JP2019527638A - 繊維強化コンクリートパネルを製造する連続方法 - Google Patents

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    • B01F27/60—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a horizontal or inclined axis
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

連続方法であって、水（７）とセメント質粉体（５）を混合してスラリー（３）を形成することと、シングルパス横型連続ミキサー（３２、１３２）内でスラリー（３）および強化繊維（３４）を混合して繊維スラリー混合物（３６、４６）を形成することであって、ミキサー（３２）が、強化繊維入口ポート（７４Ｂ、１３４Ａ）を有する細長い混合チャンバ（６２、１６３）を含み、および繊維入口ポート（７４Ｂ、１３４Ａ）の上流には、水およびセメント質粉体を１つの流れとして共に導入するための入口ポート（７４Ａ）、または水および乾燥セメント質粉体を別個の流れとして別個にチャンバ（６２、１６３）、チャンバ（６２、１６３）内の回転水平シャフト（８８、１２９）、繊維（３４）とスラリー（３）を混合するためのチャンバ（６２、１６３）の一部の中へ導入するための少なくとも２つの入口ポート（１０５Ａ、１０７Ａ）がある、形成することと、繊維スラリー混合物を混合物出口に移動させることと、繊維スラリー混合物を混合物出口（７８Ａ、１３６Ａ）から排出することと、繊維スラリー混合物を移動表面上に形成して硬化することと、硬化した混合物（３６、４６）を繊維強化コンクリートパネル（５５）に切断することと、パネル（５５）を移動表面から取り出すことと、を含む、方法。【選択図】図１０

Description

関連出願の相互参照
本出願は、同時係属中の、２０１６年８月５日に出願された、ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳ ＭＩＸＥＲ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＭＩＸＩＮＧ ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＦＩＢＥＲＳ ＷＩＴＨ ＣＥＭＥＮＴＩＴＯＵＳ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳと題された、米国仮特許出願第６２／３７１，５７８号、
２０１６年８月５日に出願された、ＨＥＡＤＢＯＸ ＡＮＤ ＦＯＲＭＩＮＧ ＳＴＡＴＩＯＮ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＣＥＭＥＮＴＩＴＯＵＳ ＰＡＮＥＬ ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮと題された、米国仮特許出願第６２／３７１，５６９号、
２０１６年８月５日に出願された、Ａ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＦＩＢＥＲ ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＵＳＩＮＧ Ａ ＭＵＬＴＩ−ＳＴＡＧＥ ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳ ＭＩＸＥＲと題された、米国仮特許出願第６２／３７１，５９０号に関連し、
全て、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本発明は、連続工程で繊維補強セメント質材料を生産する方法を開示する。
Ｄｕｂｅｙらの米国特許第６，９８６，８１２号は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれ、構造用セメントパネル（ＳＣＰ）生産ライン、または硬化性スラリーが建築パネルまたはボードの生産に使用される同様の用途での使用のためのスラリー送給装置を特徴とする。この装置は、スラリーの供給が保持されるニップを形成するために互いに近接して略並列の関係で配置された主計量ロールおよび随伴ロールを含む。どちらのロールも、好ましくは同じ方向に回転し、よって、スラリーは、ニップから計量ロールの上に引き出され、ＳＣＰパネル生産ラインの移動ウェブ上に堆積される。スラリーの所望の厚さを維持するために、厚さ制御ロールが、主計量ロールに近接して動作可能に設けられる。
Ｇｅｏｒｇｅらの米国特許第７，５２４，３８６（Ｂ２）号は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれ、セメント質粉体および液体の湿潤スラリーを形成するための縦型混合チャンバを有する湿式ミキサーを用いるプロセスを開示している。縦型混合チャンバは、必要とされる混合量を提供して、混合滞留時間内で、完全に混合された均一の薄いスラリーを提供するように設計され、十分なスラリーの供給が、関連するセメントパネル生産ラインの連続運転を可能にする。セメント質粉体および水をチャンバのスラリー混合エリアに供給するための重力ミキサー手段もまた、開示されている。ＳＣＰパネルの調製において、重要な工程は、セメント質粉体を混合して、スラリーを形成することである。次いで、スラリーをチャンバの底部から引き出し、キャビティポンプを通してスラリー送給装置に圧送する。典型的な従来の連続セメントミキサーは、コンクリートスラリーを混合および圧送するために建設業界において使用される、Ｍ−ＴＥＣ ＧｍｂＨ、Ｎｅｕｅｎｂｕｒｇ、Ｇｅｒｍａｎｙ製のＤＵＯ ＭＩＸ２０００連続セメントミキサーである。
Ｇｅｏｒｇｅらの米国特許第７，５１３，９６３（Ｂ２）号は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれ、湿式ミキサー装置およびその使用方法を開示し、ミキサーは、セメント質スラリーおよび水の湿潤スラリーを形成するための縦型混合チャンバを有する。縦型混合チャンバは、必要とされる混合量を提供して、混合滞留時間内で、完全に混合された均一の薄いスラリーを提供するように設計され、十分なスラリーの供給が、関連するセメントパネル生産ラインの連続運転を可能にする。粉体および水の予備混合なしでチャンバのスラリー混合エリアへのセメント質粉体および水の別個の供給ための重力送給もまた、開示されている。
Ｄｕｂｅｙらの米国特許第８，０３８，７９０号は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれ、耐震壁、フローリング、およびルーフィングシステムで使用するための骨組みに締結するときに、合板および配向性ストランドボードによって提供される横方向および剪断負荷に等しい横方向および剪断負荷に抵抗するための構造用セメントパネルを開示している。このパネルは、他の構造用セメントパネルと比較して低減された熱伝達を提供する。このパネルは、硫酸カルシウムアルファ半水化物、水硬性セメント、被覆膨張パーライト粒子充填剤、任意選択の追加的な充填剤、活性ポゾラン、および石灰の水様混合物が硬化することによって生じる連続相のうちの１つ以上の層を用いる。この被覆パーライトは、１−５００ミクロンの粒子サイズ、２０−１５０ミクロンの中位径、および０．５０ｇ／ｃｃ未満の有効粒子密度（比重）を有する。このパネルは、繊維、例えば耐アルカリ性ガラス繊維によって強化される。
Ｄｕｂｅｙらの米国特許出願公開第２００５／００６４１６４号は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれ、構造用セメント質パネルを生産するための多層プロセスを開示しており、該プロセスは、（ａ）移動ウェブを提供することと、（ｂ）（ｉ）個々の遊離繊維の第１の層をウェブ上に堆積させ、続いて、硬化性スラリーの層をウェブ上に堆積させること、および（ｉｉ）硬化性スラリーの層をウェブ上に堆積させること、のうちの１つを行うことと、（ｃ）個々の遊離繊維の第２の層をウェブ上に堆積させることと、（ｄ）該個々の遊離繊維の第２の層をスラリーの中へ能動的に埋設して、スラリー全体に分散させることと、（ｅ）所望の数の硬化性繊維強化スラリーの層が得られ、よって、繊維がパネルの全体に分散されるまで、工程（ｉｉ）〜（ｄ）を繰り返すことと、を含む。また、該プロセスによって生産される構造用パネル、該プロセスによる構造用セメント質パネルの生産に適切な装置、および複数の層を有する構造セメント質パネルもまた提供され、各層は、硬化性スラリーの層を移動ウェブ上に堆積させること、繊維をスラリー上に堆積させること、および各層が隣接層と一体的に形成されるようにスラリー中に繊維を埋設することによって作成される。
Ｃｈｅｎらの米国特許出願公開第２００６／００６１００７号は、セメント質物品を押し出すための方法および装置を開示している。この押し出し機は、ケースを含み、その中には、回転可能に載置された一対の相互嵌合自己ワイピングスクリューを有する。スクリューは、様々な送給手段を通して提供される繊維セメントの成分を混合して練り、実質的に均一なペーストを形成し、ダイを通してペーストに力を加えて、鋳造に適した未硬化のセメント質押し出し物を形成する。押し出しのためのセメント質混合物は、非常に粘性があり、かつセメント質パネル生産ライン上の形成アセンブリを通したショットクリートまたは堆積等の用途に適切ではない。
繊維強化セメント質スラリーを生産するための現在の最先端の混合技術は、典型的に、業界標準バッチミキサーの使用を含み、該バッチミキサーの中では、強化繊維を含む原材料が、最初に加えられ、次いで、数分間混合されて、繊維がランダムに分散したスラリー混合物を得る。回転ドラムおよび回転パンミキサーは、繊維強化セメント質スラリー混合物を調製するために一般的に使用される、コンクリートミキサーの例である。現在の最先端のコンクリートミキサーおよび繊維強化セメント質スラリー混合物を生産するための混合技術のいくつかの主要な制限および欠点としては、以下が挙げられる。
バッチミキサーにおける混合運転が連続的ではなく、したがって、連続パネル生産ラインの事例にあるようなスラリーの連続供給が必要である場合における適用をさらに困難にしている。
十分にブレンドされた均一なスラリー混合物を得るためのバッチミキサーの混合時間が、典型的に、数分程度と非常に長い。
バッチミキサーには大量の繊維が一度に加えられるので、混合運転中に繊維が塊状および球状になることをもたらす。
バッチ混合プロセスに関係する混合時間がより長いため、強化繊維に損傷を与え、破壊する傾向がある。
バッチミキサーは、急速硬化性セメント質材料の取り扱いに関して、あまり有用かつ実用的ではない。
高い強化繊維濃度を有するセメント質パネル用のスラリーを生産するための単層プロセスに対する必要性が存在する。したがって、連続パネル生産ラインに供給するために、ガラス繊維またはポリマー繊維等の強化繊維を含有する十分な混合流体セメント質スラリーの供給を確実にする、改善された湿式混合装置に対する必要性が存在する。連続セメント質パネル製造ラインでの使用のためのスラリーを提供するために、適切なレオロジーおよび十分な流動性のスラリーを結果としてもたらすように、ミキサー内のセメント質反応性粉体、強化繊維、および水の混合の程度を提供することが望ましい。
本発明は、本明細書では繊維強化セメントパネル、または繊維強化セメント系パネルとも呼ばれる、繊維強化コンクリート（ＦＲＣ）パネルを調製するための方法を特徴とする。現在の最先端のコンクリートミキサーの制限および欠点を考慮すると、本発明のいくつかの目的は、以下のようになる。
連続方法である繊維強化コンクリートパネル製品の形成を容易にする製造プロセスを開発する。
単一の均一層において繊維強化コンクリートパネル製品の形成を容易にする製造プロセスを開発する。
厚さおよび表面公差を補正し、それにより時間および費用がかかるパネル仕上げ作業の必要性を排除するために、繊維強化コンクリートパネル製品の形成を容易にする製造プロセスを開発する。
別個の強化繊維が、パネル全体を通してランダムかつ均一に分散される、繊維強化コンクリートパネル製品の形成を容易にする製造プロセスを開発する。
非常に速いライン速度での繊維強化コンクリートパネル製品の形成を容易にする製造プロセスを開発する。
スクリム、布地、構造用積層板等の表面強化材を追加する能力を含む、異なる独自の複合設計および強化オプションを有する繊維強化コンクリートパネル製品の形成を容易にする製造プロセスを開発する。
現在の最先端の製造工程と比較して著しく低いコストでの繊維強化コンクリートパネル製品の形成を容易にする製造プロセスを開発する。
本発明は、繊維強化コンクリートパネルを調製するための連続方法を提供し、方法は、
水とセメント質粉体を混合してセメント質スラリーを形成することと、
セメント質スラリーと強化繊維をシングルパス横型連続ミキサー内で混合して、繊維スラリー混合物を形成することであって、
横型連続ミキサーが、
内部側壁を有する横型（典型的に円筒）筐体によって画定された細長い混合チャンバと、
強化繊維を混合チャンバの中へ導入するための少なくとも１つの繊維入口ポートであって、
少なくとも１つの繊維入口ポートの上流には、（ａ）水およびセメント質粉体を１つの流れとして共に導入するための少なくとも１つの入口ポート、または（ｂ）水および乾燥セメント質粉体を別個の流れとして別個にチャンバの中へ導入するための少なくとも２つの入口ポートがある、少なくとも１つの繊維入口ポートと、
ミキサーによって生産された繊維強化セメント質スラリー混合物を排出するための、横型筐体の第２の排出端区分にある繊維スラリー混合物出口ポートと、
原材料供給物から混合チャンバの中へ導入された任意の空気を除去するための通気ポートと、
横型連続ミキサーの一端から横型連続ミキサーの他端まで横断する細長い混合チャンバ内に載置された回転水平配向シャフトと、を備え、
セメント質スラリーと強化繊維が、強化繊維およびセメント質スラリーを混合し、かつ混合されているセメント質スラリーと強化繊維を繊維スラリー混合物出口に移動させるための混合チャンバの一部の中で混合され、
強化繊維およびセメント質スラリーを混合し、かつ混合されているセメント質スラリーと強化繊維を繊維スラリー混合物出口に移動させるための混合チャンバの一部の中のシャフトが、（１）オーガおよび（２）一定間隔かつシャフトから延在するように異なる円周方向の場所でシャフト上に載置された複数の混合パドルからなる群から選択される少なくとも１つの混合要素を備え、少なくとも１つの混合要素が、筐体内でシャフトを中心として回転し、
セメント質スラリーと繊維が、約５秒〜約２４０秒、好ましくは１０秒〜１８０秒、より好ましくは１０秒〜１２０秒、最も好ましくは１０秒〜６０秒の平均混合滞留時間にわたって横型繊維スラリーミキサーの混合チャンバ内で混合され、一方で、少なくとも混合要素が、剪断力を印加し、中央回転シャフトが、混合中に、３０ＲＰＭ〜４５０ＲＰＭ、より好ましくは４０ＲＰＭ〜３００ＲＰＭ、最も好ましくは５０ＲＰＭ〜２５０ＲＰＭで回転する、形成することと、
繊維スラリー混合物を横型ミキサーから排出することであって、
真水、セメント質粉体、および繊維が、ミキサーからの繊維スラリー混合物中の水、セメント質粉体、および繊維の混合物の排出と同時にミキサーに送給される、排出することと、
繊維スラリー混合物をパネル生産ラインの移動表面上に０．２５インチ〜２インチの厚さ、好ましくは０．２５インチ〜１インチの厚さ、より好ましくは０．４インチ〜０．８インチの厚さ、典型的に０．４０インチ〜０．７５インチの厚さの層として均一に堆積させる形成アセンブリ（好ましくは「ヘッドボックス」）に送給することと、
繊維スラリー混合物を移動表面上でレベリングすることと、
繊維スラリー混合物を移動表面上で硬化させることを可能にすることと、
硬化した繊維スラリー混合物をパネルに切断し、パネルを移動表面から取り出すことと、を含み、繊維スラリー混合物の追加の層が、繊維スラリー混合物の堆積された層の上に堆積されない、方法。
横型連続ミキサーシャフトは、ミキサーが運転中であるときにシャフトの回転を達成するために、駆動機構および駆動モーターに接続され、水平配向シャフトは、駆動機構および駆動モーターに外部接続される。
本明細書に開示される方法は、バッチ方法とは対照的に、連続方法である。連続方法において、最終製品を製造するために必要とされる原材料は、計量され、最終製品が生産されている速度（マスバランス）に等しい速度、つまり、プロセスにおける原材料送給の流れおよびプロセスの外への最終製品の流れが同時になる速度で連続的に送給される。バッチ方式では、最終製品を製造するために必要とされる原材料を、最初に、大量に組み合わせて、適切な容器に貯蔵するための混合物の大きいバッチを調製し、続いて、この混合物のバッチを、貯蔵容器から引き出して、最終製品の複数の部分を生産する。
本発明の方法は、移動ウェブを支持するコンベアタイプフレーム上に多くて単層の繊維強化セメント質成分を有するセメント質パネルを連続的に生産する。横型ミキサーは、フレームと運転上の関係にあり、フレームと運転上の関係にある第１のスラリー送給ステーション（好ましくはヘッドボックス）に繊維スラリー混合物を排出するように構成され、かつ移動ウェブ上で硬化している繊維含有セメント質スラリーの層を堆積させるように構成されている。好ましくは、移動表面（移動ウェブ）は、１分当たり１フィート〜１００フィート、より好ましくは１分当たり５フィート〜５０フィートの速度で移動する。これは、粘性セメント系混合物を利用する従来のセメント押し出しプロセスよりも実質的に速い。典型的に、繊維スラリー混合物は、幅４〜８フィートのパネルについて、１分当たり約０．１０−２５立方フィートの速度で堆積する。セメント系製品を生産するこの方法はまた、業界で用いられている典型的な押し出し製造プロセスよりもはるかに速い。繊維スラリー混合物は、移動ウェブ上を進行するようにレベリングおよび硬化する。下流は、硬化した繊維スラリー混合物をセメントボードに切断するための装置である。
横型ミキサーから排出された繊維スラリー混合物は、高さ４インチかつ直径２インチのパイプを使用したスランプ試験に従って測定されたときに、４インチ〜１１インチのスランプを有する。横型ミキサーから排出された繊維スラリー混合物はまた、２０ＲＰＭの速度で動作するＳｐｉｎｄｌｅ ＨＡ４アタッチメント付きのブルックフィールド粘度計モデルＤＶ−ＩＩ＋ Ｐｒｏを使用して測定したときに、４５０００センチポアズ未満、好ましくは３００００センチポアズ未満、より好ましくは１５０００センチポアズ未満、および最も好ましくは１００００センチポアズ未満の粘度も有する。典型的に、結果として生じる繊維スラリー混合物は、少なくとも１５００センチポアズの粘度を有する。
繊維スラリー混合物はまた、典型的に、可塑剤および超可塑剤も含む。可塑剤は、一般に、製紙業界による副生成物であるリグノスルホン酸塩から製造される。超可塑剤は、一般に、スルホン化ナフタレン縮合物もしくはスルホン化メラミンホルムアルデヒド、カゼインから、またはポリカルボキシルエーテルに基づいて製造されている。本繊維スラリー混合物は、好ましくは、増粘剤、または材料の粘度を実質的に増加させる他の添加剤を含まない。
結果として生じる本発明の繊維スラリー混合物は、押し出しプロセスで使用されるセメント質混合物とは異なる。かかる押し出し混合物は、高さ４インチかつ直径２インチのパイプを使用したスランプ試験に従って測定したときに、０インチ〜２インチのスランプを有し、また、５００００センチポアズを超える、より典型的には１０００００センチポアズを超える、最も典型的には２０００００センチポアズを超える粘度を有する。押し出し混合物はまた、一般に、本発明の繊維スラリー混合物中に存在する減水剤および超可塑剤を含まない。上述のように、可塑剤は、一般に、製紙業界による副生成物であるリグノスルホン酸塩から製造される。超可塑剤は、一般に、スルホン化ナフタレン縮合物もしくはスルホン化メラミンホルムアルデヒドから、またはポリカルボキシルエーテルに基づいて製造されている。
方法において水およびセメント質材料の混合は、セメント質スラリーを形成する第１のミキサー内で起こり得る。次いで、セメント質スラリーと繊維の混合は、第２の繊維スラリーミキサー内で起こる。
これに代えて、水とセメント質材料と繊維との混合は、組み合わせ連続ミキサーを使用するシングルユニット運転で組み合わせられ得、ミキサーの第１の区分は、全ての乾燥粉体、化学添加剤と水を組み合わせることによってセメント質スラリー混合物を生産し、ミキサーの第２の区分は、強化繊維を導入して、それを、組み合わせミキサーの第１の区分内で生産された、入ってくるセメント質スラリー混合物と組み合わせることによって、繊維強化セメント質スラリー混合物を生産する。
特に、水およびセメント質材料を第１のミキサー内で混合してセメント質スラリーを形成し、次いで、セメント質スラリーと繊維を第２の繊維スラリーミキサー内で混合する方法は、以下の工程、
水を含む液体流を、液体流入口を通して連続スラリーミキサーの中へ送給し、かつ乾燥セメント質粉体の流れを、セメント質スラリーを形成するために連続スラリーミキサーの中へ送給することであって、連続スラリーミキサーが、水平または垂直に載置されたインペラを有する、送給することと、
セメント質スラリーを、連続スラリーミキサーからシングルパス横型繊維スラリー連続ミキサーの中へ入れ、強化繊維の流れを、横型繊維スラリー連続ミキサーの中へ入れ、繊維スラリー混合物を形成するためにセメント質スラリーと強化繊維を混合することであって、
横型繊維スラリー連続ミキサーが、
内部側壁を有する水平（典型的に円筒の）筐体によって画定された細長い混合チャンバと、
横型筐体の第１の送給区間内で強化繊維を混合チャンバの中へ導入するための少なくとも１つの繊維入口ポートと、
横型筐体の第２の送給区間内でセメント質スラリー混合物をチャンバの中へ導入するための少なくとも１つのセメント質スラリー入口ポートと、
ミキサーによって生産された繊維強化セメント質スラリー混合物を排出するための、横型筐体の第２の排出端区分にある繊維スラリー混合物出口ポートと、
原材料供給物から混合チャンバの中へ導入された任意の空気を除去するための通気ポートと、
繊維スラリーミキサーの一端から繊維スラリーミキサーの他端まで横断する、細長い混合チャンバ内に載置された回転水平配向シャフトと、
一定間隔かつ異なる円周方向の場所でミキサーの水平配向シャフト上に載置された複数の混合および搬送パドルと、を備え、パドルが、横型筐体内で水平配向シャフトを中心として回転され、パドルアセンブリが、シャフト上の場所から半径方向に延在し、パドルアセンブリが、パドルヘッドに係合されたピンを備え、ピンが、水平配向シャフト上のそれぞれの場所に対するパドルヘッドの旋回的回転を許容するように、水平配向シャフトおよび／またはパドルヘッドに旋回可能に係合され、複数のパドルが、強化繊維およびセメント質スラリーを混合し、かつ混合されているセメント質スラリーと強化繊維を繊維スラリー混合物出口に移動するように配置され、
水平配向シャフトが、ミキサーが運転中であるときにシャフトの回転を達成するために、例えば、電気、燃料ガス、ガソリン、または他の炭化水素によって給電される駆動機構および駆動モーターに外部接続され、
セメント質スラリーと繊維が、約５秒〜約２４０秒、好ましくは１０秒〜１８０秒、より好ましくは１０秒〜１２０秒、最も好ましくは１０秒〜６０秒の平均混合滞留時間にわたって横型繊維スラリーミキサーの混合チャンバ内で混合され、一方で、回転パドルが、剪断力を印加し、中央回転シャフトが、混合中に、３０ＲＰＭ〜４５０ＲＰＭ、より好ましくは４０ＲＰＭ〜３００ＲＰＭ、最も好ましくは５０ＲＰＭ〜２５０ＲＰＭで回転して、繊維スラリー混合物が繊維スラリーミキサーから排出されることを可能にすることになる粘稠性を有する均一繊維スラリー混合物を生産する、混合することと、
繊維スラリーミキサーから繊維スラリー混合物を排出することと、を含む。
特に、水とセメント質材料と繊維とをシングルユニット運転で混合する方法は、以下の工程、
乾燥セメント質粉体を、少なくとも１つの乾燥セメント質粉体入口ポートを通して横型連続ミキサーの中へ送給することであって、
横型連続ミキサーが、
細長い混合チャンバであって、細長い混合チャンバが、内部側壁を有する横型（典型的に円筒）筐体によって画定され、細長い混合チャンバが、上流端送給区分、第１の混合区分、および第２の下流端混合区分を有し、第１の混合区分が、上流端送給区分と第２の下流端混合区分との間である、細長い混合チャンバと、
細長い混合チャンバの上流端から細長い混合チャンバの下流端まで横断し、かつ細長い混合チャンバ内で回転する、少なくとも一対の水平配向相互嵌合自己ワイピングインペラと、を備え、
細長い混合チャンバの上流端送給区分内で各々水平に載置されたインペラが、オーガを備え、乾燥セメント質粉体が、細長い混合チャンバの上流端送給区分の中へ送給され、かつオーガによって第１の混合区分に搬送される、送給することと、
水を含む液体流を、少なくとも１つの乾燥セメント質粉体入口ポートの下流の少なくとも１つの液体流入口ポートを通して連続スラリーミキサーの細長い混合チャンバの中へ送給し、乾燥セメント質粉体と液体流を、セメント質スラリーを形成するために第１の混合区分内で混合することであって、
第１の混合区分内で各々水平に載置されたインペラが、一定間隔かつ異なる円周方向の場所でインペラの水平配向シャフト上に載置された第１の複数の混合パドルを備え、パドルが、横型、好ましくは円筒筐体内で水平配向シャフトを中心として回転され、パドルが、シャフトから半径方向に延在する、混合することと、
強化繊維の流れを、少なくとも１つの強化繊維入口ポートを通して第２の混合区分の中へ送給し、セメント質スラリーと強化繊維を、繊維スラリー混合物を形成するために、第２の混合区分内で混合することであって、
細長い混合チャンバの第２の混合区分内で各々水平に載置されたインペラの少なくとも一部分が、
オーガと、
一定間隔かつ異なる円周方向の場所でミキサーの水平配向シャフト上に載置された第２の複数の混合パドルであって、パドルが、横型筐体内で各々、それぞれの水平配向シャフトを中心として回転され、パドルが、それぞれのシャフトから半径方向に延在している、第２の複数の混合パドルと、からなる群から選択される少なくとも１つの部材を備える、混合することと、
繊維スラリー混合物を、第２の混合区分の下流端区分で繊維スラリー混合物出口ポートを通してミキサーから排出することと、を含み、
セメント質スラリーと繊維が、約５秒〜約２４０秒、好ましくは１０秒〜１８０秒、より好ましくは１０秒〜１２０秒、最も好ましくは１０秒〜６０秒の平均混合滞留時間にわたって横型連続ミキサーの混合チャンバ内で混合され、一方で、回転パドルが、剪断力を印加し、中央回転シャフトが、混合中に、繊維スラリー混合物に対して、３０ＲＰＭ〜４５０ＲＰＭ、より好ましくは４０ＲＰＭ〜３００ＲＰＭ、最も好ましくは５０ＲＰＭ〜２５０ＲＰＭで回転して、均一繊維スラリー混合物を生産する。
両方の代替例において、横型ミキサーから排出された繊維スラリー混合物は、高さ４インチかつ直径２インチのパイプを使用したスランプ試験に従って測定されたときに、４インチ〜１１インチのスランプを有する。横型ミキサーから排出された繊維スラリー混合物はまた、２０ＲＰＭの速度で動作するＳｐｉｎｄｌｅ ＨＡ４アタッチメント付きのブルックフィールド粘度計モデルＤＶ−ＩＩ＋ Ｐｒｏを使用して測定したときに、４５０００センチポアズ未満、好ましくは３００００センチポアズ未満、より好ましくは１５０００センチポアズ未満、および最も好ましくは１００００センチポアズ未満の粘度も有する。典型的に、結果として生じる繊維スラリー混合物は、少なくとも１５００センチポアズの粘度を有する。
本明細書に開示される本発明のミキサーおよび混合方法の顕著な特徴は、添加繊維に過度に損傷を与えることなく、連続運転中に強化繊維および残りのセメント質成分をブレンドする、このミキサーの能力である。さらに、本発明のミキサーおよび混合方法は、所望される加工粘稠性を有する繊維強化セメント質スラリー混合物の生産を可能にする。このミキサーによって生産される好ましい流動学的性質を有するスラリーは、様々な製造プロセスを使用して製品を生産するために有益に利用することができる。例えば、加工可能なスラリー粘稠性は、高いライン速度で動作している連続形成ライン上のパネル製品のさらなる処理および形成を容易にする。
本発明はまた、上で説明した複合繊維スラリー混合物を調製するための装置も提供し、装置は、
水を含む液体流と、セメント、石膏、および骨材を含む乾燥セメント質粉体流とを混合するための、液体流入口および乾燥セメント質粉体流入口を有するスラリーミキサーであって、水平または垂直に載置されたインペラを有する、スラリーミキサーと、
シングルパス横型繊維スラリー連続ミキサーと、
セメント質スラリーをスラリーミキサーからシングルパス横型繊維スラリー連続ミキサーの中へ入れるための導管と、
強化繊維流を横型繊維スラリー連続ミキサーの中へ入れるための導管と、
セメント質スラリーと強化繊維を混合して繊維スラリー混合物を形成するためのシングルパス横型繊維スラリー連続ミキサーであって、
横型繊維スラリー連続ミキサーが、
内部側壁を有する水平（典型的に円筒の）筐体によって画定された細長い混合チャンバと、
横型筐体の第１の送給区間内で強化繊維をチャンバの中へ導入するための少なくとも１つの繊維入口ポートと、
横型筐体の第２の送給区間内でセメント質スラリー混合物をチャンバの中へ導入するための少なくとも１つのセメント質スラリー入口ポートと、
ミキサーによって生産された繊維強化セメント質スラリー混合物を排出するための、横型円筒筐体の第２の排出端区分にある繊維スラリー混合物出口ポートと、
原材料供給物から混合チャンバの中へ導入された任意の空気を除去するための通気ポートと、
細長い混合チャンバ内で回転するように載置された水平配向シャフトであって、ミキサーの一方の端部からもう一方の端部まで横断する、水平配向シャフトと、を備える、横型繊維スラリー連続ミキサーと、
一定間隔かつ異なる円周方向の場所でミキサーの水平配向シャフト上に載置された複数の混合および搬送パドルと、を備え、パドルが、シャフト上の場所から半径方向に延在し、パドルが、パドルヘッドに係合されたピンを備え、ピンが、水平配向シャフト上のそれぞれの場所に対するパドルヘッドの旋回的回転を許容するように、水平配向シャフトおよび／またはパドルヘッドに旋回可能に係合され、複数のパドルが、強化繊維およびセメント質スラリーを混合し、かつ混合されているセメント質スラリーと強化繊維を繊維スラリー混合物出口に移動するように配置されている。
パドルという用語は、シャフトを中心として回転するためにシャフトから半径方向に延在する任意の構造を意味する。パドルは、様々な形状のうちのいずれかを有し得る。例えば、好ましいパドルは、平坦パドル、螺旋パドル、または対向端である、シャフトに取り付けるための一端、および幅広パドルヘッドに取り付けるための他端を有するピンから製造されたパドルである。パドルヘッドなしで使用されるピンもまた、本発明の範囲内のパドルとみなされる。
本明細書に開示されている新規な製造プロセスの１つの顕著な特徴は、繊維強化セメント質スラリー混合物を生産するために、連続運転中に残りのセメント質成分との強化繊維のブレンドを許容することである。さらに、本明細書に開示される製造プロセスは、連続混合プロセスを使用する、加工可能かつ流動性がある粘稠性を有する繊維強化セメント質スラリーの製造を可能にする。加工可能なスラリー粘稠性は、形成ライン上での製品のさらなる処理および形成を容易にする。この製造プロセス発明の１つの重要な態様は、連続生産ライン上で容易に加工可能かつ形成可能である繊維強化セメント質スラリー混合物を生産するために、連続プロセスにおいて強化繊維を残りのセメント質成分と組み合わせる新規なユニット運転である。この製造発明の別の重要な態様は、均一な輪郭（厚さ）を有するスラリー層を押し出す方法である。
この製造プロセスを使用して形成された繊維強化セメント系製品は、以下を含む様々な用途を有する。
構造用サブフロアパネル
構造用屋根外装パネル
構造用壁外装パネル
構造用基礎壁パネル
恒久型枠パネル
ルーフカバーボード
耐衝撃かつ耐爆パネル
外部サイディングパネルおよびトリム
外部ファサードおよび建築用パネル
建築用天井パネル
屋根瓦
タイルバックボード
合成石、レンガおよびタイル
カウンタートップ
家具
プレハブ壁アセンブリ、床および床天井アセンブリ、ならびに屋根アセンブリ
合板、配向性ストランドボード、ならびに様々な用途における低、中、および高密度繊維ボードの代替製品
アクセスフロアパネル
他の用途
本発明の方法および装置によって生産される繊維スラリー混合物は、パネル生産ラインの移動表面上に０．２５インチ〜２インチの厚さ、好ましくは０．２５インチ〜１インチの厚さ、より好ましくは０．４インチ〜０．８インチの厚さ、典型的に０．４０インチ〜０．７５インチの厚さの層として均一に堆積させる形成アセンブリ（好ましくは「ヘッドボックス」）に送給され、
繊維スラリー混合物を移動表面上でレベリングし、
繊維スラリー混合物を移動表面上で硬化させることを可能にし、
硬化した繊維スラリー混合物をパネルに切断し、パネルを移動表面から取り出し、繊維スラリー混合物の追加の層が、繊維スラリー混合物の堆積された層の上に堆積されない。
本発明はまた、パネル生産ライン上で、不織繊維マット等の表面強化ウェブに包まれた縁を有するその繊維強化コンクリート（ＦＲＣ）パネルを製造するための方法および装置を提供する。典型的には、不織繊維マットは、ポリプロピレンマットまたはガラス繊維マットである。これは、パネル生産ラインの移動表面上の不織繊維マットの層の上に本発明の繊維スラリー混合物を堆積させることと、硬化しているボードの上に不織繊維マットの別の層を加えることとを含む。パネル生産ラインの移動面上の不織繊維マットの層は、硬化しているボードの右側および左側から延在しているので、それは、ボードが完全に硬化していないとき、右縁および左縁を包むようにボードの周囲に包まれることができ、そのため、反転されたウェブを定位置に保持するために依然として十分に粘着性がある。次いで、縁が、右縁および左縁の周囲を包むように反転され、次いで、本発明は、不織繊維材料のトップウェブを加え、トップウェブを硬化しているパネルに接着し、次いで、硬化しているパネルが形成プレートの下を走らされる。これらのウェブは、平滑表面を提供し、かつ本発明のパネルの積み重ねを助けるために加えられる。硬化中に別個にラック内にある必要はなく、それらが十分に硬化された場合、包まれた繊維強化コンクリート（ＦＲＣ）パネルは、硬化中に互いに直接載せられ得る。これらのウェブはまた、本発明の繊維強化コンクリートパネルに構造的補強を提供することも助ける。不織繊維マットは、液体に対して透過性、半透過性、または不透過性であり得る。好ましくは、不織繊維マットは、繊維強化セメント系材料スラリー材料の中へ完全には埋め込まれない。好ましくは、マットは、スラリーに対して透過性ではないか、またはスラリーに対してせいぜいわずかに透過性である。したがって、マットは、スラリーがマットを通してにじみ出ないように十分に不透過性である。したがって、マットは、本発明の繊維スラリー混合物が振動したとき、および／または生産ライン上の形成プレートの下に入ったときでさえ、本発明の繊維スラリー混合物を露出面に浸透させないように十分な不透過性を提供する。表面強化ウェブは、好ましくはパネルの両方の主面に加えられるが、製品用途および所望される表面美観に応じてパネルの一方の主面のみに加えられてもよい。
繊維スラリーミキサーが後に続くスラリーミキサーを用いる、本発明の方法の混合部分のブロックフロー図を示す。 セメント質スラリーミキサーである。 本繊維スラリー混合デバイスの横型シングルシャフト連続繊維スラリーミキサーの実施形態の図式的正面図を示す。 図３の本繊維スラリー混合デバイスの横型シングルシャフト連続繊維スラリーミキサーの実施形態のパドルの斜視図を示す。 図３の本繊維スラリー混合デバイスの横型シングルシャフト連続繊維スラリーミキサーの実施形態のパドルおよびシャフトの一部分の上面図を示す。 開位置における本繊維スラリー混合デバイスの横型シングルシャフト連続繊維スラリーミキサーの実施形態を示す。 開位置における図４の本繊維スラリー混合デバイスの横型シングルシャフト連続繊維スラリーミキサーの実施形態の一部分を示す。 開位置における図４の本繊維スラリー混合デバイスの横型シングルシャフト連続繊維スラリーミキサーの実施形態の一部分を示す。 本繊維スラリー混合デバイスとの使用に適切なセメント質パネル生産ラインの図式的正面図である。 形成アセンブリ（ヘッドボックス）の上流のセメント質パネル生産ラインの一部分のプロセスフローチャート、および形成アセンブリ（ヘッドボックス）の下流のセメント質パネル生産ラインの上面図の複合図として、図１Ａのセメント質パネル生産ラインを示す。 多段ミキサーを用いる、本発明の方法の混合部分のブロックフロー図を示す。 本繊維スラリー混合デバイスの横型デュアルシャフト多段連続繊維スラリーミキサーの実施形態における、ミキサー入口でのオーガ区分、および第１の混合区分内で２つのシャフト上に載置された平坦パドルを示す。 本繊維スラリー混合デバイスの横型デュアルシャフト多段連続繊維スラリーミキサーの実施形態における、ミキサー乾燥粉体入口でのオーガ区分の一部分を示す。 本繊維スラリー混合デバイスの横型デュアルシャフト多段連続繊維スラリーミキサーの実施形態の平坦混合パドルを示す。 本繊維スラリー混合デバイスの横型デュアルシャフト多段連続繊維スラリーミキサーの実施形態における使用に適切な螺旋混合パドルを示す。 本繊維スラリー混合デバイスの横型デュアルシャフト多段連続繊維スラリーミキサーの実施形態の第１の混合区分内で２つのシャフト上に載置された平坦パドルを示す。 第１の混合区分がパドルを有し、第２の混合区分が両方のシャフト上にオーガのみを有する、本発明のデュアルシャフト多段連続繊維スラリーミキサーの第１の構成を示す。 第１の区分が混合パドルを有し、第２の混合区分が両方のシャフト上にパドルが後に続くオーガを有する、本発明のデュアルシャフト多段連続繊維スラリーミキサーの第２の構成を示す。 第１の混合区分がパドルを有し、第２の混合区分が両方のシャフト上にオーガが後に続くパドルが後に続くオーガを有する、本発明のデュアルシャフト多段連続繊維スラリーミキサーの第３の構成を示す。 第１の混合区分がパドルを有し、第２の混合区分が両方のシャフト上にパドルまたはピンのみを有する、本発明のデュアルシャフト多段連続繊維スラリーミキサーの第４の構成を示す。 第１の混合区分がパドルを有し、第２の混合区分がパドルのみを有する、本発明の横型デュアルシャフト（１つのシャフトが示される）多段連続繊維スラリーミキサーの構成（図１３Ｄに概略的に示される）の図式的側面図を示す（明瞭性のため１つのシャフトが示される）。 第１の混合区分がパドルを有し、第２の混合区分が両方のシャフト上にパドルが後に続くオーガを有する、デュアルシャフト（１つのシャフトが示される）多段連続繊維スラリーミキサーの構成（図１３Ｂに概略的に示される）を示す。 第１の混合区分がパドルを有し、第２の混合区分が両方のシャフト上にオーガが後に続くパドルが後に続くオーガを有する、デュアルシャフト（１つのシャフトが示される）多段連続繊維スラリーミキサーの構成（図１３Ｃに概略的に示される）を示す。 第１の混合区分がパドルを有し、第２の混合区分が両方のシャフト上にオーガが後に続くピンが後に続くオーガを有する、デュアルシャフト（１つのシャフトが示される）多段連続繊維スラリーミキサーの構成（図１３Ｃに概略的に示される）を示す。 第１の混合区分がパドルを有し、第２の混合区分が両方のシャフト上にピンのみを有する、本発明のデュアルシャフト（１つのシャフトが示される）多段連続繊維スラリーミキサーの構成（図１３Ｄに概略的に示される）を示す。 第１の混合区分がパドルを有し、第２の混合区分が両方のシャフト上にオーガを有する、本発明のデュアルシャフト（１つのシャフトが示される）多段連続繊維スラリーミキサーの構成（図１３Ａに概略的に示される）を示し、パドルは、平坦パドルまたは螺旋パドルである。 第１の混合区分がパドルを有し、第２の混合区分が両方のシャフト上にパドルが後に続くオーガを有する、本発明のデュアルシャフト（１つのシャフトが示される）多段連続繊維スラリーミキサーを有する構成（図１３Ｂに概略的に示される）を示し、パドルは、平坦パドルまたは螺旋パドルである。シャフトを視認可能である空間は、パドルの存在を伝えることを意図する。 第１の混合区分が平坦パドルおよび／または螺旋パドルを有し、第２の混合区分が両方のシャフト上にオーガが後に続く平坦パドルおよび／または螺旋パドルが後に続くオーガを有する、本発明のデュアルシャフト（１つのシャフトが示される）多段連続繊維スラリーミキサーを有する構成（図１３Ｃに概略的に示される）の図式的側面図を示し、パドルは、平坦パドルまたは螺旋パドルであり、シャフトを視認可能であるパドル間の空間は、パドルの存在を伝えることを意図する。 第１の混合区分がパドルを有し、第２の混合区分が両方のシャフト上にパドルを有する（明瞭性のため１つのシャフトが示される）、本発明のデュアルシャフト多段連続繊維スラリーミキサーを有する構成（図１３Ｄに概略的に示される）を示し、パドルは、平坦パドルまたは螺旋パドルであり、シャフトを視認可能であるパドル間の空間は、パドルの存在を伝えることを意図する。 第１の混合区分が１つのタイプのパドルを有し得、第２の混合区分が異なるタイプのパドルを有し得る、本発明のデュアルシャフト多段連続繊維スラリーミキサーを有する構成（図１３Ｄに概略的に示される）の変形例の図式的側面図を示し、特に図１４Ｊは、第１の混合区分内に平坦パドルおよび／または螺旋パドル、第２の混合区分内にピンおよびヘッドならびに／またはピンのみを含むパドルを有する本構成における好ましい配置を示す。 本繊維スラリー混合デバイスとの使用に適切なセメント系パネル生産ラインの図式的正面図である。 形成アセンブリの上流のセメント系パネル生産ラインの一部分のプロセスフローチャート、および形成アセンブリの下流のセメント系パネル生産ラインの上面図の複合図として、図１５のセメント系パネル生産ラインを示す。 形成アセンブリの上流の図１６の本繊維スラリー混合デバイスとの使用に適切なセメント系パネル生産ラインの一部分のプロセスフローチャート、および形成アセンブリの下流の生産ラインの上面図の複合図の第１の変形例を示す。 形成アセンブリの上流の図１１の本繊維スラリー混合デバイスとの使用に適切なセメント系パネル生産ラインの一部分のプロセスフローチャート、および形成アセンブリの下流の生産ラインの上面図の複合図の第２の変形例を示す。 ベルト結合スリット形成具および漏出抑制具を有する形成ベルトの上面図を示す。 ベルト結合スリット形成具および漏出抑制具を有する形成ベルトの正面図を示す。 ベルト結合スリット形成具および漏出抑制具を有する縁形成ベルトの第２の実施形態の上面図を示す。 ベルト結合スリット形成具および漏出抑制具を有する縁ベルトの第２の実施形態の正面図を示す。 ベルト結合スリット形成具および漏出抑制具を有する縁形成ベルト、ならびに縁形成ベルト上のスリップシートまたは剥離紙の第３の実施形態の上面図を示す。 ベルト結合スリット形成具および漏出抑制具を有する縁ベルト、ならびに縁形成ベルト上のスリップシートまたは剥離紙の第３の実施形態の正面図を示す。 ベルト結合スリット形成具および漏出抑制具を有する縁形成ベルト、縁形成ベルト上の任意のスリップシートまたは剥離紙、ならびに縁支持レールの第４の実施形態の上面図を示す。 ベルト結合スリット形成具および漏出抑制具を有する縁ベルト、縁形成ベルト上の任意のスリップシートまたは剥離紙、ならびに縁支持レールの第４の実施形態の正面図を示す。 ベルト結合スリット形成具および漏出抑制具を有する縁形成ベルト、ならびに縁形成ベルト上の任意のスリップシートまたは剥離紙の第５の実施形態の上面図を示す。 ベルト結合スリット形成具および漏出抑制具を有する縁ベルト、ならびに縁形成ベルト上の任意のスリップシートまたは剥離紙の第５の実施形態の正面図を示す。 形成ベルト上のベルト結合スリット形成具および漏出抑制具を示す。 縁形成ベルトを有する縁形成ベルト、および形成ベルト上の任意のスリップシートまたは剥離紙の第６の実施形態の上面図を示す。 縁形成ベルトを有する縁ベルト、および形成ベルト上の任意のスリップシート、剥離紙、表面強化ウェブ、または建築用装飾ウェブの第６の実施形態の正面図を示す。 縁形成ベルトを有する縁形成ベルト、および形成ベルト上の任意のスリップシート、剥離紙、表面強化ウェブ、構造用強化積層板、または建築用装飾積層板の第７の実施形態の上面図を示す。 縁形成ベルトを有する縁ベルト、および形成ベルト上の任意のスリップシートまたは剥離紙の第７の実施形態の正面図を示す。 本発明の形成アセンブリと共に使用される振動テーブルアセンブリの設計を示す。 本発明の形成アセンブリと共に使用される振動テーブルアセンブリ用のばねの設計を示す。 振動テーブルアセンブリが載置される振動基台の設計を示す。 本発明と共に使用するためのヘッドボックスの斜視図を示す。 ヘッドボックスの正面図を示す。 ヘッドボックスの上面図を示す。 ヘッドボックスの側面図を示す。 ヘッドボックスの断面ＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩを示す。 フレーム上に堅固に載置されたヘッドボックスを示す。 パネル生産ライン上に載置された本発明のヘッドボックスの第２の実施形態の斜視図を示す。 パネル生産ライン上に載置された本発明のヘッドボックスの第２の実施形態の側面図を示す。 パネル生産ライン上に載置された本発明のヘッドボックスの第２の実施形態の上面図を示す。 図８のＸＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩの線に沿った断面を示す。 本発明の繊維スラリーミキサーを使用して製造された繊維強化スラリーセメント系混合物のスランプパテの写真を示す。 本発明の形成ヘッドボックスを使用してＦＲＣパイロットライン上に単層として生産された３／４インチ厚さのパネルの厚さプロファイルである。平滑化デバイスまたは振動スクリードプレートは、鋳造パネルの上面に使用されなかった。 連続セメント系パネル製造ライン上で形成ヘッドボックスを使用して堆積されている、本発明の繊維スラリーミキサーを用いて生産された繊維強化セメント系スラリー混合物を示す。 繊維スラリー混合物の上下に不織ガラスマットを加えるように変更された連続セメント系パネル製造ライン上で形成ヘッドボックスを使用して堆積されている、本発明の繊維スラリーミキサーを用いて生産された繊維強化セメント系スラリー混合物を示す、本繊維スラリー混合デバイスとの使用のために適切な図９のセメント質パネル生産ラインの図式的正面図である。 繊維スラリー混合物の上下に不織ガラスマットを加えるように変更された連続セメント系パネル製造ライン上で形成ヘッドボックスを使用して堆積されている、本発明の繊維スラリーミキサーを用いて生産された繊維強化セメント系スラリー混合物を示す、本繊維スラリー混合デバイスとの使用のために適切な図９のセメント質パネル生産ラインの第２の変更例の図式的正面図である。 マット内に包まれたボード（パネル）の概略図である。 ３層ポリマー繊維マットの概略図である。
図において、別途指示されない限り、同様の参照番号は、同様の要素を示す。
繊維強化コンクリート（ＦＲＣ）パネル（繊維強化セメント質パネルとも呼ばれる）製品を生産するための本発明の製造プロセスの基本的工程および重要な特徴が、図９、１０および１５−１８に示される。本発明のこれらの製造工程および種々の特有の態様は、以下のように簡単に要約され得る。
工程１：連続送給装置を使用してセメント質材料、充填剤、化学添加剤と水を含む原材料を正確に計量し、これらの原材料を連続スラリーミキサーに搬送する。
工程２：連続スラリーミキサーを使用してセメント質材料、充填剤、化学添加剤と水を含む原材料を混合してセメント質スラリー混合物を形成する。
工程３：セメント質スラリー混合物を連続繊維スラリーミキサーに搬送する。
セメント質スラリー混合物の連続繊維スラリーミキサーへの搬送は、プログレッシブキャビティポンプや蠕動ポンプ等の適切な容積式ポンプを使用して実行され得るか、または代替的に、セメント質スラリー混合物は、連続スラリーミキサーの口から連続繊維スラリーミキサーの中へ直接落下（重力落下）し得る。図２および図４は、セメント質スラリー混合物が、連続スラリーミキサーの口から連続繊維スラリーミキサーの中へ直接落下する、本発明の製造プロセスのいくつかの代替的実施形態のプロセスフロー図を示す。
工程４：適切な連続繊維送給装置を使用して強化繊維を正確に計量し、繊維スラリーミキサーに搬送する。
強化繊維の連続繊維スラリーミキサーへの搬送は、空気搬送等の適切な搬送機構を使用して実行され得るか、または代替的に、強化繊維は、繊維送給装置の口から連続繊維スラリーミキサーの中へ直接落下（例えば、重力落下）し得る。繊維は、本工程において水または他の添加剤（促進剤または分散剤）によってスプレーされ得る。
工程５：連続繊維スラリーミキサー内で強化繊維を調製されたセメント質スラリー混合物に添加し、成分を混合して加工可能な粘稠度を有する繊維強化セメント質スラリー混合物を形成する。
工程６：繊維強化セメント質スラリー混合物を、搬送ライン上に位置するヘッドボックスアセンブリ（あるいは形成スクリードロールアセンブリまたは振動プレートアセンブリ）等のパネル形成アセンブリに搬送する。繊維強化セメント質スラリー混合物の形成アセンブリへの搬送は、蠕動ポンプまたはピストンポンプ等の適切な容積式ポンプを使用して実行され得るか、または代替的に、繊維強化セメント質スラリー混合物は、連続繊維スラリーミキサーの口から搬送／形成ライン上に位置する形成アセンブリの中へ直接落下（重力落下）し得る。
工程７：連続スクリム、連続ロービング、ロービングから連続的に細断された繊維、構造用複合強化積層板等の二次複合強化材を搬送および形成ライン上のパネル形成プロセスの一部として加える（所望される場合）。
図１０は、スラリーミキサー２（シングルシャフトまたはデュアルシャフトスラリーミキサー）の後にスラリーアキュムレータおよび容積式ポンプ３０を用いて使用される方法を示す。それはまた、繊維スラリーミキサー３２の後のスラリーアキュムレータおよび容積式ポンプ３８も示す。しかしながら、代替的に、方法は、スラリーアキュムレータおよび容積式ポンプ３０、ならびにスラリーアキュムレータおよび容積式ポンプ３８の一方または両方なしで実施される。
工程２、３、５および６で実行される運転は、組み合わせ連続ミキサーを使用するユニット運転で組み合わせられ得、ミキサーの第１の区分は、全ての乾燥粉体、化学添加剤と水を組み合わせることによってセメント質スラリー混合物を生産し、ミキサーの第２の区分は、強化繊維を導入して、それを、組み合わせミキサーの第１の区分内で生産された、入ってくるセメント質スラリー混合物と組み合わせることによって、繊維強化セメント質スラリー混合物を生産する。
組み合わせ連続ミキサーは、シングルシャフト連続ミキサーまたはデュアルシャフト連続ミキサーのいずれかであり得る。組み合わせ連続ミキサーを使用してそのように生産された繊維強化セメント質スラリー混合物は、次いで、蠕動ポンプまたはピストンポンプ等の適切な容積式ポンプを使用して形成アセンブリに搬送され得るか、または代替的に、繊維強化セメント質スラリー混合物は、組み合わせ連続ミキサーの口から搬送／形成ライン上に位置する形成アセンブリの中へ直接落下（重力落下）し得る。
図１５〜図１８は、多段組み合わせ連続ミキサーが、繊維強化セメント質スラリー混合物を生産するために利用される、本発明の実施形態を示す。
図１５および１６は、組み合わせ多段連続ミキサー１３２によってそのように生産された繊維強化セメント質スラリー混合物１３６が、形成ライン上に位置する形成アセンブリ４０の中へ直接落下する実施形態を表す。かかる実施形態において、組み合わせ連続ミキサーは、スラリーの形成アセンブリへの移送を容易にするために搬送ラインの真上に物理的に位置する。
図１７は、繊維強化セメント質スラリー混合物を形成アセンブリ４０の中へ移送するために適切なスラリーアキュムレータおよびポンプ３６Ａを利用する、本発明の別の実施形態を表す。かかる実施形態において、連続繊維スラリーミキサーは、搬送ラインの真上に物理的に位置する必要はない。
図９、１０、および１５〜１７は、スクリム、連続繊維ロービング、不織繊維マット、または構造用強化複合積層板等の二次複合強化材が、製造プロセスの一部として任意に利用される、本発明の実施形態を示す。
図１８は、連続繊維細断装置が、連続繊維ロービングから繊維を連続的に細断し、それらをパネルの底面および／または上面に戦略的に導入するために生産ライン上で利用される、本発明の実施形態の一例を示す。そのように導入された細断された繊維は、典型的に、ランダムな二次元配向を有し、パネルの引張および曲げ強度を向上させることに役立つ。一方または両方のパネル面に別個の／細断された繊維を導入する他の適切な手段も可能であり、本発明の目的のために利用され得る。
形成アセンブリ４０の真下（形成ベルトの下）に位置する振動テーブルによって生成された振動は、典型的に、形成アセンブリによって堆積された繊維強化セメント質スラリーの層の中への細断された繊維の敷設底層の埋め込みを容易にするために使用される。細断された繊維の層が、形成アセンブリの後、繊維強化セメント質スラリーの堆積層の頂部に導入される場合、繊維のこの敷設層の埋め込みは、例えば、搬送ライン上の形成されたパネルの上面に位置する１つ以上の振動スクリードプレートを利用することによって達成され得る。
工程８：形成アセンブリからの所望の厚さを有する繊維強化セメント質スラリー混合物の連続層を堆積する。スクリード形成ロールは、繊維強化セメント質スラリー混合物の連続層を堆積させるために、形成アセンブリの代わりに代替的に利用され得る。形成アセンブリおよび形成ベルトの真下に位置する形成プレート（テーブル）は、典型的に、鋳造パネルの幅方向にわたって均一な厚さおよび表面輪郭を有する繊維強化セメント質層の均一層の押し出しを容易にする真に平坦な鋳造表面を達成するために使用される。形成テーブルはまた、鋳造パネルの幅にわたって均一な厚さおよび表面輪郭を有する繊維強化セメント質層の均一層の堆積をさらに助ける振動アセンブリと任意に組み合わせられてもよい。振動プレートアセンブリによって導入される振動の重要性は、スラリーの粘度が増すにつれて増大する。言い換えると、上記のような振動プレートアセンブリの使用は、低下した流動性を伴う、より粘度の高い繊維強化セメント質スラリー混合物の使用を容易にする。
工程９：適切な基板、型、および縁形成デバイスを使用してパネルおよびパネル縁を形成する。
工程１０：必要に応じて、所望される表面仕上げを達成するためにパネルの上面をスクリードする。
形成されたパネルの上面は、連続形成ラインに沿って様々な位置に位置する１つ以上の振動スクリードによって任意に接触され仕上げられ得る。成形アセンブリの直後に設置された振動仕上げスクリードは、視認可能な繊維および偶発的な繊維スラリー塊を埋め込み、したがってより均一なパネル表面を作り出すために有用である。パネルが部分的な硬化を達成した場所に設置された振動スクリードは、パネル表面をさらに均一化し、かつパネル外観を改善するために有用である。これらの後者の振動スクリードはまた、縁が表面に対して形成されるときにパネル縁で典型的に観察される隆起スラリーメニスカスを倒すことにも有用である。必要に応じて、振動スクリードはまた、スクリードプレートの後端に蓄積する移動した粒子および塊を除去するために真空空気吸引を伴ってもよい。形成ラインの長さに沿ったスクリードの場所は、材料硬化特性および環境条件に応じて調整され得る。より均一な表面輪郭を達成するための生産ライン上の頂部振動スクリードの使用の重要性は、繊維強化セメント質スラリーの粘度の増加と共に増大する。
工程１１：パネルの長さを補正するために、連続形成パネルリボンを切断する。ライン上でパネルを切断するための異なる方法が用いられ得る。これらは、丸鋸、ウォータージェットカッター、回転ナイフカッター等を含む。
工程１２：形成されたパネルを積み重ねて硬化させる。
高湿高温硬化チャンバ等の特別な硬化方法が、硬化プロセスを促進し、それにより急速強度発現および販売用パネルの放出を容易にするために用いられ得る。
工程１３：硬化後に形成ライン上に形成されたパネルは、特定の製品用途に必要とされる所望される特性を付与するために、特別な被覆および／または塗料によって任意に被覆され得る。
図９、１０、および１５〜１８は、本明細書の他の場所でより詳細に論じられることになる。
別個のスラリーミキサーおよび繊維スラリーミキサーを用いる方法
図１は、繊維スラリーミキサーおよび繊維スラリーミキサーを用いる、本発明の方法の混合部分のブロックフロー図を示す。本方法において、乾燥セメント系粉体の流れ５が、第１の導管を通過し、水性媒体流７が、第２の導管を通過して、スラリーミキサー２に送給されて、セメント系スラリー３を作製する。セメント系スラリー３が、第３の導管を通過し、強化繊維ストリーム３４が、第４の導管を通過して、繊維スラリーミキサー３２に供給されて、繊維スラリー混合物３６の流れを作り出す。
結果として生じる繊維スラリー混合物は、様々な用途に適している。例えば、結果として生じるスラリーは、彫像、ショットクリート、浮石の固定、土壌の安定化、プレキャストコンクリート製品、舗道、修理用途として、または、繊維強化コンクリート（ＦＲＣ）パネルを生産するための、パネル生産ラインの移動表面上で厚さ０．１２５〜２インチ、好ましくは厚さ０．２５〜１インチ、典型的には厚さ０．４０〜０．７５インチの層としての均一なパネル生産ラインの移動表面上の層として堆積させ、使用することに適している。結果として生じる繊維スラリー混合物は、４５０００センチポアズ未満、より好ましくは３００００センチポアズ未満、および最も好ましくは１５０００センチポアズ未満の粘度を有する。結果として生じる繊維スラリー混合物はまた、高さ４インチかつ直径２インチのパイプを使用したスランプ試験に従って、４〜１１インチのスランプも有する。結果として生じる繊維スラリー混合物は、典型的にスラリー混合物の組成物が極めて高い粘度を有することに依存する押し出し製造プロセスには適していない。
スランプ試験は、本発明の方法および装置によって生産されるセメント系組成物のスランプおよび流動挙動を特徴付ける。本明細書において使用されるスランプ試験は、平滑プラスチック表面上に静置する一開端によって垂直に保持された、直径約５．０８ｃｍ（２インチ）および長さ約１０．１６ｃｍ（４インチ）の中空円筒を利用する。円筒は、セメント系混合物を頂部まで充填し、続いて、上面を叩いて、余分なスラリー混合物を除去する。次いで、円筒を緩やかに縦方向に持ち上げて、スラリーが底部から出て、プラスチック表面に広がり、円形のパテを形成させる。次いで、パテの直径を測定し、材料のスランプとして記録する。本明細書で使用される場合、良好な流動挙動を有する組成物は、より大きいスランプ値をもたらす。
スラリーミキサー
様々な連続またはバッチミキサーのいずれかを、スラリーミキサー２として使用することができる。例えば、ＩＣＲＩ Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅ Ｎｏ．３２０．５Ｒ−２０１４，Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ，Ｐｉｃｔｏｒｉａｌ Ａｔｌａｓ ｏｆ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅｐａｉｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅｐａｉｒ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｍａｙ ２０１４に説明されるモルタルミキサーが、参照により組み込まれ、本発明においてセメント系スラリー３を調製するために使用され得る。ミキサーとしては、水平シャフトミキサー、タンブルモルタルミキサー、回転ドラム固定ミキサー、パン型ミキサー、回転タブ回転パドルミキサー、遊星パドルミキサー、横型シャフトミキサーとポンプとの組み合わせ、および縦型シャフトミキサーとポンプとの組み合わせが挙げられる。横型シャフトミキサーとポンプとの組み合わせおよび縦型シャフトミキサーとポンプとの組み合わせは、連続ミキサーである。加えて、Ｇｅｏｒｇｅらの米国特許第７，５１３，９６３（Ｂ２）号に開示されている連続スラリーミキサーもまた、参照により組み込まれ、本発明で使用することができる。Ｄｕｂｅｙらの米国特許第７，３４７，８９６号（第６段落、３６〜５６行）で開示される連続スラリーミキサーもまた、参照により組み込まれ、連続様態でスラリーを調製するために使用することができる。
例えば、連続スラリーミキサー２は、シングルシャフトまたはデュアルシャフトの横型ミキサーとすることができる。図２は、シングルシャフト横型ミキサー２を概略的に示す。
横型という用語は、ミキサーと共に使用されるときには、一般に水平である。したがって、水平から±２０度の変動を伴って配向されたミキサーは、それでも横型ミキサーとみなされる。
容積計量送給システムは、一定の速度（単位時間あたりの容積、例えば、立方フィート／分）で、貯蔵ホッパービン６０から粉体を排出する。重量計量供給システムは、一般に、秤量システムと関連付けられた容積計量送給装置を使用して、単位時間あたり一定の重量、例えば、ポンド／分で、貯蔵ホッパービン６０からの粉体の放出を制御する。常に実際の送給速度を監視し、かさ密度、多孔率、その他の変動を補償するために、フィードバック制御システムを介して重量信号が使用される。
図２は、ポルトランドセメント、凝集剤、充填剤等のセメント系材料の粉体混合物が、典型的にはオーバーヘッドホッパービン６０である乾燥粉体送給装置（図示せず）からベローズ６１を通って、シャフト６３を含む横型チャンバ６２に送給されることを示す。シャフト６３の少なくとも一部は、オーガスクリューである。図２は、オーガを備えたシャフト６３の全体を示す。しかしながら、好ましくは、セメント系粉体を移動させるために、シャフト６３の一部のみがオーガである。シャフト６３の残部は、好ましくは、乾燥粉体を水および他の添加剤と混合し、セメント系スラリーを調製するために、機械的構成要素（パドル（図示せず）等）を備える。好ましくは、シャフト６３の上流部分（例えば、シャフト長さのうちの上流の２０％〜６０％）がオーガを有し、シャフトの残部の下流部分がパドルを有する。シャフト６３は、速度制御器６５によって制御される、側部に載置されたモーター６４によって駆動される。固体は、ホッパービン６０からシャフト６３のオーガスクリューまで容積計量送給装置または重量計量送給装置（図示せず）によって送給することができる。スラリーミキサー２に送給される乾燥粉体の量は、容積計量的または重量計量的に動作させることができる別個の乾燥粉体送給装置によって提供される。
容積計量送給システムは、一定の速度（単位時間あたりの容積、例えば、立方フィート／分で、貯蔵ホッパービン６０から粉体を排出する。重量計量供給システムは、一般に、秤量システムと関連付けられた容積計量送給装置を使用して、単位時間あたり一定の重量、例えば、ポンド／分で、貯蔵ホッパービン６０からの粉体の放出を制御する。常に実際の送給速度を監視し、かさ密度、多孔率、その他の変動を補償するために、フィードバック制御システムを介して重量信号が使用される。
液体ポンプ６からの水等の水性媒体は、ノズル６８を通して横型チャンバ６２に送給される。粉体および水は、次いで、横型チャンバ６２から排出され、次いで、繊維スラリーミキサー３２に送給される。
横型繊維スラリー連続ミキサー
本発明の繊維スラリー連続ミキサーは、好ましくは以下の結果を達成する。
均一に混合された繊維強化セメント系スラリー混合物を生産するために、繊維および残りのセメント系成分を連続ブレンドすることを可能にする。
均一にブレンドされた繊維強化セメント系スラリー混合物を生産するために必要とされる混合時間を数分から６０秒未満、好ましくは３０秒未満に短縮する。一般に、チャンバは、約５秒〜約２４０秒、好ましくは１０秒〜１８０秒、より好ましくは１０秒〜１２０秒、最も好ましくは１０秒〜６０秒、典型的には２０秒〜６０秒の平均スラリー滞留時間を提供する。
混合運転中に繊維を球状および塊状にさせない。
混合動作の結果として、強化繊維への損傷を生じさせない。
製造および構築用途において有用な急速硬化性セメント系材料の使用を可能にする。
本発明の一部として開示される横型繊維スラリー連続ミキサーは、
内部側壁を有する水平（典型的に円筒の）筐体によって画定された細長い混合チャンバと、
ミキサーの一端から他端まで横断する細長い混合チャンバ内に載置された中央回転シャフトであって、中央シャフトが、ミキサーが運転中であるときにシャフトの回転を達成するために、例えば、電気、燃料ガス、ガソリン、または他の炭化水素によって給電される駆動機構および駆動モーターに外部接続される、中央回転シャフトと、
一定間隔かつ異なる円周方向の場所でミキサーの中央シャフト上に載置された複数の混合および搬送パドルであって、パドルが、中央シャフト上のある場所から半径方向に延在し、パドルが、パドルヘッドを有するピンを備え、シャフト上のそれぞれの場所に対するパドルの旋回回転を許容するように、ピンがシャフトに旋回可能に係合し、および／またはパドルヘッドがピンに旋回可能に係合し、複数のパドルが、セメント系スラリーを混合し、かつ混合されているセメント系スラリーおよび強化繊維を繊維スラリー混合物出口まで移動させるように配置される、混合および搬送パドルと、
横型筐体の第１の送給区間において強化繊維を混合チャンバの中へ導入するための少なくとも１つの繊維入口ポートと、
横型筐体の送給区間においてセメント系スラリー混合物をチャンバの中へ導入するための少なくとも１つのセメント系スラリー入口ポートと、
ミキサーによって生産された繊維強化セメント系スラリー混合物を排出するための、横型円筒筐体の第２の排出端区分にある繊維スラリー混合物出口ポートと、
原材料供給物から混合チャンバの中へ導入された任意の空気を除去するための通気ポートと、を備える。
繊維スラリーミキサーは、他の原材料または他の性能向上添加剤を混合チャンバの中へ導入するための、追加的な入口ポートを有することができる。
セメント系スラリーと繊維は、約５秒〜約２４０秒、好ましくは１０秒〜１８０秒、より好ましくは１０〜１２０秒、最も好ましくは１０秒〜６０秒の平均混合滞留時間にわたって横型繊維スラリーミキサーの混合チャンバに加えられ、一方で、回転パドルが剪断力を印加し、中央回転シャフトは、繊維スラリー混合物に対して、混合中に、３０〜４５０ＲＰＭ、より好ましくは、４０〜３００ＲＰＭ、および最も好ましくは５０〜２５０ＲＰＭで回転し、ミキサーから排出された繊維スラリー混合物は、高さ４インチかつ直径２インチのパイプを使用したスランプ試験に従って測定したときに、４〜１１インチ、好ましくは６〜１０インチのスランプを有し、また、４５０００センチポアズ未満、好ましくは３００００センチポアズ未満、およびより好ましくは１５０００センチポアズ未満の粘度を有する。結果として生じる繊維スラリー混合物もまた、高さ４インチかつ直径２インチのパイプを使用したスランプ試験に従って、４〜１１インチのスランプを有する。結果として生じる繊維スラリー混合物は、典型的にスラリー混合物の組成物が極めて高い粘度を有することに依存する押し出し製造プロセスには適していない。結果として生じる繊維スラリー混合物は、繊維スラリー混合物を横型繊維スラリーミキサーから排出することを可能にし、また、パネル生産ラインの移動表面上で厚さ０．２５インチ〜２．００インチ、好ましくは厚さ０．２５インチ〜１インチ、より好ましくは厚さ０．４インチ〜０．８インチ、典型的には厚さ０．５インチ〜０．７５インチの層として均一にパネル生産ラインの移動表面上に連続層として堆積させて、繊維強化コンクリート（ＦＲＣ）パネルを生産することに適した粘稠性を有する、均一な繊維スラリー混合物である。典型的に、繊維スラリー混合物は、幅４〜８フィートのパネルについて、１分当たり約０．１０−２５立方フィートの速度で堆積する。これは、粘性のあるスラリーがダイを通して製品の形状に押し出されるときの製品の形成を容易にするために非常に粘性のあるスラリーを利用する、従来の押し出し製造プロセスよりも高速である。押し出し製造プロセスは、典型的に、三次元の中空形状の薄肉物品を形成するために使用され、材料の押し出し中、およびその後に製品の形状を保持する際には、高いスラリー粘度が有用である。
中央シャフトは、ミキサーが運転中であるときにシャフトの回転を達成するために、例えば電気、燃料ガス、ガソリン、または他の炭化水素によって給電される駆動機構および駆動モーターに外部接続される。典型的に、電気モーターおよび駆動機構は、混合チャンバ内の中央シャフトを駆動することになる。
本明細書で開示されるミキサーおよび混合方法の顕著な特徴は、添加繊維に過度の損傷を与えることなく、連続運転中に強化繊維および残りのセメント系成分をブレンドする、このミキサーの能力である。さらに、本発明のミキサーおよび混合方法は、望ましい加工粘稠性を有する繊維強化セメント系スラリー混合物の生産を可能にする。このミキサーによって生産される好ましい流動学的性質を有するスラリーは、様々な製造プロセスを使用して製品を生産するために有益に利用することができる。例えば、加工可能なスラリー粘稠性は、高いライン速度で動作している連続形成ライン上のパネル製品のさらなる処理および形成を容易にする。
図３は、繊維スラリーミキサー３２の一実施形態の概略図を示す。シャフト８８およびパドル１００。各パドル１００は、ピン１１４と、ピン１１４に対して横方向に延在する幅広パドルヘッド１１６とを有する。好ましくは、繊維スラリーミキサー２は、シングルシャフトミキサーである。
図３に図示されるように、横型繊維セメント系スラリーミキサー３２の実施形態は、円筒横型側壁８２と、ミキサー３２の送給区分の第１の端壁８４と、ミキサー３２の排出区分の第２の端壁１０６とを備える、細長い混合チャンバを備える。横型繊維セメント系スラリーミキサー３２はまた、中央回転可能シャフト８８、セメント系スラリー入口７４Ａ、強化繊維入口７４Ｂ、および繊維スラリー混合物排出出口７８Ａも備える。混合および搬送パドル１００は、中央回転可能シャフト８８から延在する。横型繊維セメント系スラリーミキサー３２はまた、ミキサーの中へ他の原材料および性能向上添加剤を送給するための他の入口ポート７７も備え、１つのみ図示される。横型繊維セメント系スラリーミキサー３２はまた、原材料供給物から混合チャンバの中へ導入された任意の空気を除去するための通気ポート９０Ａも備える。横型繊維セメント系スラリーミキサー３２はまた、混合チャンバ内の中央シャフトを駆動するための電気モーターおよび駆動機構９２も備える。
回転可能シャフト８８は、その長手方向軸「Ａ」を中心として回転して、送給された成分を混合し、それらを繊維スラリー混合物として排出出口７８Ａに搬送する。
強化繊維およびセメント系スラリーならびに他の成分は、混合および搬送を容易にするために、結果として生じる混合物の上に開空間を残して、それぞれの速度でミキサー３２に送給されることになる。所望であれば、ミキサーの横型チャンバ内のスラリーのレベルを測定するために、液面制御センサを使用する。
回転可能シャフト８８は、第１の端部アセンブリ７０と、第２の端部アセンブリ７２とを含み得る。第１の端部アセンブリ７０および第２の端部アセンブリ７２は、当業者にとって既知の多様な形態のうちのいずれかをとり得る。例えば、第１の端部アセンブリ７０は、回転可能シャフト８８の第１端を動作可能に係合する第１の端部係合部分と、第１の端部係合部分から延在する第１の円筒部分７４と、第１の円筒部分７４から延在する中間円筒部分７６と、中間円筒部分７６から延在し、スロット９０を含む端部円筒部分７８とを含み得る。第２の端部アセンブリ７２は、回転可能シャフト８８の第２の端を動作可能に係合する第２の端部係合部分と、第２の端部係合部分から延在する第１の円筒部分７２と、第１の円筒部分から延在する端部円筒部分７４とを含み得る。少なくとも１つの実施形態において、第１の端部アセンブリ７０の第１の端部係合部分は、第１の円筒部分７４に近接して、回転可能シャフト８８に係合され得る。１つ以上の実施形態において、端部円筒部分７８は、回転可能シャフト１１６に回転（例えば、高速回転）を付与することができるモーターまたはエンジン９２に動作可能に係合され得、１つ以上のパドルアセンブリ１００は、それらと係合されて、強化繊維およびセメント系スラリーを混合する。少なくとも１つの実施形態において、第２の端部アセンブリ７２の第２の端部係合部分は、第１の円筒部分９２に近接して、回転可能シャフト８８の第２端（例えば、第１端の反対側の端）に係合され得る。１つ以上の実施形態において、第２の端部アセンブリ７２の端部円筒部分９４は、好ましくは、ベアリングアセンブリに係合され得、ベアリングアセンブリは、回転可能シャフト８８の回転を許容するように、横型繊維セメント系スラリーミキサー３２の外壁に一体化され得る。
１つ以上の実施形態において、図３に見られ得るように、複数のパドルアセンブリ１００は、恒久的および／または取り外し可能に回転可能シャフト８８に係合（例えば、固定、接着、接続等）され得、例えば、整列した行および／または列（例えば、回転可能シャフト１１６の長さに沿った行、回転可能シャフト１１６の円周周囲の列）に構成され得る。１つ以上の実施形態において、パドルアセンブリ１００は、所望される際、オフセットされた行または列で、回転可能シャフト１１６に恒久的または取り外し可能に係合され得る。加えて、回転シャフト１１６は、所望される際、パドルアセンブリ１００の任意の配置または構成、好ましくは、限定されるものではないが、渦巻および／または螺旋構成に適合し得る。
回転可能シャフト８８は、１つ以上の実施形態において、混合中に、３０ＲＰＭ〜４５０ＲＰＭ、より好ましくは４０ＲＰＭ〜３００ＲＰＭ、最も好ましくは５０ＲＰＭ〜１５０ＲＰＭの所定の速度で回転するように構築され得る。
パドルピン１１４は、パドルヘッド１１６の幅Ｗ２未満である、幅Ｗ１を有する（図４を参照されたい）。混合および搬送パドル１００のピン１１４は、回転可能シャフト８８のねじ付き開口部に係合するように適応したねじ付き端部分１１５（図４を参照されたい）を含み得、それにより、混合および搬送パドル１００は、回転可能シャフト８８に対して所望の、または選択したピッチ（例えば、角度）を達成するように回転され得る。１つ以上の実施形態において、各混合および搬送パドル１００は、回転可能シャフト８８の中へ所望の距離、回転され得、該距離は、回転可能シャフト８８に係合されたとき、１つ以上の他のパドルアセンブリまたはパドルアセンブリの区分と同一であってもよく、異なってもよい。
本発明の繊維スラリー連続ミキサーの上で述べた特徴およびパラメータは、以下のようにさらに説明される。
細長い混合チャンバ
細長い混合チャンバは、典型的に、円筒形状である。
混合チャンバの長さは、典型的に、約２フィート〜８フィートのいずれかの範囲である。混合チャンバの好ましい長さは、約３フィート〜５フィートである。
混合チャンバの直径は、典型的に、約４インチ〜２４インチのいずれかの範囲である。混合チャンバの好ましい直径は、約６インチ〜１２インチの範囲である。
中央回転シャフト
中央回転シャフトの直径は、典型的に、約１インチ〜８インチである。好ましい中央シャフト直径は、約２インチ〜６インチの範囲である。
中央回転シャフトは、好ましくは約３０ＲＰＭ〜４５０ＲＰＭの範囲、より好ましくは約４０ＲＰＭ〜３００ＲＰＭの範囲、さらにより好ましくは約５０ＲＰＭ〜２５０ＲＰＭの範囲、最も好ましくは約５０ＲＰＭ〜１５０ＲＰＭの範囲の速度で回転する。本発明の目的を満たすためには、比較的低いミキサー速度が好ましいことが発見された。驚くべきことに、セメント系スラリー混合物中の優れた繊維分散が、比較的低いミキサー速度であっても得られ得ることを見出した。さらに、より低い混合速度を使用する別の重要な利点は、繊維の破損の低減、および繊維強化セメント系スラリー混合物のさらなる処理において有用な優れた材料の作業特性および流動特性をもたらすことである。ミキサーが運転モードであるときに、中央回転シャフトを旋回させるために、好ましくは、可変周波数駆動がミキサーと共に使用される。可変周波数駆動は、生産プロセスに関係する原材料の所与の組み合わせのために、ミキサーの速度を調整および微調整するために有用である。
本発明の連続ミキサーは、シングルシャフトミキサー、デュアルシャフトミキサー、またはマルチシャフトミキサーのいずれかとすることができる。本開示は、本発明のシングルシャフトミキサーをさらに詳細に説明する。しかしながら、本発明によるデュアルシャフトまたはマルチシャフトミキサーもまた、連続生産プロセスを含む様々な用途に有用である所要の特性を有する繊維強化セメント系スラリー混合物を生産することに有益に用いられ得ることが想定される。
混合および搬送パドル
中央シャフト上に載置された混合および搬送パドル１００は、ミキサー内の付加的な成分の混合および搬送を容易にするために、異なる形状および寸法を有してもよい。混合および搬送パドルは、材料を前方へ移動させることを補助するために、ピンおよび比較的幅の広いヘッドを有するパドルを含む。１つのタイプのピンおよびヘッドを有するパドルに加えて、繊維スラリーミキサーは、材料のさらなる処理に対して所望される特性を達成するために、ピンおよび比較的幅の広いヘッド、またはピンだけを有する２つ以上のタイプのパドルを含むことができる。しかしながら、図３に見られるように、本発明は、シングルスタイルのパドルを使用することができる。パドルの全体寸法は、ミキサーチャンバの内周と中央シャフトからのパドルの最も遠い点との間のクリアランス（空間）が、好ましくは１／４インチ未満、より好ましくは１／８インチ未満、最も好ましくは１／１６インチ未満である寸法である。パドル先端部とチャンバの内壁との間の距離が長過ぎると、スラリーの堆積をもたらす。パドルは、ねじ取り付け（図示のもの）および／または溶接取り付け（図示せず）を含む異なる手段を使用して、中央シャフトに取り付けられ得る。
ミキサー内の成分の混合および搬送の品質はまた、ミキサー内のパドルの配向によっても左右される。中央シャフトの断面に対して平行または垂直なパドルの配向は、パドルの搬送動作を少なくし、したがって、ミキサーにおける材料の滞留時間を増加させる。ミキサー内の材料の増加した滞留時間は、繊維に著しい損傷を与え、所望されない特性を有する繊維強化セメント系スラリー混合物の生産につながり得る。中央シャフト８８の長手方向軸「Ａ」に対するパドルヘッド１１６の長手方向軸「ＬＨ」の配向は、好ましくは、約１０°〜８０°、より好ましくは約１５°〜７０°、最も好ましくは約２０°〜６０°の角度「Ｂ」（図３Ｃ）である。好ましいパドル配向の使用は、スラリー混合物のより効率的な混合および搬送動作につながり、ミキサー内での強化繊維への損傷を最小にさせる。
ミキサー内の一組のパドルは、典型的に、ミキサーの一端から他端まで中央シャフト上に渦巻形態で構成される。このパドルの配置は、ミキサー内部の材料の搬送動作をさらに容易にする。ミキサー内のパドル配置の他の構成が可能であり、本発明の一部として想定される。
パドルは、金属、セラミック、プラスチック、ゴム、またはこれらの組み合わせを含む、様々な材料で作製され得る。材料および繊維の損傷を最小にする傾向があるため、より軟質のライニング材を伴うパドルも想定される。
細長い混合チャンバのパドルおよび／または内壁は、パドル上の、および／またはシェル（細長い混合チャンバのバレル）の内壁へのセメント系スラリーの蓄積を最小にするために、離型材料で被覆され得る。
図６〜図８は、シャフト８８内にねじ込まれることによってシャフト８８上に載置されたパドル１００の図を示すために、その混合チャンバのドア３７が開位置にある繊維スラリーミキサー３２の一部分を示す。
さらに、図７は、ミキサー構成のこの特定の実施形態におけるミキサー内の４つの直線列のパドル（３列が示されている）を有するシャフトを示す。
図８は、中央シャフト８８に対するパドル１００の配向を示すミキサーの拡大図を提供する。また、渦巻形態のパドル１００の中央シャフト８８上の配置が観察され得る。
入口ポート
繊維スラリーミキサーの原材料入口ポート（入口導管）のサイズ、場所、および配向は、原材料の繊維スラリーミキサーの中への導入を容易にし、ミキサー内でスラリー混合物がポートを封鎖する可能性を最小にするように構成される。
スラリーミキサーからのセメント系スラリーは、好ましくは、スラリーホースを使用して繊維スラリーミキサーに搬送され、スラリーホースを受け入れるように設定した入口ポートを通して繊維スラリーミキサーの中へ導入される。代替的に、スラリーミキサーからのセメント系スラリーは、繊維スラリーミキサーに重力送給され得る。
繊維は、スクリュー送給装置または振動送給装置等の様々な計量装置を使用して、重量計量的または容積計量的に繊維スラリーミキサーの中へ導入され得る。繊維は、様々な運搬デバイスによって繊維送給装置から繊維スラリーミキサーまで搬送され得る。例えば、繊維は、スクリュー（オーガ）、空気搬送、単純な重力堆積を使用して移送され得る。別個のまたは裁断される繊維は、ガラス繊維、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニルアルコール等のポリマー材料、炭素、黒鉛、アラミド、セラミック、鋼、セルロース系またはジュートもしくはサイザル等の天然繊維、あるいは、これらの組み合わせを含む、異なる強化繊維材料で作製され得る。繊維の長さは、約２インチ以下、より好ましくは１．５インチ以下、最も好ましくは０．７５インチ以下である。
スラリーミキサーおよび繊維スラリーミキサーシステムからの繊維スラリー混合物を使用するパネル生産
図９および図１０は、パネル生産に使用される繊維スラリーミキサー３２からの繊維スラリー混合物を示す。セメント系パネル生産ラインは、図式的に示され、概して１０で指定される。生産ライン１０は、複数の脚部１３または他の支持体を有する支持フレームまたは形成テーブル１２を含む。支持フレーム１２上に含められるものは、滑らかで水を通さない表面を有する無端ゴム様コンベアベルト等であるが、多孔質表面も想定される、移動キャリア１４である。当技術分野でよく知られているように、支持フレーム１２は、指定された脚部１３または他の支持構造を含み得る、少なくとも１つのテーブル様区分から作製され得る。支持フレーム１２はまた、フレームの遠位端１８の主駆動ロール１６、およびフレームの近位端２２のアイドラロール２０も含む。また、ロール１６、２０に対するキャリア１４の所望の張力および位置決めを維持するために、典型的に、少なくとも１つのベルト追従および／または張力調整デバイス２４が提供される。この実施形態において、セメント系パネルは、移動キャリアが近位端２２から遠位端１８まで方向「Ｔ」に進行するときに、連続的に生産される。
この実施形態において、硬化前のスラリーを支持するための剥離紙、ポリマーフィルム、プラスチックキャリア、スリップシート、または形成金型のウェブ２６が提供され得し、キャリア１４の上に置かれてスラリーを保護および／または清潔に保ち得る。しかしながら、連続ウェブ２６ではなく、比較的剛性がある材料の個々のシート（図示せず）、例えば、ポリマープラスチックのシートが、キャリア１４の上に配置され得ることも想定される。これらのキャリアフィルムまたはシートは、ラインの端で、生成されたパネルから取り除かれ得るか、またはそれらは、全体的な複合設計の一部としてのパネル内の恒久的な特徴として組み込まれ得る。これらのフィルムまたはシートが恒久的な特徴としてパネル内に組み込まれたとき、それらは、向上した美しさ、強化された引張強度および曲げ強度、強化された耐衝撃性および耐爆性、水および水蒸気の透過に対する耐性等の強化された環境耐久性、耐凍結融解性、耐ソルトスケーリング性、ならびに耐化学性を含む、強化した属性を提供し得る。
ガラス繊維スクリム等の強化スクリムのロービングまたはウェブ等の連続強化材４４が、硬化する前に繊維スラリー混合物内に埋め込まれ、結果として生じるセメント系パネルを強化するために提供され得る。連続ロービングおよび／または強化スクリムロール４２は、キャリア１４上に置かれるヘッドボックス４０を通して送給される。しかしながら、連続強化材４４を用いないことも想定される。連続スクリムまたはロービングは、ガラス繊維、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニルアルコール等のポリマー材料、炭素、黒鉛、アラミド、セラミック、鋼、セルロース系またはジュートもしくはサイザル等の天然繊維、あるいは、これらの組み合わせを含む、異なる強化繊維材料で作製され得る。ロービングは、連続強化モノフィラメントの集合体である。スクリムは、機械方向および横断方向に延びる連続繊維のウェブである。強化材はまた、別個の強化繊維で作製された不織繊維ウェブとしても提供され得る。不織繊維ウェブは、ポリオレフィン繊維等の有機繊維、もしくはガラス繊維等の無機繊維、またはこれらの組み合わせで作製され得る。金属繊維で作製された繊維質ウェブもまた、本発明の一部として想定される。
また、本ライン１０によって生産されるセメント系パネルを直接キャリア１４上で形成することも想定される。この状態においては、少なくとも１つのベルト洗浄ユニット２８が提供される。キャリア１４は、当技術分野で知られているように主駆動ロール１６を駆動するモーター、プーリー、ベルト、またはチェーンの組み合わせによって、支持フレーム１２に沿って移動される。形成ラインのキャリア１４（形成ベルト）の速度が、作製される製品に適切に変更され得ることが想定される。繊維スラリー混合物は、方向「Ｔ」に進行する。
本生産ライン１０は、連続スラリーミキサー２を含む。スラリーミキサーは、シングルシャフトまたはデュアルシャフトミキサーとすることができる。乾燥粉体送給装置４（１つ以上が用いられ得る）は、強化繊維を除くセメント系組成物の乾燥成分をスラリーミキサー２に送給する。液体ポンプ６（１つ以上が用いられ得る）は、液体または水溶性添加剤を有する、水等の水性媒体をスラリーミキサー２に送給する。スラリーミキサーは、乾燥成分および水性媒体を混合して、セメント系スラリー８を形成する。セメント系スラリー３１は、第１のスラリーアキュムレータ、および繊維スラリーミキサー３２にスラリーを圧送する容積式ポンプ３０に送給される。繊維送給装置３４（１つ以上が用いられ得る）は、繊維を繊維スラリーミキサー３２に送給する。したがって、繊維スラリーミキサー３２において繊維およびスラリーが混合されて、繊維スラリー混合物３６を形成する。繊維スラリー混合物３６は、第２のスラリーアキュムレータ、および繊維スラリー混合物３６を形成アセンブリ４０（形成ヘッドボックス）に圧送する容積式ポンプ３８に送給される。
形成アセンブリ４０は、繊維スラリー混合物を、移動キャリア上の剥離紙、連続強化材、ロービング、および／もしくは強化スクリム、ならびに／または不織繊維ウェブ（存在する場合）のウェブ２６上に堆積させる。存在する場合、ロービングおよび／もしくはスクリムロールならびに／または不織繊維ウェブ４２によって提供される連続強化材４４は、移動キャリア１４上を移動する繊維スラリー混合物上に堆積され得る。繊維スラリー混合物４６をレベリングすることを補助するために、形成振動プレート５０が、形成アセンブリ４０が繊維スラリー混合物４６を堆積させる場所の下、またはわずかに下流に提供され得る。
スラリー４６は、移動キャリア１４に沿って進行するときに硬化する。スラリー４６が硬化しているときに繊維スラリー混合物４６をレベリングすることを補助するために、スラリー４６は、１つ以上の振動スクリードプレート５２の下を通る。支持フレーム１２の遠位端１８において、カッター５４（パネル切断デバイス）が、硬化したスラリーをボード５５に切断する。ボード（パネル）は、次いで、搬出および硬化ラック５７（図１０を参照されたい）上に配置され、硬化することを可能にされる。したがって、パネル５５は、形成ベルト１４または任意の剥離紙／スリップシート／形成金型／不織繊維ウェブ２６上で直接形成される。
図９は、縁形成および漏出防止デバイス８０をさらに示す。これらは、単独で、または組み合わせて使用される、本明細書のいずれかの場所で説明されている、縁ベルト、縁レール、または他の適切な縁形成および漏出防止デバイス、例えば、ベルト結合スリット形成具である。
本発明の方法および装置によって生産される繊維セメント混合物は、セメント、水、および他のセメント添加剤を含有する。しかしながら、所望の粘度を達成するために、セメント系組成物は、好ましくは、従来の繊維セメント押し出しプロセスによって通常使用されているような、高い注入速度の増粘剤または他の高粘度加工助剤を避ける。例えば、本スラリーは、高い注入速度での高粘度セルロースエーテルの添加を避ける。本スラリーが避ける高粘度セルロースエーテルの例は、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、およびヒドロキシエチルメチルセルロースである。
本発明の方法および装置によって生産される繊維セメント混合物は、様々な硬化性セメント系スラリーによるものであり得る、水性スラリーである。例えば、組成物は、水硬性セメントに基づくものである。ＡＳＴＭは、「水硬性セメント」を、水との化学的相互作用によって硬化し、硬くなり、また、水中でそうなり得るセメントである、と定義している。適切な水硬性セメントの例は、ポルトランドセメント、アルミン酸カルシウムセメント（ＣＡＣ）、スルホアルミン酸カルシウムセメント（ＣＳＡ）、ジオポリマー、マグネシウムオキシクロライドセメント（ソーレルセメント）、およびリン酸マグネシウムセメントである。好ましいジオポリマーは、クラスＣフライアッシュの化学活性化に基づく。
硫酸カルシウム半水和物は、水との化学的相互作用によって硬化し、硬くなるが、本発明の文脈において、水硬性セメントの広範な定義に含まれない。しかしながら、硫酸カルシウム半水和物は、本発明の方法および装置によって生産される繊維セメント混合物に含められ得る。したがって、そのような水性スラリーはまた、石膏セメントまたは焼き石膏等の硫酸カルシウムセメントにも基づくことができる。石膏セメントは、主に、か焼石膏（硫酸カルシウム半水和物）である。この業界では、か焼石膏を石膏セメントと称することが慣例である。
繊維セメント混合物は、繊維セメント混合物の他の成分との組み合わせで、所望のスランプ試験値および粘度を達成するために十分な水を含有する。所望であれば、組成物は、０．２０／１〜０．９０／１、好ましくは０．２０／１〜０．７０／１の、水と反応性粉体との重量比を有することができる。
繊維セメント混合物は、シリカフューム等のポゾラン材料、シリコン金属の産生物である微粉化した非晶質シリカ、およびフェロシリコン合金製造品を含有することができる。これは、特徴的に、非常に高いシリカ含有量および低いアルミナ含有量を有する。軽石、パーライト、珪藻土、凝灰岩、火山土、メタカオリン、マイクロシリカ、および研削された粒状の高炉スラグを含む、様々な他の天然材料および人工材料が、ポゾラン特性を有すると言われている。フライアッシュもまた、ポゾラン特性を有する。繊維セメント混合物は、セラミック微小球体および／またはポリマー微小球体を含有し得る。
しかしながら、本方法によって行われる繊維セメントスラリーの一用途は、ガラス繊維、特に耐アルカリ性ガラス繊維等の強化繊維を有する構造用セメントパネル（ＳＣＰパネル）を生産することである。このように、セメント系スラリー３１は、好ましくは、ポルトランドセメント、石膏、凝集体、水、促進剤、可塑剤、超可塑剤、発泡剤、充填剤、および／または当技術分野でよく知られている、または参照により組み込まれた、本発明で説明され、下に列記される他の成分の量を変動させることで構成される。これらの成分の相対的な量は、上記の一部の除去または他の追加を含む、最終製品の意図される使用に適するように変更され得る。
液圧スラリーの流動性を向上させるために、任意選択で、例えば、超可塑剤等の減水添加剤が、繊維セメント混合物中に含められ得る。かかる添加剤は、分子を溶液中に分散させるため、分子が互いに対してより移動し易くなり、それによって、スラリー全体の流動性を向上させる。スルホン化メラミンおよびスルホン化ナフタレン、ならびにポリカルボキシレート系超可塑剤が、超可塑剤として使用され得る。減水添加剤は、湿潤最終繊維スラリー混合物の０重量％〜５重量％、好ましくは０．５重量％〜５重量％の量で存在し得る。
Ｔｏｎｙａｎらの米国特許第６，６２０，４８７号は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれ、硫酸カルシウムアルファ半水化物、水硬性セメント、活性ポゾラン、および石灰の水性混合物の硬化によって生じる連続相のコアを用いる、強化された軽量の寸法安定性構造用セメントパネル（ＳＣＰ）を開示している。連続相は、耐アルカリ性ガラス繊維によって強化され、セラミック微小球体またはセラミックおよびポリマー微小球体のブレンド物を含有しているか、または０．６／１〜０．７／１の水と反応性粉体との重量比を有する水性混合物から形成されているか、またはこれらの組み合わせである。ＳＣＰパネルの少なくとも１つの外面は、釘打ち性を向上させるためにガラス繊維によって強化し、かつ十分なポリマー球体を含有するか、もしくはポリマー球体に類似する効果を提供する水と反応性粉体との比率によって作製される、またはこれらの組み合わせである、硬化した連続相を含み得る。
所望であれば、組成物は、０．２０／１〜０．９０／１、好ましくは０．２０／１〜０．７０／１の、水と反応性粉体との重量比を有することができる。
本プロセスで使用される複合スラリーのための様々な配合物は、米国特許出願公開第ＵＳ２００６／０１８５２６７号、同第ＵＳ２００６／０１７４５７２号、同第ＵＳ２００６／０１６８９０５号、および同第ＵＳ２００６／０１４４００５号にも示され、これらは全て参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。典型的な配合物は、反応性粉体として、乾燥基準で、３５重量％〜７５重量％（典型的に４５重量％−６５重量％または５５重量％〜６５重量％）の硫酸カルシウムアルファ半水化物、２０重量％〜５５重量％（典型的に２５重量％−４０重量％）のポルトランドセメント等の水硬性セメント、０．２重量％〜３．５重量％の石灰、および５重量％〜２５重量％（典型的に１０−１５重量％）の活性ポゾランを含む。パネルの連続相は、耐アルカリ性ガラス繊維によって均一に強化され、セラミック微小球体、ガラス微小球体、プラスチック微小球体、フライアッシュセノスフェアおよびパーライトからなる群から選択される、均一に分散された軽量充填剤粒子の２重量％−５０重量％、例えば、２０重量％−５０重量％を含有することになる。複合スラリーのための配合物の一例は、全乾燥成分に基づいて、４２重量％〜６８重量％の反応性粉体、２３重量％〜４３重量％のセラミック微小球体、０．２重量％〜１．０重量％のポリマー微小球体、および５重量％〜１５重量％の耐アルカリ性ガラス繊維を含む。
Ｄｕｂｅｙらの米国特許第８０３８７９０号は、複合スラリーの好ましい配合物の別の例を提供しており、これは、セメント系組成物の水性混合物であって、乾燥基準で、５０重量％〜９５重量％の反応性粉体と、その中で軽量充填剤として均一に分散される１重量％〜２０重量％の被覆された疎水性膨張パーライト粒子であって、被覆された疎水性パーライト粒子が、約１ミクロン〜５００ミクロン（マイクロメートル）の範囲の直径、２０ミクロン〜１５０ミクロン（マイクロメートル）の中位径、および約０．５０ｇ／ｃｃ未満の有効粒子密度（比重）を有する、被覆された疎水性パーライト粒子と、０重量％〜２５重量％の中空セラミック微小球体と、強化のために均一に分散させるための３重量％〜１６重量％の耐アルカリ性ガラス繊維とを含み、反応性粉体は、２５重量％〜７５重量％の硫酸カルシウムアルファ半水化物と、ポルトランドセメントを含む１０重量％〜７５重量％の水硬性セメントと、０重量％〜３．５重量％の石灰と、５重量％〜３０重量％の活性ポゾランとを含み、パネルは、５０ポンド／立方フィート〜１００ポンド／立方フィートの密度を有する。
複合繊維スラリー混合物には上記の組成物が好ましいが、これらの成分の相対的な量は、上記の一部の除去または他の追加を含む、最終製品の意図される使用に適するように変更され得る。
横型多段繊維スラリー連続ミキサーを用いる方法
繊維スラリー混合物を作製するために別個のスラリーミキサー２および繊維スラリーミキサー３２を使用することの代替として、水とセメント質材料と繊維との混合は、繊維スラリー混合物を作製するために、組み合わせ連続ミキサーを使用するシングルユニット運転で組み合わせられ得、横型ミキサーの第１の区分は、全ての乾燥粉体、化学添加剤と水を組み合わせることによってセメント質スラリー混合物を生産し、ミキサーの第２の区分は、強化繊維を導入して、それを、組み合わせミキサーの第１の区分内で生産された、入ってくるセメント質スラリー混合物と組み合わせることによって、繊維強化セメント質スラリー混合物を生産する。
図１１は、繊維スラリー多段ミキサー１３２を用いる、本発明の方法の混合部分のブロックフロー図を示す。方法の混合部分において、乾燥粉体送給装置１０２からの乾燥セメント系粉体の流れ１０５が、乾燥セメント系粉体入口導管１０５Ａを通過して、繊維スラリーミキサー１３２の第１の送給区分１２０に送給される。１つ以上のポンプ１０３からの水性媒体流１０７は、少なくとも１つの水性媒体流導管１０７Ａ（２つ示されている）を通過して、第１の混合区分１２２、および任意に繊維スラリーミキサー１３２の第１の送給区分１２０にも送給される。強化繊維の流れ１３４は、繊維送給装置１３１から強化繊維流導管１３４Ａを通過して、繊維スラリーミキサー１３２の第２の混合区分１２４に送給される。乾燥セメント系粉体の流れ１０５、水性媒体流１０７、および強化繊維の流れ１３４は、繊維スラリーミキサー１３２内で合流して、繊維セメント混合物１３６の流れを作り出し、この流れは、ミキサー１３２の下流端で排出導管１３６Ａを通って排出される。
横型多段繊維スラリー連続ミキサー
本発明の多段繊維スラリー連続ミキサーは、好ましくは以下の結果を達成する。
均一に混合された繊維強化セメント系スラリー混合物を生産するために、繊維および残りのセメント系成分を連続ブレンドすることを可能にする。
均一にブレンドされた繊維強化セメント系スラリー混合物を生産するために必要とされる混合時間を数分から６０秒未満、好ましくは３０秒未満に短縮する。一般に、チャンバは、約５秒〜約２４０秒、好ましくは１０秒〜１８０秒、より好ましくは１０秒〜１２０秒、最も好ましくは１０秒〜６０秒の平均スラリー滞留時間を提供する。
混合運転中に繊維を球状および塊状にさせない。
混合動作の結果として、強化繊維への損傷を生じさせない。
製造および構築用途において有用な急速硬化性セメント系材料の使用を可能にする。
本発明の一部として開示される横型繊維スラリー連続ミキサーを使用する方法は、
乾燥セメント系粉体を、少なくとも１つの乾燥セメント系粉体入口ポートを通して横型連続ミキサーの中へ送給する工程であって、
横型連続ミキサーが、
細長い混合チャンバであって、細長い混合チャンバが、内部側壁を有する横型（典型的に円筒）筐体によって画定され、細長い混合チャンバが、上流端送給区分、第１の混合区分、および第２の下流端混合区分を有し、第１の混合区分が、上流端送給区分と第２の下流端混合区分との間である、細長い混合チャンバと、
細長い混合チャンバの上流端から細長い混合チャンバの下流端まで横断し、かつ細長い混合チャンバ内で回転する、少なくとも一対の水平配向相互嵌合自己ワイピングインペラと、を備え、
細長い混合チャンバの上流端送給区分内で各々水平に載置されたインペラが、オーガを備え、乾燥セメント系粉体が、細長い混合チャンバの上流端送給区分の中へ送給され、かつオーガによって第１の混合区分に搬送される、送給する工程と、
水を含む液体流を、少なくとも１つの乾燥セメント系粉体入口ポートの下流の少なくとも１つの液体流入口ポートを通して連続スラリーミキサーの細長い混合チャンバの中へ送給し、乾燥セメント系粉体と液体流を、セメント系スラリーを形成するために第１の混合区分内で混合する工程であって、
第１の混合区分内で各々水平に載置されたインペラが、一定間隔かつ異なる円周方向の場所でインペラの水平配向シャフトに載置された第１の複数の混合および搬送パドルを備え、パドルが、横型、好ましくは円筒筐体内で水平配向シャフトを中心として回転され、パドルが、シャフトから半径方向に延在する、混合する工程と、
強化繊維の流れを、少なくとも１つの強化繊維入口ポートを通して第２の混合区分の中へ送給し、セメント系スラリーおよび強化繊維を、繊維スラリー混合物を形成するために、第２の混合区分内で混合する工程であって、
細長い混合チャンバの第２の混合区分内で各々水平に載置されたインペラの少なくとも一部分が、
オーガと、
一定間隔かつ異なる円周方向の場所でミキサーの水平配向シャフト上に載置された第２の複数の混合および搬送パドルであって、パドルが、横型筐体内で各々、それぞれの水平配向シャフトを中心として回転され、パドルが、それぞれのシャフトから半径方向に延在している、第２の複数の混合パドルと、からなる群から選択される少なくとも１つの部材を備える、混合する工程と、
繊維スラリー混合物を、第２の混合区分の下流端区分で繊維スラリー混合物出口ポートを通してミキサーから排出する工程と、を含み、
セメント質スラリーと繊維は、約５秒〜約２４０秒、好ましくは１０秒〜１８０秒、より好ましくは１０〜１２０秒、最も好ましくは１０秒〜６０秒の平均混合滞留時間にわたって横型繊維スラリーミキサーの混合チャンバに加えられ、一方で、回転パドルが剪断力を印加し、中央回転シャフトは、繊維スラリー混合物に対して、混合中に、３０〜４５０ＲＰＭ、より好ましくは、４０〜３００ＲＰＭ、および最も好ましくは５０〜２５０ＲＰＭで回転し、ミキサーから排出された繊維スラリー混合物は、高さ４インチかつ直径２インチのパイプを使用したスランプ試験に従って測定したときに、４〜１１インチ、好ましくは６〜１０インチのスランプを有し、また、４５０００センチポアズ未満、好ましくは３００００センチポアズ未満、およびより好ましくは１５０００センチポアズ未満の粘度を有する。別個のスラリーミキサーおよび繊維スラリーミキサーを用いる方法と同様、結果として生じる繊維スラリー混合物は、典型的にスラリー混合物の組成物が極めて高い粘度を有することに依存する押し出し製造プロセスには適していない。
各水平配向シャフトが、ミキサーが運転中であるときにシャフトの回転を達成するために、例えば、電気、燃料ガス、ガソリン、または他の炭化水素によって給電される駆動機構および駆動モーターに外部接続される。
第１および／または第２の混合区分のパドルは、平坦パドルまたは螺旋パドルであり得る。平坦パドルおよび螺旋パドルは、パドルがシャフトの一部分を取り囲むようにシャフトに嵌め込まれる中央開口部を有する一体型パドルである。また、平坦パドルおよび螺旋パドルは、シャフトから反対方向に延在する対向端を有する。好ましくは、平坦パドルまたは螺旋パドルが第２の混合区分内で用いられる場合、それらは、第２の混合区分のパドル区分内で用いられ、オーガもまた、パドル区分の前および／または後に第２の混合区分内で用いられる。
しかしながら、代替において、第１および／または第２の混合区分のパドルが、ボードパドルヘッドに係合されたピンを備え、ピンが、水平配向シャフト上のそれぞれの場所に対するパドルヘッドの旋回的回転を許容するように、水平配向シャフトおよび／またはパドルヘッドに旋回可能に係合され、パドルが、強化繊維およびセメント系スラリーを混合し、かつ混合されているセメント系スラリーおよび強化繊維を繊維スラリー混合物出口に移動するように配置されている。好ましくは、第１および第２の混合区分のパドルが各々、パドルヘッドに係合されたピンを備える場合、第２の混合区分は、オーガを有していない。第２の混合区分は、繊維をスラリーと混合するためにピンのみ（パドルヘッドなし）を任意に有し得る。ピンの断面形状は、円形、平坦（すなわち、正方形または長方形）、三角形、楕円形、または任意の他の形状のいずれかであり得る。細長い断面を有するピン（例えば、長方形または楕円形の断面）が用いられる場合、ピンは、好ましくは、それらが材料を混合することを助けるのみならず、材料をミキサー出口に向かって前方に移動させる機能も提供するように配向される。
中央シャフトは、ミキサーが運転中であるときにシャフトの回転を達成するために、例えば電気、燃料ガス、ガソリン、または他の炭化水素によって給電される駆動機構および駆動モーターに外部接続される。典型的に、電気モーターおよび駆動機構は、混合チャンバ内の中央シャフトを駆動することになる。
本明細書で開示されるミキサーおよび混合方法の顕著な特徴は、添加繊維に過度の損傷を与えることなく、連続運転中に強化繊維および残りのセメント系成分をブレンドする、このミキサーの能力である。さらに、本発明のミキサーおよび混合方法は、望ましい加工粘稠性を有する繊維強化セメント系スラリー混合物の生産を可能にする。多段繊維スラリーミキサーから排出された繊維スラリー混合物は、様々な用途、例えば、彫像、ショットクリート、浮石の固定、土壌の安定化、プレキャストコンクリート製品、舗道、修理用途として、または、繊維強化コンクリート（ＦＲＣ）パネルもしくはボードを生産するために適切である。例えば、加工可能なスラリー粘稠性は、高いライン速度で動作している連続形成ライン上のパネル製品のさらなる処理および形成を容易にする。
生産された均一な繊維スラリー混合物は、繊維スラリー混合物を横型繊維スラリーミキサーから排出することを可能にし、また、パネル生産ラインの移動表面上で厚さ０．２５インチ〜２．００インチ、好ましくは厚さ０．２５インチ〜１インチ、典型的には厚さ０．５インチ〜０．７５インチの層として均一にパネル生産ラインの移動表面上に連続層として堆積させて、繊維強化コンクリート（ＦＲＣ）パネルを生産することに適した粘稠性を有する。
本発明の多段連続ミキサーは、デュアルシャフトミキサーまたはマルチシャフトミキサーのいずれかであり得る。好ましくは、本発明の多段連続ミキサーは、デュアルシャフトミキサーである。
本発明の多段連続ミキサーは、初期オーガ区分および少なくとも２つの混合区分を有する。乾燥粉体は、ミキサーの一端に位置する入口ポートを通ってミキサーの中へ導入される。オーガ区分内に位置するオーガは、乾燥粉体を第１の混合区分の中へ前進させる。第１の混合区分は、セメント系スラリー混合物の均一なブレンドを生産するために、水を含む液体添加物と乾燥粉体を混合することを意図されている。ミキサーの第１の区分内でそのように生産されたセメント系スラリー混合物は、第２のミキサー区分に搬送される。第２の混合区分は、繊維が、第１の混合区分から生産および搬送されたセメント系スラリーとブレンドされる場所である。結果として生じる繊維強化スラリー混合物は、第２のミキサー区分の一端に位置する出口ポートを通ってミキサーを出る。
本発明の一部として開示された多段デュアルシャフト（またはマルチシャフト）連続ミキサーの様々な重要な構成要素および特徴は、以下のように強調され得る。
細長い混合チャンバ
細長い二重バレル混合チャンバが、連続ミキサーのデュアル回転シャフト（またはマルチ回転シャフト）を収容する。
混合チャンバの長さは、典型的に、約２フィート〜８フィートのいずれかの範囲である。混合チャンバの好ましい長さは、約３フィート〜６フィートである。
混合チャンバの直径は、典型的に、約３インチ〜２４インチのいずれかの範囲である。混合チャンバの直径は、好ましくは、約５インチ〜１２インチの範囲である。
ミキサーの一端から他端まで横断する細長い混合チャンバ内に載置されたデュアル回転シャフト（またはマルチ回転シャフト）。シャフトは、ミキサーが運転しているときにシャフトの回転を達成するために駆動機構および電気モーターに外部接続される。シャフトは、３０ＲＰＭ〜４５０ＲＰＭ、より好ましくは４０ＲＰＭ〜３００ＲＰＭ、最も好ましくは５０ＲＰＭ〜２５０ＲＰＭの範囲の速度で回転する。ミキサーの開発および最適化作業の一部として、比較的低いミキサー速度が好ましく、セメント系スラリー混合物中に優れた繊維の分散を提供することが発見された。さらに、本発明の目的のためにより低い混合速度を使用する別の重要な利点は、繊維の破損の低減、および繊維強化セメント系スラリー混合物のさらなる処理において有用な優れた材料の作業特性を結果としてもたらすことである。ギア、チェーンまたはベルト配置と共に可変周波数駆動が、ミキサーが運転しているときに回転シャフトを旋回させるためにミキサーと共に典型的に使用される。可変周波数駆動は、生産プロセスに関係する原材料の所与の組み合わせのために、ミキサーの速度を調整および微調整するために有用である。
乾燥粉体をミキサーの入口から連続ミキサーの第１の混合区分に搬送するオーガ区分。ミキサーシャフトの初期長さは、乾燥粉体の前進を達成するオーガの形態である。デュアルシャフト（またはマルチシャフト）がミキサー内で使用されるとき、個々のシャフトは、１つのオーガ区分からのフライトが第２のオーガ区分からのフライトに対して重なる位置にあるようにミキサー内に配置される。ミキサー内の２つのオーガ区分のこの重なる配置は、ミキサーのオーガ区分に自己洗浄動作を提供する。デュアルシャフトミキサー構成内の初期オーガ区分（乾燥粉体ミキサー入口付近に位置する）が、図２Ａおよび２Ｂに示される。
図１２Ａは、本繊維スラリー混合デバイスの横型デュアルシャフト多段連続繊維スラリーミキサーの実施形態の一部分を示す。特に、図１２Ａは、ミキサー入口にオーガ１２６を有する第１の送給区分１２０（オーガ区分としても既知である）を示す。図２Ａはまた、２つのシャフト上に載置された平坦パドル１２５を有する第１の混合区分１２３を示す。
図１２Ｂは、本繊維スラリーミキサー１３２の第１の送給区分１２０（オーガ区分としても既知である）内のオーガ１２６の別の図を示す。第１の送給区分１２０の長さは、典型的に約１フィート〜３フィートである。オーガのフライトピッチは、使用される原材料、所望される原材料送給速度、およびミキサーの２つの混合区分の設計構成に応じて変更され得る。
第１の混合区分１２０は、ミキサーの個々の回転シャフト上に載置された混合パドル１２５を備える。第１の混合区分内で典型的に使用される、平坦または螺旋の２つのタイプのパドルが存在する。図２Ｃは、図２Ａに使用される平坦混合パドル１２５を示す。図２Ｄは、このミキサーの第１の混合区分に使用され得る螺旋混合パドル１２７を示す。平坦パドル１２５は、ミキサー内の材料に対する無視できる搬送動作と共に、高剪断混合動作を提供する。一方で、螺旋パドル１２７は、混合および（限定された）搬送動作の両方をミキサー内の材料に対して提供する。
平坦パドル１２５および螺旋パドル１２７は、パドルがシャフトの一部分を取り囲むようにシャフトに嵌め込まれる中央開口部を有する一体型（一片の）パドルである。また、平坦パドルおよび螺旋パドルは、シャフトから反対方向に延在する対向端を有する。平坦パドル１２５および螺旋パドル１２７は、それらに切り込まれたキースロットを有する中央孔を有して、パドルを摺動させてキー付きシャフト上に載置することを可能にする。パドルは、シャフト上に同心に載置されキー固定される。デュアルシャフトミキサーの２つのシャフト上に載置された隣接パドルの配向は、それらがいかなる回転干渉もなく、ワイピング動作を提供するようなものである。
他のパドル形状および幾何学的形状もまた、ミキサーの第１の混合区分内で使用され得る。例えば、各々がパドルヘッドに係合されたピンを備える混合および搬送パドルが、図５に関して以下により詳細に説明されるように、第１および／または第２の混合区分内で用いられ得る。
個々のシャフト上に載置されたパドルは、ミキサーシャフトがミキサー運転中に回転モードにあるとき、重なるが干渉しない配向にある。図１２Ａおよび１２Ｅは、デュアルシャフトミキサーの２つのシャフト上に（第１の混合区分内で）載置された平坦パドル１２５を示す。特に、図１２Ｅは、本繊維スラリー混合デバイスの横型デュアルシャフト多段連続繊維スラリーミキサーの実施形態の第１の混合区分内で２つのシャフト上に載置された平坦パドル１２５の拡大図を示す。しかしながら、螺旋パドル１２７は、いくつかのまたは全ての平坦パドル１２５に対して置換され得る。
ミキサー３２の第１の混合区分１２２内に位置するパドルの主な目的は、乾燥粉体を水および他の液体添加剤（もしあれば）とブレンドして均一なセメント系スラリー混合物を生産することである。重なるが干渉しないパドルの配向によって、個々のシャフト上に載置されたパドル１２５の回転は、ミキサー１３２の第１の混合区分１２２に自己洗浄動作を提供する。２つのシャフト上に載置された平坦１２５または螺旋１２７混合パドルは、この点に関して特に有用である。これは、パドルの互いに対する、かつミキサーのバレル（シェル）に対するスクレーピング動作による優れた自己洗浄動作を提供する。平坦パドルは、本発明の目的のために第１の混合区分１２２での使用のために、螺旋パドルとは対照的に、最も好ましいパドルである。第１の混合区分１２２の長さは、典型的に、約１フィート〜４フィートである。より典型的には、第１の混合区分の長さは、約３フィート以下である。個々の平坦または螺旋混合パドルの幅は、約０．２５インチ〜４インチの範囲である。より典型的には、混合平坦または螺旋パドルの幅は、１インチ〜３インチである。平坦、または螺旋もしくは別の形状にかかわらず、混合パドルのシェルの内壁からのクリアランスは、好ましくは１／４インチ未満、より好ましくは１／８インチ未満、最も好ましくは１／１６インチ未満である。
ミキサー１３２の第２の混合区分１２４は、強化繊維がミキサーの中へ典型的に導入され、セメント系スラリーとブレンドされる場所である。第２の混合区分１２４は、本質的に、第１の混合区分１２２の続きであり、１つ以上の手段を利用して繊維をセメント系スラリー中に混合する。導管１３４を通る強化繊維は、第２の混合区分１２４の始まりに連続ミキサー１３２の中へ導入される。強化繊維は、混合パドルもしくはオーガまたはそれらの組み合わせのいずれかを使用して、第１の混合区分１２２内で生産されたセメント系スラリーとブレンドされる。混合パドルおよび／またはオーガは、ミキサーのデュアル回転シャフト上に載置され、強化繊維を第１の混合区分から搬送されたセメント系スラリー混合物とブレンドすることを助ける。説明され、第１の混合区分１２２内で使用される混合パドル（平坦パドル１２５および／または螺旋パドル１２７）は、第２の混合区分１２４内で同様に使用され得る。しかしながら、かかるパドルの使用は、これらのパドルによって提供される高剪断動作による著しい繊維損傷を引き起こすことがわかっている。それゆえに、第２の混合区分内でかかるパドル単独での使用は、特に多数のかかるパドルが使用されるとき、好ましいものではない。螺旋パドルは、本発明の目的を達成するために、第２の混合区分内で平坦パドルよりも適している。
オーガはまた、第２の混合区分１２４内で繊維をセメント系スラリーとブレンドするために使用され得る。単独で使用されるオーガは、急速搬送動作、およびパドル単独で提供されるものよりも比較的小さい混合動作を提供する。重なる構成で２つの平行なシャフト上に載置されたオーガは、ミキサーの自己洗浄態様をさらに助ける。
好ましくは、平坦パドル１２５または螺旋パドル１２７が第２の混合区分１２４内で用いられる場合、それらは、第２の混合区分１２４のパドル区分内で用いられ、オーガもまた、パドル区分の前および／または後に第２の混合区分１２４内で用いられる。オーガの組み合わせおよび螺旋パドルの制限された数（またはあまり好ましいものではない平坦パドル）もまた、第２の混合区分２４内で使用されてもよい。かかる組み合わせは、繊維のセメント系スラリーとの混合に関して最良の混合結果を達成するために実際に好ましくかつ推奨される。第２の混合区分２４内のオーガの後の制限された数の螺旋（または平坦）パドルの使用は、ミキサーを通る材料流に対する抵抗を生じさせる。材料流に対するこの抵抗は、ミキサーの第２の混合区分内のセメント系スラリーとの繊維のより良好な混合および浸潤を提供する。
要約すると、第２の混合区分１２４は、繊維のセメント系スラリー混合物との混合を容易にするために、以下に強調される１つ以上の方式で構成され得る。
図１３Ａは、方向「Ｘ」におけるミキサー内の材料流を伴う、本発明のデュアルシャフト多段連続繊維スラリーミキサー１３２の第１の構成を示す。ミキサー１３２は、乾燥粉体入口ポート１０５Ａ、液体入口ポート１０７Ａ、繊維入口ポート１３４Ａ、デュアルミキサーシャフト１２９、および材料出口ポート１３６Ａを有する。材料の流れは、「Ｘ」方向である。ミキサーは、ミキサー入口にオーガ区分１２０、混合パドルを有して提供される第１の混合区分１２２、および両方のシャフト１２９上にオーガ１２９Ａを有する第２の混合区分１２４を有する。第１の構成においてオーガ１２９Ａは、第１の送給区分１２０内で両方のインペラシャフト１２９上に載置され、混合パドルは、第１の混合区分１２２内で両方のインペラシャフト１２９上に載置され、オーガ１２９Ａは、第２の混合区分１２４内で両方のインペラシャフト１２９上に単に載置される。オーガパラメータ（例えば、オーガピッチ、オーガ長さ）は、材料保持を最大にし、かつミキサー１３２内の繊維とセメント系スラリーとの間のより密接な接触を促進するように選択される。第２の混合区分およびオーガの全長は、約１フィート〜５フィート、より好ましくは約２フィート〜４フィートの範囲である。本明細書のこの図面および他の図面において、図面中の同様の参照番号は、別途示さない限り、同様の要素を識別することを意図する。
図１３Ｂは、方向「Ｘ」におけるミキサー内の材料流を伴う、本発明のデュアルシャフト多段連続繊維スラリーミキサー１３２の第２の構成を示す。ミキサーは、ミキサー入口にオーガ区分１２０、混合パドルを有して提供される第１の混合区分１２２、およびパドルが続くオーガを両方のシャフト１２９上に有する第２の混合区分１２４を有する。したがって、第２の構成においてオーガ１２９Ａの後に、第２の混合区分内で両方のシャフト１２９上に載置された混合／搬送パドル１２９Ｂが続く。平坦パドル１２５および／または螺旋パドル１２７は、混合／搬送パドル１２９Ｂとして使用され得る。螺旋パドル１２７の使用は、第２の混合区分であることが好ましい。第２の混合区分内の単一のシャフト上に載置された隣接する平坦または螺旋パドルは、互いに関して同一配向を有し得るか、またはこれに代えて、それらは、互いに関して回転され得る。
シャフト上の隣接パドルが互いに関して回転されたとき、隣接パドルの回転角度は、０°〜９０°、典型的には２０°〜９０°の範囲であり得る。より多数のパドルが、隣接シャフトが互いに関して０°の回転を有するとき、第２の混合区分内で使用され得る。使用される螺旋パドル１２７のうちのいくつかはまた、材料流およびオーガ１２９Ａ内で起こる繊維スラリー混合動作に対する抵抗を増加させるために、所望される場合、逆方向に配置され得る。平坦または螺旋パドルが使用されるとき、第２の混合区分１２４内のパドル組の数（シャフト当たりのパドル）は、好ましくは１〜２０、より好ましくは１〜１０の範囲である。パドルパラメータ（タイプ、寸法、配向、数、および構成）は、材料がミキサー１３２内で受ける剪断動作を最小にするように選択される。パドルは、金属、セラミック、プラスチック、ゴム、またはこれらの組み合わせを含む、様々な材料で作製され得る。材料および繊維の損傷を最小にする傾向があるため、第２の混合区分内での使用のために、より軟質のライニング材を伴うパドルも想定される。ピンおよびヘッドまたはピンのみを有するパドルが、これに代えて、オーガの後の第２の混合区分内で使用されてもよい。
オーガパラメータ（例えば、オーガピッチ、オーガ長さ）は、材料保持を最大にし、かつミキサー１３２内の繊維とセメント系スラリーとの間のより密接な接触を促進するように選択される。第２の混合区分の全長は、約１フィート〜５フィート、より好ましくは約２フィート〜４フィートの範囲である。この長さの小さい部分のみがパドル１２９Ｂにとられ、第２の混合区分２４の大部分は、オーガ１２９Ａによって網羅される。
図１３Ｃは、方向「Ｘ」におけるミキサー内の材料流を伴う、本発明のデュアルシャフト多段連続繊維スラリーミキサー１３２の第３の構成を示す。ミキサーは、ミキサー入口にオーガ区分１２０、混合パドルを有して提供される第１の混合区分１２２、およびオーガが続くパドルが続くオーガを両方のシャフト１２９上に有する第２の混合区分１２４を有する。したがって、第３の構成は、オーガ１２９Ａの後に、混合／搬送パドル１２９Ｂが続き、その後に第２の混合区分内で両方のシャフト１２９上に載置されたオーガ１２９Ｃが続く。平坦パドル１２５および／または螺旋パドル１２７は、混合／搬送パドル１２９Ｂとして使用され得るが、螺旋パドル１２７の使用が好ましい。使用される螺旋パドル１２７のうちのいくつかはまた、滞留時間を増加させ、かつ前のオーガ区分内の繊維スラリー混合を改善するために、所望される場合、逆方向に配置され得る。第２の混合区分内の単一のシャフト上に載置された隣接する平坦または螺旋パドルは、互いに関して同一配向を有し得るか、またはこれに代えて、それらは、互いに関して回転され得る。シャフト上の隣接パドルが互いに関して回転されたとき、隣接パドルの回転角度は、０°〜９０°、典型的には２０°〜９０°の範囲であり得る。平坦または螺旋パドルが使用されるとき、第２の混合区分１２４内のパドル組の数は、好ましくは１〜２０、より好ましくは１〜１０の範囲である。より多数のパドルが、隣接シャフトが互いに関して０°の回転を有するとき、第２の混合区分内で使用され得る。パドルパラメータ（タイプ、寸法、配向、数、および構成）は、材料がミキサー１３２内で受ける剪断動作を最小にするように選択される。ピンおよびヘッドまたはピンのみを有するパドルが、これに代えて、オーガの後の第２の混合区分内で使用されてもよい。オーガパラメータ（例えば、オーガピッチ、オーガ長さ）は、材料保持を最大にし、かつミキサー内の繊維とセメント系スラリーとの間のより密接な接触を促進するように選択される。第２の混合区分の全長は、約１フィート〜５フィート、より好ましくは約２フィート〜４フィートの範囲である。この長さの小さい部分のみがパドルにとられ、第２の混合区分の大部分は、オーガによって網羅される。
図１３Ｄは、方向「Ｘ」におけるミキサー内の材料流を伴う、本発明のデュアルシャフト多段連続繊維スラリーミキサー１３２の第４の構成を示す。ミキサーは、ミキサー入口のオーガ区分１２０、混合パドルを有して提供された第１の混合区分１２２、および両方のシャフト１２９上にパドル１２９Ｄのみを有する第２の混合区分１２４を有する。したがって、第４の構成は、ミキサー１３２の第２の混合区分１２４内で両方のシャフト上に単に載置された混合／搬送パドル１２９Ｄを有する。第２の混合区分内での平坦および螺旋パドルの使用は、それらの使用が非常に高い剪断力を結果としてもたらし、著しい繊維損傷を引き起こすため、本構成では好ましいものではない。本ミキサー構成が第２の混合区分内で利用されるとき、低い混合剪断力を生じる混合および搬送パドルが好ましい。ピンおよびヘッドまたはピンのみを有するパドルの使用が、本ミキサー構成の第２の混合区分内で好ましい。しかしながら、この実施形態において、第１の混合区分内で任意のタイプのパドル、例えば、平坦および／または螺旋パドルを使用することが許容される。
以下に説明される図１４Ａ〜Ｊは、繊維スラリーミキサーの様々な変形例の側面図である。
図１４Ａは、第１の混合区域１２２および第２の混合区域１２４の両方で低い混合剪断力を生じさせる、かかるパドル１００を使用するデュアルシャフト（１つのシャフトが示される）繊維スラリーミキサー１３２の構成（図１３Ｄに概略的に示される）の一実施形態の図面を示す。このミキサー１３２は、デュアルシャフトまたはマルチシャフトミキサーであり得るが、明瞭性のために１つのシャフトのみが示されている。図１４Ａは、オーガ１２６、シャフト１２９、およびパドル１００を有する第１の送給区分１２０を示す。ピン１１４と、ピン１１４に対して横方向に延在する幅広パドルヘッド１１６とを有するパドル１００。
このミキサー用のパドル１００は、図４および５で上に説明された図３のスラリー繊維ミキサーと同一構造を有し、同一配向で用いられる。
図１４Ａは、例えば、ポルトランドセメント、石膏、凝集体、充填剤等の粉体混合物が、典型的にオーバーヘッドホッパービン１６０である乾燥粉体送給装置から、蛇腹１６１である乾燥粉体導管１０５Ａを通って、ミキサー１３２の細長い横型混合チャンバ１６３に送給されていることを示す。インペラシャフト１２９は、速度コントローラ（図示せず）によって調節される、側部に載置されたインペラモーター１７２によって駆動される。粉体混合固体は、ホッパービン１６０Ａからオーガスクリュー１６３まで容積計量送給装置または重量計量送給装置（図示せず）によって送給され得る。
容積計量送給システムは、一定の速度（単位時間あたりの容積、例えば、立方フィート／分で、貯蔵ホッパービン１６０Ａから粉体を排出するために、一定速度で動くオーガスクリューコンベア（図示せず）を使用することになる。重量計量供給システムは、一般に、秤量システムと関連付けられた容積計量送給装置を使用して、単位時間あたり一定の重量、例えば、ポンド／分で、貯蔵ホッパービン１６０からの粉体の放出を制御する。オーガスクリュー送給装置のオーガ速度の速度（ＲＰＭ）を調整することによって、常に実際の送給速度を監視し、かさ密度、多孔率等の変動を補償するために、フィードバック制御システムを介して重量信号が使用される。かかる容量供給システムはまた、ミキサー１３２の任意の他の実施形態にも使用され得る。
液体ポンプ（図示せず）からの水等の水性媒体は、少なくとも１つの水性媒体流導管１０７Ａのノズルを通して横型チャンバ１６３に送給される。
図１４Ａは、細長い横型混合チャンバ１６３が、円筒横型側壁１０２、第１の端壁１０４、および第２の端壁１０６を備えることを示す。材料流は、第１の端壁１０４から第２の端壁１０６への方向Ｘにおけるものである。シャフト１２９は、第１の端壁１０４から第２の端壁１０６まで延在する。横型繊維セメント系スラリーミキサー１３２はまた、少なくとも１つの回転シャフト１２９（好ましくは２つの回転シャフトであるが、明瞭性のため第２のシャフトは示されていない）、チャンバ１６３の中へ水を含む液体を送給するための水性液体媒体導管１０７Ａ、チャンバ１６３の中へ強化繊維を送給するための強化繊維導管１３４Ａ、および繊維スラリー混合物を排出するための繊維スラリー混合物排出出口１３６Ａも備える。混合および搬送パドル１００は、中央回転可能シャフト１２９から延在する。横型繊維セメント系スラリーミキサー１３２はまた、ミキサー１３２の中へ他の原材料および性能向上添加剤を送給するための他の入口ポート１６７も備え、１つのみ図示される。横型繊維セメント系スラリーミキサー１３２はまた、原材料供給物から混合チャンバ１６３の中へ導入された任意の空気を除去するための通気ポート１７０Ａも備える。横型繊維セメント系スラリーミキサー１３２はまた、混合チャンバ１６３内の中央シャフト１２９を駆動するための電気モーターおよび駆動機構１７２も備える。
回転可能シャフト１２９は、その長手方向軸「Ａ」を中心として回転して、送給された成分を混合し、それらを繊維スラリー混合物として排出出口１６８に搬送する。回転シャフトは、チャンバの第１の送給部分１２０内のオーガ、ならびに第１の混合区分１２２および第２の混合区分１２４の両方の中にパドル１００を有する。
強化繊維およびセメント系スラリーならびに他の成分は、混合および搬送を容易にするために、結果として生じる混合物の上に開空間を残して、それぞれの速度でミキサー１３２に送給されることになる。所望であれば、ミキサーの横型チャンバ内のスラリーのレベルを測定するために、液面制御センサを使用する。
回転可能シャフト１２９は、第１の端部アセンブリ１６０と、第２の端部アセンブリ１６２とを含み得る。第１の端部アセンブリ１６０および第２の端部アセンブリ１６２は、当業者にとって既知の多様な形態のうちのいずれかをとり得る。例えば、第１の端部アセンブリ１６０は、回転可能シャフト１２９の第１端を動作可能に係合する第１の端部係合部分と、第１の端部係合部分から延在する第１の円筒部分１６４と、第１の円筒部分１６４から延在する中間円筒部分１６６と、中間円筒部分１６６から延在し、スロット１７０を含む端部円筒部分１６８とを含み得る。第２の端部アセンブリ１６２は、回転可能シャフト２９の第２の端を動作可能に係合する第２の端部係合部分と、第２の端部係合部分から延在する第１の円筒部分１７２と、第１の円筒部分から延在する端部円筒部分１７４とを含み得る。少なくとも１つの実施形態において、第１の端部アセンブリ１６０の第１の端部係合部分は、第１の円筒部分１６４に近接して、回転可能シャフト１２９に係合され得る。１つ以上の実施形態において、端部円筒部分１６８は、回転可能シャフト１２９に回転（例えば、高速回転）を付与することができるモーター１７２またはエンジンに動作可能に係合され得、１つ以上のパドルアセンブリ１００は、それらと係合されて、強化繊維およびセメント系スラリーを混合する。少なくとも１つの実施形態において、第２の端部アセンブリ１６２の第２の端部係合部分は、第１の円筒部分１７２に近接して、回転可能シャフト１２９の第２端（例えば、第１端の反対側の端）に係合され得る。１つ以上の実施形態において、第２の端部アセンブリ１６２の端部円筒部分１７４は、好ましくは、ベアリングアセンブリに係合され得、ベアリングアセンブリは、回転可能シャフト１２９の回転を許容するように、横型繊維セメント系スラリーミキサー１３２の外壁に一体化され得る。
図１４Ａに見られるように、複数のパドルアセンブリ１００は、恒久的および／または取り外し可能に回転可能シャフト１２９に係合（例えば、固定、接着、接続等）され得、例えば、整列した行および／または列（例えば、回転可能シャフト１２９の長さに沿った行、回転可能シャフト１２９の円周周囲の列に構成され得る。１つ以上の実施形態において、パドルアセンブリ１００は、所望される際、オフセットされた行または列で、回転可能シャフト１２９に恒久的または取り外し可能に係合され得る。加えて、回転シャフト１２９は、所望される際、パドルアセンブリ１００の任意の配置または構成、好ましくは、限定されるものではないが、渦巻および／または螺旋構成に適合し得る。
回転可能シャフト１２９は、１つ以上の実施形態において、混合中に、３０ＲＰＭ〜４５０ＲＰＭ、より好ましくは４０ＲＰＭ〜３００ＲＰＭ、最も好ましくは５０ＲＰＭ〜２５０ＲＰＭの所定の速度で回転するように構築され得る。
パドルピン１１４は、パドルヘッド１１６の幅Ｗ２未満である、幅Ｗ１を有する（図４を参照されたい）。混合および搬送パドル１００のピン１１４は、回転可能シャフト１２９のねじ付き開口部に係合するように適応したねじ付き端部分１１５（図４を参照されたい）を含み得、それにより、混合および搬送パドル１００は、回転可能シャフト１２９に対して所望の、または選択したピッチ（例えば、角度）を達成するように回転され得る。１つ以上の実施形態において、各混合および搬送パドル１００は、回転可能シャフト１２９の中へ所望の距離、回転され得、該距離は、回転可能シャフト１２９に係合されたとき、１つ以上の他のパドルアセンブリまたはパドルアセンブリの区分と同一であってもよく、異なってもよい。パドルは、ねじ取り付け（図示のもの）および／または溶接取り付け（図示せず）を含む異なる手段を使用して、中央シャフトに取り付けられ得る。それらは、上記の角度Ｂの範囲内で図５の角度Ｂに配向され得る。
図１４Ｂは、第１の混合区分１２２がパドル１００を有し、第２の混合区分１２４が、両方のシャフト１２９上の上記のパドル１００等のパドル１２９Ｂが後に続くオーガ１２９Ａを有する、デュアルシャフト（１つのシャフトが示される）多段連続繊維スラリーミキサー１３２の構成（図１３Ｂに概略的に示される）を示す。
図１４Ｃは、第１の混合区分１２２がパドルを１００有し、第２の混合区分１２４が、両方のシャフト１２９上にオーガ１２４Ｃが後に続く上記のパドル１００等のパドル１２９Ｂが後に続くオーガ１２９Ａを有する、デュアルシャフト（１つのシャフトが示される）多段連続繊維スラリーミキサー１３２の構成（図１３Ｃに概略的に示される）を示す。
図１４Ｄは、第１の混合区分１２２がパドル１００を有し、第２の混合区分１２４が、両方のシャフト１２９上にオーガ１２９Ｃが後に続くピン１１４が後に続くオーガ１２９Ａを有する、デュアルシャフト（１つのシャフトが示される）多段連続繊維スラリーミキサー１３２の構成（図１３Ｃに概略的に示される）を示す。
図１４Ｅは、第１の混合区分１２２がパドル１００を有し、第２の混合区分１２４が両方のシャフト１２９上にピン１１４のみを有する、デュアルシャフト（１つのシャフトが示される）多段連続繊維スラリーミキサー１３２の構成（図１３Ｄに概略的に示される）を示す。
図１４Ｆは、第１の混合区分１２２がパドルを有し、第２の混合区分１２４が両方のシャフト上にオーガ１２９Ａを有する、本発明のデュアルシャフト多段連続繊維スラリーミキサー１３２を有する構成（図１３Ａに概略的に示される）を示し）、パドルは、平坦パドル１２５または螺旋パドル１２７である。
図１４Ｇは、第１の混合区分１２２がパドルを有し、第２の混合区分１２４が、両方のシャフト（明瞭性のため１つのシャフトが示される）上にパドル１２９Ｂが後に続くオーガ１２９Ａを有する、本発明のデュアルシャフト（１つのシャフトが示される）多段連続繊維スラリーミキサーを有する構成（図１３Ｂに概略的に示される）を示し、パドルは、平坦パドル１２５または螺旋パドル１２７である。シャフト１２９が視認可能であるパドル間の空間１２５Ａは、平坦パドル１２５および／または螺旋パドル１２７の存在を伝えることを意図する。
図１４Ｈは、第１の混合区分１２２が平坦パドル１２５および／または螺旋パドル１２７を有し、第２の混合区分１２４が、パドル１２９Ｂ、すなわち両方のシャフト１２９（１つが示される）上にオーガ１２９Ｃが後に続く平坦パドル１２５および／または螺旋パドル１２７、が後に続くオーガ１２９Ａを有する、本発明のデュアルシャフト（１つのシャフトが示される）多段連続繊維スラリーミキサー１３２を有する構成（図１３Ｃに概略的に示される）を示し、パドル１２９Ｂは、平坦パドル１２５または螺旋パドル１２７である。シャフト１２９が視認可能であるパドル間の空間１２５Ａは、平坦パドル１２５および／または螺旋パドル１２７の存在を伝えることを意図する。
図１４Ｉは、第１の混合区分１２２がパドルを有し、第２の混合区分１２４が両方のシャフト１２９上にパドル１２９Ｄを有する、本発明のデュアルシャフト（１つのシャフトが示される）多段連続繊維スラリーミキサー１３２を有する構成（図１３Ｄに概略的に示される）を示し、パドル１２９Ｄは、平坦パドル１２５または螺旋パドル１２７である。シャフト１２９が視認可能であるパドル間の空間１２５Ａは、パドル１２５および／または螺旋パドル１２７の存在を伝えることを意図する。
図１４Ｉの構成は、第１の混合区分１２２がパドルを有し、第２の混合区分１２４が両方のシャフト１２９上にパドルを有する、本発明のデュアルシャフト多段連続繊維スラリーミキサーを有する。ミキサーは、第１の混合区分１２２内に１つのタイプのパドルを有し得、第２の混合区分１２４内に異なるタイプのパドルを有し得る。
図１４Ｊは、第１の混合区分１２２内に平坦パドル１２５および／または螺旋１２７パドルを有し、かつ第２の混合区分１２４内にピン１１４とピン１１４およびヘッド１１６を含むパドル１００とを有する、本構成（図１３Ｄに概略的に示される）の好ましい配置の図式的側面図を示す。所望であれば、示されていないが、第２の混合区分は、全体的にピン１１４を有してもよい。最も好ましくは、第１の混合区分１２２のパドルは、平坦または螺旋であり、第２の混合区分１２４のパドルは、ピン、ならびに／またはピンおよびヘッドを有するパドルを備える。
例えば図１４Ｆ、１４Ｇ、１４Ｈ、１４Ｉ、および１４Ｊのミキサーの、第２の混合区分内に平坦および／または螺旋パドルを用いる本発明のミキサー構成において、平坦パドル１２５および／または螺旋パドル１２７は、シャフト１２９上にあり、第２の混合区分１２４内のシャフト１２９上の全ての隣接する平坦および／または螺旋パドルは、互いに関して０度〜９０度の回転を有する。
所望であれば、平坦および／または螺旋パドルが、第２の混合区分内のシャフト上にあり、第２の混合区分内のシャフト上の全ての隣接する平坦および／または螺旋パドルが、互いに対して０度の回転を有する。
所望であれば、平坦および／または螺旋パドルが、第２の混合区分内のシャフト上にあり、第２の混合区分内のシャフト上の全ての隣接する平坦および／または螺旋パドルが、互いに対して３０度の回転を有する。
所望であれば、平坦および／または螺旋パドルが、第２の混合区分内のシャフト上にあり、第２の混合区分内のシャフト上の全ての隣接する平坦および／または螺旋パドルが、互いに対して４５度の回転を有する。
所望であれば、平坦および／または螺旋パドルが、第２の混合区分内のシャフト上にあり、第２の混合区分内のシャフト上の全ての隣接する平坦および／または螺旋パドルが、互いに対して６０度の回転を有する。
所望であれば、平坦および／または螺旋パドルが、第２の混合区分内のシャフト上にあり、第２の混合区分内のシャフト上の全ての隣接する平坦および／または螺旋パドルが、互いに対して９０度の回転を有する。
本発明の繊維スラリー連続ミキサーの上で述べた特徴およびパラメータは、以下のようにさらに説明される。これは、別途示されない限り、図面の実施形態のみならず、本発明全般に適用する。
細長い混合チャンバ
細長い混合チャンバは、典型的に、円筒形状である。混合チャンバの長さは、典型的に、約２フィート〜８フィートのいずれかの範囲である。混合チャンバの好ましい長さは、約３フィート〜５フィートである。混合チャンバの直径は、典型的に、約４インチ〜２４インチのいずれかの範囲である。混合チャンバの好ましい直径は、約６インチ〜１２インチの範囲である。
回転シャフト
デュアルまたはマルチ回転シャフトの直径は、典型的に、約１インチ〜４インチである。中央シャフトの好ましい直径は、約１インチ〜３インチの範囲である。
中央回転シャフトは、好ましくは３０ＲＰＭ〜４５０ＲＰＭ、より好ましくは４０ＲＰＭ〜３００ＲＰＭ、最も好ましくは５０ＲＰＭ〜２５０ＲＰＭの範囲の速度で回転する。本発明の目的を満たすためには、比較的低いミキサー速度が好ましいことが発見された。驚くべきことに、セメント系スラリー混合物における優れたファイバ分散が、比較的低いミキサー速度であっても得られ得ることを見出した。さらに、より低い混合速度を使用する別の重要な利点は、繊維の破損の低減、および繊維強化セメント系スラリー混合物のさらなる処理において有用な優れた材料の作業特性および流動特性をもたらすことである。
ミキサーが運転モードであるときに、中央回転シャフトを旋回させるために、好ましくは、可変周波数駆動がミキサーと共に使用される。可変周波数駆動は、生産プロセスに関係する原材料の所与の組み合わせのために、ミキサーの速度を調整および微調整するために有用である。
本発明の連続ミキサーは、シングルシャフトミキサー、デュアルシャフトミキサー、またはマルチシャフトミキサーのいずれかとすることができる。本開示は、本発明のシングルシャフトミキサーをさらに詳細に説明する。しかしながら、本発明によるデュアルシャフトまたはマルチシャフトミキサーもまた、連続生産プロセスを含む様々な用途に有用である所要の特性を有する繊維強化セメント系スラリー混合物を生産することに有益に用いられ得ることが想定される。
混合パドル
中央シャフトに装着された混合パドルは、ミキサーにおける追加された成分の混合および搬送を容易にするために、異なる形状および寸法を有することができる。
上記で説明したように、本発明は平坦パドルおよび螺旋パドルを使用することができる。
本発明での使用に好適な混合パドルは、材料を前方に移動させるのを助けるためにピンと比較的広いヘッドとを有するパドル、例えばパドル１００も含む。１つの種類のピンおよびヘッドを有するパドルに加えて、繊維スラリーミキサーは、材料のさらなる処理に対して必要な好ましい特性を達成するために、ピンおよび比較的広いヘッド、またはピンだけを有する２つ以上の種類のパドルを含むことができる。しかしながら、図１４Ｂに見られるように、本発明は、第１の混合区分１２２および第２の混合区分１２４の両方において単一のスタイルのパドルを使用し得る。しかしながら、第１の混合区分１２２と第２の混合区分１２４の両方にパドルを有する第４のミキサー構成の第１の混合区分では、平坦または螺旋パドルの使用が最も好ましい。さらに、ピン１１４とヘッド１１６またはピン１１４のみを有するパドル１００を使用することが、第４のミキサー構成の第２の混合区分１２４において最も好ましい。両方の混合区分において同じ種類のパドルを使用することは、第４のミキサー構成において可能であるが、好ましくない。
パドルの全体的な寸法は、ミキサーチャンバの内周と中央シャフトからのパドルの最も遠い点との間のクリアランス（空間）が、好ましくは１／４インチ未満、より好ましくは１／８インチ未満、および最も好ましくは１／１６インチ未満となる寸法である。パドル先端部とチャンバの内壁との間の距離が長過ぎると、スラリーの蓄積をもたらす。ピン１１４は、少なくともいくつかのパドル１００の代わりに使用することができる。例えば、ピンは、幅広パドルヘッド１１６を有さないパドル１００のピン１１４であり得る。
ミキサーにおける成分の混合および搬送の質はまた、ミキサーのパドルの配向によっても左右される。中央シャフトの断面に対して平行または垂直なパドルの配向は、パドルの搬送動作を少なくし、したがって、ミキサーにおける材料の滞留時間を増加させる。ミキサーにおける材料の滞留時間の増加は、繊維にかなりの損傷を与え、望ましくない特性を有する繊維強化セメント系スラリー混合物の生産につながり得る。ピンおよびヘッドを有するパドル、例えばパドル１００を使用する場合、中央シャフト１１８の長手方向軸「Ａ」に対するパドルヘッド１１６の長手方向軸「ＬＨ」の配向は、好ましくは、約１０°〜８０°、より好ましくは約１５°〜７０°、最も好ましくは約２０°〜６０°の角度「Ｂ」（図４Ｄ）である。好ましいパドル配向の使用は、より効果的なスラリー混合物の混合および搬送動作につながり、さらには、ミキサーにおいて生じる強化繊維への損傷を最小にする。
繊維スラリーミキサーの場合、図８は混合チャンバ６３へのドア３７が開いているミキサー３２の拡大図であり、中央シャフト２９（一方のシャフトが示されている）に対するパドル１００の配向を示している。また、中央シャフト１１８上の螺旋状の形態のパドル１００の配置も見ることができる。多段ミキサー内で配向されたパドルも同様に配向されるであろう。
ピンおよびヘッドを有するパドル、例えばパドル１００を使用する場合、ミキサー内の一組のパドルは、典型的に、ミキサーの一方の端部からもう一方まで中央シャフト上に螺旋状の形態で構成される。このパドルの配置は、ミキサー内部の材料の搬送動作をさらに容易にする。ミキサー内のパドル配置の他の構成が可能であり、本発明の一部として想定される。
パドルは、金属、セラミックス、プラスチック、ゴム、またはこれらの組み合わせを含む、様々な材料で作製することができる。材料および繊維の損傷を最小にする傾向があるので、より軟質のライニング（コーティング）材料を有するパドルも想定される。
細長い混合チャンバのパドルおよび／または内壁は、パドル上の、および／またはシェル（細長い混合チャンバのバレル）の内壁へのセメント系スラリーの蓄積を最小にするために、離型材料でコーティングすることができる。
その他の構成
本発明の目的を達成するためのオーガおよび混合／搬送パドルの他の組み合わせも可能であり、本発明の一部として考えられる。ピンおよびヘッドを有するパドル、例えばパドル１００を使用する場合、これらの種類のパドルは、上述したように、また図１４Ｂに示すように、第１の混合区分１２２および第２の混合区分１２４において単独で使用してもよく、オーガと組み合わせて使用してもよい。例えば、図１３Ｂ〜図１３Ｃのパドル１２９Ｂの代わりに、ピンおよびヘッドを有するパドル、例えばパドル１００を代用することによってそれらを使用することができる。
入口ポート
乾燥セメント系粉末、水性液体媒体、および繊維などの原材料のための入口導管１０５Ａ、１０７Ａ、１３４Ａは、混合チャンバの入口ポートでミキサーに入る。繊維スラリーミキサーの原材料入口ポートのサイズ、場所、および配向は、原材料のミキサーの中への導入を容易にし、ミキサーにおいてスラリー混合物がポートをブロックする可能性を最小にするように構成される。
多段連続繊維スラリーミキサーは、乾燥粉末を混合チャンバに導入するための少なくとも１つの入口ポートを有する。この入口ポートは、ミキサーの第１の供給区分（オーガ区分）の始めに位置する。
多段連続繊維スラリーミキサーは、水を含む水性媒体を混合チャンバに導入するための少なくとも１つの入口ポートを有する。水入口ポートは、典型的には連続繊維スラリーの第１の供給区分（オーガ区分）の端部に位置する。繊維スラリーミキサーは、他の性能向上添加剤を混合チャンバの中へ導入するための、追加的な入口ポートを有することができる。これらの入口ポートは、典型的には、オーガ区分の端部または共連続繊維スラリーの第１の混合区分の始めに位置する。
多段連続繊維スラリーミキサーは、強化繊維を混合チャンバに導入するための少なくとも１つの入口ポートを有する。繊維入口ポートは、典型的には、連続繊維スラリーミキサーの第２の混合区分の始めに位置する。繊維は、スクリュー供給機または振動供給機等の様々な計量装置を使用して、重量計量的または容積計量的に連続繊維スラリーミキサーの中へ導入することができる。繊維は、様々な搬送デバイスによって繊維供給機から繊維スラリーミキサーまで搬送することができる。例えば、繊維は、スクリュー（オーガ）、空気搬送、単純な重力堆積を使用して移送することができる。離散繊維または細断された繊維は、ガラス繊維、 ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニルアルコールなどの高分子材料、炭素、黒鉛、アラミド セラミック、鋼、ジュートやサイザルなどのセルロース系または天然繊維、またはそれらの組み合わせを含む異なる強化繊維材料から作製することができる。好ましくは、繊維はガラス繊維である。繊維の長さは、約２インチ以下、より好ましくは１．５インチ未満または以下、最も好ましくは０．７５インチ未満または以下である。
多段連続繊維スラリーミキサーは、連続繊維スラリーミキサーによって製造された繊維強化セメント系スラリー混合物を排出するための出口ポートを有する。出口ポートは、連続繊維スラリーミキサーの第２の混合区分の端部に位置する。
多段連続繊維スラリーミキサーは、原材料供給機から混合チャンバの中へ導入された任意の空気を除去するための通気ポートを有する。
シャフトを駆動するための電気モーターおよび駆動機構は、混合チャンバと関連付けられる。
多段繊維スラリーミキサーを使用したパネル生産
この多段連続繊維スラリーミキサーを使用して作製された繊維強化セメント系スラリーは、パネル生産に使用することができる。特に、構造用セメントパネル（ＳＣＰ）として使用するための繊維強化セメントパネルとしても知られている繊維強化コンクリート（ＦＲＣ）パネルの製造は、１つの好ましい使用法である。
図１５および１６を参照すると、セメント系パネル生産ラインは、概略的に示され、一般に、１１０で表される。図１５は、セメントスラリーを調製しそして繊維をセメントスラリーに混合するために使用される単一の連続多段ミキサー１３２を有する製造ライン１１０を示す。図１１は、単一の連続多段ミキサー１３２のさらなる詳細を示す。乾燥粉末供給機１０２からの乾燥セメント系粉末の流れ１０５は、繊維スラリーミキサー１３２の第１の供給区分１２０に供給する。１つまたは複数の液体ポンプ１０３からの水性媒体流れ１０７は、第１の混合区分１２２、および任意選択で（図１１に示されている）繊維スラリーミキサー１３２の第１の供給区分１２０にも供給する。強化繊維の流れ１３４は、繊維供給機１３１から通過して、繊維スラリーミキサー１３２の第２の混合区分１２４に供給される。乾燥セメント系粉末の流れ１０５、水性媒体流れ１０７、および強化繊維の流れ１３４は、繊維スラリーミキサー１３２内で結合してミキサー１３２の下流端部で排出する繊維−セメント混合物１３６の流れを作る。
図１６は、生産ライン１１０は、複数の脚部１３または他の支持体を有する支持フレームまたは形成テーブル１２を含むことを示している。支持フレーム１２上には、滑らかで水を通さない表面を有するエンドレスのゴム様コンベアベルトのような、移動キャリア１４を含むが、多孔質表面も想定される。当技術分野でよく知られているように、支持フレーム１２は、指定された脚部１３または他の支持構造を含むことができる、少なくとも１つのテーブル様のセグメントから作製することができる。支持フレーム１２はまた、フレームの遠位端１８の主駆動ロール１６、およびフレームの近位端２２のアイドラロール２０も含む。また、ロール１６、２０に対するキャリア１４の所望の張力および位置決めを維持するために、典型的に、少なくとも１つのベルト追従および／または張力調整デバイス２４が提供される。この実施形態において、セメント系パネルは、移動キャリアが近位端２２から遠位端１８まで方向「Ｔ」に進行するときに、連続的に生産される。
この実施形態では、硬化前のスラリーを支持するための剥離紙、ポリマーフィルム、プラスチックキャリアのウェブ２６を提供し、キャリア１４の上に置いてそれを保護し、および／または清潔に保つことができる。しかしながら、連続ウェブ２６ではなく、ポリマープラスチックのシート等の比較的剛性がある材料の個々のシート（図示せず）をキャリア１４の上に載置することができることも想定される。これらのキャリアフィルムまたはシートは、ラインの端部において、生産されたパネルから除去することができ、または全体的な複合設計の一部としてのパネル内の恒久的な機能として組み込むことができる。これらのフィルムまたはシートが恒久的な機能としてパネルに組み込まれたときには、向上した美しさ、強化された引張強度および曲げ強度、強化された耐衝撃性および耐爆風性、水および水蒸気の透過に対する耐性等の強化された環境耐久性、耐凍結融解性、耐塩化性、ならびに耐薬品性を含む、強化した属性を提供することができる。
任意選択的で、離散強化繊維の層（図示せず）を、形成アセンブリ４０の上流で、搬送ベルト（キャリア）、剥離紙、または形成シート上に直接堆積させることができる。
硬化する前にスラリー内に埋め込み、結果として生じるセメント系パネル強化するために、ガラス繊維スクリムまたは不織布繊維マット等の強化スクリムのロービングまたはウェブ等の連続強化剤４４を提供することができる。連続ロービングおよび／または強化ウェブロール４２は、キャリア１４上の混合物の上に置かれる形成アセンブリ４０を介して供給される。しかしながら、連続強化剤４４を使用しないことも考えられる。連続スクリムまたはロービングは、ガラス繊維、 ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニルアルコールなどの高分子材料、炭素、黒鉛、アラミド セラミック、鋼、ジュートやサイザルなどのセルロース系または天然繊維、またはそれらの組み合わせを含む異なる強化繊維材料から作製することができる。ロービングは、連続強化モノフィラメントのアセンブリッジである。スクリムは、典型的に機械方向および横断方向に通る連続繊維のウェブである。強化剤はまた、離散強化繊維で作製された不織布繊維ウェブとして提供することもできる。
また、本ライン１１０によって生産されるセメント系パネルを直接キャリア１４上で形成することも想定される。この状態においては、少なくとも１つのベルト洗いユニット２８が提供される。キャリア１４は、当技術分野で知られているように主駆動ロール１６を駆動するモーター、プーリー、ベルト、またはチェーンの組み合わせによって、支持フレーム１２に沿って移動する。キャリア１４の速度を、作製される製品に合うように変動させることが想定される。
本生産ライン１１０は、上述の連続多段繊維スラリーミキサー１３２を含む。多段連続繊維スラリーミキサーは、好ましくはダブルシャフトミキサーである。乾燥粉末供給機１０４は、強化繊維を除いて、セメント系組成物の乾燥成分を連続多段繊維スラリーミキサー１３２の供給区分１２０に供給する。液体ポンプ１０６は、液体または水溶性添加剤と共に、水などの水性媒体を繊維スラリーミキサー１３２の第１の混合区分１２２に供給する。繊維スラリーミキサー１３２の第１の混合区分１２２は、乾燥成分と水性媒体とを混合してセメント系スラリーを形成する。セメント系スラリーは、多段連続繊維スラリーミキサー１３２の第２の混合区分１２４に送られる。繊維供給機１３４は、繊維−繊維スラリーミキサー１３２の第２の混合区分１２４に繊維を供給する。したがって、繊維スラリーミキサー１３２の第２の混合区分１２４において繊維およびスラリーが混合されて、繊維スラリー混合物１３６を形成する。繊維スラリー混合物１３６は、形成アセンブリ４０を供給する。
形成アセンブリ４０は、移動キャリア１４上を進むす、剥離紙（存在する場合）のウェブ２６上に繊維スラリー混合物を堆積させる。ロービングまたはスクリムの形態の連続強化材は、パネルの一方または両方の表面に堆積させることができる。所望であれば、繊維ロービングまたはスプールおよび／またはスクリムロール４２によって提供される連続強化剤４４もまた、図１５および１６に示されるように形成アセンブリ４０を介して通過させて、堆積させた繊維スラリー混合物４６の上部に堆積させる。所望であれば、底部連続強化剤をヘッドボックス４０の後に供給し、それを直接搬送／形成ベルトの上に置く。底部連続強化剤は、ヘッドボックスの下を通過し、ヘッドボックス４０内の繊維スラリー混合物は、連続強化剤が前方に移動するにときに、その上部に直接注入される。例えば、連続強化剤は、ウェブ２６を提供するロールに加えて、ウェブ２６またはロール（図示せず）によってヘッドボックスの上流に提供して、ウェブ２６の上に連続強化剤を置くことができる。繊維スラリー混合物４６を平準化するのを支援するために、形成振動プレート５０を、形成アセンブリ４０が繊維スラリー混合物４６を堆積させる場所の下に、またはわずかに下流に提供することができる。
繊維スラリー混合物４６は、移動キャリア１４に沿って進行するときに硬化する。繊維スラリー混合物４６が硬化しているときに繊維スラリー混合物４６を平準化するのを支援するために、１つまたは複数の振動スクリードプレート５２の下を通過させる。支持フレーム１２の遠位端１８において、カッター５４が硬化した繊維スラリー混合物をボード５５に切断する。次いで、ボード（パネル）５５を、アンロードおよび硬化ラック５７（図１６を参照）上に置いて、硬化させる。
任意選択で、堆積した繊維スラリー混合物４６の上部にスクリム４２またはロービングを適用するのではなく、形成アセンブリ４０と第１のスクリードプレート５２との間の繊維スラリー混合物４６の表面に離散強化繊維（図示せず）を堆積してもよい。堆積した繊維は次にスクリードプレート５２によって埋め込まれる。
図１６は、縁形成および漏出防止デバイス８０をさらに示す。これらは、縁ベルト、縁レール、またはベルト結合スリット形成具である（単独または組み合わせて使用される）。ベルト結合スリット形成具は、進む横方向にスリットを有するベルト上の隆起部分である。スリットは狭いので、スリットによって分割されたベルト結合スリット形成具の隣接部分は、直線方向に移動するときには繊維スラリー混合物を密封して保持するために互いに密着するが湾曲方向、例えばロールの周り、に移動するときは開く。
本発明よって生産される繊維−セメント混合物は、セメント、水、および他のセメント添加剤を含有する。しかしながら、所望の粘度を達成するために、セメント系組成物は、好ましくは、繊維セメント押し出しによって通常使用されているような、高い注入割合の増粘剤または他の高粘度加工助剤を避ける。例えば、本スラリーは、高い注入割合での高粘度セルロースエーテルを避ける。本スラリーが避ける高粘度セルロースエーテルの例は、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、およびヒドロキシエチルメチルセルロースである。
図１７は、形成アセンブリ４０の上流の図１６の本繊維スラリー混合デバイスと共に使用するのに好適なセメント系パネル生産ラインの一部分のプロセスフローチャート、および形成アセンブリ４０の下流の生産ラインの上面図の複合図の第１の変形を示す。それはスラリーアキュムレータおよびポンプ１３６Ａを追加する。
図１８は、形成アセンブリ４０の上流の図１１の本繊維スラリー混合デバイスと共に使用するのに好適なセメント系パネル生産ラインの一部分のプロセスフローチャート、および形成アセンブリ４０の下流の生産ラインの上面図の複合図の第２の変形を示す。図１８は、連続繊維ロービングから繊維を連続的に細断しそしてそれらをパネルの底面および／または上面に戦略的に導入するために任意の連続繊維ロービングチョッパー４０Ａが生産ラインで利用される本発明の態様の例を示す。そのように導入された細断された繊維は、典型的にはランダムな二次元配向を有し、パネルの引張強度および曲げ強度を高めるのに役立つ。一方または両方のパネル面に離散／細断された繊維を導入する他の好適な手段も可能であり、本発明の目的のために利用することができる。
コンベアライン縁形成および漏出防止装置
図１９Ａ〜２５Ｂは、搬送ライン上で製品をキャスティングおよび形成するために異なる基材が使用される本発明の異なる実施形態を示す。
パネルは、図９、１０、および１５〜１８に示すように、連続形成ベルト１４上に直接形成することができる。ベルト結合スリット形成具および漏出抑制具１４Ａを有するこのような形成ベルト１４を図１９Ａ〜図２０Ｂに示す。それらはさらに、縁形成ベルトリターン１４Ｃを通過する無端縁形成ベルト１４Ｂを有することができる。
それらの上に直接製品を形成することを可能にする様々な種類の形成ベルト１４が当該技術分野において周知である。本発明の目的のための好ましいベルトは、連続繊維および／またはウェブ（ガラス繊維および／またはその他高強度補強材など）で強化された熱可塑性／熱硬化性樹脂（例、ポリエステル、ポリウレタンなど）などの材料で作られたプライを含む多層加工複合材料である。パネルが形成ベルト上に直接形成されるとき、離型剤の薄層が形成ベルト上に適用されて、ベルト上の注がれた材料の迅速な剥離を容易にする。また、パネルがこのようにして形成されるとき、ベルト洗いいステーションは典型的にはラインの形成端部への戻り経路上でベルトを適切に洗浄しそして乾燥するために使用される。ベルトが洗浄され乾燥された後、別の離型剤層がベルト上に適用され、続いて形成アセンブリで新しい層の繊維強化セメント質スラリーを押し出す。
代替的に、パネルは、図２１Ａ〜２４Ｂに示すように、連続剥離紙上またはＦＲＣスリップシート１４Ｄなどの形成パネル上に形成することができる。形成パネル（例えばＦＲＣスリップシート）は、搬送ライン上で互いに隣接して積み重ねられ、繊維強化セメント質スラリー混合物は形成パネル上に直接注がれる。これらの形成パネルは、セメントパネル（繊維強化コンクリート（ＦＲＣ）パネル）がある程度の硬化および強度発現に達すると除去される。
所望であれば、生産ラインはまた、図２２Ａ〜２２Ｂに示すように縁支持レール１４Ｅを有してもよい。
図２３Ａ〜２３Ｂは、ベルト結合スリット形成具および漏出抑制具１４Ａならびに縁形成ベルト１４Ｂを示す。図２３Ｃは、形成ベルト１４上にスリット１４Ｇを有するベルト結合スリット形成具および漏出抑制具１４Ａを示す。
図２４Ａ〜２４Ｂは、縁形成ベルト１４Ｂを示す。
パネルはまた、図２５Ａ〜２５Ｂに示すように封じ込め金型内に形成することもできる。特に、図２５Ａ〜２５Ｂは、パネル形成金型１４Ｆ、１４Ｇを示す。図２５Ａ〜図２５Ｂはまた、金型ガイド／金型コンベア１４Ｈを示す。これらの金型は搬送ライン上で互いに隣接して積み重ねられ、そしてラインが進行するにつれて繊維強化セメント質スラリー混合物が金型に連続的に注がれる。望ましい設計特徴を有する金型を製作することによって、パネルの底部表面上に微細な建築特徴を容易に設計することができる。
パネルはまた、恒久的な成形シートまたは三次元の恒久的な型枠の上に形成されてもよい。これらの成形シートまたは型枠は、繊維強化セメント質スラリーが硬化しそして硬くなるとパネルの本質的な部分となる。この態様が望ましい場合、成形シートまたは型枠は、典型的には粗い織り目加工であるか、またはそれらは繊維強化セメント質スラリー混合物が注がれる剪断スタッドまたはアンカーを担持する。粗いテクスチャおよび／またはアンカーは、パネルと恒久型枠／金型との間の結合を強化する。恒久型枠または金型として使用するための特別なＦＲＣ複合ラミネートは、著しく高められた耐久性、耐衝撃性、および耐爆風性を含む特別な属性を有する複合ＦＲＣパネルの形成を可能にするので、この点に関して特に望ましい。
図１９Ａ〜２５Ｂもまた、パネル縁を形成するための異なる方法を示す。これらの方法は、縁ベルト、縁バー、封じ込め金型、およびベルト結合スリット形成具および漏出抑制具の使用を含む。縁ベルトおよび封じ込め金型の設計は、特定の寸法の仕上げ縁を有するパネル製品を生産するように設計することができる。
形成アセンブリ（スラリー供給装置）
（例えば、図１、９、および１０に見られるように）別々のスラリーミキサー２および繊維スラリーミキサー３２によって生産された繊維スラリー混合物３６を使用し、ならびに（例えば、図１１および図１５〜図１８に見られるように）多段式繊維スラリーミキサー１３２によって生産された繊維スラリー混合物１３６を使用する両方のパネル生産において、繊維スラリー供給機（繊維スラリーヘッドボックス４０としても知られる）は、繊維スラリーミキサー１３２から繊維スラリー混合物３６、１３６の供給を受け取る。
最終製品を生産するには、異なるタイプの形成アセンブリ（スラリー送給装置）が形成ラインに適切である。ヘッドボックスが、好ましいタイプの形成アセンブリである。円筒スクリードロール、ローラーコーター、底部に間隙を有する振動プレート、中央に隙間を有する振動プレート（頂部および底部）。図１０、１６、１７、および１８は、ヘッドボックスまたはスクリードロールの形態の形成アセンブリ（スラリー供給装置）４０を示す。また、製品を生産するために、異なるタイプの形成アセンブリを、組み合わせること、および／または直列的に使用することもできる。例えば、ヘッドボックスは、スクリードロールまたは振動プレートと組み合わせて使用することができる。
進行方向を有する繊維強化コンクリート構築（ＦＲＣ）パネルまたはボードを生産するために硬化性スラリーが使用される、構造用セメント系パネル（ＳＣＰパネル）生産ラインまたは同類のものの移動形成ウェブ上にスラリーを堆積させるための１つの好ましい形成アセンブリ（スラリー送給装置）は、
−スラリーを形成ウェブの上へ方向付けるための横方向後壁、側壁、凹状の横方向前壁、開口上部、および開口底部を有する、移動ウェブの進行方向に対して横方向に装着されたヘッドボックスと、
−後壁に取り外し可能に取り付けられた可動ダムと、ダムの底部壁に取り付けられたシールと、
−対向する該側壁から延在するヘッドボックス高さ調整および支持システムと、を備える。
好ましいヘッドボックス４０は、キャリア１４の進行方向「Ｔ」に対して横方向に配置される。繊維スラリー混合物は、ヘッドボックス４０の空洞において堆積され、ヘッドボックスの排出開口部を通して移動キャリアウェブ１４（コンベアベルト）上に排出される。
好ましいヘッドボックス４０は、耐腐食性材料（例えば、ステンレス鋼）から成り、また、スラリーの貯蔵部、スラリー間隙開口部を調整するための高さ調整および支持マウント、およびスラリーの流れをスムースかつ均一に分散させるための直線リップへの湾曲移行部の流れを提供する特定の幾何学的形状を有する。湾曲移行部はまた、ヘッドボックスの上側から（必要に応じて）強化ガラス繊維スクリムを導入するための手段も提供する。任意の漏出を防止するために、調整可能なシールがヘッドボックスの後部に提供される。強化ガラス繊維スクリムはまた、ヘッドボックスの下から加えることもできる。どちらのスクリムシステムも、追跡目的の調整部を有する。振動ユニットは、テーブル、ばね、およびマットの中へ直接力を方向付け、かつ他の方向では相殺する２つのモーターから成る、単一質点系である。このユニットは、ヘッドボックスの下に配置され、また、ヘッドボックスを超えて約２〜２４インチ、約３〜１２インチ、または約３〜６インチ延在する。ヘッドボックス高さ調整および支持システムは、手動で調整すること、機械的に動作させること、または電気的に駆動することができる。形成アセンブリ全体は、次のような複数の利点がある。
繊維強化セメント系スラリーは、ホースおよびホース振動システムを通してヘッドボックス４０の中へ圧送することができ、または繊維スラリーミキサー３２から直接ヘッドボックス４０の中へ落とすことができる。振動子システムは、いずれの場合においても、スラリーを攪拌するために使用される。ヘッドボックス４０を使用して形成される製品の厚さは、ヘッドボックス４０内のスラリーの流量、ヘッドボックス４０内のスラリーヘッドの上昇量、および所与のライン速度に対するヘッドボックス排出開口部の間隙によって制御される。ヘッドボックス４０の排出開口部の間隙は、繊維スラリー混合物をヘッドボックス４０から移動キャリアウェブ１４上に排出する、横方向開口部である。ヘッドボックス堆積物からの繊維スラリー混合物は、最終パネル５５の所望の厚さおよび仕上げの近くの１つの工程において移動キャリア１４の上へ堆積される。形成を向上させるために、振動を加えることができ、また、形成製品の曲げ強度を向上させるために、スクリム、およびロービング等の異なる形態の連続強化剤を加えることができる。例えば、振動ユニット５０は、コンベアベルト１４の下のヘッドボックス４０の下側に位置付けることができる。
振動ユニット５０は、典型的に、テーブル、ばね、および繊維−セメントスラリーの堆積させたマットの中へ直接力を方向付け、かつ他方向では相殺する２つのモーターの、単一質点系である。このユニット５０は、ヘッドボックス４０に配置され、また、ヘッドボックスを超えて３〜６インチ延在する。
ヘッドボックス４０は、相対的に制御された厚さの繊維スラリー混合物の均一な層を移動キャリアウェブ１４上に堆積させる。適切な層の厚さは、厚さ約０．１２５〜２インチ、好ましくは厚さ０．２５〜１インチ、典型的には厚さ０．４０〜０．７５インチの範囲である。
繊維スラリー混合物は、キャリアウェブ１４の約１．０〜約１．５インチ（２．５４〜３．８１ｃｍ）の距離の範囲内で下へ均一に方向付けられるスラリーの連続カーテンまたはシートとして完全に堆積される。
図２９〜３３は、本発明の形成ヘッドボックス４０の設計を示す。ヘッドボックスは、上記のミキサー構成、例えば、（例えば、図１、９、および１０に見られるように）別々のスラリーミキサー２および繊維スラリーミキサー３２によって生産された繊維スラリー混合物３６を使用し、ならびに（例えば、図１１および図１５〜図１８に見られるように）多段式繊維スラリーミキサー１３２によって生産された繊維スラリー混合物１３６を使用する両方のパネル生産のいずれによっても使用することができる。このヘッドボックス設計は、本発明の一実施形態を表す。本開示の範囲から逸脱することなく、本発明の目的を満たすために、形成ヘッドボックスアセンブリのいくつかの修正された設計も考えられる。これらの修正には、湾曲移行部のサイズおよび形状、貯蔵部のサイズ、湾曲移行部および直線リップを製作するために使用されるプレートの厚さ、湾曲移行部を越えて延在する直線リップの長さ、スラリーを貯蔵部内で撹拌し続ける機構、例えば、貯蔵部内に材料が蓄積するのを防止するための機械的および振動的手段、貯蔵部の後端部におけるスラリー漏出を制御する方法などを含む。
次に図２９〜３３を参照すると、繊維スラリーヘッドボックス４０（繊維スラリー供給機としても知られている）は、繊維スラリーミキサー３２または多段ミキサー１３２から繊維スラリー混合物３６の供給を受け取る。
図２９は、キャビティ３５２を画定するヘッドボックス４０の透視図を示す。ヘッドボックス４０は、調整開口部３７３（典型的には図示のようなスロット）を有する調整可能なＵＨＭＷダム３５３と、ダム３５３をヘッドボックス４０に取り付けるためにスロット３７３内に載置されたファスナハードウェア３５６（典型的には図示のようなねじまたはボルト）とを有する。ヘッドボックス４０は、側壁３６０、３６２、後壁３５４（図３２）、およびスラリーチャンバ３５２を画定する前部形成プレート３６４を有する。ヘッドボックス４０はまた、側壁３６０、３６２から延在する対向するヘッドボックスマウント３７４、３７６を有する。各々のヘッドボックスマウント３７４、３７６は、高さ調整用のねじ付きロッドまたはジャッキスクリューと共に使用される側方調整スロットを有する。
図３０は、ヘッドボックス４０の正面図を示す。
図３１は、ヘッドボックス４０の上面図を示す。それは、その中心線「Ｃ」に関して対称である。ヘッドボックス４０は、側壁３６０、３６２、後壁５４（図３２）、およびスラリーチャンバ３５２を画定する前部形成プレート３６４を有する。調整可能なダム５３は、形成ベルト１４上のヘッドボックス４０の高さを調整するためのものであり、それぞれのスロット３７３を介してボルト３５６によって後壁３５４に取り付けられている。ヘッドボックスマウント３７４、３７６は、各々ガセット３８０を有する。シールリップ３６６が調整可能ダム３５３の底部に位置している。ローラベルトガイド３６５が、ボルト３５８（図３３）によって後壁３５４に取り付けられている。これは、ヘッドボックス４０の下を通過するロールをパネル生産ライン１０上で案内するのを助ける。
図３２は、ヘッドボックスの側面図である。
好ましいヘッドボックス４０は、キャリア１４の進行方向「Ｔ」に対して横方向に配置される。繊維スラリー混合物は、ヘッドボックス４０のキャビティ３５２内に堆積され、ヘッドボックス４０の形成プレート３６４と移動キャリアウェブ１４との間に画定された排出開口部を介して移動キャリアウェブ１４（コンベアベルト）上に排出される。
繊維強化セメント系スラリーは、ホースおよびホース振動システムを通してヘッドボックス４０の中へ圧送することができ、または繊維スラリーミキサー３２から直接ヘッドボックス４０の中へ落とすことができる。振動子システムは、いずれの場合においても、スラリーを攪拌するために使用される。ヘッドボックス４０を使用して形成される製品の厚さは、ヘッドボックス４０内のスラリーの流量、ヘッドボックス４０内のスラリーヘッドの上昇量、および所与のライン速度に対するヘッドボックス排出開口部の間隙によって制御される。好ましくは、ライン速度は毎分１〜１００フィートである。ヘッドボックスのスラリーチャンバ３５２のサイズ（容積）は、生産されるライン速度および製品の厚さに基づいて調整される。好ましくは、スラリーは、毎分約０．１０〜２５立方フィートの速度でヘッドボックス内に堆積される。
ヘッドボックス４０の排出開口部の間隙は、繊維スラリー混合物をヘッドボックス４０から移動キャリアウェブ１４上に排出する、横方向開口部である。ヘッドボックス堆積物からの繊維スラリー混合物は、最終パネル５５の所望の厚さおよび仕上げの近くの１つの工程において移動キャリア１４の上へ堆積される。
形成を向上させるために、振動を加えることができ、また、形成製品の曲げ強度を向上させるために、スクリム、およびロービング等の異なる形態の連続強化剤を加えることができる。
例えば、振動ユニット５０は、コンベアベルト１４の下のヘッドボックス４０の下側に位置付けることができる。振動ユニット５０は、典型的には毎分５００〜３０００サイクル、好ましくは毎分１０００〜２０００サイクルの速度で振動する。振動ユニット５０は、典型的に、テーブル、ばね、および繊維−セメントスラリーの堆積させたマットの中へ直接力を方向付け、かつ他方向では相殺する２つのモーターの、単一質点系である。このユニット５０は、ヘッドボックス４０に載置され、また、ヘッドボックスを超えて３〜６インチ延在する。
図２６〜２８は、振動ユニット５０の一実施形態を示す。図２６は、振動ユニット５０が、４つのばね付勢脚５９（３つ図示）と繊維−セメントスラリーの堆積させたマットの中へ直接力を方向付け、かつ他方向では相殺する２つのモーター５１Ａ（１つ図示）とを有する振動テーブル５１であることを示す。ばねのばね定数は５０〜５００ポンド／インチ、好ましくは１００〜３００ポンド／インチの範囲である。モーターは、＋／− １／６４インチ〜＋／−１／４インチ、好ましくは＋／−１／３２インチ〜＋／−１／８インチの範囲のストロークを与えるのに十分な力をテーブルに送達することができるように選択される。
図２７は、ばね脚５９の詳細を示す。図２８に示されるように、振動テーブル５１は、振動台５９Ａに装着さられることが好ましい。図３８は、振動テーブル５１のさらなる詳細を伴う断面図を示す。
ヘッドボックス４０は、相対的に制御された厚さの繊維スラリー混合物の均一な層を移動キャリアウェブ１４上に堆積させる。適切な層の厚さは、厚さ約０．１２５〜２インチ、好ましくは厚さ０．２５〜１インチ、典型的には厚さ０．４０〜０．７５インチの範囲である。
繊維スラリー混合物は、キャリアウェブ１４の約１．０〜約１．５インチ（２．５４〜３．８１ｃｍ）の距離の範囲内で下へ均一に方向付けられるスラリーの連続カーテンまたはシートとして完全に堆積される。
繊維スラリー混合物４６が移動キャリアウェブ１４に向かって進むときに、全てのスラリーをウェブに堆積させることが重要である。
図３３は、ヘッドボックスのＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩ断面図を示している。これは、湾曲形成プレート３６４を示す。形成プレート３６４は、１〜２４インチの曲率半径を有する湾曲部分３６４Ａを有する。湾曲部分３６４Ａは、３０度〜９０度まで延在している。
図３４は、ヘッドボックス４０を生産ライン１０に装着するためのスタンド３４２を示す。各々のヘッドボックスマウント３７４、３７６はそれぞれのスタンド３４２（１つが示されている）に取り付けられる。図３４は、ヘッドボックスマウント３７６のスタンドを示す。ヘッドボックスマウント３７４のスタンドは、同じものと考えられる。スタンド３４２は、クロスバー３４６によって接続された２つの直立部材３４４を含む。クロスバー３４６は、ボルト３４７が通過する穴を有する。２つのナット３４８が、ボルト３４７をクロスバー３４７上の適所に保持する。ボルト３４７も、ヘッドボックスマウント３７６のスロット３７７を貫通し、２つのナット３４９によって適所に保持されている。ナットを動かすと、ヘッドボックス形成プレート３６４と移動パネルキャリア１４との間のヘッドボックスギャップ「Ｇ」を調整して、繊維−セメント系スラリー混合物４６の堆積層の厚さを設定することができる。ヘッドボックスマウント３７４、３７６は、ガセット８０（明確にするために図２９では省略されているが図３０に示されている）によって強化されていることが好ましい。
図３５は、生産ライン１０のテーブル１２に装着された本発明のヘッドボックス１４０の第２の実施形態の透視図を示す。ヘッドボックス１４０用の支持体９０は各々、２つの直立部材９４とクロスバー９２とを有する。支持体９０はまた、スクリムロール４２を保持するための横方向スクリムロールホルダ９３を保持するためのＵ字型ブラケット９５を有する（図３８）。スラリーホースガイド９６および振動ホースガイド／アクチュエータ９７のために別の支持体９１が設けられている。ベルト１４はまた、ベルトキャスティング縁１４１を有する。
図３５は、支持体９０にまだ取り付けられていないヘッドボックス１４０を示す。しかしながら、図３６は、ヘッドボックス高さ調節装置１００によってクロスバー９２に取り付けられたヘッドボックス１４０を示す。
図３６はまた、ヘッドボックス１４０が繊維スラリー混合物を堆積する形成ベルト上の場所の下の振動子５０を示す。図３６はまた、スクリムロール４２（図３８）を保持するための横方向スクリムロールホルダ９３を支持するＵ字型ブラケット９５を示す。スクリムロール４２の代わりに、ロービングロールまたは不織布繊維マットのロールを設けてもよい。
図３７は、パネル生産テーブル１２の上流端部の上面図を示している。これは、ヘッドボックス１４０の上面図を含む。これは、スクリムロール４２を保持するための形成ベルト１４および横方向スクリムロールホルダ９３を示す（図３８）。スクリムロール４２の代わりに、ロービングロールまたは不織布繊維マットのロールを設けてもよい。図３７はまた、スラリーホースガイド９６および振動ホースガイド／撹拌機９７、スラリーチャンバ１５２Ａ、ならびに側壁１０２を示す。
ヘッドボックス１４０は、側壁１０２（図３７）、後壁１５５Ａ、およびスラリーチャンバ１５２Ａ（図３７）を画定する前部形成プレート１６４を有する。
図３８は、ビューＸＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＸＶＩＩＩに沿ったヘッドボックス１４０の断面側面図を示す。これは、ヘッドボックス１４０がヘッドボックスカウンタウェイト１５５を有することを示している。これはまた、スクリムロール４２からのスクリム４４が、Ｕ字型ブラケット９５内に入れ子にされた横方向スクリムロールホルダ９３上に保持されて、ヘッドボックス１４０を通過して堆積された繊維スラリー混合物の上部表面に堆積される様子を示す。図３８はまた、ヘッドボックスシール１６６Ａ（シールリップ）およびヘッドボックスカウンタウェイト１５５を示す。図３８はまた、ヘッドボックス１４０の下の振動テーブル５１を示す。形成ベルト１４の上方のヘッドボックス１４０の高さを調整するための調整可能ダム１５３は、スロットを通って後壁１５５Ａにボルト１５６（１つ示されている）によって取り付けられている。ヘッドボックスシールリップ１６６Ａは、調整可能ダム１５３の底部に位置している。
スクリム４２は、スラリーチャンバ１５２Ａを通過して前部形成プレート１６４の内壁に沿って通る。所望であれば、図１０のデバイスは、ヘッドボックスを介してロービングを案内するための上部ロービングプレートを追加するように修正されてもよい。
形成および平滑化および切断
上述したように繊維埋め込み硬化可能スラリーの層を堆積すると、（例えば、図１、９、および１０に見られるように）別々のスラリーミキサー２および繊維スラリーミキサー３２によって生産された繊維スラリー混合物３６を使用し、ならびに（例えば、図１１および１５〜１８に見られるように）多段式繊維スラリーミキサー１３２によって生産された繊維スラリー混合物１３６を使用するパネル生産において、フレーム１２は、ベルト１４上を進む硬化スラリー−繊維混合物４６の上側表面を成形するために設けられた形成デバイスを有することができる。
ヘッドボックス４０によって堆積されているスラリーを平滑化するのを支援する、上で述べた振動テーブル（形成および振動プレート）５０に加えて、生産ライン１０は、パネルの上側表面を緩やかに平滑化するための、振動スクリードプレート５２とも称される、平滑化デバイスを含むことができる（図５および６を参照）。
振動をスラリー４６に供給することによって、平滑化デバイス１４４は、パネル９２を介して繊維３０，６８の分散を容易にし、また、より均一な上側表面を提供する。平滑化デバイス１４４は、形成ラインフレームアセンブリに対して枢動され、または強固に装着することができる。
平滑化の後に、スラリーの層が硬化し始めており、それぞれのパネル５５は、典型的な実施形態においてウォータージェットカッターである切断デバイス５４によって互いに分離される。切断デバイス５４は、ライン１０およびフレーム１２に対して配置されているので、パネルは、図１に示されている表示とは異なることがある、所望の長さを有して生産される。キャリアウェブ１４の速度が比較的遅いときには、ウェブ１４の進行方向に対して垂直に切断するように切断デバイス５４を装着することができる。より速い生産速度の場合、そのような切断デバイスは、ウェブの進行方向に対してある角度で生産ライン１０に取り付けられることが知られている。切断に応じて、分離されたパネル９２は、当技術分野でよく知られているようなさらなる取り扱い、包装、貯蔵、および／または出荷のために積み重ねられる。
本発明の別の特徴は、繊維３０がパネルの全体にわたって分散されるように、結果として生じるセメント系パネル５５が構築されることである。これは、繊維の使用が比較的少なく、より効率的である、比較的強いパネルの生産を可能にすることがわかっている。各々の層におけるスラリーの容積に対する繊維の容積比率は、好ましくは、近似的に、繊維スラリー混合物４６の１〜５容積％、好ましくは１．５〜３容積％の範囲で構成される。
図１０は、ヘッドボックスの上流の本繊維スラリー混合デバイスと共に使用するのに好適なセメント系パネル生産ラインの一部分のプロセスフローチャート、およびヘッドボックスの下流の生産ラインの上面図の複合図として、図９の方法を示す。図１０は、スラリーミキサー２の後のスラリーアキュムレータおよび容積式ポンプ３０と、繊維スラリーミキサー３２の後のスラリーアキュムレータおよび容積式ポンプ３２とを示す。スラリーアキュムレータと容積式ポンプ３０、３２の両方は、任意選択である。
図４１は、連続セメント系パネル製造ラインで形成ヘッドボックスを使用して堆積された本発明の繊維スラリーミキサーを用いて生産された繊維強化セメント系スラリー混合物を示す。
繊維強化コンクリート（ＦＲＣ）パネルを不織布繊維層で包むこと。
本発明はまた、パネル生産ラインにおいて、不織布繊維マット、典型的にはポリプロピレンマットのような不織布ポリマー繊維マットまたはガラス繊維マットのような実質的に無機不織布繊維マットで包まれたボードを作製することも包含する。無機不織布繊維マットは、連続ウェブに取り扱い特性を付与し、そして物理的および化学的耐久性を高める様々なコーティング材料で任意選択でコーティングされてもよい。不織布繊維マットは、好ましくはパネルの両方の主面に適用されるが、任意選択でパネルの一方の主面にのみ適用されてもよい。
図４２は、本繊維スラリー混合デバイスと共に使用するためのセメント質パネル生産ライン２１０の概略立面図であり、これは、繊維スラリー混合物の下に不織布繊維布マット４４Ａを適用し、繊維スラリー混合物４６の上に不織布繊維布マット４４を適用するために修正されて生産されたボード５５を包む図９の生産ライン１０である。（しかしながら、この修正は、本発明の任意のバージョン、例えば、図１５〜１８の多段連続ミキサーを有する本発明のバージョンを修正するためにも使用され得る）。図４２では、図９と同じ参照番号を使用して同じ要素を表している。
供給ローラ４２Ａからの不織布（好ましくはガラス繊維または多層ポリオレフィン）繊維４４Ａの第１の連続マットは、ローラ４２Ｂの下を移動ベルト１４の表面上へと通過する。次に、本発明の繊維スラリーミキサーを用いて生産された繊維強化セメント系スラリー混合物４６を、形成ヘッドボックス２２０を使用して不織布繊維４４Ａの第１のマット上に堆積させる。
パネル生産ライン２１０の移動表面上の不織布繊維４４Ａのマットは、ボード５５用の硬化繊維スラリー混合物４６の右側および左側から延在する。折りたたみユニット２３０は、マット４４Ａの縁４４Ｂ、４４Ｃ（図４３参照）を裏返して、ボード５５用の硬化繊維スラリー混合物４６の右側および左側の周りを包む。したがって、ボード５５が完全に硬化していないとき、マット４４Ａをボード５５の硬化繊維スラリー混合物４６の周りに包んでマット４４Ａの左右の縁４４Ｂ、４４Ｃ（図４４）を包むことができる。特に、繊維スラリー混合物４６が不織布繊維４４Ａの裏返されたマット（ウェブ）を適所に保持するためになお十分に粘着性である間に、左右の縁４４Ｂ、４４Ｃが包まれる。次に、本発明は、供給ロール４２から不織布繊維材料の上部マット（ウェブ）４４を供給ロール４２Ｃの下で繊維スラリー混合物の上側表面上へ供給し、上部マット（ウェブ）４４をボード５５用の繊維スラリー混合物４６に接着する。次に、ボード５５用の硬化繊維スラリー混合物４６が、形成プレート５２の下に通される。次に、ボード５５用の包まれた硬化繊維スラリー混合物４６は、図９の生産ライン１０に関して上述したように処理される。得られたボード５５を図４４に示す。
したがって、方法は、パネル生産ラインの移動表面上に不織布繊維の第１のウェブ４４Ａを適用することとであって、第１のウェブ４４Ａが、パネル生産ライン上の繊維スラリー混合物の浸透を防ぐのに十分な不透過性を有し、第１のウェブ４４Ａが、製作されているセメントボード５５よりも幅が広い、適用することと、第１のウェブ４４Ａの外側部分を直立に曲げて連続的な谷を形成することと、繊維スラリー混合物４６をヘッドボックス２００から第１のウェブ４４Ａ上に連続的に堆積させて、繊維スラリー混合物４６を横方向に分配してトラフを実質的に均一な深さまで満たすことと、第１のメッシュ４４Ａの直立部分を、縁が裏返されて硬化繊維スラリー混合物の左右の縁を包むように、繊維スラリー混合物の内側および上方に折りたたむことと、パネル生産ライン１０上の硬化繊維スラリー混合物４６の上側表面に不織布繊維の第２のウェブ４４を適用してパネル５５用の硬化繊維スラリー混合物４６に第２のウェブ４４を接着し、次いで硬化パネル５５を形成プレート５２の下を通すことと、を含む。生産ライン２１０は、上側および下側不織布繊維マット４４、４４Ａに適用する場合に好ましいように、第１のメッシュ４４Ａの折りたたまれた部分に重なるように、不織布繊維の第２のウェブ４４を硬化繊維スラリー混合物４６の上側表面に適用する。代替として、図４２Ａに示され、以下にさらに詳細に説明されるように、第１のメッシュ４４Ａの直立部分は、上部ウェブを適用した後に折りたたまれる。
折りたたみユニット２３０は、任意の好適な折りたたみユニットであり得る。例えば、参照により本明細書に組み込まれるＥｓｍｉｎｇｅｒらへの米国特許第５，２２１，３８６号は、硬化セメントパネルの裸の表面を上部、底部、および長手方向の縁の下にある強化繊維の織物メッシュで包む（言い換えれば、埋め込まれる）ための装置を記載している。Ｅｓｍｉｎｇｅｒらの装置は、そのセメントおよび織布メッシュを、ボード５５および不織布繊維マット４４、４４Ａ（これらは埋め込まれていない）用の硬化繊維スラリー混合物４６で置き換えることによって折りたたみユニット２３０になるように適合させることができる。Ｅｓｍｉｎｇｅｒらの装置は、コンベアベルト上に摺動可能に載り、コンベアベルト上に作製されるセメントボードの経路を画定する一対のエッジャレールと、移動繊維スラリー混合物の進行方向を横切るクロスバー上のコンベアベルト上に装着された第１の対の屈曲したへらを含む、その底部メッシュの外側縁を折りたたみかつ押圧するための手段と、を含む。
したがって、折りたたみを達成するために、本発明は、繊維スラリー混合物４６の上に装着された第１の対の屈曲したへら（図示せず）を使用することができる。例えば、へらは、移動繊維スラリー混合物の進行方向に対して横方向のクロスバー（図示しないが、Ｅｓｍｉｎｇｅｒらの米国特許第５２２１３８６号に開示されている）に装着することができる。繊維スラリー混合物４６のトラフが第１の対の屈曲したへらに接近すると、それらが形成する第１のマット４４Ａの縁およびトラフの壁は、へらの下に押し込まれるべきへらと接触して連続的に接近するマット４４Ａの折りたたみを開始する。底部マット４４Ａの直立縁４４Ｂ、４４Ｃを繊維スラリー混合物４６上に折りたたみ、上部第２のマット４４を適用する前に屈曲したへらブレードの圧力を使用して折りたたまれた第１のマット縁４４Ｂ、４４Ｃを繊維スラリー混合物４６上に押し付けることが好ましい。
好ましくは、マットは、セメント系コアに実質的に埋め込まれていない。好ましくは、各々のマットの厚さの約５０％未満がセメント系コアに埋め込まれ、より好ましくは約３０％未満がセメント系コアに埋め込まれ、さらにより好ましくは約１５％未満、約５％未満、またはマットの厚さの約１％未満がセメント系コアに埋め込まれている。
この生産ライン２１０では、硬化前のスラリーを支持するための剥離紙、ポリマーフィルム、プラスチックキャリアの任意のウェブ２６が提供され、キャリア１４の上に設けられて置かれてそれを保護し、および／または清潔に保つことができる。連続ウェブ２６ではなく、ポリマープラスチックのシート等の比較的剛性がある材料の個々のシート（図示せず）をキャリア１４の上に載置することができることも想定される。これらのキャリアフィルムまたはシートは、ラインの端部において、生成されたパネルから除去することができ、または全体的な複合設計の一部としてのパネルの恒久的な機能として組み込むことができる。これらのフィルムまたはシートが恒久的な機能としてパネルに組み込まれたときには、向上した美しさ、強化された引張強度および曲げ強度、強化された耐衝撃性および耐爆風性、水および水蒸気の透過に対する耐性等の強化された環境耐久性、耐凍結融解性、耐塩化性、ならびに耐薬品性を含む、強化した属性を提供することができる。不織布繊維マット４４、４４Ａは、連続ウェブ２６と共に任意選択で使用されてもよい（例えば、連続ウェブ２６は、不織布繊維マット４４Ａを通過する透過スラリーが形成ベルトに達するのを防ぐ剥離紙であり得る）。パネルの恒久的な機能としてウェブ２６を使用し、比較的不浸透性の不織布繊維マット４４、４４Ａを使用するとき、ウェブ２６は、接着剤で不織布繊維マット４４、４４Ａに固定されてもよい（例えば、ウェブ２６は感圧性接着剤を備えてもよい）。しかしながら、ウェブ２６または個々の比較的硬性がある材料のシート（図示せず）は、任意選択であり、比較的不浸透性のマット４４Ａ、４４が使用されるとき、図４２のこの生産ライン１０では使用されないことが好ましい。あるいは好ましくは、連続ウェブ２６は、比較的不透過性の不織布繊維マットであり、その場合、比較的不透過性の不織布繊維マット４４Ａは使用されない。
図４３は、２つの修正を有する図９の生産ラインの第２の修正生産ライン３１０を示す。（しかしながら、これらの修正は、本発明の任意のバージョン、例えば、図１５〜１８の多段連続ミキサーを有する本発明のバージョンを修正するためにも使用され得る）。その第１の修正は、比較的不透過性の不織布繊維マットとして連続ウェブ２６を使用することである。したがって、比較的不透過性の不織布繊維マット４４Ａは使用されていない。その第２の修正は、第２の連続不織布（好ましくはガラス繊維または多層ポリオレフィン）繊維マット４４をロール４２からヘッドボックス４０を介して供給して、キャリア１４上の繊維スラリー混合物の上側表面に置くことである。次に、ウェブ４４、４４Ａを有する移動繊維スラリー混合物が、折りたたみステーション２１０に供給され、右側および左側の縁４４Ｂ、４４Ｃが上部マット４４の縁の上に折りたたまれる。図４２の生産ライン１０は、これらの修正の一方または両方を有するように修正することができる。
図４４は、生産ライン２１０に従って製造された不織布繊維マットに包まれた図４２のボード５５の断面の概略図である。不織布繊維マットカバーは、パネル５５の右側および左側をパネルの前方に包んだ右側および左側の縁を有する、硬化繊維スラリー混合物４６のコア、前部マット４４、および後部マット４４Ａを含む。マット４４および４４Ａは、同じ材料であることが好ましいが、製品用途の要件に応じて任意選択で異なる材料で作製することができる。いくつかの実施形態では、不織布繊維マットは、パネルの主面のうちの１つのみに使用することができる。
完全に埋め込まれていない不織布繊維マットの材料と構造
図４２の例示マット４４、４４Ａのような、繊維スラリー混合物に完全には埋め込まないように設計された本発明におけるこれらの不織布繊維マットは、任意の好適な種類のポリマー繊維、ガラス繊維、またはそれらの組み合わせを含む。好ましくは、不織布繊維マット中の繊維の大部分はガラス繊維またはポリマー繊維である。好適な繊維の非限定的な例としては、ガラス繊維、ポリアミド繊維、ポリアラミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維（例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ））、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、セルロース繊維（例えば木綿、レーヨンなど）、およびそれらの組み合わせを含むが、好ましくはガラス繊維である。さらに、マットの繊維は、疎水性または親水性、コーティングまたは非コーティングであり得る。
これらの不織布繊維マットは、繊維スラリー混合物に対して透過性ではないか、またはそれらは繊維スラリー混合物に対して高々わずかに透過性である。特に、不織布繊維マットは、本発明の繊維スラリー混合物が振動する、および／または生産ライン上で形成プレートの下にある場合でも、本発明の繊維スラリー混合物を滲み込ませないために十分な不透過性を提供する。本発明の繊維スラリー混合物は、パネル生産ライン上で振動または広がると剪断減粘することがある。これにより、浸透を防ぐための適切な不織布シートの選択が重要になる。マットが不織布繊維ガラスマットである場合、それらは、不織布繊維ガラスマットでコーティングされているので、それらは繊維強化セメント系スラリー材料に完全には埋め込まれない。織布ガラスマットは、それを通るスラリーの浸透を防ぐのに十分にきつくないので、埋め込まれないマットを有する本発明のこの態様は、織布ガラスマットを使用しない。本発明は、埋め込みが望まれるときに、上側および／または下側メッシュおよびスクリム、例えばガラス織布マットを使用することを企図する。
代替として、不織布繊維マットは、好ましくはポリオレフィン（好ましくはポリプロピレンおよび／またはポリエチレン）でできている。
不織布繊維マットは、それぞれ単層であり得る。例えば、好ましいコーティングされたガラス繊維マットは、単層である。しかしながら、ポリマーマットは、２つ以上の層でできているのが好ましい。例えば、ポリマー繊維の好ましいマットは、繊維の１つのスパンボンド層と繊維の比較的不透過性のメルトブローン層との積層複合構造を有する。より好ましくは、マット４４は、繊維の２つのスパンボンド層４６Ａ、４６Ｃとこれらのスパンボンド層の間に挟まれた繊維のメルトブローン層４６Ｂとを有する図４５に示すポリオレフィンマットである。メルトブローン層は、本発明の繊維スラリー混合物が振動し、および／または生産ライン上の形成プレートの下を通過するときでも、本発明の繊維スラリー混合物を滲みださせないために十分な不透過性を提供する。
不織布ガラスマットに使用される繊維は、少なくとも０．２５インチ長、より好ましくは少なくとも１／２インチまたは３／４インチ長、最も好ましくは少なくとも約１インチ長であるべきであるが、異なる長さの繊維の混合物および／または繊維直径は、知られているように使用することができる。当業界で周知のように、これらの繊維をシラン含有サイズ組成物でコーティングするのが好ましい。繊維ウェブ用の好ましい連続ガラス繊維は、Ｅ、Ｃ、およびＴ型およびホウケイ酸ナトリウムガラス、ならびにそれらの混合物からなる群から選択される少なくとも１つの部材である。ガラス技術において知られているように、Ｃガラスは、典型的にそれを腐食性環境において高められた化学的安定性を与えるソーダ石灰−ホウケイ酸塩組成物を有し、そしてＴガラスは、通常マグネシウムアルミノケイ酸塩組成物および特にフィラメント形態において高い引張強度を有する。本マットは、電気ガラスとしても知られるＥガラスからなるのが好ましく、典型的にはアルミノホウケイ酸カルシウム組成物および最大アルカリ含有量２．０％を有する。Ｅガラス繊維は、様々な物品を強化するために一般的に使用されている。主要部分の細断繊維は種々の長さを有することができるが、より一般的には実質的に同様の長さである。Ｅガラス繊維は、許容できるマットを生産するのに十分に高い強度および他の機械的性質を有し、比較的低コストで広く利用可能である。最も好ましいのは、約１１±１．５μｍの平均繊維直径および約６〜１２ｍｍの範囲の長さを有するＥガラスである。
不織布繊維マットは、一般に、バインダ、溶媒処理、または熱によって互いに結合された繊維を含む。バインダは、マット業界で一般的に使用されている任意のバインダであり得る。好適なバインダは、限定されないが、尿素ホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド、ステアリン酸メラミンホルムアルデヒド、ポリエステル、アクリル類、ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニルまたはアクリル、スチレンアクリルポリマー類により変性またはブレンドされた尿素ホルムアルデヒドまたはメラミンホルムアルデヒドおよびそれらの組み合わせを含む。典型的なポリマー繊維は、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、またはポリプロピレンのいずれかである。任意の好適な量のバインダを使用することができる。しかしながら、メルトブローン不織布繊維マットはバインダを必要としない。
典型的には、繊維マットは製造中のブリードスルーを防ぐのに有効な任意の好適な重量を有することができる。典型的には、ガラスマットの場合、坪量は、約１８ポンド／１０００フィート２以上（例えば、約１８−３０ポンド／１０００フィート２）であり、約８８ｇ／ｍ２以上（例えば、約８８−１４７ｇ／ｍ２）に等しい。一実施形態では、繊維質マット、特にガラス繊維マットは、約２０ポンド／１０００フィート２以上（例えば、約２０−２６ポンド／１０００フィート２、または約２３−２６ポンド／１０００フィート２）、約９８ｇ／ｍ２以上（例えば、約９８−１２７ｇ／ｍ２以上）に相当する坪量を有する。
典型的には、ポリマーマットの場合、坪量は、約８ポンド／１０００フィート２以上（例えば、約８−３０ポンド／１０００フィート２）であり、約３９ｇ／ｍ２以上（例えば、約３９−１４７ｇ／ｍ２）に等しく、好ましくは約１５ポンド／１０００フィート２以上（例えば、約１５−２０ポンド／１０００フィート２）の坪量、約７３ｇ／ｍ２以上（例えば、約７３−９８ｇ／ｍ２以上）に等しい。
マットは、好ましくは、各々単層不織布ガラス繊維でできている。あるいは、好ましくは、それらは各々、多層積層構造を有する不織ポリマー（好ましくはポリオレフィン）マットでできている。図４４は、３つの層４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃの好ましい多層構造を有する不織布ポリマーの前面マット４４の概略図である。このポリマーマット４４は、２つの繊維のスパンボンド層４６Ａ、４６Ｃとスパンボンド層４６Ａ、４６Ｃの間に挟まれた繊維のメルトブローン層４６Ｂとを有する。メルトブローン層は、本発明の繊維スラリー混合物が振動し、および／または生産ライン上の形成プレートの下を通過するときでも、本発明の繊維スラリー混合物を滲みださせないために十分な不透過性を提供する。
パネル表面に適用された不織布繊維マットは、仕上げ製品に平滑な表面を提供し、製造中の繊維強化コンクリートパネルの積み重ねも助ける。硬化中にパネルを別々にラックに積み重ねる必要があるのではなく、パネルが十分に硬化していれば、包まれたパネルを硬化中に互いに直接置くことができる。繊維強化コンクリートパネルの縁を不織布繊維マットに注型すると、縁形成および清掃が容易になる。十分に不透過性のマットで作られた後面、側面および前面を有するパネルキャストは、より良い表面、より容易なクリーンアップ、および簡素化されたボードスタッキング（製造中）の利点を有するであろう。このプロセスでも仕上げが不要な構造用セメントパネルが得られる。不織布ガラスマットの使用は、不織布ポリマーマットよりも良好な結合の利点を有する。不織布ポリマーマットの使用は、不織布ガラスマットよりも良好な耐アルカリ性の利点を有する。
実施例１
図３９は、繊維スラリーミキサーとそれに続く個別の繊維スラリーミキサーを使用する本発明の方法を使用して作製した繊維強化セメント系スラリー混合物のスランプパテ１０１の写真を示す。
実施例２
図４０は、スラリーミキサーとそれに続く別個の繊維スラリーミキサーとを使用する本発明の方法によって生産された３／４インチ厚の繊維強化セメントのパネルの厚さプロファイルである。本図は、単層を堆積させたときに、一貫した厚さが達成されることを示す。繊維スラリー混合物は、ポルトランドセメント、石膏、およびガラス繊維を含有した。
繊維強化構造用セメント質パネルを生産するための本スラリー供給装置の特定の実施形態を示し、説明してきたが、当業者は、より幅広い態様において、また、以下の特許請求の範囲に記載されるように本発明を逸脱することなく、変更および修正が行われ得ることを認識するであろう。

Claims (13)

  1. 繊維強化コンクリートパネルを調製するための連続方法であって、
    水とセメント質粉体を混合してセメント質スラリーを形成することと、
    前記セメント質スラリーと強化繊維をシングルパス横型連続ミキサー内で混合して、繊維強化セメント質スラリーの繊維スラリー混合物を形成することと、
    前記横型連続ミキサーであって、
    内部側壁を有する横型筐体によって画定された細長い混合チャンバと、
    強化繊維を混合チャンバの中へ導入するための少なくとも１つの強化繊維入口ポートと、
    前記少なくとも１つの繊維入口ポートの上流には、（ａ）水およびセメント質粉体を１つの流れとして共に導入するための少なくとも１つの入口ポート、または（ｂ）水および乾燥セメント質粉体を別個の流れとして別個に前記チャンバの中へ導入するための少なくとも２つの入口ポートがある、少なくとも１つの強化繊維入口ポートと、
    前記ミキサーによって生産された前記繊維強化セメント質スラリー混合物を排出するための、前記横型筐体の下流排出端区分にある繊維スラリー混合物出口ポートと、
    原材料供給物から前記混合チャンバの中へ導入された任意の空気を除去するための通気ポートと、
    前記横型連続ミキサーの一端から前記横型連続ミキサーの他端まで横断する前記細長い混合チャンバ内に載置された回転水平配向シャフトと、を備え、
    前記セメント質スラリーと強化繊維が、前記強化繊維およびセメント質スラリーを混合し、かつ混合されている前記セメント質スラリーと強化繊維を前記繊維スラリー混合物出口に移動させるための前記混合チャンバの一部の中で混合され、
    前記強化繊維と前記セメント質スラリーを混合し、かつ混合されている前記セメント質スラリーと強化繊維を前記繊維スラリー混合物出口に移動させるための前記混合チャンバの前記一部の中のシャフトが、（１）オーガおよび（２）一定間隔かつ前記シャフトから延在するように異なる円周方向の場所で前記シャフト上に載置された複数の混合パドルからなる群から選択される少なくとも１つの混合要素を備え、前記少なくとも１つの混合要素が、前記筐体内で前記シャフトを中心として回転し、
    前記少なくとも１つの混合要素が、剪断力を印加する間、前記セメント質スラリーと繊維が、約５秒〜約２４０秒の平均混合滞留時間にわたって前記横型繊維スラリーミキサーの前記混合チャンバ内で混合され、前記中央回転シャフトが、３０ＲＰＭ〜４５０ＲＰＭで回転することと、
    前記繊維スラリー混合物を前記横型ミキサーから排出することであって、
    真水、セメント質粉体、および繊維が、前記ミキサーからの前記繊維スラリー混合物中の前記水、セメント質粉体、および繊維の排出と同時に前記ミキサーに送給される、排出することと、
    前記繊維スラリー混合物を、パネル生産ラインの移動表面上に０．２５インチ〜２インチの厚さの層として均一に堆積させる形成アセンブリに、前記繊維スラリー混合物を送給することと、
    前記繊維スラリー混合物を前記移動表面上でレベリングすることと、
    前記繊維スラリー混合物を前記移動表面上で硬化させることを可能にすることと、
    前記硬化した繊維スラリー混合物をパネルに切断し、前記パネルを前記移動表面から取り出すことと、を含み、繊維スラリー混合物の追加の層が、繊維スラリー混合物の前記堆積された層の上に堆積されない、方法。
  2. 前記移動表面（移動ウェブ）が、１分当たり１フィート〜１００フィートの速度で移動し、前記繊維スラリー混合物が、４フィート〜８フィート幅のパネルに関しては、１分当たり約０．１０立方フィート〜２５立方フィートの速度で堆積される、請求項１に記載の方法。
  3. 前記水とセメント質材料が、前記セメント質スラリーを形成する第１のミキサー内で混合され、次いで、前記セメント質スラリーと前記繊維が、前記繊維スラリー混合物を形成するために前記横型連続ミキサーを備える第２の繊維スラリーミキサー内で混合される、請求項１に記載の方法。
  4. 前記横型連続ミキサーが、水とセメント質材料と繊維との前記混合を実施する単一の組み合わせ連続ミキサー容器であり、前記組み合わせ連続ミキサー容器の第１の区分が、全ての乾燥粉体、化学添加剤と水を混合することによって前記セメント質スラリーを生産し、前記組み合わせ連続ミキサー容器の第２の区分が、前記強化繊維を導入し、これを前記組み合わせミキサーの前記第１の区分内で生産された、入ってくる前記セメント質スラリーと混合することによって前記繊維強化セメント質スラリー混合物を生産する前記混合チャンバを備える、請求項１に記載の方法。
  5. 水を含む液体流が、液体流入口を通して連続スラリーミキサーの中へ送給され、乾燥セメント質粉体の流れが、前記セメント質スラリーを形成するために前記連続スラリーミキサーの中へ送給され、前記連続スラリーミキサーが、水平または垂直に載置されたインペラを有し、
    前記セメント質スラリーが、前記連続スラリーミキサーからシングルパス横型繊維スラリー連続ミキサーである前記横型連続ミキサーの中へ入り、強化繊維の流れが、前記横型繊維スラリー連続ミキサーの中へ入り、前記繊維スラリー混合物を形成するために前記セメント質スラリーと混合し、
    前記横型繊維スラリー連続ミキサーが、前記少なくとも１つの入力ポートの上流に、前記水および前記セメント系粉体をセメント質スラリーの１つの流れとして共に前記チャンバの中へ導入するための前記少なくとも１つの入力ポートを含み、
    前記横型繊維スラリー連続ミキサーが、一定間隔かつ異なる円周方向の場所で前記横型連続ミキサーの前記水平配向シャフト上に載置された複数の混合および搬送パドルを備え、前記パドルが、前記横型筐体内で前記水平配向シャフトを中心として回転され、前記パドルアセンブリが、前記水平配向シャフト上の場所から半径方向に延在し、前記パドルアセンブリが、パドルヘッドに係合されたピンを備え、前記ピンが、水平配向シャフト上のそれぞれの場所に対する前記パドルヘッドの旋回的回転を許容するように、前記水平配向シャフトおよび／または前記パドルヘッドに旋回可能に係合され、前記複数のパドルが、前記強化繊維とセメント質スラリーを混合し、かつ混合されている前記セメント質スラリーと強化繊維を前記繊維スラリー混合物出口に移動するように配置され、
    前記水平配向シャフトが、前記ミキサーが運転中であるときにシャフトの回転を達成するために、例えば、電気、燃料ガス、ガソリン、または他の炭化水素によって給電される駆動機構および駆動モーターに外部接続され、
    前記回転パドルが、剪断力を印加する間、前記セメント質スラリーと繊維が、約５秒〜約２４０秒の平均混合滞留時間にわたって前記横型繊維スラリーミキサーの前記混合チャンバ内で混合され、前記中央回転シャフトが、前記繊維スラリー混合物が前記繊維スラリーミキサーから排出されることを可能にする粘稠性を有する均一な繊維スラリー混合物を生産するように、混合中に、３０ＲＰＭ〜４５０ＲＰＭで回転し、
    前記繊維スラリー混合物を前記横型繊維スラリー連続ミキサーから排出する、請求項１に記載の方法。
  6. 前記乾燥セメント質粉体が、少なくとも１つの乾燥セメント質粉体入口ポートを通して前記横型連続ミキサーの中へ送給され、
    前記横型連続ミキサーが、
    前記内部側壁を有する前記横型筐体によって画定された前記細長い混合チャンバであって、前記細長い混合チャンバが、上流端送給区分、第１の混合区分、および第２の下流端混合区分を有し、前記第１の混合区分が、前記上流端送給区分と前記第２の下流端混合区分との間である、前記細長い混合チャンバと、
    前記細長い混合チャンバの上流端から前記細長い混合チャンバの下流端まで横断し、かつ前記細長い混合チャンバ内で回転する、少なくとも一対の水平配向相互嵌合自己ワイピングインペラと、を備え、
    前記細長い混合チャンバの前記上流端送給区分内で各々水平に載置されたインペラが、オーガを備え、前記乾燥セメント質粉体が、前記細長い混合チャンバの前記上流端送給区分の中へ送給され、かつ前記オーガによって前記第１の混合区分に搬送され、
    水を含む液体流が、前記少なくとも１つの乾燥セメント質粉体入口ポートの下流の少なくとも１つの液体流入口ポートを通して、前記連続スラリーミキサーの前記細長い混合チャンバの中へ送給され、前記乾燥セメント質粉体と前記液体流が、前記セメント質スラリーを形成するために前記第１の混合区分内で混合され、
    前記第１の混合区分内で各々水平に載置されたインペラが、一定間隔かつ異なる円周方向の場所で前記インペラの水平配向シャフト上に載置された第１の複数の混合パドルを備え、前記パドルが、前記横型筐体内で前記水平配向シャフトを中心として回転され、前記パドルが、前記水平配向シャフトから半径方向に延在し、
    強化繊維の流れが、前記少なくとも１つの強化繊維入口ポートを通して前記第２の混合区分の中へ送給され、前記セメント質スラリーと強化繊維が、前記繊維スラリー混合物を形成するために、前記第２の混合区分内で混合し、
    前記細長い混合チャンバの前記第２の混合区分内で各々水平に載置されたインペラの少なくとも一部分が、
    オーガと、
    一定間隔かつ異なる円周方向の場所で前記ミキサーの前記水平配向シャフト上に載置された第２の複数の混合パドルであって、前記パドルが、前記横型筐体内で各々、それぞれの水平配向シャフトを中心として回転され、前記パドルが、前記それぞれのシャフトから半径方向に延在している、第２の複数の混合パドルと、からなる群から選択される少なくとも１つの部材を備え、
    前記繊維スラリー混合物が、前記第２の混合区分の下流端区分である前記横型筐体の前記下流排出端区分で前記繊維スラリー混合物出口ポートを通して前記ミキサーから排出され、
    前記回転パドルが、剪断力を前記繊維スラリー混合物に印加する間、前記セメント質スラリーと繊維が、約５秒〜約２４０秒の平均混合滞留時間にわたって前記横型繊維スラリーミキサーの前記混合チャンバ内で混合され、前記中央回転シャフトが、均一な前記繊維スラリー混合物を生産するように、３０ＲＰＭ〜４５０ＲＰＭで回転する、請求項１に記載の方法。
  7. 前記第１および／または第２の混合区分の前記パドルが、平坦パドルおよび螺旋パドルからなる群から選択され、前記平坦パドルおよび前記螺旋パドルが、前記パドルが前記シャフトの一部分を取り囲むように前記シャフトに嵌め込まれる中央開口を有する一体型パドルであり、前記平坦パドルおよび前記螺旋パドルが、前記シャフトから反対方向に延在する対向端を有し、
    前記平坦パドルまたは前記螺旋パドルが、前記第２の混合区分のパドル部分内で前記第２の混合区分内で用いられ、前記オーガもまた、前記第２の混合区分の前記パドル区分の前および／または後に前記第２の混合区分内で用いられる、請求項６に記載の方法。
  8. 平坦および／または螺旋パドルが、前記第２の混合区分内の前記シャフト上にあり、前記第２の混合区分内の各シャフト上の全ての隣接する平坦および／または螺旋パドルが、互いに対して０度〜９０度の回転を有する、請求項７に記載の方法。
  9. 前記第１および／または第２の混合区分の前記パドルが、パドルヘッドに係合されたピンを備え、前記ピンが、前記水平配向シャフト上のそれぞれの場所に対する前記パドルヘッドの旋回的回転を許容するように、前記水平配向シャフトおよび／または前記パドルヘッドに旋回可能に係合され、前記複数のパドルが、前記強化繊維とセメント系スラリーを混合し、かつ混合されている前記セメント系スラリーおよび強化繊維を前記繊維スラリー混合物出口に移動するように配置され、前記第１および第２の混合区分の前記パドルが、前記パドルヘッドに係合された前記ピンを各々備え、前記第２の混合区分が、オーガを有していない、請求項６に記載の方法。
  10. 前記中央シャフトの縦断面に対する幅広表面を有する前記パドルヘッドの配向が、約１０°〜８０°であり、前記パドルの全体寸法が、前記ミキサーチャンバの内周と前記中央シャフトからの前記パドルの最も遠い点との間のクリアランス（空間）が１／４インチ未満である寸法である、請求項９に記載の方法。
  11. 前記セメント系スラリーと繊維が、均一な繊維スラリー混合物を生産するために前記横型繊維スラリーミキサーの前記混合チャンバ内で混合され、次いで、前記繊維スラリー混合物が、前記繊維スラリーミキサーから排出され、前記繊維強化コンクリートパネルを生産するために前記パネル生産ラインの前記移動表面上に、０．４インチ〜１．２５インチの厚さの連続層として均一に堆積される、請求項１に記載の方法。
  12. 前記移動表面が、ベルト結合スリット形成具を有する移動無端ベルトであり、進行する横方向にスリットを有して前記ベルト上に隆起部分を含み、スリットによって分割される前記ベルト結合スリット形成具の隣接部分が、直線方向に進行するときに繊維スラリー混合物を封止して抑止するが、曲線方向に進行するときに開くように互いに密着するように、前記スリットが狭い、請求項１に記載の方法。
  13. パネル生産ラインの前記移動表面上に不織繊維の第１のウェブを加えることであって、前記第１のウェブが、前記パネル生産ライン上の前記繊維スラリー混合物の浸透を防止するために十分に不浸透性であり、前記第１のウェブが、製造されている前記セメントボードよりも幅広である、加えることと、
    第１のウェブの外側部分を直立に曲げることによって、連続的な谷を形成することと、
    前記第１のウェブ上のヘッドボックスから前記繊維スラリー混合物を連続的に堆積させることと、
    前記谷を実質的に均一深さに充填するように前記繊維スラリー混合物を側方に分散させることと、
    縁が、前記硬化している繊維スラリー混合物の右縁および左縁の周囲を包むように折りたたまれるように、前記第１のウェブの直立部分を内側かつ前記繊維スラリー混合物の上に折りたたむことと、
    前記パネル生産ライン上の前記硬化している繊維スラリー混合物の上面に不織繊維の第２のウェブを加えることと、
    前記パネルに前記第２のウェブを貼着し、次いで、前記硬化しているパネルを形成プレートの下に走らせることと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。

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