KR100750606B1 - 유체분사장치와 석고 화이버보드 패널의 표면을 평탄하게하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 활면을 석고 화이버 보드에 주기 위한 장치와 증진된 방법이다. 상기 방법은 슬러리가 재수화전에 바로 탈수될 때 슬러리의 표면에 에너지를 주는 것을 포함한다. 상기 에너지를 주기 위하여 사용되는 장치는 펌프 또는 블로워, 분배 매니폴드와 상기 슬러리의 표면에 유체분사를 지향하는 복수의 노즐과 같은 압입된 유체원을 포함한다. 작동상, 상기 유체분사는 상기 슬러리의 표면에 대하여 지향된다. 흐름은 전체깊이의 일부분까지 슬러리를 분쇄하고, 잔류하는 것을 허락한다면 최종패널의 표면에 거친 표면을 주는 깊이에서 혼합된 결정체와 화이버의 덩어리와 엉킴물을 흐트러뜨린다.

석고 화이버보드, 헤드박스 , 진공박스, 유체분사장치

Description

유체분사장치와 석고 화이버보드 패널의 표면을 평탄하게 하는 방법{fluid spray apparatus and method for smooth surface gypsum fiberboard panels}

도 1은 콘베이어상의 재수화가능한 석고 화이버 슬러리를 처리하기 위한 헤드박스, 유체분사장치, 탈수진공 및 탈수 제 1,2프레스를 갖추어 석고 화이버보드를 형성하기 위한 생산라인을 도시한 개략도,

도 2는 헤드박스, 슬러리폰드를 수용한 성형테이블 및 물분사장치를 포함하여 성형라인의 시작에서의 평면도,

도 3은 헤드박스, 진공박스, 사이드댐 및 물분사장치를 포함하는 성형테이블의 측면도,

도 3a는 슬러리측으로 분사묘사를 포함하는 상류측에서 바라본 물분사장치의 정면도,

도 3b는 물분사장치와 슬러리폰드의 사시도,

도 4는 헤드박스, 슬러리폰드를 수용한 성형테이블 및 에어랜스장치를 포함하는 성형라인 시작의 평면도,

도 5는 헤드박스, 진공박스, 사이드댐 및 에어랜스장치를 포함하는 성형테이블의 측면도,

도 5a는 에어랜스로부터 슬러리측으로의 에어흐름의 묘사를 포함하는 에어랜스장치 의 측면도,

도 5b는 에어랜스장치의 정면도,

도 6은 제품명 윈드제트(WINDZET) 노즐을 배열된 동작에서 에어랜스장치의 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

12 .... 헤드박스 14 ..... 진공박스

16 ..... 제 1프레스 18 ..... 제 2프레스

20 ..... 벨트 26 ..... 사이드댐

50 ..... 유체분사장치 51 ..... 매니폴드

본 발명은 건설산업에 사용하기 위한 합성재료상에서의 표면평활도(the surface smoothness)를 증진시키기 위한 능력에 관한 것으로, 보다 상세히는 에너지가 최종제품상에 거친표면을 주는 합성물질의 엉킴물(flocks) 또는 덩어리(clumps)를 분쇄하도록 작용하는 슬러리 또는 반슬러리(semi-slurry)상태에서 합성재료가 그대로 있을 때 상기 재료의 표면에 에너지를 주기 위하여 에어 또는 물과 같은 유체의 분사(spray) 또는 분배(distribution)의 사용에 관한 것이다.

미국 집섬사(Gypsum Company)의 석고 화이버보드(fiberboard)공정은, 미국특허 5,320,677호에 도시되고 기재된 바와같이, 완전히 참조로서 합쳐지고, 침상결정체(acicular crystals)를 갖는 황산칼슘 알파 반수화물(calcium sulfate alpha hemihydrate)로 석고, 즉 안정적인 이수화상태(dihydrate state)에서의 황산칼슘(CaSO_4·2H₂0)을 전환하기 위하여 압력하에서 석고입자의 묽은 슬러리 (dilute slurry)와 셀롤로우스 화이버( cellulosic fiber )가 가열된 합성재료를 제조하기 위한 공정과 합성생산물을 기술한다. 상기 셀롤로우스 화이버는 표면상에 기공(pores) 또는 공극(voids)을 가지며 상기 알파 반수화 결정체는 상기 셀롤로우스 화이버의 기공 그리고 공극내에, 위에 및 둘레에 형성한다. 이어서 가열된 슬러리는 바람직하게는 종이제조용 기구와 유사한 기구를 사용하여 매트(mat)를 형성하기 위하여 탈수되어지고, 그전에 상기 슬러리는 반수화물을 석고로 재수화하기 위하여 충분히 냉각하며, 상기 매트는 바람직한 구성의 보드로 가압되어진다. 상기 가압된 매트는 냉각되고, 상기 반수화물은 치수적으로 안정적이고, 강하며 유용한 건축보드를 형성하기 위하여 석고로 재수화된다. 이후 상기 보드는 절단되어 건조된다.

공지된 상기 특허(미국 특허 5,320,677호)의 많은 장점중 하나는 최종 석고패널의 표면을 평탄하게 할수 있거나, 선택적으로 패널을 성형하는 것처첨 직조(textured)할수 있다는 것이다. 인라인(in-line)공정동안 석고 화이버보드표면을 처리하는데 있어서 난제는 슬러리 또는 습식매트상에서 이루어지는 처리타이밍이다. 본 출원에서 알수 있는 바와같이 평탄함(the smoothing)은 재료가 여전히 슬러리로 있거나 반 슬러리상태를 형성하는 것을 막 개시하는 동안에 시작한다.

슬러리성형내의 재수화할수 있는 황산칼슘 반수화물과 셀롤로우스 화이버가 헤드박스(head box)를 떠나고, 콘베이어 벨트 또는 성형와이어상에 배치될 때, 상기 슬러리는 일정 범위내의 온도를 갖는다. 이후에, 상기 슬러리가 콘베이어를 가로질러 성형못(a forming pond)를 만들기 위해서 퍼질때, 진공펌프의 작용은 자유로운 물의 제거를 시작하고, 온도는 현저하게 떨어지며, 재수화공정을 시작한다.

상기 슬러리가 헤드박스를 빠져나올 때, 탈수공정은 진공펌프의 작용으로 시작한다. 그러나, 혼합된 결정체와 화이버는 생산물표면에 바람직하지 않은 덩어리 또는 엉킴물을 모아서 형성할수 있다. 상기 덩어리 또는 엉킴물은 대략 6mm이하의 최대치수를 갖는 것이 바람직하다. 재수화될 때, 6mm이상의 혼합된 결정체와 화이버의 덩어리는 최종재료의 표면에 바람직하지 않은 거칠기를 주게 된다. 습식 펠트 생산물의 거칠기는 표면마무리가 페인트된 표면(벽)과 얇은 겉씌우개(overlays)(비닐라미네이션(vinyllaminations))과 같은 최종적용에 중요한 최종설치에 불리하다. 이러한 거칠기에 원인이되는 것은 기층제조(substrate manufacture)동안 성형폰드내에 존재하는 조건이다.

전형적으로 적어도 두 개의 요소인 고농도와 긴 화이버 내용물(high consistencies and long fiber content)이 거칠기를 증가시킨다. 이들은 저농도의 물을 첨가하거나 슬러리폰드(slurry pond)내에서 교반하는 것으로서 최소되는 것이 알려져 있다. 이러한 방법들은 다른 바람직하지 못한 결과를 갖는다. 물을 첨가하는 것은 배수율(drainage rates)에 불리하게 영향을 초래하고, 라인스피드감소를 유발하며, 진공요구를 증가할수 있다. 슬러리를 필터케이크(a filter cake)로 탈수할 때 교반이 성형 생산물의 잘못된 스테이지(stage)에서 또는 폰드내의 잘못된 레 벨에서 적용되면, 폰드내에서의 교반은 집단적인 침강(sedimentation)인 매트릭스 포메이션( matrix formation)의 선호된 형태에 불리하게 영향을 줄수 있다. 덧붙여서, 교반이 넓게 발산하는 밀도(divergent density) 또는 침전율(settling rate)의 원재료 혼합을 갖는 슬러리를 사용한다면, 이러한 것은 높고 고운 필러종이(high filler fine paper) 또는 습식공정 석고 화이버보드에 흔한 것이고, 낮은 밀도재료는 습식공정 석고화이버보드의 경우에서 균일하지 않은 생산물을 유발하면서 높은 밀도재료로부터 선별된다. 또한, 재료의 선별은 상기 성형테이블상에 잔류하는 고밀도재료가 탈수동안 진공박스에 의해서 탈수되고, 상기 슬러리로 재순환하기 위해서 상기 헤드박스의 상류로 복귀될 때 상기 성형와이어상에 첫 번째 통과 보유력을 감소시키는 것으로 끝낼수 있다.

다른 방법은 로드(rod)를 진동시키고, 플레이트(plate)를 진동시키며, 롤을 회전시키며, 상부플레이트를 평탄하게 하고, 물을 분사하는 등과 같이 표면 평활도를 증진시키기 위하여 성형폰드특성을 변경하여 시도해왔다. 이하 기술하고, 습식라인(wet line)의 지역에서 적용되는 유체분사의 사용은 다른 방법을 사용하여 평탄해진 화이버보드와 비교할 때 보다 양호한 표면 평활도를 가져왔다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 보다 나은 표면평활도를 갖는 석고 화이버보드 패널을 만들기 위한 유체분사장치와 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 평탄한 표면결을 갖는 석고 화이버보드 패널을 제조하는 것에 관한 것이다. 보다 상세히는 평탄한 표면결을 석고 화이버보드 패널에 주기 위하여 유체분사 또는 분배의 사용에 관한 것이다.

적당한 압력, 입사각 및 표면으로부터의 거리를 갖추어 에어 또는 물과 같은 유체의 분사가 성형동안 슬러리 특성을 변경하고, 특히 최종패널의 표면평탄도 와 같은 특성을 증진시키기 위하여 높은 밀도(consistency)에서 형성되는 습식 팰트 생산물의 성형폰드에 적용될수 있다.

특허(미국 특허 제 5,320,677호)를 참조하여 본 발명에서 폰드표면에 가해지는 에너지는 폰드표면과 표면의 약간 아래에서 덩어리를 흩어지게 하기에(disperse) 충분한 에너지이지만 상기 표면의 약간 아래 이상의 폰드를 분쇄하기에(disrupt) 불충분한 에너지로 유체를 적용하는 것으로서 습식라인에 근접한 성형폰드의 상부에 선택적으로 적용된다. 상기 에너지는 집단적인 침강의 선호된 방법을 분쇄하는 것없이 매트형성동안 혼합재료의 엉킴물 또는 덩어리를 흩어지게 하는 것이다.

유체분사는 성형테이블의 마주하는 사이드댐사이의 성형폰드를 가로질러 확장한다. 특별한 장치, 압력, 입사각, 거리 및 적용의 다른 변수는 사용되는 유체에 의하여 변한다.

예를들어, 상기 유체가 물이면, 물분사는 상기 슬러리표면에 대하여 직각으로 적용된다. 낮은 흐름비율 또는 낮은 압력, 10 내지 50psi으로 적용되는 분사가 축소된 물추가(reduced water addition)의 장점을 갖는 필요에너지(required energy)와, 저밀도로 고안된 종래 물분사의 것이상의 연속적인 요구제거(required removal)를 줄수 있다는 것을 알수 있었다.

물분사를 발생시키는 하나의 방법은 복수의 노즐을 갖는 분배 매니폴드(a distribution manifold)에 수원(水原)을 연결하는 것이다. 상기 수원은 중력탱크(a gravity tank), 도시물 공급(municipal water supply) 및 유압펌프와 같은 압력에서 물을 분출시킬수 있는 어떠한 하나의 수원일수 있다. 상기 노즐은 2차원 통로를 따라 균일한 분사를 분출시키기 위하여 설치된다. 다양한 압력과 흐름비율을 사용한 실험은 압력을 감소하거나 흐름비율을 감소하는 것으로 우수한 성능을 보여준다. 이하 기술되는 물분사방법의 성능은 단순한 물추가가 아니라 물분사로서 에너지를 주는 것에 좌우된다.

에너지를 주는 원리는 유체가 가스인 곳에서 동일한 반면에, 기구는 다르다. 예를 들어, 유체가 에어이면, 에어분사 또는 에어랜스는 일측 사이드댐으로부터 대응하는 사이드댐까지 성형폰드를 가로질러 연장한다. 물분사가 효과적인 대안일지라도 , 상기 에어랜스는 낮은 입사각으로 적용되어지고, 그래서 물분사보다 상당히 큰 가요성을 준다. 덧붙여서, 상기 에어랜스는 탈수과정으로서 물추가와 연속적인 필요제거없이 물분사 이상의 장점을 갖는다.

이러한 에어랜스를 발생시키는 하나의 방법은 스프레잉 시스템사에서 제조된 제품명 "윈드제트(WINDZET)"의 노즐에 의한 것이다. 상기 노즐은 2차원 통로를 따라 균일한 에어흐름을 만들기 위하여 매니폴드내에 설치되어진다. 다양한 압력과 흐름레벨을 사용한 실험은 낮은 압력/흐름레벨에서 보다 나은 성능을 나타낸다. 최적의 결과를 위해 요구되는 낮은 압력은 고가의 에어콤프레셔보다 오히려 에어흐름원으로서 블로워를 이용하도록 에어랜스를 허락한다. 또한 실험은 최종 석고 화이버보드 생산물에서 보다 높은 굽힘강도값의 예측하지 못하는 결과를 보여준다.

본 발명은 제조공정동안 평탄한 표면을 석고 화이버보드 패널에 주기 위한 성형시스템을 지향하고, 특히 상기 패널이 슬러리 또는 반슬러리상태로 여전히 있을 때 상기 패널상에 평탄한 표면을 주기 위한 유체분체의 사용을 지향하는 것이다.

상기 성형시스템은 도 1에 도시한 바와같이, 참조부호 10로 나타내고, 헤드박스 12, 진공박스 14, 유체분사장치 50 및 1) 필터케이크매트를 바람직한 두께로 물고(nipping), 2) 잔류하는 물의 80 내지 90중량%를 제거하기 위한 습식(제 1의)프레스 16를 포함한다. 또한, 상기 시스템 10은 세팅동안 상기 보드를 정해진 최종두께로 압축하고, 최종생산물에서 휨강도(flexural strength)를 달성하는 것을 돕기 위한 제 2프레스 18를 포함한다. 상기 제 2프레스 18는 재수화 매트(the rehydrating mat)가 벨트 20에 대하여 펼쳐질 때 보드표면에 평활도를 달성하는 것을 또한 돕는 무한벨트 20(a continuous belt)를 갖는다.

도 2에 도시한 바와같이, 상기 헤드박스 12는 성형테이블 25의 폭에 걸쳐서, 중량당 적어도 대략 70중량% 수분을 갖는 소성(燒成) 슬러리(the calcined slurry)를 균일하게 흩어지게 하기 위하여 사용되어지고, 상기 진공박스 14는 상기 슬러리를 통상 28 내지 41중량%의 수분함량(습식기준)(건식기준시 40 내지 70중량% 수분함량)의 매트 85로 탈수하기 위하여 사용되어진다. 상기 성형테이블 25은 상기 슬러리폰드 80를 수용하기 위한 사이드댐 26과, 상기 헤드박스 12로부터 슬러리를 멀리 이동시키고, 상기 제 1프레스 16측으로 슬러리를 이동시키기 위한 콘베이어 또는 성형와이어(forming wire) 27를 포함한다. 상기 슬러리가 상기 성형테이블 25을 따라 이동할 때, 상기 진공박스 14는 상기 헤드박스 12로부터 상기 제 1프레스 16측으로 가는 슬러리에서 감소하는 물함유구배(a decreasing water content gradient)를 만들면서 상기 슬러리를 매트 85로 탈수시킨다.. 이러한 구배를 따라 어떠한 점에서, 상기 슬러리가 습식매트 85로 변화하는 것을 관찰할수 있는 W라고 표시되고, 습식라인(wet line)으로 언급되는 영역이 있다. 또다른 방식으로, 상기 물이 제거될 때 상기 슬러리는 더 이상 유체가 아니라는 것을 알수 있다.

전단계에서 소성의 결과처럼, 황산칼슘 반수화물의 침상(acicular) 결정체는 슬러리내에서 형체를 이룬다. 이들이 슬러리폰드의 표면에서 또는 가까이에서 셀롤로우스 화이버를 덩어리 또는 엉킴물로 혼합한다면, 혼합된 재료의 덩어리 또는 엉킴물은 바람직하지 않은 거칠기를 최종생산물에 줄수 있다. 상기 슬러리의 표면에서 또는 가까이에서의 이러한 덩어리 또는 엉킴물은 상기 슬러리를 탈수할 때 상기 슬러리 표면의 약간 밑으로 그리고 표면에 에너지를 적용하는 것으로서 흩어지게 하게 하거나 분산시킬수 있다. 이하 기술되는 상기 유체분사장치 50는 상기 에너지를 주기 위하여 사용되어진다. 에너지를 주기 위한 바람직한 유체는 저비용과 입수가 용이하기 때문에 물 또는 에어이지만, 다른 유체를 필요성에 따라 채용될수 있다. 에어와 물을 채용한 실시예를 이하 설명한다.

<물분사(water spray)>

도 2와 3에 도시한 바와같이, 분사장치 50는 도시물공급과 같은 수원 60과, 중력탱크 또는 유압펌프, 도관 55 또는 도관시스템 또는 수원으로부터 물을 지향하기 위한 다른 수단, 및 상기 슬러리상에 분사를 지향하기 위하여 사용되는 노즐 52을 포함한다. 상기 노즐에서의 수압은 상기 슬러리폰드 80의 표면 또는 상기 표면의 약간 아래에 에너지를 주기 위해서 충분한 강도의 흐름을 만들기에 충분해야만 한다. 10 내지 50psi 범위에서의 압력이 최상의 결과를 초래하는 저압으로 양호한 결과를 가져온다는 것을 알았다. 10psi 와 40psi 각각에서 대략 0.0173gal./ft² 내지 0.0330gal./ft² 의 범위내에서의 물흐름비율이 0.040인치 오리피스 플랫 팬노즐(orifice flat fan nozzle)을 사용하여 최상 결과를 가져온다. 상기 물분사는 상기 슬러리폰드 80 두께의 대략 1/10까지의 깊이에 에너지를 주는 것이 바람직하다. 실시예에서, 상기 노즐 52은 다른 패턴을 사용할 수있지만 플랫 팬 분사패턴(a flat fan spray pattern)을 형성한다. 예를들어, 수원 60은 분배 매니폴드 51의 입구에 도관 55으로서 연결되어진다. 상기 분배 매니폴드 51는 복수개의 노즐 52이 부착된 복수의 물출구를 갖는다.

상기 매니폴드 51와 노즐 52은 상기 매니폴드 51의 장축이 상기 습식라인에 가로지르는 방향으로 대략 상기 습식라인 W에서 상기 성형테이블상에 위치되어진다. 상기 매니폴드 51는 일직선의 관부재이다. 상기 슬러리폰드 80의 본질에 기인하여 상기 이동콘베이어 27상의 물의 진공추출(vacuum extraction)을 경험으로 알수 있는 바와같이, 상기 습식라인 W은 본 기술이 속하는 당업자가 알수 있듯이 불 규칙이고, 일직선이 아니다. 이러한 것으로서, 마디로 나누거나 굽히는(articulate or bend) 것을 허용함으로서 상기 습식라인 W의 형태를 따를수 있는 매니폴드 51를 구성하는데 유리할수 있다. 예를 들어, 상기 매니폴드 51는 가요성 피브이씨(PVC)튜브 또는, 다른 가요성재료로 구성될수 있다. 상기 습식라인 W은 물분사의 적용이 없더라도 형태로부터 물론 분쇄되어진다. 따라서, 상기 공정은 분사를 중단하는 것으로 첫 번째 시작되어지고, 상기 습식라인 W 위치는 상기 헤드박스 12로부터 공급되어지는 특정한 슬러리 구성을 위해 관찰되어진다. 도 3, 3a 및 3b에 도시한 바와같이, 상기 물분사장치 50는 상기 습식라인 W의 선단점의 위에 상기 노즐 52을 일반적으로 배치하기 위하여 상기 콘베이어 27를 따라 위치적으로 조정되어진다. 이어서, 분사공정을 시작한다. 제시된 실시예에서 분사는 상기 노즐 52에 의해서 상기 슬러리의 표면에 대하여 수직하게 지향된다. 상기 습식라인 W은 전형적이고 불규칙적으로 휘어져 있고, 상기 습식라인을 따라 최상류점과 최하류점사이의 거리로서 규정되고, 콘베이어 27의 방향에서 왕복을 취한 길이를 갖는 영역에 존재한다. 상기 분사는 상기 영역길이를 덮고, 상기 영역길이보다 큰 약 10%까지 이르는 영역길이의 어느 한 단부까지 덮는다. 이러한 정렬을 갖춤으로서, 상기 노즐 52로부터의 분사는 상기 슬러리가 여전히 유체인 지역에서 상기 슬러리의 표면에 지시되지만, 추가적인 적용범위는 상기 불규칙한 습식라인 W을 완전히 처리하는 것을 보장하도록 제공되어진다.

이어서, 분사는 슬러리폰드 80의 표면을 자체깊이의 일부분(fraction of its depth)까지 분쇄하고, 이와 같이 하면서, 깊이일부분에서 바람직하지 않은 덩어리 와 엉킴물가 완전히 분쇄되어 이들은 최적에서 덩어리와 엉킴물이 존재하지 않는 최대치수가 대략 1/4인치(6mm)이하이고, 바람직하게는 2 내지 3mm 이하이다. 흐름비율, 압력 및 분사에서의 물방울의 크기뿐만 아니라 분사가 상기 슬러리폰드 80를 타격하는 각도를 변경하는 것으로서, 상이한 평활도가 얻어진다. 분사가 상기 표면에 대하여 직각으로 지향되었을 때 최적한의 결과를 얻을수 있음을 알았다. 최소표면거칠기는 분사가 상기 슬러리깊이의 대략 1/10까지 에너지를 주거나 상기 슬러리를 분쇄할 때 가장 성공적으로 얻어진다. 에너지는 1/10보다 큰 깊이로 주어질수 있지만 그렇게 하는 것은 최종생산물의 표면 평활도를 더욱 증진하지 못하고, 형성과 연속적인 강도에 불리하게 영향을 미칠수 있다. 또한 에너지는 상기 슬러리의 1/10 이하의 깊이로 적용될수 있지만, 최적한 결과이하가 얻어진다.

<에어랜스(air lance)>

도 4와 5에 도시한 바와같이, 상기 분사장치 50은 에어공급원, 도관 155 또는 도관시스템 또는 상기 에어공급원으로부터 상기 슬러리폰드 80상에 에어흐름을 지향하도록 사용되는 노즐 152까지 에어를 지향하기 위한 다른 수단을 포함한다. 제시된 실시예에서, 상기 에어공급원은 노즐출구에서의 압력이 10psi 까지 이르는 충분한 압력에서 에어를 제공하는 출구를 갖는 블로워(a blower)이다. 낮은 압력은 1 내지 3psi 범위에서 최상의 결과를 달성한다는 것을 알수 있었다. 상기 에어공급원은 또한 에어콤프레셔(air compressor)일수 있지만, 상기 기구는 일반적으로 경제적이지 못하다. 예를들어, 상기 블로워 160의 출구는 분배 매니폴드 151의 입구와 도관 155으로서 연결되어진다. 도 5 내지 5b 및 6에 도시한 바와같이, 상기 분배매니폴드 151는 복수개의 노즐 152이 부착된 복수개의 에어흐름용 출구를 갖는다. 상기 제시된 실시예에서 상기 노즐 152은 스프레이잉 시스템사(Spraying System Inc.,)에서 제조된 제품명 윈드제트(WINDZET)이지만, 다른 지향수단을 사용할수 있다.

상기 매니폴드 151와 노즐 152은 상기 매니폴드 151의 장축이 상기 습식라인 W을 가로지르는 방향으로 대략 상기 습식라인 W에서 상기 성형테이블상에 위치되어진다. 상기 매니폴드 151는 통상 일직선의 관부재이다. 상기 슬러리폰드 80의 본질 에 기인하여 상기 이동콘베이어 27상 물의 진공추출을 경험으로 알수 있는 바와같이, 상기 습식라인 W은 본 기술이 속하는 당업자가 알수 있듯이 불규칙이고, 일직선이 아니다. 도 6에 도시한 바와같이, 상기 에어흐름은 상기 콘베이어 27의 흐름에 반대방향, 즉 상기 헤드박스 12측의 노즐 152에 의해서 상기 슬러리의 표면으로 지향되어진다. 이러한 정열을 갖추어 상기 노즐 152로부터의 에어흐름은 상기 슬러리가 여전히 유체상태로 있는 지역을 포함하는 영역에서 상기 슬러리의 표면에 지향된다. 이어서, 상기 에어흐름은 자체 전체깊이의 일부분까지 상기 슬러리폰드 80의 표면을 분쇄하고 이렇게 하면서, 깊이일부분에서 바람직하지 않은 덩어리와 엉킴물을 분쇄함으로서 이들의 최대치수는 대략 1/4인치(6mm)이하이고, 2 내지 3mm보다 크지 않는 것이 바람직하다. 에어흐름의 비율과 상기 에어가 슬러리폰드 80의 표면을 타격하는 각도를 변화시킴으로서, 상이한 평활도가 얻어진다. 최상의 결과는 에어흐름이 상기 슬러리의 평면에 대하여 대략 10°보다 크지 않은 각도로 상기 슬러리표면에 지향될 때 얻어진다는 것을 알았다. 낮은압력의 에어흐름이 10psi 이 상의 높은압력의 에어흐름과 비교할 때 우수한 결과를 가져온다는 것을 알수 있지만, 에어흐름은 상기 슬러리의 전체깊이의 대략 1/10까지 에너지를 주거나 상기 슬러리를 분쇄하기에 충분하여야 한다. 에너지는 상기 슬러리깊이의 1/10보다 큰 깊이로 줄수 있지만, 이러한 하는 것은 최종 생산물의 표면 평활도를 더욱 증진시킬수 없고, 형성과 연속적인 강도에 불리하게 영향을 미칠수 있다. 또한, 에너지는 상기 슬러리깊이의 1/10 이하의 깊이로 적용될수 있지만 최적결과 이하가 얻어진다.

< 분사후 과정 >

상기 유체분사가 적용된후에, 제조공정은 미국 특허 제 5,320,677호에 기술된 바와같이 계속되어질수 있다. 실시예에서, 상기 슬러리폰드 80는 부가한 진공박스 14의 적용에 의해서 유체분사장치 50를 통과한 후에, 더욱 탈수되어 필터케이크 85로 형성되어진다. 도 1에 도시한 바와같이, 콘베이어 또는 성형와이어 27는 상기 필터케이크 85를 더욱 탈수시키고, 상기 원료를 바람직한 두께의 보드에 끼우는 제 1프레스 16로 상기 필터케이크 85를 이송한다. 상기 보드는 상기 제 1프레스 16를 빠져나와서 제 2프레스 18에서의 상기 콘베이어 27상으로 이송되어진다. 상기 제 2프레스 18는 상기 보드를 최종적으로 정한 두께로 형상화한다. 이러한 시간동안, 상기 보드는 세팅(setting)을 시작하고, 상기 닙갭(nip gap)을 채우기 위하여 확장한다. 상기 보드는 평탄한 표면이 되도록 돕는 제 2프레스 18의 평탄벨트 20에 대하여 확장하고, 또한 굽힘강도를 증가시킨다.

본 발명의 구체적인 실시예는 선호되고 선택적인 실시예를 설명하기 위한 목적으로 도시되었지만, 첨부된 청구항은 도시된 실시예보다 넓은범위의 동등물과 도시된 상기 실시예보다 넓은 범위를 갖는다는 것을 알아야 한다.

따라서, 보다 나은 표면평활도를 갖는 석고 화이버보드 패널을 만들기 위한 유체분사장치와 방법을 제공하는 것이다.

Claims (30)

1. 중량당 70%의 액체로 이루어진 묽은 슬러리를 만들기 위하여 그라운드 석고와, 섬유질 강화재료 및 충분한 액체의 호스트입자를 혼합하는 단계;

   침상 황산칼슘 반수화물 결정체(acicular calcium sulfate hemihydrate crystals)를 형성하기 위하여 상기 묽은 슬러리를 가압 상태에서 가열함으로서 상기 호스트입자의 존재하에서 상기 석고를 소성하는 단계;

   슬러리폰드를 형성하기 위하여 표면상에 상기 묽은 슬러리를 배치하는 단계;

   상기 슬러리폰드표면에 에너지를 주기 위하여 상기 슬러리폰드에 유체분사를 지향(direct)하는 단계;

   필터케이크를 형성하기 위하여 상기 슬러리폰드를 탈수하는 단계;

   보드를 형성하고, 이로부터 물을 제거하기 위하여 상기 필터케이크를 가압하는 단계; 및

   잔류한 여분의 물을 제거하기 위하여 상기 보드를 건조하는 단계;를 포함하는 활면 석고 화이버보드 패널을 만들기 위한 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 슬러리폰드상에 습식라인을 만들고, 상기 습식라인의 부근에서 상기 슬러리폰드의 표면에 유체분사를 지향하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 유체분사는 상기 슬러리폰드의 표면으로부터 상기 슬러리폰드 깊이의 1/10에 이르는 깊이까지 상기 슬러리폰드에 에너지를 주는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 슬러리폰드의 표면에서 혼합된 침상 결정체와 셀롤로우스 화이버의 엉킴물이 최대치수에서 6mm(1/4")를 넘지 아니하도록 분쇄함을 특징으로 하는 방법.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 슬러리폰드의 표면으로부터 상기 슬러리폰드 깊이의 1/10 까지 상기 슬러리폰드의 일부분에서의 혼합된 침상 결정체와 셀롤로우스 화이버의 엉킴물은 최대치수에서 6mm(1/4")를 넘지 아니하도록 함을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 유체는 물임을 특징으로 하는 방법.
7. 제 6항에 있어서,

   유체분사를 지향하는 상기 단계는 상기 슬러리폰드의 표면에 대하여 직각으로 유체분사를 지향하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 유체는 에어임을 특징으로 하는 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   에어흐름을 지향하는 상기 단계는 상기 슬러리폰드의 표면에 대하여 10°보다 크지 않은 각도로 에어흐름을 지향하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 삭제
11. 중량당 70%의 액체로 이루어진 묽은 슬러리를 만들기 위하여 그라운드 석고와 섬유질 강화재료 및 충분한 액체의 호스트 입자를 혼합하는 단계;

    압력하에서 가열하고, 황산칼슘 반수화물을 형성하는 것으로서 상기 호스트입자의 존재하에서 상기 석고를 소성하는 단계;

    슬러리폰드를 형성하기 위하여 표면상에 상기 황산칼슘 반수화물과 호스트 입자를 배치하는 단계;

    상기 슬러리의 꼭대기에 습식라인을 형성하는 단계;

    상기 슬러리폰드에 대하여 유체분사를 지향하는 단계;

    필터케이크를 형성하기 위하여 상기 슬러리폰드로부터 액체를 제거하는 단계;

    상기 석고를 재수화(rehydrating)하는 단계;

    보드를 형성하기 위하여 상기 필터케이크를 가압하는 단계; 및

    상기 보드를 건조하는 단계;를 포함하는 활면 석고 화이버보드 패널을 제조하기 위한 방법.
12. 삭제
13. 셀롤로우스 화이버로 혼합된 합성 침상 석고결정체를 갖는 석고 화이버보드로 이루어지고, 상기 셀롤로우스 화이버로 혼합된 합성 침상 석고결정체는 패널두께의 1/10까지의 표면지역에 6mm를 넘지 않는 최대치수를 갖추는 활면(smooth surface) 패널.
14. 유체흐름을 공급하기 위한 유체공급원;

    상기 유체흐름을 받기 위한 분배 매니폴드; 및

    전진하는 습식라인을 가지는 이동슬러리폰드의 표면상으로 유체흐름을 재지향(redirect)하기 위하여 상기 매니폴드에 연결되는 복수의 노즐;을 포함하여 슬러리상태동안에 설정할수 있는 합성물의 표면을 평탄하게 하기 위한 유체분사장치.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 유체공급원은 유압펌프임을 특징으로 하는 유체분사장치.
16. 제 14항에 있어서,

    상기 유체공급원은 블로워임을 특징으로 하는 유체분사장치.
17. 제 14항에 있어서,

    상기 노즐은 슬러리폰드의 표면에 대하여 직각을 이루는 흐름을 지향하기 위하여 배열됨을 특징으로 하는 유체분사장치.
18. 제 14항에 있어서,

    상기 유체흐름은 상기 슬러리폰드깊이의 1/10깊이까지 상기 슬러리폰드에 에너지를 주기에 충분하도록 구성됨을 특징으로 하는 유체분사장치.
19. 제 14항에 있어서,

    상기 노즐은 플렛 팬 분사패턴을 제공하고, 상기 슬러리폰드의 표면에 대하여 수직하게 지향되도록 배열됨을 특징으로 하는 유체분사장치.
20. 제 14항에 있어서,

    상기 노즐은 슬러리폰드의 표면에 관련하여 10°를 넘지 않는 각도의 흐름을 지향함을 특징으로 하는 유체분사장치.
21. 제 14항에 있어서,

    상기 유체는 물이고, 상기 물은 0.0173 gal/ft² 내지 0.0330 gal/ft² 의 유속을 슬러리폰드의 표면으로 이동됨을 특징으로 하는 유체분사장치.
22. 제 14항에 있어서,

    상기 유체는 물이고, 상기 노즐에서의 수압은 10 내지 50psi의 범위내임을 특징으로 하는 유체분사장치.
23. 슬러리재료를 제공하는 단계;

    슬러리폰드를 형성하기 위하여 상기 슬러리재료를 배치하는 단계;

    상기 슬러리폰드의 표면상에 유체분사를 지향하는 단계;

    필터케이크를 형성하기 위하여 상기 슬러리폰드에 존재하는 물을 제거하는 단계; 및

    패널로 상기 필터케이크를 가압하는 단계;를 포함하여 화이버보드 패널에 활면을 주는 방법.
24. 제 23항에 있어서,

    상기 유체분사는 상기 슬러리폰드의 표면에 대하여 직각으로 지향됨을 특징으로 하는 방법.
25. 삭제
26. 제 23항에 있어서,

    상기 슬러리폰드의 표면상으로 지향되는 유체분사는 상기 슬러리폰드깊이의 1/10까지의 깊이에 에너지를 부여함을 특징으로 하는 방법.
27. 제 26항에 있어서,

    상기 슬러리폰드의 일부분 깊이에 주어지는 에너지는 최대치수에서 6mm(1/4")를 넘지 아니하도록 상기 깊이에 존재하는 엉킴물 또는 덩어리를 분쇄하는 것을 특징으로 하는 방법.
28. 제 23항에 있어서,

    상기 표면상에 배치되는 슬러리재료의 유체 습식라인의 위치를 결정하는 단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 방법.
29. 제 28항에 있어서,

    상기 지향단계는 상기 유체습식라인을 가로지르는 방향으로 상기 유체분사를 지향하는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.
30. 제 29항에 있어서,

    상기 유체분사를 지향하기 전에 유체분사장치를 조정하고, 상기 유체분사장치를 위치시키며, 상기 유체분사가 유체습식라인을 가로지르도록 됨을 추가 포함함을 특징으로 하는 방법.

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