BRPI0718107A2 - Método para preparar uma pasta composta de cimento de pouco peso - Google Patents

Método para preparar uma pasta composta de cimento de pouco peso Download PDF

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fibers
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BRPI0718107-8A2A
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Lloyd M George
Ashish Dubey
Eugene Scott Stivender
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United States Gypsum Co
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Description

MÉTODO PARA MISTURAÇÃO A ÚMIDO DE PASTA FLUIDA AGLUTINANTE PARA PAINÉIS DE CIMENTO ESTRUTURAL REFORÇADO COM FIBRAS Referência Cruzada A Pedidos Relacionados
Esse pedido reivindica prioridade a partir do Pedido de Patente dos Estados Unidos 11/555.655, depositado em Io de novembro de 2 006, aqui incorporado mediante referência integralmente.
Esse pedido é relacionado aos copendentes:
Pedido de Patente dos Estados Unidos 11/555.647 (N° do Dossiê do Advogado APV31960/3991), intitulado PROCESS AND APPARATUS FOR FEEDING CEMENTITIOUS SLURRY FOR FIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENT PANELS, depositado em 1 de novembro de 2 006;
Pedido dos Estados Unidos 11/555.658 (N0 do Dossiê do Advogado APV31963/3994) , intitulado APPARATUS AND METHOD FOR WET MIXING CEMENTITIOUS SLURRY FOR FIBER- REINFORCED STRUCTURAL CEMENT PANELS, depositado em 1 de novembro de 2 006;
Pedido dos Estados Unidos 11/555.661 (N° do Dossiê do Advogado APV31964/3995), intitulado PANEL SMOOTHING PROCESS AND APPARATUS FOR FORMING A SMOOTH CONTINUOUS SURFACE ON FIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENT PANELS, depositado em 1 de novembro de 2 0 06;
Pedido os Estados Unidos 11/555.665 (N0 do Dossiê do Advogado APV31965/3845) , intitulado WET SLURRY THICKNESS GAUGE AND METHOD FOR USE OF SAME, depositado em 1 de novembro de 2 00 6;
Pedido dos Estados Unidos 11/591.793 (N° do Dossiê do Advogado 2033.75722/3615A), intitulado MULTI- LAYER PROCESS AND APPARATUS FOR PRODUCING HIGH STRENGTH FIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENTITIOUS PANELS WITH ENHANCED FIBER CONTENT, depositado em 1 de novembro de 2006; e
Pedido dos Estados Unidos 11/591.957 (N0 do Dossiê do Advogado 2033.76667/3589A), intitulado EMBEDMENT ROLL DEVICE, depositado em 1 de novembro de 2006;
todos aqui incorporados integralmente mediante referência.
CAMPO DA INVENÇÃO
Essa invenção se refere a um processo contínuo e aparelho relacionado para produzir painéis estruturais utilizando pasta fluida consolidável, e mais especificamente a um aparelho misturador de pasta fluida usado na fabricação de painéis aglutinantes reforçados, referidos aqui como painéis de cimento estrutural (SCP) , nos quais fibras são combinadas com pasta fluida de rápida consolidação para prover resistência de flexão.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Painéis aglutinantes têm sido usados na indústria e construção para formar as paredes interiores e exteriores de estruturas residenciais e/ou comerciais. As vantagens de tais painéis incluem resistência ã umidade em comparação com as chapas de revestimento de parede padrão baseadas em gesso. Contudo, um empecilho de tais painéis convencionais é que eles não têm suficiente resistência estrutural até o ponto em que tais painéis podem ser comparáveis, senão mais fortes do que, as chapas de madeira compensada estruturais ou chapa de filamentos orientados (OSB).
Tipicamente, o painel aglutinante inclui ao menos uma camada de compósito de cimento endurecido entre camadas de um material de reforço ou de estabilização. Em alguns casos, o material de estabilização é malha de fibra de vidro ou equivalente. A malha normalmente é aplicada a partir de um rolo na forma de folha sobre ou entre camadas de pasta fluida consolidável. Exemplos de técnicas de produção usadas em painéis aglutinantes convencionais são providos nas Patentes dos Estados Unidos 4.42 0.2 95; 4.504.335 e 6.176.920, cujos conteúdos são incorporados aqui mediante referência. Adicionalmente, outras composições de gesso-cimento são reveladas genericamente nas Patentes dos Estados Unidos 5.685.903; 5.858.083 e 5.958.131.
A Patente dos Estados Unidos 6.620.487 de Tonyan, a qual é aqui incorporada mediante referência, revela um painel reforçado, leve, dimensionalmente estável capaz de resistir às cargas de cisalhamento quando presos à armação igual a ou excedendo as cargas de cisalhamento providas por painéis de madeira compensada ou painéis de chapa de filamentos orientados. Os painéis empregam um núcleo de uma fase contínua resultante da cura de uma mistura aquosa de alfa hemihidrato de sulfato de cálcio, cimento hidráulico, uma pozolana ativa e cal, a fase contínua sendo reforçada com fibras de vidro resistentes à alcali e contendo microesferas cerâmicas, ou uma mistura de microesferas 2 5 cerâmicas e polímeros, ou sendo formados a partir de uma mistura aquosa tendo uma relação de peso de água/pó reativo de 0,6/1 a 0,7/1 ou uma combinação dos mesmos. Ao menos uma superfície externa dos painéis pode incluir uma fase contínua curada reforçada com fibras de vidro e contendo suficientes esferas de polímero para prover propriedade de pregagem ou feitos com uma relação de água/pós reativos para prover um efeito similar ao das esferas de polímero, ou uma combinação dos mesmos.
A Publicação de Pedido de Patente dos Estados Unidos 2005/0064055 de Porter, pedido 10/665.541, que é aqui incorporado integralmente mediante referência, revela um dispositivo de encastramento para uso em uma linha de produção de painéis estruturais em que uma pasta fluida é transportada em um transportador móvel em relação a uma armação de suporte, e fibras cortadas são depositadas sobre a pasta fluida, inclui um primeiro eixo alongado fixado à armação de suporte e tendo uma primeira pluralidade de discos axialmente espaçados, um segundo eixo alongado fixado à armação de suporte e tendo uma segunda pluralidade de discos axialmente espaçados, o primeiro eixo sendo disposto em relação ao segundo eixo de modo que os discos engatam-se mutuamente. A relação de engate otimiza o encastramento das fibras na pasta fluida e também impede o entupimento do dispositivo pelas partículas de pasta fluida prematuramente endurecida.
A Publicação de Pedido de Patente dos Estados Unidos 2005/0064164 de Dubey e outros, pedido 10/666.294, aqui incorporado mediante referência integralmente, revela um processo de múltiplas camadas para produzir painel aglutinante estrutural que inclui: (a) prover uma trama móvel; (b) um de (i) depositar uma primeira camada de fibras individuais soltas sobre a trama, seguido do depósito de uma camada de pasta fluida consolidável sobre a trama e (ii) depositar uma camada de pasta fluida consolidável sobre a trama; (c) depositar uma segunda camada de fibras individuais, soltas sobre a pasta fluida; (d) encastrar ativamente a segunda camada de fibras individuais soltas na pasta fluida para distribuir as fibras por toda a pasta fluida; e (e) repetir as etapas (ii) a (d) até que o número desejado de camadas e pasta fluida otimizada com fibras, consolidável, seja obtido e de modo que as fibras sejam distribuídas por todo o painel. Também é provido um painel estrutural produzido pelo processo, um aparelho adequado para produzir painéis aglutinantes estruturais de acordo com o processo, e um painel aglutinante estrutural tendo múltiplas camadas, cada camada criada por intermedio do deposito de uma camada de pasta fluida consolidável sobre uma trama móvel, depósito das fibras sobre a pasta fluida e encastramento das fibras na pasta fluida de tal modo que cada camada seja formada integralmente com as camadas adjacentes.
A Patente dos Estados Unidos 6.986.812 de Dubey e outros, aqui incorporada integralmente mediante referência, apresenta um aparelho de alimentação de pasta fluida para uso em uma linha de produção de painel SCP ou aplicação semelhante onde pastas fluidas consolidáveis são usadas na produção de painéis ou chapa de construção. O aparelho inclui um rolo de dosagem principal e um rolo intermediário em relação próxima, geralmente paralelos entre si para formar um passe no qual uma carga de pasta fluida é retida. Ambos os rolos preferivelmente giram na mesma direção de modo que a pasta fluida é puxada a partir do passe sobre o rolo de dosagem para ser depositada sobre uma trama móvel da linha de produção de painel SCP. Um rolo de controle de espessura é provido em proximidade operacional estreita com o rolo de dosagem principal para manter uma espessura desejada da pasta fluida.
A Publicação do Pedido de Patentes dos Estados Unidos 2006/0174572 de Tonyan e outros, aqui incorporada mediante referência integralmente, revela sistemas de armação de metal de painel SCP, não-combustíveis para paredes de cisalhamento.
Na preparação dos painéis SCP, uma etapa importante é a misturação de pó aglutinante para formar a pasta fluida. A pasta fluida é então retirada do fundo da câmara e bombeada através de uma bomba de cavitação para o aparelho de alimentação de pasta fluida. Um misturador de cimento, contínuo, convencional, típico é o misturador de cimento, contínuo, DUO MIX2000 da M-TEC GmbH, Neuenburg, Alemanha, que é usado na indústria de construção para misturar e bombear pasta fluida de concreto.
Contudo, misturadores convencionais tendem a entupir resultando em interrupções de produção. Assim, há a necessidade de um aparelho de misturação a úmido, aperfeiçoado, que garanta fornecimento de pasta fluida aglutinante, misturada, suficiente, para abastecer uma linha de produção de painéis contínuos. 0 grau de misturação do pó e água no misturador também é uma área de aperfeiçoamento desejado para decompor pequenos torrões na mistura úmida e para misturar mais completamente o pó e a água para permitir que a pasta fluida suave e consistente proporcione uma cortina contínua de pasta fluida para uso na linha de fabricação contínua.
Há uma vontade no sentido de um processo 3 0 aperfeiçoado e/ou aparelho relacionado para produzir painéis aglutinantes reforçados com fibras que resulta em uma chapa com propriedades estruturais comparáveis a da madeira compensada estrutural e OSB que reduz o tempo de paralisação da linha de produção. Também há um desejo no sentido de um processo e/ou um aparelho relacionado pra produzir tais painéis aglutinantes estruturais que utiliza mais eficientemente os materiais componentes para reduzir os custos de produção em relação aos processos de produção convencionais.
Adicionalmente, os painéis estruturais
aglutinantes descritos acima, também referidos como SCP's, são preferivelmente configurados para se comportar no ambiente de construção de forma similar à madeira compensada e OSB. Assim, os painéis SCP podem ser preferivelmente pregados e podem ser cortados e trabalhados utilizando-se serras convencionais e outras ferramentas convencionais de carpintaria. Adicionalmente, os painéis SCP devem obedecer aos padrões de códigos de construção em termos de resistência ao cisalhamento, capacidade de carga, expansão induzida por água e resistência à combustão, conforme medidos por testes reconhecidos, tal como ASTM E72, ASTM 661, ASTM C 1185 e ASTM E136 ou equivalente, conforme empregado em chapas de madeira compensada, estruturais.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
A presente invenção apresenta um aparelho misturador a úmido para preparar pasta úmida a ser alimentada a um aparelho de alimentação de pasta fluida (tipicamente conhecido como "caixa superior") para uso no depósito de pasta fluida sobre uma trama móvel de uma linha de produção de painel aglutinante estrutural (painel SCP) ou semelhante onde pastas fluidas que podem ser consolidadas são usadas para produzir painéis ou chapas de construção reforçadas com fibras.
0 misturador inclui uma verruma que alimenta o
material aglutinante seco para uma primeira câmara de misturação onde o material aglutinante é misturado com líquido para formar uma mistura. A mistura cai então para dentro de uma poça de pasta fluida em uma câmara de misturação vertical onde a mistura é adicionalmente misturada por um tempo suficiente para formar uma pasta fluida tendo as propriedades desejáveis. A mistura é então descarregada a partir de uma porção inferior do misturador.
Para resultar em pasta fluida adequadamente misturada, a câmara vertical provê um volume de misturação adequado para um tempo médio de permanência de pasta fluida de aproximadamente 10 a aproximadamente 3 60 segundos enquanto as pás giratórias aplicam força de cisalhamento à pasta fluida na câmara de misturação. Tipicamente, a câmara
2 0 vertical provê um tempo de permanência média de pasta
fluida de aproximadamente 15 a aproximadamente 24 0 segundos. A faixa de RPM da pá do misturador é tipicamente de 70 RPM a 270 RPM. Outras faixas típicas para tempo de permanência média de pasta fluida é de aproximadamente 15 segundos a aproximadamente 3 0 segundos ou de aproximadamente 2 0 segundos a aproximadamente 6 0 segundos.
Mais especificamente, a invenção provê um misturador de cimento úmido tendo um tamanho suficiente e aplicando força de cisalhamento suficiente na câmara de
3 0 misturação vertical para produzir uma pasta fluida uniforme, aumentar o volume de pasta fluida disponível na câmara, e evitar flutuações de nível da pasta fluida para suportar velocidades superiores da linha de fabricação.
Se desejado, um sensor de controle de nível de líquido é usado para medir o nível da pasta fluida na câmara vertical do misturador. O sensor de nível de líquido também serve para acionar o controle da quantidade de água e pó aglutinante alimentada à câmara de misturação vertical para garantir misturação adequada da pasta fluida enquanto garantindo um suprimento adequado de pasta à linha de fabricação para preparação de um painel de cimento estrutural reforçado com fibras.
Tipicamente o misturador é empregado em um processo de múltiplas camadas para produzir painéis aglutinantes estruturais (SCP's ou painéis SCP), e os SCP's produzidos por tal processo. Após um de um depósito inicial de fibras distribuídas soltamente, cortadas ou uma camada de pasta fluida sobre uma trama móvel, as fibras são depositadas sobre a camada de pasta fluida. Um dispositivo de encastramento mistura completamente as fibras recentemente depositadas na pasta fluida de modo que as fibras são distribuídas por toda a pasta fluida, após o que camadas adicionais de pasta fluida, então fibras cortadas são adicionadas, seguido por mais encastramento. O processo 2 5 é repetido para cada camada do painel, conforme desejado. Quando da conclusão, a chapa tem um componente de fibras mais igualmente distribuídas, o que resulta em painéis relativamente fortes sem a necessidade de esteiras grossas de fibras de reforço, como ensinado nas técnicas de produção anteriores para painéis aglutinantes. Além disso, o painel resultante é provido opcionalmente com quantidades aumentadas de fibras por camada de pasta fluida do que nos painéis anteriores.
Em uma modalidade preferida, múltiplas camadas de fibras soltas individuais cortadas são depositadas em relação a cada camada de pasta fluida depositada. A seqüência preferida é que uma camada de fibras soltas seja depositada, sobre a trama móvel ou pasta fluida existente, seguida por uma camada de pasta fluida, então outra camada de fibras. A seguir, a combinação de fibra/pasta fluida/fibra é submetida ao encastramento para misturar completamente as fibras na pasta fluida. Descobriu-se que esse procedimento permite a incorporação e distribuição de uma quantidade relativamente maior de fibras de pasta fluida por toda a pasta fluida utilizando um número menor de camadas de pasta fluida. Assim, equipamento de produção de painel, e tempo de processamento, podem ser reduzidos, enquanto proporcionando um painel SCP com características de resistência otimizada. Mais especificamente, é provido um processo para
produzir painéis aglutinantes estruturais feitos de ao menos uma camada de pasta fluida aglutinante reforçada com fibras, o processo para cada tal camada de pasta fluida incluindo prover uma trama móvel; depositar uma primeira camada de fibras individuais soltas sobre a trama; depositar uma camada de pasta fluida consolidãvel sobre a primeira camada depositada de fibras individuais soltas; depositando-se uma segunda camada de fibras individuais soltas sobre a camada depositada de pasta fluida 3 0 consolidável, e efetivamente encastrando ambas as camadas de fibras individuais soltas na camada de pasta fluida para distribuir as fibras por toda a pasta fluida.
Em outra modalidade, um aparelho para produzir um painel aglutinante estrutural de múltiplas camadas inclui uma armação do tipo transportador sustentando uma trama móvel; uma primeira estação de distribuição de fibras soltadas em relação operacional com a armação e é configurado para depositar fibras soltas sobre a trama móvel; uma primeira estação de alimentação de pasta fluida em relação operacional com a armação e configurada para depositar uma camada fina de pasta fluida consolidável sobre a trama móvel de modo que as fibras são cobertas. Uma segunda estação de distribuição de fibras soltas é provida em relação operacional com a armação e é configurada para depositar fibras soltas sobre a pasta fluida. Um dispositivo de encastramento está em relação operacional com a armação e é configurado para gerar uma ação de amassamento na pasta fluida para encastrar as fibras na pasta fluida.
2 0 Em ainda outra modalidade, é provido um processo
para fazer painéis aglutinantes com fibras encastradas, compreendendo:
utilizar uma primeira fórmula:
s , _ 4V/
/w " π(1 + X,)df
25
para determinar uma fração de área de superfície de fibra, projetada de uma primeira camada de fibra a ser depositada em cada camada de pasta fluida consolidável do painel resultante; usar uma segunda fórmula:
/^f/1
«J ri ι
para determinar uma fração de área de superfície de fibra, projetada de uma segunda camada de fibra a ser depositada em cada camada de pasta fluida consolidável do painel resultante;
desejada, ^f de uma percentagem das fibras na camada de
prover uma fração de volume de pasta fluida, γ
/ de uma percentagem
pasta fluida reforçada com fibras;
ajustar ao menos um de diâmetro de fibra /, e
uma espessura de camada de pasta fluida reforçada com fibra
b na faixa de 0,127 - 0,889 cm, e adicionalmente
distribuindo proporcionalmente a fração de volume de
fibras em uma proporção ^f do suprimento de fibras
comparando as fibras na segunda camada com as fibras na
primeira camada de fibras de modo que a fração de área de
Sp
superfície de fibras /u e a fração de área de superfície Sp
de fibras para cada camada de fibras seja inferior a
2 0 0,65;
prover um suprimento de fibras soltas,
individuais de acordo com a fração de área de superfície de
Sp
fibra, calculada acima, ;
prover uma trama móvel; depositar a primeira camada de fibras soltas,
individuais sobre a trama;
depositar uma camada de pasta fluida consolidável sobre a primeira camada de fibras soltas individuais;
depositar a segunda camada de fibras soltas, individuais sobre a camada de pasta fluida consolidável; e
encastrar as fibras soltas, individuais na pasta fluida de modo que as múltiplas camadas de fibras sejam distribuídas por toda a camada de pasta fluida no painel.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
A Figura 1 é uma vista em elevação diagramática de uma linha de produção de painel SCP adequada para uso com o dispositivo de misturação de pasta fluida da presente invenção.
A Figura IA é uma vista esquemática de um
misturador alimentando uma caixa superior da linha de produção de painel SCP da Figura 1.
A Figura IB é uma vista esquemática de uma coifa vibratória que é usada para auxiliar na formação do painel
SCP na linha de produção da Figura 1.
A Figura IC é uma seção vertical fragmentária de um painel aglutinante estrutural produzido de acordo com o presente procedimento;
A Figura 2 é uma ilustração esquemática do
2 0 aparelho de misturação de pasta fluida úmida da presente
invenção com um pré-misturador horizontal e uma câmara de misturação verticalmente orientada.
A Figura 3 é uma vista em perspectiva destacada parcial do misturador de pasta fluida úmida mostrando a
câmara de misturação estendida, verticalmente orientada, o motor elétrico montado no topo, e uma entrada de água.
A Figura 3A é uma vista em perspectiva do misturador de pasta fluida úmida mostrando a câmara de misturação estendida, verticalmente orientada, o motor
3 0 elétrico montado no topo, e a entrada de água. A Figura 4 é uma fotografia de uma vista frontal das pás de misturação que podem ser usadas na câmara de misturação vertical da modalidade da Figura 3.
A Figura 5 é uma fotografia de uma vista frontal das pás de misturação cora múltiplas lâminas de misturação que podem ser usadas na câmara de misturação verticalmente orientada.
A Figura 6 é uma vista em elevação diagramática de uma segunda modalidade de uma linha de produção de painel SCP adequada para uso com o presente dispositivo de misturação de pasta fluida.
A Figura 7 é um gráfico de dados a partir do Exemplo 3 do presente relatório descritivo.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO Com referência agora à Figura 1, uma linha de
produção de painel estrutural é mostrada diagramaticamente e é geralmente designada 10. A linha de produção 10 inclui um quadro de suporte ou mesa de formação 12 tendo uma pluralidade de pernas 13 ou outros suportes. Incluído na armação de suporte 12 está um transportador móvel 14, tal como uma correia transportadora semelhante à borracha, sem fim, com uma superfície impermeável à água, lisa, contudo, superfícies porosas são consideradas. Como sabido na técnica, a armação de suporte 12 pode ser feita de ao menos 2 5 um segmento semelhante à mesa, o qual pode incluir pernas designadas 13 ou outra estrutura de suporte. A armação de suporte 12 inclui também um rolo de acionamento principal 16 em uma extremidade distai 18 da armação, e um rolo inativo 20 em uma extremidade proximal 22 da armação. Além disso, ao menos um dispositivo de monitoração e/ou esticamento de correia 24 é provido tipicamente para manter uma tensão e posicionamento desejados do transportador 14 sobre os rolos 16, 20. Nessa modalidade, os painéis SCP são produzidos continuamente à medida que o transportador móvel prossegue em uma direção "T" a partir da extremidade proximal 22 para a extremidade distai 18.
Nessa modalidade, uma trama 2 6 de papel Kraft; papel de desprendimento; ou um transportador de plástico para suportar uma pasta fluida antes do assentamento; pode ser empregada e colocada sobre o transportador 14 para proteger o mesmo e/ou para mantê-lo limpo.
Contudo, também é considerado que, mais propriamente do que a trama contínua 26, folhas individuais (não mostradas) de um material relativamente rígido, por exemplo, folhas de plástico polimérico, podem ser colocadas sobre o transportador 14.
Também é considerado que os painéis SCP produzidos pela presente linha 10 são formados diretamente sobre o transportador 14. Na situação mencionada por último, é provida ao menos uma unidade de lavagem de correia 28. 0 transportador 14 é deslocado ao longo da armação de suporte 12 por intermédio de uma combinação de motores, polias, correias ou correntes que acionam o rolo de acionamento principal 16 como é conhecido na técnica. Considera-se que a velocidade do transportador 14 pode variar de modo a estar de acordo com o produto sendo produzido.
CORTADOR
Na presente invenção, a produção de painel de cimento estrutural (painel SCP) é iniciada mediante depósito de uma camada de fibras soltas, cortadas 3 0 de aproximadamente uma polegada de tamanho sobe um transportador de plástico na trama 26. Uma variedade de dispositivos de deposição e corte de fibra é considerado pela presente linha 10. Por exemplo, um sistema típico emprega uma cremalheira 31 contendo vários carretéis 32 de cordão de fibra de vidro, a partir de cada um dos quais uma extensão de cordão 34 de fibra é alimentado a uma estação ou aparelho de corte, também referido como cortador 36. Tipicamente, algumas pernas de fibra de vidro são alimentadas em cada uma das estações de cortador.
0 cortador 36 inclui um rolo com lâminas giratórias 3 8 a partir do qual se projetam radialmente as lâminas estendidas 4 0 se estendendo transversalmente através da largura do transportador 14, e o qual é disposto em relação de giro, próxima, de contato, com um rolo de bigorna 42. Na modalidade preferida, o rolo com lâminas 38 e o rolo de bigorna 42 são dispostos em relação relativamente próxima de tal modo que a rotação do rolo com 2 0 lâminas 3 8 também gira o rolo de bigorna 42, contudo, o inverso também é considerado. Além disso, o rolo de bigorna 42 é preferivelmente coberto com um material de suporte flexível contra o qual as lâminas 4 0 cortam as cordas 34 em segmentos. O espaçamento das lâminas 4 0 no rolo 3 8 determina o comprimento das fibras cortadas. Como visto na Figura 1, o cortador 3 6 é disposto acima do transportador 14 próximo à extremidade proximal 22 para maximizar o uso produtivo da extensão da linha de produção 10. Quando as cordas de fibra 34 são cortadas, as fibras caem de forma solta sobre a trama de transportador 26. MISTURADOR DE PASTA FLUIDA
A presente linha de produção 10 inclui uma seção de preparação e alimentação de pasta fluida 2 (Figura IA). A seção de preparação e alimentação de pasta fluida 2 inclui uma estação de alimentação de pasta fluida ou alimentador de pasta fluida ou caixa superior de pasta fluida, geralmente designada 44 e uma fonte de pasta fluida, a qual nessa modalidade é um misturador a úmido 47. O alimentador de pasta fluida 44 recebe um suprimento de pasta fluida 4 6 a partir do misturador a úmido 4 7 para depositar a pasta fluida 46 sobre as fibras cortadas na trama transportadora 26. Também é considerado que o processo pode começar com o depósito inicial de pasta fluida sobre o transportador 14. Embora várias pastas fluidas que podem ser
consolidadas sejam consideradas, o presente processo é particularmente projetado para produzir painéis de cimento estrutural (painéis SCP) . Como tal, a pasta fluida 4 6 é compreendida preferivelmente de quantidades variáveis de cimento Portland, gesso, agregado, água, aceleradores, plastificantes, agentes de espumação, enchimentos e/ou outros ingredientes conhecidos na técnica, e descritos nas Patentes relacionadas abaixo, as quais foram incorporadas como referência. As quantidades relativas desses ingredientes, incluindo a eliminação de alguns dos mencionados acima ou a adição de outros, pode variar de modo a estar de acordo com o uso pretendido do produto final.
A Patente dos Estados Unidos 6.620.487 de Tonyan 3 0 e outros, incorporada aqui como referência em sua totalidade, revela um painel de cimento estrutural (SCP) reforçado, leve, dimensionalmente estável que emprega um núcleo de uma fase contínua resultando da cura de uma mistura aquosa de alfa hemihidrato de sulfato de cálcio, cimento hidráulico, uma pozolana ativa e cal. A fase contínua é reforçada com fibras de vidro resistentes ao álcali e contendo microesferas cerâmicas, ou uma mistura de microesferas cerâmicas e de polímero, ou sendo formadas a partir de uma mistura aquosa tendo uma razão de peso de água/pó reativo de 0,6/1 a 0,7/1 ou uma combinação dos mesmos. Pelo menos uma superfície externa dos painéis SCP pode incluir uma fase contínua curada reforçada com fibras de vidro e contendo esferas de polímero suficientes para melhorar a propriedade de pregagem, ou feita com relações de pó reativo/água para prover um efeito similar a das esferas de polímero, ou uma combinação dos mesmos.
Se desejado a composição pode ter uma relação de peso de água/pó reativo de 0,4/1 a 0,7/1.
Várias formulações para a pasta fluida compósita 2 0 usada no processo corrente também são mostradas nos pedidos publicados dos Estados Unidos US2006/185267,
US 2006/0174572; US2006/0168905 e US2006/0144005, todos OS quais são aqui incorporados integralmente mediante referência. Uma formulação típica compreenderia como o pó reativo, em uma base a seco, 35 a 75% e, peso de alfa hemihidrato de sulfato de cálcio, 20 a 55% em peso de cimento hidráulico tal como cimento Portland, 0,2 a 3,5% em peso de cal, e 5 a 25% em peso de uma pozolana ativa. A fase contínua do painel seria reforçada uniformemente com fibra de vidro resistentes à alcali e conteriam de 20-50% em peso de partículas de enchimento de peso leve, uniformemente distribuídas selecionadas do grupo consistindo em microesferas cerâmicas, microesferas de vidro, cenoesferas de cinza miúda e perlita. Embora as composições acima para os painéis SCP sejam preferidas, as quantidades relativas desses ingredientes, incluindo a eliminação de alguns dos mencionados acima ou a adição de outros, pode variar de modo a estar de acordo com o uso pretendido do produto final.
Uma modalidade do misturador de pó a úmido 4 7 dessa invenção é mostrada na Figura 2, Figura 3 e Figura 3A. Uma mistura de pó de cimento Portland, gesso, agregado, enchimentos, etc., é alimentada a um recipiente de tremonha suspensa 160 através de um fole 161 a uma câmara horizontal 162 a qual tem um parafuso de verruma 163 acionado por um motor de verruma montado lateralmente 164 que é regulado por um controlador de velocidade 162A. O parafuso de verruma 163 e o motor montado lateralmente 164 também acionam a pá 180 no pré-misturador de pasta fluida 166. Os sólidos podem ser alimentados a partir do recipiente de tremonha 16 0 para o parafuso de verruma 163 por intermédio de um alimentador volumétrico ou um alimentador gravimétrico (não mostrado).
Sistemas de alimentação volumétrica utilizariam o transportador de parafuso de verruma 163 se deslocando em uma velocidade constante para descarregar o pó a partir do recipiente de tremonha de armazenamento 16 0 em uma taxa constante (volume por tempo unitário, por exemplo, pés cúbicos por minuto). Sistemas de alimentação gravimétrica geralmente utilizam um alimentador volumétrico associado a um sistema de pesagem para controlar a descarga de pó a partir do recipiente de tremonha de armazenamento 160 em um peso constante por unidade de tempo, por exemplo, libras por minuto. O sinal de peso é usado por intermédio de um sistema de controle de realimentação para monitorar constantemente a taxa de alimentação real e compensar as variações em densidade de massa, porosidade, etc., mediante ajuste da velocidade (RPM) do parafuso de verruma 163.
O pó a partir do parafuso de verruma 163 é alimentado pela pá 180 para dentro do pré-misturador de pasta fluida 166 onde ele é misturado com líquido, tal como água, alimentado ao pré-misturador de pasta fluida 166 através da entrada 167 e bico 167A. A mistura de pó e água é então descarregada do pré-misturador 166 pela pá 18 0 para alimentar a seção superior 165A da câmara de misturação vertical 165. Então a mistura cai pela ação da gravidade dentro da seção inferior equipada com agitador 165B da câmara vertical 165. Tipicamente não somente os sólidos como também os líquidos a partir do pré-misturador 166 caem 2 0 em aproximadamente 6 polegadas até a poça de pasta fluida abaixo.
A água e o pó são misturados completamente pela pá de misturador 174 que tem múltiplas lâminas de pá 175 que são giradas no eixo central de pá 173 (Figura 4) pelo motor elétrico montado no topo 168. O número de lâminas de pá 175 no eixo central, e a configuração das lâminas de pá 175, incluindo o número de barras horizontais 177; usadas em cada lâmina de pá 175; pode variar. Por exemplo, pinos verticalmente montados 179 (Figura 4) podem ser adicionados às barras horizontais 171 as pás 175 para otimizar a agitação da pasta fluida. Tipicamente, as barras 171 são membros horizontais planos, conforme mostrado na Figura 4, mais propriamente do que angulares, para reduzir o vórtice na porção inferior 165B da câmara de misturação 165. Descobriu-se que misturadores de pá com mais do que duas lâminas; conforme mostrado na Figura 5; tem proporcionado melhores resultados em uma câmara típica de 8 polegadas de diâmetro de uma modalidade de um misturador da presente invenção. As pás para as modalidades da presente invenção para misturar pasta fluida SCP são projetadas para acomodar a pasta fluida e o diâmetro da porção inferior da câmara de misturação 165. Aumentar o diâmetro da porção inferior da câmara de misturação resulta no aumento da largura transversal "W" da pá 174. A largura transversal aumentada "W" da pá 174 aumenta sua velocidade de ponta em um determinado RPM. Isso causa um problema porque a pá mais provavelmente lançará a pasta fluida para as bordas externa da câmara de mistura vertical 165 e criará um vórtice profundo indesejável no meio da porção inferior da câmara de mistura 165. A pá da presente invenção para ser empregada com pasta fluida SCP é projetada preferivelmente para minimizar esse problema mediante minimização do número de barra de misturação, horizontais e achatamento das barras de misturação, horizontais, para minimizar a turbulência enquanto garantindo ainda misturação adequada.
O nível da pasta fluida 4 6 na câmara de misturação vertical 165 é controlado pelo sensor elétrico de controle de nível 169 (Figura 2) o qual pode ser disposto dentro da câmara de misturação vertical 165. O sensor de controle 16 9 controla o fluxo de água através das válvulas eletronicamente controladas 167A e controla a carga de pó para dentro da câmara vertical 165 mediante ação de ligar ou desligar o motor de verruma 164 . O controle do volume de água adicionada e de pasta fluida é assim usado para controlar não apenas o volume da pasta fluida na câmara de mistura vertical 165 como o tempo de permanência de misturação na câmara de misturação vertical 165. Quando a pasta fluida 46 está adequadamente misturada, ela é bombeada a partir do fundo da câmara de misturação vertical 165 por intermédio da bomba de pasta fluida 170 para o aparelho de alimentação de pasta fluida 44 por intermédio da saída de bomba 172. A bomba 170 é acionada pelo eixo central de pá 163 que é acionado pelo motor elétrico montado no topo 168. Contudo, um motor de bomba separado (não mostrado) poderia ser usado para acionar a bomba 17 0, se desejado.
O tempo de permanência de misturação do pó e água na câmara de misturação vertical 165 é importante para o modelo da câmara vertical 165. A mistura de pasta fluida 46 deve ser misturada completamente e ser de uma consistência que possa ser facilmente bombeada e depositada uniformemente sobre a camada de fibra de vidro muito mais grossa sobre a trama.
Para resultar em uma pasta fluida adequadamente misturada 46, a câmara vertical 165 provê um volume de misturação adequado para um tempo de permanência de pasta fluida, médio de aproximadamente 10 a aproximadamente 360 segundos enquanto a pá giratória 174 aplica força de cisalhamento à pasta fluida na câmara de misturação 165. Tipicamente, a câmara vertical 165 provê um tempo de permanência de pasta fluida, médio, de aproximadamente 15 a aproximadamente 24 0 segundos. A faixa de RPM da pá de misturador é tipicamente de 70 RPM a 270 RPM. Outras faixas típicas para tempo médio de permanência de pasta fluida são de aproximadamente 15 segundos a aproximadamente 3 0 segundos ou de aproximadamente 2 0 segundos a aproximadamente 6 0 segundos.
Uma modalidade típica de uma câmara vertical 165 do misturador 4 7 tem um diâmetro interno nominal de aproximadamente 20,3 a 35,6 cm, por exemplo, 3 0,5 cm, uma altura vertical total de aproximadamente 50,8 a 76,2 cm, por exemplo, aproximadamente 63,5 cm e uma altura vertical abaixo do sensor 16 9 de aproximadamente 15,2 a 25,4 cm, por exemplo, aproximadamente 2 0,3 cm. À medida que aumenta o diâmetro, as pás devem ser projetadas para acomodar esses diâmetros maiores para minimizar o efeito de vórtice causado pela velocidade aumentada da ponta de pá em um determinado RPM, conforme discutido acima. As pontas externas das pás são geralmente projetadas de modo a 2 0 estarem próximas, por exemplo, dentro de aproximadamente 0,64 cm ou de aproximadamente 0,32 cm das paredes internas da câmara 165. Uma distância muito grande entre as pontas das pás e as paredes internas da câmara 165 resultaria em acúmulo de pasta fluida. A Figura 3 é uma vista em perspectiva do
misturador de pasta fluida a úmido 4 7 mostrando a câmara de misturação estendida verticalmente orientada 165, o motor elétrico montado no topo 168, e uma entrada de água 167.
A Figura 2 mostra o sensor de controle de nível 169 da câmara de misturação verticalmente orientada 165. O presente misturador 4 7 tem também um controlador 162A para a verruma helicoidal 163 e a pá 146 no pré-misturador horizontal 1 acionado por um motor de velocidade variada 164 para permitir o controle da taxa de alimentação do pó ao pré-misturador e então para a câmara de misturação verticalmente orientada 165. A Figura 4 e a Figura 5 mostram pás de misturação 174, 174B, 174C, 174D que podem ser usadas na câmara de misturação vertical 165 da modalidade da Figura 3 e 4 assim como a pá 174A de 8 polegadas da técnica anterior (Figura 5).
A pá verticalmente montada 174 tem um eixo central estendido 173 conforme mostrado na Figura 4. O modelo da pá 174, o número de lâminas de pá 175, e o número de barras horizontais 171 usadas com ou sem pinos verticalmente montados 179, são determinados considerando- se a velocidade de rotação da pá de misturador 174, viscosidade da pasta fluida, etc. para se obter a quantidade de misturação do pó e água para preparar a pasta fluida úmida dentro do tempo de permanência da pasta fluida 2 0 na câmara para garantir operação contínua da linha de produção de painel 10.
APARELHO DE ALIMENTAÇÃO DE PASTA FLUIDA Com referência agora às Figuras 1-1A, conforme mencionado acima, o presente aparelho de alimentação de pasta fluida, também referido como estação de alimentação de pasta fluida, alimentador de pasta fluida, ou caixa superior de pasta fluida, geralmente designada 44, recebe um suprimento de pasta fluida 4 6 a partir do misturador a úmido 47.
O alimentador de pasta fluida, preferido 44 inclui um rolo de dosagem principal 4 8 disposto transversalmente à direção de deslocamento "T" do transportador 14. Um rolo auxiliar ou intermediário 50 é disposto em relação próxima, paralela, rotação ao rolo de dosagem 48. A pasta fluida 46 é depositada em um passe 52 entre os dois rolos 48, 50.
O alimentador de pasta fluida 44 tem também uma comporta 132, montada nas paredes laterais 54 do aparelho de alimentação de pasta fluida 44 a ser montada adjacente à superfície do rolo de dosagem 4 8 para formar um nip 55 entre eles. Conforme visto na Figura IA, a comporta 132 está acima do rolo de dosagem 48 de modo que o passe 55 está entre a comporta 132 e uma porção superior do rolo 48. Os rolos 48, 50 e a comporta 132 estão dispostos em relação suficientemente próxima que o passe 55 mantém um suprimento da pasta fluida 46, ao mesmo tempo em que os rolos 48, 50 giram em relação um ao outro. A comporta 132 é provida com um vibrador (não mostrado) . Conforme visto na Figura IA, o rolo de dosagem 48 gira a partir do passe 52 para o passe 55 .
Embora outros tamanhos sejam considerados, tipicamente o rolo de dosagem 48 tem um diâmetro maior do que o rolo auxiliar 50.
Além disso, tipicamente um dos rolos 48, 50 tem um exterior liso, de aço inoxidável, e o outro, pref erivelmente o rolo auxiliar 50, tem um material não aderente, flexível cobrindo o seu exterior.
Especificamente, a comporta 13 2 compreende uma lâmina 132A montada em um eixo/barra de suporte de comporta 3 0 vibratória (não mostrada) e, opcionalmente, um membro de enrijecimento (não mostrado) montado no eixo/barra de suporte de comporta vibratória. A lâmina de comporta 132A é feita tipicamente de metal em folha inoxidável de espessura 16-12.
A comporta 132 é vibrada por intermédio de um vibrador giratório (não mostrado) montado no lado oposto à lâmina do membro de enrijecimento. O membro de enrijecimento sendo preso ao lado posterior do eixo de suporte de comporta vibratória e comporta vibratória 132. Se o membro de enrijecimento não for provido então o vibrador giratório pode ser preso ao eixo de suporte de comporta ou outra porção adequada da comporta 132. 0 meio vibratório é tipicamente um vibrador esférico vibratório pneumático. O nível de vibração pode ser controlado por um regulador de ar convencional (não mostrado).
O membro de enrijecimento funciona não apenas para enrijecer a comporta de pasta fluida, mas, mediante montagem da unidade vibratória nesse membro de enrijecimento, isso distribui a vibração através da extensão do dispositivo de forma mais regular. Por exemplo, se montarmos a unidade vibratória diretamente na comporta de pasta fluida, sem o membro de enrijecimento, a vibração a partir da unidade vibratória seria altamente localizada no ponto de montagem, com relativamente pouca vibração nas bordas da folha. Isso não quer dizer que a unidade vibratória não possa ser montada em qualquer lugar além de no membro de enrijecimento, mas ele é um local preferido uma vez que o membro de enri j ecimento é empregado tipicamente e realiza um bom trabalho de distribuir igualmente a vibração. A comporta 132 pode ser montada nas paredes laterais 54 da caixa superior 44 de um sistema de suporte (não mostrado) para permitir que a posição da lâmina seja ajustada horizontalmente assim como verticalmente. O sistema de suporte inclui um pino pivô fixado, respectivamente, em cada extremidade do eixo de suporte de comporta e assentado em uma montagem ajustável presa a uma parede lateral 54 do aparelho de alimentação de pasta fluida. Uma modalidade da montagem ajustável tem uma forquilha pivô assentada em um membro no formato de U. Parafusos passam através das pernas estendidas no sentido para cima da montagem no formato de U para permitir ajuste no sentido para frente e no sentido para trás da posição da forquilha pivô, e em torno da comporta 132. Além disso, parafusos são providos através dos furos do membro no formato de U para permitir ajuste para cima e para baixo da posição da forquilha pivô, e em torno da comporta 132.
Preferivelmente, a comporta vibratória 132 pode ser ajustada pivotalmente para variar a folga "D" (Figura IA) entre a comporta 132 e o rolo de dosagem 4 8 por intermédio de um sistema de ajuste pivotante (não mostrado).
A comporta vibratória 132 ajuda a impedir acúmulo significativo de pasta fluida 4 6 na comporta 132 e controla a espessura da pasta fluida 46 depositada no rolo de dosagem 48. A comporta vibratória 132 pode ser facilmente removida das montagens de parede para limpeza e manutenção.
Detalhes adicionais do alimentador de pasta fluida (caixa superior) 44 são revelados no Pedido de Patente dos Estados Unidos 11/555.647 (N° do Dossiê do Advogado APV31960/3 9 91), intitulado PROCESS AND APPARATUS FOR FEEDING CEMENTITIOUS SLURRY FOR FIBER-REINFORCED S TRUCTURAL CEMENT PANELSf 1 de novembro de 2 006 e aqui incorporado integralmente mediante referência.
Tipicamente o alimentador de pasta fluida 44 tem um par de paredes laterais relativamente rígidas 54 (uma mostrada), feitas preferivelmente de, ou revestidas com material não-aderente tal como material TEFLON® ou semelhante. As paredes laterais 54 impedem que a pasta fluida 46, despejada dentro do passe 52, escape para fora dos lados do alimentador de pasta fluida 44. As paredes laterais 54, as quais são preferivelmente presas à armação de suporte 12 (Figura 1) , estão dispostas em relação próximas com as extremidades dos rolos 48, 5 0 para reter a pasta fluida 46. Contudo, as paredes laterais 54 não estão excessivamente próximas das extremidades dos rolos de modo a interferir com a rotação dos rolos.
O alimentador de pasta fluida 44 deposita uma camada regular da pasta fluida 46 de espessura relativamente controlada sobre a trama transportadora móvel 26. Espessuras adequadas de camada variam de aproximadamente 0,2032 cm a 0,4064 cm. Contudo, com quatro camadas preferidas no painel estrutural produzido pela linha de produção 10, e um painel de construção adequado sendo de aproximadamente 1,27 cm, uma espessura de camada de pasta fluida especialmente preferida está na faixa de 0,317 5 cm. Contudo, para um painel alvo, a espessura de formação é de aproximadamente 2,1336 cm, a espessura de camada padrão é tipicamente de aproximadamente 0,5334 cm em cada uma das quatro estações de formação. Uma faixa de 0,254 cm a 0,762 cm por caixa superior também pode ser adequada.
Assim, a distância relativa "D" (Figura IA) entre a comporta vibratória 132 e o rolo de dosagem principal 4 8 pode ser ajustada para variar a espessura da pasta fluida 46 depositada. A distância de passe "D" entre a comporta 13 2 e o rolo de dosagem 4 8 é tipicamente mantida em uma distância de aproximadamente 0,318 cm a aproximadamente 0,953 cm. Contudo, isso pode ser ajustado com base na viscosidade e espessura da pasta fluida 46 e na espessura desejada da pasta fluida a ser depositada na trama 26.
Para garantir uma disposição uniforme da pasta fluida 46 através da trama inteira 26, a pasta fluida 46 é entregue ao alimentador de pasta fluida 4 4 através de uma mangueira 56 ou conduto similar tendo uma primeira extremidade 60 (Figura IA) em comunicação de fluido com a saída do misturador de pasta fluida ou reservatório 47. Uma segunda extremidade 62 da mangueira 56 é conectada a um dispensador de movimento alternado lateralmente, acionado a 2 0 cabo, de energia hidráulica 64 (Figura 2) do tipo bem conhecido na técnica. A pasta fluida fluindo a partir da mangueira 56 é assim despejada no alimentador 44 em um movimento lateralmente alternado para preencher um reservatório 57 definido pelos rolos 48, 50 e as paredes laterais 54 do alimentador de pasta fluida 44. A rotação do rolo de dosagem 48 puxa uma camada de pasta fluida 46 a partir do reservatório 57.
O mecanismo de dispensa e movimento alternativo 64 é explicado em maior detalhe no Pedido de Patente dos Estados Unidos 11/555.647 (N° do Dossiê do Advogado APV31960/3991), intitulado PROCESS AND APPARATUS for feeding cementitious slurry for fiber-reinforced structural cement PANELS, depositado em 1 de novembro de 20 06 e aqui incorporado integralmente mediante referência assim como na Patente dos Estados Unidos 6.986.812 para Dubey, e outros, aqui incorporada integralmente mediante referência.
Outra característica do aparelho alimentador 44 da presente invenção é que o rolo de dosagem principal 48, e o rolo auxiliar 50, são ambos acionados na mesma direção ou que minimiza as oportunidades para consolidação prematura da pasta fluida sobre as superfícies externas móveis respectivas. Um sistema de acionamento (não mostrado), incluindo um motor hidraulicamente acionado, elétrico ou outro motor adequado é conectado ao rolo de dosagem principal 48 ao rolo auxiliar 50 para acionar o rolo(s) na mesma direção, a qual é no sentido horário quando visto nas Figuras 1 e IA. Como sabido na técnica, qualquer um dos rolos 48, 50 pode ser acionado, e o outro rolo pode ser conectado por intermédio de polias, correias,
2 0 corrente e rodas dentadas, engrenagens ou outra tecnologia
de transmissão de força conhecida para manter uma relação rotacional positiva e comum.
Quando a pasta fluida 4 6 na superfície externa 7OA se desloca em direção à trama transportadora móvel 26, é importante que toda a pasta fluida seja depositada na trama, e não se desloque de volta no sentido para cima em direção ao passe 52. Tal deslocamento no sentido para cima facilitaria a consolidação prematura da pasta fluida 46 sobre os rolos 48, 5 0 e interferiria com o movimento suave
3 0 da pasta fluida a partir do reservatório 57 para a trama transportadora 26.
Para auxiliar nisso, o alimentador de pasta fluida 44 tem uma lâmina dosadora 134 (Figura IA) localizada entre o rolo de dosagem principal 4 8 e a trama transportadora 26 para garantir que a pasta fluida relativamente fina 46 seja depositada completamente como uma cortina contínua ou folha de pasta fluida é direcionada uniformemente para baixo para dentro de uma distância de aproximadamente 2,54 cm a 3,81 cm da trama transportadora 26. A lâmina doutor 134 garante que a pasta fluida 46 cubra uniformemente a camada de fibras de vidro sobre a trama transportadora 26 e não prossiga de volta em direção ao passe 52 e ao reservatório de alimentador 57. A lâmina doutor 134 também ajuda a manter o rolo de dosagem principal 50 livre de pasta fluida de consolidação prematura 4 6.
A lâmina dosadora 134 é um aperfeiçoamento em relação aos arames de remoção da técnica anterior usados nos sistemas de alimentação de pasta fluida anteriores e os quais permitiriam que pastas fluidas mais finas se depositassem como gotas de pasta fluida sobre a trama.
A lâmina dosadora 134 é montada em um eixo de suporte de lâmina dosadora (não mostrado) montado em um braço de tensão de lâmina dosadora, montado de modo pivotante na montagem pivô ajustável presa à armação de suporte ou parede lateral 54 do alimentador de pasta fluida 44 . Um eixo ou barra é preso às paredes laterais 54 do alimentador de pasta fluida 44 acima do rolo de dosagem 48. A lâmina dosadora 134 é propendida em direção ao rolo 4 8 3 0 por intermédio de uma mola de tensionamento tendo uma primeira extremidade presa ao eixo ou barra e uma segunda extremidade presa à extremidade livre do braço de tensão da lâmina dosadora. Desse modo, a lâmina dosadora 134 é mantida em uma posição adjacente à superfície externa do rolo de dosagem 4 8 por intermédio do braço de tensionamento e da mola de tensionamento. A posição da lâmina dosadora 134 pode ser ajustada mediante ajuste da montagem pivô ajustãvel presa à armação de suporte ou parede lateral 54 do alimentador de pasta fluida 44.
A lâmina dosadora 134 remove a pasta fluida a
partir da superfície do rolo de dosagem 4 8 como o arame usado no processo da Patente dos Estados Unidos 6.986.812 de Dubey e outros. A lâmina dosadora 134 também serve para coletar a pasta fluida 46 em uma camada uniforme ou cortina
e direciona no sentido para baixo a pasta fluida 48 na direção do movimento da trama até um ponto aproximadamente de 92,54 cm a 3,81 cm sobre a camada de fibra de vidro na trama para cobrir uniformemente a camada de fibra de vidro com a pasta fluida 46. Isso é particularmente importante
2 0 onde pastas fluidas mais finas são usadas para cobrir a
camada de fibra de vidro, uma vez que as pastas fluidas mais finas têm uma tendência a gotejar sobre os arames.
A lâmina dosadora 134 é explicada em maior detalhe no Pedido de Patente dos Estados Unidos 11/555.647
(N° do Dossiê do Advogado APV31960/3991) , intitulado PROCESS AND APPARATUS FOR FEEDING CEMENTITIOUS SLURRY FOR FIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENT PANELS, depositado em 1 de novembro de 2 0 06 e aqui incorporado integralmente mediante referência.
3 0 PROCESSAMENTO A JUSANTE DO APARELHO DE ALIMENTAÇÃO DE PASTA FLUIDA
Com referência outra vez à Figura 1, os outros componentes operacionais da linha de produção de painel SCP serão descritos resumidamente, mas eles são descritos em mais detalhes nos documentos a seguir:
Patente dos Estados Unidos 6.986.812, intitulada SLURRY FEED APPARATUS FOR FIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENTITIOUS PANEL PRODUCTION, aqui incorporada integralmente mediante referência; e os seguintes pedidos de patente dos Estados
Unidos, copendentes, comumente atribuídos todos aqui incorporados integralmente mediante referência:
Publicação de Pedido de Patente dos Estados Unidos 2005/0064164 Al de Dubey e outros, Pedido 10/666.294, intitulado MULTI-LAYER PROCESS AND APPARATUS FOR PRODUCING HIGH STRENGTH FIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENTITIOUS PANELS;
Publicação de Pedido de Patente dos Estados Unidos 2005/0064055 Al de Porter, Pedido 10/665.541, intitulado EMBEDMENT DEVICE FOR FIBER-ENHANCED SLURRY;
Pedido de Patente dos Estados Unidos 11/555.647 (N° do Dossiê do Advogado APV31960/3991), intitulado PROCESS AND AP PARATUS FOR FEEDING CEMENTITIOUS SLURRY FOR FIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENT PANELS, depositado em 1 de novembro de 2 006;
Pedido de Patente dos Estados Unidos 11/555.658 (N° do Dossiê do Advogado APV31963/3994), intitulado APPARATUS AND METHOD FOR WET MIXING CEMENTITIOUS SLURRY FOR FIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENT PANELS, depositado em 1 3 0 de novembro de 2 006; Pedido de Patente dos Estados Unidos 11/555.661 (N° do Dossiê do Advogado APV31964/3 995) , intitulado PANEL SMOOTHING PROCESS AND APPARATUS FOR FORMING A SMOOTH CONTINUOUS SURFACE ON FIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENT PANELS, depositado em 1 de novembro de 2006;
Pedido de Patente dos Estados Unidos 11/555.665 (N° do Dossiê do Advogado APV31965/3845), intitulado WET SLURRY THICKNESS GAUGE AND METHOD FOR USE OF SAME, depositado em 1 de novembro de 2006; Pedido de Patente dos Estados Unidos 11/591.793
(N° do Dossiê do Advogado 2033.75722/3615A) , intitulado MULTI-LAYER PROCESS AND APPARATUS FOR PRODUCING HIGH STRENGTH FIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENTITIOUS PANELS WITH ENHANCED FIBER C0NTENT, depositado em 1 de novembro de 2006;
Pedido de Patente dos Estados Unidos 11/591.957 (N° do Dossiê do Advogado 2033.76667/3589A) intitulado EMBEDMENT ROLL DEVICE, depositado em 1 de novembro de 2006.
DISPOSITIVO DE ENCASTRAMENTO Embora vários dispositivos de encastramento sejam
considerados, incluindo, mas não limitados aos vibradores, rolos de pé de carneiro e semelhante, na presente modalidade o dispositivo de encastramento 70 inclui ao menos um par de eixos geralmente paralelos 76 montados transversalmente à direção de deslocamento da trama transportadora 14 sobre a armação 12. Cada eixo 7 6 é provido com uma pluralidade de discos de diâmetro relativamente grande 76 que são axialmente separados entre si no eixo por intermédio de discos de diâmetro pequeno 3 0 (não mostrados) . Durante a produção do painel SCP, os eixos 76 e os discos 74 giram em conjunto em torno do eixo geométrico longitudinal do eixo 76. Como é sabido na técnica, qualquer um ou ambos os eixos 76 podem ser acionados a motor, e se apenas um for acionado a motor, o outro pode ser acionado por correias, correntes, acionamentos de engrenagens ou outras tecnologias de transmissão de força, conhecidas para manter uma direção correspondente e velocidade para o eixo acionado. Os discos respectivos 74 dos eixos adjacentes, preferivelmente paralelos 76 e sobrepõem e são engatados uns com os outros para criar uma ação de "amassamento" ou "massagem" na pasta fluida a qual encastra as fibras previamente depositadas 68. Além disso, a relação próxima, engatada e giratória dos discos 74 impede o acúmulo de pasta fluida 46 nos discos, e na realidade cria uma ação "autolimpante" a qual reduz significativamente o tempo de paralisação da linha de produção devido à consolidação prematura de torrões de pasta fluida.
A relação engatada dos discos 74 nos eixos 76 inclui uma disposição estreitamente adjacente de periferias opostas dos discos espaçadores de diâmetro pequeno (não mostrados) e dos discos principais de diâmetro relativamente grande 74, o que também facilita a ação autolimpante. À medida que os discos 74 giram em relação uns aos outros em proximidade estreita (mas preferivelmente na mesma direção) , é difícil para as partículas de pasta fluida ficar presas no aparelho e consolidar prematuramente. Mediante provisão de dois conjuntos de discos 74 os quais são lateralmente deslocados em relação uns aos outros, a pasta fluida 4 6 é submetida a múltiplas ações de interrupção, criando uma ação de "amassamento" a qual encastra adicionalmente as fibras 68 na pasta fluida 46 .
Uma modalidade do dispositivo de encastramento 70 adequada para uso na linha de produção 10 é revelada em maior detalhe no Pedido de Patente dos Estados Unidos 10/665.541, depositado em 18 de setembro de 2003, publicado como US 2005/0064055, e intitulada EMBEDMENT DEVICE FOR FIBER-ENHANCED SLURRY, e aqui incorporada integralmente mediante referência.
Outra modalidade de um dispositivo de encastramento adequado para uso na linha de produção 10 é revelada pelo Pedido de Patente dos Estados Unidos 11/591.793 (N0 do Dossiê do Advogado 2033.75722/3615A), intitulado MULTI-LAYER PROCESS AND APPARATUS FOR PRODUCING HIGH STRENGTH FIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENTITIOUS PANELS WITH ENHANCED FIBER CONTENT, depositado em 1 de novembro de 2006, e Pedido de Patente dos Estados Unidos 11/591.957 (N0 do Dossiê do Advogado 2033.76667/3589A), intitulado EMBEDMENT ROLL DEVICE, depositado em 1 de novembro de 2 006; ambos aqui incorporados integralmente mediante referência.
APLICANDO CAMADAS ADICIONAIS
Quando a fibra 68 tiver sido encastrada, uma primeira camada 77 no painel 92 está completa. Em uma modalidade preferida, a altura ou espessura da primeira camada 77 está na faixa aproximada de 0,127 a 0,381 cm. Descobriu-se que essa faixa proporciona a resistência e rigidez desejadas quando combinadas com camadas semelhantes em um painel SCP. Contudo, outras espessuras são consideradas dependendo do uso final pretendido do painel SCP.
Para construir um painel aglutinante estrutural de espessura desejada, camadas adicionais são tipicamente acrescentadas. Com essa finalidade, um segundo alimentador de pasta fluida 78, o qual é substancialmente idêntico ao alimentador 44, é provido em relação operacional com o transportador móvel 14, e é disposto para deposição de uma camada adicional 8 0 da pasta fluida 4 6 sobre a camada existente 77.
A seguir, um cortador adicional 82, substancialmente idêntico aos cortadores 36 e 66, é provido em relação operacional com a armação 12 para depositar uma terceira camada de fibras 68 provida a partir de uma prateleira (não mostrada) construída e disposta em relação à armação 12 de forma similar à prateleira 31. As fibras 68 são depositadas sobre a camada de pasta fluida 80 e são encastradas utilizando um segundo dispositivo de encastramento 86. Similar em construção e arranjo ao dispositivo de encastramento 70, o segundo dispositivo de encastramento 8 6 é montado ligeiramente mais alto em relação à trama transportadora móvel 14 de modo que a primeira camada 7 7 não é perturbada. Desse modo, é criada a segunda camada 80 de pasta fluida e fibras encastradas. 2 5 Com referência agora às Figuras 1 e IC, com cada
camada sucessiva de pasta fluida consolidável e fibras, uma estação alimentadora de pasta fluida adicional 78 seguida de um cortador de fibra 82 e um dispositivo de encastramento 86 é provida na linha de produção 10. Na modalidade preferida, quatro camadas totais 77, 80, 88, 90 são providas para formar o painel SCP 92.
Uma característica importante da presente invenção é que o painel 92 tem múltiplas camadas 77, 80, 88, 90 que a partir da consolidação, formam uma massa reforçada com fibras, integral. Desde que a presença e a colocação das fibras em cada camada sejam controladas por, e mantidas dentro de certos parâmetros desejados conforme aqui revelado e descrito, será virtualmente impossível deslaminar o painel 92 produzido pelo presente processo.
FORMAÇÃO E ALISAMENTO E CORTE
A partir da disposição das quatro camadas de pasta fluida consolidável de fibras encastradas conforme de scrito acima, um dispositivo de formação pode ser provido para a armação 12 modelar uma superfície superior 96 do painel 92.
Contudo, dispositivos de formação os quais raspam a espessura em excesso do material de painel SCP, não são desejados. Por exemplo, dispositivos de formação tais como chapas acionadas por mola ou vibratórias ou mestras de nivelação vibratórias as quais são projetadas para se ajustar ao painel de modo a estarem de acordo com as características dimensionais desejadas não são usadas com material SCP uma vez que eles raspam a espessura em excesso do material de painel SCP. Tais dispositivos não raspariam efetivamente ou achatariam a superfície do painel. Eles fariam com que a fibra de vidro começasse a enrolar e estragar a superfície do painel em vez de achatar e alisar a mesma.
Especificamente, mais propriamente do que dispositivos acionados por mola e mestras de nivelação vibratórias, a linha de produção 10 pode incluir um dispositivo de alisamento, também denominado coifa vibratória, 144, provida para a armação 12 suavemente alisar uma superfície superior 96 do painel 92. 0 dispositivo de alisamento 144 inclui um cavalete de montagem 14 6 (Figura 1), uma folha flexível 14 8 presa ao cavalete de montagem, um membro de enrijecimento 150B (Figura 6) se estendendo pela largura da folha 14 8 e um gerador de vibração (vibrador) 150 localizado preferivelmente no membro de enrijecimento 150B para fazer com que a folha 148 vibre. A folha 148 tem uma primeira parede vertical 148A provida com uma porção superior no formato de U 14 8B, uma parede curva 14 8C e uma segunda parede vertical 148D. A porção superior no formato de U 148B enquadra uma barra de suporte 146A. O vibrador 150 é acionado por uma mangueira pneumática 150A. O painel curvo 148C do dispositivo de alisamento 144 tem uma extremidade a montante fixada de forma pivotante à barra de suporte 146A a qual por sua vez é presa à montagem 14 6 na linha de produção 10. 0 painel curvo 148C tem uma extremidade a jusante posterior que contata a camada mais elevada do material SCP passando por baixo da mesma. Se desejado o dispositivo de alisamento 144 é provido com pesos 159 para auxiliar a nivelar a camada mais alta da pasta fluida. O dispositivo de alisamento 144 pode ser provido após a última estação de encastramento 86 ou os dispositivos de alisamento podem ser providos após cada estação de encastramento 70, 86.
O membro de enrijecimento 150B funciona não 3 0 apenas para enrijecer a folha de alisamento, mas, mediante montagem da unidade vibratória nesse membro de enrijecimento, isso distribui a vibração através da extensão do dispositivo de forma mais regular. Por exemplo, se montarmos a unidade vibratória diretamente na folha de alisamento (digamos, no centro), sem o membro de enrijecimento, a vibração a partir da unidade vibratória seria altamente localizada no ponto de montagem, com relativamente pouca vibração nas bordas da folha. Isso não quer dizer que a unidade vibratória não possa ser montada em outro local além de no membro de enrijecimento 150B, mas ele é um local preferido uma vez que um membro de enrijecimento de qualquer modo tipicamente realiza um bom trabalho de distribuir igualmente a vibração.
Mediante aplicação de vibração à pasta fluida 46, o dispositivo de alisamento 144 facilita a distribuição das fibras 30, 68 através do painel 92, e prove uma superfície superior mais uniforme 96.
Detalhes adicionais com relação ao dispositivo de formação, também conhecido como a coifa vibratória 144, são revelados no Pedido os Estados Unidos 11/555.661 (N° do Dossiê do Advogado APV31964/3995), intitulado PANEL SMOOTHING PROCESS AND APPARATUS FOR FORMING A SMOOTH CONTINUOUS SURFACE ON FIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENT PANELS, depositado em 1 de novembro de 2 006 e aqui incorporado integralmente mediante referência.
Outros dispositivos de formação são considerados como de outro modo sabido na técnica. Contudo, o dispositivo de alisamento 144 vantajosamente evita desarranjar ou rasgar partes do painel SCP a partir da trama transportadora 96. Os dispositivos de formação que raspam o material SCP em excesso não são empregados porque eles desarranjam ou rasgam o material SCP devido à natureza fibrosa do produto de painel quando ele está sendo formado.
Nesse ponto, as camadas da pasta fluida começaram a consolidar, e os painéis respectivos 92 são separados uns dos outros por intermédio de um dispositivo de corte 98, o qual em uma modalidade típica é um cortador a jato de água. Outros dispositivos de corte, incluindo lâminas móveis, são considerados adequados para essa operação, desde que eles possam criar bordas adequadamente afiadas na presente composição de painel. O dispositivo de corte 98 é disposto em relação à linha 10 e à armação 12 de modo que os painéis são produzidos tendo um comprimento desejado, o qual pode ser diferente da representação mostrada na Figura 1. Como a velocidade da trama portadora 14 é relativamente pequena, o dispositivo de corte 98 pode ser montado para cortar perpendicularmente à direção de deslocamento da trama 14. Com velocidades de produção superiores, tais dispositivos de corte são montados na linha de produção 10, conforme
2 0 sabido, em um ângulo em relação à direção de deslocamento
da trama. A partir do corte, os painéis separados 92 são empilhados para manejo adicional, embalagem, armazenamento e/ou transporte como sabido na técnica.
A linha de produção 10 inclui estações de corte de fibra suficientes 36, 66, 82, estações alimentadoras de pasta fluida, 44 e 78; e dispositivos de encastramento 70, 86 para produzir pelo menos quatro camadas, 77, 80, 88 e 90 (Figura 1C) . Camadas adicionais podem ser criadas mediante repetição das estações conforme descrito acima em relação à
3 0 linha de produção 10. A partir da criação dos painéis SCP 92, um lado inferior 102 ou face inferior do painel pode ser mais liso do que o lado superior ou face superior 96, mesmo após ser engatado pelo dispositivo de formação 94. Em alguns casos, dependendo da aplicação do painel 92, pode ser preferível ter uma face lisa e uma face relativamente áspera. Contudo, em outras aplicações, pode ser desejável ter uma chapa na qual as duas faces 96, 102 são lisas. A textura lisa é geralmente através do contato da pasta fluida com o transportador liso 14 ou a trama transportadora 26.
Para obter um painel SCP com ambas as faces ou lados lisos, ambas as faces, superior e inferior, 96 e 102, podem ser formadas contra o transportador 14 ou trama de liberação 26 conforme discutido pelo Pedido os Estados Unidos 11/591.793 (N0 do Dossiê do Advogado 2033.75722/3615A), intitulado MULTI-LAYER PROCESS AND APPARATUS FOR PRODUCING HIGH STRENGTH FIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENTITIOUS PANELS WITH ENHANCED FIBER CONTENT, depositado em 1 de novembro de 2006.
Outra alternativa (não mostrada) é a de lixar uma ou ambas as faces ou lados 96, 102.
Outra característica da presente invenção é que o painel SCP resultante 92 é construído de tal modo que as fibras 30, 68 são distribuídas uniformemente por todo o painel. Descobriu-se que isso possibilita a produção de painéis relativamente mais fortes com uso relativamente menor, mais eficiente das fibras. A fração de volume de fibras em relação ao volume de pasta fluida em cada camada constitui preferivelmente aproximadamente a faixa de 1% a 5% em volume, preferivelmente 1,5% a 3% em volume, das camadas de pasta fluida 77, 80, 88, 90. Se desejado, as camadas externas 77, 90 podem ter uma fração de volume superior do que qualquer uma ou de ambas as camadas internas 80, 88.
SEGUNDA MODALIDADE DE UMA LINHA DE PRODUÇÃO
A incorporação de uma fração de volume de fibras soltas distribuídas por toda a pasta fluida 46 é um fator importante na obtenção da resistência de painel desejada. Assim, eficiência aperfeiçoada na incorporação de tais fibras é desejável. Acredita-se que o sistema ilustrado na Figura 1 em alguns casos requer números excessivos de camadas de pasta fluida para obter um painel SCP tendo fração de volume de fibra suficiente.
Consequentemente, uma linha de produção de painel SCP alternativa ou sistema é ilustrado na Figura 6 e é geralmente designado 130 para produzir painéis SCP reforçados com fibras, de alta performance, incorporando um volume relativamente elevado de fibras por camada de pasta fluida. Em muitos casos, níveis aumentados de fibras por painel são obtidos utilizando-se esse sistema. Embora o sistema da Figura 1 revele o depósito de uma única camada discreta de fibras em cada camada discreta subsequente de pasta fluida depositada após a camada inicial, a linha de produção 13 0 inclui um método de acumular múltiplas camadas de fibras de reforço, discretas em cada camada de pasta fluida discreta para obter a espessura de painel desejada. Mais preferivelmente, o sistema revelado encastra ao menos duas camadas discretas de fibras de reforço, em uma única operação, em uma camada discreta individual de pasta fluida. As fibras de reforço discretas são encastradas na camada discreta de pasta fluida utilizando um dispositivo de encastramento de fibras, adequado.
Mais especificamente, na Figura 6 componentes usados no sistema 13 0 e compartilhados com o sistema 10 da Figura 1 são designados com números de referência idênticos, e a descrição acima desses componentes é considerada como aqui aplicável. Adicionalmente, considera- se que o aparelho descrito em relação à Figura 6 pode ser combinado com aquele da Figura 1 de uma forma atualizada ou pode ser uma nova construção.
Também é considerado que o sistema 13 0 a Figura 6 pode ser provido com uma plataforma superior 10 6 do Pedido os Estados Unidos 11/591.793 (N° do Dossiê do Advogado 2033.75722/3 615A), intitulado MULTI-LAYER PROCESS AND APPARATUS FOR PRODUCING HIGH STRENGTH FIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENTITIOUS PANELS WITH ENHANCED FIBER CONTENT, depositado em 1 de novembro de 2006.
No sistema alternativo 13 0, a produção de painel SCP é iniciada mediante depósito de uma primeira camada de fibras soltas, cortadas 30 sobre a trama 26. A seguir, a estação de alimentação de pasta fluida, ou o alimentador de pasta fluida 44 recebe um fornecimento de pasta fluida 4 6 a partir do misturador remoto 47.
É considerado que o misturador 4 7 e a pasta fluida 4 6 nessa modalidade são idênticos àqueles usados na linha de produção 10 da Figura 1.
Além disso, a alimentação de pasta fluida 44 é basicamente o mesmo, incluindo o rolo de dosagem principal 48 e o rolo auxiliar 50 para formar o passe 52 e tendo as 3 0 paredes laterais 54. Espessuras de camada adequadas variam de aproximadamente 0,13 cm a 0,9 cm. Por exemplo, para fabricação de um painel estrutural de 1,9 cm de espessura, quatro camadas são preferidas com uma espessura de camada de pasta fluida especialmente preferida menor do que aproximadamente 0,64 cm no painel estrutural preferido produzido pelo presente processo.
Com referência às Figuras IA e 6, a pasta fluida 46 é entregue ao alimentador 44 através da mangueira 56 localizada no dispensador de movimento lateralmente alternado, acionado por cabo, de força hidráulica 58. A pasta fluida fluindo a partir da mangueira 56 é assim despejada dentro do alimentador 44 em um movimento lateralmente alternado para encher o reservatório 57 definido pelos rolos 48, 50 e as paredes laterais 54. A rotação do rolo de dosagem 4 8 assim puxa uma camada da pasta fluida 46 a partir do reservatório.
O sistema 130 é provido preferivelmente com a comporta vibratória descrita acima 132 a qual dosa a pasta fluida sobre o rolo de dosagem ou de deposição 48. Mediante vibração, a comporta 132 impede o acúmulo significativo nos cantos da caixa superior 44 e provê uma camada mais grossa e mais uniforme de pasta fluida do que foi provida sem vibração.
Mesmo com a adição da comporta vibratória 132, o rolo de dosagem principal 48 e o rolo auxiliar 50 são acionados giratoriamente na mesma direção de deslocamento "T" como a direção de movimento do transportador 14 e da trama transportadora 2 6 o que minimiza as oportunidades de consolidação prematura de pasta fluida 4 6 sobre as superfícies externas móveis respectivas. À medida que a pasta fluida 46 na superfície externa 62 do rolo de dosagem principal 4 8 se desloca em direção à trama transportadora 26, a lâmina dosadora propendida por mola 134 descrita acima é provida a qual separa a pasta fluida 4 6 a partir do rolo de dosagem principal 4 8 e deposita a pasta fluida 4 6 sobre a trama móvel 26. A lâmina dosadora 134 provê a pasta fluida 46 com um percurso direto descendente em aproximadamente 1,5 polegadas da trama transportadora 26, permitindo que uma cortina não interrompida de pasta fluida seja depositada continuamente sobre a trama ou linha de formação, o que é importante para produzir painéis homogêneos.
Detalhes adicionais da comporta 132 e da lâmina dosadora 134 são providos no Pedido de Patente dos Estados Unidos comumente atribuído 11/555.647 (N° do Dossiê do Advogado APV31960/3991), intitulado PROCESS AND APPARATUS FOR FEEDING CEMENTITIOUS SLURRY FOR FIBER-REINFORCED S TRUCTURAL CEMENT PANELS, depositado em 1 de novembro de 2006, o qual é incorporado mediante referência.
Uma segunda estação ou aparelho cortador 66, preferivelmente idêntico ao cortador 36, é disposto a jusante do alimentador 44 para depositar uma segunda camada de fibras 68 sobre a pasta fluida 46. O aparelho cortador 66 pode ser alimentado com cordões 34 a partir da mesma prateleira 31 que alimenta o cortador 36. Contudo, considera-se que prateleiras separadas 31 poderiam ser supridas a cada cortador individual.
Com referência outra vez à Figura 6, a seguir, um dispositivo de encastramento, geralmente designado 136, é disposto em relação operacional com a pasta fluida 46 e o transportador móvel 14 da linha de produção 13 0 para encastrar a primeira e a segunda camada de fibras 30, 38 na pasta fluida 46. Embora vários dispositivos de encastramento sejam considerados, incluindo, mas não limitado a vibradores, rolos de pé de carneiro e semelhante, na modalidade preferida, o dispositivo de encastramento 136 é similar ao dispositivo de encastramento 70 com a exceção de que a sobreposição dos eixos adjacentes 138 foi diminuída para a faixa de aproximadamente 1,27 cm. Além disso, o número de discos 140 foi reduzido, e os discos são substancialmente mais grossos. Além disso, há um espaçamento mais justo ou espaço livre entre discos sobrepostos adjacentes 140 dos eixos adjacentes 138, da ordem de 0,0254 a 0,04572 cm, para impedir que as fibras fiquem alojadas entre discos adjacentes.
Detalhes adicionais do dispositivo de encastramento 13 6 são encontrados no Pedido de Patente copendente comumente atribuído dos Estados Unidos 11/591.957, intitulado EMBEDMENT ROLL DEVICE, (N° do Dossiê do Advogado 2033.76667/3589A) depositado em 1 de novembro de 2006 o qual é incorporado mediante referência. De outro modo, o dispositivo de encastramento 13 6 provê o mesmo tipo de ação de amassamento que o dispositivo 70, com o objetivo de encastrar ou misturar completamente as fibras 30, 68 dentro da pasta fluida 46.
Se desejado, para otimizar adicionalmente a modalidade das Figuras 30, 68 na pasta fluida 46, em cada dispositivo de encastramento 136, a armação 12 é provida com ao menos um vibrador 141 em proximidade operacional com a trama transportadora 14 ou a trama de papel 2 6 para vibrar a pasta fluida 46. Descobriu-se que tal vibração distribui mais uniformemente as fibras cortadas 30, 68 por toda a pasta fluida 46. Dispositivos vibradores convencionais são considerados adequados para esse uso.
Conforme visto na Figura 6, para implementar o
presente sistema 130 de múltiplas camadas de fibra 30, 68 para cada camada de pasta fluida 46, estações de corte adicionais 142 são providas entre o dispositivo de encastramento 13 6 e as caixas alimentadoras de pasta fluida subsequentes 78, de modo que para cada camada de pasta fluida 46, fibras 30, 68 são depositadas antes e após o depósito da pasta fluida. Descobriu-se que esse aperfeiçoamento permite a introdução significativa de mais fibras na pasta fluida e consequentemente aumenta a resistência do painel SCP resultante. Na modalidade preferida, embora apenas três camadas sejam mostradas, quatro camadas no total de pasta fluida combinada com fibras são providas para formar o painel SCP 92.
A partir da disposição das quatro camadas de
2 0 pasta fluida consolidável encastrada com fibras conforme
descrito acima, um dispositivo de formação tal como o dispositivo de alisamento, ou coifa vibratória, 144, é preferivelmente provido para a armação 12 modelar ou alisar uma superfície superior 96 do painel 92. Mediante aplicação de vibração à pasta fluida 46, o dispositivo de alisamento 144 facilita a distribuição das fibras 30, 68 por todo o painel 92, e provê uma superfície superior mais uniforme 96. O dispositivo de alisamento 144 inclui um cavalete de montagem 14 6, uma folha flexível 14 8 presa ao cavalete de
3 0 montagem, um membro de enrijecimento 14 9 se estendendo pela largura da folha 148 e um gerador de vibração 150 localizado preferivelmente no membro de enrijecimento para causar a vibração da folha.
Conforme mencionado acima, uma característica importante da presente invenção é que o painel 92 tem múltiplas camadas 77, 80, 88, 90 as quais a partir da consolidação, formam uma massa integral reforçada com fibras. Desde que a presença e a colocação das fibras em cada camada sejam controladas e mantidas dentro de certos parâmetros desejados, conforme revelado e descrito abaixo, será virtualmente impossível deslaminar o painel 92 produzido pelo presente processo.
Utilizando duas camadas discretas de fibras de reforço com cada camada de pasta fluida discreta individual são proporcionados os seguintes benefícios. Em primeiro lugar, separar a quantidade total de fibras a serem incorporadas na camada de pasta fluida em duas ou mais camadas discretas de fibras reduz-se a quantidade respectiva de fibras em cada camada de fibras discreta. A
2 0 redução na quantidade de fibras na camada discreta de
fibras, individual otimiza a eficiência de encastramento das fibras na camada de pasta fluida. Eficiência de encastramento aperfeiçoada de fibras por sua vez resulta em ligação interfacial superior e interação mecânica superior entre as fibras e a matriz aglutinante.
A seguir, uma quantidade maior de fibras de reforço pode ser incorporada em cada camada de pasta fluida mediante utilização de múltiplas camadas discretas de fibras de reforço. Isso se deve à descoberta de que a
3 0 facilidade de encastramento das fibras na camada de pasta fluida depende da área de superfície total das fibras na camada discreta de fibras. Encastramento das fibras na camada de pasta fluida se torna cada vez mais difícil à medida que a quantidade de fibras na camada discreta de fibras aumenta, causando um aumento na área de superfície das fibras a serem encastradas na camada de pasta fluida. Descobriu-se que quando a área de superfície total das fibras na camada discreta de fibras atinge um valor crucial, o encastramento das fibras nas camadas de pasta fluida se torna quase impossível. Isso impõe um limite superior à quantidade de fibras que pode ser incorporada de forma bem-sucedida na camada discreta de pasta fluida. Para uma determinada quantidade total de fibras a ser incorporada na camada discreta de pasta fluida, o uso de múltiplas camadas discretas de fibras reduz-se a área de superfície total das fibras em cada camada discreta de fibras. Essa redução na área de superfície de fibra (produzida pelo uso de múltiplacas camadas discretas de fibras) por sua vez provê uma oportunidade para se aumentar
2 0 a quantidade total de fibras que pode ser encastrada de
forma bem-sucedida na camada discreta de pasta fluida.
Além disso, o uso de múltiplas camadas discretas de fibras permite grande flexibilidade com relação à distribuição de fibras através da espessura de painel. A quantidade de fibras nas camadas individuais discretas de fibras pode ser variada para se atingir os objetivos desejados. A criação resultante de uma construção do tipo "sanduíche" é grandemente facilitada com a presença de um número maior de camadas discretas de fibras. Configurações
3 0 de painel com camadas de fibras tendo quantidade superior de fibras próximo aos revestimentos de painel e quantidade inferior de fibras nas camadas de fibra próximas ao núcleo de painel são particularmente preferidas tanto da perspectiva de resistência do produto como da perspectiva de otimização de custo.
Em termos quantitativos, a influência do número de camadas de pasta fluida e fibra, a fração de volume de fibras no painel, e a espessura de cada camada de pasta fluida, e diâmetro de perna de fibra sobre a eficiência de encastramento de fibra foi investigada e estabelecida como parte do presente sistema 130. Um tratamento matemático para o conceito de fração de área de superfície de fibra projetada, para o caso envolvendo duas camadas discretas de fibra e uma camada discreta de pasta fluida, é introduzido e derivado abaixo. Descobriu-se que é virtualmente impossível encastrar as fibras na camada de pasta fluida se a fração de área de superfície de fibra projetada da camada de fibra discreta exceder um valor de 1.0. Embora as fibras possam ser encastradas quando a fração de área de superfície de fibra projetada cai abaixo de 1,0, os melhores resultados são obtidos quando a fração de área de superfície de fibra projetada é menor do que 0,65. Quando a fração de área de superfície de fibra projetada varia entre 0,65 e 1,00, a eficiência e a facilidade de encastramento de fibra varia com melhor encastramento de fibras em 0,65 e o pior encastramento de fibra em 1,00. Outra forma de considerar essa fração é que aproximadamente 65% de uma superfície da pasta fluida são cobertos por fibra.
Deixemos,
3 0 Vt = Volume total de camada de pasta fluida - fibra fundamental
Vfl
' = Volume/camada de fibra total Vfi
Volume de fibra em camada discreta de fibra 1 de uma camada de pasta fluida-fibra fundamental
Vn
u - Volume de fibra na camada discreta de fibra 2 de uma camada de pasta fluida - fibra fundamental ^s-' = Volume de pasta fluida em uma camada de pasta
fluida-fibra fundamental VfJ = Fração de volume total de fibras em uma camada de
pasta fluida-fibra fundamental ^f = Diâmetro de perna de fibra individual ^f = Comprimento de perna de fibra individual
= Espessura total de camada individual incluindo pasta fluida e fibras k-' = Espessura de camada de pasta fluida em uma camada de
pasta fluida-fibra fundamental ^f = Relação de volume de fibra de camada 2/volume de fibra de camada 1 de uma camada de pasta fluida- fibra fundamental
fifl, rtfi t, rif2i
Numero total de fibras em uma camada de fibras
r ρ ρ
s s s -
/j> /U' fii - Area de superfície projetada total de
fibras contidas em uma camada de fibras
S1' Sp St'
fj< pj> fit _ Fração de área de superfície de fibra
projetada para uma camada de fibras Para determinar a fração de área de superfície de fibra projetada para uma camada de fibra em um arranjo de um sanduíche de camada de fibra/camada de pasta fluida/camada de fibra composto de uma camada de pasta fluida discreta e duas camadas discretas de fibra, a seguinte relação é derivada. Deixemos,
O volume da camada de pasta fluida ser igual a Vs,ι O volume das fibras na camada 1 ser igual a Vfi O volume das fibras na camada 2 ser igual a Vf2
A fração de volume total das fibras na camada de pasta fluida-fibra fundamental ser igual a Vf,ι
A espessura total da camada de pasta fluida-fibra fundamental ser igual a tal A espessura da camada de pasta fluida ser igual a ts,i Deixemos,
O volume total de fibras (isto é, fibras na camada 1 e na camada 2) ser igual a vV'
vfl = Vfl +vn
fJ f 1 (D
e,
vn (2)
Deixemos,
O volume total da camada pasta fluida-fibra fundamental, 2 0 Vt =
Volume total de camada de pasta fluida + Volume total da duas camadas de fibra =
v*,i+vj.i = v.j+v/i+v/i (3)
2 5 Combinando (1) e (2)
v/t
+ (4)
0 volume total de fibra da camada de pasta fluida-fibra fundamental em termos da fração de volume de fibra total pode ser escrito como:
V/·' = (5)
Desse modo, o volume de fibras na camada 1 pode ser escrito como:
<1 + */> (6)
Similarmente, o volume de fibras na camada 2 pode ser escrito como:
ν - W/;
" + {7)
Supondo que as fibras têm formato cilíndrico, o número total de fibras na camada 1, nW pode ser derivado a partir da Equação 6 como a seguir:
_ W/j
nfV
*■(! + Xf)d}lf (8)
onde, df é o diâmetro de perna de fibra e If é o comprimento da perna de fibra.
Similarmente, o número total de fibras na camada 2, nf2'' pode ser derivado da Equação 7 conforme a seguir:
_ 4 XfVlVfj
n, ............- —.....-
n{l + Xf)d}lf (9)
A área de superfície projetada de uma fibra cilíndrica é igual ao produto de seu comprimento e
diâmetro. Portanto, a área de superfície projetada total de
. p
todas as fibras na camada 1, A' pode ser derivada como:
S/U ~ "/U f J ~
nQ + Xf)df
do: 15
Similarmente, a área de superfície projetada
ç r
total de fibras na camada 2, /a.' pode ser derivada como:
j ' - η *â +1 - AX/V<VfJ
s/2./ _ n/2 J aJ '/
v /} f (11)
A área de superfície projetada da camada de pasta sp
fluida, 1J pode ser escrita como:
ç'' - ^L -Zl
(12)
A fração de área de superfície de fibra projetada da camada Sp
de fibra 1 W é definida como a seguir:
Área de superfície projetada de Iodas as fibras na camada 1
-. -P- (13)
Área de superfície projetada da camada de pasta fluida, Ssj
Combinando as Equações 10 e 12, a fração de área de superfície de fibra projetada da camada de fibra 1,
pode ser derivada como:
WtJt
s ■ = -LLi— (14)
/iJ π(1 + XfWj
Similarmente, combinando as Equações 11 e 12, a fração de árpa de superfície de fibra projetada da camada
Sp
de fibra 2, fl) pode ser derivada como equação (15) :
~ + Xj)dj (15)
2 0 As Equações 14 e 15 ilustram a dependência do
parâmetro - fração de área de superfície de fibra Sp Sp
projetada, fu e f2·1 em diversas outras variáveis além da fração de volume de fibra total variável, Vfii. Essas variáveis são o diâmetro da perna de fibra, a espessura da camada de pasta fluida discreta, e a quantidade (proporção) das fibras nas camadas de fibras, discretas, individuais.
Observações experimentais confirmam que a
eficiência de encastramento de uma camada de rede de fibras assentada sobre uma camada de pasta fluida aglutinante é uma função do parâmetro "fração de área de superfície de fibra projetada". Descobriu-se que quanto menor for a fração de área de superfície de fibra projetada, mais fácil é encastrar a camada de fibra na camada de pasta fluida. A razão para eficiência adequada de encastramento de fibra pode se explicada pelo fato de que a extensão da área aberta ou poros idade em uma camada de rede de fibras aumenta com as diminuições na fração de área de superfície de fibra projetada. Com área aberta superior disponível, a penetração da pasta fluida através da camada de rede de fibras é aumentada, o que se traduz em maior eficiência e encastramento de fibras. Consequentemente, para obter eficiência adequada
de encastramento de fibras, a função objetiva se torna manter a fração de área de superfície de fibra abaixo de certo valor crítico. Vale à pena observar que mediante variação de uma ou mais variáveis aparecendo na Equação 15, a fração de área de superfície de fibra projetada pode ser feita sob medida para obter eficiência adequada de encastramento de fibras.
Diferentes variáveis que afetam a magnitude da fração de área de superfície de fibra projetada são 3 0 identificadas e foram sugeridas abordagens para fazer sob medida a magnitude da "fração de área de superfície de
fibra projetada" para se obter eficiência adequada de
encastramento de fibras. Essas abordagens envolvem variar
uma ou mais das seguintes variáveis para manter a fração de
área de superfície de fibra projetada abaixo de um valor
limite crítico: número de camadas de pasta fluida e de
fibras, distintas, espessura das camadas distintas de pasta
fluida e o diâmetro da perna de fibra.
Com base nesse trabalho fundamental, as
magnitudes preferidas da fração de área de superfície de
Sp
fibra projetada /1·' foram descobertas como sendo conforme a seguir:
Fração de área de superfície de fibra projetada preferida, l3Z^ <0,65
Fração de área de superfície de fibra projetada mais Sp
preferida, /lJ <0,45
Para uma fração de volume de fibra de painel de y
projeto, f, por exemplo, um conteúdo de volume de fibras percentual em cada camada de pasta fluida de 1-5%, se pode tornar possível a realização das magnitudes preferidas anteriormente mencionadas de fração de área de superfície de fibra projetada mediante realização sob medida de uma ou mais das seguintes variáveis - número total de camadas distintas de fibras, espessura das camadas distintas de pasta fluida e diâmetro de perna de fibra. Especificamente, as faixas desejáveis para essas variáveis que levam às magnitudes preferidas da fração de área de superfície de fibra projetada são como a seguir:
Espessura das Camadas Distintas de Pasta Fluida, ts>1 Espessura preferida das camadas distintas de pasta fluida, tg,i < 0,889 cm
Espessura mais preferida de camadas distintas de pasta fluida, ts,i < 0,635 cm
A mais preferida espessura de camadas distintas de pasta fluida, ts,i < 0,381 cm
Diâmetro de Perna de Fibra, d/
Diâmetro de perna de fibra preferido, d/ > 30 tex
Diâmetro de perna de fibra mais preferido, d/ > 30 tex
EXEMPLOS Exemplo 1
Com referência agora à Figura IC, um fragmento do painel SCP 92 feitos a partir de fibras e uma pasta fluida. A porção de cimento da pasta fluida compreende 65% em peso de alfa hemihidrato de sulfato de cálcio, 22% em peso de cimento Portland Tipo III, 12% em peso de fumo de sílica, e 1% em peso de cal hidratada. A porção líquida da pasta fluida compreende 99,19% em peso de água e 0,81% em peso de superplastificante ADVACAST através da W.R. Grace and Co. A relação em peso de líquido:cimento foi de 0,55 e o Agregado (microesferas EXTENDOSPHERES SG) :relação em peso de cimento foi de 0,445 .
A pasta fluida foi produzida de acordo com o presente processo, utilizando o presente sistema, e é apresentada como tendo quatro camadas de pasta fluida, 77, 80, 88 e 90. Esse painel deve ser considerado apenas como exemplar em que um painel 92 produzido de acordo com o presente sistema pode ter uma ou mais camadas. Mediante uso das relações matemáticas mencionadas acima, as camadas de pasta fluida 77, 80, 88 e 90 podem ter diferentes frações de volume de fibras. Por exemplo, as camadas de revestimento ou de superfície 77, 90 têm uma fração de volume de fibras designada V/ de 5%, enquanto que as camadas internas 80, 8 8 têm um V/ designado de 2%. Isso provê um painel com resistência externa otimizada, e um número interno com resistência comparativamente inferior, o que pode ser desejável em certas aplicações, ou para economizar fibras por razões de custo. Considera-se que a fração de volume de fibras V/ pode variar entre as camadas 77, 80, 88, 90 para estar de acordo com a aplicação, da mesma forma como o número de camadas.
Além disso, modificações do teor de fibras podem ser realizadas dentro de cada camada de pasta fluida. Por exemplo, com uma fração de volume de fibra V/ de 5%, por exemplo, a camada de fibras 1 opcionalmente tem uma fração de volume de pasta fluida designada de 3% e camada de fibra 2 opcionalmente tem uma fração de volume de fibra designada de 2%. Assim, X/ será 3/2.
Com referência agora à Figura 1, os painéis foram fabricados utilizando o sistema da Figura 6 e usando a fórmula de fração de área de superfície de fibra projetada a partir da composição de pasta fluida descrita acima. A espessura de painel variou de 1,27 a 2,0828 cm. As espessuras das camadas de pasta fluida individuais variaram de 0,3175 a 0,5207. A fração de volume de fibra total V/ variou de 2,75-4,05%. No painel 1, conforme descrito acima em relação à Figura IC, as camadas externas de fibra 1 e 8 tinham fração de volume relativamente superior (%) como uma função do volume de painel total 0,75% v. 0,43% para camadas internas, e a fração de área de superfície de fibra 3 0 projetada variou e 0,63% nas camadas externas 1 e 8 e 0,3 6 nas camadas internas 2 a 7. Ao contrário, o painel 4 tinha a mesma % de fração de volume de 0,50 para todas as camadas de fibra, e uma fração de área de superfície de fibra projetada similarmente constante de 0,42% para todas as camadas de fibra. Descobriu-se que todos os painéis de teste tinham excelente encastramento de fibras. De maneira interessante, o painel 1 tinha apenas uma resistência de flexão ligeiramente inferior a do painel 4, respectivamente 23,45 / 25,06 kPa. No presente sistema 13 0, mediante aumento do
número de camadas de fibra, cada uma com sua própria fração de área de superfície de fibra, mais fibras podem ser adicionadas a cada camada de pasta fluida sem exigir o mesmo número de camadas de pasta fluida. Utilizando o processo acima, o painel 92 pode ter a mesma espessura que os painéis anteriores, com o mesmo número de fibras do mesmo diâmetro, com um número menor de camadas de pasta fluida. Desse modo, o painel resultante 92 tem camadas de resistência otimizada, mas é menor dispendioso para ser produzido, devido a uma linha de produção mais curta utilizando menos energia e equipamento essencial. O ifti O
α tu
S
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μ a ο μ
D-I
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ClJ Λ Iti Eπ
stência !xão em ias (psi) No esta d o em que se encon tra 1858 2105 1875 Resi: de fk 28 di Sec 0 em for no 3401 g 3119 S m ■ ■ ■ e fibra Cama da 8 de fibra 0,63 0,63 0,63 0,42 0,40 0,47 τε'ο amada di Cama da 7 de fibra 0,36 0,28 0,21 0,42 0,40 0,47 0,72 tada de c Cama da 6 de fibra m o 0,28 0,21 0,42 0,40 0,47 0,52 bra proje idual Cama da 5 de fibra 0,36 0,28 0,21 0,42 0,40 0,47 0,52 fície de fi indiv Cama da 4 de fibra 0,36 0,28 0,21 0,42 0,40 0,47 0,35 de super Cama da 3 de fibra 0,36 0,28 0,21 0,42 0,40 0,47 L/l m o" > de área Cama da 2 de fibra 0,36 0,28 0,21 0,42 0,40 0,47 0,52 Fraçãc Cama da 1 de fibra 0,63 0,63 0,63 0,42 0,40 0,47 0,52 3 uma Cama da 8 de fibra 0,75 0,75 0,75 0,50 0,31 0,38 0,23 Iual comt Cama da 7 de fibra 0,43 0,34 0,25 0,50 0,31 0,38 0,53 ira indivic d painel Cama da 6 de fibra 0,43 0,34 0,25 0,50 0,31 0,38 0,38 ida de fib ie total d< Cama da 5 de fibra 0,43 0,34 0,25 0,50 τε'ο 0,38 0,38 ; de cam; do volum Cama da 4 de fibra 0,43 0,34 0,25 0,50 0,31 0,38 0,25 Ie volume função Cama da 3 de fibra 0,43 m cS 0,25 0,50 0,31 0,38 0,25 ; fração c Cama da 2 de fibra 0,43 0,34 0,25 0,50 0,31 0,38 0,38 (%) di Cama da 1 de fibra 0,75 0,75 0,75 0,50 0,31 0,38 0,38 Fraç ão de volu me total de fibra s(%) 4.05 3,53 3,00 4,00 2,50 3,00 2,75 Espess ura de camad a de projet o (pol) 0,125 0,125 0,125 0,125 0,188 0,188 0,205 Espessu ra de painel de projeto( pol) 0,50 0,50 0,50 0,50 0,75 0,75 0,82 N° de cama das de fibra OO OO 00 OO 00 OO OO N° de cama das de pasta fluida ι- T <f t ** -α oi "nj cu -OQ-C rsl m ΙΛ UD r·. Exemplo 2
O tempo de permanência da pasta fluida úmida em várias modalidades de uma câmara de misturação vertical foi empiricamente determinado através da determinação do tempo de permanência de um traçador de tintura vermelha adicionado à pasta fluida para sair completamente da câmara vertical. Os testes foram conduzidos para determinar o tempo de permanência nas câmaras de misturação verticais utilizando um traçador de tintura vermelha adicionado à água e pasta fluida de pó quando ela entra na câmara vertical. A pasta fluida aglutinante tinha substancialmente a mesma composição conforme descrito acima para o Exemplo 1. 0 equipamento usado era uma balança digital para pesar a pasta fluida, uma cuba para pegar a pasta fluida e um cronômetro para medir o tempo decorrido dos vários pontos. Um misturador foi usado com três diferentes modelos de câmara de misturação conforme relacionado nas Tabelas 2-4 como um misturador de 30,48 cm, um Misturador Estendido de 20,32 cm, e uma Misturador de matéria-prima de 20,32 cm.
0 misturador de matéria-prima de 20,32 cm é um misturador DUO MIX 2000 o qual é similar àquele apresentado na Figura 3A, mas difere pelo menos pelo fato de ter uma câmara de misturação vertical mais curta e um volume de trabalho menor dentro do qual a pasta fluida é misturada na câmara de misturação. O volume de trabalho é a proporção do misturador ocupada pela pasta fluida na operação normal.
O Misturador Estendido de 20,32 cm é do tipo mostrado na presente Figura 3A. Ele difere do Misturador de matéria-prima de 2 0,32 cm ao menos porque sua câmara vertical foi estendida para prover um volume de trabalho relativamente maior.
O Misturador de 3 0,48 cm é revelado no Pedido de Patente dos Estados Unidos 11/555.658 (N° do Dossiê do Advogado APV31963/3994) , intitulado APPARATUS AND METHOD FOR WET MIXING CEMENTITIOUS SLURRY FOR FIBER-REINFORCED S TRUCTURAL CEMENT PANELS, depositado em 1 de novembro de 2006. Ele compartilha alguns componentes de extremidade posterior com o Misturador de matéria-prima de 20,32 cm, mas tem uma câmara de misturação vertical diferente assim como outras diferenças.
Após obter e manter uma queda brusca consistente de fluidez de pasta fluida de 15 a 2 0 cm, uma solução liquida de tintura de tijolo comum (traçador) foi adicionada à câmara vertical em uma velocidade de saída determinada do misturador (digamos 60%, inicialmente). A velocidade de saída do misturador é diretamente relacionada à velocidade de pá e a velocidade de bomba. Esses misturadores tinham um controlador de velocidade 1-10. Basicamente ajuste de 1 = aproximadamente 4 5 RPM e um ajuste de 10 = aproximadamente 260 RPM.
O cronômetro foi iniciado quando a tintura foi adicionada. O tempo em que a pasta fluida tingida de vermelho primeiramente saiu da mangueira foi observado (Tl) . O tempo no qual a tintura vermelha não mais manchou visivelmente a pasta fluida também foi observado (T2). Esse processo foi repetido em várias velocidades de saída de bomba e outra vez com os vários modelos de câmara de misturador. Todos os valores de tempo foram diminuídos pela quantidade de tempo exigida para bombear a pasta fluida através da extensão específica de mangueira em uma determinada velocidade da bomba. Isso efetivamente elimina o tempo que leva para a pasta fluida se deslocar através da mangueira e permitir uma comparação mais exata entre os vários modelos de câmara.
Queda brusca foi medida mediante despejamento de
pasta fluida em um cilindro de 5,08 cm de diâmetro que tem 10,16 cm de altura (aberto em cada extremidade e colocado sobre extremidade em uma superfície lisa plana) e mestrando-se o topo da pasta fluida. Isso provê um volume determinado de pasta fluida para cada teste. Então o cilindro foi imediatamente levantado e a pasta fluida saiu da extremidade inferior aberta do cilindro. Essa ação formou uma "tortinha" circular de pasta fluida. O diâmetro dessa tortinha é medido em polegadas e registrado. Uma pasta fluida mais líquida resultará tipicamente em uma tortinha de diâmetro maior.
A Tabela 2 mostra o tempo decorrido a partir da adição do corante (T0) até o tempo em que o corante é primeiramente visto (Tl) até o tempo em que o corante não mais é visível (T2) . 0 tempo em que o corante é primeiramente visível (Tl) é subtraído do tempo até que o corante não mais é visível (T2) para obter o tempo de permanência total e esses valores são mostrados na Tabela 3. A Tabela 4 relaciona os tempos de permanência médios (Tempo para Câmara Vertical Vazia) dos cursos desse exemplo conforme calculado como taxa de fluxo de pasta fluida dividido por Volume de Trabalho.
Tabela 2 Corante Primeiramente Visível Corante Não Mais Visível Velocidade Misturador Misturador Misturador Velocidade Misturador Misturador Misturador de Saída do Misturador de 30,48 cm Tl (seg) Estendido de 20,32 cm Tl (seg) de matéria- prima de 20,32 cm Tl (seg) de Saída do Misturador de 30,48 cm T2 (seg) Estendido de 20,32 cm T2 (seg) de matéria- prima de 20,32 cm T2 (seg) 60% 37, 0 24, 5 21,5 60% 214 , 5 119, 5 79, 0 80% 27,8 17, 3 14, 8 80% 153,3 93 , 3 63,3 100% 21, 1 13, 6 11, 6 100% 118, 1 83 , 1 47,6 Tabela 3 Tempo de Permanência Total (ΔΤ = T2 - TI) Velocidade de Saída do Misturador Misturador de 3 0,48 cm ΔΤ (seg) Misturador Estendido de 2 0,32 cm ΔΤ (seg) Misturador de matéria-prima de 20,32 cm ΔΤ (seg) 60% 177, 5 95, 0 57 , 5 80% 125, 5 76, 0 48 , 5 100% 97, 0 69,5 36, 0
Tabela 4 Taxas de Entrega "de Média Calculada" baseadas apenas no Volume de Câmara de Trabalho e Taxas de Bomba Misturador Volume de Pasta Fluida de Trabalho (L) Taxa de Bomba @ 60% de Saída (L/min) Tempo para Esvaziar a Câmara Vertical (seg) Misturador 3 0,48 cm 20, 77 24 , 43 51, 0 Misturador Estendido 20,3 2 cm 10,49 24 , 43 25, 8 Misturador de matéria-prima 2 0,32 cm 4 , 06 24 , 43 10, 0 Misturador Volume de Pasta Fluida de Trabalho (L) Taxa de Bomba @ 60% de Saída (L/min) Tempo para Esvaziar a Câmara Vertical (seg) Misturador 30,48 cm 20, 77 34, 32 36,3 Misturador Estendido 20,32 cm 10,49 34, 32 18, 3 Misturador de matéria-prima 2 0,32 cm 4, 06 34,32 7,1 Misturador Volume de Pasta Fluida de Trabalho (L) Taxa de Bomba @ 60% de Saída (L/min) Tempo para Esvaziar a Câmara Vertical (seg) Misturador 3 0,48 cm 20,77 46, 08 27, 0 Misturador Estendido 20,32 cm 10, 49 46,08 13, 7 Misturador de matéria-prima 2 0,32 cm 4 , 06 46, 08 5,3
Nas Tabelas 2 e 3 os centímetros representam o
Diâmetro Externo nominal das câmaras de misturação. O Misturador de matéria-prima de 20,32 cm é um exemplo comparativo. 0 comprimento total das câmaras de misturação é como a seguir: misturador de matéria-prima de 2 0,32 cm: 43,18 cm de altura, aproximadamente 12,7 cm de altura de trabalho (profundidade de pasta fluida); misturador Estendido de 2 0,32 cm: 63,5 cm de altura aproximadamente 35,56 cm de altura de trabalho (profundidade de pasta fluida); misturador de 30,48 cm: 63,5 cm de altura, aproximadamente 33,02 cm de altura de trabalho (profundidade de pasta fluida).
A velocidade de saída do misturador representa a velocidade do impulsor do misturador e a taxa em que o material está fluindo através do misturador porque o mesmo motor aciona a pá de impulsor e a bomba de descarga.
Comparando-se o Tempo de Residência Total do Misturador Estendido de 20,32 cm ou Misturador de 30,48 cm com o Misturador de matéria-prima de 20,32 cm é mostrado o aumento significativo em tempo de permanência encontrado mediante aumento do volume do misturador (em qualquer velocidade de bomba (60%, 80% ou 100%)). Além disso, o Tempo para Tintura Primeiramente Visível mostra um aumento significativo no tempo decorrido a partir do tempo em que a tintura (ou pasta fluida) entra na câmara até que a tintura (ou pasta fluida) primeiramente começa a sair do misturador. Isso ajuda a garantir que o material não entre na câmara de misturação e então saia rapidamente sem ser adequadamente misturado.
Cursos do misturador de matéria-prima de 2 0,32 cm da Tabela 4 tendo menos do que 10 segundos de tempo de permanência médio estão fora da presente invenção.
Desse modo, aumentando-se o volume da câmara aumenta-se significativamente o tempo em que a pasta fluida de cimento deve permanecer na câmara (sendo submetido à misturação) antes de ela poder sair primeiramente da câmara. Além disso, a quantidade de tempo decorrido antes de toda a pasta fluida que entrou na câmara em um ponto em tempo discreto ser esvaziada da câmara é significativamente aumentada com misturadores de volume maior. Essas descobertas são suportadas pelo aumento em resistência compressiva observada quando o tempo de misturação foi aumentado.
Exemplo 3
A Figura 7 apresenta dados a partir de uma comparação do produto a partir da mangueira de um misturador DUO MIX ("Misturador n°l") com o produto a partir da mangueira de um misturador DUO MIX adicionalmente misturado em uma cuba ("Pasta Fluida Suavemente Agitada na Cuba") e o produto a partir da mangueira de um misturador DUO MIX misturado adicionalmente em uma cuba com um misturador de broca ("Pasta Fluida Misturada em Cuba com Misturador de Broca"). O primeiro misturador não estava misturando a pasta fluida completamente. Contudo, com a misturação adicional foi visto um benefício significativo. Esse exemplo usou o misturador DUO MIX, um
agitador manual (similar a uma haste de pintar, uma broca manual com uma pá de misturação composta conjugada, uma cuba de 5 galões e um cronômetro. Pasta fluida aglutinante foi coletada a partir da mangueira de descarga e cubos compressivos foram moldados utilizando o método ASTM C109. A pasta fluida aglutinante tinha substancialmente a mesma composição conforme descrito acima para o Exemplo 1.
Especificamente, a pasta fluida foi tirada diretamente da mangueira de saída do misturador DUO MIX. Cubos de resistência compressiva foram então feitos a partir da pasta fluida utilizando o método ASTM C109 mencionado acima.
Imediatamente após, a pasta fluida aglutinante foi outra vez coletada em uma cuba e agitada manualmente 3 0 com uma espátula de metal por 1 minuto. A pasta fluida foi então usada para moldar os cubos de resistência compressiva utilizando o método da ASTM C109 mencionado acima e testados para determinar a resistência compressiva. Especificamente, a pasta fluida de cimento a partir da mangueira de misturador foi bombeada para dentro de uma cuba de 5 galões e essa pasta fluida foi suavemente agitada manualmente com uma pá. Cubos de resistência compressiva foram então feitos a partir da pasta fluida utilizando o método da ASTM C109 mencionado acima. Imediatamente após isso, a pasta fluida de
cimento foi coletada outra vez e dessa vez misturada por um minuto em uma cuba utilizando uma broca de mão e uma pá de misturação similar àquela usada para misturar o composto conjunto. Especificamente, a pasta fluida de cimento a partir da mangueira de misturador foi bombeada para dentro de outra cuba de 5 galões e essa pasta fluida foi misturada com uma broca equipada com um dispositivo de agitação (a pá de misturação), similar àquela usada para misturar o composto conjunto. Cubos de resistência compressiva foram então feitos a partir da pasta fluida utilizando o método da ASTM Cl0 9 mencionado acima.
Os cubos feitos a partir da pasta fluida tirados diretamente da mangueira de saída do misturador DUO MIX foram testados em termos de resistência compressiva em 7, 14 e 28 dias após eles serem produzidos. Os resultados de resistência compressiva de cada período de tempo tiveram a média calculada e são apresentados na Tabela da Figura 7 sob "Pasta Fluida Diretamente da Mangueira (Misturador n°l)" .
3 0 Os cubos feitos a partir da pasta fluida que foram misturados manualmente foram testados em termos de resistência compressiva em 7, 14 e 28 dias após eles serem produzidos. Os resultados de resistência compressiva de cada período de tempo tiveram a média calculada e foram informados na Tabela 7 sob "Pasta Fluida Suavemente Agitada na Cuba".
Os cubos feitos a partir da pasta fluida que foi misturada com um misturador de broca foram testados em termos de resistência compressiva em 7, 14 e 28 dias após eles serem produzidos. Os resultados de resistência compressiva de cada período de tempo tiveram a média calculada e foram informados na Tabela da Figura 7 sob "Pasta Fluida Misturada em Cuba com Misturador de Broca".
A conclusão geral dessa investigação foi a de que se aumentando a energia de misturação e/ou o tempo de misturação melhora-se significativamente o desenvolvimento da resistência compressiva do material, um componente essencial das características de performance global do painel.
Embora uma modalidade específica do aparelho de
alimentação de pasta fluida da presente invenção para produção de painel aglutinante estrutural reforçado com fibras tenha sido mostrada e descrita, será considerado por aqueles versados na técnica que alterações e modificações podem ser feitas na mesma sem se afastar da invenção em seus aspectos mais amplos conforme apresentado nas reivindicações a seguir.

Claims (12)

1. Método para preparar pasta fluida compósita de cimento leve que pode ser fornecida em uma cortina contínua para uniformemente cobrir uma camada grossa de fibra na produção de painel de cimento estrutural reforçado caracterizado por compreender: alimentar um pó aglutinante seco compreendendo cimento, gesso e agregado a partir de um recipiente para dentro de um misturador de pó horizontal tendo uma verruma helicoidal horizontalmente montada; descarregar a mistura de pó aglutinante seco a partir da verruma helicoidal dentro de um pré-misturador horizontal equipado com uma pá girada em torno de um eixo horizontal central pela verruma helicoidal; alimentar um fluxo de líquido compreendendo água, ao pré-misturador horizontal através de uma entrada; misturar o pó aglutinante e líquido para formar uma mistura de pasta fluida de pó úmido; despejar a mistura de pó e líquido pré-misturada a partir da porção superior de uma câmara de misturação verticalmente orientada para uma porção inferior da câmara de misturação verticalmente orientada equipada com um misturador de pá girado em torno de um eixo vertical por um motor montado no topo; misturar a água e o pó na porção inferior da câmara de misturação verticalmente orientada; e bombear a pasta fluida para uma caixa superior de pasta fluida para depositar a pasta fluida como uma cortina contínua sobre uma camada grossa de fibra sobre uma trama em uma linha de produção de painel, em que o pó e o líquido são misturados por um tempo de permanência de misturação médio na porção inferior da câmara de misturação de aproximadamente 10 a aproximadamente 3 60 segundos enquanto uma pá giratória aplica força de cisalhamento à pasta fluida na câmara de misturação para misturar o pó e a água para produzir uma pasta fluida uniforme de um compósito de cimento leve que tem uma consistência que permitirá que a pasta fluida cubra uniformemente uma camada grossa de fibra sobre uma trama para produzir um painel de cimento estrutural reforçado com fibras.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a câmara vertical provê um tempo de permanência médio da pasta fluida de aproximadamente 15 a aproximadamente 240 segundos, e uma faixa de RPM da pá sendo de 7 0 RPM a 27 0 RPM.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pasta fluida é bombeada a partir do fundo da câmara vertical por intermédio de uma bomba de cavitação que é operada por um motor montado no topo da câmara de misturação verticalmente orientada para também girar o eixo central da pá.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pá na câmara de misturação verticalmente orientada tem múltiplas lâminas de pá compreendendo múltiplas lâminas horizontais e um eixo central que é estendido até o comprimento da câmara de misturação verticalmente orientada.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o suprimento de pó e líquido entrando na câmara de misturação verticalmente orientada é controlado por um controlador de sensor de nível de líquido, eletrônico, que monitora continuamente o nível da pasta fluida de pó e água na câmara de misturação.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de dosagem gravimétrico associado com a verruma helicoidal controla a taxa de alimentação do pó aglutinante seco para dentro do pré-misturador horizontalmente orientado a partir de um peso constante predeterminado de pó por minuto.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pó aglutinante seco compreende uma porção de pó reativo e uma porção de carga de peso leve opcional, em que a porção reativa compreende, em uma base a seco, 35 a 75% em peso de alfa hemihidrato de sulfato de cálcio, 20 a 55% em peso de cimento hidráulico,0,2 a 3,5% em peso de cal, e 5 a 25% em peso de uma pozolana ativa.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pó aglutinante seco compreende uma porção de pó reativa e uma porção de carga leve, em que a porção reativa compreende, em uma base a seco, 35 a 75% em peso de alfa hemihidrato de sulfato de cálcio, 20 a 55% em peso de cimento Portland, 0,2 a 3,5% em peso de cal, e 5 a 25% em peso de uma pozolana ativa.
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o pó aglutinante seco compreende de 20 a 50% em peso das partículas e carga leve em uma base a seco.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que as partículas de carga leve são selecionadas a partir do grupo consistindo em microesferas cerâmicas, microesferas de vidro, cenoesferas de cinza miúda e perlita.
11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um motor de velocidade variável controla a verruma helicoidal para controlar o fornecimento de pó ao pré-misturador horizontalmente orientado e a rotação das pás para fornecer a pasta fluida de pó úmido à câmara de misturação verticalmente orientada.
12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pasta fluida é bombeada a partir do fundo da câmara de misturação verticalmente orientada por uma bomba de cavitação acionada por um eixo central das pás agitadoras verticalmente montadas as quais, por sua vez, funcionam por intermédio de um motor montado no topo da câmara de misturação verticalmente orientada.
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