JP5494976B2 - 構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法 - Google Patents
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Description
[001]本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、２００７年６月２９日に出願した米国特許出願第１１／７７１，５２１号の優先権を主張するものである。
[002]本出願は、以下の同時係属出願に関係する。
[003]２００６年１月１７日に出願した「ＳＬＵＲＲＹ ＦＥＥＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬ ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮ」という表題の米国特許第６，９８６，８１２号明細書。
[004]２００３年９月１８日に出願した「ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ」という表題の米国特許出願第１０／６６６，２９４号明細書。
[005]２００６年１１月１日に出願した「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＥＥＤＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という表題の米国特許出願第１１／５５５，６４７号明細書。
[006]２００６年１１月１日に出願した「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＥＴ ＭＩＸＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という表題の米国特許出願第１１／５５５，６５５号明細書。
[007]２００６年１１月１日に出願した「ＰＡＮＥＬ ＳＭＯＯＴＨＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＯＲＭＩＮＧ Ａ ＳＭＯＯＴＨ ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳ ＳＵＲＦＡＣＥ ＯＮ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という表題の米国特許出願第１１／５５５，６６１号明細書。
[008]２００６年１１月１日に出願した「ＷＥＴ ＳＬＵＲＲＹ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＧＡＵＧＥ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＵＳＥ ＯＦ ＳＡＭＥ」という表題の米国特許出願第１１／５５５，６６５号明細書。
[009]２００６年１１月１日に出願した「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ ＷＩＴＨ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＦＩＢＥＲ ＣＯＮＴＥＮＴ」という表題の米国特許出願第１１／５９１，７９３号明細書。
[010]２００６年１１月１日に出願した「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＲＯＬＬ ＤＥＶＩＣＥ」という表題の米国特許出願第１１／５９１，９５７号明細書。
[011]これらはすべて参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。
[012]本発明は、硬化性スラリーを使用して構造パネルを生産するための連続プロセス及び関連する装置に関するものであり、より具体的には、セメントボード又はセメント構造用パネル（「ＳＣＰ」）を形成するため硬化性石膏セメントスラリーと繊維とが組み合わされる本明細書において構造用セメントパネル（ＳＣＰ）と称される強化セメントパネルの製造で使用される平滑デバイスに関する。
[013]セメントパネルは、これまで、住宅構造及び／又は商業構造の内壁及び外壁の形成のため建設業界で使用されてきた。このようなパネルの利点として、標準の石膏を用いたウォールボードに比べて耐湿性に優れていることが挙げられる。
[014]典型的には、セメントパネルは、強化又は安定化材料の層と層の間に少なくとも１つの硬化セメント又は石膏複合層を挟む。いくつかの場合において、強化又は安定化材料は、グラスファイバーメッシュ又はそれと同等のものである。メッシュは、通常、硬化性スラリーの層の上に、又は層と層の間にシート様のロールから施される。従来のセメントパネルで使用される生産技術の実施例は、参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第４，４２０，２９５号明細書、米国特許第第４，５０４，３３５号明細書、及び米国特許第第６，１７６，９２０号明細書で説明されている。さらに、他の石膏セメント組成は、全般的に米国特許第５，６８５，９０３号明細書、米国特許第５，８５８，０８３号明細書、及び米国特許第５，９５８，１３１号明細書において開示されている。
[015]セメントパネルを生産する際の目標は、マット又はウェブで施される、繊維をスラリー中に適切に、また均一に分散させることである。分散が不均一だと、繊維マトリックス間相互作用の結果として生じる強化特性は、ボードの厚さを通じて、それぞれのボードの層の厚さに応じて変化する。繊維網へのスラリーの浸透が不十分な場合、繊維とマトリックスとの間の結合が悪くなり、パネル強度が低下する。さらに、いくつかの場合において、スラリー及び繊維の明確に区別できる層化が行われたときに、繊維の不適切な結合及び不効率な分散により、パネル強度成長が低下する。
[016]石膏スラリー中にグラスファイバーマットが埋め込まれている石膏グラスファイバーボードを形成する以前のプロセスでは、スラリーをパネル内に形成し、ボードの表面を滑らかにするためにスクリードプレート及びオプションのエッジャーバーを使用しており、例えば、Ｈａｕｂｅｒらの米国特許第６，８６６，４９２号明細書に示されている成形デバイスなどがある。成形及び平滑化スクリードプレートは、最終成形パネル内に埋め込まれたグラスファイバーメッシュ上にスラリーを均一に分散させるための最終成形ステージとして使用し、また３０〜６０度の鋭角で傾斜したブレードを使用しており、本明細書の石膏セメント構造用パネルの表面石膏及び繊維層を破壊する。Ｈａｕｂｅｒらは、石膏セメント、骨材、及びチョップドファイバーから構造用パネルを成形するためにマルチステージプロセスを使用しておらず、また石膏骨材スラリー及びチョップドファイバーの複数の層は石膏スラリー及び緩いグラスファイバー繊維の以前に堆積された層の上に順次加えられるので中間スラリー層内のエアーホール及び空隙をなくすことによりこれらの構造用パネルのコア中の欠陥を排除することを問題にしていない。
[017]バイブレーターを備えるプレートを含む、他の成形プレート又はバーは、Ｓｍｉｔｈの米国特許第４，６４２，０４２号明細書、Ｖｉｔｔｏｍｅらの米国特許第４，７６７，４９１号明細書、及びＭａｔｈｉｅｕの米国特許出願公開第２００１／００００７３８号で開示されている。これらの参考文献では、スクリードプレート又はブレードを使用して最終的なセメントファイバーボード産物を形成している。これらは、マルチステージスラリー堆積及び繊維埋め込みプロセスを使用して作られる構造用セメントパネルのコア内に欠陥をもたらすエアーホール及び空隙を克服するために石膏及び骨材スラリーを緩いチョップドファイバー上に堆積するプロセスでは使用されない。
[018]さらに、特に結果のボードの見栄えを損なう粒子又は塊におけるスラリーの早すぎる硬化によって引き起こされる、生産ラインのダウンタイムは、セメントパネル生産コストを増大し、構造の脆弱さをもたらし、生産機器の効率を損なう。硬化が早すぎたスラリーが生産機器上に蓄積すると、生産ラインを停止する必要があり、そのため、最終的ボードコストが増大する。
[019]スラリー中への強化チョップドファイバーを混合するために使用されるデバイスの他の設計基準は、必要な強度を得るために実質的に均一な形で比較的厚いスラリー内に繊維を混ぜ込む必要があるというものである。
[020]したがって、塊や硬化しつつあるスラリーによってデバイスが詰まったり、機能障害を生じたりしないようにグラスファイバー又は他の構造強化繊維を硬化性スラリー中により確実に徹底して混ぜ込むためのデバイスが必要である。
[021]さらに、Ｈａｕｂｅｒらの米国特許第６，８６６，４９２号明細書、Ｓｍｉｔｈらの米国特許第４，６４２，０４２号、Ｖｉｔｔｏｍｅらの米国特許第４，７６７，４９１号明細書、及びＭａｔｈｉｅｕの米国特許出願公開第２００１／００００７３８号明細書は、本発明が特に有利であるスラリーには効果がない。このようなスラリーは、２００３年９月１８日に出願した「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ」という表題の同一出願人による米国特許出願第１０／６６６，２９４号明細書によって開示されている。これは、構造強化がなされているセメント構造用パネル（ＳＣＰ）を形成するためにスラリーと混合された緩いチョップドグラスファイバー繊維を開示している。繊維とスラリーとの均一な混合をさらに確実なものとするための新しいデバイスを製作することが望ましい。このような均一な混合は、結果として生産されるパネル又はボードの望ましい構造強度を達成するために重要である。
[022]本発明は、方法及びこの方法を実施するためのデバイスを実現する。この方法は、３５〜７０重量％の反応性粉体及び十分な量の水を含むセメントスラリーを施して典型的には反応性粉体の６０〜７０重量％のスラリーを移動ウェブ上に形成することと、スラリーを滑らかにすることと、グラスファイバー層を滑らかにされたスラリー上に施すことと、グラスファイバーをスラリー中に埋め込んでグラスファイバー強化がなされているセメント材料の層を形成することとを含む。
[023]本発明は、セメントスラリーがヘッドボックス成形ステーションから搬送される連続ウェブ上に堆積された後に均一な軽い圧力をセメントスラリーの上面全体に加えて、スラリーの上面を滑らかにし、スラリー上面にある空隙又はあばたを埋め、スラリーの上面に繊維の層が堆積される前に石膏セメントスラリーによって繊維のすべてが覆われることを確実にするように設計されているフレキシブルな平滑デバイス又はエッジャーバー装置を用いてこれを達成する。滑らかにされたスラリー層及び繊維層は、次いで、繊維埋め込みデバイスに通される。
[024]このプロセスでは、２つ以上の堆積ステージ、典型的には２〜４つのステージを有するマルチステージスラリー堆積プロセスを使用して、グラスファイバー強化がなされているセメント材料の複数の層を持つパネルを形成することができる。マルチステージプロセスでは、それぞれのステージは、スラリー堆積デバイス、各スラリー堆積デバイスの下流にあるグラスファイバー上層堆積ステーション、適宜各スラリー堆積デバイスの上流にあるグラスファイバー下層堆積ステーション、及び各グラスファイバー上層堆積ステーションの下流にある埋め込みデバイスを備える。このマルチステージプロセスでは、平滑デバイスは、典型的には、少なくともスラリー堆積デバイスとグラスファイバー上層堆積ステーションとの間の第２の堆積ステージ内で使用される。しかし、このマルチステージプロセスでは、平滑デバイスは、各スラリー堆積デバイスと各グラスファイバー上層堆積ステーションとの間のあらゆる堆積ステージのところで使用されうる。好ましくは、個別の緩いチョップドファイバーの下層と個別の緩いチョップドファイバーの上層は、堆積されたスラリーのそれぞれの層に相対的に堆積される。
[025]典型的には、平滑デバイスは、２００６年１１月１日に出願した「ＰＡＮＥＬ ＳＭＯＯＴＨＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＯＲＭＩＮＧ Ａ ＳＭＯＯＴＨ ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳ ＳＵＲＦＡＣＥ ＯＮ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という表題の米国特許出願第１１／５５５，６６１号明細書で説明されているような組成を有する構造用セメントパネル（ＳＣＰ又はＳＣＰパネル）を生産するためにマルチステージプロセスで使用される。それぞれのステージは、適宜、緩く分散されたチョップドファイバーの強化繊維下層を移動ウェブ上の繊維下層堆積ステーションのところに施し、次いで移動ウェブ上でスラリーの層をスラリー堆積ステーション（例えば、ヘッドボックス）に施し、次いで、本発明の平滑デバイスが、スラリー層を滑らかにする。次いで、繊維上層堆積ステーションは、シープフットローラーなどの埋め込みデバイス又は２００６年１１月１日に出願した「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＲＯＬＬ ＤＥＶＩＣＥ」という表題の米国特許出願第１１／５９１，９５７号明細書の埋め込みデバイスへの進入前に緩く分散され、チョップドファイバーの強化繊維上層を滑らかにされたスラリー表面上に堆積し、最近堆積された繊維をスラリーと完全に混合して、繊維がスラリー全体に分散するようにする。次いで、任意選択の強化チョップドファイバー下層、スラリー、及び強化チョップドファイバー上層の追加層が、加えられ、さらに埋め込みが続く。このプロセスは、必要に応じて、パネルのそれぞれの後続層について繰り返される。完了した後、ボードは、より均一に分散された繊維成分を有し、その結果、セメントパネルの従来技術の生産方法において教示されているように、強化用繊維の分厚いマットを使用しなくても比較的強いパネルができあがる。好ましくは、個別の緩いチョップドファイバーの下層と個別の緩いチョップドファイバーの上層は、堆積されたスラリーのそれぞれの層に相対的に堆積される。
[026]強化用繊維の複数の層を堆積するプロセスにおいて、平滑デバイスは、スラリーを早い段階で堆積された強化用繊維層上に均一に広げ、それから、追加の強化用繊維がスラリーの上面に堆積され、次いで埋め込みデバイスによってスラリー内に埋め込まれる。
[027]例えば、次の各繊維上層が堆積され埋め込まれる前に平滑デバイスを第２、第３、及び第４のスラリー堆積ステーションの後の第４ステージＳＣＰ生産ライン内に据え付けることができる。この実施形態では、硬化性スラリーは、繊維及びセメントスラリーの、厚さが少なくとも約０．５１ｃｍから２．０３ｃｍ（０．２インチから０．８インチ）、例えば、１．２７ｃｍ（０．５インチ）の層をすでに形成しており、その後、緩い繊維上のスラリー上面内の空隙又は開口部を埋めるように硬化性スラリーが最初に滑らかにされる。
[028]平滑デバイスは、滑らかなプレートと滑らかなプレートを各スラリー堆積装置と各グラスファイバー上層堆積ステーションとの間の移動するウェブのサイドダム上に枢動可能なようにまた機能するように取り付けるための取り付けスタンドを備える。滑らかなプレートは、例えば、成形セメントスラリーパネル程度の長さ及び幅、つまり、幅約１０２〜１５２ｃｍ（４０〜６０インチ）の軽量金属製である。滑らかなプレートは、一般にウェブ上のパネルの進行方向に対し横断する形で配置される。プレートの幅方向に差し渡される補強部材が、滑らかなプレートの上面に取り付けられる。
[029]プレートの下流端部の表面のみが、成形パネルの上面に接触し、平滑デバイスのプレートは、ニップ点に小さな入射角が形成されるように曲げられる。典型的には、この入射角は、ニップ点のところで３０°未満であるか、又は１０°から２０°までの範囲内、好ましくは約１５°であり、好ましくはこの角度はゼロになるまで先細りになり、そこで、未硬化の石膏セメント及び繊維スラリーと最初に接触する。これにより、平滑プレートに接触するときにＳＣＰスラリーの高さの変化が非常に緩やかであるか、又はゼロにすることができる。
[030]このデバイスは、パネルの幅にわたって完全接触するように長さ約１５．２４ｃｍ（６インチ）、幅１２７ｃｍ（５０インチ）、厚さ２．５４ｃｍ（１インチ）の１枚のプレートである。補強端部は、接触圧力０．００３５〜０．０３５ｋｇ／ｃｍ２（０．０５〜０．５ｐｓｉ）で随時、パネルの長さの２．５４ｃｍ〜１０．２ｃｍ（１〜４インチ）までの部分と接触する。圧力は、補強端部の対向側にウェイトを適宜加えることにより制御されうる。平滑プレート全体が、近位の、つまり初期の接点でバーによって支持されており、随意にメンテナンスなどのために枢動させることができる。
[031]典型的には、空気圧式バイブレーターは、振動を補強部材に伝えて、使用中にプレートの平滑面を振動させ、あばたや溝を除去するパネル表面の平滑化を補助するために滑らかなプレートの上面に取り付けられる。例えば、バイブレーターは、新しく成形されたパネル表面と接触している表面全体に振動を伝えるために補強部材上に取り付けられうる。
[032]枢動する取り付け部を持つ平滑デバイスは、プレートの下流端部が新たに成形されたセメント材料及び強化繊維スラリーの表面上に「浮かんで」上下するように設計されている。したがって、所定の低い圧力をスラリーの上面に加えるだけで、表面が滑らかになり、表面の溝やあばたが埋められる。さらに、使用中でないときにプレートを上に枢動して、パネル生産ラインから離すこともできる。使用中でないときに通常位置から外せるようにすることに加えて、プレートを上に枢動させることができれば、デバイスのメンテナンス及び清掃を簡単に行える。
[033]本発明では、少ないスラリー層を使用して比較的大量のスラリー繊維をスラリー全体に組み込み、分散させることができ、しかも、スラリーパネルが最終的な埋め込みデバイスステーションを出た後に最終的な平滑化及びスクリードプレートの成形を必要としない。したがって、パネル生産機器を減らし、また処理時間を短縮しつつ、高強度特性を持つＳＣＰパネルを形成することができる。
[046]そこで図１を参照すると、セメントパネル生産ラインが図式的に示されており、全般的に１０で示されている。
[047]本発明は、構造用セメントパネルを生産する際に使用することを目的としているが、ボード又はパネル生産用にばら繊維が硬化性スラリー中に混ぜ込まれる状況における用途もありうることは考えられる。
[048]図１を参照すると、ＳＣＰパネル生産ラインの運転可能構成要素が、簡単に説明されているが、これらは、以下の文献においてさらに詳しく説明されている。
[049]参照によりその全体が本明細書に組み込まれているＤｕｂｅｙらの「ＳＬＵＲＲＹ ＦＥＥＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬ ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮ」という表題の米国特許第６，９８６，８１２号明細書。
[050]以下の同一出願人による同時係属米国特許出願はすべて参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。
[051]Ｄｕｂｅｙらの「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ」という表題の米国特許出願第１０／６６６，２９４号明細書、米国特許出願公開第２００５／００６４１６４Ａ１号明細書。
[052]Ｐｏｒｔｅｒの「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＳＬＵＲＲＹ」という表題の米国特許出願第１０／６６５，５４１号明細書、米国特許出願公開第２００５／００６４０５５Ａ１号明細書。
[053]２００６年１１月１日に出願した「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＥＥＤＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という表題の米国特許出願第１１／５５５，６４７号明細書。
[054]２００６年１１月１日に出願した「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＥＴ ＭＩＸＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という表題の米国特許出願第１１／５５５，６５５号明細書。
[055]２００６年１１月１日に出願した「ＰＡＮＥＬ ＳＭＯＯＴＨＩＮＧ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＯＲＭＩＮＧ Ａ ＳＭＯＯＴＨ ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳ ＳＵＲＦＡＣＥ ＯＮ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という表題の米国特許出願第１１／５５５，６６１号明細書。
[056]２００６年１１月１日に出願した「ＷＥＴ ＳＬＵＲＲＹ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＧＡＵＧＥ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＵＳＥ ＯＦ ＳＡＭＥ」という表題の米国特許出願第１１／５５５，６６５号明細書。
[057]２００６年１１月１日に出願した「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ ＷＩＴＨ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＦＩＢＥＲ ＣＯＮＴＥＮＴ」という表題の米国特許出願第１１／５９１，７９３号明細書。
[058]２００６年１１月１日に出願した「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＲＯＬＬ ＤＥＶＩＣＥ」という表題の米国特許出願第１１／５９１，９５７号明細書。
[059]これらはすべて参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。
[060]生産ライン１０は、複数の脚１３又は他の支持材を有する支持フレーム又は成形テーブル１２を備える。支持フレーム１２には、滑らかで水を通さない表面を持つゴム状エンドレスコンベヤーベルトなどの移動キャリア１４が備えられるが、但し、多孔質表面も考えられる。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１３又は他の支持構造物を備えることができる、少なくとも１つのテーブル状セグメントで構成することができる。支持フレーム１２は、さらに、フレームの遠位端１８に主駆動ロール１６を、フレームの近位端２２にアイドラーロール２０を備える。さらに、少なくとも１つのベルトトラッキング及び／又は張力デバイス２４は、典型的には、ロール１６、２０上のキャリア１４の所望の張力及び位置決めを維持するために備えられる。この実施形態では、ＳＣＰ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」に進むときに連続的に生産される。
[061]この実施形態では、クラフト紙、剥離紙のウェブ２６、又はプラスチックキャリアは、硬化前のスラリーを支持するために移動キャリア１４上に備えられ、配置され、これにより、保護し、及び／又はきれいに保つようにできる。
[062]しかし、連続ウェブ２６の代わりに、比較的剛性のある材料の個別シート（図に示されていない）、例えば、ポリマープラスチックのシートがキャリア１４上に配置されうることも考えられる。
[063]また、本ライン１０によって生産されたＳＣＰパネルは、移動キャリア１４上で直接成形されることも考えられる。後者の状況では、少なくとも１つのベルト洗浄ユニット２８が備えられる。移動キャリア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、又はチェーンの組合せによって支持フレーム１２にそって移動する。移動キャリア１４の速度は、作られる産物に応じて変化しうることが考えられる。
下層堆積用のチョッパー
[064]構造用のセメントパネル（ＳＣＰ）生産は、サイズ約１インチの緩いチョップドファイバー３０の１つの層をウェブ２６上のプラスチックキャリアに堆積することから始まる。本ライン１０では、様々な繊維堆積及びチョッピングデバイスが考えられる。例えば、典型的なシステムでは、グラスファイバーコードの複数のスプール３２を保持するラック３１を使用しており、そのスプールのそれぞれから、繊維の長さ分又は糸３４が、チョッパー３６とも呼ばれるチョッピングステーション又は装置に送られる。典型的には、グラスファイバーの多数のより糸が、チョッパーステーションのそれぞれに送られる。
[064]構造用のセメントパネル（ＳＣＰ）生産は、サイズ約１インチの緩いチョップドファイバー３０の１つの層をウェブ２６上のプラスチックキャリアに堆積することから始まる。本ライン１０では、様々な繊維堆積及びチョッピングデバイスが考えられる。例えば、典型的なシステムでは、グラスファイバーコードの複数のスプール３２を保持するラック３１を使用しており、そのスプールのそれぞれから、繊維の長さ分又は糸３４が、チョッパー３６とも呼ばれるチョッピングステーション又は装置に送られる。典型的には、グラスファイバーの多数のより糸が、チョッパーステーションのそれぞれに送られる。
[065]チョッパー３６は、回転するブレード付きロール３８を備え、このロールから半径方向に延びるブレード４０が突き出て、キャリア１４の幅方向に横断する形で延び、またこのロールの配置はアンビルロール４２と、近い位置にあり接触し回転する関係にある。好ましい実施形態では、ブレード付きロール３８及びアンビルロール４２の配置は、ブレード付きロール３８が回転することでさらにアンビルロール４２も回転するような比較的近い位置関係にあるが、逆回転も考えられる。また、アンビルロール４２は、好ましくは、弾力性支持材料で覆われており、これに接触する形で、ブレード４０がコード３４を複数のセグメントにチョッピングする。ロール３８上のブレード４０の間隔により、チョップドファイバーの長さが決まる。図１に示されているように、チョッパー３６は、生産ライン１０の長さの生産での使用効率が最大になるように近位端２２の近くのキャリア１４の上に配置される。繊維より糸３４がチョッピングされると、繊維はキャリアウェブ２６上に緩く落ちる。
スラリー混合装置
[066]スラリーを用意し、供給するために、本生産ライン１０は、全体として４４で示されている供給ステーション又はスラリー供給機又はスラリーヘッドボックス、及びスラリー供給源を備えるが、これはこの実施形態では湿式混合装置４７である。スラリー供給機４４は、キャリアウェブ２６上のチョップドファイバーにスラリー４６を堆積するために湿式混合装置４７からスラリー４６の供給を受ける。また、このプロセスは、スラリーをキャリア１４上に最初に堆積することから始まるとも考えられる。
[066]スラリーを用意し、供給するために、本生産ライン１０は、全体として４４で示されている供給ステーション又はスラリー供給機又はスラリーヘッドボックス、及びスラリー供給源を備えるが、これはこの実施形態では湿式混合装置４７である。スラリー供給機４４は、キャリアウェブ２６上のチョップドファイバーにスラリー４６を堆積するために湿式混合装置４７からスラリー４６の供給を受ける。また、このプロセスは、スラリーをキャリア１４上に最初に堆積することから始まるとも考えられる。
[067]本発明のセメントスラリーは、水とセメント材料、つまり、ポルトランドセメント、マグネシアセメント、アルミナセメント、石膏又はその混合物、並びに鉱物骨材及び非鉱物骨材から選択された骨材構成要素などの水和反応で硬化することができる水硬性セメントを含むコアミックスから作ることができる。鉱物骨材と水硬性セメントの比は、１：６〜６：１であるものとすることができる。非鉱物骨材と水硬性セメントの比は、１：１００〜６：１であるものとすることができる。
[068]コアミックスは、砂、膨張粘土、膨張シェール、膨張パーライト、膨張バーミキュライト、膨張クローズドセルガラスビーズ、クローズドセルポリスチレンビーズなどの軽量鉱物骨材及び／又は有機骨材からなるものとすることができる。
[069]様々な硬化性セメントスラリーが考えられるが、本プロセスは、特に構造用セメントパネル（ＳＣＰパネル）を生産するために設計されている。そのようなものとして、スラリー４６は、好ましくは、様々な量のポルトランドセメント、石膏、骨材、水、硬化促進剤、可塑剤、発泡剤、充填剤、及び／又は当技術分野でよく知られている、また参照により本明細書に組み込まれている以下に列挙されている特許に記載されている他の材料を含む。上記のうちのいくつかを排除すること又は他のものを追加することを含めて、これらの材料の相対量は、最終産物の意図した用途にふさわしいように変えることができる。
[070]参照によりその全体が本明細書に組み込まれているＴｏｎｙａｎらの米国特許第６，６２０，４８７号明細書では、α硫酸カルシウム半水和物、水硬性セメント、活性ポゾラン、及び石灰の水性混合溶媒の硬化の結果生じる連続相のコアを使用する強化された軽量の寸法安定性を有する構造用セメントパネル（ＳＣＰ）を開示している。連続相は、耐アルカリ性グラスファイバーで強化され、セラミック微小球、又はセラミック微小球とポリマー微小球との混合物を含むか、或いは水−反応性粉体の重量比が０．６／１〜０．７／１である水性混合溶媒から形成されるか、或いはこれらの組合せから形成される。ＳＣＰパネルの少なくとも１つの外面は、クギ打可能性を改善するようにグラスファイバーで強化され、十分な量のポリマー球を含むか、又はポリマー球と同様の効果をもたらす比の水と反応性粉体で作られるか、又はこれらの組合せで形成される、硬化連続相を含むことができる。
[071]必要ならば、この組成物は、水と反応性粉体の重量比を０．４／１〜０．７／１とすることもできる。
[072]現在のプロセスで使用されている複合スラリーの様々な配合は、公開されている米国特許出願公開第２００６／０１８５２６７号明細書、米国特許出願公開第２００６／０１７４５７２号明細書、米国特許出願公開第２００６／０１６８９０５号明細書、米国特許出願公開第２００６／０１４４００５号明細書においても示されており、それらはすべて参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。
[073]ＳＣＰ組成については、本明細書の別のところでさらに詳しく説明されている。
[074]湿式粉体混合装置４７の一実施形態は、参照により本明細書に組み込まれている２００６年１１月１日に出願した「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＥＴ ＭＩＸＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という表題の米国出願第１１／５５５，６５５号明細書の図１、図２、図３、及び図４に示されている。
[075]ポルトランドセメント、石膏、骨材、充填剤などの粉体混合物は、オーバーヘッドホッパービンからベローズを通して、側面装着オーガーモーターによって駆動されるオーガースクリューを有する水平チャンバーに供給される。固形物は、容積式定量供給機又は重量式定量供給機（図に示されていない）によってホッパービンからオーガースクリューに供給されうる。
[076]容積式定量供給システムだと、定速動作しているオーガースクリューコンベヤーを使用して貯蔵ホッパービンから一定の割合（単位時間当たり体積、例えば、毎分立方フィート）で粉体を放出する。重量式定量供給システムでは、一般に、秤量システムに付随する容積式定量供給機を使用して一定の単位時間当たり重量、例えば、毎分ポンドの貯蔵ホッパービンからの粉体の放出量を制御する。重量信号は、フィードバック制御システムを介して使用され、これにより、常時実際の供給速度を監視し、オーガースクリューの速度（ＲＰＭ）を調節することによりかさ密度、多孔率などの変動を補正する。
[077]オーガースクリューは、垂直混合チャンバーの上側セクションに配置されている粉体取り入れ口を通して垂直混合チャンバー内に粉体を直接供給する。次いで、粉体は重力により垂直混合チャンバーの下側セクションに装備されている攪拌機内に落下する。
[078]水を含む液体は、垂直チャンバーの攪拌機セクションのレベルにまで落ちるように乾燥粉体用の取り入れ口の下の位置にあるチャンバーの上側部分の周囲に配置されている水口、例えば、ノズルによって垂直チャンバーに同時に供給される。個別の水口の方向は、表面に粉体が溜まらないように維持するなどのために、パドルブレード上で向き付けられるように手動で調節できる。個々の水口に弁を取り付けることができる。粉体と液体を別々に垂直チャンバー内に落とすようにすることで、液体と粉体がチャンバー内に入る前に混合された場合に生じる恐れのあるチャンバーに入る粉体の取り入れ口での詰まりを回避できて都合がよく、またチャンバー内に入る前に液体と粉体が混合された場合に使用されるオーガーの排出口に比べて小さい排出口を使用して垂直チャンバー内に直接粉体を供給することができる。
[079]水と粉体は、上部装着電動モーターによってパドル中心シャフト上で回転される複数のパドルブレードを有する混合装置パドルによって完全に混合される。この混合装置は、さらに、上記の米国特許出願第１１／５５５，６５５号明細書の図５に例示されている。中心シャフト上のパドルブレードの個数及びそれぞれのパドルブレードで使用される水平バーの個数を含むパドルブレードの構成を変えることができる。例えば、垂直装着ピンをブレードの水平バーに追加して、スラリーの攪拌を高めることができる。典型的には、バーは混合チャンバーの下側部分にできる渦を小さくするように、アングル材ではなく、平坦な水平部材である。一実施形態では、本発明の典型的な直径１２インチの垂直チャンバーでは混合速度が速くなることを考慮して少ない数の水平バーを備える二重ブレード付きパドルが使用可能であることがわかっている。ＳＣＰスラリーを混合するための本発明の生産ラインの実施形態用のパドルは、スラリー、及び混合チャンバーの下側部分の直径を受け入れるように設計されている。混合チャンバーの下側部分の直径を大きくすると、パドルの横方向幅が増大する。パドルの横方向幅が増えると、所定のＲＰＭでの先端速度が高まる。これは、パドルがスラリーを垂直混合チャンバーの外縁へ投げ、混合チャンバーの下側部分の真ん中に望ましくない深い渦を形成する可能性が高いため問題を引き起こす。ＳＣＰスラリーで使用される本発明のパドルは、好ましくは、水平混合バーの数を最小にし、また適切な混合を確実なものにしながら水平混合バーを平たくして乱流の発生を最小にすることによりこの問題の影響を最低限に抑えるように設計されている。
[080]垂直混合チャンバー内のスラリーのレベルは、垂直混合チャンバー内に配置されている電気的レベル制御センサーによって制御される。制御センサーは、電子制御弁を通る水の流れを制御し、コントローラを介してオーガーモーターのオン、オフを切り替えることにより垂直チャンバー内に入る粉体供給量を制御する。そこで、加えられる水及びスラリーの体積の制御を用いて、垂直混合チャンバー内のスラリーの体積と垂直混合チャンバー内の混合滞留時間の両方を制御する。スラリーが適切に混合された後、スラリーは、スラリーポンプによって垂直混合チャンバーの底部からポンプ排出口を用いてスラリー供給装置４４に供給される。ポンプは、上部装着電動モーターによって駆動されるパドル中心シャフトによって動作するか、又は別のポンプモーターを使用してポンプを駆動することが可能である。
[081]垂直混合チャンバー内の粉体及び水の混合滞留時間は、垂直チャンバーの設計にとって重要である。スラリー混合物４６は、完全に混合され、ポンプで容易に送られ、ウェブ上のかなり厚いグラスファイバー層の上に均一に堆積されうる濃度を有していなければならない。
[082]適切に混合されたスラリー４６を得るために、垂直チャンバーは、典型的には約１０〜３６０秒の平均スラリー滞留時間に対し好適な混合容積を持ち、回転するパドルが混合チャンバー内のスラリーに剪断力を加える。典型的には、垂直チャンバーにおける平均スラリー滞留時間は約１５〜約２４０秒である。混合装置パドルのＲＰＭ範囲は、典型的には７０ＲＰＭから２７０ＲＰＭまでである。平均スラリー滞留時間に対する他の典型的な範囲は、約１５秒から約３０秒まで、又は約２０秒から約６０秒までの範囲である。
[083]混合装置４７の垂直チャンバーの典型的な一実施形態は、公称内径が約８〜１４インチ（２０．３〜３５．６ｃｍ）又は１０〜１４インチ（２５．４〜３５．６ｃｍ）、例えば、１２インチ（３０．５ｃｍ）であり、垂直全高が約２０〜３０インチ（５０．８〜７６．２ｃｍ）、例えば、約２５インチ（６３．５ｃｍ）であり、制御センサーの下の垂直高さが約６〜１０インチ（１５．２〜２５．４ｃｍ）、例えば、約８インチ（２０．３ｃｍ）である。直径が大きくなるほど、パドルは、上述のように与えられたＲＰＭでパドル先端速度を高めることにより引き起こされる渦効果が最小になるようにこれらのより大きな直径を受け入れる設計でなければならない。パドルの外側先端は、一般的に、チャンバーの内壁に近い位置にある、例えば、チャンバーの内壁の約１／４インチ（０．６４ｃｍ）又は約１／８インチ（０．３２ｃｍ）以内にあるように設計される。パドル先端とチャンバーの内壁との間の距離が大きすぎると、スラリーが溜まることになる。
[084]図１の生産ラインに供給されるスラリーを混合するために使用される湿式スラリー混合装置のさらなる詳細は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている２００６年１１月１日に出願した米国特許出願第１１／５５５，６５５号明細書及び２００６年１１月１日に出願した米国特許出願第１１／５５５，６５８号明細書において開示されている。
スラリー供給装置
[085]次に図１を参照すると、全体として４４と示されている、スラリー供給ステーション、スラリー供給機、又はスラリーヘッドボックスとも呼ばれる、本発明のスラリー供給装置は、湿式混合装置４７からスラリー４６の供給を受ける。
[085]次に図１を参照すると、全体として４４と示されている、スラリー供給ステーション、スラリー供給機、又はスラリーヘッドボックスとも呼ばれる、本発明のスラリー供給装置は、湿式混合装置４７からスラリー４６の供給を受ける。
[086]好ましいスラリー供給機４４は、キャリア１４の行程「Ｔ」の方向に対して横方向に配置されている主計量ロール４８を備える。随伴又はバックアップロール５０の配置は、計量ロール４８と近い位置にある、平行な、回転する関係にある。スラリー４６は、２つのロール４８、５０の間のニップ５２内に配置される。
[087]スラリー供給機４４は、さらに、間にニップを形成する計量ロール４８の表面に隣接して取り付けられるスラリー供給装置４４の側壁に取り付けられているゲート１３２を有する。ゲート１３２は、ニップがゲート１３２とロール４８の上側部分との間に来るように計量ロール４８の上にある。ロール４８、５０及びゲート１３２は、ロール４８、５０が互いに相対的に回転するのと同時に、ゲート１３２とロール４８の上側部分との間にあるニップがスラリー４６の供給を保持する十分に近い関係を保つように配置される。ゲートの詳細な説明は、米国特許出願第１１／５５５，６４７号明細書でなされている。
[088]他のサイズも考えられるが、典型的には計量ロール４８は、随伴ロール５０より大きな直径を有する。
[089]さらに、典型的には、ロール４８、５０のうちの一方のみが、滑らかなステンレス製の外側を有し、他方のロール、好ましくは随伴ロール５０は、その外側が弾力性のある非粘着性材料で覆われている。
[090]ゲート１３２は、バイブレーター（図に示されていない）を備える。特に、ゲート１３２は、振動ゲート支持シャフト／バー（図に示されていない）に取り付けられたブレード、及び適宜、振動ゲート支持シャフト／バーに取り付けられた補強部材（図に示されていない）を備える。ゲートブレードは、典型的には、１６〜１２ゲージのステンレス板で作られる。
[091]補強部材は、振動ゲート支持シャフト及び振動ゲート１３２の背面に取り付けられる。ゲート１３２は、ゲートの背面の補強チャネル／部材上に取り付けられている回転式バイブレーターを使って振動を起こす。金属板ゲートをゲート支持シャフト（四角いアルミニウムストック）に「締め付ける」平坦なストックの断片。
[092]補強部材が備えられていない場合、回転式バイブレーターをゲート支持シャフト又はゲート１３２の他の好適な部分に取り付けることができる。振動手段は、典型的には、空気圧回転式ボールバイブレーターである。振動のレベルは、従来の空気レギュレーター（図に示されていない）を使用して制御されうる。
[093]補強部材は、スラリーゲートを強化する機能を持つだけでなく、振動ユニットをこの補強部材に取り付けることにより、デバイスの長さ方向に振動をより均等に分散させる。例えば、補強部材なしで振動ユニットを直接スラリーゲートに取り付ける場合、振動ユニットから出る振動は、取り付け点にかなり局在し、シートの縁から出る振動は比較的少ない。これは、振動ユニットを補強部材のほかにどこかに取り付けられないと言っているわけではなく、補強部材が典型的には使用され、振動を均等に分散するのに役立つのでこれは好ましい配置である。
[094]ゲート１３２は、支持システム（図に示されていない）によってヘッドボックス４４の側壁５４に取り付けられ、これにより、ブレードの位置を水平に、また垂直にも同様に調節することができる。支持システムは、ゲート支持シャフトのそれぞれの端部にそれぞれ取り付けられ、スラリー供給装置の側壁に取り付けられている調節可能マウントに配置されている枢動ピンを備える。調節可能マウントの一実施形態は、Ｕ字型部材内に配置された枢動ヨークを有する。ネジがＵ字型マウントの上方に延びる脚部を通過し、これにより、枢動ヨークの位置の前後調節を行い、次いでゲート１３２の位置を調節できる。また、ボルトがＵ字型部材の孔に通されており、これにより、枢動ヨークの位置の上下調節を行い、次いでゲート１３２の位置を調節できる。
[095]好ましくは、振動ゲート１３２は、枢動可能なように調節することが可能であり、枢動調節システム（図に示されていない）を使ってゲート１３２と計量ロール４８との間の間隙を変化させることができる。
[096]振動ゲート１３２は、ゲート１３２上にスラリー４６が著しく溜まるのを防ぐのに役立ち、また計量ロール４８上に堆積するスラリー４６の厚さを制御する。振動ゲート１３２は、クリーニング及びメンテナンスのために壁マウントから容易に取り外せる。
[097]スラリー供給機（ヘッドボックス）４４の詳細は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている２００６年１１月１日に出願した米国特許出願第１１／５５５，６４７号明細書で開示されている。
[098]典型的には、スラリー供給機４４は、好ましくはテフロン（ＴＥＦＬＯＮ）（登録商標）又は同様の材料などの非粘着性材料で作られた、又はコーティングされた、一対の比較的剛性の高い側壁（図に示されていない）を有する。側壁は、ニップ５２内に注ぎ込まれたスラリー４６がスラリー供給機４４の側面から漏れるのを防ぐ。支持フレーム１２（図１）に好ましくは固定される側壁は、スラリー４６を保持するためにロール４８、５０の端部と近い位置関係を持つように配置される。但し、側壁は、ロールの回転に干渉するほどロールの端部に近すぎることはない。
[099]スラリー供給機４４は、移動キャリアウェブ２６上に比較的制御の行き届いている厚さのスラリー４６の均一層を堆積する。好適な層厚さは、約０．０８インチから０．１６インチまでの範囲又は０．２５インチである。しかし、生産ライン１０で生産される構造用パネルには４つの層が好ましく、また好適な建材パネルは約０．５インチであるとすると、特に好ましいスラリー層厚さは、０．１２５インチを中心とする範囲内である。しかし、目的のパネルについては、成形厚さは約０．８４インチであり、標準層厚さは、典型的には、４つの成形ステーションのそれぞれで約０．２１インチに近い。１ヘッドボックス当たり０．１インチから０．３インチの範囲も適していると考えられる。
[0100]したがって、振動ゲート１３２と主計量ロール４８との間の相対距離を調節することで、堆積されたスラリー４６の厚さを変えることができる。ゲート１３２と計量ロール４８との間のニップ距離は、典型的には、約１／８〜約３／８インチ（約０．３１８〜約０．９５３ｃｍ）の範囲の距離に維持される。しかし、これは、スラリー４６の粘度と厚さ、及びウェブ２６上に堆積されるスラリーの所望の厚さに基づいて調節されうる。
[0101]ウェブ２６全体の上へのスラリー４６の均一な配置を促進するために、スラリー４６は、スラリー混合装置又はリザーバー４７の排出口と流体で連絡する第１の端部を有するホース５６又は類似の導管を通してスラリー供給機４４に送られる。ホース５６の第２の端部は、当技術分野でよく知られている種類の横方向に往復運動する、ケーブル駆動、流体動力ディスペンサーに接続される。したがって、ホース５６から流れるスラリーは、横方向往復運動で供給機４４に注ぎ込まれ、ロール４８、５０とスラリー供給機４４の側壁とによって定められるリザーバーを満たす。計量ロール４８の回転により、リザーバーからスラリー４６の層が引き出される。
[0102]この往復運動分配機構は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている２００６年１１月１日に出願した「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＥＥＤＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という表題の米国特許出願第１１／５５５，６４７号明細書さらには参照によりその全体が本明細書に組み込まれているＤｕｂｅｙらの米国特許第６，９８６，８１２号明細書でさらに詳しく説明されている。
[0103]供給装置４４の他の特徴として、主計量ロール４８及び随伴ロール５０が両方とも同じ方向に駆動され、各移動する外面上へのスラリーの早すぎる硬化が生じる可能性が最小になる点が挙げられる。流体動力、電動モーター、又は他の好適なモーターを含む、駆動システム（図に示されていない）は、現在の図１の生産ラインから見たときに時計回りである同じ方向にロール（複数可）を駆動するために主計量ロール４８又は随伴ロール５０に接続される。当技術分野でよく知られているように、ロール４８、５０のうちのいずれか一方が駆動され、他方のロールは、正及び共通の回転関係を維持するためにプーリー、ベルト、チェーン及びスプロケット、歯車、又は他の知られている動力伝達技術を介して接続されうる。
[0104]ロール４８の外面上のスラリー４６が、移動キャリアウェブ２６に向かって移動するときに、スラリーのすべてがウェブ上に堆積され、ニップ５２に向かって上方に移動して戻らないことが重要である。このような上方への移動があると、ロール４８、５０上のスラリー４６の硬化が早まり、リザーバーからキャリアウェブ２６へのスラリーの滑らかな移動を妨げる。
[0105]これを補助するために、スラリー供給機４４は、ドクターブレード１３４を有する。ドクターブレード１３４は、主計量ロール４８とキャリアウェブ２６との間に配置され、これにより、比較的薄いスラリー４６を、キャリアウェブ２６の約１．０〜約１．５インチ（２．５４〜３．８１ｃｍ）の距離の範囲内まで一様に向き付けられたスラリーの連続するカーテン又はシートとして完全に堆積させる。ドクターブレード１３４は、スラリー４６がキャリアウェブ２６上のグラスファイバー繊維層を均一に覆うのを促進し、スラリー４６がニップ５２及び供給機リザーバーに向かって上方へ戻るのを妨げる。ドクターブレード１３４は、さらに、主計量ロール５０においてスラリー４６の早すぎる硬化が生じないようにするのにも役立つ。ドクターブレード１３４は、さらに、２００６年１１月１日に出願した米国特許出願第１１／５５５，６４７号明細書で説明されている。
[0106]ドクターブレード１３４は、Ｄｕｂｅｙらの米国特許第６，９８６，８１２号明細書のプロセスで使用されているワイヤと同様に計量ロール４８の表面からスラリーを取り除く。しかし、ドクターブレードは、以前のスラリー供給システムで使用されている従来技術のワイヤストリッピングに対する改善となっており、より薄いスラリーをウェブ上に少量のスラリーとして堆積できる。これは、グラスファイバー層を覆うために薄いスラリーが使用される場合に、薄いスラリーはワイヤ上で滴りを生じる傾向を有するため、特に重要である。
[0107]ドクターブレード１３４は、スラリー供給機４４支持フレーム又は側壁に取り付けられている調節可能枢動マウントに枢動可能なように取り付けられているドクターブレード引張アーム上に取り付けられているドクターブレード支持シャフト（図に示されていない）上に取り付けられる。シャフト又はバーは、計量ローラー４８の上のスラリー供給機４４の側壁に取り付けられている。ドクターブレード１３４は、シャフト又はバーに取り付けられている第１の端部及びドクターブレード引張アームの自由端に取り付けられている第２の端部を有する引張バネによってロール４８に向かってバイアスされる。したがって、ドクターブレード１３４は、引張アーム及び引張バネによって計量ロール４８の外面に隣接する位置に保持される。ドクターブレード１３４の位置は、スラリー供給機４４の支持フレーム又は側壁に取り付けられている調節可能枢動マウントを調節することにより調節されうる。
[0108]ドクターブレード１３４は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている２００６年１１月１日に出願した「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＥＥＤＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という表題の米国特許出願第１１／５５５，６４７号明細書でさらに詳しく説明されている。
上層堆積用のチョッパー
[0109]スラリーの第１の層を堆積した後、ウェブ２６、チョップドファイバー下層、及びセメントスラリーの第１の層を搬送する、移動キャリア（コンベヤーベルト）１４は、次いで、上層繊維堆積ステーション６６（チョッパー６６）に送られる。チョッパー６６は、サイズ約１インチの緩いチョップドファイバー６８の層をスラリーの上面上のプラスチックキャリア２６に堆積する。本ライン１０では、様々な繊維堆積及びチョッピングデバイス６６が考えられる。例えば、典型的なシステムでは、グラスファイバーコードの複数のスプール３２を保持するラック３１を使用しており、そのスプールのそれぞれから、繊維の長さ分又は糸３４が、チョッパー６６とも呼ばれるチョッピングステーション又は装置に送られる。典型的には、グラスファイバーの多数のより糸が、チョッパーステーションのそれぞれに送られる。
[0109]スラリーの第１の層を堆積した後、ウェブ２６、チョップドファイバー下層、及びセメントスラリーの第１の層を搬送する、移動キャリア（コンベヤーベルト）１４は、次いで、上層繊維堆積ステーション６６（チョッパー６６）に送られる。チョッパー６６は、サイズ約１インチの緩いチョップドファイバー６８の層をスラリーの上面上のプラスチックキャリア２６に堆積する。本ライン１０では、様々な繊維堆積及びチョッピングデバイス６６が考えられる。例えば、典型的なシステムでは、グラスファイバーコードの複数のスプール３２を保持するラック３１を使用しており、そのスプールのそれぞれから、繊維の長さ分又は糸３４が、チョッパー６６とも呼ばれるチョッピングステーション又は装置に送られる。典型的には、グラスファイバーの多数のより糸が、チョッパーステーションのそれぞれに送られる。
[0110]チョッパー３６の場合のように、チョッパー６６は、回転するブレード付きロール３８を備え、このロールから半径方向に延びるブレード４０が突き出て、キャリア１４の幅方向に横断する形で延び、またこのロールの配置はアンビルロールと、近い位置にあり接触し回転する関係にある。好ましい実施形態では、ブレード付きロール３８及びアンビルロールの配置は、ブレード付きロール３８が回転することでさらにアンビルロールも回転するような比較的近い位置関係にあるが、逆回転も考えられる。また、アンビルロールは、好ましくは、弾力性支持材料で覆われており、これに接触する形で、ブレード４０がコード３４を複数のセグメントにチョッピングする。ロール３８上のブレード４０の間隔により、チョップドファイバーの長さが決まる。図１に示されているように、チョッパー６６は、移動キャリア１４の上に配置される。繊維より糸３４がチョッピングされると、繊維はスラリー上に緩く落ちる。
埋め込みデバイス
[0111]繊維上層を堆積した後、ウェブ２６、チョップドファイバー下層、セメントスラリーの第１の層及びチョップドファイバー上層を搬送する、移動キャリア（コンベヤーベルト）１４は、次いで、繊維埋め込みデバイス７０に送られる。
[0111]繊維上層を堆積した後、ウェブ２６、チョップドファイバー下層、セメントスラリーの第１の層及びチョップドファイバー上層を搬送する、移動キャリア（コンベヤーベルト）１４は、次いで、繊維埋め込みデバイス７０に送られる。
[0112]限定はしないが、バイブレーター、シープフットローラー、及び同様の機器を含む、様々な埋め込みデバイスが考えられるが、埋め込みデバイス７０の本発明の実施形態は、フレーム１２上のキャリアウェブ１４の移動方向に対し横断する形で取り付けられた少なくとも一対の一般的に平行なシャフト７６を備える。それぞれのシャフト７６は、小口径ディスク（図に示されていない）によってシャフト上で互いから軸方向に相隔てられている複数の比較的大きな直径のディスク７４を備える。
[0113]ＳＣＰパネル生産時に、シャフト７６及びディスク７４は、シャフト７６の長手方向軸を中心として一緒に回転する。当技術分野でよく知られているように、シャフト７６のうちのいずれか一方又は両方に動力が伝えられ、一方のシャフトに動力が伝えられると、他方のシャフトは、駆動シャフトに対する対応する方向及び速度を維持するためにベルト、チェーン、歯車駆動、又は他の知られている動力伝達技術によって駆動されうる。隣接する好ましくは平行なシャフト７６の各ディスク７４は、重なり合い、互いに絡み合ってスラリー内に「混練」又は「マッサージ」作用を発生し、これにより、すでに堆積されている繊維６８が埋め込まれる。それに加えて、ディスク７４の近い位置の絡み合い回転する関係は、スラリー４６がディスク上に溜まるのを防ぎ、実際、複数の塊のスラリーの硬化が早すぎるため生じる生産ラインのダウンタイムを著しく短縮する「自己クリーニング」作用を生じる。
[0114]シャフト７６上のディスク７４の絡み合いの関係は、小口径のスペーサーディスク（図に示されていない）及び比較的大きな口径の主ディスク７４の対向する周囲の近い隣接する配置を含み、これはさらに自己クリーニング作用を行いやすくする。ディスク７４が近接して互いに相対的に回転すると（但し好ましくは、同じ方向に）、スラリーの粒子が装置内に捕らわれ、早く硬化してしまうことが困難である。互いに相対的に横方向にオフセットしている２組のディスク７４を備えることにより、スラリー４６は、複数の崩壊作用に曝され、これにより、「混練」作用が生じ、さらに繊維６８がスラリー４６内に埋め込まれる。
[0115]生産ライン１０で使用するのに好適な埋め込みデバイス７０の一実施形態は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＳＬＵＲＲＹ」という表題の、米国特許出願公開第２００５／００６４０５５号明細書として公開されている、２００３年９月１８日に出願した同時係属の米国特許出願第１０／６６５，５４１号明細書においてさらに詳しく開示されている。
[0116]生産ライン１０で使用するのに適している埋め込みデバイスの他の実施形態は、本出願と同時に出願した「ＭＵＬＴＩＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ ＷＩＴＨ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＦＩＢＥＲ ＣＯＮＴＥＮＴ」という表題の米国特許出願第１１／５９１，７９３号明細書（整理番号２０３３．７５７２２／３６１５Ａ）、及び２００６年１１月１日に出願した「ＥＭＢＥＤＭＥＮＴ ＲＯＬＬ ＤＥＶＩＣＥ」という表題の米国特許出願第１１／５９１，９５７号明細書で開示されている。埋め込みデバイス７０は、インターリーブされた回転ディスクのロール７６、７４を有する。
追加層の形成
[0117]繊維６８が埋め込まれた後、パネル９２の第１の層７７は完成する。好ましい一実施形態では、第１の層７７の高さ又は厚さは、０．１２７〜０．８８９ｃｍ（０．０５〜０．３５インチ）までの近似的範囲内にある。この範囲は、ＳＣＰパネル内の同様の層と組み合わせたときに所望の強度と剛性をもたらすことが判明している。しかし、ＳＣＰパネルの最終的な意図された用途に応じて、他の厚さも考えられる。
[0117]繊維６８が埋め込まれた後、パネル９２の第１の層７７は完成する。好ましい一実施形態では、第１の層７７の高さ又は厚さは、０．１２７〜０．８８９ｃｍ（０．０５〜０．３５インチ）までの近似的範囲内にある。この範囲は、ＳＣＰパネル内の同様の層と組み合わせたときに所望の強度と剛性をもたらすことが判明している。しかし、ＳＣＰパネルの最終的な意図された用途に応じて、他の厚さも考えられる。
[0118]所望の厚さの構造用セメントパネルを製作するために、追加層が典型的には加えられる。そのために、実質的に供給機４４と同一である、第２のスラリー供給機７８が、移動キャリア１４と動作可能な関係にあるように備えられ、既存の層７７の上にスラリー４６の追加層８０を堆積するように配置される。
[0119]次いで、以下で詳しく説明されるように、平滑デバイス１６０によって堆積されたスラリーが滑らかにされる。
[0120]滑らかにした後、実質的にチョッパー３６及び６６と同一である追加繊維上層チョッパー８２をフレーム１２と動作可能な関係を持つように備えられ、これによりラック３１と同様にして構成されフレーム１２に相対的に配置されるラック（図に示されていない）から供給される繊維６８の第３の層を堆積する。繊維６８は、スラリー層８０上に堆積され、第２の埋め込みデバイス８６を使用して埋め込まれる。構造及び配列構成の点で埋め込みデバイス７０と同様の第２の埋め込みデバイス８６を、第１の層７７が崩れないように移動キャリアウェブ１４に関して少し高くなるように取り付ける。このようにして、スラリー及び埋め込まれた繊維の第２の層８０が形成される。
[0121]図１を参照すると、硬化性スラリー及び繊維のそれぞれの層が連続するが、追加スラリー供給機ステーション７８とその後に続くファイバーチョッパー８２及び埋め込みデバイス８６が生産ライン１０内に設けられる。好ましい一実施形態では、全部で４つの層７７、８０、８８、９０を備え、ＳＣＰパネル９２を形成する（図２を参照のこと）。
[0122]本発明の重要な特徴は、パネル９２が、硬化すると一体化した繊維強化塊を形成する複数の層７７、８０、８８、９０を有する。それぞれの層内の繊維の存在及び配置が、本明細書で開示され、説明されているようにいくつかの所望のパラメータによって制御され、それらのパラメータの範囲内に維持されるとした場合、本発明のプロセスによって生産されるパネル９２の層剥離を行うことは事実上不可能である。
本発明の平滑デバイス
[0123]図１は、追加繊維上層チョッパー８２から繊維の次の層を堆積し、それらの繊維を埋め込む前に、第２のスラリー層堆積デバイス（ヘッドボックス７８）の後に配置されている平滑デバイス１６０を示している。
[0123]図１は、追加繊維上層チョッパー８２から繊維の次の層を堆積し、それらの繊維を埋め込む前に、第２のスラリー層堆積デバイス（ヘッドボックス７８）の後に配置されている平滑デバイス１６０を示している。
[0124]平滑デバイス１６０を、図１に示されているように第２のスラリー堆積ステーションの後、及び次のファイバーチョッパー及び第２の繊維埋め込みステーション８６の前に備えることができる。しかし、図に示されていないけれども、平滑デバイス１６０が第２のスラリー堆積ステーション７８と第２の上層ファイバーチョッパー８２との間に備えられ、また第３のスラリー堆積ステーション７８と図１の第３の上層ファイバーチョッパー８２との間に備えられている場合にもよい結果が得られる。必要ならば、スラリー堆積ステーションの後に平滑デバイスを使用することができる。
[0125]繊維上層を施す前にスラリーを滑らかにすることは、最終埋め込みデバイスステーションの後まで滑らかにする作業を遅らせるパネル生産プロセスに対する改善となっている。最終埋め込みデバイスステーションの後まで滑らかにする作業を遅らせる、パネル生産プロセスでは、第１のスラリー層からの硬化した石膏セメント片が次のスラリーステーションヘッドボックスからのスラリーの「カーテン」を「破り」、その領域で生産ラインにスラリーを堆積させないことになると問題が生じる。これにより、次のファイバーチョッパーを通ることになる覆われていない繊維を有し空隙のある領域を持つスラリーの不均一な層が生じる。この領域にスラリーがなく、コーティングされていない繊維のこの領域に結果として繊維が堆積すると、空気の細孔及び／又は剥離の領域が生じ、不良パネルコアが生産されうる。
[0126]ヘッドボックスから来るスラリーは、厚さが常に一貫しているわけではないこともわかっている。このため、石膏セメントの層がパネルの幅全体にわたって不均一に分散する可能性があり、その後の堆積ステーション上で繰り返された場合に、その結果として得られるパネルが不合格になってしまう。第２のスラリー堆積工程で、また適宜後続のスラリー堆積工程の後に、本発明の平滑デバイス１６０を使用すると、この問題が著しく低減されるか、又は解消される。
[0127]さらに、パネルに適合し所望の寸法特性に適するように設計されたバネ仕掛け若しくは振動するプレート又は振動均しスクリードなどの成形デバイスは、ＳＣＰパネル材料の過剰な厚さ分をこすり取るので使用されない。このようなデバイスを使用すると、滑らかにするどころかグラスファイバーが巻き上がって、パネルの表面に傷を付け始めることになる。
[0128]生産ライン１０は、バネ仕掛けデバイス及び振動均しスクリードよりはむしろ、振動エッジャーバーとも呼ばれる平滑デバイス１６０を備え、これにより、次の各繊維上層を堆積する前に堆積したスラリー層の上面を軽く滑らかにする。平滑デバイス１６０は、典型的には、取り付け要素１６８、１６９の取り付け点が定められるだけでなく振動ユニット１６４を取り付けるための領域が設けられるチャネル又は補強部材１６２に取り付けられている縦方向に湾曲し横方向に平坦なプレート１６１を備える。
[0129]平滑デバイス１６０は、コンベヤーベルト１４上でウェブ２６に載っているスラリー４６の移動方向「Ｔ」に対し横向きであり、これにより、１枚のパネル９２に形成されるスラリーの第２の層の上面９６の幅全体を滑らかにし、スラリーの間隙又は開いている領域を埋める。こうして、埋め込まれている繊維上にスラリーを均一に分散させてから、ファイバーチョッパーによって繊維の第２の層を硬化性スラリーの第２の層の上面に堆積する。
[0130]プレート又は平滑プレート１６１は、パネルの成形領域の幅に等しい幅及び約１５〜２４ｃｍ（６〜９．５インチ）の例示的な長さ「Ｌ」を有する。チャネル又は補強部材１６２は、プレートを強化するためプレートの上流の前縁に取り付けられる。平滑プレート１６１は、典型的には、金属又はポリマー、例えば、１０〜１２ゲージのステンレス及びかなり剛性のあるもので作られる。補強部材が取り付けられた後、これは、典型的には、少なくともスラリーの移動方向を横切る方向では曲がらない。
[0131]一実施形態では、平滑プレートは、長さが約６インチ（１５．２４ｃｍ）、幅が約５０インチ（１２７ｃｍ）、厚さが約１インチ（２．５４ｃｍ）であり、これはパネルについて形成される堆積された硬化性スラリーの幅に対応する。
[0132]プレート１６１は、レバーによって、メンテナンス又はクリーニングのために枢動又は回転されて上げられ外に出されうる。プレート１６１は、スラリーヘッドボックスの直後、及び次のファイバーチョッパーの前の地点で生産ラインを横断する取り付けバー（丸形バー）１６３に枢着され、次いで、コンベヤーベルト１４のフレーム１２に取り付けられる。プレート１６１は、生産ラインの方向にプレート１６１が枢動できるようにバー１６３上に取り付けられる。
[0133]プレート１６１の下流の後続端部は、移動ウェブ２６上で下を通る成形スラリー４６の層の一番上の表面と接触する。スラリー層４６とプレート１６１の下流の後続端部との接触は、典型的には、プレート１６１の下側表面の下流端部の最後の６〜８インチ（３０．５〜４０．６ｃｍ）に限定される。
[0134]補強部材１６２は、薄い弾力性のある平滑プレートが曲がったり反ったりして成形パネルの厚さが変化する可能性が小さくなるように平滑プレートを補強する。補強部材１６２は、プレート１６１の下流端の上流約４〜約６インチ（１０．２〜１５．２ｃｍ）の位置でプレートの上面に配置される。補強部材１６２は、典型的には、プレート１６１の上面の上側１／３のところの任意の場所にある。典型的には、補強部材１６２は、プレートの上側１／３及び成形スラリー９２の上面９６と接触しているプレート１６１の後縁から２／３のところに配置される。
[0135]典型的には、弾力プレート１６１の縁は、小さな進入角「Ａ」、例えば約１５°の角度がスラリー４６のあるニップ点に設けられ、好ましくは角度ゼロまでのテーパーが付くように曲げられる。これにより、平滑プレートに接触するときにスラリー層の高さの変化が非常に緩やかであるか、又はゼロにすることができる。平滑デバイス１６０を使用すると、パネルが硬化し、サイズに合わせて切断された後のコストのかかる仕上げの必要性が減じる。
[0136]プレート１６１の湾曲前縁は、上流の端部が枢動マウント１６８及び１６９によって支持バー１６３に枢着されている。マウント１６８、１６９は、次に、取り付けチャネル又は支持バー（丸形バー）１６３に接続される。図３、５、及び５Ｂに示されているように、支持バー１６３は、第２のスラリーヘッドボックス７８の直後、及び第２の上層ファイバーチョッパー（図１及び５）の前のコンベヤーラインフレーム１２のウェブサイドダムのそれぞれの頂部に取り付けられる。典型的には、枢動マウント１６８及び１６９は、強化チャネル又は補強部材１６２に取り付けられる。それぞれのマウント１６８、１６９は、蝶番１６７を備え、これで支持バー１６３上で枢動する。マウント１６８及び１６９は、プレート１６１が枢動して上昇しスラリー４６から離れるように設計されており、成形硬化性スラリー層４６から所望の高さのところでプレート１６１を吊り下げる。支持バー１６３との枢動接続により、プレート１６１は、プレート１６１の下を通るときにスラリー層４６とともに上下する（「浮かんで上下する」）。
[0137]プレート１６１は、約０．１〜１．０秒の好ましい接触時間において、生産ライン１０の速度に基づき、約０．１〜４．０秒までの間に成形スラリー層と実際に接触している。
[0138]平滑デバイス１６０は、パネルの領域上に約０．０５〜約０．５ｐｓｉ（０．０３６〜０．３６Ｋｇ．／ｓｑ．ｃｍ）の圧力を印加するように設計されており、約０．０５〜０．１５ポンド／平方インチ、例えば、約０．０７５ｐｓｉ（０．０５４Ｋｇ．／ｓｑ．ｃｍ．）の力が好ましい。この力の大きさは、繊維強化成形パネルの表面を引き裂いたり、又は崩したりすることなく、成形パネルの表面を滑らかにし、あばたや溝をなくすために必要な圧力を発生するように決定されている。
[0139]有利なのは、平滑プレートが、グラスファイバーにスラリー中でのそのランダムな分布を保持させつつこの平滑化を実行することである。つまり、平滑プレートは、表面における繊維に方向性を示させないということである。上面で繊維に方向性がある場合、例えば流れ方向と反対の交差流れ方向で試験されたときにボードの強度が著しく高くなることがある。
[0140]平滑デバイス１６０を使用すると、有利には、キャリアウェブ２６からＳＣＰパネルの一部を崩したり、引き裂いたりすることが回避される。
[0141]強化チャネル又は補強部材１６２上の振動ユニット（バイブレーター）１６４が振動して、スラリー４６を液状化し、プレート１６１と接触している間にスラリー４６を広げやすくする。平滑プレート１６１の下で移動している間に、平滑デバイス１６０の平滑プレート１６１の背後で池を作るときにスラリー４６を振動させることで、パネル９２全体に繊維３０、６８が分散しやすくなる。また、図４の写真に示されているように、埋め込まれた繊維すべてが硬化性スラリーで均一に覆われるより均一な上面９６も形成する。バイブレーター１６４は、典型的には空気圧ホース１６５（図１３を参照）から動力を得る。デバイスの長さに対し振動をより均一に分散させるために、補強部材１６３上にバイブレーター１６４を取り付けることが好ましい。例えば、補強部材１６２を使用せずに、平滑プレートに直接（例えば、中心に）バイブレーター１６４を取り付けると、バイブレーター１６４からの振動が取り付け点にかなり局在化され、プレートの縁に出る振動は比較的少なくなる。しかし、バイブレーター１６４は、必要ならば、補強部材１６２の隣のどこかに取り付けられうる。
[0142]適宜、平滑デバイス１６０は、スラリーの最も上の層の表面を滑らかにするのを補助するウェイト（図に示されていない）を備える。任意選択のウェイトをスラリー表面と接触しているプレートの部分の上のプレート表面のそれぞれの側に取り付ける。任意選択のウェイトは、成形パネル９２の中心に振動補強部材１６２の中心によって与えられる圧力が加わっているときにスラリー４６の側部が上方に「たわむ」傾向に対抗する。
任意選択の最後の成形、平滑化、及び切断
[0143]上述のように繊維埋め込み硬化性スラリーの４つの層を配置した後、パネル９２の上面９６を整形するために成形／平滑デバイスが適宜フレーム１２に設けられうる。
[0143]上述のように繊維埋め込み硬化性スラリーの４つの層を配置した後、パネル９２の上面９６を整形するために成形／平滑デバイスが適宜フレーム１２に設けられうる。
[0144]しかし、ＳＣＰパネル材料の過剰な厚さ分をこすり取る成形デバイスは、望ましくない。例えば、パネルに適合し所望の寸法特性に適するように設計されたバネ仕掛け若しくは振動するプレート又は振動均しスクリードなどの成形デバイスは、使用されないＳＣＰパネル材料の過剰な厚さ分をこすり取るので使用されない。このようなデバイスは、事実上、パネル表面を擦ったり平たくすることはない。これらを使用すると、平たくし滑らかにするどころかグラスファイバーが巻き上がってパネルの表面に傷を付け始めることになる。
[0145]特に、生産ライン１０は、バネ仕掛けデバイス及び振動均しスクリードよりはむしろ、パネル９２の上面９６を軽く滑らかにするためにフレーム１２に備えられる１４４として２００６年１１月１日に出願した米国特許出願第１１／５５５，６６１号明細書の図６に示されている、振動シュラウドとも呼ばれる、成形／平滑デバイスを備えることができる。米国特許出願第１１／５５５，６６１号明細書は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。平滑デバイス１４４は、取り付けスタンド１４６、取り付けスタンドに固定される軟質シート１４８、シート１４８の幅方向に延びる補強部材、及びシート１４８を振動させるため補強部材上に好ましくは配置される振動発生機（バイブレーター）１５０を備える。シート１４８は、Ｕ字型上側部分を備える第１の直立壁と、湾曲壁と、第２の直立壁とを有する。バイブレーター１５０は、空気圧ホースによって動力を与えられる。平滑デバイス１４４の湾曲パネルは、支持バーに枢着されている上流端を有し、また支持バーは、生産ライン１０上のマウント１４６に取り付けられている。シート１４８の湾曲パネルは、その下を通るＳＣＰ材料の一番上の層と接触する下流の後続端部を有する。必要ならば、平滑デバイス１４４は、スラリーの最も上の層を均すのを補助するウェイトを備える。実際、平滑デバイス１４４は、パネルの成形のため最後の埋め込みステーション８６の後に備えられる。
[0146]補強部材は、平滑シートを強化する機能を持つだけでなく、振動ユニットをこの補強部材に取り付けることにより、デバイスの長さ方向に振動をより均等に分散させる。例えば、補強部材なしで振動ユニットを平滑シートに直接（つまり、中心に）取り付ける場合、振動ユニットから出る振動は、取り付け点にかなり局在し、シートの縁から出る振動は比較的少ない。これは、振動ユニットを補強部材のほかにどこかに取り付けられないと言っているわけではなく、補強部材が典型的にはとにかく存在しており、振動を均等に分散するのに役立つので、これは好ましい配置である。
[0147]スラリー４６に振動を与えることにより、平滑デバイス１４４は、パネル９２全体にわたって繊維３０、６８を分散させやすくなり、より均一な上面９６が形成される。
[0148]他の成形デバイスが当技術分野で知られているが、平滑デバイス１４４を使用すると、有利には、キャリアウェブ２６からＳＣＰパネルの一部を崩したり、引き裂いたりすることが回避される。過剰なＳＣＰ材料をこすり取る成形デバイスは、使用されていないが、それは、成形されるときにパネル産物の繊維性によりＳＣＰ材料が崩れたり、引き裂かれたりするからである。
[0149]この時点で、スラリーの複数の層が硬化し始めており、各パネル９２は、典型的な実施形態ではウォータージェットカッターである切断デバイス９８によって互いから引き離される。移動ブレードを含む、他の切断デバイスは、本発明のパネル組成において適度の鋭さを持つ縁を形成できるのであれば、この作業には適していると考えられる。切断デバイス９８は、所望の長さを有するパネルが生産されるようにライン１０及びフレーム１２に相対的に配置されるが、これは図１に示されている表現と異なる場合がある。キャリアウェブ１４の速度は、比較的遅いので、切断デバイス９８は、ウェブ１４の移動の方向に垂直に切断するように取り付けることが可能である。生産速度が高速化する場合、このような切断デバイスは、ウェブ移動方向に対しある角度をなすように生産ライン１０に取り付けられることが知られている。切断後、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に、これ以降の取り扱い、梱包、保管、及び／又は出荷のため積み重ねられる。
[0150]生産ライン１０は、十分な繊維チョッピングステーション３６、６６、８２、スラリー供給ステーション４４、７８、及び埋め込みデバイス７０、８６を備え、少なくとも４つの層７７、８０、８８、及び９０（図２）を生産する。追加層は、生産ライン１０に関して上で説明されているようにステーションの反復により形成されうる。
[0151]ＳＣＰパネル９２を作成した後、パネルの下側１０２又は底面は、成形デバイス９４による係合の後でも上側又は上面９６より滑らかになっている場合がある。いくつかの場合に、パネル９２の用途によっては、滑らかな面と比較的粗い面とを有することが好ましい場合がある。しかし、他の用途では、面９６、１０２の両方が滑らかであるボードを有することが望ましい場合がある。滑らかなきめは、スラリーと滑らかなキャリア１４又はキャリアウェブ２６との接触によって生じる。
[0152]両面又は両側が滑らかなＳＣＰパネルを得るために、上面と下面９６、１０２は両方とも、２００６年１１月１日に出願した「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ ＷＩＴＨ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＦＩＢＥＲ ＣＯＮＴＥＮＴ」という表題の米国特許出願第１１／５９１，７９３号明細書で開示されているようにキャリア１４又はリリースウェブ２６に当たる形で形成されうる。
[0153]他の代替え方法（図に示されていない）では、一方又は両方の面若しくは側９６、１０２をサンディングする。
[0154]本発明の他の特徴は、繊維３０、６８がパネル全体に均一に分散されるように、結果として得られるＳＣＰパネル９２が形成されることである。これは、繊維の使用が比較的少なく、また比較的効率がよい、比較的強靱なパネルの生産を可能にすることが判明している。それぞれの層内のスラリーの体積に関する繊維の体積分率は、好ましくは、スラリー層７７、８０、８８、９０のほぼ１体積％から５体積％までの範囲内、好ましくは１．５体積％から３体積％までの範囲内となる。必要ならば、外層７７、９０は、内層８０、８８のいずれか又は両方に比べて大きな体積分率を有することがある。
代替えパネル生産ライン
[0155]スラリー４６全体に分散されている一定体積分率の緩い繊維を組み込むことは、所望のパネル強度を得るうえで重要なファクターである。したがって、このような繊維を組み込む効率の改善が望ましい。いくつかの場合に図１に示されているシステムは、十分な繊維体積分率を有するＳＣＰパネルを得るために過剰なくらいのスラリー層を必要とする。
[0155]スラリー４６全体に分散されている一定体積分率の緩い繊維を組み込むことは、所望のパネル強度を得るうえで重要なファクターである。したがって、このような繊維を組み込む効率の改善が望ましい。いくつかの場合に図１に示されているシステムは、十分な繊維体積分率を有するＳＣＰパネルを得るために過剰なくらいのスラリー層を必要とする。
[0156]そこで、１スラリー層当たり比較的大きな体積の繊維を組み込んだ高性能繊維強化ＳＣＰパネルを生産するために、代替えのＳＣＰパネル生産ライン又はシステムが、図６に例示され、全体として１３０で示されている。多くの場合、１パネル当たりの繊維レベル数を上げるには、このシステムを使用する。図１のシステムは、初期層の後に堆積されるスラリーのそれぞれの後続離散層内に繊維の単一離散層を堆積することを開示しているが、生産ライン１３０は、所望のパネル厚さを得るためにそれぞれの離散スラリー層内に複数の離散強化繊維層を積み上げる方法を含む。最も好ましくは、開示されているシステムは、１回の動作で、強化繊維の少なくとも２つの離散層をスラリーの個別の離散層内に埋め込む。離散強化繊維は、好適な繊維埋め込みデバイスを使用してスラリーの離散層内に埋め込まれる。
[0157]より具体的には、図６では、システム１３０内で使用され、図１のシステム１０と共有される構成要素は、同一の参照番号で指定され、それらの構成要素の上記説明は、ここでは適用可能であると考えられる。さらに、図６に関して説明されている装置は、改良して図１の装置と組み合わされるか、又は新しく製作されうると考えられる。
[0158]また、図６のシステム１３０は、２００６年１１月１日に出願した「ＭＵＬＴＩ−ＬＡＹＥＲ ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＨＩＧＨ ＳＴＲＥＮＧＴＨ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＰＡＮＥＬＳ ＷＩＴＨ ＥＮＨＡＮＣＥＤ ＦＩＢＥＲ ＣＯＮＴＥＮＴ」という表題の米国特許出願第１１／５９１，７９３号明細書の上部デッキ１０６を備えることができると考えられる。
[0159]代替えシステム１３０では、ＳＣＰパネル生産は、緩いチョップドファイバー３０の第１の層をウェブ２６上に堆積することで始まる。次に、スラリー供給ステーション、又はスラリー供給機４４が、離れた場所にある混合装置４７からスラリー４６の供給を受ける。
[0160]この生産ラインの混合装置４７及びスラリー４６は、図１の生産ライン１０で使用されるのと同じものである。
[0161]さらに、スラリー供給機４４は基本的に同じであり、主計量ロール４８及びニップ５２を形成するためのバックアップロール５０を含み、また側壁（図に示されていない）を有する。好適な層厚さは、約０．０５インチから０．３５インチ（０．１３〜０．９ｃｍ）までの範囲である。例えば、公称３／４インチ（１．９ｃｍ）の厚さの構造用パネルを製造する場合、４つの層が好ましいが、本発明のプロセスで生産される好ましい構造用パネルでは特に好ましいスラリー層の厚さは約０．２５インチ（０．６４ｃｍ）未満である。
[0162]図１及び６を参照すると、スラリー４６は、横方向に往復運動する、ケーブル駆動、流体動力ディスペンサー５８内に配置されたホース５６を通して供給機４４に送られる。したがって、ホース５６から流れるスラリーは、横方向往復運動で供給機４４に注ぎ込まれ、ロール４８、５０と側壁とによって定められるリザーバーを満たす。そこで、計量ロール４８の回転により、リザーバーからスラリー４６の層が引き出される。
[0163]システム１３０は、好ましくは、堆積又は計量ロール４８の上に載るスラリーを計量する上述の振動ゲート１３２を備える。振動することにより、ゲート１３２は、ヘッドボックス４４のコーナーに著しく溜まるのを防止し、振動を使用せずに供給されたのと比べてより均一な、またより厚い層のスラリーが得られる。
[0164]振動ゲート１３２を加えた場合でも、主計量ロール４８及びバックアップロール５０は、キャリア１４及びキャリアウェブ２６の移動の方向と同じ移動方向「Ｔ」に回転可能なように駆動され、各移動する外面上へのスラリー４６の早すぎる硬化が生じる可能性が最小になる。
[0165]主計量ロール４８の外面６２上のスラリー４６が、キャリアウェブ２６の方へ移動するときに、スラリー４６を主計量ロール４８から分離し、スラリー４６を移動ウェブ２６上に堆積する上述のバネバイアスドクターブレード１３４がもたらされる。ドクターブレード１３４は、キャリアウェブ２６の約１．５インチ以内まで下る直接経路でスラリー４６を供給し、これにより、スラリーの破られていないカーテンをウェブ又は成形ライン上に連続的に堆積することができるが、これは均質なパネルを生産するうえで重要である。
[0166]ゲート１３２及びドクターブレード１３４は、参照により本明細書に組み込まれている２００６年１１月１日に出願した「ＰＲＯＣＥＳＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＦＥＥＤＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という表題の同一出願人による同時係属米国特許出願第１１／５５５，６４７号明細書でさらに詳しく説明されている。
[0167]第２のチョッパーステーション又は装置６６は、好ましくはチョッパー３６と同一であり、繊維６８の第２の層をスラリー４６上に堆積するために供給機４４の下流に配置されている。チョッパー装置６６は、チョッパー３６に材料を供給する同じラック３１から供給されるコード３４とすることができる。しかし、別のラック３１をそれぞれの個別チョッパーに供給することも可能であると考えられる。
[0168]次に、図６を再び参照すると、全体として１３６と指定され、シャフト１３８及びディスク１４０を有する埋め込みデバイスは、スラリー４６及び生産ライン１３０の移動キャリア１４と動作可能な関係を持つように配置され、繊維３０、６８の第１及び第２の層をスラリー４６に埋め込む。
[0169]図６に示されているように、スラリー４６のそれぞれの層について繊維３０、６８の複数の層の本発明のシステム１３０を実装するために、追加のチョッピングステーション１４２を備え、これにより、埋め込みデバイス１３６と後続のスラリー供給機ボックス７８との間のスラリー上に繊維の下層を堆積し、スラリー４６のそれぞれの層について、繊維３０、６８がスラリーの堆積前（繊維の下層）及びスラリーの堆積後（繊維の上層）に堆積されるようにする。これは、著しく多くの繊維をスラリーに導入することを可能にし、それに応じて結果として得られるＳＣＰパネルの強度を高めることがわかっている。好ましい生産ラインでは、スラリーと繊維の組み合わされた全部で４つの層を形成し、これにより、ＳＣＰパネル９２を形成する。
[0170]図６に示されているように、本発明の平滑デバイス１６０は、第２のスラリー堆積ステーション７８の後、並びに第２の上層繊維チョッパー８２及び第２の埋め込みデバイス１３６の前に取り付けられ、これにより、繊維の他の層が加えられる前に硬化性スラリーを繊維上に均一に広げることができる。平滑デバイス１６０は、空気の細孔を回避し、最終パネル用にスラリーレベルを均一に保つために硬化性スラリーの複数の層のそれぞれに加えられた繊維の量が増えることを考慮すると図６のプロセスでは特に重要である。
[0171]図に示されていないけれども、平滑デバイス１６０が第２のスラリー堆積ステーション７８と第２の上層ファイバーチョッパー８２との間に備えられ、また第３のスラリー堆積ステーション７８と図１の第３の上層ファイバーチョッパー１４２との間に備えられている場合にもよい結果が得られる。必要ならば、スラリー堆積ステーションの後に平滑デバイス１６０を使用することができる。
[0172]上述のように繊維埋め込み硬化性スラリーの４つの層を配置した後、パネル９２の上面９６を整形又は滑らかにするために平滑デバイス又は振動シュラウド１４４などの任意選択の成型デバイスがフレーム１２に備えられる。スラリー４６に振動を与えることにより、平滑デバイス１４４は、パネル９２全体にわたって繊維３０、６８を分散させやすくなり、より均一な上面９６が形成される。平滑デバイス１４４は、取り付けスタンド、取り付けスタンドに固定される軟質シート１４８、シート１４８の幅方向に延びる補強部材、及びシート１４８を振動させるため補強部材（図に示されていない）上に好ましくは配置される振動発生機を備える。
[0173]上述のように、本発明の重要な特徴は、パネル９２が、硬化すると一体化した繊維強化塊を形成する複数の層７７、８０、８８、９０を有する。それぞれの層内の繊維の存在及び配置が、以下で開示され、説明されているようにいくつかの所望のパラメータによって制御され、それらのパラメータの範囲内に維持されるとした場合、本発明のプロセスによって生産されるパネル９２の層剥離を行うことは事実上不可能である。
[0174]それぞれの個別離散スラリー層とともに強化繊維の２つの離散層を使用することで、以下の利点が得られる。第１に、スラリー層に組み込まれる全量の繊維を２つ以上の離散繊維層に分割することで、それぞれの離散繊維層内の繊維の各量が低減される。個別離散繊維層内の繊維の量を減らすことで、スラリー層中への繊維の埋め込みの効率が高まる。次いで、繊維埋め込み効率が改善されると、繊維とセメント材料との間に優れた界面接着及び機械的相互作用がもたらされる。
[0175]次に、強化繊維の複数の離散層を利用することにより、さらに多くの強化繊維をそれぞれのスラリー層に組み込むことができる。これは、繊維をスラリー層に埋め込むことが簡単かどうかは離散繊維層内の繊維の全表面積に依存することがわかったという研究成果によるものである。繊維をスラリー層中に埋め込む作業は、離散繊維層中の繊維の量が増えるにつれ次第に難しくなっていくが、スラリー層に埋め込まれる繊維の表面積が増大するからである。離散繊維層中の繊維の全表面積が臨界値に達すると、スラリー層中への繊維の埋め込みは、ほぼ不可能になることがわかった。これは、スラリーの離散層に組み込むことが成功する繊維の量の上限を定める。離散スラリー層に組み込まれる全量の繊維が与えられた場合、複数の離散繊維層を使用することで、それぞれの離散繊維層中の繊維の全表面積が減少する。このように繊維表面積が減少すると（複数の離散繊維層を使用することでもたらされる）、スラリーの離散層に埋め込むことに成功する繊維の全量を増やす機会が生じる。
[0176]それに加えて、複数の離散繊維層を使用することで、パネルの厚さ分を通して繊維を分散させることに関して非常に大きな柔軟性が得られる。所望の目的が達成されるように、個別離散繊維層中の繊維の量を変化させることができる。その結果の「サンドイッチ」構造の形成は、存在する離散繊維層の数が増えることで大幅に容易になる。パネルのスキン部分の近くで繊維層中の繊維の量が多く、パネルのコア部分の近くで繊維層中の繊維が少ない繊維層を使用するパネル構成は、生産物の強度とコスト最適化の両方の観点から特に好ましいものである。
[0177]定量的な面に関して、繊維及びスラリー層の数、パネル内の繊維の体積分率、及びそれぞれのスラリー層の厚さ、及び繊維より糸の直径の、繊維埋め込み効率に対する影響が調査され、本発明のシステム１３０の一部として確定された。２つの離散繊維層と１つの離散スラリー層を伴う場合に対する投影繊維表面積率の概念の数理処理が以下で導入され、導出される。離散繊維層の投影繊維表面積率が値１．０を超える場合には、スラリー層中に繊維を埋め込むことが事実上不可能であることが判明した。投影繊維表面積率が１．０未満である場合に繊維を埋め込むことはできるけれども、投影繊維表面積率が０．６５未満のときに最良の結果が得られる。投影繊維表面積率が０．６５〜１．００までの範囲である場合、繊維埋め込みの効率及び容易さは、０．６５での最良の繊維埋め込みと１．００での最悪の繊維埋め込みとで異なる。この分率を考慮する他の方法では、スラリーの表面の約６５％が繊維で覆われている。これは、さらに、参照により本明細書に組み込まれている２００６年１１月１日に出願した米国特許出願第１１／５５５，６６１号明細書で説明されている。
[0178]以下の値をとるものとする。
ｖｔ＝基本繊維スラリー層の全体積
ｖｆ，ｌ＝全繊維体積／層
ｖｆ１＝基本繊維スラリー層の離散繊維層１中の繊維の体積
ｖｆ２＝基本繊維スラリー層の離散繊維層２中の繊維の体積
ｖｓ，ｌ＝基本繊維スラリー層中のスラリーの体積
Ｖｔ，ｌ＝基本繊維スラリー層中の繊維の全体積分率
ｄｆ＝個別繊維より糸の直径
ｌｆ＝個別繊維より糸の長さ
ｔｌ＝スラリー及び繊維を含む個別の層の全厚
ｔｓ，ｌ＝基本繊維スラリー層中のスラリー層厚さ
Ｘｆ＝基本繊維スラリー層の層２繊維体積と層１繊維体積との比
ｎｆ，ｌ、ｎｆ１，ｌ、ｎｆ２，ｌ＝繊維層中の繊維の総数
繊維層１の投影繊維表面積率、
は、
で定義される。
ｖｔ＝基本繊維スラリー層の全体積
ｖｆ，ｌ＝全繊維体積／層
ｖｆ１＝基本繊維スラリー層の離散繊維層１中の繊維の体積
ｖｆ２＝基本繊維スラリー層の離散繊維層２中の繊維の体積
ｖｓ，ｌ＝基本繊維スラリー層中のスラリーの体積
Ｖｔ，ｌ＝基本繊維スラリー層中の繊維の全体積分率
ｄｆ＝個別繊維より糸の直径
ｌｆ＝個別繊維より糸の長さ
ｔｌ＝スラリー及び繊維を含む個別の層の全厚
ｔｓ，ｌ＝基本繊維スラリー層中のスラリー層厚さ
Ｘｆ＝基本繊維スラリー層の層２繊維体積と層１繊維体積との比
ｎｆ，ｌ、ｎｆ１，ｌ、ｎｆ２，ｌ＝繊維層中の繊維の総数
繊維層１の投影繊維表面積率、
は、
で定義される。
[0179]繊維層１の投影繊維表面積率、
は、
のように導くことができる。
は、
のように導くことができる。
[0180]同様に、繊維層２の投影繊維表面積率、
は、
のように導くことができる。
は、
のように導くことができる。
[0181]式２及び３は、パラメータである投影繊維表面積率
が変数である全繊維体積分率Ｖｆ，ｌのほかに複数の他の変数にも依存していることを示している。これらの変数は、繊維より糸の直径、離散スラリー層の厚さ、及び個別離散繊維層中の繊維の量（割合）である。
が変数である全繊維体積分率Ｖｆ，ｌのほかに複数の他の変数にも依存していることを示している。これらの変数は、繊維より糸の直径、離散スラリー層の厚さ、及び個別離散繊維層中の繊維の量（割合）である。
[0182]実験の観察結果から、セメントスラリー層上に配置された繊維網の層の埋め込み効率が、パラメータ「投影繊維表面積率」の関数となっていることが確認される。投影繊維表面積率が小さければ小さいほど、スラリー層中に繊維層を埋め込みやすいことがわかった。良好な繊維埋め込み効率についての理由は、投影繊維表面積率が減少すると繊維網の層中の空き領域の程度又は多孔率が増大するという事実で説明できる。利用可能な空き領域が多ければ、繊維網の層に対するスラリーの貫通は強まるが、これは繊維埋め込み効率が増大することであると言い換えられる。
[0183]したがって、よい繊維埋め込み効率を達成するために、目的関数は、繊維表面積率をある臨界値以下に保つことであるとなる。よい繊維埋め込み効率を達成するように、式１の中に表れている１つ又は複数の変数を変化させることによって投影繊維表面積率を手直しすることができることに留意されたい。
[0184]投影繊維表面積率の大きさに影響を及ぼす異なる変数が識別されており、よい繊維埋め込み効率が達成されるように「投影繊維表面積率」の大きさを手直しするアプローチが提案されている。これらのアプローチは、明確に区別できる繊維及びスラリー層の数、明確に区別できるスラリー層の厚さ、及び繊維より糸の直径のうちの１つ又は複数の変数を変化させて投影繊維表面積率を臨界閾値より低い値に保持することを伴う。
[0185]この基本作業に基づき、投影繊維表面積率の好ましい大きさ
は、以下のようになることが発見された。
好ましい投影繊維表面積率
最も好ましい投影繊維表面積率
は、以下のようになることが発見された。
好ましい投影繊維表面積率
最も好ましい投影繊維表面積率
[0186]設計パネル繊維体積分率Ｖｆ、例えば、それぞれのスラリー層中の繊維体積含有率が１〜５％の場合、投影繊維表面積率の前述の好ましい大きさは、明確に区別できる繊維層の総数、明確に区別できるスラリー層の厚さ、及び繊維より糸直径のうちの１つ又は複数の変数を手直しすることによって得られる。特に、投影繊維表面積率の好ましい大きさが得られる変数に対する望ましい範囲は、以下のとおりである。
明確に区別できるスラリー層の厚さ、ｔｓ，ｌ
明確に区別できるスラリー層の好ましい厚さ、ｔｓ，ｌ ≦０．３５インチ
明確に区別できるスラリー層のより好ましい厚さ、ｔｓ，ｌ ≦０．２５インチ
明確に区別できるスラリー層の最も好ましい厚さ、ｔｓ，ｌ ≦０．１５インチ
繊維より糸直径、ｄｆ
好ましい繊維より糸直径、ｄｆ ≧３０ｔｅｘ
最も好ましい繊維より糸直径、ｄｆ ≧７０ｔｅｘ
明確に区別できるスラリー層の厚さ、ｔｓ，ｌ
明確に区別できるスラリー層の好ましい厚さ、ｔｓ，ｌ ≦０．３５インチ
明確に区別できるスラリー層のより好ましい厚さ、ｔｓ，ｌ ≦０．２５インチ
明確に区別できるスラリー層の最も好ましい厚さ、ｔｓ，ｌ ≦０．１５インチ
繊維より糸直径、ｄｆ
好ましい繊維より糸直径、ｄｆ ≧３０ｔｅｘ
最も好ましい繊維より糸直径、ｄｆ ≧７０ｔｅｘ
[0187]次に図２を参照すると、ＳＣＰパネル９２の断片は、繊維とスラリーから作られている。スラリーのセメント部分は、６５重量％のα硫酸カルシウム半水和物、２２重量％のタイプＩＩＩポルトランドセメント、１２重量％のシリカフューム、及び１重量％の消石灰を含む。スラリーの液体部分は、９９．１９重量％の水及び０．８１重量％のＷ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ ａｎｄ Ｃｏ社のＡＤＶＡＣＡＳＴ流動化剤を含む。液体セメント重量比は、０．５５であり、骨材（ＥＸＴＥＮＤＯＳＰＨＥＲＥＳ ＳＧ微小球）：セメント重量比は、０．４４５であった。
[0188]スラリーは、本発明のシステムを使用し本発明のプロセスに従って生産されたが、これは、４つのスラリー層７７、８０、８８、及び９０を有するものとして示されている。このパネルは、本発明のシステムを使用して生産されたパネル９２が１つ又は複数の層を持つことができるという点で、例としてのみ考えるべきである。上記の数学的関係を用いることにより、スラリー層７７、８０、８８、及び９０は、異なる繊維体積分率を有することができる。例えば、スキン又は表面の層７７、９０は、５％の指定繊維体積分率Ｖｆを有するが、内部の層８０、８８は２％の指定Ｖｆを有する。これにより、外側強度が高められたパネルと、比較的強度の弱い内部コアが得られるが、これは特定の用途において、又はコスト面の理由で繊維の節約につながり、望ましいと思われる。層の数が変わりうるので、繊維体積分率Ｖｆは用途に合わせて層７７、８０、８８、９０の間で変えることができると考えられる。
[0189]さらに、繊維含有物の修正も、スラリー層毎に行える。例えば、繊維体積分率Ｖｆが５％である場合、例えば繊維層１は適宜、３％の指定スラリー体積分率を有し、繊維層２は適宜、２％の指定繊維体積分率を有する。したがって、Ｘｆは３／２となる。
[0190]パネルが図６のシステムを使用して製造される結果は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている２００６年１１月１日に出願した「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＥＴ ＭＩＸＩＮＧ ＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳ ＳＬＵＲＲＹ ＦＯＲ ＦＩＢＥＲ−ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ ＣＥＭＥＮＴ ＰＡＮＥＬＳ」という表題の米国特許第１１／５５５，６５５号明細書の本文と表１で説明されている。
[0191]本発明のシステム１３０では、それぞれが固有の繊維表面積率を有する繊維層の数を増やすことにより、スラリーの層を多数必要とすることなくそれぞれのスラリー層に加える繊維を増やすことができる。上記のプロセスを使用すると、パネル９２は、従来のパネルと同じ厚さを持ち、同じ直径の同じ数の繊維を含みながら、スラリー層の数を減らすことができる。したがって、その結果得られるパネル９２は、強度を高めた層を有するが、使用するエネルギー及び資本設備が少なくて済み生産ラインを短縮できるため、生産コストが下がる。
ＳＣＰパネルの配合
[0192]様々な硬化性スラリーが考えられるが、本発明は、特に構造用セメントパネルの生産に使用するように設計されている。そのようなものとして、スラリーは、好ましくは、様々な量のポルトランドセメント、石膏、骨材、水、硬化促進剤、可塑剤、発泡剤、充填剤、及び／又は当技術分野でよく知られている他の材料で作られる。上記のうちのいくつかを排除すること又は他のものを追加することを含めて、これらの材料の相対量は、用途にふさわしいように変えることができる。チョップドファイバー１８の供給物は、好ましい実施形態ではチョッピングされたグラスファイバー繊維であり、これを移動スラリーウェブ１６上に落とすか、又はまき散らす。
[0192]様々な硬化性スラリーが考えられるが、本発明は、特に構造用セメントパネルの生産に使用するように設計されている。そのようなものとして、スラリーは、好ましくは、様々な量のポルトランドセメント、石膏、骨材、水、硬化促進剤、可塑剤、発泡剤、充填剤、及び／又は当技術分野でよく知られている他の材料で作られる。上記のうちのいくつかを排除すること又は他のものを追加することを含めて、これらの材料の相対量は、用途にふさわしいように変えることができる。チョップドファイバー１８の供給物は、好ましい実施形態ではチョッピングされたグラスファイバー繊維であり、これを移動スラリーウェブ１６上に落とすか、又はまき散らす。
[0193]好ましくは本発明のプロセスに従って構造用セメントパネル（ＳＣＰ）を製造するために使用される構成要素は、水硬性セメント、α硫酸カルシウム半水和物、シリカフュームなどの活性ポゾラン、石灰、セラミック微小球、耐アルカリ性グラスファイバー、流動化剤（例えば、ポリナフタレンスルホナートのナトリウム塩）、及び水である。典型的には、水硬性セメントとα硫酸カルシウム半水和物の両方が存在する。複合材の長期間耐久性は、α硫酸カルシウム半水和物がシリカフュームとともに存在していない場合に損なわれる。水／水分耐久性は、ポルトランドセメントが存在しない場合に損なわれる。少量の硬化促進剤及び／又は硬化遅延剤を組成物に加えて、緑色（つまり、未硬化）材料の硬化特性を制御することができる。典型的な、限定しない添加剤としては、塩化カルシウムなどの水硬性セメント用の硬化促進剤、石膏などのα硫酸カルシウム半水和物用の硬化促進剤、ＤＴＰＡ（ジエチレントリアミン五酢酸）、酒石酸又は酒石酸のアルカリ塩（例えば、酒石酸カリウム）などの硬化遅延剤、グリコールなどの収縮低減剤、及び巻き込まれた空気が挙げられる。
[0194]本発明のパネルは、耐アルカリ性グラスファイバー及び軽量充填剤、例えば、微小球が均一に分散している連続相を含む。連続相は、反応性粉体の水性混合溶媒、つまり、水硬性セメント、α硫酸カルシウム半水和物、ポゾラン、及び石灰の混合物、好ましくは流動化剤及び／又は他の添加剤を含むものが硬化した結果生じる。
[0195]本発明の反応性粉体の乾燥重量に基づく反応性粉体（無機粘結剤）、例えば、水硬性セメント、α硫酸カルシウム半水和物、ポゾラン、及び石灰の実施形態の典型的な重量比率は、表Ａに示されている。表Ｂは、本発明の組成物中の反応性粉体、軽量充填剤、及びグラスファイバーの典型的範囲をまとめたものである。
[0196]石灰は、本発明のすべての配合において必要というわけではないが、石灰を加えると、優れたパネルができあがることが判明しており、通常は、約０．２重量％より多い量を加える。したがって、ほとんどの場合において、反応性粉体中の石灰の量は、約０．２〜３．５重量％である。
[0197]ＳＣＰパネルの第１の実施形態では、組成物の乾燥成分は、反応性粉体（つまり、水硬性セメント、α硫酸カルシウム半水和物、ポゾラン、及び石灰の混合物）、セラミック微小球、及び耐アルカリ性グラスファイバーであり、組成物の湿潤成分は、水と流動化剤である。乾燥成分と湿潤成分とを組み合わせて、本発明のパネルを生産する。セラミック微小球は、パネルの厚さ全体にわたって均一に分散される。本発明のパネルは、乾燥成分の全重量のうち、約４９〜５６重量％の反応性粉体、３５〜４２重量％のセラミック微小球、及び７〜１２重量％の耐アルカリ性グラスファイバーから形成される。広い範囲では、本発明のパネルは、全乾燥成分のうち３５〜５８重量％の反応性粉体、３４〜４９重量％の軽量充填剤、例えば、セラミック微小球、及び６〜１７重量％の耐アルカリ性グラスファイバーから形成される。乾燥成分に加えられる水と流動化剤の量は、特定の製造プロセスの処理に関して考慮すべき条件を満たすのに必要な所望のスラリー流動性をもたらせば十分である。水の標準添加率は、反応性粉体の重量の３５〜６０％の範囲内であり、流動化剤については、反応性粉体の重量の１〜８％の範囲内である。
[0198]グラスファイバーは、約５〜２５ミクロン（マイクロメートル）、好ましくは約１０〜１５ミクロン（マイクロメートル）までの直径を有する単繊維である。単繊維は、典型的には、組み合わされて１００本の長繊維より糸にされ、これは約５０本のより糸の粗糸に束ねられうる。グラスファイバーの長さは、典型的には、約０．２５〜１若しくは２インチ（６．３〜２５若しくは５０ｍｍ）又は約１〜２インチ（２５〜５０ｍｍ）、及び広い範囲では、約０．２５〜３インチ（６．３〜７６ｍｍ）となる。繊維は、ランダムな方向を有し、パネルの平面内で等方的力学的挙動を示す。
[0199]ＳＣＰパネルの第２の実施形態は、パネルの厚さ全体にわたって均一に分散されているセラミック及びガラスの微小球の混合物を含む。したがって、ＳＣＰパネルの第２の実施形態では、組成物の乾燥成分は、反応性粉体（水硬性セメント、α硫酸カルシウム半水和物、ポゾラン、及び石灰）、セラミック微小球、ガラス微小球、及び耐アルカリ性グラスファイバーであり、組成物の湿潤成分は、水と流動化剤である。乾燥成分と湿潤成分とを組み合わせて、本発明のパネルを生産する。パネル中のガラス微小球の体積分率は、典型的には、乾燥成分の全体積の７〜１５％の範囲内である。本発明のパネルは、乾燥成分の全重量のうち、約５４〜６５重量％の反応性粉体、２５〜３５重量％のセラミック微小球、０．５〜０．８重量％のガラス微小球、及び６〜１０重量％の耐アルカリ性グラスファイバーから形成される。広い範囲では、本発明のパネルは、全乾燥成分に基づき、約４２〜６８重量％の反応性粉体、２３〜４３重量％の軽量充填剤、例えば、セラミック微小球、０．２〜１．０重量％のガラス微小球、及び５〜１５重量％の耐アルカリ性グラスファイバーから形成される。乾燥成分に加えられる水と流動化剤の量は、特定の製造プロセスの処理に関して考慮すべき条件を満たすのに必要な所望のスラリー流動性をもたらすように調整される。水の標準的添加率は、反応性粉体の重量の３５〜７０％までの範囲であるが、水対反応性粉体の比を使用してパネル密度を下げ、切削性を向上させることが望ましい場合には、６０％を超え最大７０％まで（水と反応性粉体の重量比は０．６／１対０．７／１）、好ましくは６５％から７５％までとすることが可能である。流動化剤の量は、反応性粉体の重量の１〜８％までの範囲である。グラスファイバーは、約５〜２５ミクロン（マイクロメートル）、好ましくは約１０〜１５ミクロン（マイクロメートル）までの直径を有する単繊維である。これらは、典型的には、上述のようにより糸と粗糸に束ねられる。グラスファイバーの長さは、典型的には、約１〜２インチ（２５〜５０ｍｍ）、広い範囲では、約０．２５〜３インチ（６．３〜７６ｍｍ）である。これらの繊維は、ランダムな方向を有し、パネルの平面内で等方的力学的挙動を示す。
[0200]ＳＣＰパネルの第３の実施形態では、外層（複数可）が改善されたクギ打ち性（締め付け能力）／切削性を有するパネル内の多層構造が形成される。これは、外層（複数可）内の水対セメント比を高めること、及び／又は充填剤の量を変えること、及び／又はパネルが不燃性を保つ十分な小ささの一定量のポリマー微小球を加えることにより達成される。パネルのコアは、典型的には、層厚さ全体にわたって均一に分散されているセラミック微小球、又はその代わりに、セラミック微小球、ガラス微小球、及びフライアッシュセノスフィアのうちの１つ又は複数の混合物を含む。
[0201]本発明で使用されるＳＣＰパネルのこの実施形態のコア層の乾燥成分は、反応性粉体（典型的には、水硬性セメント、α硫酸カルシウム半水和物、ポゾラン、及び石灰）、軽量充填剤粒子（典型的には、セラミック微小球だけ、又はセラミック微小球、ガラス微小球、及びフライアッシュセノスフィアのうちの１つ又は複数の微小球などの微小球）、及び耐アルカリ性グラスファイバーであり、またコア層の湿潤成分は、水と流動化剤である。乾燥成分と湿潤成分とを組み合わせて、本発明のパネルのコア層を生産する。本発明のパネルのコアは、好ましくは、乾燥成分の全重量のうち、約４９〜５６重量％の反応性粉体、３５〜４２重量％の中空セラミック微小球、及び７〜１２重量％の耐アルカリ性グラスファイバー、又はその代わりに、約５４〜６５重量％の反応性粉体、２５〜３５重量％のセラミック微小球、０．５〜０．８重量％のガラス微小球又はフライアッシュセノスフィア、及び６〜１０重量％の耐アルカリ性グラスファイバーから形成される。広い範囲では、ＳＣＰパネルのこの実施形態のパネルのコア層は、典型的には、全乾燥成分に基づき約３５〜５８重量％の反応性粉体、３４〜４９重量％の軽量充填剤、例えば、セラミック微小球、及び６〜１７重量％の耐アルカリ性グラスファイバー、又はその代わりに、約４２〜６８重量％の反応性粉体、２３〜４３重量％のセラミック微小球、最大１．０重量％までの、好ましくは０．２〜１．０重量％の他の軽量充填剤、例えば、ガラス微小球又はフライアッシュセノスフィア、及び５〜１５重量％の耐アルカリ性グラスファイバーによって形成される。乾燥成分に加えられる水と流動化剤の量は、特定の製造プロセスの処理に関して考慮すべき条件を満たすのに必要な所望のスラリー流動性をもたらすように調整される。水の標準的添加率は、反応性粉体の重量の３５〜７０％の範囲であるが、水対反応性粉体の比を使用してパネル密度を下げ、クギ打ち性を向上させることが望ましい場合には、６０％を超え最大７０％までであり、流動化剤の標準的添加率は、反応性粉体の重量の１〜８％までの範囲である。水対反応性粉体の比が調整される場合、本発明のパネルに所望の特性を加えるためにスラリー組成が調整される。
[0202]一般的に、ポリマー微小球がない場合と、ポリマー繊維がない場合があるが、その場合、ＳＣＰパネルは可燃性になる。
[0203]ＳＣＰパネルのこの実施形態の外層（複数可）の乾燥成分は、反応性粉体（典型的には、水硬性セメント、α硫酸カルシウム半水和物、ポゾラン、及び石灰）、軽量充填剤粒子（典型的には、セラミック微小球だけ、又はセラミック微小球、ガラス微小球、及びフライアッシュセノスフィアのうちの１つ又は複数の微小球などの微小球）、及び耐アルカリ性グラスファイバーであり、また外層（複数可）の湿潤成分は、水と流動化剤である。乾燥成分と湿潤成分とを組み合わせて、本発明のパネルの外層を形成する。ＳＣＰパネルのこの実施形態のパネルの外層（複数可）では、パネルへの締め付け及び間引き能力が向上するように水の量が選択される。本発明のパネルの外層（複数可）は、好ましくは、乾燥成分の全重量のうち、約５４〜６５重量％の反応性粉体、２５〜３５重量％のセラミック微小球、０〜０．８重量％のガラス微小球、及び６〜１０重量％の耐アルカリ性グラスファイバーから形成される。広い範囲では、本発明のパネルの外層は、全乾燥成分に基づき、約４２〜６８重量％の反応性粉体、２３〜４３重量％のセラミック微小球、最大１．０重量％までのガラス微小球（及び／又はフライアッシュセノスフィア）、及び５〜１５重量％の耐アルカリ性グラスファイバーから形成される。乾燥成分に加えられる水と流動化剤の量は、特定の製造プロセスの処理に関して考慮すべき条件を満たすのに必要な所望のスラリー流動性をもたらすように調整される。水の標準的添加率は、反応性粉体の重量の３５〜７０％の範囲であり、特に、水対反応性粉体の比がパネル密度を下げ、クギ打ち性を向上させるように調整される場合に６０％を超え最大７０％までであり、流動化剤の標準的添加率は、反応性粉体の重量の１〜８％までの範囲である。外層（複数可）の好ましい厚さは、１／３２〜４／３２インチ（０．８〜３．２ｍｍ）までの範囲であり、外層の厚さは、１つだけ使用される場合に、パネルの全厚の３／８未満となる。
[0204]ＳＣＰパネルのこの実施形態のコアと外層（複数可）の両方において、グラスファイバーは、約５〜２５ミクロン（マイクロメートル）、好ましくは１０〜１５ミクロン（マイクロメートル）までの直径を有する単繊維である。これらの単繊維は、典型的には、上述のようにより糸と粗糸に束ねられる。長さは、典型的には、約１〜２インチ（２５〜５０ｍｍ）、広い範囲では、約０．２５〜３インチ（６．３〜７６ｍｍ）である。繊維配向は、ランダムであり、パネルの平面内で等方的力学的挙動を示す。
[0205]本発明は、さらに、１立方フィート当たり６５〜９０ポンドの密度を有し、フレーミングに固定されるときに剪断荷重に耐えることができ、水性混合溶媒が硬化した結果として生じる連続相のコア層であって、水性混合溶媒が硬化した結果として生じる連続相は無水ベースで３５〜７０重量％の反応性粉体、２０〜５０重量パーセントの軽量充填剤、及び５〜２０重量％のグラスファイバーを含み、この連続相はグラスファイバーで強化され、軽量充填剤粒子を含み、軽量充填剤粒子は０．０２〜１．００までの粒子比重及び約１０〜５００ミクロン（マイクロメートル）の平均粒子サイズを有する、コア層と、無水ベースで３５〜７０重量％の反応性粉体、２０〜５０重量パーセントの軽量充填剤、及び５〜２０重量％のグラスファイバーを含む水性混合溶媒が硬化した結果として生じる他の各連続相の少なくとも１つの外層であって、連続相はグラスファイバーで強化され、軽量充填剤粒子を含み、軽量充填剤粒子は内層のそれぞれの対向する側で０．０２〜１．００までの粒子比重及び約１０〜５００ミクロン（マイクロメートル）までの平均粒子サイズを有し、グラスファイバーのパーセンテージが内層に比べて高くなっている少なくとも１つの外層とを含む多層パネルの第４の実施形態を含む。
[0206]本発明のスラリー平滑デバイスの有効性に関する実験による評価を実施した。これの目的は、設計厚さのパネルを生産するために複数の明確に区別できる繊維及びスラリー層を積み上げることにより図６に示されているのと同様の商業生産ラインでパネルを製造することで達成された。図６に示されているような、第２のスラリーヘッドボックスステーションの後、また次のファイバーチョッパーステーション及び第２の埋め込みデバイスステーションの前の提案されているスラリー平滑デバイスの性能を、２００６年１１月１日に出願した同時係属米国特許出願第１１／５５５，６６１号明細書で開示されているように、多数スラリー及びチョップドファイバー層内の最後の埋め込みステーションの後にある１つの浮いているスクリードプレート又はシュラウドのみが使用される従来の生産ラインと比較した。大きなサイズの欠陥（図８及び９）とともに小さなエアーホール（図１０）から生じる小さなサイズであるがそれでも有意な欠陥の結果を、図７の本発明の本質的に無欠陥のパネルと比較したところ、本発明のプロセス及び平滑デバイスの利点が実証された。しかし、３つ又は４つのマルチステージプロセスにおける第２のスラリー堆積ステーションの後に１つのスラリー平滑デバイスのみを使用して作られたパネルは、図７に示されているように、ＳＣＰパネルの品質管理標準の条件を満たしているという点で商業的に受け入れ可能である。図７の気泡によるたとえピンホールサイズの欠陥であっても存在するならば、マルチステージパネル生産ラインの第３及び／又は第４のスラリー堆積ステーションの後に１つ又は複数の追加平滑デバイス１６０を適宜使用することで取り除くことができる。実験による評価の詳細は以下のとおりである。
配合実施例
[0207]上記の表Ａ及びＢに示されている標準のＳＣＰ配合は、すべてのパネルの製造に使用された。使用された反応性粉体は、ＡＳＴＭタイプＩＩＩポルトランドセメント、α半水和物、シリカフューム、及び石灰の混合物であった。材料／パネル密度を低減するために軽量充填剤として中空セラミック球が使用された。減水剤としてポリナフタレンスルホナートタイプの流動化剤が使用された。ＮＥＧ ＡＲＧ−１０３（Ｎｉｐｐｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａから調達）指定の連続する粗糸からチョッピングされた耐アルカリ性グラスファイバーが、強化繊維として使用された。この連続する粗糸については、粗糸のテックスは２５００、より糸のテックスは８０であった。それぞれの繊維より糸は、耐アルカリ性グラスファイバー単繊維２００本からなる集合体であった。使用した繊維の長さは、４０ｍｍであった。
[0207]上記の表Ａ及びＢに示されている標準のＳＣＰ配合は、すべてのパネルの製造に使用された。使用された反応性粉体は、ＡＳＴＭタイプＩＩＩポルトランドセメント、α半水和物、シリカフューム、及び石灰の混合物であった。材料／パネル密度を低減するために軽量充填剤として中空セラミック球が使用された。減水剤としてポリナフタレンスルホナートタイプの流動化剤が使用された。ＮＥＧ ＡＲＧ−１０３（Ｎｉｐｐｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｇｌａｓｓ Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａから調達）指定の連続する粗糸からチョッピングされた耐アルカリ性グラスファイバーが、強化繊維として使用された。この連続する粗糸については、粗糸のテックスは２５００、より糸のテックスは８０であった。それぞれの繊維より糸は、耐アルカリ性グラスファイバー単繊維２００本からなる集合体であった。使用した繊維の長さは、４０ｍｍであった。
[0208]本発明を実施する際に使用されるＳＣＰスラリーは、１立方フィート当たり約６０〜６５ポンドの標準的なグラスファイバー強化石膏ボードで使用される石膏ボードスラリーと比較した場合に１立方フィート当たり約７８〜８２ポンドの密度を有している。
[0209]標準的なグラスファイバー強化石膏ボードスラリーのグラスファイバー含有量は、ＳＣＰスラリーとかなり異なる。標準の５／８インチのグラスファイバー強化石膏スラリーは、約５〜６ポンドの繊維／ＭＳＦを含む。対照的に、ＳＣＰパネルは、約１８０〜２５０、又は２００〜２４０、例えば、２３０ポンドの繊維／ＭＳＦのグラスファイバー含有量を有する。グラスファイバーがスラリー中に均一に混合されているグラスファイバー強化石膏スラリーと異なり、ＳＣＰスラリー中のグラスファイバーは、キャリア上に堆積されるファイバーグラスのチョップドファイバーであり、ＳＣＰスラリーは、セメントスラリー層の下の繊維を崩したり、向き付けたりすることなく本発明の平滑デバイスによってチョップドファイバー上に広げられ、滑らかにされる。
[0210]以下の配合は、現在のパネル生産ラインで繊維強化セメントパネルを製造するために使用される配合に特有である。
スラリーのセメント部分は、約６５重量％のα硫酸カルシウム半水和物、約２２重量％のタイプＩＩＩポルトランドセメント、約１２重量％のシリカフューム、及び１重量％の消石灰を含む。スラリーの液体部分は、約９９．２重量％の水及び約０．８重量％のＷ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ ａｎｄ Ｃｏ社のＡＤＶＡＣＡＳＴ流動化剤を含む。液体：セメント重量比は、約０．５５：１であり、骨材（ＥＸＴＥＮＤＯＳＰＨＥＲＥＳ ＳＧ中空セラミック微小球）：セメント重量比は、約０．４４５：１であった。
スラリーのセメント部分は、約６５重量％のα硫酸カルシウム半水和物、約２２重量％のタイプＩＩＩポルトランドセメント、約１２重量％のシリカフューム、及び１重量％の消石灰を含む。スラリーの液体部分は、約９９．２重量％の水及び約０．８重量％のＷ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ ａｎｄ Ｃｏ社のＡＤＶＡＣＡＳＴ流動化剤を含む。液体：セメント重量比は、約０．５５：１であり、骨材（ＥＸＴＥＮＤＯＳＰＨＥＲＥＳ ＳＧ中空セラミック微小球）：セメント重量比は、約０．４４５：１であった。
例示的な結果
[0211]繊維埋め込みデバイスは、繊維強化セメントパネルを生産するために、繊維網の明確に区別できる層をスラリーの明確に区別できる層内に効果的に埋め込まなければならない。
[0211]繊維埋め込みデバイスは、繊維強化セメントパネルを生産するために、繊維網の明確に区別できる層をスラリーの明確に区別できる層内に効果的に埋め込まなければならない。
[0212]望ましい生産物とするために、ＵＳＧ’ｓ ＦＯＲＴＡＣＲＥＴＥ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ １４−０７−００１の４ページに、現在の「外観判定基準及びスラリー拡散のためのＳＣＰパネル生産オンライン観察のための試験頻度：
スラリー拡散定義：ボードの場において視覚的に明白な均一で連続的なスラリーヘッドボックス出力。場又は縁に、視覚的に顕著なふつうと違うスラリー分布又はパターンが存在していてはならない。不合格判定基準：そのような特性を有するパネルは、保留にされなければならず、また最終パネルの品質管理試験からの結果に基づきリリース／不合格が決定されなければならない。」が提供されている。
スラリー拡散定義：ボードの場において視覚的に明白な均一で連続的なスラリーヘッドボックス出力。場又は縁に、視覚的に顕著なふつうと違うスラリー分布又はパターンが存在していてはならない。不合格判定基準：そのような特性を有するパネルは、保留にされなければならず、また最終パネルの品質管理試験からの結果に基づきリリース／不合格が決定されなければならない。」が提供されている。
[0213]外観検査の上記説明は、むき出しのグラスファイバー繊維の存在でわかるように、何らかの理由によりドクターブレードから外れたスラリーカーテンが「破れ」、スラリーがベルト上又は成形パネル上に堆積されていない場合に長い帯状物が残されるときの時間を含む通常でないスラリー分散について言及している。本発明の平滑デバイスを開発する前に、さらに検査を行い、場合によってはパネル不合格の判定を下すために、このパネルをパネル生産プロセス全体に通さなければならない。本発明を実施する際に、平滑バーの使用中にスラリーに「破れ」という出来事が生じた場合、図５Ａの４６に示されているように、過剰なスラリーのわずかなヘッドが平滑バー又はプレートの背後に溜まり、過剰なスラリーがこの領域を容易に満たしてスラリーがこの問題を解消するので、生産ラインの終わりに成形パネルの検査及び／又は不合格判定をさらに行う必要はない。
[0214]この実施例では、グラスファイバー繊維が、キャリアウェブ又はベルト上のセメントスラリーの上面に堆積された。キャリアウェブ又はベルトがさらにグリッドの最初の下向き運動からの移動の方向で移動しているため、単純に堆積により一定割合の繊維がスラリー中に混ぜ込まれた。このようにして、繊維の埋め込みを高めるチャーニングの動的移動も生じた。
[0215]本発明の平滑化プロセスを除き、同一の製造プロセスが、（ａ）第２のスラリー堆積ステーションの後に本発明の１つの平滑デバイスを使用して作られるパネル及び（ｂ）同時係属出願のプロセスによって作られるＳＣＰパネルの両方に使用された。
[0216]図７は、パネル生産ライン上の第２のスラリー堆積ステーションのみの後に本発明の平滑デバイスを使用して生産ライン上で生産される構造用パネルの写真である。
[0217]図８は、本発明の平滑デバイスを使用しない、またコア内の空隙による大きなコア不具合を持たない、生産ライン上で生産される構造用パネルの写真である。
[0218]図９は、本発明の平滑デバイスを使用せずに、またコア内の空隙による大きなコア不具合を持たない、生産ライン上で生産される構造用パネルの他の写真である。
[0219]図１０は、パネルコア内の小さな空隙であっても引き起こされる欠陥を示す本発明の平滑デバイスを使用せずにパネル生産ライン上で生産される構造用パネルの他の写真である。
[0220]図７の写真と図８〜１０の写真を対比すると、明確に区別できるスラリー及び繊維層を使用して製造されたパネルコアに対する平滑化方法及び平滑デバイスの影響がわかる。
[0221]生産ライン上の繊維強化ＳＣＰパネルの生産で得られた実験結果から、本発明の平滑化方法及び平滑デバイスの効率は、パネル生産の現在の業界標準の方法と同等であるが、パネルの検査及び試験を継続的に行う必要性が減じており、またコアの欠陥又は剥離のためパネルが不合格になる危険性も減じる。本発明のスラリー平滑デバイスは、スラリー及び繊維の複数の明確に区別できる層を積み上げることによってパネルを生産することが望ましい製造プロセスにおいて特に有用である。
[0222]繊維強化スラリー用のスラリー平滑デバイスの特定の実施形態が示され、説明されているが、当業者には、その広範な態様において、以下の請求項に記載されているように、本発明から逸脱することなく変更及び修正を加えることができることが理解される。
Claims (19)
- 構造用セメントパネルを製造するための、成形されたがまだ硬化していないセメントスラリーの上面を滑らかにする連続的な方法であって、
セメントスラリーの第１の層を移動キャリアの上に施す工程と、
前記移動キャリアを横断するように設置された平滑デバイスによって、あばたや溝をなくし、表面を傷付けたたり引き裂いたりすることなく、前記セメントスラリーを表面全体に均等に分散させて前記セメントスラリーの第１の層を滑らかにする工程と、
耐アルカリ性のグラスファイバーからなる繊維の第１の上層を、滑らかにされた前記セメントスラリーの第１の層の上に直接施す工程と、
前記繊維の第１の上層を、滑らかにされた前記セメントスラリーの第１の層内に埋め込み、繊維で強化されたセメント材料の第１の層を形成する工程と、が備えられ、
前記平滑デバイスは、補強部材とバイブレーターを付けたプレートを備え、前記プレートは、底面の上流部分が前記セメントスラリーの上面と接触せずに間隔が設けられ、底面の下流部分が前記セメントスラリーの上面と接触し、前記プレートが振動して前記セメントスラリーの上面を滑らかにし、
前記セメントスラリーは、無水ベースで、３５〜７０重量％の反応性粉体、２０〜５０重量％の軽量充填剤粒子、及び５〜２０重量％のグラスファイバーを含む水性混合溶媒であり、
前記反応性粉体は、無水ベースで、３５〜７５重量％のα硫酸カルシウム半水和物、２０〜５５重量％の水硬性セメント、０．２〜３．５重量％の石灰、及び５〜２５重量％の活性ポゾランを含み、
前記セメントスラリーは、前記グラスファイバーで均一に強化され、前記軽量充填剤粒子が均一に分散されており、
前記軽量充填剤粒子は、セラミック微小球、ガラス微小球、フライアッシュ又はパーライトからなる群から選択されたものであることを特徴とする構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法。
- 構造用セメントパネルを製造するための、成形されたがまだ硬化していないセメントスラリーの上面を滑らかにする連続的な方法であって、
セメントスラリーが、支持フレームに対し相対的な移動方向を有する移動キャリアで運ばれる工程と、
前記移動キャリアを横断するように設置された平滑デバイスによって前記セメントスラリーの上面を滑らかにする工程と、
繊維の第１の上層を、滑らかにされた前記セメントスラリーの上面に堆積する工程と、
滑らかにされた前記セメントスラリー及び繊維の第１の上層を、繊維埋め込みデバイスに運び、埋め込みを実行して繊維で強化されたセメント材料の層を形成する工程と、が備えられ、
前記平滑デバイスは、補強部材とバイブレーターを付けたプレートを備え、前記プレートは、底面の上流部分が前記セメントスラリーの上面と接触せずに間隔が設けられ、底面の下流部分が前記セメントスラリーの上面と接触し、前記プレートが振動して前記セメントスラリーの上面を滑らかにすることを特徴とする構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法。
- 繊維の下層を、前記移動キャリアの上面に堆積する工程が設けられ、セメントスラリーの第１の層とされる前記セメントスラリーが、前記繊維の下層の上面に堆積されることを特徴とする請求項２に記載の構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法。
- セメントスラリーの他の層を、繊維強化がなされている前記セメント材料の層の上面に堆積する工程が、さらに設けられることを特徴とする請求項２に記載の構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法。
- セメントスラリーの追加層を、前記セメント材料の層の上面に堆積する工程と、
繊維の追加層を、前記セメントスラリーの追加層の上面に堆積する工程と、
前記繊維の追加層を、前記セメントスラリーの追加層内に埋め込み、繊維強化がなされたセメント材料の追加層を形成する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法。
- 前記平滑デバイスは、前記繊維の追加層が前記セメントスラリーの追加層の上に堆積される前に、硬化性の前記セメントスラリーの追加層の表面の上に浮かんで表面を滑らかにし、あばた及び溝をなくし、前記セメントスラリーの追加層を表面全体に均等に分散させることを特徴とする請求項５に記載の構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法。
- 繊維強化のなされている下層を、前記移動キャリアの上に施す工程をさらに含み、前記セメントスラリーは、滑らかにされる前に、前記繊維強化のなされている下層の上に直接堆積されることを特徴とする請求項１に記載の構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法。
- 前記軽量充填剤粒子は０．０２〜１．００の粒子比重及び１０〜５００ミクロン（マイクロメートル）までの平均粒子サイズを有することを特徴とする請求項１に記載の構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法。
- 前記セラミック微小球は、５０〜２５０ミクロンまでの平均粒子サイズ及び又は１０〜５００ミクロンまでの範囲に収まる粒子サイズを有することを特徴とする請求項１に記載の構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法。
- 前記セメントスラリーの層は、無水ベースで、３５〜５８重量％の前記反応性粉体、６〜１７重量％の前記グラスファイバー、及びセラミック微小球、ガラス微小球、フライアッシュ又はパーライトからなる群から選択されたそれぞれ無水ベースの３４〜４９重量％の少なくとも１つの前記軽量充填剤粒子を含む水性混合溶媒を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法。
- 前記平滑デバイスは、前記プレートが、成形されるセメントスラリーの幅全体にわたって配置されることを特徴とする請求項１に記載の構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法。
- 前記平滑デバイスは、追加された前記セメントスラリーの表面の領域に、１平方インチ当たり０．０５〜０．５ポンドの圧力を加え、前記セメントスラリーの上面が、前記繊維及び前記セメントスラリーの層を引き裂くことなく滑らかにされることを特徴とする請求項６に記載の構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法。
- 前記平滑デバイスは、前記セメントスラリー表面の領域に、１平方インチ当たり０．０５〜０．１５ポンドの圧力を加えることを特徴とする請求項２に記載の構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法。
- 前記セメントスラリーは、０．１〜４．０秒の間、前記プレートに接触して成形されることを特徴とする請求項２に記載の構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法。
- 前記埋め込みは、前記堆積した繊維を含む前記セメントスラリーを繊維埋め込みデバイスに通すことによって行なわれ、
前記繊維埋め込みデバイスは、前記移動キャリアを横断するように設置された第１のシャフトと、第１シャフトに設けられた複数の第１のディスクと、前記第１のシャフトに隣接して平行に設けられる第２のシャフトと、第２シャフトに設けられた複数の第２のディスクと、を備え、前記第１のディスクと前記第２のディスクが軸方向に交互に並んで、側面から見たときに第１及び第２の複数のディスクの周囲が重なり合うように配置されることを特徴とする請求項１に記載の構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法。
- セメントスラリーの第２の層を、前記移動キャリアの上に堆積する工程と、
繊維の第２の上層を、前記セメントスラリーの第２の層の上に堆積する工程と、
前記繊維の第２の上層を、前記セメントスラリーの第２の層内に埋め込み、セメントスラリーの第２の層を形成する工程と、
繊維の第１の下層を、前記セメントスラリーの第２の層の上に堆積する工程と、
前記繊維の第１の上層が堆積される前記セメントスラリーをセメントスラリーの第１の層とし、前記セメントスラリーの第１の層を、前記繊維の第１の下層の上に直接施す工程と、をさらに含み、
前記セメントスラリーの第１の層は、前記セメントスラリーの第２の層の上に堆積されることを特徴とする請求項２に記載の構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法。
- セメントスラリーの第２の層を、前記移動キャリアの上に堆積する工程と、
繊維の第２の上層を、前記セメントスラリーの第２の層上に堆積する工程と、
前記繊維の第２の上層を、前記セメントスラリーの第２の層内に埋め込み、セメント材料の第２の層を形成する工程と、
をさらに含み、前記セメントスラリーの第１の層は、前記セメント材料の第２の層の上に堆積されることを特徴とする請求項１に記載の構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法。
- 繊維の第１の下層を、前記セメントスラリーの第２の層の上に堆積する工程が設けられ、前記セメントスラリーの第１の層が、前記繊維の第１の下層の上に堆積されることを特徴とする請求項１７に記載の構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法。
- 前記セメントスラリーの第１の層が、前記移動キャリアの上に直接施されることを特徴とする請求項１に記載の構造用セメントパネルの生産においてセメントスラリーを滑らかにする方法。
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