JP4004554B2 - 多層プラスターボードの製造方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、芯層が外方層と異なる密度を有する多層プラスターボードを製造する方法および装置に関する。
【０００２】
多層石膏プラスターボードの製造方法および装置の一例が米国特許第２９４０５０５号明細書に開示されている。この米国特許明細書には、石膏プラスタースラリーの薄い層を二枚の紙ライナーに施与することが開示されている。石膏プラスタースラリーの芯層がスラリー被覆された第一のライナーに施与され、スラリー被覆された第二のライナーが前記芯層の露出した面に合わされる。この方法によれば、澱粉または他の接着剤を使用しないでも、ライナーとプラスターとの間の非常に満足な結合が得られると言われている。前記米国特許明細書に記載された装置は石膏スラリーを二枚の紙ライナーと芯にそれぞれ供給する三つのスラリーミキサを備えている。しかし、これは各混合の間に同期をとり、各ミキサが正しい量のスラリーを供給するようにするために複雑な制御装置を必要とし、かかる装置の設備費とランニングコストは単一のミキサしか備えていない従来のプラスターボード製造ラインに比較して高くつく。
【０００３】
本発明によれば、固定された多層セメント質製品の製造方法であって、
（ａ）比較的高い剪断力のもとに粉末状のセメント質材料を液体媒体中に分散させて第一 のスラリーを形成し、
（ｂ）比較的低い剪断力のもとに前記第一のスラリーの第一の部分を発泡体と混合して発 泡した第二のスラリーを形成し、
（ｃ）前記第二のスラリーまたは前記第一のスラリーの第二の部分のいずれかの第一の層 を支持体上に付着させ、
（ｄ）前記第二のスラリーと前記第一のスラリーの第二の部分の残部の第二の層を前記第 一の層の表面上に付着させる
ことを含む固定された多層セメント質製品の製造方法が提供される。
【０００４】
好ましい実施例においては、前記第一の層は第一のスラリーから成る。
【０００５】
好ましくは、前記第一の層と同じスラリーの第三の層が第二の層の上に付着される。また、好ましくは第一の層と第三の層とは表面仕上シート上に付着される。
【０００６】
好ましくは、初期分散液と混合される前に発泡体が形成される。好ましい発泡体は液体媒体中に空気を導入することにより形成される。
【０００７】
第二のスラリーの添加剤または他の成分は任意の段階で添加することができるが、発泡体が粉末状材料の第一のスラリーと混合される工程（ｂ）で添加するのが好ましい。
【０００８】
本発明は更に、固定された多層セメント質製品の製造装置であって、第一の混合帯域中で動作して比較的高い剪断力を発生し、粉末状材料の第一のスラリーを形成する少なくとも一つの回転ミキサ素子を備え、前記第一の混合帯域は前記粉末状材料および液体媒体のための入口を有し、更に第一の混合帯域と直接連通した比較的低い剪断力の第二の混合帯域中で動作する少なくとも一つの回転ミキサ素子を備え、前記第二の混合帯域は発泡体成分のための入口と粉末状材料の発泡した第二のスラリーのための出口とを有し、前記第一の混合帯域は前記第一のスラリーのための第二の出口を有する。
【０００９】
予備形成された発泡体を使用する場合には、第二の混合帯域への入口が予備形成された発泡体のための入口となる。スラリーの添加剤または他の成分（通常固体の）のための入口を追加的に設けることができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施例は、比較的高速度で駆動される第一の混合ロータを収容し、粉末状材料の入口と液体（例えば水）のための入口と、得られた第一のスラリーのための第一および第二の出口を有する第一の混合室、および第一の混合ロータより低い速度で駆動される第二の混合ロータを収容し、粉末状材料の第一のスラリーのための入口と、発泡体成分のための入口と、発泡した第二のスラリーのための出口とを有する第二の混合室を備え、第一の混合室の第一の出口は第一のスラリーを第二の混合室の対応する入口に直接供給するように配置されている。
【００１１】
第一の混合帯域または混合室における比較的高い剪断力は好ましくは第一の混合帯域内で混合ロータを１０−５０ｍ／ｓの周速で回転させることにより発生される。第二の混合体域内に第二の混合ロータが設けられる場合、この第二の混合ロータは好ましくは０．１−１０ｍ／ｓの周速で回転される。好ましくは、第一の帯域における剪断力は第二の帯域における剪断力の少なくとも５倍であり、３０倍以上にすることもできる。第一の混合帯域の粉末状材料の入口および液体の入口は混合ロータの回転軸線からの半径方向距離が第一のスラリーの出口より小さい位置に位置させるのが好ましい。同様に、第二の混合帯域の第一のスラリーの入口および発泡体の入口は混合ロータの回転軸線からの半径方向距離が気曝されたスラリーの出口より小さい位置に位置させるのが好ましい。いずれの場合にも、このことはミキサの比較的低エネルギーの帯域において材料が供給され、比較的高エネルギーの帯域で取出されることを意味する。
【００１２】
本発明による好ましい装置は、更に、スラリーのための支持体、この支持体に隣接して配置されかつ第一の混合帯域または混合室からの第二の出口または第二の混合帯域または混合室からの出口のいずれかに連通し、更にスラリー出口と前記支持体上にスラリーを拡げるスプレッダーとを有する第一のスラリー施与ステーション、および前記支持体に隣接して配置されかつ前記の出口の他方に連通し、更にスラリー出口と前記支持体上にスラリーを拡げるスプレッダーとを有する第二のステーションを備えている。好ましくは、第一のステーションと同じ混合帯域または混合室と連通した第三のステーションが設けられる。好ましい実施例においては、第一のステーションおよび第三のステーションは第一の混合帯域または混合室からの第二の出口と連通し、かくして完成したプラスターボードの外方層は非発泡体で形成される。
【００１３】
以下、本発明を図面に示した実施例を参照して説明する。
【００１４】
図１に概略的に示された本発明の装置は二段ミキサ１０を備えており、この二段ミキサ１０は高剪断力の第一の混合室１２と、低剪断力の第二の混合室１４とを有し、各混合室は内容物を混合するためのロータ１６，１６′を備えている。入口１８，２０を通して水と焼き石膏とを第一の混合室１２に供給する。供給された水と焼き石膏はロータ１６によって高剪断力の混合作用を受ける。このようにして形成されたスラリーのいくらかは第一の混合室１２から低剪断力の第二の混合室１４へ直接入る。第二の混合室１４へは入口２２を通して予備形成された発泡体も供給される。この発泡体は低剪断力のもとに前記スラリーと混合されて発泡スラリーを形成する。
【００１５】
第一の混合室１２からのスラリーのうち、第二の混合室１４へ直接入らないものはポンプ２６，２６′によって第一の混合室１２から出口２４を通って、第一のスラリー付着ステーション２８および第三のスラリー付着ステーション３０へ供給される。第一のスラリー付着ステーション２８においては連続ベルト３４（その戻り走行部が図１に示されている）上に担持されたライナー紙３２上に付着されエアーナイフによって拡げられる。他の実施例においては、この拡げ作業はエアーナイフではなくてローラによって行なわれる。ベルト３４の上方走行部は図１の矢印の方向に走行する。同様に、第三のスラリー付着ステーション３０においては、第二のライナー紙３６上にスラリーが付着されて拡げられる。かくしてライナー紙上に非発泡スラリーの層３８，４０が形成される。ライナー紙へのスラリーの接着を助けるために、ポンプ２６，２６′のすぐ上流側の入口４２を通して澱粉をスラリーに添加することができる。
【００１６】
第二の混合室１４で形成された発泡スラリーは従来の出口である出口４４を通して第二のスラリー付着ステーション４６へ到る。
【００１７】
連続ベルト３４はスラリーの第一の層３８を有する第一のライナー紙３２を第一のスラリー付着ステーション２８から第二のスラリー付着ステーション４６へ搬送する。第二のスラリー付着ステーション４６において、発泡スラリーが非発泡スラリーの層３８上に付着され、拡げられて発泡スラリー層４８が形成される。非発泡スラリーの層４０を担持した第二のライナー紙３６は二つのローラ５０，５０′上を通過し、各ローラ５０，５０′はライナー紙をそれぞれ９０°変向させて反転させ、非発泡スラリーの層４０はライナー紙３６の下面に位置することになる。ライナー紙３６が第二のローラ５０′を通過する時、スラリー層４０はベルト３４上の発泡スラリー層４８と接触に入る。他の実施例においては、非発泡スラリーは二つのローラ５０，５０′間の第二のライナー紙３６の垂直走行部に付着される。
【００１８】
かくしてプラスターは従来の態様で固定され、乾燥され、図２に示す如く、より密度の高い非発泡層３８′，４０′の間に軽量の発泡芯４８′を有し、両側がライナー紙３２，３６に対向した石膏ボード５２が形成される。本発明の方法および装置を使用することにより、外方層３８′，４０′は従来のプラスターボードより５０％またはそれ以上密度を高くすることができる。これらの層の厚さは典型的には少なくとも０．５ｍｍであり、好ましくは１ｍｍである。発泡芯の厚さは典型的には１０ｍｍである。
【００１９】
図３は好ましいミキサ１０を示す。図示の如く、ミキサ１０は頂壁板１１０、底壁板１１２および円筒状の側壁１１４から成る第一の混合室１２を有する。動作の清潔さのために、これらはステンレス鋼から形成するのが好ましいが、他の材料を使用することもできる。ディスク状の混合ロータ１６（これも好ましくはステンレス鋼から成る）が、軸受１１８によって支持され、底壁１１２を液密状に貫通する回転可能な軸１１６に装着されている。この軸１１６の頂部およびロータ１６の中心部は円錐形のデフレタ１２０でおおわれている。
【００２０】
焼き石膏用の入口２０は頂壁１１０、好ましくは中心または軸位置に設けられる。水のための別の入口１８も、焼き石膏入口２０と混合室１２の外周縁とのほぼ中間位置において頂壁１１０に設けられている。第一の混合室で形成されたスラリーのための第一の出口１２２が底壁１１２に、好ましくはその最外方部に側壁１１４の近くに、設けられている。第二の出口２４が第一の出口１２２に直径方向に対向して設けられている。
【００２１】
頂部スクレーパ１２４が各ロータの頂部に半径方向に装着されている。スクレーパ１２４はロータの外方縁で支持され、焼き石膏入口２０の縁部に向けて内方に延びている。ロータ１６の下面には底部スクレーパ１２６が半径方向に装着されている。そしてこれらのスクレーパはそれぞれの壁に対して最小の間隙となるように調節されている。
【００２２】
ペッグまたは歯をロータの表面、例えばその周縁の周囲に設けることができるが、これは石膏プラスターのスラリーを作る場合には必ずしも必要ではない。
【００２３】
図示の装置は第二の混合室１４を有し、この混合室１４は第一の混合室１２と同様に頂壁１２８、底壁１３０および円筒状の側壁１３２を有する。頂壁１２８は第一の混合室１２の底壁１１２と同じ板で形成することができる。
【００２４】
第二の混合ロータ１６′が第一の混合室１２のロータと同様に軸１３４に装着されると共に頂部スクレーパ１３６および底部スクレーパ１３８を備えている。頂部スクレーパ１３６は、第二の混合室１４には粉末状材料のための中央開口がないため、第二の混合室１４の頂部を連続して横切って延びているのが好適である。ロータ１６′は側壁１３２に対して第一の混合室１２におけるのと同様な間隙を有し、スクレーパ１３６，１３８も頂壁１２８および底壁１３０に対して第一の混合室におけるのと同様な間隙を有する。
【００２５】
第一の混合室１２からの第一の出口１２２は第二の混合室１４への非発泡スラリーのための入口を構成し、頂壁１２８には先に形成された水性発泡体のための入口２２も形成されている。発泡スラリーのための出口４４が側壁１３２に近接して底壁１３０の外方部に設けれられている。
【００２６】
動作時には、プラスターまたは焼き石膏が入口２０を通して、また水が入口１８を通して連続的に供給される。これらはロータ１６の上面で合流して混合され、ロータ１６と側壁１１４との間を通過する。このようにして得られたスラリーのいくらかは第一の出口１２２を通って第二の混合室１４に入り、ロータ１６′の上面に落下し、そこで入口２２を通して入ってくる予備成形された発泡体と合流する。このように供給されたスラリーと発泡体は第一の混合室１２におけるより低い剪断力のもとに混合され、かくして取り込まれた空気は、分離して顕著なボイドとなるのを最小にして、均一に分布される。
【００２７】
第一の混合室１２の第二の出口２４を出て発泡することなくスラリー施与ステーションへ直接供給される非発泡スラリーの割合は、完成したプラスターボード中の発泡層と非発泡層の相対的な厚さおよび発泡スラリーが受ける発泡の程度によって決まるであろう。典型的には、第一の混合室１２の内容物の約２５容量％が第二の出口２４を通って第一の混合室１２から出て行き、発泡することはない。
【００２８】
普通行なわれるように、添加剤または他の成分、例えば軽量骨材、補強繊維、凝固促進剤および澱粉等を使用する場合、これらはそのために設けた入口を通して適当な工程で添加することができる。発泡スラリーと非発泡スラリーの両方に添加剤が必要な場合、それは第一の混合室１２へ供給するのが好ましい。非発泡スラリーにのみ添加剤が必要である場合には、それは第一の混合室１２を出た後に非発泡スラリーに添加することができ、発泡スラリーにのみ添加剤が必要な場合には、それは第二の混合室１４で添加することができる。
【００２９】
驚くべきことに、第二の混合室１４の内容物の量が発泡体の添加により第一の混合室１２の内容物の量より多いにもかかわらず、第二の混合室１４の容積は第一の混合室１２の容積より小さくするのが有利であることが判った。即ち、このようにすることにより、第二工程における滞留時間が非常に短かくなり、ミキサ全体における全滞留時間が従来のものの単一段のミキサにおける滞留時間と匹敵しうるようになるのである。
【００３０】
第一の混合室１２内で形成された非発泡スラリーのうち第二の混合室１４に供給されない部分は第二の出口２４を出てポンプ２６，２６′（図１）に向かい、そこから第一の付着ステーション２８および第二の付着ステーション３０へ供給される。第二の混合室１４で形成された発泡スラリーは出口４４を通って第二の付着ステーション４６に供給される。先に述べた如く、非発泡スラリーの第一の層３８は第一のステーション２８で連続ベルト３４上の第一のライナー紙３２に付着されて拡げられ、発泡スラリーの第二の層は第二のステーション４６において第一の層３８上に付着されて拡げられる。非発泡スラリーは更に第三のステーション３０において第二のライナー紙３６上に拡げられて第三の層４０を形成する。次いで、第二のライナー紙３６は反転され、第三の層４０が第二の層４８に重ねられて図２に示す三層製品が形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の好ましい一実施例を概略的に示す図である。
【図２】本発明により製造された多層プラスターボードの断面図である。
【図３】本発明で使用するミキサの好ましい構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１２ 第一の混合室
１４ 第二の混合室
１６，１６′ 混合ロータ
１８ 水の入口
２０ 焼き石膏の入口
２２ 発泡体の入口
２４ スラリーの出口
２８ 第一のスラリー付着ステーション
３０ 第三のスラリー付着ステーション
３２ ライナー紙
３４ 連続ベルト
３６ ライナー紙
３８ スラリー層
４０ スラリー層
４２ 澱粉の入口
４４ 発泡スラリーの出口
４６ 第二のスラリー付着ステーション
４８ 発泡スラリー層

Claims (22)

1. 固定された多層セメント質製品の製造方法であって、
   （ａ）第一の剪断力において粉末状のセメント質材料を液体媒体中に分散させて第一のスラリーを形成し、
   （ｂ）前記第一の剪断力より低い第二の剪断力において前記第一のスラリーの第一の部分を発泡体と混合して発泡した第二のスラリーを形成し、
   （ｃ）前記第二のスラリーまたは前記第一のスラリーの第二の部分のいずれかの第一の層（３８）を支持体（３２）上に付着させ、
   （ｄ）前記第二のスラリーと前記第一のスラリーの第二の部分の残部の第二の層（４８）を前記第一の層の表面上に付着させる、
   ことを含むことを特徴とする固定された多層セメント質製品の製造方法。
2. 工程（ａ）が第一の混合ロータを有する第一の混合室において行われ、工程（ｂ）が第二の混合ロータを有する第二の混合室において行われる請求項１の方法であって、第一の混合ロータを１０−５０ｍ／ｓの周速で回転して第一のスラリーを形成し；第二の混合ロータを０．１−１０ｍ／ｓの周速で回転して第一のスラリーの第一の部分を発泡体と混合して発泡した第二のスラリーを形成することを含む固定された多層セメント質製品の製造方法。
3. 第一の層が第一のスラリーからなることを特徴とする請求項１または２の固定された多層セメント質製品の製造方法。
4. 第一の層と同じスラリーの第三の層（４０）を第二の層（４８）の上に付着させることを特徴とする請求項１，２または３の固定された多層セメント質製品の製造方法。
5. 第三の層（４０）を表面仕上シート（３６）上に付着させ、この被覆されたシートを第二の層（４８）の表面に施与して第二の層と第三の層とを接触させることを特徴とする請求項４の固定された多層セメント質製品の製造方法。
6. 支持体（３２）が表面仕上シートであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一の固定された多層セメント質製品の製造方法。
7. 支持体（３２）を第一の層（３８）が付着される第一のステーションから第二の層（４８）が付着される第二のステーションへ連続的に進めることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一の固定された多層セメント質製品の製造方法。
8. 発泡体を、初期分散液と混合する前に形成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一の固定された多層セメント質製品の製造方法。
9. 少なくとも一つの添加剤または他の成分を工程（ｂ）で添加することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一の固定された多層セメント質製品の製造方法。
10. 工程（ａ）と工程（ｂ）とを別個の混合室（１２）（１４）内で行ない、工程（ａ）で作られた初期分散液の第一の部分を直接かつ連続的に工程（ｂ）に移すことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一の固定された多層セメント質製品の製造方法。
11. 粉末状材料が液体媒体と反応しうるものであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一の固定された多層セメント質製品の製造方法。
12. 粉末状材料が石膏プラスターまたは焼き石膏であり、液体媒体が水であることを特徴とする請求項１１の固定された多層セメント質製品の製造方法。
13. 以下のものを含む、固定された多層セメント質製品の製造装置（１０）：
    第一の混合帯域（１２）中で動作して第一の剪断力を発生し、粉末状材料の第一のスラリーを形成する少なくとも一つの回転ミキサ素子（１６）であって、前記第一の混合帯域は前記粉末状材料および液体媒体のための入口（１８）（２０）を有する回転ミキサ素子（１６）；
    第一の混合帯域と直接連通（１２２）した前記第一の剪断力より低い第二の剪断力を発生する第二の混合帯域（１４）中で動作する少なくとも一つの回転ミキサ素子（１６′）であって、前記第二の混合帯域は発泡体成分のための入口（２２）と粉末状材料の発泡した第二のスラリーのための出口（４４）とを有する回転ミキサ素子（１６′）；
    前記第一の混合帯域（１２）からの前記第一のスラリーのための第二の出口（２４）；
    スラリーのための支持体；
    前記支持体に隣接しかつ第一の帯域（１２）からの第二の出口（２４）または第二の帯域（１４）からの出口（４４）のいずれかと連通する第一のスラリー施与ステーション（２８）であってスラリー出口と支持体にスラリーを拡げるスプレッダーとを有する第一のステーション；および
    前記支持体に隣接しかつ前記出口（２４）（４４）の残りと連通する第二のステーション（４６）であってスラリー出口と第一のステーションにおいて施与されたスラリー上にスラリーを拡げるためのスプレッダーとを有する第二のステーション。
14. 添加剤または他の成分のための入口を第二の混合帯域（１４）を提供する部分に設けたことを特徴とする請求項１３の固定された多層セメント質製品の製造装置。
15. 第一の速度で駆動される第一の混合ロータ（１６）を収容し、粉末状材料の入口（１８）と液体のための入口（２０）と、得られた第一のスラリーのための第一および第二の出口（２４）を有する第一の混合室（１２）、および前記第一の速度より低い第二の速度で駆動されかつ前記第一の剪断力より低い第二の剪断力を発生する第二の混合ロータ（１６′）を収容し、粉末状材料の第一のスラリーのための入口（１２２）と、発泡体成分のための入口（２２）と、発泡したスラリーのための出口（４４）とを有する第二の混合室（１４）を備え、第一の混合室の第一の出口（１２２）は第一のスラリーを第二の混合室の対応する入口（１２２）に直接供給するように配置されていることを特徴とする請求項１３または１４の固定された多層セメント質製品の製造装置。
16. 第一の混合ロータ（１６）が１０−５０ｍ／ｓの周速で回転するようにされ、第二の混合ロータ（１６′）が０．１−１０ｍ／ｓの周速で回転するようにされている請求項１５の固定された多層セメント質製品の製造装置。
17. 第一の混合ロータ（１６）がその中心を実質的に垂直に通る軸線を中心として回転するように装着されたディスクであることを特徴とする請求項１５または１６の固定された多層セメント質製品の製造装置。
18. 第二の混合室（１４）が第一の混合室（１２）より容積が小さいことを特徴とする請求項１５，１６または１７の固定された多層セメント質製品の製造装置。
19. 支持体を第一のステーションから第二のステーションへ連続的に進める装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれか一の固定された多層セメント質製品の製造装置。
20. 第一のステーション（２８）が第一の混合帯域または混合室（１２）からの第二の出口（２４）に連通し、第二のステーション（４６）が第二の混合帯域または混合室（１４）からの出口（４４）に連通していることを特徴とする請求項１９の固定された多層セメント質製品の製造装置。
21. 第一のステーション（２８）と同じ出口（（２４）又は（４４））に連通した第三のステーション（３０）および連続した表面仕上シート（３６）を第三のステーションに隣接して通過させる装置（５０）を設け、前記第三のステーションはスラリー出口とスラリーを前記表面仕上シート上に拡げるスプレッダーとを有し、更に、前記表面仕上シートの被覆された面を支持体上のスラリーに向けて移動させてこのスラリーに接触させる装置（５０′）を設けたことを特徴とする請求項１３乃至２０のいずれか一の固定された多層セメント質製品の製造装置。
22. 第二の混合帯域または混合室（１４）への入口（２２）が予備形成された発泡体のための入口であることを特徴とする請求項１３乃至２１のいずれか一の固定された多層セメント質製品の製造装置。

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