JP5003157B2 - 繊維によって強化されている高強度の構造用セメントパネルを生産する多層方法及び装置 - Google Patents
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Description
vT=複合体の総体積
vs=パネルのスラリーの総体積
vf=パネルの繊維の総体積
vf,l=層あたりの繊維の総体積
vT,l=層あたりの複合体の総体積
vs,l=層あたりのスラリーの総体積
Nl=スラリー層の総数、繊維層の総数
Vf=パネルの繊維の総体積分率
df=個々の繊維ストランドの等価直径
lf=個々の繊維ストランドの長さ
t=パネルの厚さ
tl=スラリー及び繊維を含んでいる個々の層の総厚さ
ts,l=個々のスラリー層の厚さ
nf,l,nf1,l,nf2,l=繊維層における繊維の総数
sP f,l,sP f,l,sP f2,l=繊維層に含まれている繊維の総投影表面積
SP f,l,SP f1,l,SP f2,l=繊維層の投影繊維表面積割合(projected fiber surface area fraction)
投影繊維表面積割合SP f,l
複合体の総体積=スラリーの総体積+繊維の総体積
層あたりの複合体の総体積=層あたりのスラリーの総体積+層あたりの繊維の総体積
上式において、vT,l=vt/Nl,vs,l=vs/Nl,vf,l=vf/Nl,
すべての繊維層に等量の繊維が含まれているとすると、層あたりの繊維の総体積vf,lは、次式に等しい。
繊維の形状が円筒形であるとすると、層あたりの繊維ストランドの総数nf,lは、次式に等しい。
この式において、dfは繊維ストランドの等価直径である。
投影繊維表面積割合SP f,lは、次のように定義される。
SP f,l=層あたりの投影繊維表面積sP f,l/スラリー層の投影表面積sP s,l
この式において、ts,l、vs,lは、それぞれ、個々のスラリー層の厚さ及び体積である。
従って、投影繊維表面積割合SP f,lは、次のように書くことができる。
投影繊維表面積割合SP f,lは、以下のように式7から次の形式で導くこともできる。
この式において、ts,lは個々のスラリー層の厚さ、tlはスラリー及び繊維を含んでいる個々の層の厚さである。
従って、投影繊維表面積割合SP f,lは、次のように書くこともできる。
式8と式10は、繊維の総体積Vf及びその他のいくつかの変数に対する、投影繊維表面積割合SP f,lパラメータの依存性を表している。
この式において、Vfはパネルの繊維の総体積分率、tはパネルの総厚さ、dfは繊維ストランドの直径、Nlは繊維層の総数、ts,lは使用する個々のスラリー層の厚さである。
投影繊維表面積割合SP f,lパラメータに対するこれらの変数の影響を分析すると、以下のようになる。
・ 投影繊維表面積割合SP f,lは、繊維層の総数Nlに反比例する。従って、繊維の直径と、パネルの厚さと、繊維の体積分率とが与えられたとき、繊維層の総数Nlが増すと、投影繊維表面積割合SP f,lが小さくなり、この逆も成り立つ。
・ 投影繊維表面積割合SP f,lは、個々のスラリー層の厚さts,lに正比例する。従って、繊維ストランドの直径と繊維の体積分率とが与えられたとき、個々のスラリー層の厚さts,lが増すと、投影繊維表面積割合SP f,lが大きくなり、この逆も成り立つ。
・ 投影繊維表面積割合SP f,lは、繊維ストランドの直径dfに反比例する。従って、パネルの厚さと、繊維の体積分率と、繊維層の総数とが与えられたとき、繊維ストランドの直径dfが増すと、投影繊維表面積割合SP f,lが小さくなり、この逆も成り立つ。
・ 投影繊維表面積割合SP f,lは、繊維の体積分率Vfに正比例する。従って、繊維パネルの厚さと、繊維ストランドの直径と、繊維層の総数とが与えられたとき、投影繊維表面積割合SP f,lは、繊維の体積分率Vfの増加に比例して大きくなり、この逆も成り立つ。
・ 投影繊維表面積割合SP f,lは、パネルの総厚さtに正比例する。従って、繊維ストランドの直径と、繊維の体積分率と、繊維層の総数とが与えられたとき、パネルの総厚さtが増すと、投影繊維表面積割合SP f,lが大きくなり、この逆も成り立つ。
好ましい投影繊維表面積割合SP f,l <0.65
最も好ましい投影繊維表面積割合SP f,l <0.45
個々のスラリー層の厚さts,l
好ましい個々のスラリー層の厚さts,l ≦0.508センチメートル(0.20インチ)
より好ましい個々のスラリー層の厚さts,l ≦0.3048センチメートル(0.12インチ)
最も好ましい個々のスラリー層の厚さts,l ≦0.2032センチメートル(0.08インチ)
個々の繊維層の数Nl
好ましい個々の繊維層の数Nl ≧4
最も好ましい個々の繊維層の数Nl ≧6
繊維ストランドの直径df
好ましい繊維ストランドの直径df ≧30テックス
最も好ましい繊維ストランドの直径df ≧70テックス
Claims (31)
- 構造用セメントパネルを生産する多層方法であって、少なくとも一の層を作成するため
に、
(a)移動ウエブを設けるステップと、
(b)互いに結ばれていない繊維の第1の層を前記ウエブ上に堆積させるステップと、
(c)凝結型スラリーの層を前記ウエブ上に堆積させるステップと、
(d)互いに結ばれていない繊維の第2の層を前記スラリー上に堆積させるステップと、
(e)繊維の前記第2の層を能動的に前記スラリーに埋め込み、前記互いに結ばれていない繊維を前記スラリー中に全体的に均一に分布させるステップと、
を含んでいることを特徴とする多層方法。 - 前記多層ボードを成形装置によって成形するステップ、を更に含んでいることを特徴とする請求項1に記載の多層方法。
- 繊維によって強化された前記多層スラリーをボード長さに切断するステップ、を更に含
んでいることを特徴とする請求項1に記載の多層方法。 - 前記ステップ(c)〜前記ステップ(e)が、前記ボードが最終的に少なくとも4層を
有するように少なくとも3回繰り返されることを特徴とする請求項1に記載の多層方法。 - 前記ステップ(c)〜前記ステップ(e)によって生産される各層の厚さが、0.12
7センチメートル(0.05インチ)〜0.508センチメートル(0.20インチ)の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の多層方法。 - 前記繊維が、30に等しいか又は30より大きいテックス値を有することを特徴とする請求項1に記載の多層方法。
- 前記繊維が、70に等しいか又は70より大きいテックス値を有することを特徴とする請求項1に記載の多層方法。
- 前記スラリーを、計量ロールと厚さ制御ロールとを有するニップロール供給機を使用し
て前記ウエブ上に供給するステップ、を更に含んでいることを特徴とする請求項1に記載の多層方法。 - 前記スラリーを捏ねる作用を形成することにより前記能動的な埋込みステップを実行す
るステップを、更に含んでいることを特徴とする請求項1に記載の多層方法。 - 前記埋込みステップを実行するために自己掃除式である埋込み装置を供給するステップ
、を更に含み、当該装置は、噛み合っている円盤を保持している一対の回転軸を備えていることを特徴とする請求項1に記載の多層方法。 - 捏ね力を複数回印加することにより前記能動的な埋込みステップを実行するステップを
、更に含んでいることを特徴とする請求項1に記載の多層方法。 - 前記層のうちの最後の層が、上側デッキと逆回転ウエブとによって生成され、前記逆回
転ウエブが、スラリー及び繊維の、なめらかな外面を有する層を、前記移動する多層スラリー上に堆積させることを特徴とする請求項1に記載の多層方法。 - 搬送体層を前記移動ウエブに設けるステップ、を更に含んでいることを特徴とする請求項1に記載の多層方法。
- 前記搬送体層がリリース紙であることを特徴とする請求項13に記載の多層方法。
- 前記繊維が、前記スラリー層の少なくとも1.5%(体積割合)を構成していることを特徴とする請求項1に記載の多層方法。
- 前記繊維が、前記スラリー層の3%(体積割合)を構成していることを特徴とする請求項1に記載の多層方法。
- 前記ステップ(b)〜前記ステップ(e)によって生成される前記スラリー層における
繊維の各比率が、0.65未満である投影繊維表面積割合によって表されることを特徴とする請求項1に記載の多層方法。 - 請求項1に記載の前記多層方法によって生産されることを特徴とする構造用セメントパネル。
- 前記パネルが、それぞれが前記ステップ(c)〜前記ステップ(e)によって生成され
る4つの層から成ることを特徴とする請求項18に記載の構造用セメントパネル。 - 前記ステップ(b)〜前記ステップ(e)、及び、前記ステップ(c)〜前記ステップ
(e)、の一方によって生成される前記スラリー層における繊維の各比率が、0.65未満である投影繊維表面積割合によって表されることを特徴とする請求項18に記載の構造用セメントパネル。 - 構造用多層セメントパネルを生産する装置であって、
移動ウエブを支持しているコンベヤタイプのフレームと、
前記フレームと動作上の関係にあり、前記移動ウエブ上に互いに結ばれていない繊維を堆積させるように構成されている、第1のルーズ繊維分散ステーションと、
前記フレームと動作上の関係にあり、前記繊維が覆われるように前記移動ウエブ上に凝結型スラリーの薄い層を堆積させるように構成されている、第1のスラリー供給ステーションと、
前記フレームと動作上の関係にあり、前記スラリー上に互いに結ばれていない繊維を堆積させるように構成されている、第2のルーズ繊維分散ステーションと、
前記フレームと動作上の関係にあり、前記スラリーにおける捏ね作用を生成して前記繊維を前記スラリーに能動的に埋め込むように構成されている、埋込み装置と、
前記フレームと動作上の関係に順に設けられている、前記スラリー供給ステーションと、前記繊維堆積ステーションと、前記埋込み装置との追加のシーケンスであって、それぞれ繊維が埋め込まれている複数の層を有する構造用セメントパネルを製造する、前記追加のシーケンスと、
を備えていることを特徴とする構造用セメントパネル生産装置。 - 前記フレーム上に生成されたパネルを切り離す切断装置、を更に含んでいることを特徴とする請求項21に記載の構造用セメントパネル生産装置。
- 前記ウエブの上方に配置されており、且つ反対方向に移動する第2の移動ウエブであっ
て、上側繊維堆積ステーションと、上側スラリー供給ステーションと、第2の上側繊維堆積ステーションと、埋込み装置とを備えており、前記移動するスラリー上に被覆層を裏側を上にして堆積させる、前記第2の移動ウエブ、を更に含んでいることを特徴とする請求項21に記載の構造用セメントパネル生産装置。 - 前記パネルの前記層のそれぞれが、0.127センチメートル(0.05インチ)〜0
.508センチメートル(0.20インチ)の範囲内の厚さを有することを特徴とする請求項22に記載の構造用セメントパネル生産装置。 - 前記繊維が、前記パネルを生産するのに使用されているスラリー層の少なくとも1.5
%(体積割合)を構成していることを特徴とする請求項25に記載の多層方法。 - 前記繊維が、前記パネルを生産するのに使用されているスラリー層の3%(体積割合
)を構成していることを特徴とする請求項25に記載の多層方法。 - 前記投影繊維表面積割合が、0.65未満であることを特徴とする請求項25に記載の多層方法。
- 繊維が組み込まれているスラリーの複数の層を生成することによって前記パネルを生産
するステップであって、前記層のそれぞれの厚さが0.127センチメートル(0.05インチ)〜0.508センチメートル(0.20インチ)の範囲内である、前記ステップ、を更に含んでいることを特徴とする請求項25に記載の多層方法。 - 前記繊維が、30に等しいか又は30より大きなテックス値を有することを特徴とする請求項25に記載の多層方法。
- 前記繊維が、70に等しいか又は70より大きなテックス値を有することを特徴とする請求項25に記載の多層方法。
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