JP2008539104A - 耐熱硬化促進材スラリーを調製し、耐熱硬化促進材スラリーを焼石膏のポストミキサー水系分散剤に添加する方法及びシステム - Google Patents

Abstract

耐熱硬化促進材（ＨＲＡ）スラリーを調製する方法及びシステムが提供される。更に分散剤が調整される漆喰ミキサーの下流の放出装置内でＨＲＡスラリーを焼石膏の水系分散剤に投入する方法及びシステムが提供される。これらの方法及びシステムは壁板及び天井タイルを含むボードのような様々な石膏製品の製造に有用である。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

（発明の背景）
石膏硬化体（硫酸カルシウム二水和物を含む）は建造物の内壁及び天井の典型的な乾式壁構造で使用される石膏ボードのような多くの種類の製品に通常含まれるよく知られた材料である。典型的には、そのような石膏含有ボードは、焼石膏の混合物、すなわち硫酸カルシウム半水化物、及び／又は硫化カルシウム無水物及び水並びに必要に応じたその他の成分の混合物を形成することによって製造される。混合物は典型的にはコンベアの表面上、又はトレー内の所定の形状へと鋳込まれる。混合物がコンベアに沿って移動する際に、焼石膏は水と反応して結晶含水石膏又は硫酸カルシウム二水和物のマトリクスを形成する。焼石膏に必要な水和は石膏結晶硬化体のインターロックマトリクスの形成を可能にすることによって、石膏含有製品中の石膏構造に強度を加えるものである。乾式製品を産出するために未反応水を脱水するために穏やかな加熱を用いることができる。石膏ポストミキサー及び石膏製品の製造方法は例えば米国特許第１，７６７，７９１号；２，２５３，０５９号；２，３４６，９９９号；４，１８３，９０８号；５，６８３，６３５号；５，７１４，０３２号；及び６，４９４，６０９号に記載されている。

硬化促進材は水和効果を高め、硬化時間を制御するために石膏製品の製造に通常使用される。硬化促進材は例えば米国特許第３，５７３，９４７号、３，９４７，２８５号、４，０５４，４６１号、及び６，４０９，８２５号に記載されている。硬化促進材には「石膏種」と一般に呼ばれる微粉砕乾燥硫酸カルシウム二水和物を含んでいるものもある。石膏種は石膏硬化体の結晶の核形成を促進することによって、その結晶化速度を高める。従来は硬化促進材は水を焼結晶と混ぜるために使用されるものと同じ攪拌室に添加されていた。硬化促進材をポストミキサーに加えることは硬化促進材を良好に、また水と焼石膏との混合物全体を均一に攪拌できるという利点があるが、硬化促進材が石膏を尚早に硬化させ始めることもある。この尚早の硬化によってポストミキサーが詰まり、ポストミキサーに損傷を生じることがあり、効率が制約され、またより頻繁なポストミキサー洗浄が必要である。ポストミキサーの洗浄にはボードラインを停止させる必要があり、生産性の重大な損失を伴う。尚早の硬化を防止するためにポストミキサー内では添加材には凝結遅延材を含む添加材が用いられてきたが、このような添加材には追加のコストと配慮が必要である。

従来の石膏種硬化促進材は、通常の条件下でも老化すると次第に効果を失う。これに関して、硬化促進材の効果の一部は粉砕しても失われ、石膏種は処理又は保管中の時間経過とともに大幅に効力を失う。従来の硬化促進材の硬化促進効果は、硬化促進材が熱及び／又は湿気にさらされると悪化する。特に加熱状態での時間経過による石膏種の効率損を抑制するため、例えばショ糖、ブドウ糖等を含む糖質、でんぷん、ホウ酸、又は塩基を含む長鎖脂肪族カルボン酸のようないくつかの公知のコーティング材のいずれかで硫酸カルシウム二水和物硬化促進材をコーティングすることが通例である。従来の耐熱硬化促進材は、例えば硬化促進剤の粒子が不要に凝集し、及び／又はコーティング剤が水溶性であることが多いため、湿気に接すると硬化促進剤の効力を失うので、粉砕され、かつ乾燥された双方の形態で供給されている。

このような硬化促進材を使用する利点を保持しつつ、耐熱硬化促進材の欠点を克服する新規の材料及び方法が必要とされる。

（発明の簡単な概要）
本発明の一態様では、耐熱硬化促進材スラリーを調製し、スラリーを放出装置内で焼石膏のポストミキサー水系分散剤に添加する方法が提供される。耐熱硬化促進材（ＨＲＡ）は第１の攪拌装置に添加される。第１の攪拌装置に溶剤が添加される。ＨＲＡ及び溶剤は第１の攪拌装置内で攪拌され、ＨＲＡスラリーが生成される。焼石膏の水系分散剤が第２の攪拌装置内で生成される。焼石膏の水系分散剤は第２の攪拌装置から放出装置へと放出される。ＨＲＡスラリーは第１の攪拌装置から放出装置へと移送される。

本発明の別の態様では、耐熱硬化促進材（ＨＲＡ）スラリーを放出装置内で焼石膏のポストミキサー水系分散剤に投入する方法が提供される。水系分散剤は第２の攪拌装置から放出装置へと放出される。ＨＲＡスラリーは放出装置へと投入される。

本発明の態様として、耐熱硬化促進材（ＨＲＡ）スラリーを生成し、スラリーを焼石膏のポストミキサー水系分散剤に添加するシステムが提供される。このシステムはＨＲＡ供給源と、溶剤供給源と、第１の攪拌装置と、第１の攪拌装置と機能的に連結する供給源と、第２の攪拌装置と、第２の攪拌装置の出口と機能的に連結する放出装置と、供給装置と、供給装置と機能的に連結する第１の攪拌装置及び放出装置とを備えている。

例えば、本発明は壁板又は天井タイルのような石膏ボードの製造で特に有用である。このような実施形態では、ＨＲＡスラリーが焼石膏の水系分散剤に添加された後、分散剤は可動カバーシート上に堆積される。壁板の場合は、堆積された内容物が乾燥する前にそれに第２のカバーシートが被せられる。ある種の天井タイルのようなある実施形態では、第２のカバーシートは使用されない。

本発明の方法、システム、及びその要素は代表的な実施形態を示す図面及び詳細な説明で更に説明される。

本発明には様々な修正及び代替構造が可能であるが、ある特定の例示的な実施形態が図示され、以下に詳細に説明される。しかし、本発明を開示された特定の実施形態に限定することを意図するものではなく、逆に本発明は添付の特許請求の範囲に規定の本発明の趣旨及び範囲に含まれるすべての修正、代替構造及び同等の対象を含むものである。

（発明の詳細な説明）
本発明は少なくとも部分的には、耐熱硬化促進材（ＨＲＡ）の使用に関連する問題点を、ＨＲＡスラリーを生成し、次にこのスラリーを焼石膏の水系分散剤に添加することによって最小限に抑えることができるという驚嘆すべき発見を前提としている。好ましくは、ＨＲＡスラリーは、例えばピンミキサー、多流ミキサー、又はその他の従来のミキサーのような漆喰ミキサーを出た後に水系分散剤内に添加される。有利なことに本発明による放出装置では、分散剤が漆喰ミキサーから放出装置を通過するので、高粘度の製造添加材を焼石膏の水系分散剤と攪拌するために、別個の動力源が必要ない。

本発明に基づいて、図１は耐熱硬化促進材（ＨＲＡ）スラリーを生成し、スラリーを焼石膏のポストミキサー水系分散剤に添加するシステム１２を示している。このシステムはＨＲＡスラリーを調製するための第１の攪拌装置１５と、第２の攪拌装置１７と、例えば焼石膏の水系分散剤を調製するための内部１８を有する、水系石膏分散剤を調製するために使用可能なピンミキサー、多流ミキサー、ピンレスミキサー又はその他のミキサーのような漆喰ミキサーとを備えている。第１の攪拌装置１５とはＨＲＡ供給源２１と溶剤供給源２４とが機能的に連結している。第１の攪拌装置１５へのＨＲＡ及び溶剤の流れを制御するため、更に制御メーター２７、３０を供給源２１、２４と機能的に連結させることができる。制御メーター２７、３０の位置は変更可能であり、また、供給材料の計量を可能にするどの位置でも構成可能である。

第１の攪拌装置１５内で生成されるＨＲＡスラリーは、ミキサー出口３６と機能的に連結し、出口３９で終端する放出装置３３と連通する。ある実施形態では、出口はブートからなっている。ブートは、圧縮層スラリーとは異なりメインフィールドスラリーの堆積用に用いられる放出装置で使用するのに適している。別の実施形態では、出口はホースのような導管として備えられる。導管又はホース出口は、圧縮層放出装置に適している。

第１の攪拌装置１５は、例えば４５、４８のような複数の小区分を有することができる移送ライン４２を経由して放出装置３３と機能的に連結している。ＨＲＡスラリーの流れを可能にするため、供給装置５１は第１の攪拌装置１５及び放出装置３３と機能的に連結可能である。ある実施形態では、例えば容積移送式ポンプのようなポンプである。本発明のシステムで使用するのに適したポンプは、本発明の方法に関連してより詳細に説明される。システム１２は図１に示すように単一の放出装置３３を備えることだけが必要であるが、システム１２は例えば、第２及び第３のミキサー出口１３６、２３６と機能的に連結され、１３９、２３９で終端可能な１つ又は複数の追加の放出装置１３３、２３３を備えることもできる。第２及び第３の放出装置１３３、２３３は、例えば小区分１４５、１４８を有する移送ライン１４２と、例えば小区分２４５、２４８を有する移送ライン２４２とを有する第１の攪拌装置１５と機能的に連結されることができ、更に第１の攪拌装置１５と放出装置３３との機能的連結に関連して記載したと同様に、供給装置１５１、２５１を更に組み込むことができる。

前述のように、システム１２はＨＲＡスラリーが第１の攪拌装置１５から放出装置３３へと移送されることが可能であるように構成されている。放出装置は少なくとも１つの注入口５７を備えた注入リング５４を備えることができる。サブシステム１２に備えられた、例えば１３３、２３３のような追加の放出装置はいずれも例えば１５４、２５４のような注入リング、及び例えば１５７、２５７のような入口を更に備えることができる。注入リング５４、注入口５７、及び関連部材のより詳細な記載は図３及び図４に関連して以下でなされる。注入リングは本発明のシステム及び方法の双方の文脈で記載されるが、その他の注入手段を注入リングに加えて、又は代替として使用可能である。例えば、ある実施形態では、放出装置への移送用に移送ライン上のニードルを使用可能である。ある実施形態では、放出装置への移送を可能にするため放出装置にニップルが備えられる。

図２は図１のシステム１２の変形形態であるシステム１１２を示している。システム１１２はＨＲＡスラリーの複数の放出装置、例えば３３、１３３、２３３への移送を補助する供給装置５１を備えることができる。共通の供給装置として供給装置５１を使用することは、複数の分流ライン例えば６６、６９及び７２を備えるために６３の位置で分岐する分流能力６０を有する乳房状部材、マニホルド、又はその他の装置を利用して移送ライン４２を分流させることによって達成可能である。分流ライン及び／又は分流能力を有する乳房状部材、マニホルド又はその他の装置は、分流ライン、例えば６６、６９、及び７２を通るＨＲＡスラリーの流れを制御するために例えば６７、７０、及び７３のような制御バルブ又はその同様の装置を組み込むことができ、このようなバルブは分流装置６０とも、又は代替実施形態でも接続可能である。これらの分流ラインは、システム１２について上述したと同様に、注入リング、例えば５４、１５４、２５４及び注入口５７、１５７、２５７を経て放出装置３３、１３３、２３３に接続可能である。

図３は移送ライン４２を複数の分流ライン７８、８１、及び８４へと分岐する分流能力７５を有する乳房状部材、マニホルド、又はその他の装置を備えている。３本の分流ラインが図示されているが、それは例示目的に過ぎない。図３の注入リング５４は複数の注入口５７、５７’及び５７”を設けていることが示されているが、この場合も数は例示目的であるに過ぎない。分流ライン７８、８１及び８４は注入口５７、５７”及び５７’にそれぞれ繋がっている。ある実施形態では、図１に示したような追加の注入リング、例えば１５４、２５４を前述の機構に組み込むこともできる。

図４は放出装置３３に注入する前に２つ以上の製造添加材を攪拌可能なＴ字管８７を組み込んだ、図３に示した実施形態の変形形態を示している。Ｔ字管８７はＨＲＡスラリーと第２の添加材とがそれぞれ入口９３、９６から集束する接合部９０をなしている。図４は１つの注入口５７用のＴ字管８５だけを示しているが、それは例示目的に過ぎない。いずれの数の注入口もそれらと連結されたＴ字管８７を有することができる。

図５は第１の攪拌装置がとることができる形態の例である、ＨＲＡ攪拌サブシステム３１５を示している。ＨＲＡ攪拌サブシステム３１５はシステム、例えば１２及び１１２に組み込まれ、本発明の方法で利用可能である。ＨＲＡ攪拌サブシステム３１５は底部放出タンク３２０を備えている。底部放出タンク３２０は内部３２３と内周部３２６とを備えている。１つ又は複数のそらせ板、例えば３２９、３２９’、３２９”を内周部３２６に配列可能である。ＨＲＡ及び溶剤供給源２１、２４は底部攪拌タンク３２０と機能的に連結している。ＨＲＡサブシステムは更に、ＨＲＡと溶剤との攪拌を促進するように配置された攪拌機３３２を備えることができる。攪拌機３３２はモータ／プロペラ形の装置として示されているが、それは例示目的に過ぎず、攪拌機は特定の形状が攪拌を促進することを前提に、いくつかの異なる形状をとることができる。適宜のミキサー／攪拌装置、及び攪拌方法の例にはスタティックミキサー、ＨＲＡへの溶剤の噴霧、及びこれもそらせ板からなるものでよい回転式セメント攪拌型ミキサーも含まれる。ある実施形態では、攪拌機用のプロペラを回転させるために約１７５０ｒｐｍのモータが使用される。図５に示すような底部放出タンクの円筒状／切頭円錐形の表現は例示目的に過ぎず、いくつかの異なる形状をとることができる。底部放出タンク３２０は図１及び図２に示すように放出装置、例えば３３、１３３、及び２３３と機能的に連結している。底部攪拌タンク３２０及び放出装置３３からのＨＲＡスラリーの移送を補助するために、供給装置５１、例えばポンプを備えることができる。このようなポンプの例はＭｏｙｎｏ社製の容積移動式ポンプである。

図６は第１の攪拌装置がとることができる形態の例であるＨＲＡ放出器サブシステム４１５を示している。ＨＲＡ放出器サブシステム４１５はＨＲＡ及び溶剤供給源２１及び２４のそれぞれと機能的に連結している。放出器サブシステム４１５は放出器４５０と入口室４５３とを備えている。入口室４５３は供給源２１からＨＲＡを挿入できるための入口４５６を備えている。入口室４５３は更に供給源ライン４６１及び溶剤入口ライン４６２を経て溶剤を供給源２４から挿入するための１つ又は複数の吸込口４５９を含むことができる。溶剤が吸込口４５９を経て入口室４５３に流入することに加え、又はその代わりに、供給源ライン４６１は４６５で分岐して４６８で放出器４５０に入ることができる。入口ライン４６２が存在しない場合は、４６５での分岐は必要ない。ＨＲＡ放出器サブシステム４１５には入口室４５３と放出器４５０との間にバルブ４７１を組み込むことができる。ＨＲＡスラリーの放出装置３３への移送を促進するために供給装置５１を備えることができる。本発明ではどの種類の放出器でも使用できる。ある実施形態では、放出器の代わりに誘導器が使用される。適宜の放出器及び誘導器の例がＦｏｘ Ｖａｌｖｅ社（ドーバー、ニュージャージー州）から市販されている。

図７は図６に示されたサブシステム４１５の変形形態であるＨＲＡ放出器サブシステム５１５を示している。サブシステム５１５は一般にサブシステム４１５について記載したものと同じ特質を有している。サブシステム５１５は同じ追加要素を備えている。供給源ポンプ５５１が放出器４５０と溶剤供給源２４との間で機能的に連結している。保持タンク５７４が放出器４５０と供給装置５１との間で機能的に連結している。ＨＲＡスラリーが放出装置３３に入る際に背圧を受けることができれば、保持タンク５７４はベンチュリ原理に基づいて放出器が適切に機能できるような供給源ポンプ５５１の位置決めを可能にする。

図８は放出装置３３、１３３、２３３等の一実施形態である放出装置６３３を示している。放出装置６３３は更に放出装置全体で共用可能ないくつかの異なる要素及び特質をも備えている。放出装置はゲート口６８２を有するゲート６８０と、一連のホース区分６８３、６８５及び６８８と、ケージバルブ６９１と、注入口５７、６５７及び出口６３９を有する２つの注入リング５４、６５４とを備えている。ゲート６８０は放出装置の導管をミキサー出口３６で第２の攪拌装置１７に装着可能にする、第２の攪拌装置及び放出装置の双方と機能的に連結されたアダプタの役割を果たす。ゲート６８０は注入口７５７を有することが示されている。注入口５７、６５７及び７５７はＨＲＡ、発泡剤、又はその他の製品添加材の入口の可能な箇所の例である。使用可能なトリメタリン酸ナトリウム及び他のホスホン酸のようなその他の添加材には、同時に出願された共有の出願「ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＡＤＤＩＮＧ Ａ ＨＩＧＨ ＶＩＳＣＯＣＩＴＹ ＧＹＰＳＵＭ ＡＤＤＩＴＩＶＥ ＴＯ Ａ ＰＯＳＴ−ＭＩＸＥＲ ＡＱＵＥＲＯＵＳ ＤＡＳＰＥＲＳＩＯＮ ＯＦ ＣＡＬＣＩＮＥＤ ＧＹＰＳＵＭＳ」（代理人番号２３４９１０）、米国特許出願第 号により詳細に記載されている添加材が含まれる。リング５４、６５４及びゲート６８０は例えば図３及び図４に示すように複数の注入口を有するように構成可能である。ある実施形態では、リング５４、６５４を分離するホース区分６８５の長さは約１５インチ（約３８ｃｍ）〜約１６インチ（約４０ｃｍ）である。移送ライン４２又はその他の移送ラインはどの注入口にも接続可能である。ケージバルブ６９１は放出管６３３の長さに沿って位置を変更可能であり、放出管内での流れを制御することができる。本発明の放出装置及びシステムは共有の米国特許第６，４９４，６０９号に記載の要素及びサブシステムを組み込むことができる。

本発明の方法はＨＲＡ及び溶剤からＨＲＡスラリーを生成するステップを含んでいる。ＨＲＡスラリーの生成には更に付加的な化合物を含むことができる。溶剤は一般に少なくとも水が含まれる。付加的な化合物はＨＲＡ及び溶剤供給源からの流れの一方又は双方と共に添加可能である。付加的な化合物は更に単独又は他の化合物との組合せで別の流れで添加されることもできる。

ＨＲＡはこの分野では一般に公知であり、本発明のスラリー生成では適宜のどのＨＲＡも使用できる。適切なＨＲＡ及びその製造方法は例えば米国特許第３，５７３，９４７号に記載されている。ＨＲＡはボールミル又はその他の適宜の粉砕装置を使用して硫酸カルシウム二水和物をほぼ乾燥状態で粉砕することによって製造可能である。好ましくは、硫酸カルシウムは表面積全体を大きく保ちつつ、最小の粒子サイズを達成できるように、しかし生成されるスラリーが小さすぎて、例えば過度の粘度のような望ましくない特性を有することがないように粉砕される。本発明に使用されるＨＲＡはボールミル硬化促進材（ＢＭＡ）及び被覆硬化促進材（ＣＡ）とも呼ばれる。本発明に使用されるＨＲＡには、長期間にわたって保管される場合にＨＲＡの効力を保つことを補助するコーティングがなされている。ＨＲＡのコーティングはそれに限定されるものではないが、下記の化合物、すなわちショ糖、ブドウ糖等を含む糖質、でんぷん、ホウ酸、又は塩基を含む長鎖脂肪族カルボン酸を含むことができる。本発明に使用される耐熱硬化促進材は好ましくは耐熱特性を有しているが、ＨＲＡがどの種類の耐熱テストにも合格する必要はない。本発明に適用可能なＨＲＡは更に、硬化促進材の特性を向上させるために単数又は複数の乾燥ステップにかけられたコーティングされた硫酸カルシウム二水和物を含んでいる。このような硬化促進材の一例は耐候性硬化促進剤（ＣＳＡ）である。水溶液はＨＲＡの劣化を早めるので、これらの問題点を抑制するためにＨＲＡスラリーに添加材を加えることができる。ある実施形態では、ミズリー州のセントルイスのＳｏｌｕｔｉａ社から市販されているＤＥＱＵＥＳＴ（登録商標）ホスホン酸のような有機ホスホン酸が使用される。ＤＥＱＵＥＳＴ（登録商標）ホスホン酸の例にはＤＥＱＵＥＳＴ（登録商標）２０００、ＤＥＱＵＥＳＴ（登録商標）２００６、ＤＥＱＵＥＳＴ（登録商標）２０１６、ＤＥＱＵＥＳＴ（登録商標）２０５４、ＤＥＱＵＥＳＴ（登録商標）２０６０Ｓ、ＤＥＱＵＥＳＴ（登録商標）２０６６Ａ等が含まれる。ある実施形態では、ホスホン酸及び好ましくはトリメタリン酸ナトリウムのような化合物を含む１つ又は複数の亜リン酸の添加も利用できる。ＨＲＡスラリーの効力を保持する方法には、硫酸カルシウム二水和物、及び好ましくは標準的な硫酸カルシウム二水和物溶液を含む石膏溶液の使用も含まれる。当業者は本発明の教示内容及びこの分野で得られる知識に基づいて、所定の石膏の用途に適したＨＲＡの種類を特定することができよう。

本発明の方法は例えば図面を参照して記載したような本明細書に記載の１つ、又は複数のシステム、サブシステム、及び要素を利用することができる。しかし、これらの方法は様々なその他のシステム、サブシステム、及び要素を使用することができる。方法はこのようなシステム、サブシステム、及び要素に関連して記載されるが、このような記載は読み手が本発明を理解することを助けるためであり、添付の特許請求の範囲に開示された本発明を限定するものではない。加えて、１つ又は複数の追加の硬化促進材を使用することができる。このような硬化促進材の例には炭酸カリウム（ｐｏｔａｓｈ）、湿式石膏硬化促進材（ＷＧＡ）、耐候性硬化促進材（ＣＳＡ）、及び石膏の分野で知られているどの硬化促進材も含まれる。１つ又は複数の追加の硬化促進材が使用されるこれらの実施形態では、追加の硬化促進材を焼石膏ミキサーの水系分散剤に、又はミキサー外部、すなわち放出装置に添加することができる。ある実施形態では、顆粒及び／又は粉末形態の炭酸カリウムが追加の硬化促進材として使用される。

本発明の一態様では、ＨＲＡ及び溶剤が供給源２１及び２４から第１の攪拌装置１５へと投入され、その速度、容積及びその他のパラメータはメーター２７及び３０を用いてそれぞれ制御可能である。ある実施形態では、第１の攪拌装置へのＨＲＡ及び溶剤の投入はＨＲＡと溶剤を別個に計量するステップを含んでいる。ある実施形態では、第１の攪拌装置へのＨＲＡ及び溶剤の添加は連続的に行われる。ある実施形態では、米国特許第３，２６２，７９９号に記載されているものと同様の給送システム及び方法が用いられる。耐熱硬化促進材スラリーを調製し、これを放出装置内の焼石膏のポストミキサー水系分散剤へと投入する方法は、本発明に基づいて耐熱硬化促進材（ＨＲＡ）を第１の攪拌装置に投入するステップと、溶剤を第１の攪拌装置に添加するステップと、第１の攪拌装置内でＨＲＡと溶剤とを攪拌してＨＲＡスラリーを生成するステップと、第２の攪拌装置内で焼石膏の水系分散剤を生成するステップと、第２の攪拌装置から水系分散剤を放出装置へと放出するステップと、ＨＲＡスラリーを第１の攪拌装置から放出装置へと移送するステップとを含んでいる。ある実施形態では、ＨＲＡと溶剤とは別個に第１の攪拌装置に投入される。ある実施形態では、溶剤は水を含んでいる。ある実施形態では、溶剤はホスホン酸を含んでいる。ある実施形態では、溶剤は硫酸カルシウム二水和物を含む石膏溶液であり、石膏溶液は飽和可能である。

ある実施形態では、ＨＲＡスラリーの調製方法は、例えば攪拌装置が底部放出タンクを備えている場合は、第１の攪拌装置内で渦流の形成を中断するステップを含んでいる。この中断は第１の攪拌装置の内周の周りに配列された複数のそらせ板を用いて達成可能である。

ある実施形態では、方法の移送ステップはＨＲＡスラリーを放出装置にポンプで移送するステップを含んでいる。ある実施形態では、ポンプによる移送は容積移送式ポンプを使用して行われる。

ある実施形態では、添加されたＨＲＡ量及び添加された溶剤の量のうちの相当の比率が２４時間未満、１８時間未満、１２時間未満、６時間未満、３時間未満、２時間未満、１時間未満、３０分間未満、２５分間未満、２０分間未満、１５分間未満、１０分間未満、及び／又は５分間未満だけ第１の攪拌装置内に保持される。ある実施形態では、添加量の相当の比率は９９％、９８％、９７％、９６％、９５％、９０％、８５％、８０％、７５％、及び／又は５０％を超える。一般に、ＨＲＡスラリーの生成からそれが放出装置へと投入されるまでの時間は、ＨＲＡの劣化を最小限に抑えるように最短にされる。底部放出タンクのような先入れ先出し式の装置であっても、「先入れ」分のある一定の比率は攪拌又はその他の中断により装置内に残存することが当業者には理解されよう。

ある実施形態では、ＨＲＡスラリーは約３０％〜約６０％の固体比で生成される。ある実施形態では、ＨＲＡスラリーは約４０％〜約５０％の固体比で生成され、それによってＨＲＡスラリーは容積移送式ピストンポンプによって容易にポンプ投入可能になる。ＨＲＡの固体比が高いほど、ナイフで必要な硬化時間を達成するために石膏スラリー内にポンプ投入される必要があるスラリーの量は少なくなる。この硬化時間はプラントで使用される石膏岩の種類、転化された石膏二水和物と漆喰との焼成比、スラリーの水と漆喰との比、所定のプラントでのナイフまでのライン速度／距離、スラリーにされるまでのＨＲＡの効力、及び各プラントに特有のその他のいくつかの変数によって左右される。ボードラインの速度は変化し、ナイフからの距離は大幅に変化することがあるので、ミキサーからナイフまでの硬化時間も同様に変化する。したがって、ナイフでボードを硬化させるための硬化促進材の使用量は広範囲に変化することがある。使用される硬化促進材の量はケースバイケースで個々のプラント及び生産ラインごとに調整可能であることが当業者には理解されよう。

本発明による方法は、第１の攪拌装置１５からＨＲＡスラリーを放出装置３３に移送するステップを含んでおり、この放出装置では、水系分散剤が既に攪拌済みである石膏分散剤を調製するために使用可能な、例えばピンミキサー、多流ミキサー、ピンレスミキサー及び他のミキサーのような漆喰ミキサーである第２の攪拌装置から放出された焼石膏の水系分散剤にスラリーが投入される。重力移送が考えられるが、ＨＲＡスラリーを例えばポンプのような１つ又は複数の移送装置を援用して第１の攪拌装置１５から放出装置３３へと移動させることが可能である。ある実施形態では、ポンプは容積移送式ポンプであるが、それに加えて、又は代替として例えば遠心ポンプのようなその他のポンプも使用可能である。容積移送式ポンプの例には、容積移送式ピストンポンプ、ギヤポンプ及びペリスタルティックポンプが含まれる。第１の攪拌装置５と放出装置３３との間の移送ライン４２内でのＨＲＡスラリーの圧力は圧力計を用いて測定可能である。しかし、使用されるポンプが自己調整式のものならばそのような圧力計は必要ない。放出装置に入るスラリーの圧力は、背圧を最小限にし、ＨＲＡスラリーの効率的な移送を可能にするため、放出装置の内容物の圧力よりも高く保持されるものとする。ある実施形態では、放出装置内の圧力は約５〜約１５ｐ．ｓ．ｉ．である。圧力計は同時に出願された共有の出願「ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ ＦＯＲ ＡＤＤＩＮＧ Ａ ＨＩＧＨ ＶＩＳＣＯＣＩＴＹ ＧＹＰＳＵＭ ＡＤＤＩＴＩＶＥ ＴＯ Ａ ＰＯＳＴ−ＭＩＸＥＲ ＡＱＵＥＲＯＵＳ ＤＡＳＰＥＲＳＩＯＮ ＯＦ ＣＡＬＣＩＮＥＤ ＧＹＰＳＵＭ」（代理人番号２３４９１０）、米国特許出願第 号に記載されていると同様にシステムに組み込み、本発明の方法に利用可能である。ＨＲＡスラリーは注入リング５４と連結可能な注入口５７を経て放出装置３３へと放出可能である。ある実施形態では、ＨＲＡスラリーは放出装置３３への多重の流入が可能であるように、複数の分岐へと分割される。このような多重流入は注入リング５４内に複数の入口、例えば５７、５７’、５７”を備えることによって達成可能である。ある実施形態では、ＨＲＡスラリーは放出装置３３の水系分散剤中に投入される前に、例えば発泡剤のような１つ又は複数の添加材と混合される。このような混合はＨＲＡスラリー９３及びその他の添加材９６の流入用のＴ字管９０を用いて達成可能である。ある実施形態では、ＨＲＡスラリーと１つ又は複数の追加の添加材とは放出装置への注入点から約３インチ（約７．６２ｃｍ）のポイントで混合される。ある実施形態では、ＨＲＡは放出装置と機能的に連結するピンチバルブの下流で放出装置へと移送される。ある実施形態では、リグニン、硫化ナフタリン又はその他の適宜の分散剤のような分散剤が放出装置に添加される。

特定の石膏製品向けに複数の放出装置を使用可能である。例えば、意図する製品が壁板であり、上下の圧縮層が望まれる場合は、第２の、及び第３の放出装置、すなわち圧縮層抽出装置１３３、２３３を備えることができる。ある種の壁板製品、並びに天井タイルのようなその他のボード製品については、単一の圧縮層だけが貼られている共有の係属中の米国特許出願第１０／８０４，３５９号を参照されたい。ある実施形態では、ＨＲＡスラリーを第１の攪拌装置１５から放出装置３０、１３３及び２３３に移送するために別個の供給装置５１、１５１及び２５１が使用される。別の実施形態では、ＨＲＡスラリーを３つのすべての放出装置に移送するための単一の供給装置３０が備えてある。更に別の実施形態では、放出装置３３用には供給装置５１が使用され、放出装置１３３及び２３３用には供給装置１５１が使用される。供給装置の数又は有無にかかわらず、ＨＲＡスラリーは移送ラインの分流を可能にする乳房状部材、Ｔ字管、マニホルド、又はその他の装置を使用して分流移送ラインへと分割可能である。特定の分流ラインへのＨＲＡスラリーの流れの制御はバルブ又は同じ機能の他の部材を用いて制御可能である。

ＨＲＡスラリーは一般に放出装置内の分散剤の流れに対して垂直な流れでポストミキサー水系分散剤に投入される。しかし、他の方向でのＨＲＡスラリーの投入も可能である。水系分散剤への最適な取り込みのため、ＨＲＡスラリーは放出出口３９よりもミキサー出口３６の近く又はできるだけ近くで放出装置内に投入される。ある実施形態では、投入はミキサー出口３６から約２．５インチ（約６．４ｃｍ）〜３インチ（約７．６２ｃｍ）のポイントで行われる。ある実施形態では、投入はミキサー出口から約１インチ（約２．５４ｃｍ）のポイントで行われる。一般に、放出装置内の下流にＨＲＡスラリーの投入ポイントを移動することで硬化の加速が遅延することに役立つ。

第１の、例えば底の、及び第２の、例えば上の圧縮層を有する壁板製品を製造するために本発明の方法を使用する場合、各々の圧縮層放出装置１３３、２３３は下記の１つ又は複数、すなわちホース及びリング、例えば１５４、２５４を含み、及び／又は機能的に連結することができる。適切な硬化をもたらすためのＨＲＡスラリーの百分比はボードの圧縮層に施される水系スラリーの量に左右される。例えば、主石膏スラリーの１０％、すなわち第２の攪拌装置１７からの水系分散剤が第１の、例えば底の圧縮層に施される場合、好ましくはＨＲＡの約１０％が底の放出装置１３３を通して底の圧縮層へと向けられる。第２の、例えば上の圧縮層が使用される場合は、ＨＲＡスラリーの割合はこの場合も好ましくは上の圧縮層に施される石膏スラリーの百分比とほぼ適合する。第２の攪拌装置１７からの石膏スラリーの百分比は一般に約５％〜約２０％の範囲にある。上面及び底面並びに前面及び後面という用語、及びその他の同様の用語は言及しようとする石膏製品の向きに対する相対用語である。例示目的に過ぎないが、底面とは第１の紙面、すなわち石膏ミキサーの下を移動するカバーシート及び第１の紙面に施される圧縮層のことである。上面とは主放出装置３３を通して石膏スラリーを添加した後に底面に施される第２の紙面、並びに第２の紙面に施される圧縮層のことである。

ある実施形態では、第１の攪拌装置１５は底部放出攪拌タンクを備え、攪拌ステップは攪拌タンクを利用する。このような実施形態では、底部放出攪拌タンクは更に攪拌機を備え、攪拌ステップはＨＲＡと溶剤との攪拌を含むことができる。底部放出タンク３２０の実施例は図５に示され、本明細書に記載されている。

ある実施形態では、方法は第１の攪拌装置として放出器を使用し、攪拌ステップは放出器の使用を含んでいる。例示的な放出器サブシステム４１５、５１５を使用可能であり、図６及び図７にそれぞれ図示されている。方法が放出器４５０と、放出器の上流の供給装置５５１としてポンプとを使用する場合、生成されるＨＲＡスラリーは最初に保持タンク５７４に移送され、その後、供給装置５１で放出装置３３に投入される。保持タンクを使用することによって、放出器４５０が適正に動作するための適切な圧力が保たれる。本明細書に記載のどの方法も、ＨＲＡスラリーがタンク内にある時間が最小限であるならばＨＲＡスラリー用の保持タンク５７４も含むことができる。ある実施形態では、ＨＲＡスラリーは約１０分間未満だけタンク内に保持される。

本発明のシステム及び方法は、分散剤が漆喰ミキサー、すなわち第２の攪拌装置１７を出た後までＨＲＡスラリーの投入を遅らせることによって焼石膏の水系分散剤の硬化を遅らせる利点がある。ある実施形態では、この方法によって漆喰ミキサーに添加する水が少なくて済み、その結果、水−漆喰比が低くなるが、それは、第２の攪拌装置内部１８に硬化促進材がないのでミキサー内で硬化するからである。この方法及びシステムは生成されたＨＲＡスラリーを放出装置内に投入する代わりに、又はそれに加えて、第２の攪拌装置１７に直接投入することも企図している。

本明細書で引用されている刊行物、特許出願及び特許を含むすべての参考文献は、各参考文献が本明細書に参照として組み込まれ、本全体が開示されているものと個々に、かつ特に指摘されているかのように同じ範囲にわたって本明細書に組み込まれている。

本発明の記載の文脈、特に特許請求の範囲の文脈における不定冠詞「ａ」及び「ａｎ」と定冠詞「ｔｈｅ」及びその他の同様の記載は、本明細書で別途に指摘されているか、文脈上明らかに矛盾している場合を除いては単数と複数の双方を含むと解釈されたい。「備える」、「有する」、「含む」及び「含有する」という用語は別途に指摘されていない限り、非限定的な用語、すなわち「限定されるものではないが、〜を含む」と解釈されたい。本明細書の数値範囲の言及は本明細書で別途指摘されない限りは、その範囲内の各々の別個の数値を個々に言及することの省略方法として示されていると単に意図され、各々の別個の数値は本明細書で個々に言及されているかのように明細書に組み込まれている。本明細書に記載のすべての方法は、本明細書で別途に指摘され、又は文脈上明らかに矛盾するものでない限りは、いずれかの適宜の順序で実施可能である。本明細書に記載の、例えば「のような」のようないずれかの例、又はすべての例、又は例示用の言語は本発明をより明解に示すことを意図したものであり、別途特許請求されていない限り、本発明の範囲を限定するものではない。明細書中のどの言語も本発明の実施に際して不可欠な非特許請求の範囲の要素を示すものと解釈されたい。

本発明を実施するための知られている最良の形態を含む、本発明の好ましい実施形態が本明細書に記載されている。これらの好ましい実施形態の変化形態はこれまでの記載を読めば当業者には明らかであろう。発明者は当業者がこれらの変形形態を適宜に用いることを期待し、発明者は本発明が本明細書の記載以外にも実施されることを意図するものである。したがって、本発明は適用法が許す限り本明細書に添付の特許請求の範囲に記載の対象のすべての修正及び同等の対象を含むものである。更に、可能なすべての変形形態中の上記の要素のどのような組合せも、本明細書で別途指摘され、又は文脈上明らかに矛盾しない限りは本発明に包含されるものである。

耐熱硬化促進材スラリーを調製し、硬化促進材スラリーを焼石膏のポストミキサー水系分散剤に添加するシステムの一実施形態の概略平面図である。 耐熱硬化促進材スラリーを調製し、硬化促進材スラリーを焼石膏のポストミキサー水系分散剤に添加するシステムの別の実施形態の概略平面図である。 耐熱スラリー注入サブシステムの一実施形態の概略横断面図である。 耐熱スラリー注入サブシステムの別の実施形態の概略横断面図である。 耐熱スラリー注入サブシステムの一実施形態の部分斜視図である。 耐熱スラリー注入サブシステムの別の実施形態の部分斜視図である。 耐熱スラリー注入サブシステムの更に別の実施形態の部分斜視図である。 ミキサー及び放出装置の部分斜視図である。

Claims (52)

1. 耐熱硬化促進材スラリーを調製し、前記スラリーを放出装置内の焼石膏のポストミキサー水系分散剤に投入する方法であって、
   耐熱硬化促進材（ＨＲＡ）を第１の攪拌装置に投入するステップと、
   前記第１の攪拌装置に溶剤を添加するステップと、
   前記ＨＲＡ及び溶剤を前記第１の攪拌装置内で攪拌して前記ＨＲＡスラリーを生成するステップと、
   前記焼石膏の水系分散剤を第２の攪拌装置内で生成するステップと、
   前記焼石膏の水系分散剤を前記第２の攪拌装置から放出装置に放出するステップと、
   前記ＨＲＡスラリーを前記第１の攪拌装置から前記放出装置へと移送するステップとを含む方法。
2. 前記ＨＲＡと溶剤とは別個に前記第１の攪拌装置に投入される請求項１に記載の方法。
3. 前記溶剤は水を含んでいる請求項１に記載の方法。
4. 前記溶剤はホスホン酸を含んでいる請求項１に記載の方法。
5. 前記溶剤は硫酸カルシウム二水和物溶液である請求項１に記載の方法。
6. 前記硫酸カルシウム二水和物溶液は飽和している請求項５に記載の方法。
7. 前記第１の攪拌装置内で渦流の形成を中断するステップを更に含む請求項１に記載の方法。
8. 前記中断するステップは前記第１の攪拌装置の内周の周りに配列された複数のそらせ板を用いて達成される請求項７に記載の方法。
9. 前記移送するステップは前記ＨＲＡスラリーを前記放出装置にポンプで移送するステップを含む請求項１に記載の方法。
10. 前記ポンプで移送するステップは容積移送式ポンプの使用を含む請求項９に記載の方法。
11. 前記第１の攪拌装置へ前記ＨＲＡ及び溶剤を投入するステップは前記ＨＲＡと溶剤を別個に計量するステップを含む請求項１に記載の方法。
12. 前記第１の攪拌装置への前記ＨＲＡ及び溶剤の添加が連続的に行われる請求項１に記載の方法。
13. 添加されたＨＲＡ量及び添加された溶剤の量のうちの相当の比率が１５分間未満前記第１の攪拌装置内に保持される請求項１に記載の方法。
14. 添加されたＨＲＡ量及び添加された溶剤の量のうちの相当の比率が１０分間未満前記第１の攪拌装置内に保持される請求項１に記載の方法。
15. 添加されたＨＲＡ量及び添加された溶剤の量のうちの相当の比率が５分間未満前記第１の攪拌装置内に保持される請求項１に記載の方法。
16. 前記相当の比率が９９％を超える請求項１４に記載の方法。
17. 前記相当の比率が９５％を超える請求項１４に記載の方法。
18. 前記相当の比率が９０％を超える請求項１４に記載の方法。
19. 前記相当の比率が７５％を超える請求項１４に記載の方法。
20. 前記水系分散剤を第２の放出装置へと放出するステップを更に含む請求項１に記載の方法。
21. 前記ＨＲＡスラリーは放出装置へと流入する前に発泡剤と混合される請求項１に記載の方法。
22. 前記移送するステップは複数のポンプで移送するステップを含み、前記ＨＲＡスラリーがポンプ移送される各放出装置ごとにポンプが備えられる請求項１に記載の方法。
23. 前記移送するステップはＨＲＡスラリーを複数の放出装置へと配分するために、乳房状部材、マニホルド、Ｔ字管、バルブ、及びホースからなる群から選択された少なくとも１つの装置の利用を含む請求項１に記載の方法。
24. 前記生成されるＨＲＡスラリーの固体比率は約３０％〜約６０％である請求項１に記載の方法。
25. 前記生成されるＨＲＡスラリーの固体比率は約４０％〜約５０％である請求項１に記載の方法。
26. 前記第１の攪拌装置は底部放出攪拌タンクを備え、前記攪拌するステップは前記攪拌タンクの使用を含む請求項１に記載の方法。
27. 前記底部放出攪拌タンクは更に攪拌機を備え、前記攪拌するステップは前記ＨＲＡと溶剤との攪拌ステップを含む請求項２６に記載の方法。
28. 前記第１の攪拌装置は放出器を備え、前記攪拌するステップは前記放出器の使用を含む請求項１に記載の方法。
29. 前記移送するステップは前記ＨＲＡスラリーを前記放出装置に移送する前に保持タンクに移送するステップを含む請求項２８に記載の方法。
30. 前記ＨＲＡは前記放出装置に対してほぼ垂直に投入される請求項１に記載の方法。
31. 前記放出装置の内容物を可動カバーシート上に放出するステップを更に含む請求項１に記載の方法。
32. 前記放出された内容物に第２のカバーシートを被せるステップを更に含む請求項３１に記載の方法。
33. 前記シートと堆積した内容物を乾燥するステップを更に含む請求項３２に記載の方法。
34. 耐熱硬化促進材（ＨＲＡ）スラリーを放出装置内で焼石膏のポストミキサー水系分散剤に投入する方法であって、
    前記水系分散剤を第２の攪拌装置から放出装置へと放出するステップと、
    前記ＨＲＡスラリーを前記放出装置へと投入するステップとを含む方法。
35. 耐熱硬化促進材（ＨＲＡ）スラリーを生成し、前記スラリーを焼石膏のポストミキサー水系分散剤に添加するシステムであって、
    ＨＲＡ供給源と、
    溶剤供給源と、
    第１の攪拌装置と、
    前記第１の攪拌装置と機能的に連結する供給源と、
    第２の攪拌装置と、
    前記第２の攪拌装置の出口と機能的に連結する放出装置と、
    供給装置とを備え、
    前記第１の攪拌装置及び前記放出装置が前記供給装置と機能的に連結するシステム。
36. 前記ＨＲＡ及び溶剤の前記第１の攪拌装置への流入をそれぞれ制御するための第１及び第２のメーターを更に備える請求項３５に記載のシステム。
37. 前記第１の攪拌装置の内周の周囲に配列された複数のそらせ板を更に備える請求項３５に記載のシステム。
38. 前記供給装置はポンプからなる請求項３５に記載のシステム。
39. 前記ポンプは容積移送式ポンプからなる請求項３８に記載のシステム。
40. 前記供給装置は前記第１の攪拌装置と前記放出装置との間に機能的に連結される請求項３５に記載のシステム。
41. 前記第１の攪拌装置は前記供給装置と前記放出装置との間に機能的に連結される請求項３５に記載のシステム。
42. 前記第１の攪拌装置と前記放出装置との間に機能的に連結された保持タンクを更に備える請求項３５に記載のシステム。
43. 前記第２の攪拌装置の第２の出口と機能的に連結された第２の放出装置を更に備える請求項３５に記載のシステム。
44. 前記第１の攪拌装置と前記第２の放出装置との間に機能的に連結された第２のポンプを更に備える請求項４３に記載のシステム。
45. 乳房状部材、マニホルド、Ｔ字管、バルブ及びホースからなる群から選択された少なくとも１つの部材を備えるサブシステムを更に備える請求項４３に記載のシステム。
46. 前記放出装置は前記供給装置と機能的に連結された複数の入口を有するリングを備える請求項３５に記載のシステム。
47. 前記放出装置は前記ポンプと機能的に連結している複数の入口を有するリングを備える請求項３５に記載のシステム。
48. 前記システムは前記放出装置及び第１の攪拌装置と機能的に連結している移送ラインを備え、前記移送ラインは前記放出装置内に挿入されたニードルを介して前記放出装置と機能的に連結している請求項３５に記載のシステム。
49. 前記システムは移送ラインと乳房状部材又はマニホルドとを備え、前記ＷＧＡを複数の入口に供給可能にするために、前記供給装置、移送ライン、乳房状部材又はマニホルド及びリングが機能的に連結している請求項４７に記載のシステム。
50. 前記ＨＲＡスラリー及び発泡溶液が前記放出装置に入る前にこれらを攪拌可能にするように配置されたＴ字管を更に備える請求項３５に記載のシステム。
51. 前記システムは更に移送ラインと機能的に連結している圧力計を備え、前記移送ラインは前記放出装置と機能的に連結している請求項３５に記載のシステム。
52. 移送ラインと機能的に連結している圧力計を更に備え、前記移送ラインは前記第２の放出装置と機能的に連結している請求項４３に記載のシステム。

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