて上方に進んで戻らないことが重要である。そのような上方への進行は、ロール４８、５０上のスラリ４６の尚早な硬化を助長することになり、リザーバ５７からキャリアウェブ２６へのスラリの滑らかな移動を妨げることになる。
【００７５】
[0085]これを支援するために、スラリ供給機４４は、主計測ロール４８とキャリアウェブ２６との間に位置されたドクターブレード１３４（図１Ａ）を有して、比較的薄いスラリ４６が連続カーテンとして完全に堆積されること、又はスラリのシートが、キャリアウェブ２６から約１．０〜約１．５インチ（２．５４〜３．８１ｃｍ）の距離以内まで下に一様に向けられることを保証する。ドクターブレード１３４は、スラリ４６が、キャリアウェブ２６上の繊維ガラス繊維層を一様に覆い、ニップ５２と供給機リザーバ５７とに向けて上に逆戻りしないことを保証する。また、ドクターブレード１３４は、主計測ロール５０が、尚早に硬化するスラリ４６を有さないようにする助けとなる。
【００７６】
[0086]ドクターブレード１３４は、初期のスラリ供給システムで使用されている従来技術ストリッピングワイヤに勝る改良部材であり、より薄いスラリがウェブ上にスラリの小滴として堆積できるようにした。
【００７７】
[0087]ドクターブレード１３４は、スラリ供給機４４の支持フレーム又は側壁５４に装着された調節可能ピボット取付部に枢動可能に取り付けられたドクターブレードテンションアームに取り付けられたドクターブレード支持シャフト（図示せず）に取り付けられる。シャフト又はバーは、計測ローラ４８の上方でスラリ供給機４４の側壁５４に装着される。ドクターブレード１３４は、シャフト又はバーに装着された第１の端部と、ドクターブレードテンションアームの自由端に装着された第２の端部とを有する引張ばねによって、ロール４８に向けてバイアスされる。したがって、ドクターブレード１３４は、テンションアーム及び引張ばねによって計測ロール４８の外面に隣接する位置に保たれる。ドクターブレード１３４の位置は、スラリ供給機４４の支持フレーム又は側壁５４に装着された調節可能ピボット取付部を調節することによって調節することができる。
【００７８】
[0088]ドクターブレード１３４は、Ｄｕｂｅｙらの米国特許第６９８６８１２号のプロセスで使用されるワイヤと同様に、計測ロール４８の表面からスラリを除去する。また、ドクターブレード１３４は、スラリ４６によって繊維ガラス層を一様に覆うために、スラリ４６を収集して一様な層又はカーテンにする働きをして、ウェブの移動の方向で、ウェブ上の繊維ガラス層の上で約１．０〜１．５インチ（９２．５４〜３．８１ｃｍ）の点までスラリ４６を下方向に向ける。これは、繊維ガラス層を覆うためにより薄いスラリが使用される場合に特に重要であり、なぜなら、より薄いスラリは、ワイヤを伝って滴りやすいからである。
【００７９】
[0089]ドクターブレード１３４は、より詳細には、全体を参照として本明細書に組み込む２００６年１１月１日出願の「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＥＥＤＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６４７号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６０／３９９１）で説明されている。
【００８０】
スラリ供給装置の下流の処理
[0090]再び図１を参照すると、ＳＣＰパネル製造ラインの他の機能構成要素が簡潔に説明されているが、それらは、以下の文献でより詳細に説明されている。
【００８１】
[0091]全体を参照として本明細書に組み込む「ＳＬＵＲＲＹ ＦＥＥＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬ ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮ」という名称の米国特許第６９８６８１２号。
【００８２】
[0092]さらに、何れも全体を参照として本明細書に組み込む、本願と同時係属であり同一出願人の以下の米国特許出願。
【００８３】
[0093]「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ」という名称のＤｕｂｅｙらの米国特許出願公開第２００５／００６４１６４Ａ１号（出願番号第１０／６６６２９４号）。
【００８４】
[0094]「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＳＬＵＲＲＹ」という名称のＰｏｒｔｅｒの米国特許出願公開第２００５／００６４０５５Ａ１号（出願番号第１０／６６５５４１号）。
【００８５】
[0095]２００６年１１月１日出願の「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＥＥＤＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６４７号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６０／３９９１）。
【００８６】
[0096]２００６年１１月１日出願の「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＥＴ ＭＩＸＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６５８号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６３／３９９４）。
【００８７】
[0097]２００６年１１月１日出願の「ＰＡＮＥＬ ＳＭＯＯＴＨＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＯＲＭＩＮＧ Ａ ＳＭＯＯＴＨ ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳ ＳＵＲＦＡＣＥ ＯＮ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６６１号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６４／３９９５）。
【００８８】
[0098]２００６年１１月１日出願の「ＷＥＴ ＳＬＵＲＲＹ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＧＡＵＧＥ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＵＳＥ ＯＦ ＳＡＭＥ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６６５号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６５／３８４５）。
【００８９】
[0099]２００６年１１月１日出願の「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ ＷＩＴＨ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＦＩＢＥＲ ＣＯＮＴＥＮＴ」という名称の米国特許出願第１１／５９１７９３号（代理人整理番号２０３３．７５７２２／３６１５Ａ）。
【００９０】
[0100]２００６年１１月１日出願の「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＲＯＬＬ ＤＥＶＩＣＥ」という名称の米国特許第１１／５９１９５７号（代理人整理番号２０３３．７６６６７／３５８９Ａ）。
【００９１】
埋込みデバイス
[0101]バイブレータやシープスフートローラなどを含めた、しかしそれらに限定されない様々な埋込みデバイスが想定されるが、本発明の実施形態では、埋込みデバイス７０は、フレーム１２上のキャリアウェブ１４の進行方向に対して横方向に取り付けられた概して平行な少なくとも１対のシャフト７６を含む。各シャフト７６は、複数の比較的大きな直径のディスク７６を設けられ、これらは、小さな直径のディスク（図示せず）によってシャフト上で互いに軸方向で離隔されている。
【００９２】
[0102]ＳＣＰパネル製造中、シャフト７６とディスク７４とが、シャフト７６の長手方向軸の周りで一体に回転する。当技術分野でよく知られているように、シャフト７６の何れか一方又は両方が動力供給されることがあり、一方のみが動力供給される場合、他方は、駆動されるシャフトに対応する方向及び速度を保つように、ベルト、チェーン、歯車駆動、又は他の既知の動力伝達技術によって駆動されることがある。隣接する好ましくは平行なシャフト７６のそれぞれのディスク７４は、互いに重なって噛み合わされて、スラリに「混練」又は「マッサージング」作用を生み出し、スラリが、先に堆積された繊維６８を埋め込む。さらに、ディスク７４の近接、噛み合い、及び回転関係は、ディスク上でのスラリ４６の蓄積を防止し、実際上、「自己洗浄」作用を生み出し、この作用は、スラリの集塊の尚早な硬化による製造ラインダウンタイムを大幅に短縮する。
【００９３】
[0103]シャフト７６でのディスク７４の噛み合い関係は、小さな直径のスペーサディスク（図示せず）と比較的大きな直径の主ディスク７４との向かい合う周縁の極めて隣接した配置を含み、これもまた、自己洗浄作用を促進する。ディスク７４が、極めて近位で互いに関して（しかし、好ましくは同じ方向に）回転するので、スラリの粒子が装置内に捕捉されて、尚早に硬化するのは難しい。互いに関して横方向でずらされた２組のディスク７４を提供することによって、スラリ４６が複数回の破壊作用を受け、スラリ４６中に繊維６８をさらに埋め込む「混練」作用を生み出す。
【００９４】
[0104]製造ライン１０で使用するのに適した埋込みデバイス７０の一実施形態は、より詳細には、全体を参照として本明細書に組み込む２００３年９月１８日出願の「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＳＬＵＲＲＹ」という名称の本願と同時係属の米国特許出願第１０／６６５５４１号（米国特許出願公開第２００５／００６４０５５号）に開示されている。
【００９５】
[0105]製造ライン１０で使用するのに適した埋込みデバイスの別の実施形態は、２００６年１１月１日出願の「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ ＷＩＴＨ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＦＩＢＥＲ ＣＯＮＴＥＮＴ」という名称の米国特許出願第１１／５９１７９３号（代理人整理番号２０３３．７５７２２／３６１５Ａ）と、２００６年１１月１日出願の「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＲＯＬＬ ＤＥＶＩＣＥ」という名称の米国特許第１１／５９１９５７号（代理人整理番号２０３３．７６６６７／３５８９Ａ）とに開示され、どちらの特許文献も全体を参照として本明細書に組み込む。
【００９６】
追加の層の塗布
[0106]繊維６８が埋め込まれると、パネル９２の第１の層７７が完成する。好ましい実施形態では、第１の層７７の高さ又は厚さは、概ね０．０５〜０．１５インチの範囲内にある。この範囲は、ＳＣＰパネルにおいて同様の層と組み合わされるときに所望の強度及び剛性を提供することが判明している。しかし、ＳＣＰパネルの最終的な所期の使用に応じて、他の厚さも想定される。
【００９７】
[0107]所望の厚さの構造用セメントパネルを構築するために、典型的には、追加の層が追加される。このために、供給機４４と実質的に同一の第２のスラリ供給機７８が、移動キャリア１４と動作関係で提供され、既存の層７７の上にスラリ４６の追加層８０を堆積するために配設される。
【００９８】
[0108]次に、チョッパ３６及び６６と実質的に同一の追加のチョッパ８２が、フレーム１２と動作関係で提供されて、ラック３１と同様に、フレーム１２に関して構成及び配設されたラック（図示せず）から提供される繊維６８の第３の層を堆積する。繊維６８は、スラリ層８０の上に堆積され、第２の埋込みデバイス８６を使用して埋め込まれる。埋込みデバイス７０に関する構成及び配置と同様に、第２の埋込みデバイス８６は、移動キャリアウェブ１４よりもわずかに高く取り付けられ、それにより第１の層７７は乱されない。このようにして、スラリと埋め込まれた繊維との第２の層８０が作成される。
【００９９】
[0109]次に図１及び１ｃを参照すると、硬化性スラリと繊維との各連続層について、追加のスラリ供給機ステーション７８と、それに続く繊維チョッパ８２及び埋込みデバイス８６とが、製造ライン１０上に提供される。好ましい実施形態では、計４つの層７７、８０、８８、９０が、ＳＣＰパネル９２を形成するために提供される。
【０１００】
[0110]本発明の重要な特徴は、パネル９２が、複数の層７７、８０、８８、９０を有し、それらの層は、硬化時に、一体の繊維強化された質量を形成することである。本明細書に開示されて説明されるように、各層での繊維の存在及び配置が特定の所望のパラメータによって制御され、そのパラメータ範囲内で維持されるという条件の下では、本発明のプロセスによって製造されるパネル９２を剥離することはほぼ不可能である。
【０１０１】
形成と平滑化と切断
[0111]上述したように、繊維を埋め込まれた硬化性スラリの４つの層を堆積した後、整形デバイスがフレーム１２に提供されることがあり、パネル９２の上面９６を形作る。
【０１０２】
[0112]しかし、過剰な厚さのＳＣＰパネル材料を擦り取る整形デバイスは望ましくない。例えば、所望の寸法特性に合うようにパネルを適合させるように設計されたばね式又は振動プレート、或いは振動水平化スクリードなどの整形デバイスは、過剰な厚さのＳＣＰパネル材料を擦り取るので、ＳＣＰ材料には使用されない。そのようなデバイスは、パネル表面を効果的には擦り取らない、又は平坦化しない。それらのデバイスにより、繊維ガラスが巻き上がり始め、パネルの表面を平坦化及び平滑化するのではなくパネルの表面を損なうことがある。
【０１０３】
[0113]特に、製造ライン１０は、ばね式デバイス及び振動水平化スクリードではなく、パネル９２の上面９６を穏やかに平滑化するためにフレーム１２に提供される振動シュラウド１４４とも呼ばれる平滑化デバイスを含むことがある。平滑化デバイス１４４は、取付スタンド１４６（図１）と、取付スタンドに固定された可撓性シート１４８と、シート１４８の幅を延長する補強部材１５０Ｂ（図６）と、シート１４８を振動させるために好ましくは補強部材１５０Ｂの上に位置される振動発生器（バイブレータ１５０）とを含む。シート１４８は、Ｕ字形上部１４８Ｂを設けられた第１の直立壁１４８Ａと、湾曲壁１４８Ｃと、第２の直立壁１４８Ｄとを有する。Ｕ字形上部１４８Ｂは、支持バー１４６Ａを揺動支持する。バイブレータ１５０は、空気圧ホース１５０Ａによって動力供給される。平滑化デバイス１４４の湾曲パネル１４８Ｃは、支持バー１４６Ａに枢動可能に装着された上流端部を有し、支持バー１４６Ａはさらに、製造ライン１０上の取付部１４６に装着される。湾曲パネル１４８Ｃは、下流後端部を有し、この端部は、その下を通るＳＣＰ材料の最上層に接触する。望みであれば、平滑化デバイス１４４は、スラリの最上層を水平化する補助となるように分銅１５９を設けられる。平滑化デバイス１４４は、最終埋込みステーション８６の後に提供されることがあり、又は平滑化デバイスは、各埋込みステーション７０、８６の後に提供されることがある。
【０１０４】
[0114]補強部材１５０Ｂは、平滑化シートを補強するように機能するだけでなく、この補強部材に振動ユニットを取り付けることによって、デバイスの長さにわたって振動をより均等に分散する。例えば、補強部材を用いずに振動ユニットを平滑化シートに（例えば中央に）直接取り付ける場合、振動ユニットからの振動は、取付点に非常に局所化されることになり、シートの縁部では振動が比較的小さくなる。これは、振動ユニットを補強部材１５０Ｂ以外の場所には取り付けることができないということではないが、補強部材は、典型的には存在し、振動を等しく分散するという好適な働きをするので、好ましい位置であるということである。
【０１０５】
[0115]スラリ４６に振動を加えることによって、平滑化デバイス１４４は、パネル９２全体にわたる繊維３０、６８の分散を促進し、より一様な上面９６を提供する。
【０１０６】
[0116]振動シュラウド１４４としても知られている整形デバイスに関するさらなる詳細は、全体を参照として本明細書に組み込む２００６年１１月１日出願の「ＰＡＮＥＬ ＳＭＯＯＴＨＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＯＲＭＩＮＧ Ａ ＳＭＯＯＴＨ ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳ ＳＵＲＦＡＣＥ ＯＮ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６６１号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６４／３９９５）によって開示されている。
【０１０７】
[0117]当技術分野で通常知られているように、他の整形デバイスも想定される。しかし、平滑化デバイス１４４は、有利には、キャリアウェブ２６からのＳＣＰパネルの一部分を破壊又は裂傷するのを回避する。過剰なＳＣＰ材料を擦り落とす整形デバイスは、パネル製品が整形されたときにパネル製品の繊維性質によりＳＣＰ材料を破壊又は断裂するので、採用されない。
【０１０８】
[0118]この時点で、スラリの層が硬化し始め、それぞれのパネル９２が、切断デバイス９８によって互いに分離され、切断デバイス９８は、典型的な実施形態では、ウォータージェットカッターである。動翼を含めた他の切断デバイスは、それらが本発明のパネル組成物に適切に鋭利な縁部をもたらすことができるという条件の下で、この操作に適切であるとみなされる。切断デバイス９８は、所望の長さを有するパネルが製造されるようにライン１０及びフレーム１２に関して配設され、所望の長さは、図１に示される図示とは異なることがある。キャリアウェブ１４の速度は比較的遅いので、切断デバイス９８は、ウェブ１４の進行方向に垂直に切断するように取り付けることができる。製造速度がより速い場合、そのような切断デバイスは、ウェブ進行方向に対してある角度で製造ライン１０に取り付けられることが知られている。切断後、分離されたパネル９２は、当技術分野でよく知られているさらなる取扱い、梱包、保管、及び／又は搬送のために積み重ねられる。
【０１０９】
[0119]製造ライン１０は、少なくとも４つの層７７、８０、８８、及び９０（図１ｃ）を製造するのに十分な繊維細断ステーション３６、６６、８２と、スラリ供給機ステーション４４、７８と、埋込みデバイス７０、８６とを含む。製造ライン１０に関して上述したステーションの反復によって、追加の層を作成することもできる。
【０１１０】
[0120]ＳＣＰパネル９２の作成後、整形デバイス９４によって関与された後でさえ、パネルの下側１０２又は底面が、上側又は上面９６よりも滑らかであることがある。幾つかの場合には、パネル９２の用途に応じて、滑らかな面と、比較的粗い面とを有することが好ましいことがある。しかし、他の用途では、両方の面９６、１０２が滑らかであるボードを有することが望ましいことがある。滑らかなテクスチャは、滑らかなキャリア１４又はキャリアウェブ２６とのスラリの接触によって生成される。
【０１１１】
[0121]２００６年１１月１日出願の「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ ＷＩＴＨ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＦＩＢＥＲ ＣＯＮＴＥＮＴ」という名称の米国特許出願第１１／５９１７９３号（代理人整理番号２０３３．７５７２２／３６１５Ａ）に開示されているように、両方の面又は側面が滑らかなＳＣＰパネルを得るために、上面９６と下面１０２との両方が、キャリア１４又は解放ウェブ２６に向き付けて整形されることがある。
【０１１２】
[0122]別の代替形態（図示せず）は、一方又は両方の面又は側面９６、１０２を研磨することである。
【０１１３】
[0123]本発明の別の特徴は、得られるＳＣＰパネル９２が、パネル全体にわたって繊維３０、６８が一様に分散されるように構成されることである。これは、比較的少量でより効率的な繊維の使用による比較的強いパネルの製造を可能にすることが判明している。各層でのスラリの体積に対する繊維の体積分率は、好ましくは、概ねスラリ層７７、８０、８８、９０の約１体積％〜５体積％、好ましくは１．５体積％〜３体積％の範囲を占める。望みであれば、外層７７、９０は、内層８０、８８の何れか又は両方よりも高い体積分率を有してよい。
【０１１４】
製造ラインの第２の実施形態
[0124]スラリ４６全体にわたって分散されるある体積分率のばらばらの繊維の組込みは、所望のパネル強度を得るのに重要な因子である。したがって、そのような繊維を組み込む効率の改善が望まれる。図１に示されるシステムは、幾つかの場合には、十分な繊維体積分率を有するＳＣＰパネルを得るために、余剰な数のスラリ層を必要とすると考えられる。
【０１１５】
[0125]したがって、スラリ層当たり比較的高い体積の繊維を組み込む高性能の繊維強化ＳＣＰパネルを製造するための代替ＳＣＰパネル製造ライン又はシステムが図６に例示され、全体を参照番号１３０で表される。多くの場合、パネル当たりの繊維のレベルの増加が、このシステムを使用して得られる。図１のシステムは、初期層の後に堆積される各後続のスラリ個別層内に単一の繊維個別層を堆積することを開示するが、製造ライン１３０は、所望のパネル厚さを得るために、各個別スラリ層内に複数の個別強化繊維層を構築する方法を含む。最も好ましくは、開示されるシステムは、単一の操作で、個々のスラリ個別層に少なくとも２つの強化繊維個別層を埋め込む。個別強化繊維は、適切な繊維埋込みデバイスを使用してスラリ個別層に埋め込まれる。
【０１１６】
[0126]より具体的には、図６で、システム１３０で使用され、図１のシステム１０と共用される構成要素が、同一の参照番号で表される。それらの構成要素の上述の説明がここでも適用可能であるとみなされる。さらに、図６に関連して説明される装置は、後付けで図１のものに組み込まれてよく、又は新たな構成であってもよいと想定される。
【０１１７】
[0127]また、図６のシステム１３０は、２００６年１１月１日出願の「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ ＷＩＴＨ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＦＩＢＥＲ ＣＯＮＴＥＮＴ」という名称の米国特許出願第１１／５９１７９３号（代理人整理番号２０３３．７５７２２／３６１５Ａ）の上部デッキ１０６を設けられることもあると想定される。
【０１１８】
[0128]代替システム１３０では、ＳＣＰパネル製造は、ばらばらの細断された繊維３０の第１の層をウェブ２６上に堆積することによって開始される。次に、スラリ供給ステーション又はスラリ供給機４４が、遠隔混合機４７からスラリ４６の供給分を受け取る。
【０１１９】
[0129]混合機４７及びスラリ４６は、この実施形態では、図１の製造ライン１０で使用されるものと同じであると想定される。
【０１２０】
[0130]また、スラリ供給機４４も基本的には同じであり、主計測ロール４８とバックアップロール５０とを含み、ニップ５２を形成し、側壁５４を有する。適切な層厚さは、約０．０５インチ〜０．３５インチ（０．１３〜０．９ｃｍ）の範囲である。例えば、公称３／４インチ（１．９ｃｍ）の厚さの構造用パネルを製造するために、４つの層が好ましく、特に好ましいスラリ層厚さは、本発明のプロセスによって製造される好ましい構造用パネルでは約０．２５インチ（０．６４ｃｍ）未満である。
【０１２１】
[0131]図１Ａ及び６を参照すると、スラリ４６は、横方向往復、ケーブル駆動、流体駆動分与装置５８内に位置されたホース５６を通して供給機４４に送達される。したがって、ホース５６から流れるスラリは、横方向往復運動で供給機４４内に注入されて、ロール４８、５０と側壁５４とによって画定されるリザーバ５７を充填する。したがって、計測ロール４８の回転が、スラリ４６の層をリザーバから引き出す。
【０１２２】
[0132]システム１３０は、好ましくは、上述した振動ゲート１３２を設けられ、この振動ゲート１３２は、堆積又は計測ロール４８上へのスラリを計測する。振動によって、ゲート１３２は、ヘッドボックス４４の隅での多量の蓄積を防止し、振動なしで提供されたものよりも一様で厚いスラリの層を提供する。
【０１２３】
[0133]振動ゲート１３２を追加した場合でさえ、主計測ロール４８とバックアップロール５０とは、キャリア１４及びキャリアウェブ２６の運動方向と同じ進行方向「Ｔ」で回転駆動され、これが、それぞれの動く外面上でのスラリ４６の尚早な硬化の可能性を最小にする。
【０１２４】
[0134]主計測ロール４８の外面６２上のスラリ４６がキャリアウェブ２６に向けて移動するとき、上述したばね式ドクターブレード１３４が提供され、このドクターブレード１３４は、スラリ４６を主計測ロール４８から引き離して、移動ウェブ２６上にスラリ４６を堆積する。ドクターブレード１３４は、キャリアウェブ２６から約１．５インチ以内まで下がった直接的な経路をスラリ４６に与え、途切れのないスラリのカーテンをウェブ又は形成ライン上に連続的に堆積できるようにし、これは、均質なパネルを製造するのに重要である。
【０１２５】
[0135]ゲート１３２及びドクターブレード１３４のさらなる詳細は、全体を参照として本明細書に組み込む２００６年１１月１日出願の「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＥＥＤＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の、本願と同一出願人の同時係属の米国特許出願第１１／５５５６４７号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６０／３９９１）に与えられている。
【０１２６】
[0136]好ましくはチョッパ３６と同一の第２のチョッパステーション又は装置６６が、供給機４４の下流に配設されて、繊維６８の第２の層をスラリ４６上に堆積する。チョッパ装置６６は、チョッパ３６に供給するのと同じラック３１からコード３４を供給されることがある。しかし、各個のチョッパに別個のラック３１を供給することができることも想定される。
【０１２７】
[0137]再び図６を参照すると、次に、全体を参照番号１３６で表される埋込みデバイスが、スラリ４６と、製造ライン１３０の移動キャリア１４とに動作関係で配設されて、繊維３０、６８の第１及び第２の層をスラリ４６中に埋め込む。バイブレータやシープスフートローラなどを含めた、しかしそれらに限定されない様々な埋込みデバイスが想定されるが、好ましい実施形態では、埋込みデバイス１３６は、埋込みデバイス７０と同様であり、ただし、隣接するシャフト１３８の重なりが約０．５インチの範囲に減少されている点が異なる。また、ディスク１４０の数が減少されており、ディスクは、実質的により厚い。さらに、隣接シャフト１３８の隣接する重畳ディスク１４０間に、０．０１０〜０．０１８インチ程度のより狭い間隔又は隙間が存在し、繊維が隣接ディスク間に詰まるのを防止する。
【０１２８】
[0138]埋込みデバイス１３６のさらなる詳細は、全体を参照として本明細書に組み込む２００６年１１月１日出願の「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＲＯＬＬ ＤＥＶＩＣＥ」という名称の本願と同時係属の同一出願人による米国特許出願第１１／５９１９５７号（代理人整理番号２０３３．７６６６７／３５８９Ａ）で見られる。その他の点では、埋込みデバイス１３６は、デバイス７０と同様の混練作用を提供し、スラリ４６内部に繊維３０、６８を埋め込む又は完全に混合するという目的を有する。
【０１２９】
[0139]スラリ４６内への繊維３０、６８の埋込みをさらに向上させることが望まれる場合、各埋込みデバイス１３６で、フレーム１２が、スラリ４６を振動させるために、キャリアウェブ１４又はペーパーウェブ２６の近位で動作する少なくとも１つのバイブレータ１４１を設けられる。そのような振動は、細断された繊維３０、６８をスラリ４６全体にわたってより一様に分散することが判明している。従来のバイブレータデバイスが、この用途に適していると考えられる。
【０１３０】
[0140]図６に見られるように、スラリ４６の層それぞれに関して繊維３０、６８の層が複数ある本発明のシステム１３０を実施するために、追加の細断ステーション１４２が、埋込みデバイス１３６と後続のスラリ供給機ボックス７８との間に提供され、それにより、スラリ４６の層それぞれに関して、スラリの堆積の前及び後に繊維３０、６８が堆積される。この改良形態は、スラリ中へのかなり多くの繊維の導入を可能にし、したがって得られるＳＣＰパネルの強度を高めることが判明している。好ましい実施形態では、３つのみが図示されているが、組み合わされたスラリと繊維との計４つの層が、ＳＣＰパネル９２を形成するために提供される。
【０１３１】
[0141]上述したように繊維を埋め込まれた硬化性スラリの４つの層を堆積した後、好ましくは、平滑化デバイス又は振動シュラウド１４４などの整形デバイスがフレーム１２に提供されて、パネル９２の上面９６を形作る又は平滑化する。スラリ４６に振動を加えることによって、平滑化デバイス１４４は、パネル９２全体にわたる繊維３０、６８の分散を促進し、より一様な上面９６を提供する。平滑化デバイス１４４は、取付スタンド１４６と、取付スタンドに固定された可撓性シート１４８と、シート１４８の幅を延長する補強部材１４９と、シートを振動させるために好ましくは補強部材の上に位置される振動発生器１５０とを含む。
【０１３２】
[0142]上述したように、本発明の重要な特徴は、パネル９２が、複数の層７７、８０、８８、９０を有し、それらの層が、硬化時に、一体の繊維強化質量を形成することである。各層での繊維の存在及び配置が、以下に開示されて説明される特定の所望のパラメータによって制御され、そのパラメータ範囲内で維持されるという条件の下では、本発明のプロセスによって製造されるパネル９２を剥離することはほぼ不可能である。
【０１３３】
[0143]各個の個別スラリ層と共に２つの強化繊維個別層を利用することが、以下の利益を提供する。第１に、スラリ層内に組み込むべき繊維の総量を２つ以上の個別繊維層に分割することが、各個別繊維層内の繊維の量をそれぞれ減少する。個々の個別繊維層内の繊維の量の減少は、スラリ層内への繊維の埋込みの効率を高める。さらに、繊維埋込み効率の向上は、繊維とセメントマトリックスとの間の優れた界面結合及び機械的相互作用をもたらす。
【０１３４】
[0144]次に、複数の強化繊維個別層を利用することによって、より多量の強化繊維を各スラリ層内に組み込むことができる。これは、スラリ層内への繊維の埋込みの容易さが、個別繊維層内の繊維の総表面積に依存することが判明しているという知見によるものである。個別繊維層内の繊維の量が増加して、スラリ層内に埋め込むべき繊維の表面積の増加をもたらすにつれて、スラリ層内への繊維の埋込みは一層難しくなる。個別繊維層内の繊維の総表面積が臨界値に達するとき、スラリ層内への繊維の埋込みはほぼ不可能になることが判明している。これは、スラリ個別層に正常に組み込むことができる繊維の量に上限を課す。個別スラリ層内に組み込むべき所与の総量の繊維に関して、複数の個別繊維層の使用が、各個別繊維層内の繊維の総表面積を減少させる。（複数の個別繊維層の使用によってもたらされる）繊維表面積のこの減少は、さらに、スラリ個別層内に正常に埋め込むことができる繊維の総量を増加できる可能性を提供する。
【０１３５】
[0145]さらに、複数の個別繊維層の使用が、パネル厚さにわたる繊維の分散に関する大きな融通性を与える。個々の個別繊維層内の繊維の量は、所望の目的を実現するように変えることができる。「サンドウィッチ」構成の最終的な形成は、より多数の個別繊維層の存在によって非常に容易にされる。繊維層がパネル肌面付近でより大量の繊維を有し、パネルコア付近の繊維層ではより少量の繊維を有するパネル構成が、製品強度とコスト最適化との両方の観点から特に好ましい。
【０１３６】
[0146]定量的な観点では、繊維及びスラリ層の数と、パネル内の繊維の体積分率と、各スラリ層の厚さと、繊維ストランド直径とが繊維埋込み効率に及ぼす影響が研究され、本発明のシステム１３０の一部として確立されている。２つの個別繊維層と１つの個別スラリ層とを含む場合に関する射影繊維表面積分率の概念に関する数学的処理を、以下に紹介して導出する。個別繊維層の射影繊維表面積分率が値１．０を超える場合、スラリ層内に繊維を埋め込むのはほぼ不可能であることが判明している。射影繊維表面積分率が１．０未満となるときには繊維を埋め込むことができるが、最良の結果は、射影繊維表面積分率が０．６５未満であるときに得られる。射影繊維表面積分率が０．６５〜１．００の間の範囲にあるとき、繊維埋込みの効率及び容易性は変化し、０．６５で繊維埋込みが最良であり、１．００で最悪である。この分率を考察する別の様式は、スラリの表面の約６５％が繊維によって覆われると考えるものである。
【０１３７】
[0147]ｖｔ＝基本繊維スラリ層の総体積
ｖｆ，ｔ＝総繊維体積／層
ｖｆ１＝基本繊維スラリ層の個別繊維層１内の繊維の体積
ｖｆ２＝基本繊維スラリ層の個別繊維層２内の繊維の体積
ｖｓ，ｔ＝基本繊維スラリ層内のスラリの体積
Ｖｆ，ｔ＝基本繊維スラリ層内の繊維の総体積分率
ｄｆ＝個々の繊維ストランドの直径
ｌｆ＝個々の繊維ストランドの長さ
ｔｔ＝スラリと繊維とを含む個々の層の総厚さ
ｔｓ，ｔ＝基本繊維スラリ層でのスラリ層厚さ
Ｘｆ＝基本繊維スラリ層の層１での繊維体積に対する層２での繊維体積の比
ｎｆ，ｔ、ｎｆ１，ｔ、ｎｆ２，ｔ＝繊維層内の繊維の総数
【数６】
【数７】
とする。
【０１３８】
[0148]１つの個別スラリ層と２つの個別繊維層とから構成される繊維層／スラリ層／繊維層サンドウィッチの構成における繊維層に関する射影繊維表面積分率を求めるために、以下の関係が導出される。
【０１３９】
[0149]スラリ層の体積が、ｖｓ，ｔに等しく、
層１内の繊維の体積が、ｖｆ１に等しく、
層２内の繊維の体積が、ｖｆ２に等しく、
基本繊維スラリ層内の繊維の総体積分率が、Ｖｆ，ｔに等しく、
基本繊維スラリ層の総厚さが、ｔｔに等しく、
スラリ層の厚さが、ｔｓ，ｔに等しいとし、
繊維の総体積（すなわち層１及び層２内の繊維）が、ｖｆ，ｔに等しいとすると、
ｖｆ，ｔ＝ｖｆ１＋ｖｆ２ （１）
であり、
【数８】
である。
【０１４０】
[0150]基本繊維スラリ層の総体積ｖｔ＝
スラリ層の総体積＋２つの繊維層の総体積＝
ｖｓ，ｔ＋ｖｆ，ｔ＝ｖｓ，ｔ＋ｖｆｌ＋ｖｆ２ （３）
とする。
【０１４１】
[0151]式（１）と（２）とを組み合わせると
【数９】
となる。総繊維体積分率に関する基本繊維スラリ層の総繊維体積は、
ｖｆ，ｔ＝ｖｔ＊Ｖｆ，ｔ （５）
と書くことができる。したがって、層１での繊維の体積は、
【数１０】
と書くことができる。
【０１４２】
[0152]同様に、層２での繊維の体積は、
【数１１】
と書くことができる。円筒形状を有する繊維を仮定すると、層１内の繊維の総数ｎｆ１，ｔは、式６から以下のように導出することができる。
【数１２】
ここで、ｄｆは、繊維ストランド直径であり、ｌｆは、繊維ストランド長さである。
【０１４３】
[0153]同様に、層２での繊維の総数ｎｆ２，ｔは、式７から以下のように導出することができる。
【数１３】
【０１４４】
[0154]円筒形繊維の射影表面積は、その長さと直径との積に等しい。したがって、層１内の全ての繊維の総射影表面積
【数１４】
は、
【数１５】
と導出することができる。
【０１４５】
[0155]同様に、層２内の繊維の総射影表面積
【数１６】
は、
【数１７】
と導出することができる。
【０１４６】
[0156]スラリ層の射影表面積
【数１８】
は、
【数１９】
と書くことができる。繊維層１の射影繊維表面積分率
【数２０】
は、以下のように定義される。
【数２１】
【０１４７】
[0157]式１０と式１２とを組み合わせると、繊維層１の射影繊維表面積分率
【数２２】
は、
【数２３】
と導出することができる。
【０１４８】
[0158]同様に、式１１と式１２とを組み合わせると、繊維層２の射影繊維表面積分率
【数２４】
は、式（１５）と導出することができる。
【数２５】
【０１４９】
[0159]式１４と式１５とは、パラメータ射影繊維表面積分率
【数２６】
及び
【数２７】
が、変動する総繊維体積分率Ｖｆ，ｔに加えて、幾つかの他の変数に依存することを示す。これらの変数は、繊維ストランドの直径、個別スラリ層の厚さ、及び個々の個別繊維層内の繊維の量（比）である。
【０１５０】
[0160]セメントスラリ層の上に敷かれた繊維網の層の埋込み効率は、パラメータ「射影繊維表面積分率」の関数であることが、実験観察から確認されている。射影繊維表面積分率がより小さくなればなるほど、スラリ層内への繊維層の埋込みがより簡単になることが判明している。良好な繊維埋込み効率の理由は、繊維網の層内の開き領域又は有孔率の大きさが射影繊維表面積分率の減少と共に増加することによって説明することができる。より大きな開き領域が利用できるとき、繊維網の層を通るスラリ貫通が増長され、これが繊維埋込み効率の向上につながる。
【０１５１】
[0161]したがって、良好な繊維埋込み効率を実現するために、目的関数が、繊維表面積分率をある臨界値未満に保つ。式１５に現れる１つ又は複数の変数を変えることによって、良好な繊維埋込み効率を実現するために射影繊維表面積分率を調整することができることが重要である。
【０１５２】
[0162]良好な繊維埋込み効率を実現するために、射影繊維表面積分率の大きさに影響を及ぼす様々な変数が識別され、「射影繊維表面積分率」の大きさを調整するための幾つかの手法が提案されている。これらの手法は、射影繊維表面積分率を臨界しきい値未満に保つために以下の変数の１つ又は複数を変えることを含む。すなわち、別個の繊維及びスラリ層の数、別個のスラリ層の厚さ、及び繊維ストランドの直径。
【０１５３】
[0163]この基本作業に基づいて、射影繊維表面積分率
【数２８】
の好ましい大きさは、以下のように知られている。
【数２９】
【０１５４】
[0164]設計パネル繊維体積分率Ｖｆ、例えば、各スラリ層で１〜５％のパーセンテージ繊維体積含有量に関して、前述の好ましい射影繊維表面積分率の大きさの実現は、以下の変数の１つ又は複数を調整することによって可能にすることができる。すなわち、別個の繊維層の総数、別個のスラリ層の厚さ、及び繊維ストランド直径。特に、好ましい射影繊維表面積分率の大きさをもたらすこれらの変数に関する所望の範囲は、以下のようである。
別個のスラリ層の厚さｔｓ，ｔ
好ましい別個のスラリ層の厚さｔｓ，ｔ≦０．３５インチ
より好ましい別個のスラリ層の厚さｔｓ，ｔ≦０．２５インチ
最も好ましい別個のスラリ層の厚さｔｓ，ｔ≦０．１５インチ
繊維ストランド直径ｄｆ
好ましい繊維ストランド直径ｄｆ≧３０ｔｅｘ
最も好ましい繊維ストランド直径ｄｆ≧７０ｔｅｘ
【実施例】
【０１５５】
実施例１
[0165]次に図１Ｃを参照すると、ＳＣＰパネル９２の断片が、繊維とスラリとから形成される。スラリのセメント部分は、６５重量％の硫酸カルシウムα半水和物と、２２重量％のタイプＩＩＩポルトランドセメントと、１２重量％のシリカヒュームと、１重量％の消石灰とを含む。スラリの液体部分は、９９．１９重量％の水と、０．８１重量％のＷ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ ａｎｄ Ｃｏ．によるＡＤＶＡＣＡＳＴ高性能減水剤とを含む。液体：セメント重量比は、０．５５であり、骨材（ＥＸＴＥＮＤＯＳＰＨＥＲＥＳ ＳＧ微小球）：セメント重量比は、０．４４５であった。
【０１５６】
[0166]スラリは、本発明のシステムを使用して本発明のプロセスに従って生成され、４つのスラリ層７７、８０、８８、及び９０を有するものとして示されている。本発明のシステムによって製造されるパネル９２は１つ又は複数の層を有することがあるので、このパネルは単に例示的なものとみなすべきである。上の数学的関係を使用することによって、スラリ層７７、８０、８８、及び９０は、様々な繊維体積分率を有することができる。例えば、肌面又は表面層７７、９０は、指定された５％の繊維体積分率Ｖｆを有し、一方、内層８０、８８は、指定された２％のＶｆを有する。これは、高い外側強度と、比較的低い強度を有する内側コアとを有するパネルを提供し、このパネルは、特定の用途で望ましいことがあり、又はコスト面で繊維を節約する。層の数と同様に、繊維体積分率Ｖｆを、用途に適するように層７７、８０、８８、９０毎に変えることができると想定されている。
【０１５７】
[0167]また、繊維含有量の変更は、各スラリ層内で達成することができる。例えば５％の繊維体積分率Ｖｆの場合、例えば、繊維層１が、指定された３％のスラリ体積分率を任意に有し、繊維層２が、指定された２％の繊維体積分率を任意に有する。したがって、Ｘｆは、３／２である。
【０１５８】
[0168]次に表１を参照すると、パネルは、図６のシステムを使用して、且つ上述のスラリ組成から上述の射影繊維表面積分率の式を使用して製造された。パネル厚さは、０．５〜０．８２インチの範囲であった。個々のスラリ層の厚さは、０．１２５〜０．２０５の範囲であった。総繊維体積分率Ｖｆは、２．７５〜４．０５％の範囲であった。パネル１では、図１Ｃに関連して上述したように、外側繊維層１及び８は、総パネル体積の関数としての体積分率（％）が、内層での０．４３％に比べて比較的高く、０．７５％であり、射影繊維表面積分率は、外層１及び８での０．６３％から内層２〜７での０．３６％の範囲であった。対照的に、パネル４は、全ての繊維層に関して０．５０の同じ体積分率％を有し、全ての繊維層に関して０．４２％の同様に一定の射影繊維表面積分率を有した。全ての試験パネルが優れた繊維埋込みを有することが分かった。興味深いことに、パネル１は、パネル４よりもわずかだけ低い曲げ強度を有し、それぞれ３４０１／３６３４ｐｓｉであった。
【０１５９】
[0169]本発明のシステム１３０では、それぞれ独自の繊維表面積分率を有する繊維層の数を増加することによって、同数のスラリ層を必要とせずに、より多くの繊維を各スラリ層に追加することができる。上のプロセスを使用して、パネル９２は、従来のパネルと比べて、同じ直径の同数の繊維を含み、より少数のスラリ層を含んで、同じ厚さを有することができる。したがって、得られるパネル９２は、強度が増強された層を有し、しかし、より少ないエネルギー及び資本の機器を使用するより短い製造ラインにより、製造がより安価になる。
【表１】
【０１６０】
実施例２
[0170]垂直混合チャンバの様々な実施形態における湿式スラリの滞留時間は、スラリに添加された赤色色素トレーサが垂直チャンバから完全に出るまでの滞留時間を求めることによって実験的に求められている。水と粉末とのスラリが垂直チャンバに入るときにそのスラリに添加された赤色色素トレーサを使用して、垂直混合チャンバ内での滞留時間を求めるために試験が行われた。セメントスラリは、実施例１に関して上述したのと実質的に同じ組成を有した。
【０１６１】
[0171]使用された機器は、スラリを計量するためのデジタルスケールと、スラリを捕捉するためのバケットと、様々な点の経過時間を測定するためのストップウォッチとであった。混合機は、１２インチ混合機、８インチ伸張混合機、及び８インチストック混合機として表２〜４に列挙される３つの異なる混合チャンバ設計を有して使用された。
【０１６２】
[0172]８インチストック混合機は、本発明の図３Ａのものと同様のＤＵＯ ＭＩＸ ２０００混合機であるが、少なくとも、垂直混合チャンバがより短く、混合チャンバ内でスラリが混合される作業体積がより小さい点で異なる。作業体積は、通常動作時にスラリが占有する混合機部分である。
【０１６３】
[0173]８インチ伸張混合機は、本発明の図３Ａに示されるタイプのものである。これは、少なくとも、その垂直チャンバが、比較的大きな作業体積を提供するように伸張されたので、８インチストック混合機とは異なる。
【０１６４】
[0174]１２インチ混合機は、２００６年１１月１日出願の「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＥＴ ＭＩＸＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６５８号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６３／３９９４）で開示されている。これは、幾つかのバックエンド構成要素を８インチストック混合機と共用するが、異なる垂直混合チャンバ及び他の相違点を有する。
【０１６５】
[0175]６〜８インチ（１５〜２０ｃｍ）スランプの一貫したスラリ流動性を実現して維持した後、共通の煉瓦色素（トレーサ）の液体溶液が、設定された混合機出力速度（例えば、初めは６０％）で垂直チャンバに加えられた。混合機出力速度は、パドル速度及びポンプ速度に直接関連付けられる。これらの混合機は、１〜１０段階速度制御装置を有した。基本的には、設定１＝約４５ＲＰＭであり、設定１０＝約２６０ＲＰＭである。
【０１６６】
[0176]色素が添加されたときに、ウォッチがスタートされた。赤色着色スラリが初めにホースから出た時間が記された（Ｔ１）。同様に、赤色色素がスラリをもはや目に見えるほど着色しなくなった時間が記された（Ｔ２）。このプロセスが、様々なポンプ出力速度で繰り返され、全ての様々な混合機チャンバ設計で再び繰り返された。全ての場合に、所与のポンプ速度でホースの特定の長さを通してスラリをポンプするのに必要な時間量だけ、値が低下された。これは、スラリがホースを通って進むのにかかる時間を効果的に排除し、様々なチャンバ設計間でのより正確な比較を可能にした。
【０１６７】
[0177]（各端部で開き、平坦で滑らかな面上に一端を配置された）高さが４’’である直径２インチのシリンダ内にスラリを注入し、スラリの上部を敷きならすことによって、スランプが測定された。これは、試験毎にスラリの設定体積を提供する。次いで、シリンダが即座に引き上げられ、スラリが、シリンダの開いた底端部から奔出した。この作用は、スラリの円形「パテ」を形成した。このパテの直径が、インチ単位で測定されて記録された。典型的には、より多くの流体スラリが、より大きな直径のパテをもたらす。
【０１６８】
[0178]表２は、色素の添加（Ｔ０）から、色素が最初に見られる時間（Ｔ１）まで、さらに最終的には色素がもはや見えなくなる時間（Ｔ２）までに経過した時間を示す。色素が最初に見える時間（Ｔ１）が、色素がもはや見えなくなるまでの時間（Ｔ２）から差し引かれて、総滞留時間を得て、これらの値が表３に示される。表４は、スラリ流量を作業体積で割った値として計算されるこの実施例の稼動の平均滞留時間（垂直チャンバが空になるまでの時間）を列挙する。
【表２】
【表３】
【表４】
【０１６９】
[0179]表２及び３において、インチの値は、混合チャンバの公称ＯＤを表す。８インチストック混合機は、比較実施例である。混合チャンバの全長は、以下のようである。８インチストック混合機：高さ１７インチ、作業高さ（スラリの深さ）約５インチ；８インチ伸張混合機：高さ２５インチ、作業高さ（スラリの深さ）約１４インチ；１２インチ混合機：高さ２５インチ、作業高さ（スラリの深さ）約１３インチ。
【０１７０】
[0180]混合機出力速度は、混合機羽根車の速度を表し、同じモータが羽根車パドルと放出ポンプとに動力供給するので、レート材料が、混合機を通って流れている。
【０１７１】
[0181]８インチ伸張混合機又は１２インチ混合機の総滞留時間を８インチストック混合機と比較すると、混合機体積を増加することによって見られる滞留時間の大幅な増加が示される（任意のポンプ速度（６０％、８０％、又は１００％）で）。また、色素が最初に見える時間は、色素（又はスラリ）がチャンバに入ってから色素（又はスラリ）が最初に混合機から出始めるまでに経過した時間の大幅な増加を示す。これは、材料が、混合チャンバから入った後、適切に混合されずに直ぐに出ることがないことを保証する助けとなる。
【０１７２】
[0182]１０秒未満の平均滞留時間を有する表４の８インチストック混合機の稼動は、本発明の範囲外である。
【０１７３】
[0183]したがって、チャンバの体積の増加は、セメントスラリが最初にチャンバから出ることができるようになる前にチャンバ内に残っているはずの（混合を受ける）時間を大幅に増加する。さらに、別の時点でチャンバに入った全てのスラリがチャンバから空にされるまでに経過する時間量は、より大きな体積の混合機では大幅に増加される。これらの知見は、混合時間が増加されたときに示される圧縮強度の増加によって支持される。
【０１７４】
実施例３
[0184]図７は、ＤＵＯ ＭＩＸ混合機のホースからの生成物（「混合機＃１」）と、バケット内でさらに混合されたＤＵＯ ＭＩＸ混合機のホースからの生成物（「バケット内で穏やかに撹拌されたスラリ」）、及びドリル混合機を用いてバケット内でさらに混合されたＤＵＯ ＭＩＸ混合機のホースからの生成物（「ドリル混合機を用いてバケット内で混合されたスラリ」）とを比較したデータを示す。最初の混合機は、スラリを十分完全には混合していなかった。しかし、追加の混合によって、大幅な利益が見られた。
【０１７５】
[0185]この実施例は、ＤＵＯ ＭＩＸ混合機と、（ペイントスティックに似た）手動撹拌器と、共同化合物混合パドルを有するハンドドリルと、５ガロンバケットと、ストップウォッチとを使用した。セメントスラリは、放出ホースから収集され、圧縮キューブが、方法ＡＳＴＭ Ｃ１０９を使用して注型された。セメントスラリは、実施例１に関して上述したのと実質的に同じ組成を有していた。
【０１７６】
[0186]特に、スラリは、ＤＵＯ ＭＩＸ混合機の出力ホースから直接取られた。次いで、圧縮強度キューブが、上述の方法ＡＳＴＭ Ｃ１０９を使用してスラリから形成された。
【０１７７】
[0187]その直後、セメントスラリは、再びバケット内に収集され、１分間、金属製スパチュラを用いて手で撹拌された。次いで、スラリが使用されて、上述の方法ＡＳＴＭ Ｃ１０９を使用して圧縮強度キューブを注型し、圧縮強度を求めるために試験された。特に、混合機ホースからのセメントスラリが、５ガロンバケット内にポンプされ、このスラリは、パドルを用いて手で穏やかに撹拌された。次いで、圧縮強度キューブが、上述の方法ＡＳＴＭ Ｃ１０９を使用してスラリから作成された。
【０１７８】
[0188]この直後、セメントスラリが再び収集され、このとき、ジョイント化合物を混合するために使用されるものと同様のハンドドリル及び混合パドルを使用して、１分間、バケット内で混合された。特に、混合機ホースからのセメントスラリが、別の５ガロンバケット内にポンプされ、このスラリは、ジョイント化合物を混合するために使用されるのと同様の撹拌デバイス（混合パドル）を設けられたドリルを用いて混合された。次いで、圧縮強度キューブが、上述した方法ＡＳＴＭ Ｃ１０９を使用してスラリから作成された。
【０１７９】
[0189]ＤＵＯ ＭＩＸ混合機の出力ホースから直接取られたスラリから作成されたキューブは、それらが製造された後、７、１４、及び２８日で、圧縮強度を試験された。各期間の圧縮強度結果が平均化され、「ホースから直接のスラリ（混合機＃１）」の下で図７の表に報告された。
【０１８０】
[0190]手で混合されたスラリから作成されたキューブは、それらが製造された後、７、１４、及び２８日で、圧縮強度を試験された。各期間の圧縮強度結果が平均化され、「バケット内で穏やかに撹拌されたスラリ」の下で図７の表に報告された。
【０１８１】
[0191]ドリル混合機を用いて混合されたスラリから作成されたキューブは、それらが生成された後、７、１４、及び２８日で、圧縮強度を試験された。各期間の圧縮強度結果が平均化され、「ドリル混合機を用いてバケット内で混合されたスラリ」の下で図７の表に報告された。
【０１８２】
[0192]この研究からの一般的な結果は、混合エネルギー及び／又は混合時間の増加が、パネルの全体的な性能特性の重要な要素である材料圧縮強度の発達を大幅に改良することであった。
【０１８３】
[0193]繊維強化された構造用セメントパネルを製造するための本発明のスラリ供給装置の特定の実施形態を図示して説明してきたが、より広い態様での、且つ以下の特許請求の範囲に記載される本発明から逸脱することなく、変更及び修正を本発明に施すことができることが当業者には理解されよう。
【関連出願の相互参照】
【０００１】
[0001]本出願は、全体を参照として本明細書に組み込む２００６年１１月１日出願の米国特許出願第１１／５５５６５５号による優先権を主張するものである。
【０００２】
[0002]本出願は、以下の同時係属の出願に関係付けられる。
【０００３】
[0003]２００６年１１月１日出願の「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＥＥＤＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６４７号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６０／３９９１）。
【０００４】
[0004]２００６年１１月１日出願の「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＥＴ ＭＩＸＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６５８号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６３／３９９４）。
【０００５】
[0005]２００６年１１月１日出願の「ＰＡＮＥＬ ＳＭＯＯＴＨＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＯＲＭＩＮＧ Ａ ＳＭＯＯＴＨ ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳ ＳＵＲＦＡＣＥ ＯＮ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６６１号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６４／３９９５）。
【０００６】
[0006]２００６年１１月１日出願の「ＷＥＴ ＳＬＵＲＲＹ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＧＡＵＧＥ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＵＳＥ ＯＦ ＳＡＭＥ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６６５号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６５／３８４５）。
【０００７】
[0007]２００６年１１月１日出願の「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ ＷＩＴＨ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＦＩＢＥＲ ＣＯＮＴＥＮＴ」という名称の米国特許出願第１１／５９１７９３号（代理人整理番号２０３３．７５７２２／３６１５Ａ）。
【０００８】
[0008]２００６年１１月１日出願の「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＲＯＬＬ ＤＥＶＩＣＥ」という名称の米国特許第１１／５９１９５７号（代理人整理番号２０３３．７６６６７／３５８９Ａ）。
【０００９】
[0009]これら全ての特許出願の全体を参照として本明細書に組み込む。
【技術分野】
【００１０】
[0010]本発明は、硬化性スラリを使用して構造用パネルを製造するための連続的なプロセス及び関連装置に関し、より詳細には、曲げ強度を提供するために繊維が急結スラリと組み合わされた、本明細書では構造用セメントパネル（ＳＣＰ）と呼ばれる強化されたセメントパネルの製造で使用されるスラリ混合機装置に関する。
【背景技術】
【００１１】
[0011]セメントパネルは、居住及び／又は商業施設の内壁及び外壁を形成するために建設業界で使用されている。そのようなパネルの利点は、標準の石膏ベースのウォールボードに比べて耐水性を有することである。しかし、そのような従来のパネルの欠点は、そのようなパネルが、構造用合板又は配向性ストランドボード（ＯＳＢ）よりも大きくないにせよそれに匹敵しうる程度まで十分な構造強度を有さないことである。
【００１２】
[0012]典型的には、セメントパネルは、強化又は安定材料の層の間に少なくとも１つの固化されたセメント複合材料層を含む。幾つかの例では、強化又は安定材料は、繊維ガラスメッシュ又はその等価物である。メッシュは通常、硬化性スラリの層の上又は間に、シートの様式でロールから塗布される。従来のセメントパネルで使用される製造技法の例は、米国特許第４４２０２９５号、第４５０４３３５号、及び第６１７６９２０号に提供されており、それらの内容を参照として本明細書に組み込む。さらに、他の石膏セメント組成が、一般に、米国特許第５６８５９０３号、第５８５８０８３号、及び第５９５８１３１号に開示されている。
【００１３】
[0013]全体を参照として本明細書に組み込むＴｏｎｙａｎの米国特許第６６２０４８７号は、フレーミングに固定されたときに、合板又は配向性ストランドボードパネルによって提供されるせん断負荷に等しい又はそれを超えるせん断負荷に耐えることができる強化された、軽量の、寸法的に安定なパネルを開示する。パネルは、硫酸カルシウムα半水和物と、水硬性セメントと、活性ポゾランと、石灰との水性混合物の養生によって生じる連続相のコアを採用し、連続相は、耐アルカリ性ガラス繊維で強化され、セラミック微小球、若しくはセラミック微小球とポリマー微小球とのブレンドを含む、又は０．６／１〜０．７／１の水と反応性粉末との重量比を有する水性混合物から生成される、又はそれらの組合せである。パネルの少なくとも１つの外面が、ガラス繊維で強化され、釘打ち性を改良するのに十分なポリマー球を含む、又はポリマー球と同様の効果を提供するような水と反応性粉末との比で生成される、又はそれらの組合せである養生連続相を含むことがある。
【００１４】
[0014]全体を参照として本明細書に組み込むＰｏｒｔｅｒの米国特許出願公開第２００５／００６４０５５号（出願番号第１０／６６５５４１号）は、構造用パネル製造ラインで使用するための埋込みデバイスであって、スラリが、支持フレームに関して移動キャリア上で輸送され、細断された繊維がスラリ上に堆積され、埋込みデバイスが、支持フレームに固定されて、第１の複数の軸方向で間隔を空けられたディスクを有する第１の細長いシャフトと、支持フレームに固定されて、第２の複数の軸方向で間隔を空けられたディスクを有する第２の細長いシャフトとを含み、第１のシャフトが、互いにディスクが噛み合うように第２のシャフトに関して配設される埋込みデバイスを開示する。噛み合い関係は、スラリへの繊維の埋込みを向上し、また、尚早に硬化されたスラリ粒子によるデバイスの詰まりを防止する。
【００１５】
[0015]全体を参照として本明細書に組み込むＤｕｂｅｙらの米国特許出願公開第２００５／００６４１６４号（出願番号第１０／６６６２９４号）は、構造用セメントパネルを製造するための多層プロセスであって、（ａ．）移動ウェブを提供するステップと、（ｂ．）（ｉ）個々のばらばらの繊維の第１の層をウェブ上に堆積し、次いで硬化性スラリの層をウェブ上に堆積するステップ、及び（ｉｉ）硬化性スラリの層をウェブ上に堆積するステップの一方を行うステップと、（ｃ．）個々のばらばらの繊維の第２の層をスラリ上に堆積するステップと、（ｄ．）スラリ全体にわたって前記繊維を分散するために、個々のばらばらの繊維の前記第２の層をスラリ内に能動的に埋め込むステップと、（ｅ．）硬化性の繊維補強されたスラリの層が所望の数だけ得られるまで、且つ繊維がパネル全体にわたって分散されるように、ステップ（ｉｉ）〜（ｄ．）を繰り返すステップとを含むプロセスを開示する。また、このプロセスによって製造される構造用パネルと、このプロセスに従って構造用セメントパネルを製造するのに適した装置と、複数の層を有する構造用セメントパネルとが提供され、各層が、移動ウェブ上に硬化性スラリの層を堆積し、スラリ上に繊維を堆積し、スラリ内に繊維を埋め込むことによって作成され、それにより各層が隣接層と一体形成される。
【００１６】
[0016]全体を参照として本明細書に組み込むＤｕｂｅｙらの米国特許第６９８６８１２号は、ＳＣＰパネル製造ライン、或いは羽目又はボードの製造で硬化性スラリが使用される同様の用途で使用するためのスラリ供給装置を特徴とする。装置は、スラリの供給分が保持されるニップを形成するために互いに近接して概して平行関係で配置された主計測ロールと随伴ロールとを含む。どちらのロールも、好ましくは同じ方向に回転し、それによりスラリは、ニップから計測ロールの上に引かれ、ＳＣＰパネル製造ラインの移動ウェブ上に堆積される。厚さ制御ロールが、スラリの所望の厚さを維持するために主計測ロールの極めて近位で動作するように提供される。
【００１７】
[0017]全体を参照として本明細書に組み込むＴｏｎｙａｎらへの米国特許出願公開第２００６／０１７４５７２号が、耐震壁用の不燃性ＳＣＰパネル金属フレームシステムを開示する。
【００１８】
[0018]ＳＣＰパネルを準備する際、重要なステップは、スラリを形成するためにセメント粉末を混合するステップである。次いで、スラリが、チャンバの底部から引き出され、キャビティポンプを通してスラリ供給装置にポンプされる。典型的な従来の連続セメント混合機は、Ｍ−ＴＥＣ ＧｍｂＨ（ドイツ、ニュルンベルク）からのＤＵＯ ＭＩＸ２０００連続セメント混合機であり、これは、コンクリートスラリを混合及びポンプするために建設業界で使用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
[0019]しかし、従来の混合機は、詰まる傾向があり、製造中断を生じた。したがって、連続パネル製造ラインを提供するために、十分に混合されたセメントスラリの供給を保証する改良された湿式混合装置が必要である。混合機内での粉末と水との混合の度合いもまた、所望の改良形態の一領域であり、湿式混合物中の小さな塊を破壊し、粉末と水とをより完全に混合して、滑らかで粘稠性のあるスラリを実現し、連続製造ラインで使用するためのスラリの連続カーテンを提供する。
【００２０】
[0020]製造ラインダウンタイムを短縮する、構造用合板及びＯＳＢに匹敵する構造性質を有するボードをもたらす繊維強化セメントパネルを製造するための改良されたプロセス及び／又は関連装置が望まれる。また、従来の製造プロセスに勝る、製造コストを削減するために成分材料をより効率的に使用する構造用セメントパネルを製造するためのプロセス及び／又は関連装置が望まれる。
【００２１】
[0021]さらに、ＳＣＰとも呼ばれる上述のセメント構造用パネルは、好ましくは、合板及びＯＳＢと同様の建設環境で機能するように構成される。したがって、ＳＣＰパネルは、好ましくは釘打ち可能であり、従来の鋸及び他の従来の工具を使用して切断又は加工することができる。さらに、ＳＣＰパネルは、構造用合板シートに適用されるＡＳＴＭ Ｅ７２、ＡＳＴＭ ６６１、ＡＳＴＭ Ｃ １１８５、及びＡＳＴＭ Ｅ１３６、又は同様の試験など認められている試験によって測定されたときに、耐せん断性、負荷能力、水誘起膨張、及び耐燃焼性に関する建築基準に見合うべきである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
[0022]本発明は、構造用セメントパネル（ＳＣＰパネル）製造ライン、或いは繊維強化された羽目又はボードを製造するために硬化性スラリが使用される同様のラインの移動ウェブ上にスラリを堆積するのに使用するためのスラリ供給装置（典型的には「ヘッドボックス」として知られる）に供給すべきスラリを準備するための湿式混合機装置を特徴とする。
【００２３】
[0023]混合機は、第１の混合チャンバに乾燥セメント材料を供給するオーガを含み、そこで、セメント材料が液体と混合して混合物を生成する。次いで、混合物は、垂直混合チャンバ内のスラリプールに落ち、そこで、混合物はさらに、所望の性質を有するスラリを形成するために十分な時間にわたって混合される。次いで、混合物が、混合機の下側部分から放出される。
【００２４】
[0024]適切に混合されたスラリを得るために、垂直チャンバは、約１０〜約３６０秒の平均スラリ滞留時間の間に適切な混合体積を提供し、その一方で、スピンパドルが、混合チャンバ内のスラリにせん断力を加える。典型的には、垂直チャンバは、約１５〜約２４０秒の平均スラリ滞留時間を提供する。混合機パドルのＲＰＭ範囲は、典型的には７０ＲＰＭ〜２７０ＲＰＭである。平均スラリ滞留時間に関する他の典型的な範囲は、約１５秒〜約３０秒、又は約２０秒〜約６０秒である。
【００２５】
[0025]より具体的には、本発明は、十分なサイズを有し、垂直混合チャンバ内で十分なせん断力を加える湿式セメント混合機を提供して、一様なスラリを生成し、チャンバ内で利用可能なスラリの体積を増加し、スラリ水位変動を回避して、より高い製造ライン速度をサポートする。
【００２６】
[0026]望みであれば、液体水位制御センサが、混合機の垂直チャンバ内のスラリの水位を測定するために使用される。また、液体水位センサは、スラリの適切な混合を保証するために垂直混合チャンバ内に供給される水とセメント粉末との量の制御を作動させる働きをし、その一方で、繊維強化された構造用セメントパネルを準備するための製造ラインへのスラリの適切な供給分を保証する。
【００２７】
[0027]典型的には、この混合機は、構造用セメントパネル（ＳＣＰ又はＳＣＰパネル）を製造するための多層プロセス、及びそのようなプロセスによって製造されるＳＣＰにおいて採用される。移動ウェブ上への、ばらばらに分散されて細断された繊維、又はスラリの層の初期堆積の１つの後、繊維がスラリ層の上に堆積される。埋込みデバイスが、最後に堆積された繊維をスラリ内に完全に混合し、それにより繊維がスラリ全体にわたって分散され、その後、スラリ、次いで細断された繊維の追加の層が追加され、その後、さらに埋込みが行われる。望みであれば、このプロセスが、パネルの各層に関して繰り返される。完成すると、ボードは、より均等に分散された繊維成分を有し、これは、セメントパネルの従来技術製造技法で教示されるように強化繊維の厚いマットを必要とせずに、比較的強いパネルをもたらす。
【００２８】
[0028]さらに、得られるパネルは、任意選択で、従来のパネルよりもスラリ層当たりの繊維の量を多くして提供される。
【００２９】
[0029]好ましい実施形態では、堆積されたスラリの各層に関して、細断された個々のばらばらの繊維の複数の層が堆積される。好ましい手順は、移動ウェブ又は既存のスラリの上にばらばらの繊維の層が堆積され、次いでスラリの層、次いで別の繊維層が堆積されることである。次に、繊維／スラリ／繊維の合成体が、スラリ内に繊維を完全に混合させるために埋込みを施される。この処置は、より少ないスラリ層を使用して、スラリ全体にわたってスラリ繊維の比較的多量の組込み及び分散を可能にすることが判明している。したがって、パネル製造機器及び処理時間を減少することができ、その一方で、向上された強度特性を有するＳＣＰパネルを提供する。
【００３０】
[0030]より具体的には、繊維強化されたセメントスラリの少なくとも１つの層からなる構造用セメントパネルを製造するためのプロセスが提供され、そのような各スラリ層のためのプロセスは、移動ウェブを提供するステップと、個々のばらばらの繊維の第１の層をウェブ上に堆積するステップと、堆積された個々のばらばらの繊維の第１の層の上に、硬化性スラリの層を堆積するステップと、堆積された硬化性スラリの層の上に、個々のばらばらの繊維の第２の層を堆積するステップと、繊維をスラリ全体にわたって分散するために、両方の個々のばらばらの繊維の層をスラリ層内に能動的に埋め込むステップとを含む。
【００３１】
[0031]別の実施形態では、多層の構造用セメントパネルを製造するための装置が、移動ウェブを支持するコンベア型フレームと、フレームと動作関係にあり、ばらばらの繊維を移動ウェブ上に堆積するように構成された第１のばらばらの繊維の分散ステーションと、フレームと動作関係にあり、繊維が覆われるように、硬化性スラリの薄い層を移動ウェブ上に堆積するように構成された第１のスラリ供給ステーションとを含む。第２のばらばらの繊維の分散ステーションが、フレームと動作関係で提供され、ばらばらの繊維をスラリ上に堆積するように構成される。埋込みデバイスが、フレームと動作関係にあり、繊維をスラリ内に埋め込むためにスラリで混練作用を発生するように構成される。
【００３２】
[0032]さらに別の実施形態では、繊維を埋め込まれたセメントパネルを形成するためのプロセスが提供され、
第１の式
【数１】
を使用して、得られるパネルの各硬化性スラリ層内に堆積すべき第１の繊維層の射影繊維表面積分率を求めるステップと、
第２の式
【数２】
を使用して、得られるパネルの各硬化性スラリ層内に堆積すべき第２の繊維層の射影繊維表面積分率を求めるステップと、
繊維強化されたスラリ層内の繊維のパーセンテージである所望のスラリ体積分率Ｖｆを提供するステップと、
繊維直径ｄｆと、０．０５〜０．３５インチの範囲内の、繊維強化されたスラリ層厚さｔ１との少なくとも１つを調節し、さらに、繊維の体積分率Ｖｆを、第２の層内の繊維を第１の繊維層内の繊維と比べる繊維の供給分の比Ｘｆに振り分け、それにより、各繊維層に関する繊維表面積分率
【数３】
と繊維表面積分率
【数４】
とが０．６５未満になるようにするステップと、
上で計算された繊維表面積分率
【数５】
に従って、ばらばらの個々の繊維の供給分を提供するステップと、
移動ウェブを提供するステップと、
ばらばらの個々の繊維の第１の層をウェブ上に堆積するステップと、
個々のばらばらの繊維の第１の層の上に、硬化性スラリの層を堆積するステップと、
硬化性スラリの層の上に、ばらばらの個々の繊維の第２の層を堆積するステップと、
複数の繊維層がパネル内の各スラリ層全体にわたって分散されるように、ばらばらの個々の繊維をスラリ内に埋め込むステップと
を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のスラリ混合デバイスで使用するのに適したＳＣＰパネル製造ラインの概略側面図である。
【図１Ａ】図１のＳＣＰパネル製造ラインのヘッドボックスを供給する混合機の概略図である。
【図１Ｂ】図１の製造ラインでのＳＣＰパネルの形成を補助するために使用される振動シュラウドの概略図である。
【図１Ｃ】本発明の処置に従って製造される構造用セメントパネルの部分垂直図である。
【図２】水平予混合機と垂直向き混合チャンバとを有する、本発明の湿式スラリ混合装置の概略図である。
【図３】伸張型の垂直向き混合チャンバと、上部に取り付けられた電動機と、水入口とを示す、湿式スラリ混合機の部分切欠斜視図である。
【図３Ａ】伸張型の垂直向き混合チャンバと、上部に取り付けられた電動機と、水入口とを示す、湿式スラリ混合機の斜視図である。
【図４】図３の実施形態の垂直混合チャンバ内で使用することができる混合パドルの正面図の写真である。
【図５】垂直向き混合チャンバで使用することができる複数の混合ブレードを有する混合パドルの正面図の写真である。
【図６】本発明のスラリ混合デバイスと共に使用するのに適したＳＣＰパネル製造ラインの第２の実施形態の概略正面図である。
【図７】本明細書の実施例３からのデータのプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
[0044]次に図１を参照すると、構造用パネル製造ラインが、図式的に示され、全体を参照番号１０で表される。製造ライン１０は、複数の脚部１３又は他の支持体を有する支持フレーム又は形成テーブル１２を含む。支持フレーム１２上に、滑らかな耐水性の表面を有するエンドレスゴム状コンベアベルトなどの移動キャリア１４が含まれ、しかし有孔表面も想定される。当技術分野でよく知られているように、支持フレーム１２は、指定された脚部１３又は他の支持構造を含むことがある少なくとも１つのテーブル状セグメントからなることがある。また、支持フレーム１２は、フレームの遠位端１８にある主駆動ロール１６と、フレームの近位端２２にあるアイドラロール２０とを含む。また、所望の張力を保ち、キャリア１４をロール１６、２０に対して位置決めするために、典型的には、少なくとも１つのベルト追跡及び／又は張力付加デバイス２４が提供される。この実施形態では、移動キャリアが近位端２２から遠位端１８に方向「Ｔ」で進行するときに、ＳＣＰパネルが連続的に製造される。
【００３５】
[0045]この実施形態では、硬化前のスラリを支持するためのクラフト紙、剥離紙、又はプラスチックキャリアのウェブ２６がキャリア１４上に提供されて敷かれることがあり、キャリア１４を保護し、及び／又はキャリア１４を清浄に保つ。
【００３６】
[0046]しかし、連続的なウェブ２６ではなく、比較的剛性の材料からなる個別的なシート（図示せず）、例えばポリマープラスチックのシートがキャリア１４上に配置されてもよいと想定される。
【００３７】
[0047]また、本発明のライン１０によって製造されるＳＣＰパネルが、キャリア１４上に直接形成されることも想定される。この状況では、少なくとも１つのベルト洗浄ユニット２８が提供される。キャリア１４は、当技術分野で知られているように主駆動ロール１６を駆動するモータ、プーリ、ベルト、又はチェーンの組合せによって、支持フレーム１２に沿って移動される。キャリア１４の速度は、作成される製品に適するように変えることができると想定される。
【００３８】
チョッパ
[0048]本発明では、構造用セメントパネル（ＳＣＰパネル）製造は、ウェブ２６上のプラスチックキャリアの上に、サイズ約１インチのばらばらの細断された繊維３０の層を堆積することによって開始される。本発明のライン１０によって、様々な繊維堆積及び細断デバイスが想定される。例えば、典型的なシステムは、繊維ガラスコードの幾つかのスプール３２を保持するラック３１を採用し、各スプールから、ある長さの繊維又は繊維の糸３４が、チョッパ３６とも呼ばれる細断ステーション又は装置に供給される。典型的には、繊維ガラスの複数のストランドが、各チョッパステーションで供給される。
【００３９】
[0049]チョッパ３６は、回転するブレード付きのロール３８を含み、ロール３８から、キャリア１４の幅にわたって横方向に延在する半径方向延在ブレード４０が突出し、且つロール３８は、アンビルロール４２と近接、接触、回転関係で配設される。好ましい実施形態では、ブレード付きロール３８とアンビルロール４２とが比較的近接した関係で配設され、それにより、ブレード付きロール３８の回転がアンビルロール４２も回転させるが、逆のことも想定される。また、アンビルロール４２は、好ましくは弾性支持材料によって覆われ、ブレード４０がその弾性支持材料に当たって、コード３４を切片に細断する。ロール３８上でのブレード４０の間隔が、細断される繊維の長さを決定する。図１で見られるように、製造ライン１０の長さの生産的な使用を最大にするために、チョッパ３６は、キャリア１４の上方で近位端２２の近くに配設される。繊維ストランド３４が細断されるとき、繊維は、キャリアウェブ２６上にばらばらに落ちる。
【００４０】
スラリ混合機
[0050]本発明の製造ライン１０は、スラリ準備及び供給セクション２（図１Ａ）を含む。スラリ準備及び供給セクション２は、全体を参照番号４４で表されるスラリ供給ステーション、又はスラリ供給機、又はスラリヘッドボックスと、この実施形態では湿式混合機４７であるスラリ源とを含む。スラリ供給機４４は、キャリアウェブ２６上の細断された繊維の上にスラリ４６を堆積するために、湿式混合機４７からスラリ４６の供給分を受け取る。また、このプロセスは、初めにキャリア１４上にスラリを堆積することから始めることもできると想定される。
【００４１】
[0051]様々な硬化性スラリが想定されるが、本発明のプロセスは、構造用セメントパネル（ＳＣＰパネル）を製造するために特に設計される。したがって、スラリ４６は、好ましくは、当技術分野でよく知られており、参照として組み込む以下に挙げる特許に記載されている、様々な量のポルトランドセメント、石膏、骨材、水、硬化促進剤、可塑剤、発泡剤、充填剤、及び／又は他の成分から構成される。上の成分の幾つかの排除、又は他の成分の追加を含めた、これらの成分の相対量は、最終製品の所期の使用に適するように変えることができる。
【００４２】
[0052]全体を参照として本明細書に組み込むＴｏｎｙａｎらの米国特許第６６２０４８７号が、強化された、軽量の、寸法的に安定な構造用セメントパネル（ＳＣＰ）を開示し、このＳＣＰは、硫酸カルシウムα半水和物と、水硬性セメントと、活性ポゾランと、石灰との水性混合物の養生によって生じる連続相のコアを採用する。連続相は、耐アルカリ性ガラス繊維で強化される、セラミック微小球、若しくはセラミック微小球とポリマー微小球とのブレンドを含む、又は０．６／１〜０．７／１の水と反応性粉末との重量比を有する水性混合物から生成される、又はそれらの組合せである。ＳＣＰパネルの少なくとも１つの外面が、ガラス繊維で強化され、釘打ち性を改良するのに十分なポリマー球を含む、又はポリマー球と同様の効果を提供するような水と反応性粉末との比で生成される、又はそれらの組合せである養生連続相を含むことがある。
【００４３】
[0053]望みであれば、組成が、０．４／１〜０．７／１の水と反応性粉末との重量比を有してもよい。
【００４４】
[0054]また、現行プロセスで使用されている複合材料スラリに関する様々な配合が、米国特許出願公開第２００６／１８５２６７号、第２００６／０１７４５７２号、第２００６／０１６８９０５号、及び第２００６／０１４４００５号に示されており、それら全ての特許出願の全体を参照として本明細書に組み込む。典型的な配合は、反応性粉末として、乾燥ベースで３５〜７５重量％の硫酸カルシウムα半水和物と、２０〜５５重量％のポルトランドセメントなどの水硬性セメントと、０．２〜３．５重量％の石灰と、５〜２５重量％の活性ポゾランとを含む。パネルの連続相は、耐アルカリ性ガラス繊維で一様に強化され、セラミック微小球と、ガラス微小球と、フライアッシュセノ球と、パーライトとからなる群から選択される一様に分散された軽量の充填剤粒子を２０〜５０重量％含む。ＳＣＰパネルに関する上の組成が好ましいが、上の成分の幾つかの排除、又は他の成分の追加を含めた、これらの成分の相対量は、最終製品の所期の使用に適するように変えることができる。
【００４５】
[0055]本発明の湿式粉末混合機４７の一実施形態が、図２、図３、及び図３Ａに示される。ポルトランドセメント、石膏、骨材、充填剤などの粉末混合物が、上方のホッパービン１６０からベロー１６１を通して水平チャンバ１６２に供給され、水平チャンバ１６２は、側部に取り付けられたオーガモータ１６４によって駆動されるオーガスクリュー１６３を有し、オーガモータ１６４は、速度制御装置１６２Ａによって調整される。また、オーガスクリュー１６３と側部に取り付けられたモータ１６４とが、スラリ予混合機１６６内のパドル１８０を駆動する。容積式供給機又は重量式供給機（図示せず）によって、ホッパービン１６０からオーガスクリュー１６３に固体が供給されることもある。
【００４６】
[0056]容積式供給システムは、一定の速度で稼動するオーガスクリューコンベア１６３を使用して、貯蔵ホッパービン１６０から一定の割合（単位時間当たりの容積、例えば立方フィート毎分）で粉末を放出する。重量式供給システムは、一般に、単位時間当たり一定の重量（例えばポンド毎分）での貯蔵ホッパービン１６０からの粉末の放出を制御するために、計量システムと関連付けられた容積式供給機を使用する。重量信号がフィードバック制御システムによって使用されて、実際の供給レートを常に監視し、オーガスクリュー１６３の速度（ＲＰＭ）を調節することによって嵩密度や多孔率などの変動を補償する。
【００４７】
[0057]オーガスクリュー１６３からの粉末は、パドル１８０によってスラリ予混合機１６６内に供給され、スラリ予混合機１６６内で、粉末は、入口１６７及びノズル１６７Ａを通してスラリ予混合機１６６内に供給される液体、例えば水と混合される。次いで、粉末と水との混合物が、パドル１８０によって予混合機１６６から放出されて、垂直混合チャンバ１６５の上側セクション１６５Ａに流れ込む。次いで、混合物は、重力によって、垂直チャンバ１６５の、撹拌器を設けられた下側セクション１６５Ｂ内に落ちる。典型的には、予混合機１６６からの固体と液体との両方が、スラリプールまで少なくとも約６インチ下へ落ちる。
【００４８】
[0058]水と粉末とは、混合機パドル１７４によって完全に混合され、混合機パドル１７４は、複数のパドルブレード１７５を有し、これらのブレード１７５は、上部に取り付けられた電動機１６８によって、パドル中央シャフト１７３（図４）と共に回転される。中央シャフトに付いたパドルブレード１７５の数と、各パドルブレード１７５で使用される水平バー１７７の数を含めたパドルブレード１７５の構成とを変えることができる。例えば、垂直に取り付けられたピン１７９（図４）をブレード１７５の水平バー１７１に追加して、スラリの撹拌を高めることができる。典型的には、バー１７１は、図４に示されるように平坦な水平部材であり、角度が付いておらず、混合チャンバ１６５の下側部分１６５Ｂ内での渦を低減する。本発明の混合機の実施形態の典型的な８インチ直径チャンバでは、図５に示されるように３つ以上のブレードを有するパドル混合機がより良い結果をもたらすことが判明している。ＳＣＰスラリを混合するための本発明の実施形態に関するパドルは、スラリと、混合チャンバ１６５の下側部分の直径とに対応するように設計される。混合チャンバの下側部分の直径を増大すると、パドル１７４の横方向幅「Ｗ」も増大することになる。増大されたパドル１７４の横方向幅「Ｗ」は、所与のＲＰＭで、その先端速度を増加する。これは、パドルが垂直混合チャンバ１６５の外縁部に向けてスラリを振り飛ばし、混合チャンバ１６５の下側部分の中央に望ましくない深い渦を生成する可能性が高くなるので、問題を生じる。ＳＣＰスラリと共に採用される本発明のパドルは、好ましくは、適切な混合を依然として保証しながら渦流を最小にするために、水平混合バーの数を最小にし、且つ水平混合バーを平坦化することによって、この問題を最小限に抑えるように設計される。
【００４９】
[0059]垂直混合チャンバ１６５内のスラリ４６の水位は、垂直混合チャンバ１６５内部に配設されることがある電気的な水位制御センサ１６９（図２）によって制御される。制御センサ１６９は、電子制御弁１６７Ａを通る水の流れを制御し、且つオーガモータ１６４をオン又はオフに切り換えることによって垂直チャンバ１６５内への粉末供給を制御する。したがって、垂直混合チャンバ１６５内のスラリの体積と、垂直混合チャンバ１６５内での混合滞留時間との両方を制御するために、加えられる水とスラリとの体積の制御が使用される。スラリ４６は、適切に混合されると、スラリポンプ１７０によって、垂直混合チャンバ１６５の底部からスラリ供給装置４４にポンプ出口１７２によってポンプされる。ポンプ１７０は、上部に取り付けられた電動機１６８によって駆動されるパドル中央シャフト１７３によって稼動される。しかし、望みであれば、ポンプ１７０を駆動するために別個のポンプモータ（図示せず）を使用することもできる。
【００５０】
[0060]垂直混合チャンバ１６５内の粉末と水との混合滞留時間は、垂直チャンバ１６５の設計に重要である。スラリ混合物４６は、完全に混合されなければならず、且つ簡単にポンプすることができ、ウェブ上のはるかに厚い繊維ガラス層の上に一様に堆積することができる粘稠度を有さなければならない。
【００５１】
[0061]適切に混合されたスラリ４６を得るために、垂直チャンバ１６５は、約１０〜約３６０秒の平均スラリ滞留時間の間に適切な混合体積を提供し、その一方で、スピンパドル１７４が、混合チャンバ１６５内のスラリにせん断力を加える。典型的には、垂直チャンバ１６５は、約１５〜約２４０秒の平均スラリ滞留時間を提供する。混合機パドルのＲＰＭ範囲は、典型的には７０ＲＰＭ〜２７０ＲＰＭである。平均スラリ滞留時間に関する他の典型的な範囲は、約１５秒〜約３０秒、又は約２０秒〜約６０秒である。
【００５２】
[0062]混合機４７の垂直チャンバ１６５の典型的な実施形態は、約８〜１４インチ（２０．３〜３５．６ｃｍ）、例えば１２インチ（３０．５ｃｍ）の公称内径と、約２０〜３０インチ（５０．８〜７６．２ｃｍ）、例えば約２５インチ（６３．５ｃｍ）の総垂直高さと、センサ１６９の下での約６〜１０インチ（１５．２〜２５．４ｃｍ）、例えば約８インチ（２０．３ｃｍ）の垂直高さとを有する。直径が増大するとき、パドルは、上述したように所定のＲＰＭでのパドル先端速度の増加によって引き起こされる渦効果を最小にするために、これらのより大きな直径に対応するように設計されるべきである。パドルの外側先端は、一般に、例えばチャンバ１６５の内壁から約４分の１インチ（０．６４ｃｍ）又は約８分の１インチ（０．３２ｃｍ）以内に近づくように設計される。パドル先端とチャンバ１６５の内壁との距離があまりに大きいと、スラリ蓄積が生じることになる。
【００５３】
[0063]図３は、伸張型の垂直向き混合チャンバ１６５と、上部に取り付けられた電動機１６８と、水入口１６７とを示す湿式スラリ混合機４７の斜視図である。
【００５４】
[0064]図２は、垂直向き混合チャンバ１６５の水位制御センサ１６９を示す。また、本発明の混合機４７は、変速モータ１６４によって駆動される水平予混合機１内のスクリューオーガ１６３及びパドル１４６用の制御装置１６２Ａを有し、予混合機への、次いで垂直向き混合チャンバ１６５への粉末の供給レートの制御を可能にする。図４及び図５は、図３及び４の実施形態の垂直混合チャンバ１６５で使用することができる混合パドル１７４、１７４Ｂ、１７４Ｃ、１７４Ｄと、従来技術の８インチストックパドル１７４Ａ（図５）とを示す。
【００５５】
[0065]図４に示されるように、垂直に取り付けられるパドル１７４は、伸張された中央シャフト１７３を有する。パドル１７４の設計と、パドルブレード１７５の数と、垂直に取り付けられるピン１７９を伴って又は伴わずに使用される水平バー１７１の数とが、混合機パドル１７４の回転速度やスラリ粘性などを考慮して決定されて、パネル製造ライン１０の連続動作を保証するようにチャンバ内でのスラリの滞留時間内に湿式スラリを準備するような粉末と水との混合の量を実現する。
【００５６】
スラリ供給装置
[0066]次に図１〜１Ａを参照すると、上述したように、スラリ供給ステーション、スラリ供給機、又はスラリヘッドボックスとも呼ばれる全体を参照番号４４で表される本発明のスラリ供給装置が、湿式混合機４７からスラリ４６の供給分を受け取る。
【００５７】
[0067]好ましいスラリ供給機４４は、キャリア１４の進行距離「Ｔ」に対して横方向に配設された主計測ロール４８を含む。随伴又はバックアップロール５０が、計測ロール４８に対して近接、平行、回転関係で配設される。スラリ４６は、２つのロール４８、５０の間にあるニップ５２内に堆積される。
【００５８】
[0068]また、スラリ供給機４４は、計測ロール４８の表面に隣接して取り付けられるようにスラリ供給装置４４の側壁５４に取り付けられたゲート１３２を有し、計測ロール４８とゲート１３２との間にニップ５５を形成する。図１Ａに示されるように、ゲート１３２は、ゲート１３２とロール４８の上部との間にニップ５５が存在するように計測ロール４８の上方にある。ロール４８、５０とゲート１３２とは、ニップ５５がスラリ４６の供給分を保持するように十分に近接関係で配設され、それと同時に、ロール４８、５０が互いに関して回転する。ゲート１３２は、バイブレータ（図示せず）を設けられる。図１Ａで見られるように、計測ロール４８は、ニップ５２からニップ５５へ回転する。
【００５９】
[0069]他のサイズも想定されるが、典型的には、計測ロール４８は、随伴ロール５０よりも大きな直径を有する。
【００６０】
[0070]また、典型的には、ロール４８、５０の一方が、滑らかなステンレス鋼外面を有し、他方、好ましくは随伴ロール５０が、ロール外面を覆う弾性の非粘着材料を有する。
【００６１】
[0071]特に、ゲート１３２は、振動ゲート支持シャフト／バー（図示せず）に取り付けられたブレード１３２Ａと、任意選択で、振動ゲート支持シャフト／バーに取り付けられた補強部材（図示せず）とを備える。ゲートブレード１３２ａは、典型的には、１６〜１２ゲージのステンレスシートメタルからなる。
【００６２】
[0072]ゲート１３２は、補強部材の、ブレードと反対の側に取り付けられたロータリバイブレータ（図示せず）によって振動される。補強部材は、振動ゲート支持シャフトの後部と振動ゲート１３２とに装着される。補強部材が提供されない場合、ロータリバイブレータは、ゲート支持シャフト又はゲート１３２の他の適切な部分に装着されることがある。振動手段は、典型的には、空気圧式ロータリボールバイブレータである。振動のレベルは、従来の空気調整器（図示せず）を用いて制御することができる。
【００６３】
[0073]補強部材は、スラリゲートを補強するように機能するだけでなく、この補強部材に振動ユニットを取り付けることによって、デバイスの長さにわたって振動をより均等に分散する。例えば、補強部材を用いずに振動ユニットをスラリゲートに直接取り付ける場合、振動ユニットからの振動は、取付点に非常に局所化されることになり、シートの縁部では振動が比較的小さくなる。これは、振動ユニットを補強部材以外の場所には取り付けることができないということではないが、補強部材は、典型的には採用され、振動を等しく分散するという好適な働きをするので、好ましい位置であるということである。
【００６４】
[0074]ゲート１３２は、水平にも垂直にもブレードの位置を調節できるようにするために、支持システム（図示せず）によってヘッドボックス４４の側壁５４に取り付けられることがある。支持システムは、ゲート支持シャフトの各端部にそれぞれ装着され、スラリ供給装置の側壁５４に装着された調節可能取付部内に載置されたピボットピンを含む。調節可能取付部の一実施形態は、Ｕ字形部材内に載置されたピボットヨークを有する。ねじが、上方に延在するＵ字形取付部脚部を通過して、ピボットヨーク、さらにはゲート１３２の位置の前後調節を可能にする。また、ボルトが、Ｕ字形部材の穴を通して提供され、ピボットヨーク、さらにはゲート１３２の位置の上下調節を可能にする。
【００６５】
[0075]好ましくは、振動ゲート１３２は、枢動調節システム（図示せず）によって、ゲート１３２と計測ロール４８との間のギャップ「Ｄ」（図１Ａ）を変えるように枢動調節することができる。
【００６６】
[0076]振動ゲート１３２は、ゲート１３２上でのスラリ４６の多量の蓄積を防止する助けとなり、計測ロール４８上に堆積されるスラリ４６の厚さを制御する。振動ゲート１３２は、洗浄及び保守のために壁取付部から簡単に取り外すことができる。
【００６７】
[0077]スラリ供給機（ヘッドボックス）４４のさらなる詳細は、全体を参照として本明細書に組み込む２００６年１１月１日出願の「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＥＥＤＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６４７号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６０／３９９１）に開示されている。
【００６８】
[0078]典型的には、スラリ供給機４４は、好ましくはＴＥＦＬＯＮ（商標）材料などの非粘着材料からなり、又は非粘着材料で被覆された一対の比較的剛性の側壁５４（一方のみ示す）を有する。側壁５４は、ニップ５２内に注入されたスラリ４６が、スラリ供給機４４の側部から逃げるのを防止する。好ましくは支持フレーム１２（図１）に固定された側壁５４は、スラリ４６を保持するためにロール４８、５０の端部に近接関係で配設される。しかし、側壁５４は、ロール回転に干渉するほどロールの端部に過剰には近接しない。
【００６９】
[0079]スラリ供給機４４は、移動キャリアウェブ２６上に、比較的制御された厚さのスラリ４６の平坦な層を堆積する。適切な層厚さは、約０．０８インチ〜０．１６インチの範囲である。しかし、製造ライン１０によって製造される構造用パネルにおいて４つの層が好まれ、適切な羽目が約０．５インチであるとき、特に好ましいスラリ層厚さは、０．１２５インチの範囲内である。しかし、目標パネル形成厚さが約０．８４’’である場合、標準的な層厚さは、典型的には、４つの形成ステーションそれぞれで約０．２１インチに近づく。また、ヘッドボックス毎に０．１インチ〜０．３インチの範囲が適切となることもある。
【００７０】
[0080]そこで、振動ゲート１３２と主計測ロール４８との間の相対距離「Ｄ」（図１Ａ）を、堆積されるスラリ４６の厚さを変えるために調節することができる。ゲート１３２と計測ロール４８との間のニップ距離「Ｄ」は、典型的には、約１／８〜約３／８インチ（約０．３１８〜約０．９５３ｃｍ）の距離で保たれる。しかし、これは、スラリ４６の粘性及び厚さと、ウェブ２６上に堆積すべきスラリの所望の厚さとに基づいて調節することができる。
【００７１】
[0081]ウェブ２６全体にわたるスラリ４６の一様な性質を保証するために、スラリ４６は、スラリ混合機又はリザーバ４７の出口と流体連絡する第１の端部６０（図１Ａ）を有するホース５６又は同様の管路を通してスラリ供給機４４に送達される。ホース５６の第２の端部６２は、当技術分野でよく知られているタイプの横方向往復、ケーブル駆動、流体駆動分与装置６４（図２）に接続される。したがって、ホース５６から流れるスラリは、横方向往復運動で供給機４４内に注入されて、ロール４８、５０とスラリ供給機４４の側壁５４とによって画定されるリザーバ５７を充填する。計測ロール４８の回転が、スラリ４６の層をリザーバ５７から引き出す。
【００７２】
[0082]往復分与機構６４は、より詳細には、全体を参照として本明細書に組み込む２００６年１１月１日出願の「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＥＥＤＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６４７号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６０／３９９１）と、全体を参照として本明細書に組み込むＤｕｂｅｙらの米国特許第６９８６８１２号とで説明されている。
【００７３】
[0083]本発明の供給機装置４４の別の特徴は、主計測ロール４８と随伴ロール５０とが共に同じ方向に駆動され、これが、それぞれの動く外面上でのスラリの尚早な硬化の可能性を最小にすることである。流体駆動モータ、電動機、又は他の適切なモータを含む駆動システム（図示せず）が、主計測ロール４８又は随伴ロール５０に接続されて、ロール（１つ又は複数）を同じ方向で駆動させ、この方向は、図１及び１Ａで見たときに時計方向である。当技術分野でよく知られているように、ロール４８、５０の何れか一方が駆動されることがあり、他方のロールは、プーリ、ベルト、チェーン及びスプロケット、歯車、又は他の知られている動力伝達技術によって接続されることがあり、確動の共通の回転関係を維持する。
【００７４】
[0084]外面７０Ａ上のスラリ４６が、移動キャリアウェブ２６に向けて移動するとき、スラリが全てウェブ上に堆積され、ニップ５２に向けて上方に進んで戻らないことが重要である。そのような上方への進行は、ロール４８、５０上のスラリ４６の尚早な硬化を助長することになり、リザーバ５７からキャリアウェブ２６へのスラリの滑らかな移動を妨げることになる。
【００７５】
[0085]これを支援するために、スラリ供給機４４は、主計測ロール４８とキャリアウェブ２６との間に位置されたドクターブレード１３４（図１Ａ）を有して、比較的薄いスラリ４６が連続カーテンとして完全に堆積されること、又はスラリのシートが、キャリアウェブ２６から約１．０〜約１．５インチ（２．５４〜３．８１ｃｍ）の距離以内まで下に一様に向けられることを保証する。ドクターブレード１３４は、スラリ４６が、キャリアウェブ２６上の繊維ガラス繊維層を一様に覆い、ニップ５２と供給機リザーバ５７とに向けて上に逆戻りしないことを保証する。また、ドクターブレード１３４は、主計測ロール５０が、尚早に硬化するスラリ４６を有さないようにする助けとなる。
【００７６】
[0086]ドクターブレード１３４は、初期のスラリ供給システムで使用されている従来技術ストリッピングワイヤに勝る改良部材であり、より薄いスラリがウェブ上にスラリの小滴として堆積できるようにした。
【００７７】
[0087]ドクターブレード１３４は、スラリ供給機４４の支持フレーム又は側壁５４に装着された調節可能ピボット取付部に枢動可能に取り付けられたドクターブレードテンションアームに取り付けられたドクターブレード支持シャフト（図示せず）に取り付けられる。シャフト又はバーは、計測ローラ４８の上方でスラリ供給機４４の側壁５４に装着される。ドクターブレード１３４は、シャフト又はバーに装着された第１の端部と、ドクターブレードテンションアームの自由端に装着された第２の端部とを有する引張ばねによって、ロール４８に向けてバイアスされる。したがって、ドクターブレード１３４は、テンションアーム及び引張ばねによって計測ロール４８の外面に隣接する位置に保たれる。ドクターブレード１３４の位置は、スラリ供給機４４の支持フレーム又は側壁５４に装着された調節可能ピボット取付部を調節することによって調節することができる。
【００７８】
[0088]ドクターブレード１３４は、Ｄｕｂｅｙらの米国特許第６９８６８１２号のプロセスで使用されるワイヤと同様に、計測ロール４８の表面からスラリを除去する。また、ドクターブレード１３４は、スラリ４６によって繊維ガラス層を一様に覆うために、スラリ４６を収集して一様な層又はカーテンにする働きをして、ウェブの移動の方向で、ウェブ上の繊維ガラス層の上で約１．０〜１．５インチ（９２．５４〜３．８１ｃｍ）の点までスラリ４６を下方向に向ける。これは、繊維ガラス層を覆うためにより薄いスラリが使用される場合に特に重要であり、なぜなら、より薄いスラリは、ワイヤを伝って滴りやすいからである。
【００７９】
[0089]ドクターブレード１３４は、より詳細には、全体を参照として本明細書に組み込む２００６年１１月１日出願の「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＥＥＤＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６４７号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６０／３９９１）で説明されている。
【００８０】
スラリ供給装置の下流の処理
[0090]再び図１を参照すると、ＳＣＰパネル製造ラインの他の機能構成要素が簡潔に説明されているが、それらは、以下の文献でより詳細に説明されている。
【００８１】
[0091]全体を参照として本明細書に組み込む「ＳＬＵＲＲＹ ＦＥＥＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬ ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮ」という名称の米国特許第６９８６８１２号。
【００８２】
[0092]さらに、何れも全体を参照として本明細書に組み込む、本願と同時係属であり同一出願人の以下の米国特許出願。
【００８３】
[0093]「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ」という名称のＤｕｂｅｙらの米国特許出願公開第２００５／００６４１６４Ａ１号（出願番号第１０／６６６２９４号）。
【００８４】
[0094]「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＳＬＵＲＲＹ」という名称のＰｏｒｔｅｒの米国特許出願公開第２００５／００６４０５５Ａ１号（出願番号第１０／６６５５４１号）。
【００８５】
[0095]２００６年１１月１日出願の「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＥＥＤＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６４７号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６０／３９９１）。
【００８６】
[0096]２００６年１１月１日出願の「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＥＴ ＭＩＸＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６５８号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６３／３９９４）。
【００８７】
[0097]２００６年１１月１日出願の「ＰＡＮＥＬ ＳＭＯＯＴＨＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＯＲＭＩＮＧ Ａ ＳＭＯＯＴＨ ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳ ＳＵＲＦＡＣＥ ＯＮ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６６１号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６４／３９９５）。
【００８８】
[0098]２００６年１１月１日出願の「ＷＥＴ ＳＬＵＲＲＹ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＧＡＵＧＥ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＵＳＥ ＯＦ ＳＡＭＥ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６６５号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６５／３８４５）。
【００８９】
[0099]２００６年１１月１日出願の「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ ＷＩＴＨ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＦＩＢＥＲ ＣＯＮＴＥＮＴ」という名称の米国特許出願第１１／５９１７９３号（代理人整理番号２０３３．７５７２２／３６１５Ａ）。
【００９０】
[0100]２００６年１１月１日出願の「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＲＯＬＬ ＤＥＶＩＣＥ」という名称の米国特許第１１／５９１９５７号（代理人整理番号２０３３．７６６６７／３５８９Ａ）。
【００９１】
埋込みデバイス
[0101]バイブレータやシープスフートローラなどを含めた、しかしそれらに限定されない様々な埋込みデバイスが想定されるが、本発明の実施形態では、埋込みデバイス７０は、フレーム１２上のキャリアウェブ１４の進行方向に対して横方向に取り付けられた概して平行な少なくとも１対のシャフト７６を含む。各シャフト７６は、複数の比較的大きな直径のディスク７６を設けられ、これらは、小さな直径のディスク（図示せず）によってシャフト上で互いに軸方向で離隔されている。
【００９２】
[0102]ＳＣＰパネル製造中、シャフト７６とディスク７４とが、シャフト７６の長手方向軸の周りで一体に回転する。当技術分野でよく知られているように、シャフト７６の何れか一方又は両方が動力供給されることがあり、一方のみが動力供給される場合、他方は、駆動されるシャフトに対応する方向及び速度を保つように、ベルト、チェーン、歯車駆動、又は他の既知の動力伝達技術によって駆動されることがある。隣接する好ましくは平行なシャフト７６のそれぞれのディスク７４は、互いに重なって噛み合わされて、スラリに「混練」又は「マッサージング」作用を生み出し、スラリが、先に堆積された繊維６８を埋め込む。さらに、ディスク７４の近接、噛み合い、及び回転関係は、ディスク上でのスラリ４６の蓄積を防止し、実際上、「自己洗浄」作用を生み出し、この作用は、スラリの集塊の尚早な硬化による製造ラインダウンタイムを大幅に短縮する。
【００９３】
[0103]シャフト７６でのディスク７４の噛み合い関係は、小さな直径のスペーサディスク（図示せず）と比較的大きな直径の主ディスク７４との向かい合う周縁の極めて隣接した配置を含み、これもまた、自己洗浄作用を促進する。ディスク７４が、極めて近位で互いに関して（しかし、好ましくは同じ方向に）回転するので、スラリの粒子が装置内に捕捉されて、尚早に硬化するのは難しい。互いに関して横方向でずらされた２組のディスク７４を提供することによって、スラリ４６が複数回の破壊作用を受け、スラリ４６中に繊維６８をさらに埋め込む「混練」作用を生み出す。
【００９４】
[0104]製造ライン１０で使用するのに適した埋込みデバイス７０の一実施形態は、より詳細には、全体を参照として本明細書に組み込む２００３年９月１８日出願の「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＳＬＵＲＲＹ」という名称の本願と同時係属の米国特許出願第１０／６６５５４１号（米国特許出願公開第２００５／００６４０５５号）に開示されている。
【００９５】
[0105]製造ライン１０で使用するのに適した埋込みデバイスの別の実施形態は、２００６年１１月１日出願の「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ ＷＩＴＨ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＦＩＢＥＲ ＣＯＮＴＥＮＴ」という名称の米国特許出願第１１／５９１７９３号（代理人整理番号２０３３．７５７２２／３６１５Ａ）と、２００６年１１月１日出願の「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＲＯＬＬ ＤＥＶＩＣＥ」という名称の米国特許第１１／５９１９５７号（代理人整理番号２０３３．７６６６７／３５８９Ａ）とに開示され、どちらの特許文献も全体を参照として本明細書に組み込む。
【００９６】
追加の層の塗布
[0106]繊維６８が埋め込まれると、パネル９２の第１の層７７が完成する。好ましい実施形態では、第１の層７７の高さ又は厚さは、概ね０．０５〜０．１５インチの範囲内にある。この範囲は、ＳＣＰパネルにおいて同様の層と組み合わされるときに所望の強度及び剛性を提供することが判明している。しかし、ＳＣＰパネルの最終的な所期の使用に応じて、他の厚さも想定される。
【００９７】
[0107]所望の厚さの構造用セメントパネルを構築するために、典型的には、追加の層が追加される。このために、供給機４４と実質的に同一の第２のスラリ供給機７８が、移動キャリア１４と動作関係で提供され、既存の層７７の上にスラリ４６の追加層８０を堆積するために配設される。
【００９８】
[0108]次に、チョッパ３６及び６６と実質的に同一の追加のチョッパ８２が、フレーム１２と動作関係で提供されて、ラック３１と同様に、フレーム１２に関して構成及び配設されたラック（図示せず）から提供される繊維６８の第３の層を堆積する。繊維６８は、スラリ層８０の上に堆積され、第２の埋込みデバイス８６を使用して埋め込まれる。埋込みデバイス７０に関する構成及び配置と同様に、第２の埋込みデバイス８６は、移動キャリアウェブ１４よりもわずかに高く取り付けられ、それにより第１の層７７は乱されない。このようにして、スラリと埋め込まれた繊維との第２の層８０が作成される。
【００９９】
[0109]次に図１及び１ｃを参照すると、硬化性スラリと繊維との各連続層について、追加のスラリ供給機ステーション７８と、それに続く繊維チョッパ８２及び埋込みデバイス８６とが、製造ライン１０上に提供される。好ましい実施形態では、計４つの層７７、８０、８８、９０が、ＳＣＰパネル９２を形成するために提供される。
【０１００】
[0110]本発明の重要な特徴は、パネル９２が、複数の層７７、８０、８８、９０を有し、それらの層は、硬化時に、一体の繊維強化された質量を形成することである。本明細書に開示されて説明されるように、各層での繊維の存在及び配置が特定の所望のパラメータによって制御され、そのパラメータ範囲内で維持されるという条件の下では、本発明のプロセスによって製造されるパネル９２を剥離することはほぼ不可能である。
【０１０１】
形成と平滑化と切断
[0111]上述したように、繊維を埋め込まれた硬化性スラリの４つの層を堆積した後、整形デバイスがフレーム１２に提供されることがあり、パネル９２の上面９６を形作る。
【０１０２】
[0112]しかし、過剰な厚さのＳＣＰパネル材料を擦り取る整形デバイスは望ましくない。例えば、所望の寸法特性に合うようにパネルを適合させるように設計されたばね式又は振動プレート、或いは振動水平化スクリードなどの整形デバイスは、過剰な厚さのＳＣＰパネル材料を擦り取るので、ＳＣＰ材料には使用されない。そのようなデバイスは、パネル表面を効果的には擦り取らない、又は平坦化しない。それらのデバイスにより、繊維ガラスが巻き上がり始め、パネルの表面を平坦化及び平滑化するのではなくパネルの表面を損なうことがある。
【０１０３】
[0113]特に、製造ライン１０は、ばね式デバイス及び振動水平化スクリードではなく、パネル９２の上面９６を穏やかに平滑化するためにフレーム１２に提供される振動シュラウド１４４とも呼ばれる平滑化デバイスを含むことがある。平滑化デバイス１４４は、取付スタンド１４６（図１）と、取付スタンドに固定された可撓性シート１４８と、シート１４８の幅を延長する補強部材１５０Ｂ（図６）と、シート１４８を振動させるために好ましくは補強部材１５０Ｂの上に位置される振動発生器（バイブレータ１５０）とを含む。シート１４８は、Ｕ字形上部１４８Ｂを設けられた第１の直立壁１４８Ａと、湾曲壁１４８Ｃと、第２の直立壁１４８Ｄとを有する。Ｕ字形上部１４８Ｂは、支持バー１４６Ａを揺動支持する。バイブレータ１５０は、空気圧ホース１５０Ａによって動力供給される。平滑化デバイス１４４の湾曲パネル１４８Ｃは、支持バー１４６Ａに枢動可能に装着された上流端部を有し、支持バー１４６Ａはさらに、製造ライン１０上の取付部１４６に装着される。湾曲パネル１４８Ｃは、下流後端部を有し、この端部は、その下を通るＳＣＰ材料の最上層に接触する。望みであれば、平滑化デバイス１４４は、スラリの最上層を水平化する補助となるように分銅１５９を設けられる。平滑化デバイス１４４は、最終埋込みステーション８６の後に提供されることがあり、又は平滑化デバイスは、各埋込みステーション７０、８６の後に提供されることがある。
【０１０４】
[0114]補強部材１５０Ｂは、平滑化シートを補強するように機能するだけでなく、この補強部材に振動ユニットを取り付けることによって、デバイスの長さにわたって振動をより均等に分散する。例えば、補強部材を用いずに振動ユニットを平滑化シートに（例えば中央に）直接取り付ける場合、振動ユニットからの振動は、取付点に非常に局所化されることになり、シートの縁部では振動が比較的小さくなる。これは、振動ユニットを補強部材１５０Ｂ以外の場所には取り付けることができないということではないが、補強部材は、典型的には存在し、振動を等しく分散するという好適な働きをするので、好ましい位置であるということである。
【０１０５】
[0115]スラリ４６に振動を加えることによって、平滑化デバイス１４４は、パネル９２全体にわたる繊維３０、６８の分散を促進し、より一様な上面９６を提供する。
【０１０６】
[0116]振動シュラウド１４４としても知られている整形デバイスに関するさらなる詳細は、全体を参照として本明細書に組み込む２００６年１１月１日出願の「ＰＡＮＥＬ ＳＭＯＯＴＨＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＯＲＭＩＮＧ Ａ ＳＭＯＯＴＨ ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳ ＳＵＲＦＡＣＥ ＯＮ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６６１号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６４／３９９５）によって開示されている。
【０１０７】
[0117]当技術分野で通常知られているように、他の整形デバイスも想定される。しかし、平滑化デバイス１４４は、有利には、キャリアウェブ２６からのＳＣＰパネルの一部分を破壊又は裂傷するのを回避する。過剰なＳＣＰ材料を擦り落とす整形デバイスは、パネル製品が整形されたときにパネル製品の繊維性質によりＳＣＰ材料を破壊又は断裂するので、採用されない。
【０１０８】
[0118]この時点で、スラリの層が硬化し始め、それぞれのパネル９２が、切断デバイス９８によって互いに分離され、切断デバイス９８は、典型的な実施形態では、ウォータージェットカッターである。動翼を含めた他の切断デバイスは、それらが本発明のパネル組成物に適切に鋭利な縁部をもたらすことができるという条件の下で、この操作に適切であるとみなされる。切断デバイス９８は、所望の長さを有するパネルが製造されるようにライン１０及びフレーム１２に関して配設され、所望の長さは、図１に示される図示とは異なることがある。キャリアウェブ１４の速度は比較的遅いので、切断デバイス９８は、ウェブ１４の進行方向に垂直に切断するように取り付けることができる。製造速度がより速い場合、そのような切断デバイスは、ウェブ進行方向に対してある角度で製造ライン１０に取り付けられることが知られている。切断後、分離されたパネル９２は、当技術分野でよく知られているさらなる取扱い、梱包、保管、及び／又は搬送のために積み重ねられる。
【０１０９】
[0119]製造ライン１０は、少なくとも４つの層７７、８０、８８、及び９０（図１ｃ）を製造するのに十分な繊維細断ステーション３６、６６、８２と、スラリ供給機ステーション４４、７８と、埋込みデバイス７０、８６とを含む。製造ライン１０に関して上述したステーションの反復によって、追加の層を作成することもできる。
【０１１０】
[0120]ＳＣＰパネル９２の作成後、整形デバイス９４によって関与された後でさえ、パネルの下側１０２又は底面が、上側又は上面９６よりも滑らかであることがある。幾つかの場合には、パネル９２の用途に応じて、滑らかな面と、比較的粗い面とを有することが好ましいことがある。しかし、他の用途では、両方の面９６、１０２が滑らかであるボードを有することが望ましいことがある。滑らかなテクスチャは、滑らかなキャリア１４又はキャリアウェブ２６とのスラリの接触によって生成される。
【０１１１】
[0121]２００６年１１月１日出願の「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ ＷＩＴＨ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＦＩＢＥＲ ＣＯＮＴＥＮＴ」という名称の米国特許出願第１１／５９１７９３号（代理人整理番号２０３３．７５７２２／３６１５Ａ）に開示されているように、両方の面又は側面が滑らかなＳＣＰパネルを得るために、上面９６と下面１０２との両方が、キャリア１４又は解放ウェブ２６に向き付けて整形されることがある。
【０１１２】
[0122]別の代替形態（図示せず）は、一方又は両方の面又は側面９６、１０２を研磨することである。
【０１１３】
[0123]本発明の別の特徴は、得られるＳＣＰパネル９２が、パネル全体にわたって繊維３０、６８が一様に分散されるように構成されることである。これは、比較的少量でより効率的な繊維の使用による比較的強いパネルの製造を可能にすることが判明している。各層でのスラリの体積に対する繊維の体積分率は、好ましくは、概ねスラリ層７７、８０、８８、９０の約１体積％〜５体積％、好ましくは１．５体積％〜３体積％の範囲を占める。望みであれば、外層７７、９０は、内層８０、８８の何れか又は両方よりも高い体積分率を有してよい。
【０１１４】
製造ラインの第２の実施形態
[0124]スラリ４６全体にわたって分散されるある体積分率のばらばらの繊維の組込みは、所望のパネル強度を得るのに重要な因子である。したがって、そのような繊維を組み込む効率の改善が望まれる。図１に示されるシステムは、幾つかの場合には、十分な繊維体積分率を有するＳＣＰパネルを得るために、余剰な数のスラリ層を必要とすると考えられる。
【０１１５】
[0125]したがって、スラリ層当たり比較的高い体積の繊維を組み込む高性能の繊維強化ＳＣＰパネルを製造するための代替ＳＣＰパネル製造ライン又はシステムが図６に例示され、全体を参照番号１３０で表される。多くの場合、パネル当たりの繊維のレベルの増加が、このシステムを使用して得られる。図１のシステムは、初期層の後に堆積される各後続のスラリ個別層内に単一の繊維個別層を堆積することを開示するが、製造ライン１３０は、所望のパネル厚さを得るために、各個別スラリ層内に複数の個別強化繊維層を構築する方法を含む。最も好ましくは、開示されるシステムは、単一の操作で、個々のスラリ個別層に少なくとも２つの強化繊維個別層を埋め込む。個別強化繊維は、適切な繊維埋込みデバイスを使用してスラリ個別層に埋め込まれる。
【０１１６】
[0126]より具体的には、図６で、システム１３０で使用され、図１のシステム１０と共用される構成要素が、同一の参照番号で表される。それらの構成要素の上述の説明がここでも適用可能であるとみなされる。さらに、図６に関連して説明される装置は、後付けで図１のものに組み込まれてよく、又は新たな構成であってもよいと想定される。
【０１１７】
[0127]また、図６のシステム１３０は、２００６年１１月１日出願の「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ ＷＩＴＨ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＦＩＢＥＲ ＣＯＮＴＥＮＴ」という名称の米国特許出願第１１／５９１７９３号（代理人整理番号２０３３．７５７２２／３６１５Ａ）の上部デッキ１０６を設けられることもあると想定される。
【０１１８】
[0128]代替システム１３０では、ＳＣＰパネル製造は、ばらばらの細断された繊維３０の第１の層をウェブ２６上に堆積することによって開始される。次に、スラリ供給ステーション又はスラリ供給機４４が、遠隔混合機４７からスラリ４６の供給分を受け取る。
【０１１９】
[0129]混合機４７及びスラリ４６は、この実施形態では、図１の製造ライン１０で使用されるものと同じであると想定される。
【０１２０】
[0130]また、スラリ供給機４４も基本的には同じであり、主計測ロール４８とバックアップロール５０とを含み、ニップ５２を形成し、側壁５４を有する。適切な層厚さは、約０．０５インチ〜０．３５インチ（０．１３〜０．９ｃｍ）の範囲である。例えば、公称３／４インチ（１．９ｃｍ）の厚さの構造用パネルを製造するために、４つの層が好ましく、特に好ましいスラリ層厚さは、本発明のプロセスによって製造される好ましい構造用パネルでは約０．２５インチ（０．６４ｃｍ）未満である。
【０１２１】
[0131]図１Ａ及び６を参照すると、スラリ４６は、横方向往復、ケーブル駆動、流体駆動分与装置５８内に位置されたホース５６を通して供給機４４に送達される。したがって、ホース５６から流れるスラリは、横方向往復運動で供給機４４内に注入されて、ロール４８、５０と側壁５４とによって画定されるリザーバ５７を充填する。したがって、計測ロール４８の回転が、スラリ４６の層をリザーバから引き出す。
【０１２２】
[0132]システム１３０は、好ましくは、上述した振動ゲート１３２を設けられ、この振動ゲート１３２は、堆積又は計測ロール４８上へのスラリを計測する。振動によって、ゲート１３２は、ヘッドボックス４４の隅での多量の蓄積を防止し、振動なしで提供されたものよりも一様で厚いスラリの層を提供する。
【０１２３】
[0133]振動ゲート１３２を追加した場合でさえ、主計測ロール４８とバックアップロール５０とは、キャリア１４及びキャリアウェブ２６の運動方向と同じ進行方向「Ｔ」で回転駆動され、これが、それぞれの動く外面上でのスラリ４６の尚早な硬化の可能性を最小にする。
【０１２４】
[0134]主計測ロール４８の外面６２上のスラリ４６がキャリアウェブ２６に向けて移動するとき、上述したばね式ドクターブレード１３４が提供され、このドクターブレード１３４は、スラリ４６を主計測ロール４８から引き離して、移動ウェブ２６上にスラリ４６を堆積する。ドクターブレード１３４は、キャリアウェブ２６から約１．５インチ以内まで下がった直接的な経路をスラリ４６に与え、途切れのないスラリのカーテンをウェブ又は形成ライン上に連続的に堆積できるようにし、これは、均質なパネルを製造するのに重要である。
【０１２５】
[0135]ゲート１３２及びドクターブレード１３４のさらなる詳細は、全体を参照として本明細書に組み込む２００６年１１月１日出願の「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＥＥＤＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の、本願と同一出願人の同時係属の米国特許出願第１１／５５５６４７号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６０／３９９１）に与えられている。
【０１２６】
[0136]好ましくはチョッパ３６と同一の第２のチョッパステーション又は装置６６が、供給機４４の下流に配設されて、繊維６８の第２の層をスラリ４６上に堆積する。チョッパ装置６６は、チョッパ３６に供給するのと同じラック３１からコード３４を供給されることがある。しかし、各個のチョッパに別個のラック３１を供給することができることも想定される。
【０１２７】
[0137]再び図６を参照すると、次に、全体を参照番号１３６で表される埋込みデバイスが、スラリ４６と、製造ライン１３０の移動キャリア１４とに動作関係で配設されて、繊維３０、６８の第１及び第２の層をスラリ４６中に埋め込む。バイブレータやシープスフートローラなどを含めた、しかしそれらに限定されない様々な埋込みデバイスが想定されるが、好ましい実施形態では、埋込みデバイス１３６は、埋込みデバイス７０と同様であり、ただし、隣接するシャフト１３８の重なりが約０．５インチの範囲に減少されている点が異なる。また、ディスク１４０の数が減少されており、ディスクは、実質的により厚い。さらに、隣接シャフト１３８の隣接する重畳ディスク１４０間に、０．０１０〜０．０１８インチ程度のより狭い間隔又は隙間が存在し、繊維が隣接ディスク間に詰まるのを防止する。
【０１２８】
[0138]埋込みデバイス１３６のさらなる詳細は、全体を参照として本明細書に組み込む２００６年１１月１日出願の「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＲＯＬＬ ＤＥＶＩＣＥ」という名称の本願と同時係属の同一出願人による米国特許出願第１１／５９１９５７号（代理人整理番号２０３３．７６６６７／３５８９Ａ）で見られる。その他の点では、埋込みデバイス１３６は、デバイス７０と同様の混練作用を提供し、スラリ４６内部に繊維３０、６８を埋め込む又は完全に混合するという目的を有する。
【０１２９】
[0139]スラリ４６内への繊維３０、６８の埋込みをさらに向上させることが望まれる場合、各埋込みデバイス１３６で、フレーム１２が、スラリ４６を振動させるために、キャリアウェブ１４又はペーパーウェブ２６の近位で動作する少なくとも１つのバイブレータ１４１を設けられる。そのような振動は、細断された繊維３０、６８をスラリ４６全体にわたってより一様に分散することが判明している。従来のバイブレータデバイスが、この用途に適していると考えられる。
【０１３０】
[0140]図６に見られるように、スラリ４６の層それぞれに関して繊維３０、６８の層が複数ある本発明のシステム１３０を実施するために、追加の細断ステーション１４２が、埋込みデバイス１３６と後続のスラリ供給機ボックス７８との間に提供され、それにより、スラリ４６の層それぞれに関して、スラリの堆積の前及び後に繊維３０、６８が堆積される。この改良形態は、スラリ中へのかなり多くの繊維の導入を可能にし、したがって得られるＳＣＰパネルの強度を高めることが判明している。好ましい実施形態では、３つのみが図示されているが、組み合わされたスラリと繊維との計４つの層が、ＳＣＰパネル９２を形成するために提供される。
【０１３１】
[0141]上述したように繊維を埋め込まれた硬化性スラリの４つの層を堆積した後、好ましくは、平滑化デバイス又は振動シュラウド１４４などの整形デバイスがフレーム１２に提供されて、パネル９２の上面９６を形作る又は平滑化する。スラリ４６に振動を加えることによって、平滑化デバイス１４４は、パネル９２全体にわたる繊維３０、６８の分散を促進し、より一様な上面９６を提供する。平滑化デバイス１４４は、取付スタンド１４６と、取付スタンドに固定された可撓性シート１４８と、シート１４８の幅を延長する補強部材１４９と、シートを振動させるために好ましくは補強部材の上に位置される振動発生器１５０とを含む。
【０１３２】
[0142]上述したように、本発明の重要な特徴は、パネル９２が、複数の層７７、８０、８８、９０を有し、それらの層が、硬化時に、一体の繊維強化質量を形成することである。各層での繊維の存在及び配置が、以下に開示されて説明される特定の所望のパラメータによって制御され、そのパラメータ範囲内で維持されるという条件の下では、本発明のプロセスによって製造されるパネル９２を剥離することはほぼ不可能である。
【０１３３】
[0143]各個の個別スラリ層と共に２つの強化繊維個別層を利用することが、以下の利益を提供する。第１に、スラリ層内に組み込むべき繊維の総量を２つ以上の個別繊維層に分割することが、各個別繊維層内の繊維の量をそれぞれ減少する。個々の個別繊維層内の繊維の量の減少は、スラリ層内への繊維の埋込みの効率を高める。さらに、繊維埋込み効率の向上は、繊維とセメントマトリックスとの間の優れた界面結合及び機械的相互作用をもたらす。
【０１３４】
[0144]次に、複数の強化繊維個別層を利用することによって、より多量の強化繊維を各スラリ層内に組み込むことができる。これは、スラリ層内への繊維の埋込みの容易さが、個別繊維層内の繊維の総表面積に依存することが判明しているという知見によるものである。個別繊維層内の繊維の量が増加して、スラリ層内に埋め込むべき繊維の表面積の増加をもたらすにつれて、スラリ層内への繊維の埋込みは一層難しくなる。個別繊維層内の繊維の総表面積が臨界値に達するとき、スラリ層内への繊維の埋込みはほぼ不可能になることが判明している。これは、スラリ個別層に正常に組み込むことができる繊維の量に上限を課す。個別スラリ層内に組み込むべき所与の総量の繊維に関して、複数の個別繊維層の使用が、各個別繊維層内の繊維の総表面積を減少させる。（複数の個別繊維層の使用によってもたらされる）繊維表面積のこの減少は、さらに、スラリ個別層内に正常に埋め込むことができる繊維の総量を増加できる可能性を提供する。
【０１３５】
[0145]さらに、複数の個別繊維層の使用が、パネル厚さにわたる繊維の分散に関する大きな融通性を与える。個々の個別繊維層内の繊維の量は、所望の目的を実現するように変えることができる。「サンドウィッチ」構成の最終的な形成は、より多数の個別繊維層の存在によって非常に容易にされる。繊維層がパネル肌面付近でより大量の繊維を有し、パネルコア付近の繊維層ではより少量の繊維を有するパネル構成が、製品強度とコスト最適化との両方の観点から特に好ましい。
【０１３６】
[0146]定量的な観点では、繊維及びスラリ層の数と、パネル内の繊維の体積分率と、各スラリ層の厚さと、繊維ストランド直径とが繊維埋込み効率に及ぼす影響が研究され、本発明のシステム１３０の一部として確立されている。２つの個別繊維層と１つの個別スラリ層とを含む場合に関する射影繊維表面積分率の概念に関する数学的処理を、以下に紹介して導出する。個別繊維層の射影繊維表面積分率が値１．０を超える場合、スラリ層内に繊維を埋め込むのはほぼ不可能であることが判明している。射影繊維表面積分率が１．０未満となるときには繊維を埋め込むことができるが、最良の結果は、射影繊維表面積分率が０．６５未満であるときに得られる。射影繊維表面積分率が０．６５〜１．００の間の範囲にあるとき、繊維埋込みの効率及び容易性は変化し、０．６５で繊維埋込みが最良であり、１．００で最悪である。この分率を考察する別の様式は、スラリの表面の約６５％が繊維によって覆われると考えるものである。
【０１３７】
[0147]ｖｔ＝基本繊維スラリ層の総体積
ｖｆ，ｔ＝総繊維体積／層
ｖｆ１＝基本繊維スラリ層の個別繊維層１内の繊維の体積
ｖｆ２＝基本繊維スラリ層の個別繊維層２内の繊維の体積
ｖｓ，ｔ＝基本繊維スラリ層内のスラリの体積
Ｖｆ，ｔ＝基本繊維スラリ層内の繊維の総体積分率
ｄｆ＝個々の繊維ストランドの直径
ｌｆ＝個々の繊維ストランドの長さ
ｔｔ＝スラリと繊維とを含む個々の層の総厚さ
ｔｓ，ｔ＝基本繊維スラリ層でのスラリ層厚さ
Ｘｆ＝基本繊維スラリ層の層１での繊維体積に対する層２での繊維体積の比
ｎｆ，ｔ、ｎｆ１，ｔ、ｎｆ２，ｔ＝繊維層内の繊維の総数
【数６】
【数７】
とする。
【０１３８】
[0148]１つの個別スラリ層と２つの個別繊維層とから構成される繊維層／スラリ層／繊維層サンドウィッチの構成における繊維層に関する射影繊維表面積分率を求めるために、以下の関係が導出される。
【０１３９】
[0149]スラリ層の体積が、ｖｓ，ｔに等しく、
層１内の繊維の体積が、ｖｆ１に等しく、
層２内の繊維の体積が、ｖｆ２に等しく、
基本繊維スラリ層内の繊維の総体積分率が、Ｖｆ，ｔに等しく、
基本繊維スラリ層の総厚さが、ｔｔに等しく、
スラリ層の厚さが、ｔｓ，ｔに等しいとし、
繊維の総体積（すなわち層１及び層２内の繊維）が、ｖｆ，ｔに等しいとすると、
ｖｆ，ｔ＝ｖｆ１＋ｖｆ２ （１）
であり、
【数８】
である。
【０１４０】
[0150]基本繊維スラリ層の総体積ｖｔ＝
スラリ層の総体積＋２つの繊維層の総体積＝
ｖｓ，ｔ＋ｖｆ，ｔ＝ｖｓ，ｔ＋ｖｆｌ＋ｖｆ２ （３）
とする。
【０１４１】
[0151]式（１）と（２）とを組み合わせると
【数９】
となる。総繊維体積分率に関する基本繊維スラリ層の総繊維体積は、
ｖｆ，ｔ＝ｖｔ＊Ｖｆ，ｔ （５）
と書くことができる。したがって、層１での繊維の体積は、
【数１０】
と書くことができる。
【０１４２】
[0152]同様に、層２での繊維の体積は、
【数１１】
と書くことができる。円筒形状を有する繊維を仮定すると、層１内の繊維の総数ｎｆ１，ｔは、式６から以下のように導出することができる。
【数１２】
ここで、ｄｆは、繊維ストランド直径であり、ｌｆは、繊維ストランド長さである。
【０１４３】
[0153]同様に、層２での繊維の総数ｎｆ２，ｔは、式７から以下のように導出することができる。
【数１３】
【０１４４】
[0154]円筒形繊維の射影表面積は、その長さと直径との積に等しい。したがって、層１内の全ての繊維の総射影表面積
【数１４】
は、
【数１５】
と導出することができる。
【０１４５】
[0155]同様に、層２内の繊維の総射影表面積
【数１６】
は、
【数１７】
と導出することができる。
【０１４６】
[0156]スラリ層の射影表面積
【数１８】
は、
【数１９】
と書くことができる。繊維層１の射影繊維表面積分率
【数２０】
は、以下のように定義される。
【数２１】
【０１４７】
[0157]式１０と式１２とを組み合わせると、繊維層１の射影繊維表面積分率
【数２２】
は、
【数２３】
と導出することができる。
【０１４８】
[0158]同様に、式１１と式１２とを組み合わせると、繊維層２の射影繊維表面積分率
【数２４】
は、式（１５）と導出することができる。
【数２５】
【０１４９】
[0159]式１４と式１５とは、パラメータ射影繊維表面積分率
【数２６】
及び
【数２７】
が、変動する総繊維体積分率Ｖｆ，ｔに加えて、幾つかの他の変数に依存することを示す。これらの変数は、繊維ストランドの直径、個別スラリ層の厚さ、及び個々の個別繊維層内の繊維の量（比）である。
【０１５０】
[0160]セメントスラリ層の上に敷かれた繊維網の層の埋込み効率は、パラメータ「射影繊維表面積分率」の関数であることが、実験観察から確認されている。射影繊維表面積分率がより小さくなればなるほど、スラリ層内への繊維層の埋込みがより簡単になることが判明している。良好な繊維埋込み効率の理由は、繊維網の層内の開き領域又は有孔率の大きさが射影繊維表面積分率の減少と共に増加することによって説明することができる。より大きな開き領域が利用できるとき、繊維網の層を通るスラリ貫通が増長され、これが繊維埋込み効率の向上につながる。
【０１５１】
[0161]したがって、良好な繊維埋込み効率を実現するために、目的関数が、繊維表面積分率をある臨界値未満に保つ。式１５に現れる１つ又は複数の変数を変えることによって、良好な繊維埋込み効率を実現するために射影繊維表面積分率を調整することができることが重要である。
【０１５２】
[0162]良好な繊維埋込み効率を実現するために、射影繊維表面積分率の大きさに影響を及ぼす様々な変数が識別され、「射影繊維表面積分率」の大きさを調整するための幾つかの手法が提案されている。これらの手法は、射影繊維表面積分率を臨界しきい値未満に保つために以下の変数の１つ又は複数を変えることを含む。すなわち、別個の繊維及びスラリ層の数、別個のスラリ層の厚さ、及び繊維ストランドの直径。
【０１５３】
[0163]この基本作業に基づいて、射影繊維表面積分率
【数２８】
の好ましい大きさは、以下のように知られている。
【数２９】
【０１５４】
[0164]設計パネル繊維体積分率Ｖｆ、例えば、各スラリ層で１〜５％のパーセンテージ繊維体積含有量に関して、前述の好ましい射影繊維表面積分率の大きさの実現は、以下の変数の１つ又は複数を調整することによって可能にすることができる。すなわち、別個の繊維層の総数、別個のスラリ層の厚さ、及び繊維ストランド直径。特に、好ましい射影繊維表面積分率の大きさをもたらすこれらの変数に関する所望の範囲は、以下のようである。
別個のスラリ層の厚さｔｓ，ｔ
好ましい別個のスラリ層の厚さｔｓ，ｔ≦０．３５インチ
より好ましい別個のスラリ層の厚さｔｓ，ｔ≦０．２５インチ
最も好ましい別個のスラリ層の厚さｔｓ，ｔ≦０．１５インチ
繊維ストランド直径ｄｆ
好ましい繊維ストランド直径ｄｆ≧３０ｔｅｘ
最も好ましい繊維ストランド直径ｄｆ≧７０ｔｅｘ
【実施例】
【０１５５】
実施例１
[0165]次に図１Ｃを参照すると、ＳＣＰパネル９２の断片が、繊維とスラリとから形成される。スラリのセメント部分は、６５重量％の硫酸カルシウムα半水和物と、２２重量％のタイプＩＩＩポルトランドセメントと、１２重量％のシリカヒュームと、１重量％の消石灰とを含む。スラリの液体部分は、９９．１９重量％の水と、０．８１重量％のＷ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ ａｎｄ Ｃｏ．によるＡＤＶＡＣＡＳＴ高性能減水剤とを含む。液体：セメント重量比は、０．５５であり、骨材（ＥＸＴＥＮＤＯＳＰＨＥＲＥＳ ＳＧ微小球）：セメント重量比は、０．４４５であった。
【０１５６】
[0166]スラリは、本発明のシステムを使用して本発明のプロセスに従って生成され、４つのスラリ層７７、８０、８８、及び９０を有するものとして示されている。本発明のシステムによって製造されるパネル９２は１つ又は複数の層を有することがあるので、このパネルは単に例示的なものとみなすべきである。上の数学的関係を使用することによって、スラリ層７７、８０、８８、及び９０は、様々な繊維体積分率を有することができる。例えば、肌面又は表面層７７、９０は、指定された５％の繊維体積分率Ｖｆを有し、一方、内層８０、８８は、指定された２％のＶｆを有する。これは、高い外側強度と、比較的低い強度を有する内側コアとを有するパネルを提供し、このパネルは、特定の用途で望ましいことがあり、又はコスト面で繊維を節約する。層の数と同様に、繊維体積分率Ｖｆを、用途に適するように層７７、８０、８８、９０毎に変えることができると想定されている。
【０１５７】
[0167]また、繊維含有量の変更は、各スラリ層内で達成することができる。例えば５％の繊維体積分率Ｖｆの場合、例えば、繊維層１が、指定された３％のスラリ体積分率を任意に有し、繊維層２が、指定された２％の繊維体積分率を任意に有する。したがって、Ｘｆは、３／２である。
【０１５８】
[0168]次に表１を参照すると、パネルは、図６のシステムを使用して、且つ上述のスラリ組成から上述の射影繊維表面積分率の式を使用して製造された。パネル厚さは、０．５〜０．８２インチの範囲であった。個々のスラリ層の厚さは、０．１２５〜０．２０５の範囲であった。総繊維体積分率Ｖｆは、２．７５〜４．０５％の範囲であった。パネル１では、図１Ｃに関連して上述したように、外側繊維層１及び８は、総パネル体積の関数としての体積分率（％）が、内層での０．４３％に比べて比較的高く、０．７５％であり、射影繊維表面積分率は、外層１及び８での０．６３％から内層２〜７での０．３６％の範囲であった。対照的に、パネル４は、全ての繊維層に関して０．５０の同じ体積分率％を有し、全ての繊維層に関して０．４２％の同様に一定の射影繊維表面積分率を有した。全ての試験パネルが優れた繊維埋込みを有することが分かった。興味深いことに、パネル１は、パネル４よりもわずかだけ低い曲げ強度を有し、それぞれ３４０１／３６３４ｐｓｉであった。
【０１５９】
[0169]本発明のシステム１３０では、それぞれ独自の繊維表面積分率を有する繊維層の数を増加することによって、同数のスラリ層を必要とせずに、より多くの繊維を各スラリ層に追加することができる。上のプロセスを使用して、パネル９２は、従来のパネルと比べて、同じ直径の同数の繊維を含み、より少数のスラリ層を含んで、同じ厚さを有することができる。したがって、得られるパネル９２は、強度が増強された層を有し、しかし、より少ないエネルギー及び資本の機器を使用するより短い製造ラインにより、製造がより安価になる。
【表１】
【０１６０】
実施例２
[0170]垂直混合チャンバの様々な実施形態における湿式スラリの滞留時間は、スラリに添加された赤色色素トレーサが垂直チャンバから完全に出るまでの滞留時間を求めることによって実験的に求められている。水と粉末とのスラリが垂直チャンバに入るときにそのスラリに添加された赤色色素トレーサを使用して、垂直混合チャンバ内での滞留時間を求めるために試験が行われた。セメントスラリは、実施例１に関して上述したのと実質的に同じ組成を有した。
【０１６１】
[0171]使用された機器は、スラリを計量するためのデジタルスケールと、スラリを捕捉するためのバケットと、様々な点の経過時間を測定するためのストップウォッチとであった。混合機は、１２インチ混合機、８インチ伸張混合機、及び８インチストック混合機として表２〜４に列挙される３つの異なる混合チャンバ設計を有して使用された。
【０１６２】
[0172]８インチストック混合機は、本発明の図３Ａのものと同様のＤＵＯ ＭＩＸ ２０００混合機であるが、少なくとも、垂直混合チャンバがより短く、混合チャンバ内でスラリが混合される作業体積がより小さい点で異なる。作業体積は、通常動作時にスラリが占有する混合機部分である。
【０１６３】
[0173]８インチ伸張混合機は、本発明の図３Ａに示されるタイプのものである。これは、少なくとも、その垂直チャンバが、比較的大きな作業体積を提供するように伸張されたので、８インチストック混合機とは異なる。
【０１６４】
[0174]１２インチ混合機は、２００６年１１月１日出願の「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＥＴ ＭＩＸＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という名称の米国特許出願第１１／５５５６５８号（代理人整理番号ＡＰＶ３１９６３／３９９４）で開示されている。これは、幾つかのバックエンド構成要素を８インチストック混合機と共用するが、異なる垂直混合チャンバ及び他の相違点を有する。
【０１６５】
[0175]６〜８インチ（１５〜２０ｃｍ）スランプの一貫したスラリ流動性を実現して維持した後、共通の煉瓦色素（トレーサ）の液体溶液が、設定された混合機出力速度（例えば、初めは６０％）で垂直チャンバに加えられた。混合機出力速度は、パドル速度及びポンプ速度に直接関連付けられる。これらの混合機は、１〜１０段階速度制御装置を有した。基本的には、設定１＝約４５ＲＰＭであり、設定１０＝約２６０ＲＰＭである。
【０１６６】
[0176]色素が添加されたときに、ウォッチがスタートされた。赤色着色スラリが初めにホースから出た時間が記された（Ｔ１）。同様に、赤色色素がスラリをもはや目に見えるほど着色しなくなった時間が記された（Ｔ２）。このプロセスが、様々なポンプ出力速度で繰り返され、全ての様々な混合機チャンバ設計で再び繰り返された。全ての場合に、所与のポンプ速度でホースの特定の長さを通してスラリをポンプするのに必要な時間量だけ、値が低下された。これは、スラリがホースを通って進むのにかかる時間を効果的に排除し、様々なチャンバ設計間でのより正確な比較を可能にした。
【０１６７】
[0177]（各端部で開き、平坦で滑らかな面上に一端を配置された）高さが４’’である直径２インチのシリンダ内にスラリを注入し、スラリの上部を敷きならすことによって、スランプが測定された。これは、試験毎にスラリの設定体積を提供する。次いで、シリンダが即座に引き上げられ、スラリが、シリンダの開いた底端部から奔出した。この作用は、スラリの円形「パテ」を形成した。このパテの直径が、インチ単位で測定されて記録された。典型的には、より多くの流体スラリが、より大きな直径のパテをもたらす。
【０１６８】
[0178]表２は、色素の添加（Ｔ０）から、色素が最初に見られる時間（Ｔ１）まで、さらに最終的には色素がもはや見えなくなる時間（Ｔ２）までに経過した時間を示す。色素が最初に見える時間（Ｔ１）が、色素がもはや見えなくなるまでの時間（Ｔ２）から差し引かれて、総滞留時間を得て、これらの値が表３に示される。表４は、スラリ流量を作業体積で割った値として計算されるこの実施例の稼動の平均滞留時間（垂直チャンバが空になるまでの時間）を列挙する。
【表２】
【表３】
【表４】
【０１６９】
[0179]表２及び３において、インチの値は、混合チャンバの公称ＯＤを表す。８インチストック混合機は、比較実施例である。混合チャンバの全長は、以下のようである。８インチストック混合機：高さ１７インチ、作業高さ（スラリの深さ）約５インチ；８インチ伸張混合機：高さ２５インチ、作業高さ（スラリの深さ）約１４インチ；１２インチ混合機：高さ２５インチ、作業高さ（スラリの深さ）約１３インチ。
【０１７０】
[0180]混合機出力速度は、混合機羽根車の速度を表し、同じモータが羽根車パドルと放出ポンプとに動力供給するので、レート材料が、混合機を通って流れている。
【０１７１】
[0181]８インチ伸張混合機又は１２インチ混合機の総滞留時間を８インチストック混合機と比較すると、混合機体積を増加することによって見られる滞留時間の大幅な増加が示される（任意のポンプ速度（６０％、８０％、又は１００％）で）。また、色素が最初に見える時間は、色素（又はスラリ）がチャンバに入ってから色素（又はスラリ）が最初に混合機から出始めるまでに経過した時間の大幅な増加を示す。これは、材料が、混合チャンバから入った後、適切に混合されずに直ぐに出ることがないことを保証する助けとなる。
【０１７２】
[0182]１０秒未満の平均滞留時間を有する表４の８インチストック混合機の稼動は、本発明の範囲外である。
【０１７３】
[0183]したがって、チャンバの体積の増加は、セメントスラリが最初にチャンバから出ることができるようになる前にチャンバ内に残っているはずの（混合を受ける）時間を大幅に増加する。さらに、別の時点でチャンバに入った全てのスラリがチャンバから空にされるまでに経過する時間量は、より大きな体積の混合機では大幅に増加される。これらの知見は、混合時間が増加されたときに示される圧縮強度の増加によって支持される。
【０１７４】
実施例３
[0184]図７は、ＤＵＯ ＭＩＸ混合機のホースからの生成物（「混合機＃１」）と、バケット内でさらに混合されたＤＵＯ ＭＩＸ混合機のホースからの生成物（「バケット内で穏やかに撹拌されたスラリ」）、及びドリル混合機を用いてバケット内でさらに混合されたＤＵＯ ＭＩＸ混合機のホースからの生成物（「ドリル混合機を用いてバケット内で混合されたスラリ」）とを比較したデータを示す。最初の混合機は、スラリを十分完全には混合していなかった。しかし、追加の混合によって、大幅な利益が見られた。
【０１７５】
[0185]この実施例は、ＤＵＯ ＭＩＸ混合機と、（ペイントスティックに似た）手動撹拌器と、共同化合物混合パドルを有するハンドドリルと、５ガロンバケットと、ストップウォッチとを使用した。セメントスラリは、放出ホースから収集され、圧縮キューブが、方法ＡＳＴＭ Ｃ１０９を使用して注型された。セメントスラリは、実施例１に関して上述したのと実質的に同じ組成を有していた。
【０１７６】
[0186]特に、スラリは、ＤＵＯ ＭＩＸ混合機の出力ホースから直接取られた。次いで、圧縮強度キューブが、上述の方法ＡＳＴＭ Ｃ１０９を使用してスラリから形成された。
【０１７７】
[0187]その直後、セメントスラリは、再びバケット内に収集され、１分間、金属製スパチュラを用いて手で撹拌された。次いで、スラリが使用されて、上述の方法ＡＳＴＭ Ｃ１０９を使用して圧縮強度キューブを注型し、圧縮強度を求めるために試験された。特に、混合機ホースからのセメントスラリが、５ガロンバケット内にポンプされ、このスラリは、パドルを用いて手で穏やかに撹拌された。次いで、圧縮強度キューブが、上述の方法ＡＳＴＭ Ｃ１０９を使用してスラリから作成された。
【０１７８】
[0188]この直後、セメントスラリが再び収集され、このとき、ジョイント化合物を混合するために使用されるものと同様のハンドドリル及び混合パドルを使用して、１分間、バケット内で混合された。特に、混合機ホースからのセメントスラリが、別の５ガロンバケット内にポンプされ、このスラリは、ジョイント化合物を混合するために使用されるのと同様の撹拌デバイス（混合パドル）を設けられたドリルを用いて混合された。次いで、圧縮強度キューブが、上述した方法ＡＳＴＭ Ｃ１０９を使用してスラリから作成された。
【０１７９】
[0189]ＤＵＯ ＭＩＸ混合機の出力ホースから直接取られたスラリから作成されたキューブは、それらが製造された後、７、１４、及び２８日で、圧縮強度を試験された。各期間の圧縮強度結果が平均化され、「ホースから直接のスラリ（混合機＃１）」の下で図７の表に報告された。
【０１８０】
[0190]手で混合されたスラリから作成されたキューブは、それらが製造された後、７、１４、及び２８日で、圧縮強度を試験された。各期間の圧縮強度結果が平均化され、「バケット内で穏やかに撹拌されたスラリ」の下で図７の表に報告された。
【０１８１】
[0191]ドリル混合機を用いて混合されたスラリから作成されたキューブは、それらが生成された後、７、１４、及び２８日で、圧縮強度を試験された。各期間の圧縮強度結果が平均化され、「ドリル混合機を用いてバケット内で混合されたスラリ」の下で図７の表に報告された。
【０１８２】
[0192]この研究からの一般的な結果は、混合エネルギー及び／又は混合時間の増加が、パネルの全体的な性能特性の重要な要素である材料圧縮強度の発達を大幅に改良することであった。
【０１８３】
[0193]繊維強化された構造用セメントパネルを製造するための本発明のスラリ供給装置の特定の実施形態を図示して説明してきたが、より広い態様での、且つ以下の特許請求の範囲に記載される本発明から逸脱することなく、変更及び修正を本発明に施すことができることが当業者には理解されよう。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化された構造用セメントパネルを製造するときに、繊維の厚い層を一様に覆うための連続カーテンとして供給することができる軽量セメント複合材料スラリを準備するための方法であって、
ビンから、水平に取り付けられたスクリューオーガを有する水平粉末混合機内に、セメント、石膏、及び骨材を含む乾燥セメント粉末を供給するステップと、
前記スクリューオーガから、前記スクリューオーガによって中央水平軸の周りで回転されるパドルを設けられた水平予混合機内に、乾燥セメント粉末混合物を放出するステップと、
入口を通して前記水平予混合機内に、水を含む液体流を供給するステップと、
湿式粉末スラリ混合物を形成するために、セメント粉末と液体とを混合するステップと、
垂直向き混合チャンバの上部から、上部に取り付けられたモータによって垂直シャフトの周りで回転されるパドル混合機を設けられた前記垂直向き混合チャンバの下側部分に、前記予混合された粉末と液体との混合物を落とすステップと、
前記垂直向き混合チャンバの前記下側部分内で、水と粉末とを混合するステップと、
パネル製造ラインでウェブ上の厚い繊維層の上に連続カーテンとしてスラリを堆積するためのスラリヘッドボックスに前記スラリをポンプするステップと
を含み、
前記粉末と液体とが、混合チャンバ下側部分での約１０〜約３６０秒の平均混合滞留時間にわたって混合され、それと共に、スピンパドルが、前記混合チャンバ内の前記スラリにせん断力を加えて前記粉末と水とを混合して、軽量セメント複合材料の一様なスラリを生成し、前記一様なスラリが、繊維強化された構造用セメントパネルを製造するために、ウェブ上の厚い繊維層をスラリが一様に覆うことができるようにする粘稠度を有する
方法。
【請求項２】
前記垂直チャンバが、約１５〜約２４０秒の平均スラリ滞留時間を提供し、前記パドルのＲＰＭ範囲が、７０ＲＰＭ〜２７０ＲＰＭである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パドルの中心シャフトを回転させる目的も持つように前記垂直向き混合チャンバの上部に取り付けられたモータによって稼動されるキャビティポンプによって、前記スラリが、前記垂直チャンバの底部からポンプされる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記垂直向き混合チャンバ内の前記パドルが、複数の水平ブレードを備える複数のパドルブレードと、前記垂直向き混合チャンバの長さに伸張された中央シャフトとを有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記垂直向き混合チャンバに入る粉末及び液体の供給分が、前記混合チャンバ内の粉末と水とのスラリの水位を継続的に監視する電子的液体水位センサ制御装置によって制御される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記スクリューオーガに関連付けられる重量式計量システムが、毎分当たり一定の所定の粉末重量に基づいて、前記水平向き予混合機内への前記乾燥セメント粉末の供給レートを制御する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記乾燥セメント粉末が、反応性粉末部分と、任意選択の軽量充填剤部分とを含み、前記反応性部分が、乾燥ベースで、３５〜７５重量％の硫酸カルシウムα半水和物と、２０〜５５重量％の水硬性セメントと、０．２〜３．５重量％の石灰と、５〜２５重量％の活性ポゼランとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記乾燥セメント粉末が、反応性粉末部分と、軽量充填剤部分とを含み、前記反応性部分が、乾燥ベースで、３５〜７５重量％の硫酸カルシウムα半水和物と、２０〜５５重量％のポルトランドセメントと、０．２〜３．５重量％の石灰と、５〜２５重量％の活性ポゼランとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
乾燥セメント粉末が、乾燥ベースで２０〜５０重量％の軽量充填剤粒子を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記軽量充填剤粒子が、セラミック微小球と、ガラス微小球と、フライアッシュセノスフェアと、パーライトとからなる群から選択される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
変速モータが、前記スクリューオーガを制御して、前記水平向き予混合機への粉末の供給分とパドルの回転とを制御して、垂直向き混合チャンバに前記湿式粉末スラリを送達する請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記スラリが、前記垂直に取り付けられた撹拌器ブレードの中央シャフトによって駆動されるキャビティポンプによって前記垂直向き混合チャンバの底部からポンプされ、前記中央シャフトが、さらに、前記垂直向き混合チャンバの上部に取り付けられたモータによって稼動される請求項１に記載の方法。
【請求項１】
強化された構造用セメントパネルを製造するときに、繊維の厚い層を一様に覆うための連続カーテンとして供給することができる軽量セメント複合材料スラリを準備するための方法であって、
ビンから、水平に取り付けられたスクリューオーガを有する水平粉末混合機内に、セメント、石膏、及び骨材を含む乾燥セメント粉末を供給するステップと、
前記スクリューオーガから、前記スクリューオーガによって中央水平軸の周りで回転されるパドルを設けられた水平予混合機内に、乾燥セメント粉末混合物を放出するステップと、
入口を通して前記水平予混合機内に、水を含む液体流を供給するステップと、
湿式粉末スラリ混合物を形成するために、セメント粉末と液体とを混合するステップと、
垂直向き混合チャンバの上部から、上部に取り付けられたモータによって垂直シャフトの周りで回転されるパドル混合機を設けられた前記垂直向き混合チャンバの下側部分に、前記予混合された粉末と液体との混合物を落とすステップと、
前記垂直向き混合チャンバの前記下側部分内で、水と粉末とを混合するステップと、
パネル製造ラインでウェブ上の厚い繊維層の上に連続カーテンとしてスラリを堆積するためのスラリヘッドボックスに前記スラリをポンプするステップと
を含み、
前記粉末と液体とが、混合チャンバ下側部分での約１０〜約３６０秒の平均混合滞留時間にわたって混合され、それと共に、スピンパドルが、前記混合チャンバ内の前記スラリにせん断力を加えて前記粉末と水とを混合して、軽量セメント複合材料の一様なスラリを生成し、前記一様なスラリが、繊維強化された構造用セメントパネルを製造するために、ウェブ上の厚い繊維層をスラリが一様に覆うことができるようにする粘稠度を有する
方法。
【請求項２】
前記垂直チャンバが、約１５〜約２４０秒の平均スラリ滞留時間を提供し、前記パドルのＲＰＭ範囲が、７０ＲＰＭ〜２７０ＲＰＭである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パドルの中心シャフトを回転させる目的も持つように前記垂直向き混合チャンバの上部に取り付けられたモータによって稼動されるキャビティポンプによって、前記スラリが、前記垂直チャンバの底部からポンプされる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記垂直向き混合チャンバ内の前記パドルが、複数の水平ブレードを備える複数のパドルブレードと、前記垂直向き混合チャンバの長さに伸張された中央シャフトとを有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記垂直向き混合チャンバに入る粉末及び液体の供給分が、前記混合チャンバ内の粉末と水とのスラリの水位を継続的に監視する電子的液体水位センサ制御装置によって制御される請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記スクリューオーガに関連付けられる重量式計量システムが、毎分当たり一定の所定の粉末重量に基づいて、前記水平向き予混合機内への前記乾燥セメント粉末の供給レートを制御する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記乾燥セメント粉末が、反応性粉末部分と、任意選択の軽量充填剤部分とを含み、前記反応性部分が、乾燥ベースで、３５〜７５重量％の硫酸カルシウムα半水和物と、２０〜５５重量％の水硬性セメントと、０．２〜３．５重量％の石灰と、５〜２５重量％の活性ポゼランとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記乾燥セメント粉末が、反応性粉末部分と、軽量充填剤部分とを含み、前記反応性部分が、乾燥ベースで、３５〜７５重量％の硫酸カルシウムα半水和物と、２０〜５５重量％のポルトランドセメントと、０．２〜３．５重量％の石灰と、５〜２５重量％の活性ポゼランとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
乾燥セメント粉末が、乾燥ベースで２０〜５０重量％の軽量充填剤粒子を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記軽量充填剤粒子が、セラミック微小球と、ガラス微小球と、フライアッシュセノスフェアと、パーライトとからなる群から選択される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
変速モータが、前記スクリューオーガを制御して、前記水平向き予混合機への粉末の供給分とパドルの回転とを制御して、垂直向き混合チャンバに前記湿式粉末スラリを送達する請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記スラリが、前記垂直に取り付けられた撹拌器ブレードの中央シャフトによって駆動されるキャビティポンプによって前記垂直向き混合チャンバの底部からポンプされ、前記中央シャフトが、さらに、前記垂直向き混合チャンバの上部に取り付けられたモータによって稼動される請求項１に記載の方法。
【図１】
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図３Ａ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図３Ａ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１０−５０８１７９（Ｐ２０１０−５０８１７９Ａ）
【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２００９−５３５２８２（Ｐ２００９−５３５２８２）
【出願日】平成１９年１０月２６日（２００７．１０．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２２６９４
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０５７２７４
【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１０月２６日（２００７．１０．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２２６９４
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０５７２７４
【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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