KR101705388B1 - 시멘트질 물품, 제제, 제조 및 사용 방법 - Google Patents

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Abstract

하나 이상의 사전-형성된 조형 구역을 갖는 모놀리식 시멘트질 물품에 관한 것이다. 조형 구역은 일반적으로, 물품의 일부를 통해서 연장되거나 전체 물품에 걸쳐 있는 채널이다. 물품은 그 단부 중 적어도 하나에 하나 이상의 개구를 구비한다. 물품은 높은 강도 및 높은 성능 특징과 더불어 낮은 겉보기 밀도를 갖는다. 제조될 때의 물품은 벽널, 패널, 문선, 처마, 지붕, 천장 몰딩, 표장재 및 울타리와 같은 건재로 사용하기에 적합하다.

Description

시멘트질 물품, 제제, 제조 및 사용 방법{CEMENTITIOUS ARTICLES, FORMULATIONS, METHODS OF MAKING AND USES}
(관련 출원에 대한 상호-참조)
본 출원은 그 전체가 본 명세서에 원용되는 2009년 4월 3일자로 출원된 미국 가출원 제61/166,427호로부터의 우선권에 대한 이익을 청구한다.
본 발명은 일반적으로 개선된 특성을 갖는 시멘트질 물품과, 제제, 이러한 물품에 대한 제조 및 사용 방법에 관한 것이다.
시멘트질 물품을 구비하는 복합 재료 및 섬유로 보강된 복합 재료는 종종 건재(building product)로서 사용된다. 예로는 내부 및 외부 건물 패널, 건물 외벽용 벽널(siding)이 포함된다. 많은 이러한 복합 건재는 건설 노동자에 의해 수동으로 설치된다.
건재는 무게가 가볍고, 내구성이 있으며, 못질 가능하고, 다루기 용이해야 한다.
하나 이상의 실시예에서, 본 명세서에 기재되는 것은 하나 이상의 개선된 특성을 갖는 섬유 보강된 시멘트질 물품이다. 이 물품은 정형(formed) 형상을 가지며, 하나 이상의 조형(shaped) 구역을 구비한다. 이 물품은 낮은 밀도를 가지며, 양호한 강도 및 양호한 내구성을 나타낸다. 하나 이상의 실시예에서, 물품은 초기에 벽널, 패널, 문선(trim), 처마, 지붕, 천장 몰딩, 표장재(decking) 또는 울타리와 같은 건재용으로 유용한 긴 물품으로서 준비될 수 있다.
본 명세서에 기재되는 물품은 시멘트질이며, 수경성 결합제(hydraulic binder), 적어도 하나의 규토질 소스, 및 하나 이상의 섬유 소스를 포함하고, 적어도 하나의 섬유 소스는 보강에 유용하다. 상기 물품을 위한 제제는 하나 이상의 가소제, 밀도 조절제, 유동 조절제, 발수성 또는 소수성 첨가물, 농축제 및/또는 기타 첨가물과 같은 하나 이상의 첨가물을 더 포함할 수 있다.
상기 물품을 제조하는 방법은 대체로 매끈하고, 거칠며 및/또는 울퉁불퉁할 수 있는 마감을 갖는 물품을 주조, 몰딩, 압출 또는 유동 진행(flow-on), 생산함으로써 처리하는 것을 포함한다. 표면은 샌딩, 브러싱, 샌드-블래스팅, 스탬핑, 엠보싱, 기계가공 등과 같은 방법을 사용하여 추가 마감될 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 본 명세서에 기재되는 물품은 하나 이상의 사전선택된 조형 구역을 구비한다. 조형 구역은 중공, 역전 및/또는 돌출되는 개구를 형성하는 채널일 수 있다. 조형 구역은, 개구를 단부에 및/또는 내부의 중공 구역 또는 공동으로서 형성하는 등에 의해 물품 내에 형성될 수 있다. 개구는 물품의 전체(예를 들면, 폭, 길이)에 걸쳐 있거나 그렇지 않을 수 있다. 역전 및/또는 돌출된 구역은 본 명세서에 기재되는 물품의 하나 이상의 표면으로부터 연장된다. 각각의 사전-선택되는 조형 구역의 개수, 형태 및 위치는 본 명세서에 기재되는 물품의 질량 및/또는 겉보기 밀도를 감소시키도록 구성된다. 일반적으로, 질량 및/또는 겉보기 밀도는 물품의 응력 대 밀도 비율에 부정적인 영향을 주지 않으면서 감소된다. 일부 실시예에서, 사전-선택된 구역은, 본 명세서에 기재되는 구역을 갖지 않는 등가의 물품에 비해 훨씬 높은 응력 대 밀도 비율을 갖는 물품을 제공하도록 구성된다. 하나 이상의 실시예에서, 사전-선택된 조형 구역은 소정 간격으로 물품의 길이 또는 폭에 걸쳐서 연장되는 하나 이상의 채널을 포함한다. 구역이 중공이고 물품 내에 있을 때, 구역의 단면 형상은 정사각형, 변형된 정사각형, 다각형, 직사각형, 변형된 직사각형, 삼각형, 변형된 삼각형, 원형, 변형된 원형, 타원형, 변형된 타원형, 사다리꼴, 변형된 사다리꼴, 및 그 조합으로 구성되는 그룹에서 선택될 수 있다.
본 명세서에 기재되는 다양한 실시예는 두 개의 세장형 대향 측부와 그 사이에서 연장되는 복수의 측벽을 갖는 건축용 물품을 제공한다. 건축용 물품은 하나 이상의 조형 공동을 구비하며, 그 일부는 내부에 형성될 수 있다. 공동의 개수, 형상 및 위치는, 일부 실시예에서 조형 구역이 없는 등가의 건축용 물품의 그것보다 적어도 20% 높거나 또는 조형 공동이 없는 등가의 건축용 물품의 그것보다 약 25% 높거나 약 30% 높거나 약 35% 높은 응력 대 겉보기 밀도를 갖는 물품을 제공하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 조형 구역은 물품의 길이에 걸쳐서 연장되는 다수의 세장형 채널을 포함한다. 채널은 물품 내에 또는 표면 상에 존재할 수 있다. 일부 실시예에서, 물품은 약 ¼인치(6.35mm) 이상의 두께와 약 6피트(1.83m) 이상의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 일부 실시예에서, 물품은 약 ¼인치(6.35mm) 이상의 두께와 약 8피트(2.44m) 이상의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 일부 실시예에서, 물품의 양 측면 중 적어도 하나에는 표면 마감이 형성된다. 일 실시예에서, 물품의 측벽 중 적어도 하나는 내부에 형성되는 다수의 개구를 갖는다. 개구 중 적어도 하나는 개구에 끼워지도록 구성된 삽입체를 수용하도록 구성되며, 삽입체는 두 개의 인접한 물품을 나란히 배치시킬 수 있다. 삽입체는 개구와 결합되는 셀프-로킹 기구를 구비할 수 있다. 특정 실시예에서, 삽입체는 공기나 물 유동을 허용하도록 구성된 채널을 갖는다.
추가 실시예에서는, 내부에 형성되는 적어도 하나의 공동을 갖는 물품이 제공된다. 이 물품은 적어도 하나의 공동 내에 배치되거나 근처에 매립되는 추가 보강재를 경우에 따라 구비한다. 추가 보강재는 추가 보강재를 갖지 않는 등가의 물품에 비해 훨씬 양호한 굽힘 또는 굴곡 강도를 갖는 물품을 제공하도록 선택된 재료이다. 일부 실시예에서, 추가 보강재는 목재, 목질 복합재, 플라스틱 또는 플라스틱 복합재(예를 들면, 폴리프로필렌, 나일론), 글래스, 폴리머 발포체, 섬유, 금속(예를 들면, 알루미늄), 및 그 조합체로 구성되는 그룹에서 선택된다. 추가 보강재는 메쉬, 필라멘트, 직물, 필름 및/또는 발포체 형태일 수 있다. 일 실시예에서, 추가 보강재는 적어도 ¼인치(6.35mm)의 두께를 갖는 층이며 물품 내에 매립된다. 다른 실시예에서, 추가 보강재는 공동 내에 배치되는 중공 섬유를 포함한다.
추가 실시예에서는, 건축 구조물에 하나 이상의 물품을 장착하기 위한 시스템이 제공된다. 이 시스템은 두 개의 대향 측부와 그 사이에서 연장되는 다수의 측벽에 의해 규정되는 세장형 보디를 갖는 제1 물품을 구비하며, 그 내부에 형성되는 하나 이상의 사전-선택된 조형 구역을 더 포함한다. 제1 물품은 저밀도 섬유 보강된 시멘트질 재료로 제조되며, 못질 가능하다. 제1 물품은 적어도 약 8.0g/㎤ 이상 또는 적어도 약 9g/㎤ 이상 또는 적어도 약 9.25g/㎤ 이상의 응력 대 겉보기 밀도 비율을 갖는다. 상기 시스템은 적어도 하나의 제2 물품을 더 포함하며, 각각의 제2 물품은 갭을 폐쇄하도록 수직하게 제1 물품과 결합하도록 구성된 에지와 세장형 보디를 갖는다. 일 실시예에서, 제1 물품은 제2 물품의 에지를 수용하고 이와 결합하도록 형성된 홈을 갖는다. 제1 물품 내의 사전-선택된 조형 구역은 제1 물품의 단부에 개구를 형성하는 하나 이상의 중공 채널을 구비한다. 개구는 제1 물품의 길이에 걸쳐서 연장될 수 있다. 상기 시스템은 경우에 따라, 그 하나 이상의 개구를 커버하기 위해 제1 물품의 개구 내로 연장되도록 구성된 단부 플러그를 더 포함한다. 상기 시스템은 경우에 따라, 제1 물품을 개구를 갖는 다른 물품과 연결 및 고정하는 식으로 제1 물품의 적어도 하나의 개구와 결합하도록 구성된 하나 이상의 삽입체를 더 포함한다.
또 다른 실시예는 형성될 때 세장형 보디와 다수의 개방 채널을 갖는 처마 물품을 구비한다. 이들 채널은 물품의 적어도 일부에 걸쳐 있으며, 소정 형상 및 크기의 중공 또는 홈형 구역이고, 개방 채널을 갖지 않는 등가의 물품보다 높은 응력 대 밀도 비율을 갖는 물품을 제공하기 위해 선택된다. 물품은 모놀리식 재료이며, 경우에 따라서는 물품 내에 추가 보강재를 포함한다. 제1 물품은 적어도 약 8.0g/㎤ 이상 또는 적어도 약 9g/㎤ 이상 또는 적어도 약 9.25g/㎤ 이상의 응력 대 겉보기 밀도 비율을 갖는다. 특정 실시예에서, 채널은 물품의 전장에 걸쳐서 연장된다. 각각의 채널은 일반적으로 정사각형, 직사각형, 삼각형, 원형, 타원형, 사다리꼴, 다각형 및 그 조합으로 구성되는 그룹에서 선택되는 단면 형상을 갖는다. 채널은 크기, 간격 및/또는 형상에 있어서 반드시 균일하지는 않다.
본 명세서에 기재되는 또 다른 실시예는 건축 구조물에 물품을 설치하는 방법을 포함하며, 여기에서 물품은 못질 가능하고 형성될 때 다수의 채널을 갖는다. 하나의 대표적인 방법은, 물품의 길이가 장착면을 가로질러 연장되도록 건축 구조물의 하나 이상의 장착면(예를 들어, 지붕 들보) 근처에 물품을 배치하는 단계, 및 물품을 건축 구조물에 장착하기 위해 물품을 여러 위치에서 못질하는 단계를 포함한다. 하나 이상의 방법은, 제2 물품을 건축 구조물에 대해 제1 물품 근처에 장착하는 단계, 두 개의 물품이 단부 대 단부 연결되도록 두 개의 물품을 상호연결하는 단계를 더 포함할 수 있다. 두 개의 물품을 상호연결하는 단계는, 커넥터의 제1 단부를 제1 물품의 일 단부에 배치된 채널 내로 부분 삽입하는 단계, 및 커넥터의 제2 단부를 제2 물품의 일 단부에 배치된 채널 내로 부분 삽입하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예는 본 명세서에 기재되는 물품의 제조 방법을 포함한다. 하나의 대표적인 방법은 모놀리식 섬유 시멘트 물품을 페이스트로 형성하는데 유용한 성분을 혼합하는 단계, 상기 페이스트를 압출기 내에서 처리하는 단계, 구조물과 다이를 사용하여 압출 중에 채널을 프로파일링하여 하나 이상의 채널을 형성하는 단계, 그리하여 하나 이상의 채널을 갖는 그린 조형 물품을 형성하는 단계, 및 상기 그린 조형 물품을 경화시키는 단계를 포함한다. 하나 이상의 방법은 그린 조형 물품 형성 단계 이후 추가 채널을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 방법은 그린 조형 물품에 표면 마감(예를 들면, 샌딩, 기계가공, 브러싱)을 추가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 방법은 경화 이후 물품을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 명세서에 기재되는 다른 실시예는 하나 이상의 물품을 사용하기 위한 시스템을 포함한다. 하나의 대표적인 시스템은 물품이 건축 구조물에 직접 못질될 수 있게 하는 저밀도 섬유 시멘트 모놀리식 재료로 형성된 물품을 포함하며, 또한 물품과 건축 구조물 사이의 갭을 폐쇄하는 식으로 물품과 일체로 배치될 수 있는 처마밑(soffit)을 포함한다. 물품은 내부에 형성되는 하나 이상의 중공 구역을 구비하며, 중공 구역이 없이 제조된 등가의 물품보다 높은 응력 대 밀도 비율을 갖는 물품을 제공하도록 구성된다.
당업자는 또한 도면과 함께 이어지는 상세한 설명을 숙독할 때 상기 특징 및 개선점과 그 기타 중요한 태양을 이해할 것이다.
본 발명의 특징 및 장점의 보다 완전한 이해를 위해서, 첨부 도면과 함께 본 발명의 설명을 참조한다.
도 1a는 본 명세서에 기재된 물품의 대표 구조를 도시하는 사시도이다.
도 1b는 조형 구역을 도시하는 도 1a의 구조의 단부도이다.
도 2a는 본 명세서에 기재된 물품의 다른 대표 구조를 도시하는 사시도이다.
도 2b는 조형 구역을 도시하는 도 2a의 구조의 단부도이다.
도 3a는 본 명세서에 기재된 물품의 다른 대표 구조를 도시하는 사시도이다.
도 3b는 조형 구역을 도시하는 도 3a의 구조의 단부도이다.
도 4a는 본 명세서에 기재된 물품의 다른 대표 구조를 도시하는 사시도이다.
도 4b는 조형 구역을 도시하는 도 4a의 구조의 단부도이다.
도 5a는 본 명세서에 기재된 물품의 다른 대표 구조를 도시하는 사시도이다.
도 5b는 조형 구역을 도시하는 도 5a의 구조의 단부도이다.
도 5c는 본 명세서에 기재된 정형 물품의 추가 대표 구조의 단부도이다.
도 6a는 본 명세서에 기재된 물품의 다른 대표 구조를 도시하는 사시도이다.
도 6b는 조형 구역을 도시하는 도 6a의 구조의 단부도이다.
도 6c는 본 명세서에 기재된 정형 물품의 또 다른 대표 구조의 단부도이다.
도 7 내지 도 11 및 도 14는 각각, 본 명세서에 기재된 물품의 추가 대표 구조를 도시하는 단부도이다.
도 12a는 본 명세서에 기재된 물품의 추가 대표 구조를 도시하는 사시도이다.
도 12b는 조형 구역을 도시하는 도 12a의 구조의 단부도이다.
도 12c는 조형 구역을 도시하는 도 12a와 유사한 구조의 단부도이다.
도 13a는 본 명세서에 기재된 물품의 다른 대표 구조를 도시하는 사시도이다.
도 13b는 조형 구역을 도시하는 도 13a의 구조의 단부도이다.
도 13c는 조형 구역을 도시하는 도 13a와 유사한 구조의 단부도이다.
도 15는 본 명세서에 기재된 물품의 또 다른 대표 구조를 도시하는 사시도이다.
도 16a, 도 16b, 도 17a 및 도 17b는 각각, 본 명세서에 기재된 물품의 또 다른 대표 구조를 도시하는 단부도로서, 내부 조형 구역에 삽입체(단면 도시됨)가 배치되어 있는 상태의 단부도이다.
도 18은 삽입체가 구비된 본 명세서에 기재된 대표 물품의 도시도로서, 절단되었을 때의 물품의 일 단부의 일부를 도시하는 도면이다.
도 19a, 도 19b, 도 19c 및 도 20은 본 명세서에 기재되는 대표 삽입체의 도시도이다.
도 21a 및 도 21b는 삽입체가 구비된 본 명세서에 기재되는 추가 대표 물품의 도시도이며, 하나 이상의 물품의 일 단부와 그 내부의 개구를 도시하는 도면이다.
도 22 및 도 23은 하나 이상의 추가 보강재를 내부에 갖는 본 명세서에 기재되는 대표 물품의 도시도이다.
도 24는 삽입체에 의해 연결되는 두 개의 대표 물품의 일부의 도시도이다.
도 25 및 도 26은 본 명세서에 기재되는 대표 단부 플러그의 도시도이다.
도 27 및 도 28은 본 명세서에 기재되는 물품의 일 단부에 배치되는 대표 단부 플러그의 도시도이며, 물품의 일부만을 도시한다.
도 29는 하나 이상의 조형 구역을 갖는, 본 명세서에 기재되는 대표 정형 물품의 단면도이다.
도 30은 본 명세서에 기재되는 물품을 제조하기 위한 대표 방법의 도시도이다.
도 31 내지 도 34는 본 명세서에 기재되는 물품의 추가 대표 구조를 도시하는 사시도(도 31a, 도 32a, 도 33a, 도 34a) 및 단부도(도 31b, 도 32b, 도 33b, 도 34b)이다.
도 31 내지 도 35는 사용 시의 본 명세서에 기재되는 물품의 다양한 대표 실시예의 도시도이다.
이하에서는 다양한 제조 및 사용 실시예를 설명하지만, 본 명세서에서는 다양한 상황에서 구현될 수 있는 본 발명의 여러가지 개념이 제공됨을 알아야 한다. 본 명세서에 기술되는 실시예는 본 발명을 제조 및 사용하기 위한 방법을 예시할 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하지는 않는다.
도면이 반드시 실척으로 도시되지는 않았으며, 특정 특징부는 간명함을 위해 과장해서 도시되거나 다소 일반화된 형태 또는 개략적인 형태로 도시될 수도 있다.
미국 및 기타 나라에서 많은 건재는 비닐이나 목재로 제조된다. 목재나 비닐은 완제품으로서 또는 알루미늄 하의 표면하(subsurface) 재료로서 종종 사용된다. 목재는 가볍지만, 날씨로 인해 쇠약(fade)해지고 크랙이 발생하는 경향이 있으며, 설치 및 환경 조건에 따라서 주기적으로, 통상 대략 3년 내지 5년마다 재도장 또는 교체를 필요로 할 것이다. 목재로 만들어진 보드와 같은 건재는 보통 목재 고유의 조성으로 인해 균일한 외관을 갖지 못한다. 따라서, 목재처럼 또는 목재보다 내구성이 있고, 기후로 인한 쇠약 또는 균열발생에 대한 내성을 가지며 및/또는 보다 균일한 외관을 갖는 가벼운 물품이 요망된다. 시멘트질 건재가 개발되어 나무 제품에 비해 내구성이 있고 수명이 길지만, 일부 종래의 시멘트계 제품은 시멘트의 성질과 결부될 수 있는 보드의 두께 때문에 못질이 어려울 수 있다. 더욱이, 시멘트질 건축용 보드는 무겁고, 고밀도이며, 취급이 어려울 수 있다. 따라서, 내구성있고, 수명이 길며, 취급이 용이한 대안적인 경량 저밀도 시멘트질 건축용 물품이 요구된다.
본 명세서에 기재된 하나 이상의 실시예는, 본 명세서에서 섬유 시멘트 물품으로도 지칭되는, 하나 이상의 섬유 형태에 의해 보강되는 시멘트질 물품을 제공한다. 본 명세서에 기재되는 물품은 하나 이상의 구조를 취할 수 있다. 패널 또는 시트로서, 물품은 일반적으로 적어도 두 개의 대체로 편평한 면에 의해 형성되며, 이들 편평면은 외표면이고 대체로 대향하는 표면이다. 본 명세서에서의 물품은 또한 일반적으로 하나 이상의 주변 에지를 가지며, 이들 주변 에지는 일반적으로 최소 면의 표면적보다 작거나 최소 에지의 표면적보다 작은 표면적을 갖는 외표면으로서 형성된다. 물품이 그 길이보다 작은 폭을 가질 때, 길이는 물품의 두 단부를 형성한다. 다른 조형 물품은 둘보다 많은 단부를 가질 수 있다. 본 명세서에 기재된 물품의 대표 구조로는 패널, 울타리, 벽널, 문선, 처마돌림(fascia board), 기와, 천장 몰딩, 표장재 등이 포함된다. 본 명세서에 기재된 물품은 외장 및 내장 용도에 사용될 수 있다.
본 명세서에 기재된 물품의 매트릭스 구조물은 미세 공극(void)과 거대 공극을 포함한다. 미세 공극은 일반적으로 약 100 마이크로미터(㎛) 미만의 공극을 지칭하며, 거대 공극은 일반적으로 그보다 큰 공극을 지칭한다. 거대 공극과 미세 공극은 본 명세서에 기재된 물품의 매트릭스의 도처에 균일하게 분포되거나 불균일하게 분포될 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 공극은 매트릭스의 도처에 분포되는 기공(gas pocket)이다. 기공은 일반적으로 구형이거나 다른 형상일 수 있으며, 각각의 기공 또는 공간은 약 1밀리미터(mm) 미만의 공칭 크기를 갖는다. 일부 실시예에서, 기공의 크기는 약 500㎛ 미만이다. 일부 실시예에서, 기공의 크기는 약 100㎛ 미만이다. 일부 실시예에서, 기공의 크기는 약 50㎛ 미만이다. 본 명세서에서 언급되는 기공은, 특정 원료 소스에 고유한 공극이 아니다. 예를 들어, 기공은 일반적으로, 중공 미소구 또는 중공 펄라이트, 또는 그 재료 자체 내에 공극 또는 무재료 공간을 본래 갖는 다른 재료의 구조물 내에서 발생할 수 있는 고유한 공간 또는 공극을 지칭하지 않는다. 본 명세서에 기재되는 가스라는 용어는 대기를 지칭하거나, 예로서 순수 질소 또는 이산화탄소와 같은 비활성 또는 반응 가스를 지칭할 수 있다. 그 매트릭스 내에 하나 이상의 기공을 갖는 본 명세서에 기재된 물품은 일반적으로, 기공이 없는 물품보다 낮은 겉보기 밀도를 나타낼 것이다.
본 명세서에 기재되는 섬유 시멘트 물품은 일반적으로 약 1.2g/㎤ 미만의, 때로는 약 1.0g/㎤ 미만의 겉보기 밀도를 갖는다. 일부 실시예에서, 겉보기 밀도는 약 0.95g/㎤ 미만이며, 약 0.90g/㎤ 미만일 수도 있고, 약 0.85g/㎤ 미만일 수도 있으며, 약 0.80g/㎤ 미만일 수도 있고, 약 0.75g/㎤ 미만일 수도 있으며, 약 0.70g/㎤ 미만일 수도 있고, 약 0.65g/㎤ 미만일 수도 있으며, 약 0.6g/㎤ 미만일 수도 있다. 본 명세서에서 언급되는 겉보기 밀도는 물품의 건조 중량(질량)을 그 외부 편평면에 의해 규정되는 물품 체적으로 나눈 것이다. 본 명세서에 기재되는 낮은 겉보기 밀도를 갖는 섬유 시멘트 물품은 겉보기 밀도가 높은 물품에 비해 그 가벼움, 취급 용이성, 및 구조적 지지 요건이 반영되므로 건재로서 특히 유용한 것으로 나타났다. 낮은 겉보기 밀도를 가짐으로써, 본 명세서에 기재되는 하나 이상의 물품은 하나 이상의 형태에서 너무 무겁거나, 고밀도이거나, 설치 도중의 취급이 어렵거나 하지 않으면서, 매우 길고 가볍게 만들어질 수 있다. 일 예에서, 처마돌림으로서 형성되는 물품은 약 0.8g/㎤의 겉보기 밀도를 갖는다. 추가 예에서, 처마돌림으로서 형성되는 물품은 약 0.85g/㎤의 겉보기 밀도를 갖는다. 또 다른 예에서, 문선으로서 형성되는 물품은 약 0.9g/㎤의 겉보기 밀도를 갖는다.
두 개의 (대체로 편평한) 표면 사이의 최단 거리로서 측정되는, 본 명세서에 기재되는 물품의 두께는 약 3인치(7.62cm) 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 두께는 약 2인치(5.08cm) 미만일 수 있거나, 또는 약 1.5인치(3.81cm) 미만일 수 있다. 일부 실시예에서, 두께는 약 1인치(2.54cm) 이하이거나 약 ¼인치(6.35mm)이다. 보다 얇은 건재[예를 들면, 약 2인치(5.08cm) 이하 또는 약 1.5인치(3.81cm) 이하 또는 약 1인치(2.54cm) 이하의 두께를 갖는 패널 또는 벽널]로서 형성될 때의 이러한 물품은, 사용 시에 그 물품을 형성하기 위해 여전히 감소된 양의 원료를 가질 때 동일한 커버 영역을 허용한다. 일부 실시예에서, 두께는 추가 설명될 정형 물품에 구비되는 다양한 돌기, 굴곡 및/또는 중공 구역 및/또는 홈형(grooved) 구역을 고려하여 물품에 걸쳐서 변경될 수 있다. 제1 예에서, 문선 형태의 물품은 약 1인치(2.54cm)의 두께를 갖는다. 다른 예에서, 문선 형태의 물품은 약 1.5인치(3.81cm)의 두께를 갖는다. 또 다른 예에서, 처마돌림 형태의 물품은 약 1인치(2.54cm)의 두께를 갖는다. 또 다른 예에서, 처마돌림 형태의 물품은 약 1.5인치(3.81cm)의 두께를 갖는다. 추가 예에서, 천장 몰딩 형태의 물품은 그 두꺼운 지점에서 약 0.78인치(1.98cm)의 두께 또는 약 0.83인치(2.11cm)의 두께를 갖는다.
본 명세서에 기재되는 물품이 예로서 시트 또는 패널 또는 문선 또는 처마돌림 또는 천장 몰딩과 같은 긴 물품으로서 구성될 때, 패널의 길이는 모든 외표면을 고려할 때 동일 표면 상의 두 지점 사이의 최장 거리이다. 보통, 본 명세서에 기재되는 물품은 약 8피트(2.44m)를 초과하는 길이를 갖거나, 약 10피트(3.05m) 이상일 수 있거나, 또는 약 12피트(3.66m) 이상일 수 있거나 또는 약 16피트(4.88m) 이상일 수 있다. 일부 예에서, 문선, 표장재 또는 처마돌림과 같은 긴 건재는 보다 신속한 설치를 가능하게 할 수 있으며, 연속적인 피스 사이에 보다 소수의 조인트를 가질 것인 바, 이는 설치의 용이성 및 시간에 있어서 도움이 된다. 일 예에서, 문선 형태의 물품은 10피트(3.05m)의 길이를 갖거나, 12피트(3.66m)의 길이를 갖거나, 또는 16피트(4.88m)의 길이를 갖는다. 다른 예에서, 처마돌림 형태의 물품은 10피트(3.05m)의 길이를 갖거나, 12피트(3.66m)의 길이를 갖거나, 또는 16피트(4.88m)의 길이를 갖는다.
하나 이상의 실시예에서, 기재된 물품은 예로서 길고 다소 더 좁은 시트 또는 패널 또는 문선 또는 처마돌림 또는 천장 몰딩으로서 구성된다. 두 에지 사이의 거리로서 측정되는 물품의 폭은 일부 실시예에서 약 16인치(40.64cm) 이하이다. 상기 폭은 또한 약 12인치(30.48cm) 이하일 수 있거나 또는 약 8인치(20.32cm) 이하 또는 약 6인치(15.24cm) 이하 또는 약 5인치(12.7cm) 이하일 수 있다. 추가 실시예에서, 폭은 약 4인치(10.16cm) 이하이다. 어떤 물품이 좁을 때 이것은 문선 또는 처마돌림으로서 사용하기에 특히 적합할 수 있는 것으로 나타났다. 일 예에서, 문선 형태의 물품은 11.25인치(28.58cm)의 폭을 갖거나, 7.25인치(18.42cm)의 폭을 갖거나, 5.5인치(13.97cm)의 폭을 갖거나, 4.5인치(11.43cm)의 폭을 갖거나, 3.5인치(8.89cm)의 폭을 갖는다. 다른 예에서, 처마돌림 형태의 물품은 7.25인치(18.42cm)의 폭을 갖거나, 5.5인치(13.97cm)의 폭을 갖는다. 유리하게, 본 명세서에 기재된 질량 감소 및 강도 향상에 의하면, 보다 긴 제품이 본 명세서에 기재하듯이 제조될 수 있다. 또한, 이러한 제품은 길이가 길거나 그렇지 않거나 간에 중실형 물품(예를 들면, 하나 이상의 조형 채널이 부족)에 비해 취급 및 운송 중의 파손이 줄어드는 것으로 나타났다. 본 명세서에 기재되는 정형 제품은 예로서 처마돌림, 문선 및 천장 몰딩과 같은 특정 건재에 대한 표준 치수 및 요건을 충족하는 것으로 나타났다.
본 명세서에 기재된 하나 이상의 물품에서, 외표면은 대체로 매끄러운 마감(finish) 및/또는 대체로 거친 마감을 갖는 실질적으로 편평할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 적어도 하나의 외표면은 실질적으로 추가 마감의 유무와 더불어 조형될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 표면에 대한 마감은 균일하거나 랜덤한 특정 표식 및/또는 명칭과 같은 의장을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 표면은 나뭇결 또는 돌모양과 같은 공지된 질감을 모방할 수 있다.
본 명세서에 기재된 바와 같이 준비될 때의 물품은 하나 이상의 조형 구역 또는 채널을 구비할 수 있다. 일부 실시예에서, 조형 채널은 외부 중공 구역 및/또는 홈형 구역이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 조형 채널은 내부 중공 구역일 수도 있다. 중공 섹션 또는 구역은 본 명세서에 기재되는 물품의 중량을 감소시킨다. 본 명세서에 기재되는 중공 섹션은 사전-형성(예를 들면, 형성 과정 중에 준비)될 수 있다. 시멘트질 또는 기타 재료가 일절 존재하지 않는 물품내 하나 이상의 형상을 설계함으로써 물품 내에 하나 이상의 중공 섹션이 가공될 수 있다. 하나 이상의 조형 구역은 물품에 대한 기계적 힘이 물품을 따라서 보다 쉽게 분산 및 분포됨으로써 국소 응력 집중이 최소화되도록 가공되며, 이는 전체 물품의 강도 완전성을 보장한다. 하나 이상의 사전-형성된 중공 구역은 일반적으로 하나 이상의 세장형 채널을 포함하며, 이들 채널은 물품의 길이 또는 폭의 일부 또는 전부에 걸쳐서 연장되거나 걸쳐 있을 수 있다. 물품 내에 하나 이상의 중공 구역이 제공될 때, 각 구역의 형상은 동일하거나, 유사하거나 또는 상이할 수 있다. 단일 물품 내의 하나 이상의 사전형성된 중공 구역은, 국소 응력 집중의 최소화 및/또는 밀도 감소를 제공하기 위해 동일할 필요가 없다.
추가적으로 또는 대안적으로, 본 명세서에 기재된 물품의 하나 이상의 표면은 외측으로 돌출하거나 및/또는 내측으로 굴곡하는 부분을 갖는 하나 이상의 추가 조형 채널을 가질 수 있다. 돌출되거나 굴곡된 채널은 기능적 부분을 구비할 수 있거나, 설계 특징부 또는 그 조합으로서 작용할 수 있다. 이러한 조형 표면의 예는 키 라인, 비드 및 홈이다. 굴곡 또는 돌출 부분은 깊을 수 있거나, 단지 피상적일 수 있다. 일부 물품은 조형 구역들의 조합을 가질 수 있다. 예를 들어, 굴곡 및/또는 돌출 부분은 추가로 하나 이상의 내부 중공 구역과 조합될 수 있다. 중공 부분과 마찬가지로, 본 명세서에 기재되는 물품의 외측 굴곡 부분은 본 명세서에 기재된 물품의 중량을 더 감소시킬 수 있다. 물품의 외측 및/또는 굴곡 부분은 종종 사전-형성된다(예를 들면, 형성 과정 중에 준비된다). 하나 이상의 굴곡 및/또는 돌출 부분은 보통, 물품의 적어도 하나의 표면 상에 이러한 부분을 하나 이상 설계함으로써 물품 내에 가공된다. 굴곡 부분은 일반적으로, 시멘트질 또는 기타 재료가 일절 존재하지 않는 구역을 구비한다. 돌출 부분은 일반적으로 시멘트질 재료를 전체적으로 또는 부분적으로 포함한다. 돌출 또는 굴곡 부분은 추가로 내부 중공 구역과 조합될 수 있다. 굴곡되거나 돌출되는 하나 이상의 조형 구역은 보통, 물품에 대한 기계적 힘이 물품을 따라서 보다 쉽게 분산 및 분포됨으로써 국소 응력 집중을 최소화하고 전체 물품의 강도 완전성을 보장할 수 있도록 가공된다. 일부 실시예에서, 각각의 굴곡 및/또는 돌출 구역의 개수, 형상 및 위치는 본 명세서에 기재되는 물품에 대해, 본 명세서에 기재되는 조형 구역을 갖지 않는 유사한 치수의 종래 구성의 물품에서 나타나는 것보다 약 10% 이상 높은 응력대 겉보기 밀도 비율(stress to apparent density ratio)을 제공하도록 선택될 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 굴곡 및/또는 돌출 구역의 개수, 형상 및 위치는 본 명세서에 기재되는 물품에 대해, 본 명세서에 기재되는 조형 구역을 갖지 않는 유사한 치수의 종래 구성의 물품에서 나타나는 것보다 약 15% 이상 높은 응력대 겉보기 밀도 비율을 제공하도록 선택될 수 있다. 추가 실시예에서는, 본 명세서에 기재되는 조형 구역이 없이 구성되는 종래의 처마돌림에서 발견되는 것보다 20% 이상 높은 응력대 겉보기 밀도 비율을 갖는 물품이 제공된다. 추가 실시예에서는, 본 명세서에 기재되는 조형 구역이 없이 구성되는 종래의 처마돌림에서 발견되는 것보다 25% 이상 높은 응력대 겉보기 밀도 비율을 갖는 물품이 제공된다. 추가 실시예에서는, 본 명세서에 기재되는 조형 구역이 없이 구성되는 종래의 처마돌림에서 발견되는 것보다 30% 이상 높은 응력대 겉보기 밀도 비율을 갖는 물품이 제공된다.
본 명세서에 기재되는 조형 구역은 물품의 응력대 밀도 비율에 거의 영향을 주지 않으면서 물품의 질량 및 겉보기 건조 밀도를 감소시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 조형 구역의 개수, 구조 및 배치는 최종 물품의 응력대 겉보기 밀도 비율을 실제로 향상시키는 한편으로 그 질량을 감소시키도록 선택된다. 다른 실시예에서, 조형 구역은 물품의 질량을 감소시키는 동시에 물품의 파괴 계수(MOR: modulus of rupture) 및 탄성 계수(MOE: modulus of elasticity)를 증가시키도록 구성된다.
전술했듯이, 하나 이상의 채널 및/또는 하나 이상의 중공 구역을 갖는 본 명세서에 기재된 물품의 응력대 밀도 비율은 동일한 외부 치수의 중실 물품(채널 또는 중공 구역을 갖지 않는 물품)과 거의 같거나 그보다 높을 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 본 명세서에 기재된 물품의 응력대 겉보기 밀도 비율은 8 MPa/(g/㎤)보다 크다. 일부 실시예에서, 응력대 겉보기 밀도 비율은 약 11.79 MPa/(g/㎤) 이상이다. 일부 실시예에서, 응력대 겉보기 밀도 비율은 약 12 MPa/(g/㎤) 이상이다. 응력대 밀도 비율과 같은 특성은, 패널 및 보드 형상을 갖는 것과 같은 많은 물품이 건물에 장착될 때 얼마간의 구조적 자체 지지를 제공하기 때문에 많은 건재에 있어서 중요하다. 따라서, 중공 구역은 적절하게 설치되지 않을 때 물품의 응력대 밀도 비율 및 기타 특성에 잠재적으로 및 부정적으로 영향을 미칠 수 있다. 본 명세서에 기재된 물품은 일반적으로, 종래의 섬유 보강된 시멘트질 건재(본 명세서에 기재된 조형 구역이 부족)에 비해 높은 응력대 겉보기 밀도를 갖는다. 일부 실시예에서, 포화 MOR 값(MPa 단위) 대 오븐-건조 밀도의 세제곱(밀도의 3승)(g/㎤ 단위)의 비율은 약 7 MPa/(g/㎤)3 보다 크다. 일부 실시예에서, 이 값은 약 7.5 MPa/(g/㎤)3 보다 크거나, 약 8 MPa/(g/㎤)3 보다 크다. 일부 실시예에서, MOR 대 밀도 세제곱의 비율은 약 9 MPa/(g/㎤)3 보다 크거나, 약 10 MPa/(g/㎤)3 보다 크거나, 약 11 MPa/(g/㎤)3 보다 크거나, 약 12 MPa/(g/㎤)3 보다 크다. 오븐-건조 밀도는 ASTM C567 및 C1185에 따라 측정된다. MOR 측정은 1인치(2.54cm)의 두께를 갖는 물품에 대해 18인치(45.72cm)의 최소 테스트 길이를 요구하는 ASTM C1185에 기초한다.
하나 이상의 실시예에서, 중공 구역들의 합계는 물품의 겉보기 체적의 약 30% 미만을 포함하거나, 물품의 겉보기 체적의 약 28.3%를 포함할 수 있거나, 또는 겉보기 체적의 약 25% 이하를 차지할 수 있다.
본 명세서에 기재된 물품의 일부 대표적인 적합한 구조가 도 1 내지 도 18 및 도 21 내지 도 24에 도시되어 있다. 이들 도면은 하나 이상의 조형 부분을 갖는 하나 이상의 물품을 도시하며, 이들 조형 부분은 내측으로 굴곡하고, 외측으로 돌출하며 및/또는 내부 중공 부분 또는 공동을 물품 내에 구비한다. 많은 실시예에서, 조형 구역은 전체 물품의 폭 및/또는 길이를 따라서 전체 물품에 걸쳐 있다. 하나 이상의 굴곡, 돌출 및/또는 중공 구역이 존재할 때, 상기 구역은 추가적으로 도시되고 후술하듯이 동일한 형상을 가질 수 있거나 또는 상이한 형상을 가질 수 있다.
도 1은 각각이 물품의 길이에 걸쳐있는 중공 구역으로서 하나 이상의 채널(12)을 갖고 형성되는 경우의 대표 물품(10)의 개략 사시도(도 1a) 및 단부도(도 1b)이다. 도 1은 각각 다른 형상을 갖는 중공 구역을 도시한다. 대표 형상에는 원, 삼각형, 타원형, 정사각형 또는 다른 다각형이 포함되며, 그 일부가 도면에 도시되어 있다. 도면에서, 중공 구역은 일반적으로 각각 등간격으로 이격되어 있으며, 최외측 조형 구역의 각각은 측부 에지로부터 동일 거리에 있다. 일부 실시예에서, 채널은 물품의 전체 길이에 걸쳐 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 채널은 물품의 일부에만 걸쳐 있으며, 일반적으로 물품의 적어도 일 단부에 개구를 형성한다. 일부 실시예에서, 채널은 물품의 양 단부에 개구를 제공한다. 대체 실시예에서, 채널은 동일한 형상을 갖지 않을 수 있으며, 연속 또는 불연속 패턴으로 존재할 수 있다.
도 2는 각각 대체로 동일한 형상을 갖는 하나 이상의 중공 구역(23)을 갖는 정형 물품(20)의 개략 사시도(도 2a) 및 단부도(도 2b)이다. 대체 실시예에서, 채널은 동일한 형상을 갖지 않을 수 있으며, 연속 또는 불연속 패턴으로 존재할 수 있다. 일부 실시예에서, 채널은 물품의 전체 길이에 걸쳐 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 채널은 물품의 일부에만 걸쳐 있으며, 일반적으로 물품의 적어도 일 단부에 개구를 형성한다. 일부 실시예에서, 채널은 물품의 양 단부에 개구를 제공한다.
도 3은 하나 이상의 중공 구역(33)을 갖는 정형 물품(30)의 개략 사시도(도 3a) 및 단부도(도 3b)이다. 도시된 중공 구역은 제1 형상을 갖는 최외측 조형 구역 및 제2 형상을 갖는 중심 중공 구역을 구비한다.
도 4는 각각 대체로 동일한 형상을 갖는 하나 이상의 중공 구역(45)을 갖는 정형 물품(40)의 개략 사시도(도 4a) 및 단부도(도 4b)이다. 도 4에는 도 2 또는 도 3에 비해 많은 수의 중공 부분이 존재한다. 도 4의 정형 물품의 폭 및/또는 두께는 도 2 또는 도 3의 그것과 동일하거나 또는 그보다 크거나 작을 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 하나 이상의 중공 구역(56)을 갖는 정형 물품(50)의 개략 사시도(도 5a) 및 단부도(도 5b)이다. 중공 구역은 하나 걸러씩의 중공 부분이 제1 형상을 갖고 이웃하는 중공 부분이 제2 형상을 갖는 개략 패턴을 형성하며, 따라서 겉보기 패턴을 형성한다. 도 5에는 도 2 또는 도 3 또는 도 4에 비해 많은 중공 부분이 존재한다. 도 5의 정형 물품의 폭 및/또는 두께는 도 2, 도 3 또는 도 4의 그것과 동일하거나 상이할 수 있다.
도 5c는 도 5a 또는 도 5b에 도시된 것보다 적은 수의 중공 구역(56)을 갖는 정형 물품(50)의 개략 단부도이다. 도 5c의 정형 물품의 폭 및/또는 두께는 도 5a 또는 도 5b의 그것과 동일하거나 상이할 수 있다.
도 6은 각각 대체로 동일한 형상을 갖는 하나 이상의 중공 구역(64)을 갖는 정형 물품(60)의 개략 사시도(도 6a) 및 단부도(도 6b)이다. 도 6에는 도 2, 도 3, 도 4 또는 도 5에 비해 적은 수의 중공 부분이 존재한다. 도 6의 정형 물품의 폭 및/또는 두께는 도 2, 도 3, 도 4 또는 도 5의 그것과 동일하거나 상이할 수 있다.
도 6c는 도 6a 또는 도 6b에 도시된 것보다 적은 수의 중공 구역(64)을 갖는 정형 물품(60)의 개략 단부도이다. 도 6c의 정형 물품의 폭 및/또는 두께는 도 6a 또는 도 6b의 그것과 동일하거나 상이할 수 있다.
도 7은 하나 이상의 중공 구역(72)을 갖는 정형 물품(70)의 개략 단부도이다. 도 7에서의 중공 구역은 등간격 이격되는 것으로 도시되어 있다. 이러한 등간격 이격이 반드시 필수적인 것은 아니다.
도 8은 하나 이상의 중공 구역(82)을 갖는 정형 물품(80)의 개략 단부도이다. 이들 중공 구역은 제1 조형 구역(82) 및 제2 조형 구역(84)을 구비하는 패턴을 형성하며, 제1 형상은 제2 형상 뒤에 배치되고 이러한 패턴이 반복된다.
도 9는 하나 이상의 중공 구역(94)을 갖는 정형 물품(90)의 개략 단부도이다. 이들 중공 구역은 제1 형상을 갖는 최외측 중공 구역 및 제2의 다른 형상을 갖는 중심 중공 구역을 구비한다.
도 10은 하나 이상의 중공 구역(102)을 갖는 정형 물품(100)의 개략 단부도이다. 각각의 중공 구역은 대체로 동일한 형상을 가지며, 일반적으로 상호 등간격으로 이격되어 있다. 도 10에는 도 7에 비해 많은 수의 중공 부분이 존재한다. 도 10의 정형 물품의 폭 및/또는 두께는 도 7의 그것과 동일하거나 상이할 수 있다.
도 11은 하나 이상의 중공 구역(112)을 갖는 정형 물품(110)의 개략 단부도이다. 각각의 중공 구역은 대체로 동일한 형상을 가지며, 일반적으로 상호 등간격으로 이격되어 있다. 도 11에는 도 4에 비해 많은 수의 중공 부분이 존재한다. 도 11의 정형 물품의 폭 및/또는 두께는 도 4의 그것과 동일하거나 상이할 수 있다.
도 12는 하나 이상의 굴곡 구역(예를 들면, 122, 123) 및 하나 이상의 돌출 구역(예를 들면, 124, 126, 128)을 구비하는 하나 이상의 조형 채널을 갖는 정형 물품(120)의 개략 사시도(도 12a) 및 단부도(도 12b)이다. 본 실시예에서, 일부 조형 채널은 형상과 크기에 있어서 유사하고 다른 조형 채널은 형상과 크기에 있어서 상이하다. 도 12c는 정형 물품의 다른 대표 개략 단부도로서, 도 12a 및 도 12b의 구조와 유사한 단부도이다.
도 13은 하나 이상의 굴곡 구역(예를 들면, 134, 136) 및 하나 이상의 돌출 구역(예를 들면, 132, 138)을 구비하는 하나 이상의 조형 채널을 갖는 정형 물품(130)의 대표 개략 사시도(도 13a) 및 단부도(도 13b)이다. 또한, 도 13은 그 각각이 중공 구역(예를 들면, 131, 133)을 형성하는 하나 이상의 조형 채널을 갖는다. 도 13의 일부 중공 구역은 대체로 유사한 형상을 갖는다. 도 13c는 정형 물품의 다른 대표 개략 단부도로서, 도 13a 및 도 13b의 구조와 유사한 단부도이다. 도 13c에서, 각각의 중공 구역은 대체로 유사한 형상을 갖는다.
도 14는 하나 이상의 굴곡 구역(예를 들면, 144) 및 하나 이상의 돌출 구역(예를 들면, 145, 146, 147)을 구비하는 하나 이상의 조형 채널을 갖는 정형 물품(140)의 대표 개략 단부도이다. 도 14는 또한 하나 이상의 내부 중공 구역(예를 들면, 142, 143, 148)을 포함하는 조형 채널을 갖는다. 본 실시예에서, 중공 채널은 형상과 크기가 변경된다. 돌출 구역과 굴곡 채널도 형상과 크기가 상이하다.
도 15는 하나 이상의 조형 채널(예를 들면, 152, 153, 155)을 갖는 물품(150)의 대표 개략 사시도이다. 본 실시예에서, 채널 중 하나는 돌출 구역(154)으로 형성된다.
도 16a 및 도 16b는 일 단부에 하나 이상의 개구(162)를 갖는 정형 물품(160)의 대표 개략 단부도이다. 각각의 개구는 단면 도시된 삽입체(164)를 구비하며, 이 삽입체는 개구 안에 끼워지도록 구성된다. 삽입체는 적어도 본 명세서에 기재되는 정형 물품의 일 단부에 배치될 수 있다. 도 16a 및 도 16b 양자에서, 각각의 삽입체는 그 단면도에서 대체로 동일한 형상을 갖는 것으로 도시되어 있다. 추가 실시예에서, 일부 삽입체는 상이한 단면 형상을 가질 수 있다. 더욱이, 일부 실시예에서는, 모든 개구가 항상 삽입체를 요구하거나 구비하지는 않을 것이다.
도 17a 및 도 17b는 일 단부에 하나 이상의 개구(172)를 갖는 정형 물품(170)의 대표 개략 단부도이다. 각각의 개구는 단면 도시된 조형 삽입체(174)를 구비하며, 이 삽입체는 개구 안에 끼워진다. 각각의 삽입체가 배치될 때 이 삽입체는 적어도 정형 물품의 일 단부에 위치할 것이다. 도 17a 및 도 17b 양자에서, 각각의 삽입체는 대체로 동일한 형상을 갖는 것으로 도시되어 있다. 추가 실시예에서, 일부 삽입체는 상이한 형상을 가질 수 있다. 모든 개구가 삽입체를 요구하거나 반드시 구비하지는 않을 것이다.
도 18은 그 폭을 따라서 절단했을 때의 물품(180)의 일 단부의 일부만을 도시한다. 도 18은 하나 이상의 삽입체(182)를 도시한다. 각각의 삽입체는 대체로 동일한 형상을 가지며, 물품(180)의 중공 부분(184)에 배치된다. 도면에서의 각각의 중공 부분은 대체로 동일한 형상을 갖는다. 중공 부분(186)은 삽입체를 구비하지 않는다. 추가 실시예에서, 일부 중공 부분은 다른 형상일 수 있으며 및/또는 보다 많거나 보다 적은 중공 구역이 삽입체를 구비할 수 있다.
준비될 때의 물품은 모놀리식 구조를 가지며, 따라서 물품은 하나 이상의 지층, 시트 또는 층의 적층에 의해 구성 또는 형성되지 않는다.
본 명세서에 기재되는 물품은 일반적으로 약 4 MPa를 초과하는 포화 시의 파괴 계수(MOR)를 갖는다. 일부 실시예에서, 물품의 포화 MOR 값은 약 7 MPa를 초과하거나 약 8 MPa를 초과한다. 일부 실시예에서, 물품의 포화 MOR 값은 약 10 MPa를 초과한다. 예를 들어, 처마돌림으로서 형성된 물품은 상온에서 약 6 내지 9 MPa의 MOR을 가질 수 있다. 포화 시에, 정형 처마돌림 물품은 약 6.2 내지 약 9.9 MPa의 MOR을 갖거나, 일부 실시예에서는 9.9를 초과하는 MOR을 가질 것이다. 다른 예에서, 처마돌림으로서 형성된 물품은 상온에서 약 7.6 내지 약 8.7 MPa의 MOR을 가질 수 있다. 추가 예에서, 유사한 형상의 물품에 대한 MOR은 8.7 MPa 이상일 수 있다.
본 명세서에 기재되는 물품의 탄성 계수(MOE)는 일반적으로 약 7 GPa 미만이며, 보통 약 6.5 GPa 미만이다. 일부 실시예에서, MOE는 약 6 GPa 미만 또는 약 4 GPa 미만 또는 약 3.5 GPa 미만이다. 일 예에서, 처마돌림으로서 형성된 물품은 약 3.2 내지 약 4.7 GPa의 포화 MOE를 가질 수 있다. 추가 예에서, 유사한 형상의 물품에 대한 MOE는 4.7 GPa를 초과할 수 있다.
많은 실시예에서, 준비될 때의 물품은 약 0.77의 겉보기 밀도를 가지며, 이 결과 약 9.1 MPa의 포화 MOR 값과 약 5.7 GPa의 포화 MOE 값을 갖는 물품이 얻어진다. 다른 실시예에서, 물품은 약 6.5 MPa의 포화 MOR 값과 약 5.4 GPa의 포화 MOE 값을 갖는다. 또 다른 예는 표 2에 제공된다.
MOR, MOE와 같은 신규 물품의 성능 파라미터는 ASTM C1185 또는 그 수정판에 의해 특징지어진다.
본 명세서에 기재된 물품의 취급 용이성은 상기 조형 프로파일을 사용함으로써 및/또는 적어도 하나의 추가 보강을 물품에 추가함으로써 향상된다. 적합한 추가 보강은 메쉬, 필라멘트, 직물, 필름 및 발포체 형태일 수 있다. 추가 보강을 위해 사용되는 재료의 예로는 목재, 목질 복합재, 플라스틱 또는 플라스틱 복합재(예를 들면, 폴리프로필렌, 나일론), 글래스, 폴리머 발포체, 섬유, 금속(예를 들면, 알루미늄), 및 그 조합체가 포함되지만 이것에 한정되지는 않는다. 일 실시예에서, 추가 보강재는, 직조 또는 비직조될 수 있지만 규칙적인 다각형 또는 원형 개구를 갖는 것이 바람직한 메쉬 또는 직물이다. 추가 보강재는 또한 중공 섬유를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 추가 보강재는 20% 미만의 파단 연신율을 갖는다. 다른 실시예에서, 추가 보강재는 적어도 ¼인치(6.35mm)의 두께를 갖는 보강층을 포함한다. 선택될 때, 추가 보강재는 고 알칼리 내성, 고 UV 내성, 장기 내구성, 내화성과 같은 특성을 구비할 수 있으며, 소정의 인장 강도를 가져야 한다. 하나 이상의 실시에서, 본 명세서에 기재되는 물품에 추가 보강재를 사용하는 것은 더 긴 물품의 제작을 가능하게 하고, 출하 및 설치 과정 중의 파괴를 방지한다.
추가 보강재를 갖는 물품의 제조에 있어서, 이 물품은 물품에 매립되는 추가 보강재를 포함할 수 있다. 매립 될 때 추가 보강재는 물품의 전체 길이에 걸쳐 있을 수 있다. 매립될 때 추가 보강재는 물품 내에 임의의 깊이로 매립될 수 있으며, 일반적으로 물품 표면에서 보이지 않는다. 추가적으로 또는 대안적으로, 물품은 그 내부에 형성되는 하나 이상의 공동, 및 공동 내에 배치되는 추가 보강재를 구비할 수 있다. 추가 보강재는 추가 보강재가 없는 등가의 물품에 비해 훨씬 높은 굽힘 강도를 물품에 제공하기 위해 선택된다. 추가 보강재는 보통 약 8피트(2.44m) 이상 또는 약 8피트(2.44m) 이상 또는 약 12피트(3.66m) 이상의 길이 및 약 ¾인치(1.91cm) 이상의 두께 또는 약 1인치(2.54cm) 이상의 두께를 갖는 물품에 제공된다.
도 22는 추가 보강재를 위치설정하기 위한 다수의 공동(222)을 갖는 물품(220)의 개략도이다. 공동은 물품의 전체 길이에 걸쳐 있을 수 있다. 일 실시예에서, 추가 보강재는 연속성 보강 섬유 형태이다. 추가 보강재는 또한 공동 내에 존재할 수도 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예에서, 각각의 공동은 동일하거나 상이한 추가 보강재를 가질 수 있다. 도 22에는, 대체로 동일한 형상을 갖고 대체로 상호 등간격 이격되는 내부 중공 구역으로서의 채널(224)을 다수 갖는 물품(220)이 도시되어 있다. 다른 실시예에서, 중공 구역은 동일한 형상 또는 크기일 필요가 없다. 이 실시예에서는, 내부에 추가 보강재를 갖는 공동(222)이 중공 구역 근처에 배치된다. 이 실시예에서, 공동(222)은 물품의 중공 구역으로부터 및 측부 에지로부터 상호 등간격 이격된 것으로 도시되어 있다. 필요에 따라 다른 구조가 마련될 수도 있다.
도 23은 내부에 추가 보강재(234)를 갖는 물품(230)의 개략도이다. 추가 보강재는 물품 내에 매립된다. 추가 보강재는 물품의 상면으로부터 특정 깊이에 있는 것으로 도시되지만, 실제로는 임의의 깊이에 매립될 수 있다. 일반적으로 추가 보강재는 매립될 때 물품 내에 또는 물품 상에 배치되는 조형 구역과 간섭하지 않을 것이다. 일 실시예에서, 추가 보강재는 금속 메쉬이다. 도 23에서, 물품(230)은, 대체로 동일한 형상을 갖고 상호 등간격 이격되는 것으로 도시되는 다수의 중공 구역(232)을 추가로 구비하며, 추가 보강재는 각각의 중공 구역으로부터 등거리에 배치되는 것으로 도시되어 있다. 필요에 따라 추가 구조가 준비될 수도 있다.
실제로, 내부에 하나 이상의 조형 구역을 갖는 하나의 물품은 내부에 하나 이상의 조형 구역을 갖는 제2 물품과 협력할 수 있다. 한 형태에서, 협력은 두 개의 물품이 공조할 때 이루어진다. 협력은, 상호 바로 인접하는 두 개의 물품이 정렬 및/또는 연결될 때 이루어질 수도 있다. 협력은 하나 이상의 삽입체의 사용에 의해 보조될 수도 있다. 삽입체는 본 명세서에 기재되는 물품의 측벽에 형성되는 개구와 결합하도록 구성된다. 일반적으로 삽입체의 일 단부는 제1 물품의 제1 단부에 있는 일반적으로 중공 구역 형태인 개구 내에 배치된다. 삽입체의 타 단부는 인접한 제2 물품 상의 적어도 일 단부에 있는 개구(일반적으로 중공 구역 형태) 내에 배치된다. 두 개의 정형 물품의 단부 개구가 삽입체 등을 거쳐서 정렬되면, 두 개의 물품은 함께 연결된다. 따라서, 물품의 단부 개구는 보통, 제2 물품과의 협력이 가능하도록 삽입체를 수용하도록 구성된다. 본 예에서, 삽입체는 두 개의 인접한 물품을 고정하도록 작용한다. 필요할 경우, 삽입체는 현장에서(예를 들면, 건물에서) 인접하여 배치되는 하나 이상의 물품 사이에 이음매 없는 외관을 가능하게 한다. 삽입체의 하나 이상의 형태는 또한 물품 상의 하나 이상의 단부 개구를 폐쇄하는 작용을 할 수도 있다.
본 명세서에 기재된 삽입체의 다양한 형상이 도 18 내지 도 21 및 도 24에 도시되어 있으며, 이는 비제한적인 예로서 작용한다. 인접한 물품은 하나의 삽입체만 가질 수 있거나, 도 18, 도 21a, 도 21b 및 도 24에 도시하듯이 다수의 삽입체를 가질 수 있다. 도 18, 도 21a 및 도 21b는 각각, 적어도 일 단부 개구에 삽입체를 갖는 하나 이상의 대표 물품의 부분을 도시한다. 도 21b와 도 24는 두 개의 물품을 도시한다. 도 24에서, 물품(242, 243)은 상호 인접하고, 각각 하나 이상의 삽입체(245)에 의해 끼워진다. 하나 이상의 삽입체를 수용하기 위한 다양한 대표 단부 개구가 도 1 내지 도 11, 도 13 내지 도 17, 도 21a, 도 21b 및 도 22 내지 도 24에 도시되어 있으며, 이는 비제한적인 예로서 작용한다.
본 명세서에서 커넥터로도 지칭되는 삽입체는 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있거나, 복합 재료로 제조될 수 있다. 커넥터를 만드는데 사용되는 재료의 대표적인 예로는 금속, 플라스틱, 고무, 발포체, 목재, 성형성 스폰지 등이 포함되지만 이것에 한정되지는 않는다. 커넥터는 일반적으로 본 명세서에 기재되는 물품의 중공 구역에 쉽게 삽입될 수 있는 형상을 갖도록 가공된다. 커넥터가 개구 안에 삽입될 때, 커넥터는 대체로 양호하게 끼워져 고정되며 따라서 빼내는 것이 덜 용이하다. 일부 형태에서, 커넥터는 하나 이상의 플러그에 의해 추가 고정될 수 있다. 도시되지 않은 추가 커넥터 형상도 적합하다. 본 명세서에 기재되는 물품의 적어도 일 단부 개구는 나란히 배치되는 두 개의 인접한 물품을 함께 연결시키도록 구성된 커넥터를 수용하게 되어 있다. 하나 이상의 실시예에서, 커넥터는 물품 내의 개구와 추가 결합되는 자발-로킹 기구 또는 체결/결합/캐칭 특징부를 갖는다. 특정 실시에서, 커넥터는 공기가 물품을 통해서 유동할 수 있도록 또는 물(예를 들면, 습기)이 개구 내부로부터 유출될 수 있도록 내부에 구성되는 채널을 갖는다.
중공 구역이거나, 돌출 구역이거나, 굴곡 구역이거나 간에 조형 구역을 하나 이상 갖는 물품은 단부 캡과 끼워질 수 있다. 물품의 일 단부만 또는 물품의 양 단부는 단부 캡을 구비할 수 있다. 단부 캡은 물품의 전체 단부를 커버하거나 그 일부만을 커버할 수 있다. 단부 캡은 일반적으로, 물품의 단부에 존재하는 하나 이상의 중공 구역을 폐쇄 또는 밀폐하도록 설계된다. 단부 캡은 물품의 내부에 물이 도달하지 못하게 하는데 도움이 되도록 형상화될 수 있다. 단부 캡은 벌레가 내부에 자리잡지 못하게 하거나 물이 물품 내에 그 단부에서 침입하지 못하게 하는데 도움이 되도록 사용될 수 있다. 단부 캡은 단부의 일부만을 위한 것일 수 있으며, 따라서 물품의 단부에서 단 하나의 개구 또는 적은 수의 개구를 폐쇄하는데 유용할 수 있거나, 또는 모든 개구와 중공 구역이 단일의 단부 캡으로 폐쇄되도록 물품의 전체 단부와 끼워지도록 설계될 수 있다. 일 예에서, 단부 캡은 물품의 단부에서 개구 또는 중공 구역에 부분적으로 끼워지는 삽입체와 유사한 형상의 특징부를 구비할 수 있다.
단부 캡의 예가 도 25 및 도 26에 도시되어 있다. 이들 도면은 모두, 그 단부에 다수의 삽입체형 특징부를 구비하는 단일의 단부 캡을 도시한다. 도 25는 본 명세서에 기재되는 물품의 단부와 동일 평면으로 끼워지게 되고 물품의 전체 단부에 대체로 끼워지게 될 대표 단부 캡을 도시한다. 도 26은 본 명세서에 기재된 물품의 단부 주위에 부분적으로 래핑되고 따라서 물품의 전체 단부에 끼워지게 될 단부 캡을 도시한다.
도 27은 도 24의 단부 캡과 유사하고 물품의 단부에 배치되는 것으로 도시되는 단부 캡을 도시한다. 단부 캡이 하나 이상의 중공 구역에 어떻게 끼워지는지를 도시하기 위해 물품은 절단된다. 도시된 도면에서, 물품은 단부 캡의 삽입체형 특징부로 채워지지 않는 일부 중공 구역을 갖는다.
도 28은 물품의 단부에 배치될 때 도 24의 단부 캡과도 유사하고 물품의 단부 주위에 래핑되도록 도시되는 단부 캡을 도시한다.
단부 캡은 예로서 금속, 플라스틱, 고무, 발포체, 플라스틱, 폴리머 복합재, 목재, 성형성 스폰지 재료와 같은 임의의 적합한 재료 또는 여러 재료의 복합재로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 단부 캡은 물품의 색상과 매치되도록 제조 및/또는 페인팅된다. 단부 캡은 임의의 소정 길이일 수 있다. 단부 캡의 길이는 물품의 전체 폭과 매치될 수도 매치되지 않을 수도 있다. 단부 캡에 적합한 길이 범위는 적어도 약 1인치(2.54cm) 내지 약 16인치(40.64cm)의 범위를 포함한다. 단부 캡의 소정 치수 및 추가 특징부는 보통, 정형 물품의 폭, 캐핑될 물품 단부의 두께 및/또는 캐핑될 커버링의 개수에 종속될 것이다.
본 명세서에 기재되는 물품은 못질 가능하다. 못질 특성은, 주어진 못 구조가 (예를 들어, 못이 물품 에지로부터 떨어진 거리에서 외표면과 동일 평면으로 제공될 때) 물품의 크랙발생 또는 분할과 같은 손상을 초래하지 않고 관통할 수 있는 물품의 두께를 통해서 반영될 수 있다. 못질 특성(nailability)은 또한 못 관통, 못 빼기 및 측방 못 저항을 특징으로 한다. 못질 가능한 물품은 못질 불가능한 것보다 쉽고 빠르게 설치된다. 본 명세서에 기재되는 물품에 대해 표준 네일 건(nail gun)이 사용될 수 있다. 못질 불가능한 제품은 나사를 사용하여 설치될 필요가 있으며, 따라서 드릴링 및/또는 특정 형태의 클립 또는 후크를 요구하고, 따라서 보다 많은 시간과 감소된 일관성을 요구한다. 본 명세서에 기재되는 물품의 설치는 전동 또는 공기압 네일 건과 같은 자동 장치를 사용하여 이루어질 수 있다. 본 명세서에 기재되는 물품의 못질 특성은, 예를 들어 자동 장치를 통해서 설치되는 각각의 못이 네일 건의 광범위한 압력 설정 또는 수많은 조절을 요하지 않으면서 정확한 시각적으로 매력적인 높이에 제공됨을 의미한다.
본 명세서에 기재되는 조형 물품의 형성은 열가소제의 유무와 더불어 수경성 결합제, 하나 이상의 섬유 소스, 하나 이상의 규토질 소스를 포함하는 제제를 필요로 한다. 수경성 결합제는 시멘트와 같은 단일 재료 또는 복합재일 수 있다. 결합제의 예로는 포틀랜드 시멘트, 고알루미나 시멘트, 석고, 석회, 분쇄 노 슬래그 등과 그 조합체가 포함되지만 이것에 제한되지는 않는다. 수경성 결합제는 일반적으로 제제의 약 20wt% 내지 약 80wt%에 해당한다. 일부 실시예에서, 수경성 결합제는 제제의 약 30wt%를 초과한다. 다른 실시예에서, 수경성 결합제는 제제의 중량의 약 38%를 초과한다. 일부 실시예에서, 수경성 결합제는 제제의 70wt% 미만 또는 60wt% 미만이거나 제제의 약 50wt% 미만이다. 결합제는, 제제에 색상을 추가하고 따라서 정형 물품에 색상을 추가하는 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제제는, 색조를 제공하거나 또는 혼합될 때 제제에 대한 색상을 변경하고 따라서 정형 물품의 색상을 착색 또는 변경하는 염색제 또는 재료를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기재되는 제제에 사용되는 섬유는, 표백되거나 표백되지 않을 수 있는 셀룰로스 섬유와 같은 식물성 또는 목질계 섬유를 포함할 수 있다. 선택된 식물성 또는 목질계 섬유는 일반적으로 중공의, 경량, 다차원적이며, 정형 물품의 매트릭스에 있을 때 탁월한 강도 보강을 제공한다. 섬유 치수는 제품의 특정 못질 특성, 밀도 및 인성을 달성하기 위해 미리 선택될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 섬유는 길이가 약 0.05mm 내지 약 5mm일 수 있다. 일부 실시예에서, 섬유 길이는 약 3mm 미만이다. 일부 실시예에서 섬유 길이는 약 1mm를 초과한다. 섬유 직경은 일반적으로 약 5㎛ 내지 150㎛이다. 본 명세서에 사용되는 섬유는 섬유 또는 인접한 시멘트질 매트릭스의 표면 상에서 또는 그 근처에서 진균류, 박테리아, 조류 또는 이끼의 성장을 늦추기 위해 초기에 하나 이상의 살생물제로 처리될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 섬유는 또한, 물 손상을 감소시켜 시멘트질 매트릭스 내로의 물 침입을 제한하기 위해 초기에 하나 이상의 발수제(water repelling agents)로 처리될 수 있다. 대신에 또는 추가적으로, 살생물제 및/또는 발수제는 섬유를 전처리하는데 사용되는 대신에 또는 그에 추가적으로 제제에 대해(예를 들면, 혼합물에 대해) 추가될 수 있다.
본 명세서에 기재되는 제제용 섬유는 추가로 고융점 폴리머계 합성 섬유일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 고융점 폴리머 섬유의 예는 폴리프로필렌, 폴리비닐 알콜, 아라미드 등이다. 폴리머 섬유는 보통 목질계 섬유보다 높은 점탄성 성능을 가지며, 따라서 형성될 때 섬유 시멘트 물품에 높은 가요성 및 양호한 성능 특징을 제공할 수 있다. 본 발명자들은, 섬유 융점보다 높은 가압멸균 온도가, 완성된 물품에 사용될 때 섬유의 완전성에 영향을 미치지 않으면서, 본 명세서에 기재되는 제제에 사용될 수 있음을 알아냈다. 예를 들어, 하나의 폴리프로필렌 섬유의 융점이 160℃이지만, 이 융점 온도보다 높은, 170℃ 또는 175℃ 또는 180℃의 온도를 포함하는 가압멸균 온도가 섬유 보강재에 대한 겉보기 효과 없이 사용될 수 있다. 섬유는 탄소 섬유, 알칼리 내성 유리 섬유 등과 같은 무기 섬유를 더 포함할 수 있다. 사용될 때 무기 섬유는 메쉬, 매트 또는 연속 구조 형태일 수 있다.
본 명세서에 기재된 제제에서, 규토질 소스는 그 다양한 조합체를 포함하는 예로서 규석, 실리카 흄(silica fume), 플라이 애쉬(fly ash), 슬래그, 점토와 같은 하나 이상의 응집체를 포함할 수 있다. 제제 내의 규토질 소스는 일반적으로 약 10wt% 내지 약 70wt%이다. 일부 실시예에서, 규토질 소스는 약 20wt%를 초과한다. 다른 실시예에서, 이는 약 30wt%를 초과한다. 추가 실시예에서, 규토질 소스는 약 60wt% 미만이다. 규토질 소스는 약 50wt% 이하일 수도 있다. 규토질 소스는 매트릭스의 강도를 향상시키기 위해 분쇄될 수 있으며, 이는 또한 물품의 경화 및/또는 양생에 영향을 줄 수 있다. 일부 실시예에서, 분쇄 입자의 표면적은 약 500㎡/kg 이하일 수 있거나 또는 약 450㎡/kg 이하일 수 있다. 추가 실시예에서, 분쇄되었을 때의 입자는 약 400㎡/kg 미만인 표면적을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 입자는 약 380㎡/kg 이하일 수 있다.
많은 실시에서, 본 명세서에 기재되는 제제는 하나 이상의 저밀도 첨가물을 더 포함한다. 저밀도 첨가물은 대표 예 및 그 다양한 조합으로서 세노스피어, 폐쇄 셀형 팽창 펄라이트, 개방 포어 팽창 펄라이트, 규산칼슘 수화물, 플라이 애쉬, 유기 또는 무기 미소구 중 하나 이상일 수 있다. 하나 이상의 저밀도 첨가물의 통합은 매트릭스의 진 밀도를 감소시키는 것으로 나타났으며, 따라서 물품이 형성될 때 물품의 겉보기 밀도의 저하에 기여한다.
본 명세서에 기재되는 제제에는 하나 이상의 시멘트 경화촉진제(accelerant)도 포함될 수 있다. 경화촉진제는 규산칼슘 수화물, 질산 칼슘, 염화 칼슘, 질산 나트륨, 헥사메틸렌테트라민, 섬유 시멘트 제품의 재생 분말, 저밀도 첨가물 등과 그 각종 조합체로 대표될 수 있다. 경화촉진제는, 그린 섬유 시멘트 물품으로서 형성될 때의 물품이 보다 신속하게 응결 및 경화될 수 있게 하는 급속 응결 기능을 가질 수 있다. 이는 또한 그린 물품이 그 손상이 없이 처리 이후에 보다 양호하게 취급될 수 있게 한다. 경화촉진제는 또한 신속 경화제일 수 있다. 급속 경화는 공정 소요 시간을 감소시키며, 따라서 비용을 절감하고, 정형 물품이 보다 신속하게 제조 및 사용될 수 있게 한다. 경화촉진제는 경화된 제품에 형성된 화학 상을 변화시키도록 선택될 수 있으며, 따라서 최종 제품의 변경 및/또는 소정 성능에 기여하도록 선택될 수 있음이 밝혀졌다.
본 명세서에 기재되는 제제는 하나 이상의 점성 증강제 또는 공정 촉진제를 더 포함할 수 있다. 점성 증강제는 가소제, 수퍼 가소제, 유화제 또는 농축제, 예를 들면 메틸셀룰로스, 히드록실-에틸 셀룰로스, 셀룰로스 에테르 또는 기타 적합한 화합물 중 하나 이상으로부터 선택될 수 있다. 점성 증강제 또는 공정 촉진제는 제조 중의 혼합 및 형성 과정에 도움이 된다.
더 추가적으로, 본 명세서에 기재되는 제제는 하나 이상의 발포제 또는 공기 혼입제 또는 취입제 및/또는 기포 안정제를 포함할 수 있다. 제조 중에 물품의 매트릭스 내에 기공을 도입하는데 도움이 되는 화합물 또는 화학물질은 발포제인 것으로 간주될 수 있다. 예로는 대표적인 예로서 탄산칼슘 수화물, 중탄산 나트륨, 알루미늄 분말과 같은, 가스 또는 가스 생성 재료가 포함된다. 이러한 재료는 일반적으로 열 또는 수분에 의해 활성화되고, 이산화탄소 또는 수소와 같은 가스를 매트릭스 내로 방출하여, 전술한 하나 이상의 기공 또는 공극을 도입 및 형성한다. 일부 실시예에서, 공극은 추가적으로 또는 대안적으로, 공기 혼입제의 유무와 더불어 공기 또는 가스의 존재 하의 엄밀한 혼합에 의한 것과 같은 기계적 공기 혼입에 의해 물품 내에 포함될 수 있다.
이제까지 기술된 제제는 건조 질량에 기초하고 있다. 물은 추가로, 건조 질량에 기초하여 제제 중량의 약 75% 미만의 양으로 제제에 첨가된다. 많은 실시예에서, 물 함량은 (건조 중량에 기초하여) 제제의 50% 미만 또는 40% 미만 또는 30% 미만이다.
본 명세서에 기재된 하나 이상의 물품을 제조하는데 유용한 대표 성분 및 변종이 표 1에 제공된다.
표 1
원료 가능 범위 1(%) 가능 범위 2(%) 가능 범위 3(%)
시멘트 20-80 30-50 20-60
규토질 소스 10-70 20-40 20-60
섬유 A 4-15 5-11 7-12
섬유 B 0-5 0-3 0-5
추가 응집물 0-20 5-15 불필요
저밀도 첨가물 0-20 5-15 6-12
촉진제 0-20 0-10 9-15
유화제 또는 농축제A 0-5 0-3 0.6-1.5
유화제 또는 농축제B 0-5 0.6-1.5 0-3
가소제 0-3 0-1.5 0-0.5
표 1에 도시된 것과 같은 다양한 실시예에서, 시멘트는 예로서 포틀랜드 시멘트 형태일 수 있다. 규토질은 예로서 실리카 또는 모래 형태일 수 있다. 섬유는 예로서 셀룰로스 펄프 및/또는 가공 섬유 형태일 수 있다. 추가 응집물은 예로서 플라이 애쉬 형태일 수 있다. 유화제 또는 농축제는 예로서 메틸 셀룰로스 및/또는 히드록실 에틸 셀룰로스 형태일 수 있다. 가소제는 예로서 수퍼가소제일 수 있다.
표 2는 본 명세서에 기재되는 세 개의 대표 물품에 대한 겉보기 밀도, 포화 MOR 및 포화 MOE를 나타낸다.
표 2
겉보기 밀도(g/㎤) MOR(Mpa) MOE(GPa)
물품 A 0.8 9.7 4.7
물품 B 0.85 7.8 5.5
물품 C 0.9 8.5 5.5
물품 A는 약 40-49wt% 시멘트, 30-38wt% 규토질 소스, 7-9wt% 햄머밀 분쇄된 셀룰로스 섬유, 0.5-3wt% 합성 섬유, 8-11wt% 저밀도 첨가제, 및 3wt% 미만의 점성 증강제를 포함하는 제제로 만들어졌다. 물품 B와 C는 약 45-50wt% 시멘트, 30-35wt% 규토질 소스, 7wt% 미만의 햄머밀 분쇄된 셀룰로스 섬유, 3wt% 미만의 합성 섬유, 12-19wt% 경화촉진제, 2wt% 미만의 점성 증강제를 포함하는 제제를 사용하여 만들어졌다. 모든 제제에서, 규토질 소스는 400㎡/kg 미만의 평균 표면적을 갖는 입자를 생성하도록 분쇄되었다. 모든 제제에서, 시멘트 칼슘 대 시멘트 실리케이트 비율은 50:50 내지 60:40의 범위에 있다.
물품은 모놀리식 구조를 형성하기 위한 주조, 몰딩, 압출, 유동-진행 또는 기타 유사 방법 중 하나에 의해 가공된다. 원료는 따라서 필요에 따라서 및 사용되는 방법에 따라 개질될 수 있다. 임의의 방법에서, 원료는 균질한 혼합물을 형성하기 위해 친밀하게 혼합된다. 원료는 시작할 때 전부 도입될 수 있거나 또는 일부 원료는 처리(예를 들면, 연속 처리) 중에 제제에 도입될 수 있다. 압출을 포함하는 일부 방법에서, 원료는 동일한 처리 단계에서 도입 및 혼합될 수 있다. 혼합물은 이후 모놀리식 구조를 갖는 그린 물품으로 형성된다. 그린 타이어는 아직 경화되지 않은 수경성 결합제로 구성되는 제제로 형성된 물품이다.
많은 실시예에서, 물품은 압출에 의해 처리되며, 이에 의하면 하나 이상의 사전-형성된 중공 구역을 형성하기 위해 특정한 다이 설계가 사용될 수 있다. 주조, 몰딩 또는 유동-진행 방법 사용 시에, 사용되는 몰드 또는 형(form)은 물품의 하나 이상의 중공 구역 또는 하나 이상의 채널을 규정하는 사전형성된 형상을 갖는 삽입체를 수용할 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 공정의 일부 또는 전부는, 매트릭스 내의 기공 또는 공극이 선택된 가스를 함유하고 형성되도록 보장하기 위해 질소 또는 이산화탄소 환경과 같은 제어된 환경에서 이루어질 수 있다. 선택된 환경을 갖는 것은 사전-경화, 신속한 응결, 사전-탄산화 등과 같은 공정의 특정 특성에 도움이 된다.
열은 경화에 도움이 되기 위해 및/또는 기공 형성을 촉발하기 위해 선택적으로 도입될 수 있다. 경우에 따라, 공정의 온도는 기공 형성의 촉발 또는 경화 지연에 도움이 되기 위해 저하될 수 있다. 제제에 취입제 및/또는 발포제가 포함될 때, 기공은 본래 기계적 혼합을 포함하는 공정 중에 발생되거나, 또는 공정 중에 도입되는 외부 열원의 추가에 의해 발생될 수 있다.
일부 실시예에서, 형성 이후의 그린 물품은 완성될 수 있는 바, 이는 소정의 표면 마감, 표면 디자인 및/또는 표면 효과를 도출하기 위해 그린 물품을 엠보싱, 프레싱, 스탬핑, 브러싱 등을 겪게 하는 것을 포함할 수 있다. 그린 물품은 일반적으로 공기 경화, 오븐 경화 및/또는 가압멸균 경화 공정을 통해서 응결 경화되어 완성 물품을 생성한다. 일부 실시예에서는, 필요에 따라 추가 효과를 위해 경화 이후에 물품의 표면에 샌딩, 절단, 기계가공 또는 브러싱이 적용될 수 있다.
물품을 제조하기 위한 대표적인 방법이 도 30에 도시되어 있다. 박스(302)에서는, 성분이 선택되고 이들 성분을 공지된 혼합 방법으로 혼합함으로써 페이스트(paste)가 형성된다. 일 실시예에서, 페이스트는 이후 싱글 또는 트윈-나사 압출기를 사용하여 처리된다. 박스(304)에서는, 다이가 배치되고 표면 상에 또는 모놀리식 재료 내에 하나 이상의 중공 구역 또는 프로파일이 생성된다. 중공 구역은 다이 내의 중공 구조 형성자(former)를 사용하여 형성될 수 있다. 긴 형성자를 통합할 때, 첨가물은 매끄럽거나 울퉁불퉁할 수 있는 표면 마감의 향상에 도움이 될 수 있다. 조형 구역 또는 중공 구역은 또한, 모놀리식 재료가 그린 조형 물품으로서 형성된 후에 모놀리식 재료에 형성될 수 있다. 예를 들어, 조형 구역은 물품이 형성된 후에 또는 물품이 경화된 후에 구역을 드릴링 제거 또는 외형가공함으로써 형성될 수 있다. 일부 실시예에서는 페이스트에 공극 및 다공성 구조를 발생시키기 위해 공기가 분사에 의해 도입된다. 또 다른 실시예에서는, 작은 크기의 공극 발생을 촉진하고 공극의 균일한 분포를 촉진하기 위해 발포제 및/또는 기포 안정제가 추가적으로 또는 대안적으로 추가된다. 박스(306)에서는, 물품이 몰딩 등에 의해 형성되거나 압출된다. 재료가 다이를 빠져나갈 때 물품에는 표면 마감이 적용될 수 있다. 일부 실시예에서, 마감은 엠보싱 롤러, 프레스, 샌더, 브러쉬, 연마기 등과 같은 장치에 의해 적용된다. 박스(308)에서는, 물품이 모놀리식 시멘트질 구조용의 당업계에 공지된 사이클을 사용하여 건조 및 경화된다. 건조 공정에 대한 일부 수정은 덜 나가는 질량을 갖는 물품에 대해서 일어날 수 있으며, 따라서 건조 및/또는 경화에 시간이 덜 소요된다. 일부 형태에서, 경화될 때의 본 명세서에 기재되는 물품은 세장형이다. 박스(310)에서, 정형 물품은 경우에 따라 절단되거나 및/또는 필요에 따라 추가적으로 코팅된다. 코팅은 염색제를 포함할 수 있으며, 예로서 스프레이 건조, 커튼 코팅과 같은 당업계에 공지된 방법에 의해 이루어질 수 있다. 박스(312)에서, 정형 물품은 일반적으로 당해 분야에서의 사용을 위해 적층, 포장, 및 출하 준비된다. 물품은 사용 전에 보관될 수 있다.
제1 예에서, 섬유 시멘트 문선 보드는 ¾인치(1.91cm) 두께, 10피트(3.05m) 길이의 최종 치수를 갖고 형성되었으며, 다양한 폭을 갖고 제조되었다. 물품용 제제는 건조 중량 기초로 9% 셀룰로스 섬유, 3% 폴리프로필렌 섬유, 38% 포틀랜드 시멘트, 2-3% 분쇄된 플라이 애쉬, 15% 분쇄 실리카, 3% 실리카 흄, 3% 저밀도 규산칼슘 수화물, 3% 하이드록실 에틸 셀룰로스, 및 2% 중탄산 나트륨을 포함하였다. 상기 제제에는 물이 건조 기초로 제제 중량의 53%까지 추가되었다. 제제와 물은 거의 균질한 페이스트를 생성하기 위해 함께 혼합되었다. 페이스트는 그린 처마돌림을 생성하기 위해 사전-선택된 다이를 통해서 압출되었다. 다이는 각 보드에 라운드-형상 중공 구역을 도입하기 위해 다이 길이를 따라서 원통형 부분을 갖고 설계되었다. 상기 예는 원통형 부분을 갖는 다이를 구비하지만, 전술했듯이 및/또는 도면에 도시하듯이 임의의 다른 형상이 사용될 수 있음을 알아야 한다. 압출 이후, 보드는 25℃ 및 25% 상대 습도에서 약 24시간 동안 응결되도록 남겨졌으며, 이후 165℃에서 약 8시간 동안 가압멸균기에서 경화되었다. 형성된 섬유 시멘트 보드는 문선으로서 사용하기에 적합하고 가볍다.
다른 예에서는, 1인치(2.54cm) 두께, 12피트(3.66m) 또는 16피트(4.88m) 길이, 및 5.5인치(13.97cm) 또는 7.25인치(18.42cm) 폭의 최종 치수를 갖는 섬유 시멘트 처마돌림이 형성되었다. 물품용 제제는 건조 중량 기초로 7% 셀룰로스 섬유, 1% 합성 섬유, 42-48% 시멘트, 10% 저밀도 첨가제, 32-38% 미세 분쇄 실리카, 및 0.9-1.4% 점성 증강제를 포함하였다. 상기 제제에는 물이 건조 기초로 제제 중량의 70%까지 추가되었다. 제제와 물은 거의 균질한 페이스트를 생성하기 위해 함께 혼합되었다. 이후 공기가 도입되었다. 또한, 발포제 또는 기포 안정제가 추가되었다. 페이스트는, 도 31 또는 도 32의 어느 하나에 도시된 것과 같은, 실질적으로 타원형의 중공 구역을 갖는 그린 처마돌림을 생성하기 위해 다이 길이를 따라서 사전선택된 중공 부분을 갖는 사전-선택된 다이를 통해서 압출되었으며, 도 31a 및 도 32a는 보드의 일부의 사시도이고(길이는 실척이 아님) 도 31b 및 도 32b는 보드의 단부도이다. 도 31은 5.5인치(13.97cm)의 보드 폭을 도시하며, 도 32는 7.25인치(18.42cm)의 보드 폭을 도시한다. 이들 도면은 또한 경화 이전 또는 이후에 도입될 수 있는 노치부를 도시한다. 노치부를 갖는 실시예는 처마밑과 같은 제2 패널과 협력적으로 끼워질 수 있다. 압출 이후, 보드는 25℃ 및 25% 상대 습도에서 약 24시간 동안 응결되도록 남겨졌으며, 이후 165℃에서 약 8시간 동안 가압멸균기에서 경화되었다. 형성된 섬유 시멘트 보드는 처마돌림으로서 사용하기에 적합하고 가볍다.
추가 예에서는, 1인치(2.54cm) 두께, 12피트(3.66m) 길이, 및 3.5인치(8.89cm) 또는 4.5인치(11.43cm) 또는 5.5인치(13.97cm) 또는 7.25인치(18.42cm) 또는 11.25인치(28.58cm) 폭의 최종 치수를 갖는 섬유 시멘트 문선 보드가 형성되었다. 물품용 제제는 건조 중량 기초로 4% 셀룰로스 섬유, 1-2% 합성 섬유, 45-50% 시멘트, 15% 경화촉진제, 30-35% 미세 분쇄 실리카, 및 1% 미만의 점성 증강제를 포함하였다. 상기 제제에는 물이 건조 기초로 제제 중량의 65%까지 추가되었다. 제제와 물은 거의 균질한 페이스트를 생성하기 위해 함께 혼합되었다. 이후 공기가 도입되었다. 또한, 발포제 또는 기포 안정제가 추가되었다. 페이스트는 그린 문선 보드를 생성하기 위해 사전-선택된 다이를 통해서 압출되었다. 최종 보드의 예가 도 33 또는 도 34의 어느 하나에 도시되어 있으며, 도 33a 및 도 34a는 보드의 일부의 사시도이고(길이는 실척이 아님) 도 33b 및 도 34b는 보드의 단부도이다. 도 33은 3.5인치(8.89cm)의 보드 폭을 도시하며, 도 34는 11.25인치(28.58cm)의 보드 폭을 도시한다. 압출 이후, 보드는 25℃ 및 25% 상대 습도에서 약 24시간 동안 응결되도록 남겨졌으며, 이후 165℃에서 약 8시간 동안 가압멸균기에서 경화되었다. 형성된 문선 보드는, 예를 들어 1세대 및 2세대 주택, 섹션 R703.1에 대한 2003 국제주택표준기준(International Residential Code) 하의 문선으로서 사용하기에 적합하고 가볍다.
도 29는 천장 몰딩 형태의 조형 물품을 단면 도시한다. 이 물품은 베이스 폭(B)을 갖는 기초면을 갖는다. 이 실시예에서, 물품의 제1 측부 에지(C)는 기초면으로부터 기초면에 대한 높이(D)까지 38°의 각도를 따라서 연장되며, 물품의 제2 측부 에지(E)는 기초면으로부터 기초면에 대한 높이(F)까지 53°의 각도를 따라서 연장된다. 일 실시예에서, 베이스 폭(B), 높이(D), 높이(F), 상부 폭(G) 및 높이(L)는 각각 대략 1.959인치(4.976cm), 0.637인치(1.618cm), 0.631인치(1.603cm), 3.25인치(8.255cm), 0.827인치(2.101cm)일 수 있다. 다른 실시예에서, 베이스 폭(B), 높이(D), 높이(F), 상부 폭(G) 및 높이(L)는 각각 대략 4.32인치(10.973cm), 0.461인치(1.171cm), 0.452인치(1.148cm), 5.25인치(13.335cm), 0.768인치(1.951cm)일 수 있다.
형성될 때, 본 명세서에 기재되는 물품은 패널 또는 보드와 같은 다소 편평한 외관을 가질 수 있다. 또한, 상기 물품은 형성될 때 두께 가변적일 수 있다. 일반적으로, 본 명세서에 기재되는 물품은 종래 보드에 대한 등가의 대안으로서 설치될 수 있다. 본 명세서에 기재되는 물품은 처마돌림 또는 문선 또는 천장 몰딩과 같은 장식성 비-하중지지 패널로서 사용될 수 있다.
한 형태에서, 본 명세서에 기재되는 물품은 (국소 건축 기준과 부합하는) 목조 골재 위에 설치된다. 추가 실시예에서, 본 명세서에 기재되는 물품은 (추가되거나 은폐된 체결구의 보조 유무와 더불어) 금속 골조에 설치될 수 있다. 다른 실시예에서, 본 명세서에 기재되는 물품은 코너, 밴드 보드 및 주위 창과 문에 설치되고, 경사문선(rake) 및 프리즈(frieze)로서 설치된다. 일부 예에서, 물품은 건물의 처마 아래에서 지붕 들보 단부를 커버하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 본 명세서에 기재되는 물품(352)은 그 외측이 도 35에 도시하듯이 외벽(354)에 평행하게 놓이는 상태로 지붕 들보의 단부를 가로질러 수직 장착된다. 또한, 본 명세서에 기재되는 일부 물품은, 제2 패널(356)의 내측과 결합하고 제2 패널과 벽(354) 사이에서 연장되어 도 35에 도시하듯이 제2 패널과 벽 사이의 갭을 브릿지 연결하도록 구성되는 제1 물품(352)을 구비할 수 있다. 제1 물품과 제2 패널 양자는 본 명세서에 기재되는 물품을 포함할 수 있거나 또는 다르게 구성될 수도 있다. 제1 물품(362) 및 제2 패널(366)은 또한 도 36에 도시하듯이 하나의 시스템으로서 함께 설치될 수도 있다. 제1 물품과 제2 패널이 지붕 에지를 따라서 있을 때, 시스템은 건물의 외관을 향상시키기 위해 지붕의 하면을 폐쇄할 수 있다. 제1 및 제2 패널은, 양 패널이 본 명세서에 기재되는 물품으로 제조되는지에 관계없이, 처마의 하면을 날씨 및 벌레로부터 보호하는 것뿐 아니라 적절한 통기에 의한 도움으로 더그매(attic) 내에서의 온도 변동을 감소시키는 것에 도움이 될 수 있다.
물품(362)은 도 36에 도시하듯이 2x 처마널(sub-fascia)(364)[처마밑(366)과 협력할 수 있음] 위에 체결되거나 또는 2x 서까래 말단에 직접 체결될 수 있다. 중실 2x 처마널 위에 물품을 설치할 때는, 최소 2인치(5.08cm)의 16게이지 내식성 마감 못이 일반적으로 사용된다. 일반적으로, 서까래 말단에 직접 설치할 때, 본 명세서에 기재되는 물품의 조인트는 조인트 뒤에 설치되는 2x 블로킹에 의해 서까래로부터 설치 해제되어야 한다. 본 명세서의 물품을 서까래 말단에 직접(예를 들면, 2x 처마널 없이) 적용할 때는, 목재 골조 구조물에 부착하기 위해 최소 6d 슬라이딩 공통 내식성 못이 일반적으로 사용된다. 마감 못은 물품을 2x 처마널에 부착할 때만 사용된다. 일반적으로, 못은 에지로부터 약 1-1/4인치(25.4-6.35mm)보다 가깝지 않게 배치되며, 물품의 단부로부터 1인치(2.54cm)보다 가깝지 않아야 한다. 체결구 간격은 일반적으로 서까래 말단에 직접 설치할 때 최대 24인치(60.96cm)의 중심선 간격을 가지며, 일반적으로 2x 처마널 위에 설치할 때 최대 16인치(40.64cm)의 중심선 간격으로 이격된다. 모든 수평 돌출 및 노출된 물품의 플래싱(flashing)도 중요하다. 본 명세서에 기재되는 물품에는 일반적으로 지붕 덮개가 체결되지 않는다.
본 명세서에 기재되는 물품은, 물품(376), 코너 간주(stud)(372) 및 마감 못(374)을 도시하는 도 37에 도시되어 있듯이 프리즈 보드 대 골조, 또는 주위 코너와 같은 건물에 직접 설치될 수 있다. 은폐된 체결구도 사용될 수 있는 바, 이는 물품의 뒤쪽에 배치되며 이후 추가로 골조에 체결된다. 처마, 경사문선, 문선, 밴드 보드, 및 프리즈 보드 적용에 있어서, 본 명세서에 기재되는 물품을 부착하기 위해서는 2인치(5.08cm) 길이의 최소 16 게이지 아연도금 마감 못이 사용되어야 한다. 못의 배치는 처마, 경사문선, 및 프리즈 보드 적용에 있어서 16인치(40.64cm)마다의 중심선 간격일 수 있다. 또한, 마감 못은 일반적으로, 긴 에지로부터 ½인치(1.27cm)보다 가깝지 않게 배치되고, 물품의 단부로부터 1인치(2.54cm)보다 가깝지 않게 배치된다. 24인치(60.96cm)의 최대 중심선 간격으로 배치되는 체결구는 특히 개구가 4피트(1.22m)보다 클 때 밴드 보드 또는 주위 창, 문 및 다른 개구로서 배치되는 물품과 함께 사용될 수 있다.
도 36은 코너에 설치되고 전방 피스(369) 뒤에 배치되는 경사문선 피스(367)로서의 물품을 도시한다. 일부 실시예에서, 경사문선 피스의 하단부는 편평면에 전방 피스를 제공하기 위해 절취되어야 한다. 맞댐 조인트는 보통, 이 조인트 뒤에 설치되는 2x 블로킹과 함께 서까래로부터 설치 해제된다. 본 명세서에 기재되는 두 개의 물품을 연결할 때는 약 22.5°내지 45°의 경사 절단이 보통 사용된다. 도 36은 추가로 처마밑 패널(366) 및 2x 처마(364)를 도시한다.
도 38은 처마돌림으로서 제공되는 본 명세서에 기재되는 다른 물품(382) 및 문선 보드로서 제공되는 본 명세서에 기재되는 또 다른 물품(383)을 갖는 천장 몰딩으로서 형성 및 배치된 물품(381)을 도시한다. 상기 물품의 설치는 벽널(387), 처마밑(388), 내후성 배리어(386), 및 덮개(384)를 구비한다.
본 명세서에 천장 몰딩으로서 기재되는 물품을 위치할 때는, 2.5인치(6.35cm) 최소 16게이지 마감 못이 사용되어야 한다. 스틸 프레임 구조에 천장 몰딩 보드로서 설치할 때는 체결구가 사용될 수 있다. 적합한 체결구의 일 예는 ET&F Fastening Systems, Inc.(미국 오하이오 소재)로부터의 것이다. 일반적으로, 못은 에지로부터 0.5인치(1.27cm) 및 물품의 단부로부터 1인치(2.54cm)보다 가깝지 않게, 또한 최대 16인치(40.64cm)의 중심선 간격으로 이격되어 배치되어야 한다.
도 39는 경사문선으로서 형성 및 배치되는 물품(392)을, 처마널로서 제공되는 본 명세서에 기재된 다른 물품(394), 천장 몰딩으로서 제공되는 추가 물품(396), 문선 보드로서 제공되는 본 명세서에 기재된 또 다른 물품(398), 및 밴드 보드(399)로서의 추가 물품과 함께 도시한다. 상기 물품의 설치는 플래싱(391), 처마밑(393), 2x 처마널(395), 및 최소 1/8인치(3.18mm)일 수 있는 갭(397)을 포함한다.
체결 지시는 본 명세서에 기재된 물품을 사용할 때 대부분의 적용에 있어서 유사하다. 일반적으로, 본 명세서에 기재된 물품과 함께 사용되는 모든 체결구는 내식성, 아연도금 또는 스테인레스 스틸이어야 한다. 스테인레스 스틸 체결구는 양호하다. 전기-아연도금된 체결구는 수용 가능하지만, 때이른 부식을 나타낼 수 있다. 고온 침지된 아연도금된 못의 품질은 양호하다. 본 명세서에 기재되는 물품은 수동 못질되거나 공기압 공구에 의해 체결될 수 있다. 공기압 체결은 본 명세서에 기재되는 물품을 설치할 때 많은 경우에 보다 적합하다. 못은 물품과 동일 평면인 상태가 되어야 한다. 공기압 공구에 대한 동일 평면 장착 연결은 양호하며, 구동 시에 못의 깊이를 제어하는데 도움이 될 것이다. 일부 실시예에서는, 못을 언더 구동하는 세팅이 사용될 수 있다. 언더 구동되는 못은 추가로 매끄러운 면을 갖는 해머와 딱 맞는 상태가 될 수 있다. 체결구는 골조에 수직한 상태가 되어야 한다. 못은 경사진 상태가 되지 않아야 한다. 목재 골조에 있어서, 언더 구동되는 못은 매끄러운 면을 갖는 해머에 의해 문선과 동일 평면 상태가 될 수 있다. 알루미늄 체결구, 스테이플 또는 클립고정 헤드 못은 일반적으로 본 명세서에 기재되는 물품에 적합하지 않다.
설치 이후, 물품은 추가로 코킹(caulk), 페인팅 및/또는 애벌칠(priming)될 수 있다. 이러한 추가 단계는 현장 절단된 에지에 유용하다. 코킹 시에는, ASTM C920 Grade NS, Class 25 이상을 준수하는 것과 같은 탄성중합체 조인트 밀봉제 또는 ASTM C834를 준수하는 라텍스 조인트 밀봉제와 함께할 때 양호한 결과가 있는 것으로 나타났다. 적용 시에 코킹은 제작자의 서면 지시에 따라서 및/또는 ASTM C1193에 따라서 적용되어야 한다. 색상 매치된 코킹이 이용될 수 있다.
일부 물품은 사전-페인팅되거나 사전-애벌칠될 수 있으며, 애벌칠 또는 페인팅된 표면 상에 적층 시트를 구비할 수 있다. 애벌칠 및/또는 페인팅된 물품의 설치에 관하여, 적층 시트는 물품을 설치할 때 외부를 향할 것이다. 적층 시트는 못질 이후에 가능한 한 빨리 제거되어야 한다. 임의의 못 헤드 부분도장(touch-up)은 적층 시트의 제거 이전에 또는 이후에 이루어질 수 있다. 한 가지 방법은 적층 시트가 적소에 배치되어 있는 동안 부분도장하고 이후 페인트가 마르기 전에 적층 시트를 제거하는 것이다. 물품이 설치된 후에 추가 페인팅 또는 부분도장도 이루어질 수 있다. 부분도장은 일반적으로 흠, 까진 부위 및 못 헤드를 위한 것이다. 넓은 부위가 부분도장을 요할 경우, 한 가지 방안은 손상된 부위를 신규 페인팅된 물품으로 교체하는 것이다. 비-공장 절단 에지는 에지 코팅기로 처리되어야 한다.
일반적으로, 설치된 물품(예를 들면, 사전-페인팅되지 않은 물품)은 사전-애벌칠되는 물품의 경우에는 약 180일 안에 페인팅되어야 하고, 애벌칠되지 않은 물품의 경우에는 약 90일 안에 페인팅되어야 한다. 100% 아크릴 마무리칠(topcoat)이 권장된다. 물품은 젖어있을 때 페인팅되지 않아야 한다. 페인트 도포 속도는 제작자의 사양에 따라야 한다. 물품이 분사되면, 많은 경우에 수작업 도장(back-rolling)도 이루어져야 한다.
본 명세서에 기재되는 조형 물품은 저밀도를 갖고, 못질 가능하며, 양호한 강도 및 양호한 내구성을 나타낸다. 본 명세서에 기재되는 물품의 감소된 질량 및/또는 겉보기 밀도 때문에, 상기 물품은 다른 물품과 달리 대안 공정에 의해 생산된다. 본 명세서의 물품은, 대안 공정에 의해 형성되는 다른 시멘트질 물품과 달리, 기술된 공정 및 제제를 포함할 때, 초기에 벽널, 패널, 문선, 처마, 지붕, 천장 몰딩, 표장재 또는 울타리와 같은 건재 용으로 유용한 긴 물품으로서 준비될 수 있다.
많은 실시예의 상기 설명이 본 발명의 기초적인 신규 특징을 도시, 설명 및 지적했지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서, 예시된 본 발명의 상세 형태의 다양한 생략, 치환 및 변경뿐 아니라 그 사용이 당업자에 의해 이루어질 수 있음을 알 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 설명에 한정되지 않아야 한다.

Claims (34)

  1. 모놀리식 섬유 시멘트 물품(10)이며,
    건조 질량에 기초하여 제제의 45wt% 내지 50wt% 시멘트와,
    건조 질량에 기초하여 제제의 30wt% 내지 35wt% 규토질 소스로서 400㎡/kg 미만의 평균 표면적을 갖는 분쇄 입자를 포함하는 규토질 소스와,
    건조 질량에 기초하여 제제의 7wt% 미만의 햄머밀 분쇄된 셀룰로스 섬유와,
    건조 질량에 기초하여 제제의 3wt% 미만의 합성 섬유와,
    건조 질량에 기초하여 제제의 12wt% 내지 19wt% 경화촉진제와,
    건조 질량에 기초하여 제제의 2wt% 미만의 점성 증강제와.
    물을 포함하고,
    상기 물은 건조 질량에 기초하여 제제의 75wt% 미만의 양으로 제제에 첨가되고, 셀룰로스 섬유 및 합성 섬유는 0.05mm 내지 5.0mm의 길이를 포함하고, 시멘트 칼슘 대 시멘트 실리케이트 비율은 50:50 내지 60:40의 범위에 있고,
    상기 모놀리식 섬유 시멘트 물품은 내부에 하나 이상의 사전-형성된 구역(12)을 포함하고, 상기 하나 이상의 사전-형성된 구역은 상기 모놀리식 섬유 시멘트 물품의 적어도 일 단부에서 조형되어 상기 모놀리식 섬유 시멘트 물품이 0.85g/㎤ 내지 0.9g/㎤ 의 겉보기 밀도를 갖고,
    상기 모놀리식 섬유 시멘트 물품은 내부에 조형된 상기 하나 이상의 사전-형성된 구역을 갖지 않는 유사한 형상의 시멘트질 물품보다 가벼운,
    모놀리식 섬유 시멘트 물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 사전-형성된 구역은 상기 모놀리식 섬유 시멘트 물품 내에서 연장되는 채널(12)을 포함하는 모놀리식 섬유 시멘트 물품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 사전-형성된 구역 중 적어도 하나는 모놀리식 섬유 시멘트 물품의 표면 상의 채널(122, 123, 124, 126)인 모놀리식 섬유 시멘트 물품.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 사전-형성된 구역 중 적어도 하나는 중공이고, 다각형, 사각형, 직사각형, 삼각형, 원형, 타원형, 사다리꼴, 및 그 조합으로 구성되는 그룹에서 선택되는 단면 형상을 갖는 모놀리식 섬유 시멘트 물품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 모놀리식 섬유 시멘트 물품은 처마밑과 끼워지거나 결합되기 위한 홈을 더 포함하는 모놀리식 섬유 시멘트 물품.
  6. 제1항에 있어서, 상기 모놀리식 섬유 시멘트 물품은 적어도 8 MPa/(g/㎤) 이상의 응력 대 겉보기 밀도 비율을 갖는 모놀리식 섬유 시멘트 물품.
  7. 제1항에 있어서, 두 개의 대향되는 세장형 측부와 그 사이에서 연장되는 다수의 측벽을 포함하는 모놀리식 섬유 시멘트 물품.
  8. 제1항에 있어서, 상기 모놀리식 섬유 시멘트 물품은 두 개의 대향되는 세장형 측부 사이의 최단 거리로서 측정되는 두께를 갖고, 상기 두께는 1.9cm (¾인치) 내지 7.62cm (3인치)의 범위에 있는 모놀리식 섬유 시멘트 물품.
  9. 제1항에 있어서, 상기 모놀리식 섬유 시멘트 물품의 길이는 3.66×102cm (12피트) 이상인 모놀리식 섬유 시멘트 물품.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모놀리식 섬유 시멘트 물품은 추가 보강을 위한 재료(222, 234)를 더 포함하고, 상기 재료는 상기 추가 보강을 위한 재료를 갖지 않는 유사한 형상의 물품보다 높은 굽힘 강도를 상기 모놀리식 섬유 시멘트 물품에 제공하는 모놀리식 섬유 시멘트 물품.
  11. 제10항에 있어서, 상기 추가 보강을 위한 재료는 메쉬, 필라멘트, 직물, 필름 및 발포체로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 형태인 모놀리식 섬유 시멘트 물품.
  12. 제10항에 있어서, 상기 추가 보강을 위한 재료는 상기 모놀리식 섬유 시멘트 물품에 매립되거나, 상기 모놀리식 섬유 시멘트 물품의 표면상에, 또는 상기 모놀리식 섬유 시멘트 물품 내부에 형성된 하나 이상의 사전-형성된 구역을 충진하는 모놀리식 섬유 시멘트 물품.
  13. 모놀리식 섬유 시멘트 물품 제조 방법이며,
    건조 질량에 기초하여 제제의 45wt% 내지 50wt% 시멘트와, 건조 질량에 기초하여 제제의 30wt% 내지 35wt% 규토질 소스로서 400㎡/kg 미만의 평균 표면적을 갖는 분쇄 입자를 포함하는 규토질 소스와, 건조 질량에 기초하여 제제의 7wt% 미만의 햄머밀 분쇄된 셀룰로스 섬유와, 건조 질량에 기초하여 제제의 3wt% 미만의 합성 섬유와, 건조 질량에 기초하여 제제의 12wt% 내지 19wt% 경화촉진제와, 건조 질량에 기초하여 제제의 2wt% 미만의 점성 증강제와. 물을 혼합하여 페이스트를 형성하는 단계(302)로서, 상기 물은 건조 질량에 기초하여 제제의 75wt% 미만의 양으로 제제에 첨가되고, 셀룰로스 섬유 및 합성 섬유는 0.05mm 내지 5.0mm의 길이를 포함하고, 시멘트 칼슘 대 시멘트 실리케이트 비율은 50:50 내지 60:40의 범위인 단계(302)와,
    상기 페이스트를 압출기 내에서 처리하고, 구조물과 다이를 사용하여 압출 중에 채널들을 프로파일링하여 내부에 하나 이상의 사전-형성된 구역을 형성함으로써 모놀리식 섬유 시멘트 물품이 0.85g/㎤ 내지 0.9g/㎤ 의 겉보기 밀도를 갖도록 하고, 그린 조형 물품을 형성하는 단계(306)와,
    상기 그린 조형 물품을 경화시켜 내부에 하나 이상의 사전-형성된 조형 구역을 갖는 모놀리식 섬유 시멘트 물품을 형성하는 단계(307)을 포함하는,
    모놀리식 섬유 시멘트 물품 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 그린 조형 물품을 형성한 후, 하나 이상의 채널을 상기 모놀리식 섬유 시멘트 물품의 표면상에 형성하는 단계(308)를 더 포함하는 모놀리식 섬유 시멘트 물품 제조 방법.
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