JP3592358B2 - 改良混合機 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、石膏製品、最も注目するにはプラスターボード、石膏パネルなどを製造するのに使用するための、液体の形での石膏プラスター（硫酸カルシウム半水和物）に空気を吹き込んだスラリーを作るための混合機に関する。
【０００２】
プラスターボードや比較的密度の低い他の石膏製品を製造するための空気吹き込みスラリーを作るのに水平の回転混合機を採用するのが長年の共通の習慣であった。かかる混合機は比較的広くて浅い円筒形ハウジングを備えている。このハウジングは概ね円形をした水平ロータを収容しており、かつ石膏プラスター、水および予め形成された水性気泡を、他の可能な添加物と共に入れるための入口を有している。このような混合機の例は米国第２６３９９０１号および第３３４３８１８号に示されている。これらの混合機においては、相互係合ピンがロータとハウジングの頂壁とにそれぞれ設けられている。
【０００３】
プラスターボードおよび同類の製品を製造するためのスラリーを作るのに、石膏プラスターは水性媒体に高度に分散されるべきである。なぜならば、このことは固化した石膏において強度を発達させるのに役立つからである。また、スラリーに取り込まれた空気は小気泡の形で均一に分散されるべきである。現在使用されている混合機は満足な石膏プラスター分散液を与えるが、固化した石膏にかなりの大きさの空隙の存在とスラリーへの低レベルの空気混入を導く空気の不均一の分布になりやすいのである。
【０００４】
さて、本発明は
（ｉ） 石膏プラスターの発泡スラリーを
（ａ） 比較的に高い剪断の条件下で液媒体中に石膏プラスターを分散させて初期分散液を得、
（ｂ） 比較的に低い剪断の条件下で前記初期分散液を泡と混合することからなる工程で作り、
（ｉｉ） この発泡スラリーを石膏製品に形成する
ことを含む石膏製品の製造方法を提供する。
【０００５】
好ましくは、気泡体は初期分散液と混ぜる前に形成される。好ましい泡は液体媒体中に空気を組み入れることにより形成される。
【０００６】
最終スラリーの添加物又は他の成分はどの段階で入れてもよいが、好ましくは泡が石膏プラスターの初期分散液と混合される段階（ｂ） で入れるとよい。
【０００７】
また、本発明は石膏製品を製造するために用いられる石膏プラスターの発泡スラリーを作る装置を提供する。この装置は第１混合ゾーンで作動して比較的高い剪断を発達させるようになっていて石膏プラスターの初期分散液を生成するための少なくとも一つの回転混合素子を具備し、第１ゾーンは石膏プラスターと液体媒体のための諸入口を有し、比較的低い剪断の第２混合ゾーンで作動する少なくとも一つの回転混合素子を具備し、この第２混合ゾーンは第１混合ゾーンと直結しており、この第２混合ゾーンには泡成分のための入口と石膏プラスターの発泡スラリーのための出口とが設けられている。
【０００８】
予め形成された泡が採用されるならば、第２ゾーンへの入口は予備形成された泡のための入口である。最終スラリーの添加物又は他の成分（通常は固体）のための入口が追加的に設けられてもよい。これら入口は好ましくは本発明の混合機の第２混合ゾーンの部分に設けられる。
【０００９】
本発明の好ましい実施例は、比較的高速度で駆動されるようになされた第１混合ロータを収容していて石膏プラスターのための入口と液体（水の如きもの）のための入口および出来た初期分散液のための出口とを有した第１混合室、および前記第１混合ロータよりも低速度で駆動されるようになされた第２混合ロータを収容していて石膏プラスターの前記初期分散液のための入口と泡成分（好ましくは予め形成された泡）のための入口および発泡スラリーのための出口とを有した第２混合室を具備し、前記第１混合室の前記出口は初期分散液スラリーを直接第２混合室の対応する入口へ供給するように配置されている。
有利には、第１混合ゾーン又は室は第２混合ゾーン又は室よりも大きい。好ましくは第１混合ゾーンと第２混合ゾーンの容積比は１：１乃至５：１であり、より好ましくは２：１乃至４：１であり、なお更に好ましくは２．５：１乃至３．５：１である。実用的に役に立つ混合機では、第１室の容積は約１７０ｌであり第２室の容積は５０ｌであり、その容積比は３．４：１である。
【００１０】
第１混合ゾーンすなわち第１混合室における比較的に高い剪断は好ましくは前記混合ロータを１０−５０ｍ／ｓの周速度で第１混合ゾーンで回転させることにより発現せしめられる。第２混合ロータが設けられている第２混合ゾーンでは、第２混合ロータは０．１乃至１０ｍ／ｓの範囲の周速度で回転されるのが好ましい。好ましくは、第１ゾーンでの剪断速度は第２ゾーンよりも少なくとも５倍大きく、３０倍あるいはそれ以上であってもよい。第１混合ゾーンでの石膏プラスターと液体のための入口はその混合ロータの回転軸線からの半径方向距離が初期分散液のための出口よりも小さな距離にあるのが好ましい。同様に、第２混合室における初期分散液のための入口と気泡のための入口はその混合ロータの回転軸線からの半径方向距離が空気吹き込みスラリーのための出口よりも小さな距離にあるのが好ましい。つまり、両混合室において、入力は混合機の比較的低いエネルギー区域でなされ、出力は比較的高いエネルギー区域からである。
【００１１】
本発明を添付の図面を参照して以下により詳しく説明する。図１は本発明による二段階混合機の概略断面図である。
【００１２】
図１に示される通り、第１混合室１０は頂壁板１１、底壁板１２および円筒状側壁１３から形成されている。動作の清潔さのために、これらは好ましくはステンレス鋼から出来ているが、他の材料が用いられてもよい。円板形混合ロータ１４は、これもまた好ましくはステンレス鋼から出来ており、回転可能な軸１５に装着されている。回転可能な軸１５はベアリング１６により支持されかつ液が漏れないように底壁１２を貫通している。この軸１５の頂部とロータ１４の中心区域は円錐形そらせ板１７で覆われている。
【００１３】
石膏プラスターのための入口１８は頂壁１１に、好ましくは中央又は軸位置において、設けられている。更に、水のための入口１９も頂壁１１に、前記石膏プラスター入口１８と混合室１０の外周との間のほぼ中間の位置において、設けられている。この第１混合室で形成された初期分散液の出口２０は底壁１２に、好ましくはその最外方区域で側壁１３の近傍において、設けられている。
【００１４】
頂部スクレーパ２１がロータ１４の頂部に放射方向に装着されている。各スクレーパ２１はロータ１４の外方縁に支持され内方に向って石膏プラスター入口１８の縁まで延びている。底部スクレーパ２２がロータ１４の下側面に放射方向に装着されている。これらスクレーパ２１，２２はそれぞれの壁１１，１２に対して最小の隙間を与えるように調節されている。
【００１５】
ロータの表面は例えば周囲に釘又は歯を備えてもよい。しかし、これは石膏プラスターのスラリーを作る場合には必要でないことが判っている。
【００１６】
図１に示された装置は第２混合室２５を含んでいる。この第２混合室２５は同様に頂壁２６、底壁２７および円筒状側壁２８からなる。頂壁２６は第１混合室１０の底壁１２と同じ板から形成されてもよい。
【００１７】
第２混合室のロータ２９は第１混合室におけるロータと同様の態様で軸３０に装着されている。そしてこのロータ２９も頂部スクレーパ３１および底部スクレーパ３２を備えていてもよい。頂部スクレーパ３１は、簡便には、第２混合室の頂部全体にわたって横断するように延びていてもよい。なぜならば、この第２混合室２５には石膏プラスターのための中央入口が無いからである。このロータ２９は、第１混合室におけると同じように、側壁２８との間に隙間を有し、かつそのスクレーパは頂壁２６並びに底壁２７との間に隙間を有する。
【００１８】
第１混合室の出口２０は第２混合室２５への初期分散液の入口となっている。そして第２混合室２５の頂壁２６は予め形成された水性気泡のための入口３３が形成されている。空気を吹き込んだスラリーのための出口３４が底壁２７の外方区域に、側壁２８に近接して、設けられている。
【００１９】
動作において、プラスター又は石膏プラスターは入口１８を通して連続的に供給されかつ水が入口１９から供給される。これらはロータ１４の上方面で出会う。そこでこれらは混合されロータと側壁１３との間を通過せしめられる。この結果の初期分散液は出口２０を通って第２混合室２５に入り、ロータ２９の上方面に落ちる。このロータ２９において初期分散液は入口３３から入って来た予形成気泡と出会う。初期分散液と気泡は第１混合室において優勢である剪断条件よりも低い剪断条件で混合される。これにより、空気が顕著な空隙に集まるのが最小になり、取り入れられた空気の均一な分布が達成される。この結果の空気を吹き込んだスラリー（気泡入りスラリー）は出口３４を通って送り出される。
【００２０】
いずれの場合にも、添加物又は他の成分としては、例えば軽量凝結剤、補強繊維、固化促進剤、および澱粉が採用される。これらは特別に設けられた入口を通してどの段階において加えられてもよい。
【００２１】
驚くべきことに、第１混合室の内容量に比較して第２混合室の内容量が（気泡の追加により）増大しているにもかかわらず第１混合室１０よりも第２混合室２５は小さな容量を有することが有利であることが判明した。かくして、第２段階にとどまっている時間は非常に短くて、本発明の二段階混合機における全滞留時間は先行技術の単一段の混合機の滞留時間と比較しうるものである。
【００２２】
本発明に従って作られた空気吹き込みプラスタースラリーから製造されたボードは在来の製品よりも顕著な有利性を示した。空気の分布は空間の有利な分布をもたらすことが観察された。驚くべきことに、このようなスラリーからの固化製品は改良された強度をもたらすのである。従って、同じ密度のボードで、圧縮強度の顕著な増大が見られた。逆に言えば、必要な強度のボードは顕著に低い密度で得られるのである。次の表はこのことを示す。二つの異なるスラリー密度のものを、（Ａ） 本発明の方法および装置で作ったもの、（Ｂ） 従来の方法および装置の単一段混合機で作ったものをそれぞれ固化したプラスターサンプルの圧縮強度を比較した。なお、石膏プラスターおよび気泡成分は各試料で同じである。

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による改良混合機の概略断面図である。
【符号の説明】
１０ 第１混合ゾーン
１４ 回転混合素子
１８ 石膏プラスター用入口
１９ 液体用入口
２０ 初期分散液用出口
２５ 第２混合ゾーン
２９ 回転混合素子
３３ 泡成分用入口
３４ 気泡入りスラリー用出口

Claims (8)

1. （ｉ） 石膏プラスターの気泡入りスラリーを
   （ａ） 第１混合室中で第１剪断で液媒体に石膏プラスターを分散させて初期分散液を生成し、
   （ｂ） 段階（ａ）で生成された初期分散液を第２混合室へ直接かつ連続的に移送し、
   （ｃ） この初期分散液を第２混合室中で第１剪断より低い第２剪断で泡と混ぜることにより作り、
   （ｉｉ） この泡入りスラリーを石膏製品に形成する
   ステップからなる石膏製品を製造する方法。
2. 混合ロータが各混合室中にあり、第１混合室中の混合ロータが１０〜５０ｍ／ｓの周速度で回転し、第２混合室中の混合ロータが０．１〜１０ｍ／ｓの周速度で回転する請求項１の方法。
3. 泡は、初期分散液と混ぜる前に、形成されている請求項１又は２の方法。
4. 少なくとも一つの添加物又は他の成分が段階（ｂ）で加えられる請求項１，２又は３の方法。
5. 石膏製品を製造するのに使用するための石膏プラスターの気泡入りスラリーを作る装置であって、
   第１剪断を生ずる第１速度で駆動される第１混合ロータ（１４）を含み、石膏プラスターおよび（水の如き）液のための入口（１８），（１９）と生じた初期分散液のための出口（２０）とを有した第１混合室（１０）を具備し、第１剪断より低い第２剪断を生ずる第１速度より低い第２速度で駆動される第２混合ロータ（２９）を含み、石膏プラスターの初期分散液および泡成分のための入口（２０），（３３）と気泡入りスラリーのための出口（３４）とを有した第２混合室（２５）を具備し、第１混合室の前記出口は前記初期分散液を直接第２混合室の対応する前記入口へ供給するように配置されており、第１混合室(１０)の容積は第２混合室(２５)の容積より大きく、容積の比は１：１から５：１である装置。
6. 装置の第２混合室（２５）の部分に添加物又は他の成分のための入口を含んでいる請求項５の装置。
7. 第１混合ロータ（１４）はその中心を実質的に垂直に通る軸線のまわりに回転するように装着された円板である請求項５又は６の装置。
8. 第２混合室（２５）への入口（３３）は予め形成された泡のための入口である請求項５乃至７のいずれか一の装置。

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