KR102373188B1 - 섬유 강화 시멘트질 판넬 생산용 헤드 박스 및 성형 스테이션 - Google Patents

섬유 강화 시멘트질 판넬 생산용 헤드 박스 및 성형 스테이션 Download PDF

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Abstract

이동 방향을 갖는 이동하는 성형 웨브 상(26)에 슬러리(36)를 침착시키기 위한 슬러리 공급 장치로서, 이동하는 웨브(26)의 이동 방향에 횡방향으로 장착되고, 후방 벽(354), 측벽(360, 362), 오목한 횡방향 전방 방벽(364), 개방된 상부 및 개방된 바닥을 가지고 상기 성형 웨브(26) 상으로 슬러리(36)를 지향시키기 위한 헤드 박스(40); 상기 후방 벽(354)에 해제 가능하게 부착된 이동 가능한 댐(353)과, 상기 댐(353)의 바닥 벽에 부착된 밀봉부(366); 대향된 상기 측벽들(360, 362)으로부터 연장되는 헤드 박스 지지부 시스템을 포함하는, 슬러리 공급 장치가 개시된다. 또한 강화 섬유를 함유하는 시멘트질 슬러리(36)의 균일한 층을 헤드 박스(40)로부터 이동하는 웨브(26) 상에 침착시키기 위한 연속 공정이 개시된다.

Description

섬유 강화 시멘트질 판넬 생산용 헤드 박스 및 성형 스테이션
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 공동 계류 중인:
발명의 명칭이 "연속 공정을 이용하여 섬유 강화 콘크리트 패널을 제조하는 방법(METHODS OF MAKING FIBER REINFORCED CONCRETE PANELS USING A CONTINUOUS PROCESS)"인 2016년 8월 5일자 출원된 미국 특허 출원 번호 제62/371,554호;
발명의 명칭이 "다단계 연속 혼합기를 이용하여 섬유 강화 시멘트질 슬러리를 생산하는 방법(METHOD FOR PRODUCING FIBER REINFORCED CEMENTITIOUS SLURRY USING A MULTI-STAGE CONTINUOUS MIXER)"인 2016년 8월 5일자 출원된 미국 특허 출원 번호 제62/371,590호;
발명의 명칭이 "강화 섬유에 시멘트질 재료를 혼합하는 방법 및 연속 혼합기(CONTINUOUS MIXER AND METHOD OF MIXING REINFORCED FIBERS WITH CEMENTITIOUS MATERIALS)"인 2016년 8월 5일자 출원된 미국 특허 출원 번호 제62/371,578호에 관련된 것이며,
이들 모두는 그 전체가 참조로서 본 명세서에 병합된다.
기술분야
본 발명은, 본 명세서에서 섬유 강화 콘크리트 패널(FRC 패널)로 지칭되는, 보강 시멘트질 패널의 제조에 사용되는 개선된 슬러리 공급기 헤드 박스 장치를 개시하며, 여기서 섬유는 개선된 기계적 강도를 제공하기 위해 급결(quick-setting) 슬러리와 결합된다.
섬유 강화 시멘트 패널을 성형하는 현재의 방식은 시멘트 슬러리를 롤 코터 와이어(roll coater wire) 장비 또는 호스가 슬러리를 라인으로 전달할 때 튀는 것(splashing)을 감소시키도록 설계된 개방형 통(open trough)으로 시멘트 슬러리를 펌핑하는 진동 호스를 사용한다. 얇은 슬러리 층이 라인에 침착된다. 이후 유리 섬유 초퍼(chopper)가 슬러리 상부 상에 초핑된(chopped) 유리 층을 침착한다. 이후 이중 디스크 매립 롤러가 예를 들어 더비(Dubey)의 미국 특허 제7,794,221호에 개시된 바와 같이 슬러리 안으로 유리 섬유를 매립한다. 이 과정은 패널이 원하는 두께가 될 때까지 여러 번 반복된다. 최종 두께 및 표면은 별도의 샌딩 및 마무리 공정의 결과이다. 이 관행에는 몇 가지 단점이 있다.
생성물은 여러 층의 섬유와 여러 층의 시멘트 슬러리로 구성되어 전체 생산 공정을 복잡하게 만들고 여러 스테이션에 대한 제어를 필요로 한다.
생성물은 성형 공정에서 부과된 제약으로 인해 원하는 생성물 두께보다 두껍다. 정확한 패널 두께를 얻으려면 패널 마무리 라인에 샌딩을 추가해야 한다.
성형된 생성물은 원하는 최종 생성물 치수보다 더 큰 치수(길이 및 폭)를 갖는다. 이는 패널을 최종 치수로 절단하기 위해 패널 마무리 라인에 추가 처리 단계를 필요로 한다.
패널 생산 효율은 통상적으로 느린 라인 속도와 마무리에 필요한 추가 단계로 인해 낮다.
여러 슬러리 헤드 박스, 초퍼, 및 매립 장치는 상당한 자본 투자 및 유지 보수를 필요로 한다.
그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 병합되는, 더비(Dubey) 등의 미국 특허 제6,986,812호는 SCP 패널 생산 라인 또는 이와 유사한 용도에 사용하기 위한 슬러리 공급 장치를 특징으로 하며, 여기서는 경화 가능한 슬러리가 빌딩 패널 또는 보드의 생산에 사용된다. 상기 장치는 슬러리 공급이 유지되는 닙을 형성하도록 서로에 대해 가깝고 대체로 평행한 관계로 배치된 주 계량 롤 및 컴패니언 롤을 포함한다. 두 롤은, 바람직하게는, 슬러리가 닙으로부터 계량 롤 위로 인출되어 SCP 패널 생산 라인의 이동하는 웨브 상에 침착되도록 동일한 방향으로 회전한다. 슬러리의 원하는 두께를 유지하기 위해 주 계량 롤에 작동적으로 아주 근접하게 두께 제어 롤이 제공된다.
그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 병합되는, 더비 등의 미국 특허 출원 공개 번호 제2005/0064164호는, 구조용 시멘트질 패널의 제조를 위한 다층 공정으로서, (a)이동하는 웨브를 제공하는 단계; (b) (i) 웨브 상에 개별적인 산란 섬유(loose fiber)의 제1 층을 침착한 후, 웨브 상에 경화 가능한 슬러리 층을 침착시키는 단계와 (ii) 웨브 상에 경화 가능한 슬러리 층을 침착시키는 단계 중 하나의 단계; (c) 슬러리 상에 개별적인 산란 섬유의 제2 층을 침착시키는 단계; (d) 개별적인 산란 섬유의 상기 제2 층을 상기 슬러리 안으로 능동적으로 매립하여 상기 섬유를 상기 슬러리 전체에 걸쳐 분산시키는 단계; 및 (e) 원하는 개수의 경화 가능한 섬유-강화 슬러리 층이 얻어질 때까지 단계 (ii) 내지 단계 (d)를 반복하여 상기 섬유가 패널 전체에 걸쳐 분포되도록 하는 단계를 포함하는 구조용 시멘트질 패널의 제조를 위한 다층 공정을 개시한다. 또한, 상기 공정에 의해 생산된 구조용 패널, 상기 공정에 따른 구조용 시멘트질 패널을 생산하기에 적합한 장치, 및 다층을 갖는 시멘트질 구조 패널로서, 각각의 층은 이동 가능한 웨브 상에 경화 가능한 슬러리 층을 침착시키고, 슬러리 상에 섬유를 침착시키고, 각각의 층이 인접한 층과 일체로 형성되도록 슬러리 안으로 섬유를 매립함으로써 형성되는, 다층을 갖는 구조용 시멘트질 패널이 제공된다.
그 전체가 본 명세서에 참조에 의해 병합되는, 더비 등의 미국 특허 제8038790호는전단 벽, 바닥 및 지붕 시스템에 사용하기 위한 프레임에 고정될 때, 합판 및 배향 응력 보드에 의해 제공되는 횡방향 및 전단 하중과 동일한 횡방향 및 전단 하중에 저항하기 위한 구조용 시멘트 패널을 개시한다. 패널은 다른 구조용 시멘트 패널에 비해 감소된 열 전달을 제공한다. 패널은 알파형 반수석고(calcium sulfate alpha hemihydrate), 수경성 시멘트, 코팅된 팽창 펄라이트 입자 충진제, 선택적인 추가 충진제, 활성 포졸란 및 석회의 수성 혼합물을 경화시킴으로써 얻어지는 연속 상으로된 하나 이상의 층을 사용한다. 코팅된 펄라이트는 1-500 미크론의 입자 크기, 20-150 미크론의 평균 직경 및 0.50 g/cc 미만의 유효 입자 밀도(비중)를 갖는다. 패널은 섬유, 예를 들어 내알카리성 유리 섬유로 보강된다.
프랭크(Frank) 등의 미국 특허 제8,770,139호는 이동하는 성형 웨브 상에 슬러리를 침착하기 위한 장치 및 방법을 개시하고 있다. 상기 장치는 이동하는 웨브 상으로의 연속적인 커튼으로서 헤드 박스의 내부 바닥 표면으로부터 경사진 배수로 아래로 침착시키기 위한, 견고하게 장착된 헤드 박스를 포함한다. 헤드 박스는 이동하는 웨브의 이동 방향에 대해 횡방향으로 장착된다. 헤드 박스는 또한 헤드 박스 후면 및 측면 위로 슬러리가 흘러나오는 것을 방지하기 위해, 헤드 박스의 3개의 각 측면 상에, 헤드 박스 후면 에지 보드 및 2개의 대향된 헤드 박스 측면 에지 보드를 포함하는, 수직 에지 보드를 가진다. 헤드 박스는 헤드 박스의 길이를 따라 앞뒤로, 이동하는 웨브의 이동 방향에 횡방향으로 이동하는 왕복 트롤리 상에 장착된 공급 라인에 의해 슬러리 혼합기로부터 슬러리를 공급받는다.
높은 강화 섬유 농도를 갖는 시멘트질 패널을 위한 슬러리를 제조하기 위해 단일 층 공정을 위한 헤드 박스가 필요하다. 따라서, 연속 패널 생산 라인을 공급하기 위해 유리 섬유를 함유하는 충분한 혼합 유체 시멘트질 슬러리의 공급을 보장하는 개선된 헤드 박스가 필요하다.
본 발명은, 경화 가능한 슬러리가 이동 방향을 가지는 섬유 강화 빌딩 패널 또는 보드를 생산하기 위해 사용되는, 섬유 강화 콘크리트 패널(FRC 패널) 생산 라인 등의 이동하는 성형 웨브 상에 슬러리를 침착하기 위한 슬러리 공급 장치(통상적으로 "헤드 박스(headbox)"로 알려져 있음)로서,
이동하는 웨브의 이동 방향에 횡방향으로 장착되고, 횡방향 후방 벽, 측벽, 오목한 횡방향 전방 벽, 개방 상부 및 개방 바닥을 가지고 슬러리를 성형 웨브 상에 유도하기 위한 헤드 박스;상기 후방 벽에 해제 가능하게 부착된 이동 가능한 댐과, 상기 댐의 바닥 벽에 부착된 밀봉부; 및
대향된 상기 측벽들로부터 연장하되 헤드 박스 높이 조정부 및 지지부 시스템을 포함하는, 슬러리 공급 장치를 특징으로 한다.
헤드 박스는 내 부식성 재료(프로토타입의 304 스테인레스 스틸)로 이루어지며, 슬러리용 저장부, 슬러리 갭 개방을 조정하기 위한 높이 조절 및 지지 장착부, 및 슬러리의 흐름을 매끄럽고 균일하게 분포시키기 위한 스트레이트 립으로의 굽은 전이부를 제공하기 위한 특정 기하 구조를 가진다. 굽은 전이부는 또한 헤드 박스 위에서부터 보강 스크림 또는 (필요하다면) 부직 섬유 웨브를 도입하기 위한 수단을 제공한다. 임의의 누설을 방지하기 위해 헤드 박스의 뒤쪽에 조정 가능한 밀봉부가 제공된다. 보강 스크림 또는 부직포 섬유 웨브는 또한 헤드 박스 아래로부터 추가될 수도 있다. 양 스크림 (또는 부직 섬유 웨브) 시스템은 추적 목적을 위한 조정부를 가진다. 진동 유닛은 매트 안으로 직접 힘을 지향시키고 다른 방향으로는 상쇄시키는 2개의 모터와 테이블, 스프링으로 이루어진 단일 질량 시스템이다. 이 유닛은 헤드 박스 아래에 배치되고 헤드 박스를 넘어서 약 2 내지 24 인치, 또는 약 3 내지 12 인치 또는 약 3 내지 6 인치 연장된다. 헤드 박스 높이 조정부 및 지지 시스템은 수동으로 조정되거나, 기계적으로 조작되거나, 전기적으로 구동될 수 있다. 전체 성형 조립체는 몇 가지 장점을 가진다:
생성물은 원하는 두께와 마무리에 가까운 하나의 층으로 성형된다. 최종 생성물을 생산하기 위해 추가적인 마무리 단계가 필요하지 않다.
작업은 단지 한 영역에서만 주의를 요하므로 전체 생산 공정이 단순해진다.
라인 속도와 생산 효율은 현재의 최첨단 다층 제조 공정에서 얻은 것보다 현저히 더 크다.
자본 투자 및 장비 유지 보수 요구 사항은 설계의 단순성으로 인해 낮다.
바람직하게 슬러리 공급 장치는 헤드 박스로부터 방출된 슬러리를 진동시키기 위해 헤드 박스 아래에 위치된 진동기 조립체; 및 슬러리를 헤드 박스에 제공하도록 구성되고 배치된 왕복 슬러리 전달 메카니즘을 더 포함한다.
본 발명의 헤드 박스는 많아야 하나의 층의 섬유 강화 시멘트질 조성물을 갖는 시멘트질 패널을 생산하기 위한 장치의 일부로서 사용될 수 있으며, 상기 장치는 이동하는 웨브를 지지하기 위한 컨베이어 타입 프레임; 상기 프레임에 작동적인 관계에 있는, 물, 시멘트질 재료 및 섬유를 혼합하기 위한 것으로서, 결과적인 섬유-슬러리 혼합물을 상기 프레임에 작동적인 관계에 있는 헤드 박스(슬러리 공급 스테이션)에 공급하도록 구성되고 또한 경화 가능한 섬유 함유 시멘트질 슬러리의 층을 이동하는 웨브 상에 침착하도록 구성된 혼합기 시스템을 포함한다. 경화된 슬러리를 시멘트 보드로 절단하기 위한 장치가 하류에 위치한다.
본 발명은 또한 강화 섬유를 함유하는 시멘트질 슬러리의 균일한 층을 청구범위 제1항의 헤드 박스로부터 이동하는 웨브 상에 침착시키기 위한 연속 공정으로서,
견고하게 장착된 헤드 박스의 내부 표면 상에 강화 섬유를 함유하는 시멘트질 슬러리를 침착시키는 단계;
상기 헤드 박스로부터의 슬러리를 이동하는 웨브 상에 연속 층으로서 침착시키는 단계; 및
이동하는 웨브 상에 침착된, 강화 섬유를 함유하는 시멘트질 슬러리를 진동시키는 단계;를 포함하고,
상기 헤드 박스로부터 침착된 섬유-슬러리 혼합물이4 인치 길이와 2 인치 직경의 파이프를 사용한 슬럼프 테스트에 따른 측정시 4 내지 11 인치의 슬럼프를 가지는, 연속 공정을 제공한다. 결과적인 섬유-슬러리 혼합물은 또한 20RPM 속도에서 작동하는 스핀들 HA4 부착부를 구비하는 브룩필드 점도계(Brookfield Viscometer) 모델 DV-II+ Pro, 를 사용하여 측정할 때 45000 센티푸아즈 미만, 바람직하게는 30000 센티푸아즈 미만, 더욱 바람직하게는 15000 센티푸아즈 미만, 가장 바람직하게는 10000 센티푸아즈 미만의 점도를 가진다. 통상적으로 결과적인 섬유-슬러리 혼합물은 적어도 1500 센티푸아즈의 점도를 갖는다.
본 발명에서, 섬유 강화 시멘트질 슬러리는 호스 및 호스 오실레이터 시스템을 통해 헤드 박스 안으로 펌핑될 수 있거나 슬러리-섬유 혼합기로부터 헤드 박스 안으로 직접 떨어질 수 있다. 어느 경우이건 오실레이터 시스템은 슬러리를 교반하기 위해 사용될 것이다. 헤드 박스를 사용하여 성형된 생성물의 두께는 헤드 박스 내의 슬러리 유량, 헤드 박스 내의 슬러리 고도 수두(elevation head)의 양, 및 주어진 라인 속도에 대한 헤드 박스 개구 갭에 의해 제어된다. 패널을 위한 섬유 강화 시멘트 슬러리는 원하는 패널 두께 및 마무리 상태에 근접하게 한 단계에서 헤드 박스로부터 침착된다. 성형을 개선하기 위해 진동이 추가될 수 있으며, 성형 생성물의 인장력 및 굴곡 강도를 개선시키기 위해 스크림 및 로빙과 같은 다양한 형태의 연속 보강재가 추가될 수 있다.
본 발명의 공정은 기계적 에너지 및 전단력을 헤드 박스 내의 슬러리에 부여하기 위해 진동기 조립체의 사용을 통해 개선된 유동성을 갖는 시멘트질 섬유-슬러리 혼합물을 제공한다. 이 공정은 더 큰 범위의 물 대 시멘트질 재료 비율을 갖는 더 넓은 범위의 시멘트 혼합물 조성물에 대한 슬러리 혼합물의 조기 경직화(stiffening) 및 경화없이 이동하는 웨브 상에 균일한 슬러리 침착을 얻는 것을 돕는다. 본 발명은 유리하게 헤드 박스의 모서리에서의 증가(build-up) 및 슬러리 경화의 상당한 증가를 방지한다.
본 헤드 박스는 성형되는 생성물의 폭을 가로 질러 연속 슬러리 층을 침착한다. 이는 4 인치 길이 및 2 인치 직경의 파이프를 사용한 슬럼프 테스트에 따라 측정될 때 4 내지 11 인치의 슬럼프와 20RPM 속도에서 작동하는 스핀들 HA4 부착부를 구비하는 브룩필드 점도계(Brookfield Viscometer) 모델 DV-II+ Pro를 사용하여 측정할 때 45000 센티푸아즈 미만, 바람직하게는 30000 센티푸아즈 미만, 더욱 바람직하게는 15000 센티푸아즈 미만, 가장 바람직하게는 10000 센티푸아즈 미만의 점도를 가지는 섬유-슬러리 혼합물의 층을 침착하는데 특히 효과적이다. 통상적으로 결과적인 섬유-슬러리 혼합물은 적어도 1500 센티푸아즈의 점도를 갖는다. 섬유-슬러리 혼합물은 또한 통상적으로 가소제 및 고성능 감수제(superplasticizer)를 포함한다. 가소제는 일반적으로 제지업계의 부산물인 리그노술폰산염으로 제조된다. 고성능 감수제는 일반적으로 술폰화 나프탈렌 축합물 또는 술폰화 멜라민 포름알데히드로부터, 또는 폴리카르복실 에테르를 기반으로 제조되었다.
이들 바람직한 섬유-슬러리 혼합물은 실질적으로 재료 점도를 증가시키는 점증제 또는 다른 첨가제가 없는 것이 바람직하다.
섬유 슬러리 혼합기에서 방출되는 섬유 슬러리 혼합물은 섬유 강화 시멘트 빌딩 패널 또는 보드를 제조하기에 적합하다.
섬유 강화 시멘트 패널을 생산하기 위해 경화 가능한 섬유-슬러리 혼합물을 사용할 때, 섬유-슬러리 혼합물은, 패널 생산 라인의 이동하는 표면 상에 섬유-슬러리 혼합물을 균일하게 0.125 내지 2 인치 두께, 바람직하게는 0.25 내지 1 인치 두께, 통상적으로 0.40 내지 0.75 인치 두께의 층으로서 침착하는 슬러리 공급 장치("헤드 박스"로 알려짐)로 공급되어 섬유 강화 시멘트 패널을 생산한다. 본 발명의 섬유 슬러리 혼합물로부터 시멘트질 패널을 생산하기 위한 공정은 많아야 하나의 층의 섬유 강화 시멘트질 슬러리를 가지는 패널을 생산한다. 바람직하게 이동하는 표면은 분당 1 내지 100 피트, 더욱 바람직하게는 분당 5 내지 50 피트의 속도로 이동한다.
본 발명의 헤드 박스에 사용하기에 바람직한 섬유-슬러리 혼합물은 압출 공정에서 사용되는 시멘트질 혼합물과 구별된다. 이러한 압출 혼합물은 4 인치 길이 및 2 인치 직경의 파이프를 사용하는 슬럼프 테스트에 따라 측정시 0 내지 2 인치의 슬럼프를 가지며 50000 센티푸아즈 초과, 더욱 통상적으로는 100000 센티푸아즈 초과, 그리고 가장 통상적으로는 200000 센티푸아즈 초과의 점도를 갖는다. 압출 혼합물은 또한 본 발명의 섬유-슬러리 혼합물에 존재하는 가소제 및 고성능 감수제를 포함하지 않는다. 위에서 언급한 바와 같이, 가소제는 일반적으로 제지업계의 부산물인, 리그노술폰산염으로 제조된다. 고성능 감수제는 일반적으로 술폰화 나프탈렌 축합물 또는 술폰화 멜라민 포름알데히드로부터, 또는 폴리카르복실 에테르를 기반으로 제조되었다.
이 헤드 박스를 통해 가공된 유리한 유동적(rheological) 성질을 갖는 바람직한 섬유-슬러리 혼합물은 높은 라인 속도에서 작동하는 연속 성형 라인 상에서 패널 생성물의 추가의 가공 및 성형을 용이하게 하는 일관성을 갖는 작동 가능한 슬러리로서 유리하게 이용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 성형 헤드 박스 조립체를 사용하여 성형된 섬유 강화 시멘트질 생성물은 다음을 포함하는 다양한 용도에 유용하다:
구조용 서브플로어 패널
구조용 지붕 외장 패널
구조용 벽 외장 패널
구조용 기초 벽 패널
영구 거푸집 패널
지붕 커버 보드
내 충격 및 폭발 패널
외부 사이딩 패널 및 트림
외부 파사드 및 건축 패널
건축 천장 패널
기와
타일 배커보드(backerboard)
합성 돌, 벽돌 및 타일
조리대
가구
조립식 벽 조립체, 바닥 및 바닥-천장 조립체, 및 지붕 조립체
다양한 용도의 합판, 방향성 스트랜드 보드, 및 저-, 중-, 고-밀도 섬유 보드의 대체 제품
이중 마루 패널
기타 용도
달리 명시되지 않는 한, 있는 경우에, 본 명세서의 모든 백분율은 중량 퍼센트이다.
도 1은 본 발명의 섬유-슬러리 혼합 장치와 사용하기에 적합한 시멘트질 패널 생산 라인의 개략적인 정면도이다.
도 1a, 1b 및 1c는 본 발명의 성형 헤드 박스에 사용되는 진동 테이블 조립체의 구조를 도시한다.
도 2는 본 발명에 사용하기 위한 헤드 박스의 사시도를 도시한다.
도 3은 헤드 박스의 정면도를 도시한다.
도 4는 헤드 박스의 평면도를 도시한다.
도 5는 헤드 박스의 측면도를 도시한다.
도 6은 도 3의 VI-VI 선을 따라 자른 헤드 박스의 단면을 도시한다.
도 6a는 프레임 상에 견고하게 장착된 헤드 박스를 도시한다.
도 7은 패널 생산 라인 상에 장착된 본 발명의 헤드 박스의 제2 실시예의 사시도를 도시한다.
도 8은 패널 생산 라인 상에 장착된 본 발명의 헤드 박스의 제2 실시예의 측면도를 도시한다.
도 9는 패널 생산 라인 상에 장착된 본 발명의 헤드 박스의 제2 실시예의 평면도를 도시한다.
도 10은 도 9의 X-X 선을 따라 자른, 패널 생산 라인 상에 장착된 본 발명의 헤드 박스의 제2 실시예의 단면도를 도시한다.
도 10a는 도 9의 X-X 선을 따라 자른, 패널 생산 라인 상에 장착된 본 발명의 헤드 박스의 제2 실시예의 단면도인 도 10의 확대 부분 "B"를 도시한다
도 10b는 상부 로빙 플레이트를 추가하도록 수정된 도 10의 장치의 부분 "B"를 도시한다.
도 10c는 도 10b의 로빙 플레이트의 확대 부분의 평면도를 도시한다.
도 10d는도 10b의 로빙 플레이트의 확대 부분 "C"를 도시한다.
도 11은 본 발명의 섬유-슬러리 혼합기를 사용하여 제조된 섬유 강화 슬러리 시멘트질 혼합물의 슬럼프 패티(slump patty)의 사진을 도시한다.
도 12는 연속 시멘트질 패널 제조 라인 상에 성형 헤드 박스를 사용하여 침착된, 본 발명의 섬유-슬러리 혼합기로 생산된 섬유 강화 시멘트질 슬러리 혼합물을 도시한다.
도 13은 본 발명의 성형 헤드 박스를 사용하여 FRC 파일롯 라인(Pilot Line) 상에 단일 층으로서 생산된 3/4 "두께 패널의 두께 프로파일이다. 주조 패널의 상부 표면 상에는 평활 장치 또는 진동 스크리드 플레이트(screed plate)가 사용되지 않았다.
패널 생산
헤드 박스는 시멘트질 패널 생산 라인의 이동하는 표면 상의 층으로서 섬유-슬러리 혼합물을 균일하게 0.125 내지 2 인치 두께, 바람직하게는 0.25 내지 1 인치 두께, 통상적으로 0.40 내지 0.75 인치 두께의 층으로서 패널 생산 라인의 이동하는 표면 상에 침착하여 섬유 강화 시멘트 패널을 생산할 것이다. 섬유-슬러리 혼합물은 45000 센티푸아즈 미만, 더욱 바람직하게는 30000 센티푸아즈 미만, 가장 바람직하게는 15000 센티푸아즈 미만의 점도를 갖는다. 결과적인 섬유-슬러리 혼합물은 또한 4 인치 내지 11 인치인, 4 인치 길이 2 인치 직경의 파이프를 이용한 슬럼프 테스트에 따른 슬럼프를 갖는다. 섬유-슬러리 혼합물은 통상적으로 매우 높은 점도를 가지는 슬러리 혼합물 조성물에 의존하는 압출 제조 공정에 적합하지 않다.
슬럼프 테스트는 본 발명의 방법 및 장치에 의해 생산된 시멘트질 조성물의 슬럼프 및 유동 거동을 특징짓는다. 본 명세서에서 사용된 슬럼프 테스트는 매끄러운 플라스틱 표면 상에 개방된 일 단부가 지지된 채 수직으로 유지되는, 약 5.08cm (2 in.) 직경 및 약 10.16 cm (4 in.) 길이의 중공 실린더를 사용한다. 실린더는 시멘트질 혼합물로 상부까지 채워지고, 이어서 상부 표면을 잘라내어 과량의 슬러리 혼합물을 제거한다. 그런 다음 원통을 부드럽게 수직으로 들어 올려서 슬러리가 바닥에서 나와 플라스틱 표면 상에 퍼지면서 원형 패티를 형성하게 한다. 이후 패티의 직경이 측정되고 재료의 슬럼프로서 기록된다. 본 명세서에서 사용될 때, 양호한 유동 거동을 갖는 조성물은 더 큰 슬럼프 값을 산출한다.
도 1은 상기 나열된 특성을 갖는 섬유-슬러리 혼합물로부터 섬유 강화 시멘트질 패널을 생산하기 위해 본 발명의 헤드 박스(40)를 사용하는 제조 공정의 공정 흐름도를 도시한다. 그러나, 헤드 박스(40)는 다른 제조 공정에 의해 제조된 시멘트질 슬러리와 함께 사용될 수 있다.
도 1은, 시멘트질 패널을 생산하기 위한, 예를 들어 섬유 강화 콘크리트(FRC) 패널을 생산하기 위한, 일반적으로 도면부호 10으로 표시된 생산 라인을 도식적으로 도시한다. 생산 라인(10)은 복수의 레그(13) 또는 다른 지지부를 갖는 지지 프레임 또는 성형 테이블(12)을 포함한다. 지지 프레임(12) 상에는 매끄러운 물 불투과성 표면(그러나 웨브와 같은 다공성 표면도 고려된다)을 갖는 무한 고무형 컨베이어 벨트와 같은 이동하는 캐리어(14)가 포함된다. 당업계에 잘 알려진 바와 같이, 지지 프레임(12)은 지정된 레그(leg)(13) 또는 다른 지지 구조를 포함할 수 있는 적어도 하나의 테이블형 세그먼트로 제조될 수 있다. 지지 프레임(12)은 또한 프레임의 원위 단부(18)에 주 구동 롤(16)을 포함하고, 프레임의 근위 단부(22)에 아이들러 롤(20)을 포함한다. 또한, 적어도 하나의 벨트 트래킹 및/또는 인장 장치(24)가 통상적으로 롤(16, 20) 상에 캐리어(14)를 위치시키고 원하는 인장력을 유지하기 위해 제공된다. 이 실시예에서, 시멘트질 패널은 이동하는 캐리어가 근위 단부(22)로부터 원위 단부(18)로 "T"방향으로 진행함에 따라 연속적으로 생산된다.
이 실시예에서, 경화되기 전에 슬러리를 지지하기 위한 크라프트지, 이형지, 중합체 필름 또는 플라스틱 캐리어, 부직섬유 매트(nonwoven fiber mat)의 웨브(26)가 캐리어를 보호하고/보호하거나 깨끗하게 유지하도록 캐리어(14) 상에 제공되어 놓여질 수 있다. 그러나, 연속 웨브(26)보다는, 상대적으로 강성인 재료의 개별적인 시트(도시되지 않음), 예를 들어 중합체 플라스틱의 시트가 캐리어(14) 상에 배치될 수 있다는 것도 또한 고려된다. 이들 캐리어 필름 또는 시트는 라인의 단부에서 생산된 패널로부터 제거될 수 있거나, 전체 복합재 디자인의 일부로서 패널의 영구적 피쳐로서 통합될 수 있다. 이러한 필름 또는 시트가 패널의 영구 피쳐로 통합되면 개선된 심미감, 향상된 인장력 및 굴곡 강도, 향상된 충격 및 폭발 저항성, 물 및 수증기 투과에 대한 저항성과 같은 향상된 환경 내구성, 동결-융해 저항성, 내염변성(salt-scaling resistance), 및 내 약품성을 포함하여 패널에 향상된 속성을 제공할 수 있다.
이 실시예에서, 결과적인 시멘트질 패널을 경화 및 보강 전에 슬러리 내에 매설하기 위해 로빙, 부직 섬유의 웨브, 또는 유리섬유 스크림과 같은 보강 스크림의 웨브와 같은 연속 보강재(44)가 제공될 수 있다. 롤(42)로부터의 연속 로빙, 부직 섬유의 웨브, 및/또는 보강 스크림(44)은 헤드 박스(40)를 통해 공급되어 캐리어(14) 상의 슬러리 상에 놓이게 된다. 그러나, 연속 보강재(44)를 사용하지 않는 것도 또한 고려된다. 연속 스크림 또는 로빙은 유리섬유; 폴리 프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐 알코올 등과 같은 중합체 재료; 탄소; 그라파이트; 아라미드; 세라믹; 강철; 황마 또는 사이잘(sisal)과 같은 셀룰로오스 또는 천연 섬유; 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 강화 섬유 재료로 제조될 수 있다. 로빙은 연속 보강 모노 필라멘트의 집합체이다. 스크림은 기계 방향과 교차 방향으로 진행하는 연속 섬유의 웨브이다. 보강은 또한 별개의 강화 섬유로 제조된 부직포 웨브로서 제공될 수 있다. 원한다면, 바닥 연속 보강재가 헤드 박스(40) 뒤에서 공급되고 이송/성형 벨트의 상부에 직접 놓여진다. 바닥 연속 보강재는 헤드 박스 아래로 통과하고 헤드 박스(40) 내의 슬러리는 연속 보강재가 전방으로 이동함에 따라 그 상부 상에 직접 부어진다. 예를 들어, 웨브(26) 위에 연속 보강재를 놓기 위해 웨브(26)를 제공하는 것에 추가하여 헤드 박스 상류의 웨브(26) 또는 롤(도시되지 않음)에 의해 연속 보강재가 제공될 수 있다.
본 라인(10)에 의해 생산된 시멘트질 패널이 캐리어(14) 상에 직접 성형되는 것도 고려된다. 후자의 상황에서는, 적어도 하나의 벨트 세척 유닛(28)이 제공된다. 캐리어(14)는 당업계에 공지된 바와 같이 주 구동 롤(16)을 구동하는 모터, 풀리, 벨트 또는 체인의 조합에 의해 지지 프레임(12)을 따라 이동된다. 캐리어(14)의 속도는 제조되는 생성물에 적합하도록 변경될 수 있다는 것이 고려된다.
본 발명의 생산 라인(10)은 연속 슬러리 혼합기(2)를 포함한다. 슬러리 혼합기는 단일 샤프트 또는 듀얼 샤프트 혼합기일 수 있다. 건조 분말 공급기(4)는 강화 섬유를 제외하고 시멘트질 혼합물의 건조 성분을 슬러리 혼합기(2)에 공급한다. 액체 펌프(6)는 액체 또는 수용성 첨가제와 함께, 물과 같은, 수성 매질을 슬러리 혼합기(2)에 공급한다. 슬러리 혼합기(2)는 건조 성분과 수성 매질을 혼합하여 시멘트질 슬러리(31)를 형성한다. 시멘트질 슬러리(31)는 슬러리를 섬유-슬러리 혼합기(32)로 펌핑하는 용적형 펌프(30) 및 제1 슬러리 축적기를 공급한다. 섬유 공급기(34)는 섬유(35)를 섬유-슬러리 혼합기(32)에 공급한다. 따라서, 섬유-슬러리 혼합기(32)에서, 섬유 및 슬러리가 혼합되어 섬유-슬러리 혼합물(36)을 형성한다. 섬유-슬러리 혼합물(36)은 섬유-슬러리 혼합물(36)을 헤드 박스(40)로 펌핑하는 용적형 펌프(38) 및 제2 슬러리 축적기를 공급한다.
헤드 박스(40)는, 존재하는 경우, 이동하는 캐리어(14)상에서 이동하는 로빙 및/또는 스크림 롤(42)에 의해 제공되는 연속 보강재(44), 또는 이형지(존재하는 경우)의 웨브(26) 상에 섬유-슬러리 혼합물을 침착시킨다. 섬유 슬러리 혼합물(46)의 레벨링을 돕기 위해, 헤드 박스(40)가 섬유-슬러리 혼합물(46)을 침착시키는 위치의 하부 또는 약간 하류에 성형 진동 플레이트(50)가 제공될 수 있다.
슬러리(46)는 이동하는 캐리어(14)를 따라 이동함에 따라 경화된다. 슬러리(46)가 경화될 때 섬유-슬러리 혼합물(46)의 레벨링을 돕기 위해, 슬러리(46)는 하나 이상의 진동 스크리드 플레이트(52) 아래를 통과한다. 지지 프레임(12)의 원위 단부(18)에서, 커터(54)는 경화된 슬러리를 보드(55)로 절단한다. 이후 보드(패널)(55)는 언로딩 및 경화 랙(도시되지 않음) 상에 놓여 경화될 수 있게 된다.
도 1에는 도시되지 않았지만, 생산 라인(10)은 에지 형성 및 누설 방지 장치를 사용한다. 이들은 (단독으로 또는 조합하여 사용되는) 에지 벨트, 에지 레일이다.
생산된 섬유-시멘트 혼합물은 시멘트, 물, 및 기타 시멘트 첨가제를 함유한다. 그러나, 원하는 점도를 얻기 위해, 시멘트 조성물은 바람직하게는 섬유 시멘트 압출에서 통상적으로 사용되는 바와 같은 높은 투여율(dosage rate)의 고점도 가공 보조제 또는 점증제를 사용하지는 않는다. 예를 들어, 본 슬러리는 높은 투여율로 고점도 셀룰로오스 에테르를 첨가하는 것을 방지한다. 본 슬러리가 방지하는 고점도 셀룰로오스 에테르의 예는 메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스, 및 히드록시에틸 메틸셀룰로오스이다.
본 발명의 방법 및 장치에 의해 생산된 섬유-시멘트 혼합물은 다양한 경화 가능한 슬러리를 형성할 수 있는 수성 슬러리이다. 예를 들어, 이러한 수성 슬러리는 수경성 시멘트에 기초한 조성물일 수 있다. ASTM은 "수경성 시멘트"를 다음과 같이 정의한다: 물과의 화학적 상호 작용에 의해 경화되고 단단해지며 침수 상태에서도 이러한 것이 가능한 시멘트. 적합한 수경성 시멘트의 예는 포틀랜드 시멘트, 칼슘 알루미네이트 시멘트(CAC), 칼슘 술포알루미네이트 시멘트(CSA), 지오폴리머, 마그네슘 옥시클로라이드 시멘트(소오렐(sorel) 시멘트), 및 마그네슘 포스페이트 시멘트이다. 바람직한 지오폴리머는 클래스 C 플라이 애시(fly ash)의 화학적 활성화에 기초한다.
반수석고(calcium sulfate hemihydrate)는 물과의 화학적 상호 작용에 의해 경화되고 단단해지지만, 이는 본 발명과 관련하여 수경성 시멘트의 광범위한 정의에는 포함되지 않는다. 그러나, 반수석고는 본 발명의 방법 및 장치에 의해 생산된 섬유-시멘트 혼합물에 포함될 수 있다. 따라서, 또한 그러한 수성 슬러리는 석고 시멘트 또는 소석고(plaster of Paris)와 같은 황산 칼슘 시멘트에 기초할 수 있다. 석고 시멘트는 주로 소석고(calcined gypsum)(반수석고)이다. 소석고 시멘트를 석고 시멘트로 언급하는 것은 산업계에서 통상적이다.
섬유-시멘트 혼합물은 섬유-시멘트 혼합물의 다른 성분과 조합하여 원하는 슬럼프 테스트 값 및 점도를 달성하기에 충분한 물을 함유한다. 필요하다면, 조성물은 0.20/1 내지 0.90/1, 바람직하게는 0.25/1 내지 0.70/1의 물-대-반응성 파우더의 중량비를 가질 수 있다.
섬유-시멘트 혼합물은 실리콘 금속 및 페로-실리콘 합금 제조의 생성물인 미세하게 분쇄된 무정형 실리카인 실리카 퓸(silica fume)과 같은 포졸란 재료(pozzolanic material)를 함유할 수 있다. 특징적으로, 매우 높은 실리카 함량과 낮은 알루미나 함량을 가진다. 부석(pumice), 펄라이트, 규조토, 응회암, 트러스(trass), 메타카올린, 마이크로실리카, 및 고로 슬래그 미분말(ground granulated blast furnace slag)을 포함하여, 다양한 다른 천연 및 인조 재료가 포졸란 특성을 갖는 것으로 언급되어 왔다. 플라이 애쉬 또한 포졸란 특성을 갖는다. 섬유-시멘트 혼합물은 세라믹 마이크로스피어 및/또는 중합체 마이크로스피어를 함유할 수 있다.
그러나, 본 방법에 의해 제조된 섬유-시멘트 슬러리를 사용하는 한 가지 방식은 섬유 유리, 특히 내알칼리성 유리 섬유와 같은 강화 섬유를 갖는 섬유 강화 콘크리트(FRC) 패널을 생산하는 것이다. 이와 같이, 시멘트질 슬러리(31)는 바람직하게 다양한 양의 포틀랜드 시멘트, 석고, 골재, 물, 촉진제, 가소제, 고성능 감수제, 발포제, 충진제 및/또는 참조에 의해 병합되는 아래에 나열된 특허에 기재되어 있으며 또한 당 업계에 잘 알려진 기타의 성분으로 이루어진다. 상기 성분 중 일부의 제거 또는 다른 성분의 첨가를 포함하여, 이들 성분의 상대적인 양은 최종 생산물의 의도된 용도에 맞게 변할 수 있다.
감수제 첨가제는, 수경성 슬러리의 유동성을 향상시키기 위해, 예를 들어, 고성능 감수제와 같은, 섬유-시멘트 혼합물에 선택적으로 포함될 수 있다. 이러한 첨가제는 용액 내에 분자를 분산시켜 서로에 대해 상대적으로 더 쉽게 움직이게 하여 전체 슬러리의 유동성을 개선시킨다. 술폰화 멜라민 및 술폰화 나프탈렌, 그리고 폴리카르복실레이트 계 고성능 감수제가 고성능 감수제로서 사용될 수 있다. 감수제 첨가제는 습식 가공 섬유-슬러리 혼합물의 0 중량% 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 5 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 병합되는, 토니안(Tonyan) 등의 미국 특허 제6,620,487호는 보강된 가볍고 치수적으로 안정된 구조용 시멘트 패널(SCP)을 개시하고 있으며, 이 패널은 알파형 반수석고, 수경성 시멘트, 활성 포졸란 및 석회의 수성 혼합물을 경화시킴으로써 얻어지는 연속상(continuous phase)의 코어를 사용한다. 연속상은 내알칼리성 유리 섬유로 보강되고 세라믹 마이크로스피어 또는 세라믹 및 중합체 마이크로스피어의 혼합물을 함유하거나, 0.6/1 내지 0.7/1의 물-대-반응성 파우더의 중량비를 갖는 수성 혼합물로부터 형성되거나 또는 이들의 조합된 특성을 가진다. SCP 패널의 적어도 하나의 외부 표면은 중합체 스피어와 유사한 효과를 제공하도록 물-대-반응성 파우더 비율로 제조되거나 고정성(nailability)을 개선시키기에 충분한 중합체 스피어를 함유하거나 이들의 조합 특성된 특성을 가지면서 유리 섬유로 보강된, 경화된 연속상을 포함할 수 있다.
필요하다면, 조성물은 0.4/1 내지 0.7/1의 물-대-반응성 파우더의 중량비를 가질 수 있다.
현재의 공정에서 사용되는 합성 슬러리에 대한 다양한 제형은 또한 공개된 미국 출원 제US2006/0185267, US2006/0174572; US2006/0168905 및 US2006/0144005호에 개시되어 있으며, 이들 모두는 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 병합된다. 통상적인 제형은 반응성 파우더로서, 건조 기준으로, 35 내지 75 중량% (통상적으로 45-65 또는 55 내지 65 중량%)의 알파형 반수석고, 20 내지 55 중량% (통상적으로 25 내지 40 중량%)의 포틀랜드 시멘트와 같은 수경성 시멘트, 0.2 내지 3.5 중량%의 석회, 및 5 내지 25 중량%(통상적으로 10-15 중량%)의 활성 포졸란을 포함할 것이다. 패널의 연속상은 내알칼리성 유리 섬유로 균일하게 보강되고, 세라믹 마이크로스피어, 유리 마이크로스피어, 플라이 애시 세노스피어(cenospheres) 및 펄라이트로 이루어진 군으로부터 선택된, 균일하게 분산된 경량 충진제 입자를 20-50 중량% 함유할 것이다. 합성 섬유-슬러리 혼합물에 대해서 상기 조성이 바람직하지만, 상기 성분 중 일부의 제거 또는 다른 성분의 첨가를 포함하여, 이들 성분의 상대적인 양은 최종 생산물의 의도된 용도에 맞게 변할 수 있다. 합성 슬러리를 위한 제제의 예는, 전체 건조 성분을 기준으로, 42 내지 68 중량%의 반응성 파우더, 23 내지 43 중량%의 세라믹 마이크로스피어, 0.2 내지 1.0 중량%의 중합체 마이크로스피어, 및 5 내지 15 중량%의 내알칼리성 유리 섬유를 포함한다.
더비 등의 미국 특허 제8038790호는, 건조 기준으로, 50 내지 95 중량%의 반응성 파우더, 약 1 내지 500 마이크론(마이크로미터) 범위의 직경, 20 내지 150 마이크론(마이크로미터)의 평균 직경 및 약 0.50 g/cc 미만의 유효 입자 밀도(비중)를 갖는, 그 내부에 경량 충진재로서 균일하게 분포된 1 내지 20 중량%의 코팅된 소수성 팽창 펄라이트 입자, 0 내지 25 중량%의 중공 세라믹 마이크로스피어, 및 보강을 위해 균일하게 분포된 3 내지 16 중량%의 내알칼리성 유리 섬유를 포함하는 시멘트질 조성물의 수성 혼합물을 포함하는 합성 슬러리를 위한 바람직한 제재의 다른 예를 제공하는데, 여기서 반응성 파우더는 25 내지 75 중량%의 알파형 반수석고, 10 내지 75 중량%의 포틀랜드 시멘트를 포함하는 수경성 시멘트, 0 내지 3.5 중량%의 석회, 및 5 내지 30 중량%의 활성 포졸란을 포함하며; 패널은 50 내지 100 파운드/입방 피트의 밀도를 가진다.
합성 섬유-슬러리 혼합물에 대해서 상기 조성이 바람직하지만, 상기 성분 중 일부의 제거 또는 다른 성분의 첨가를 포함하여, 이들 성분의 상대적인 양은 최종 생산물의 의도된 용도에 맞게 변할 수 있다.
성형 및 다듬질 및 절단
전술한 바와 같은 섬유-매설 경화 가능 슬러리 층의 침착시, 프레임(12)은 벨트(14) 상에서 이동하는 경화 슬러리-섬유 혼합물(46)의 상부 표면을 형성하도록 제공된 성형 장치를 가질 수 있다.
헤드 박스(40)에 의해 침착되는 슬러리를 평탄화하는 것을 돕는 전술한 진동 테이블(성형 및 진동 플레이트)(50)에 추가하여, 생산 라인(10)은 패널의 상부 표면을 부드럽게 평탄화하기 위하여, 진동 스크리드 플레이트(52)로도 지칭되는, 다듬질 장치를 포함할 수 있다(도 1 참조).
슬러리(46)에 진동을 인가함으로써, 다듬질 장치(52)는 FRC 패널(55) 전체에 걸쳐 섬유(35)의 분포를 용이하게 하며, 더 균일한 상부 표면을 제공한다. 다듬질 장치(52)는 피봇되거나 성형 라인 프레임 조립체에 견고하게 장착될 수 있다.
평탄화 후에, 슬러리 층이 경화되기 시작하고, 각각의 패널(55)은, 통상적인 실시예에서는 워터 제트 커터 또는 플라잉 소우(flying saw)인 절단 장치(54)에 의해 서로 분리된다. 절단 장치(54)가 라인(10) 및 프레임(12)에 대해 배치되어 원하는 길이를 가지는 패널이 생산된다. 캐리어 웨브(14)의 속도가 비교적 느린 경우, 절단 장치(54)는 웨브(14)의 이동 방향에 수직하게 절단하도록 장착될 수 있다. 더 빠른 생산 속도에서는, 이러한 절단 장치가 웨브 이동 방향에 대해 일정한 각도로 생산 라인(10)에 장착되는 것으로 알려져 있다. 절단시, 분리된 패널(55)은 당업계에 잘 알려진 바와 같이 추가의 취급, 패키징, 보관 및/또는 선적을 위해 침착된다.
본 발명의 다른 특징은 결과적인 시멘트질 패널(55), 예를 들어, 섬유 강화 콘크리트(FRC) 패널이 섬유(35)가 패널 전체에 걸쳐 균일하게 분포되도록 구성된다는 것이다. 이는 섬유를 상대적으로 더 적게, 더 효율적으로 사용하여 상대적으로 더 강한 패널을 생산할 수 있게 하는 것으로 밝혀졌다. 각각의 층에서 슬러리 체적에 대한 섬유의 체적 분율은 바람직하게는 섬유-슬러리 혼합물(46)의 약 1 체적% 내지 5 체적%, 바람직하게는 1.5 체적% 내지 3 체적%의 범위를 구성한다.
이들 본 발명의 실시예에서의 섬유-슬러리 혼합기(32) 및 섬유-슬러리 혼합물(36), 그리고 도시된 기타 유사한 도면번호의 부재는 도 1의 생산 라인(10)에서 사용된 것과 동일하다는 것이 고려된다.
도 1a, 1b 및 1c는 본 발명의 성형 헤드 박스에 사용되는 진동 테이블 조립체의 디자인을 도시한다.
헤드 박스(슬러리 공급 장치)
도 2 내지 도 6은 본 발명의 성형 헤드 박스의 디자인을 도시한다. 이 헤드 박스 디자인은 본 발명의 일 실시예를 나타낸다. 본 개시의 범위를 벗어나지 않고, 성형 헤드 박스 조립체의 몇몇 변형된 디자인 또한 본 발명의 목적을 충족시키기 위해 고려된다. 이러한 변형은 굽은 전이부의 크기 및 형상, 저장부의 크기, 굽은 전이부 및 직선 립을 제조하기 위해 사용되는 플레이트의 두께, 굽은 전이부를 넘어 연장되는 직선형 립의 길이, 저장부에서 슬러리를 교반되게 유지하는 메커니즘, 저장부의 재료 축적을 방지하기 위한 기계적 및 진동적 수단, 저장부의 후단에서 슬러리 누출을 제어하는 방법 등을 포함한다.
이제 도 2 내지 6을 참조하면, 섬유-슬러리 헤드 박스(40)(섬유-슬러리 공급기로도 알려짐)는 섬유-슬러리 혼합기(32)로부터 섬유-슬러리 혼합물(36)의 공급물을 수용한다.
도 2는 공동(352)을 한정하는 헤드 박스(40)의 사시도를 도시한다. 헤드 박스(40)는 헤드 박스(40)에 댐(dam)(353)을 부착하기 위해 슬롯(373) 내에 배치된 체결장치(356)(통상적으로 도시된 바와 같은 나사 또는 볼트), 및 조정 개구(373)(통상적으로 도시된 바와 같은 슬롯)를 갖는 조정 가능한 UHMW 댐(353)을 가진다. 헤드 박스(40)는 슬러리 챔버(352)를 한정하는 측벽(360, 362), 후방 벽(354)(도 32) 및 전방 성형 플레이트(364)를 갖는다. 헤드 박스(40)는 또한 측벽(360, 362)으로부터 연장되는 대향 헤드 박스 장착부(374, 376)를 갖는다. 각각의 헤드 박스 장착부(374, 376)는 높이 조정을 위해 나사식 로드 또는 잭 스크류와 함께 사용되는 좌우 조정 슬롯을 갖는다.
도 3은 헤드 박스(40)의 정면도를 도시한다.
도 4는 헤드 박스(40)의 평면도를 도시한다. 이는 그 중심선 "C"에 대해 대칭이다. 헤드 박스(40)는 슬러리 챔버(352)를 한정하는 측벽(360, 362), 후방 벽(354)(도 5) 및 전방 성형 플레이트(364)를 갖는다. 성형 벨트(14) 위의 헤드 박스(40)의 높이를 조절하기 위한 조정 가능한 댐(353)은 볼트(356)에 의해 슬롯(373)을 통해 후방 벽(354)에 부착된다. 헤드 박스 장착부(374, 376) 각각은 거싯(gusset)(380)을 갖는다. 밀봉 립(366)은 조정 가능한 댐(353)의 바닥에 위치한다. 밀봉 립(366)은 조정 가능한 댐(353)의 바닥에 위치한다. 롤러 벨트 가이드(364)는 볼트(358)(도 6)에 의해 후방 벽(354)에 부착된다. 이는 패널 생산 라인(10)상의 헤드 박스(40) 아래로 통과된 롤을 안내하는 것을 돕는다.
도 5는 헤드 박스의 측면도를 도시한다.
바람직한 헤드 박스(40)는 캐리어(14)의 이동 방향 "T"에 횡방향으로 배치된다. 섬유-슬러리 혼합물은 헤드 박스(40)의 공동(352)에 침착되고 헤드 박스(40)의 성형 플레이트(364)와 이동하는 캐리어 웨브(14) 사이에 형성된 방출구를 통해 이동하는 캐리어 웨브(14)(컨베이어 벨트) 상으로 방출된다.
섬유 강화 시멘트질 슬러리는 호스 및 호스 오실레이터 시스템을 통해 헤드 박스(40) 안으로 펌핑될 수 있거나 섬유-슬러리 혼합기(32)로부터 헤드 박스(40) 안으로 직접 떨어질 수 있다. 어느 경우이건 오실레이터 시스템은 슬러리를 교반하기 위해 사용될 것이다. 헤드 박스(40)를 사용하여 성형된 생성물의 두께는 헤드 박스(40) 내의 슬러리 유량, 헤드 박스(40) 내의 슬러리 고도 수두(elevation head)의 양 및 주어진 라인 속도에 대한 헤드 박스 방출구 갭에 의해 제어된다. 바람직하게, 라인 속도는 분당 1 내지 100 피트이다. 헤드 박스의 슬러리 챔버(352)의 크기(체적)는 생산되는 생성물 두께 및 라인 속도에 기초하여 조절된다. 바람직하게, 슬러리는 분당 약 0.10 내지 25 입방 피트의 속도로 헤드 박스 내에 침착된다.
헤드 박스(40)의 방출구 갭은 섬유-슬러리 혼합물이 헤드 박스(40)로부터 이동하는 캐리어 웨브(14) 상으로 방출되는 횡방향 개구이다. 헤드 박스로부터의 섬유-슬러리 혼합물은 최종 패널(55)의 원하는 두께 및 마무리 상태에 근접하게 한 단계에서 이동하는 캐리어(14) 상으로 침착된다.
성형을 개선하기 위해 진동이 추가될 수 있으며, 성형 생성물의 굴곡 강도를 개선시키기 위해 스크림 및 로빙과 같은 다양한 형태의 연속 보강재가 추가될 수 있다.
예를 들어, 진동 유닛(50)은 컨베이어 벨트(14) 아래의 헤드 박스(40) 밑에 위치될 수 있다. 진동 유닛(50)은 통상적으로 분당 500 내지 3000 사이클, 바람직하게는 분당 1000 내지 2000 사이클의 속도로 진동한다. 진동 유닛(50)은 통상적으로 힘을 섬유-시멘트 슬러리의 침착된 매트 안으로 직접 지향시키고 다른 방향으로는 상쇄시키는 2개의 모터와 테이블, 스프링의 단일 질량 시스템이다. 이 유닛(50)은 헤드 박스(40) 아래에 배치되고 헤드 박스를 넘어서 약 3 내지 6 인치 연장한다.
도 1a 내지 도 1c는 진동 유닛(50)의 실시예를 도시한다. 도 1a는 섬유-시멘트 슬러리의 침착된 매트 안으로 직접 힘을 가하고 다른 방향으로는 상쇄시키는 4개의 스프링 하중 레그(59)(3개만 도시됨)와 2개의 모터(51A)(하나만 도시됨)를 갖는 진동 테이블(51)인 진동 유닛(50)을 도시한다. 스프링의 스프링 상수는 50 내지 500 파운드/인치, 바람직하게는 100 내지 300 파운드/인치 범위이다. 모터는 +/- 1/64" 내지 +/- 1/4", 바람직하게는 +/- 1/32 " 내지 +/- 1/8" 범위의 스트로크를 제공하기에 충분한 힘을 테이블에 전달할 수 있도록 선택된다.
도 1b는 스프링 레그(59)의 세부사항을 도시한다.
바람직하게는 진동 테이블(51)은 도 1c가 도시하는 바와 같이 진동 베이스(59A) 상에 장착된다.
도 10은 진동 테이블(51)의 추가적인 세부사항이 나타나는 단면도를 도시한다.
헤드 박스(40)는 상대적으로 제어된 두께의 섬유-슬러리 혼합물의 평평한 층을 이동하는 캐리어 웨브(14) 상에 침착한다. 적절한 층 두께는 약 0.125 내지 2 인치 두께, 바람직하게는 0.25 내지 1 인치 두께, 통상적으로 0.40 내지 0.75 인치 두께의 범위이다.
섬유-슬러리 혼합물은 캐리어 웨브(14)의 약 1.0 내지 약 1.5 인치(2.54 내지 3.81 cm)의 거리 이내로 아래를 향해서 균일하게 슬러리의 연속 커튼 또는 시트로서 완전히 침착된다.
섬유-슬러리 혼합물(46)이 이동하는 캐리어 웨브(14)를 향해 이동할 때, 모든 슬러리가 웨브 상에 침착되는 것이 중요하다.
도 6은 도 3의 VI-VI 선을 따라 자른 헤드 박스의 단면을 도시한다. 이는 굽은 성형 플레이트(364)를 도시한다. 성형 플레이트(364)는 1 내지 24 인치의 곡률 반경을 갖는 굽은 부분(364A)을 갖는다. 굽은 부분(364)은 30 내지 90도 연장된다.
도 6a는 헤드 박스(40)를 생산 라인(10)에 장착하기에 적합한 스탠드(342)를 도시한다. 각각의 헤드 박스 장착부(374, 376)는 각각의 스탠드(342)(하나만 도시됨)에 부착될 것이다. 도 6a는 헤드 박스 장착부(376)를 위한 스탠드를 도시한다. 헤드 박스 장착부(374)를 위한 스탠드는 동일할 것이다. 스탠드(342)는 크로스 바(346)에 의해 연결된 2개의 직립 부재(344)를 포함한다. 크로스 바(346)는 볼트(347)가 통과하는 구멍을 갖는다. 볼트(347)는 2개의 너트(348)에 의해 크로스 바(47)상의 제 위치에 유지된다. 볼트(347)는 또한 헤드 박스 장착부(376)의 슬롯(377)을 통과하여 2개의 너트(349)에 의해 제 위치에 유지된다. 너트의 이동은, 섬유-시멘트질 슬러리 혼합물(46)의 침착된 층의 두께를 설정하도록, 헤드 박스 성형 플레이트(364)와 이동하는 패널 캐리어(14) 사이의 헤드 박스 갭 "G"의 조정을 허용한다. 헤드 박스 장착부(374, 376)는 거싯(380)(명확성을 위해 도 2에서는 생략되었으나 도 3에는 도시됨)에 의해 바람직하게 보강된다. 도 6a는 또한 벨트 주조 에지(141)를 갖는 벨트를 도시한다.
도 7은 생산 라인(10)의 테이블(12)에 장착된 본 발명의 헤드 박스(140)의 제2 실시예의 사시도를 도시한다. 헤드 박스(140)용 지지부(90)는 각각 2개의 직립 부재(94) 및 크로스 바(92)를 갖는다. 지지부(90)는 또한 스크림 롤(scrim roll)(42)(도 10)을 유지하기 위한 횡방향 스크림 롤 홀더(93)용 U자형 브래킷(95)을 갖는다. 슬러리 호스 가이드(96) 및 진동 호스 가이드/액추에이터(97)에 또 다른 지지부(91)가 제공된다. 벨트(14)는 또한 벨트 주조 에지(141)를 갖는다.
도 7은 지지부(90)에 아직 부착되지 않은 헤드 박스(140)를 도시한다.
그러나, 도 8은 헤드 박스 높이 조절기(100)에 의해 크로스바(92)에 부착된 헤드 박스(140)를 도시한다. 도 8은 또한 헤드 박스(140)가 섬유-슬러리 혼합물을 침착시키는 성형 벨트상의 위치 아래의 진동기(50)를 도시한다. 도 8은 또한 스크림 롤(42)(도 10)을 유지하기 위한 횡방향 스크림 롤 홀더(93)를 지지하는 U자형 브래킷(95)을 도시한다. 스크림 롤(42) 대신 부직 섬유 매트 또는 로빙의 롤이 제공될 수 있다.
도 9는 패널 생산 테이블(12)의 상류 단부의 평면도를 도시한다. 이는 헤드 박스(140)의 평면도를 포함한다. 이는 성형 벨트(14) 및 스크림 롤(42)(도 10)을 유지하기 위한 횡방향 스크림 롤 홀더(93)를 도시한다. 스크림 롤(42) 대신 부직 섬유 매트 또는 로빙의 롤이 제공될 수 있다. 도 9는 또한 슬러리 호스 가이드(96) 및 진동 호스 가이드/교반기(97), 슬러리 챔버(152A), 및 측벽(102)을 도시한다.
헤드 박스(140)는 슬러리 챔버(152A)(도 9)를 한정하는 측벽(102)(도 9), 후방 벽(155A), 및 전방 성형 플레이트(164)를 갖는다.
도 10은 도 9의 X-X 선을 따라 자른 헤드 박스(140)의 측 단면도를 도시한다. 이는 헤드 박스(140)가 헤드 박스 카운터 웨이트(155)를 갖는다는 것을 보여준다. 카운터 웨이트(155)는 헤드 박스 높이 조정부가 박스의 무게 중심을 통해 당길 수 있게 한다. 측면은 동일한 이유로 바람직하게 계단식으로 배치된다. 이 특징은 헤드 박스의 길이와 성형 플레이트 상의 브레이싱(bracing)을 오프셋시킨다. 이는 또한 U자형 브래킷(95) 내에 위치한 횡방향 스크림 롤 홀더(43) 상에 유지되는, 스크림 롤(42)로부터의 스크림(44)이, 침착된 섬유-슬러리 혼합물의 상부 표면 상에 침착되도록 헤드 박스(140)를 통과할 수 있는 방식을 보여준다.
헤드 박스(140)는 슬러리 챔버(152A)를 한정하는 측벽(102), 후방 벽(155A) 및 전방 성형 플레이트(164)를 갖는다. 성형 벨트(14) 위의 헤드 박스(140) 높이를 조정하기 위한 조정 가능한 댐(153)은 볼트(156)에 의해 슬롯을 통해 후방 벽(155A)에 부착된다. 도 10은 또한 헤드 박스 밀봉부(166A)(밀봉 립)를 도시한다. 밀봉 립(166)은 조정 가능한 댐(153)의 바닥에 위치한다. 이러한 밀봉 립은 바람직하게는 헤드 박스에 진동 또는 힘을 부여하지 않기에 충분하게 부드럽다.
스크림(44)은 슬러리 챔버(152A)를 통과하여 전방 성형 플레이트(164)의 내벽을 따라 진행한다.
도 10은 또한 헤드 박스(140) 아래의 진동 테이블(51)을 도시한다. 성형 벨트(14) 위에 헤드 박스(140)의 높이를 조정하기 위한 조정 가능한 댐(153)은 볼트(156)(하나만 도시됨)에 의해 슬롯을 통해 후방 벽(155A)에 부착된다. 헤드 박스 밀봉 립(166A)은 조정 가능한 댐(153)의 바닥에 위치한다.
원한다면, 도 10의 장치는 헤드 박스를 통해 로빙을 안내하기 위해 상부 로빙 플레이트를 추가하도록 변형될 수 있다.
도 10a는 본 발명의 헤드 박스(40)의 제2 실시예의 도 9의 선 X-X를 따른 횡단면도의 확대 부분 "B"를 도시한다. 이는 진동 플레이트(50) 위의 패널 생산 라인 상에 장착된 슬러리 호스 오실레이터/교반기(154)를 포함한다.
도 10b는 헤드 박스(140)를 통해 로빙을 안내하기 위하여 상부 로빙 플레이트(170)를 추가하도록 수정된 도 10의 장치를 도시한다.
도 10c는 로빙을 위한 통로(172)를 가지는 도 10a의 로빙 플레이트(170)의 확대 부분의 평면도를 도시한다.
도 10d는 볼트(174)에 의해 헤드 박스(140)에 부착된 도 10a의 로빙 플레이트(170)의 확대 부분 "C"를 도시한다.
슬러리 혼합기
다양한 연속 또는 배치 혼합기 중 임의의 것이 슬러리 혼합기(2)로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 참조에 의해 병합된, ICRI 가이드라인 제320.5R-2014호, 기술적 가이드라인, 콘크리트 보수 장비의 픽토리얼 아틀라스, 국제 콘크리트 보수 협회(ICRI Guideline No. 320.5R-2014, Technical Guidelines, Pictorial Atlas of Concrete Repair Equipment, International Concrete Repair Institute) 2014년 5월호에 기술된 모르타르 혼합기가 시멘트질 슬러리(3)를 준비하기 위해서 본 발명에서 사용될 수 있다. 여기에는 수평축 혼합기, 텀블 모르타르 혼합기, 회전 드럼 고정식 혼합기, 팬 타입 혼합기, 회전 통 회전 패들 혼합기, 유성 패들 혼합기, 수평축 혼합기-펌프 조합, 및 수직축 혼합기-펌프 조합이 포함된다. 수평축 혼합기-펌프 조합과 수직축 혼합기-펌프 조합은 연속 혼합기이다. 또한, 참조에 의해 병합되는, 조지(George) 등의 미국 특허 제7513963 B2호에 개시된 연속 슬러리 혼합기가 또한 본 발명에서 사용될 수 있다. 참조에 의해 병합되는, 더비의 미국 특허 제7347896호(컬럼 6, 라인 36 내지 56)에 개시된 연속 슬러리 혼합기는 또한 연속적인 방식으로 슬러리를 준비하기 위해 사용될 수 있다.
예를 들어, 연속 슬러리 혼합기(2)는 단일 축 또는 이중 축 수평 혼합기일 수 있다.
혼합기와 함께 사용될 때 수평이라는 용어는 대체로 수평하다는 것을 의미한다. 따라서, 수평으로부터 ±20 도의 편차로 배향되는 혼합기도 여전히 수평 혼합기로 간주될 것이다.
수평 섬유-슬러리 연속 혼합기
본 발명의 섬유-슬러리 연속 혼합기는 바람직하게는 연속 수평 혼합기이다.
시멘트질 슬러리 및 섬유는 회전 패들이 전단력을 인가하는 동안 약 5 내지 약 240 초, 바람직하게는 10 내지 180 초, 더욱 바람직하게는 10 내지 120 초, 가장 바람직하게는 10 내지 60 초의 평균 혼합 체류 시간 동안 수평 섬유-슬러리 혼합기의 혼합 챔버에서 섬유-슬러리 혼합물로 혼합되며, 여기서 중앙 회전축은 혼합 동안 30 내지 450 RPM, 더욱 바람직하게는 40 내지 300 RPM, 가장 바람직하게는 50 내지 250 RPM으로 회전한다. 섬유-슬러리 혼합기로부터 방출되는 섬유-슬러리 혼합물은, 4 인치 길이와 직경 2 인치 직경의 파이프를 이용한 슬럼프 테스터에 따라 측정될 때 4 내지 11 인치, 바람직하게는 6 내지 10 인치의 슬럼프와 45000 센티푸아즈 미만, 더욱 바람직하게는 30000 센티푸아즈 미만, 가장 바람직하게는 15000 센티푸아즈 미만의 점도를 갖는다. 결과적인 섬유-슬러리 혼합물은 또한 4 내지 11 인치인, 4 인치 길이와 2 인치 직경의 파이프를 이용한 슬럼프 테스트에 따른 슬럼프를 갖는다. 결과적인 섬유-슬러리 혼합물은 매우 높은 점도를 가지는 슬러리 혼합물 조성에 통상적으로 의존하는 압출 제조 공정에 적합하지 않다. 결과적인 섬유-슬러리 혼합물은 섬유-슬러리 혼합물이 수평 섬유-슬러리 혼합기로부터 방출될 수 있게 할 것이고 섬유 강화 시멘트 패널을 생산하기 위하여 패널 생산 라인의 이동하는 표면 상의 0.25 내지 2.00 인치 두께, 바람직하게는 0.25 내지 1 인치 두께, 더욱 바람직하게는 0.4 내지 0.8 인치 두께, 통상적으로는 0.5 내지 0.75 인치 두께의 층으로서 균일하게 패널 생산 라인의 이동하는 표면 상에 연속적인 층으로서 침착되기에 적합할 일관성을 가지는 균일한 섬유-슬러리 혼합물이다.
각각의 수평 축은, 혼합기가 작동 상태에 있을 때 축의 회전을 수행하기 위하여, 예를 들어, 전기, 연료 가스, 가솔린 또는 다른 탄화수소에 의해 전력이 인가되는 구동 메커니즘 및 구동 모터에 외부적으로 연결된다. 통상적으로 전기 모터 및 구동 메커니즘은 혼합 챔버의 중심 축을 구동할 것이다.
유입 포트
섬유-슬러리 혼합기의 원료 유입 포트(유입 도관)의 크기, 위치 및 배향은 섬유-슬러리 혼합기 내로 원료의 도입을 용이하게 하고 또한 혼합기 내에서 슬러리 혼합물로부터의 포트의 차단 가능성을 최소화하도록 구성된다.
슬러리 혼합기로부터의 시멘트질 슬러리는 바람직하게는 슬러리 호스를 사용하여 섬유-슬러리 혼합기로 운반되고 슬러리 호스를 수용하기 위한 유입 포트 설정을 통해 섬유-슬러리 혼합기 내로 도입된다.
섬유는 스크류 공급기 또는 진동 공급기와 같은 다양한 계량 장비를 사용하여 중량 측정에 의해 또는 체적 측정에 의해 섬유-슬러리 혼합기 안으로 도입될 수 있다. 섬유는 다양한 이송 장치에 의해 섬유 공급기로부터 섬유-슬러리 혼합기로 이송될 수 있다. 예를 들어, 섬유는 나사(오거(auger)), 공기식 이송 또는 단순 중력 침착을 사용하여 이송될 수 있다. 이산된 또는 초핑된 섬유는 유리 섬유; 폴리 프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리비닐 알코올 등과 같은 중합체 재료; 탄소; 그라파이트; 아라미드; 세라믹; 강철; 황마 또는 사이잘(sisal)과 같은 셀룰로오스 또는 천연 섬유; 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 강화 섬유 재료로 제조될 수 있다. 섬유 길이는 약 2 인치 이하, 더욱 바람직하게는 1.5 인치 이하, 가장 바람직하게는 0.75 인치 이하이다.
도 12는 연속 시멘트질 패널 제조 라인 상에서 성형 헤드 박스를 사용하여 압출되는, 본 발명의 섬유-슬러리 혼합기로 생산된 섬유 강화 시멘트질 슬러리 혼합물을 도시한다.
실시예
실시예 1
도 11은 본 발명의 섬유-슬러리 혼합기를 사용하여 제조된 섬유 강화 슬러리 시멘트질 혼합물의 슬럼프 패티(101)의 사진을 도시한다.
도 12는 연속 시멘트질 패널 제조 라인 상에서 성형 헤드 박스를 사용하여 침착된, 본 발명의 섬유-슬러리 혼합기로 생산된 섬유 강화 시멘트질 슬러리 혼합물을 도시한다.
실시예2
도 13은 본 발명의 방법에 의해 생산된 섬유-슬러리 혼합물을 이용하여 생산된 섬유 강화 시멘트의 3/4 "두께 패널의 두께 프로파일이다. 이는 단일 층이 침착될 때 달성되는 일정한 두께를 보여준다. 섬유-슬러리 혼합물은 포틀랜드 시멘트, 석고 및 유리 섬유를 함유하였다.
섬유 강화 구조용 시멘트질 패널 생산을 위한 본 발명의 슬러리 공급 장치의 특정 실시예가 도시되고 설명되었지만, 당업자라면 다음의 청구 범위에 기재된 바와 같이 그리고 그 더 넓은 태양에서 본 발명을 벗어나지 않고 변경 및 수정을 행할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (10)

  1. 이동 방향을 갖는 이동하는 성형 웨브 상에 슬러리를 침착시키기 위한 슬러리 공급 장치로서,
    이동하는 웨브의 이동 방향에 횡방향으로 장착되고, 횡방향 후방 벽, 측벽, 오목한 횡방향 전방 벽, 개방 상부 및 개방 바닥을 가져 슬러리를 성형 웨브 상에 지향시키는 헤드 박스;
    상기 후방 벽에 해제 가능하게 부착된 이동 가능한 댐과, 상기 댐의 바닥 벽에 부착된 밀봉부;
    대향된 상기 측벽들로부터 연장되는 헤드 박스 장착부를 포함하는, 슬러리 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 헤드 박스 아래에 배치되어 상기 헤드 박스로부터 방출된 슬러리를 진동시키기 위한 진동기; 및
    상기 헤드 박스에 슬러리를 제공하도록 구성되고 배열된 왕복 슬러리 전달 메커니즘을 더 포함하는, 슬러리 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 후방 벽, 측벽, 및 오목한 횡방향 전방 벽은 눌러 붙지 않는(non-stick) 재료로 제조되는, 슬러리 공급 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오목한 횡방향 전방 벽은 1 인치 내지 24 인치의 곡률 반경을 가지며 30 내지 90 도의 원호를 형성하는, 슬러리 공급 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 왕복 슬러리 전달 메커니즘은 슬러리의 공급원에 연결되고 및 헤드 박스의 내부 표면에 근접한 단부를 갖는 도관을 포함하되, 상기 도관 단부는 상기 도관 단부를 상기 헤드 박스의 단부 사이에서 측방향으로 왕복 운동시키는 왕복 메커니즘에 결합되는, 슬러리 공급 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 헤드 박스는 상기 웨브의 이동 방향에 대하여 횡방향으로 배치되는, 슬러리 공급 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 진동기는 힘을 섬유-시멘트 슬러리의 침착된 매트 안으로 직접 지향시키고 다른 방향으로는 상쇄시키는 스프링 하중 다리와 두개의 모터를 갖는 진동 테이블을 포함하는 단일 질량 시스템이며, 상기 진동기는 헤드 박스 아래에 배치되고 헤드 박스 너머로 연장되는, 슬러리 공급 장치.
  8. 이동하는 웨브 상에 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 헤드 박스로부터 강화 섬유를 함유하는 시멘트질 슬러리의 균일한 층을 침착하기 위한 연속 공정으로서,
    견고하게 장착된 헤드 박스의 내부 표면 상에 강화 섬유를 함유하는 시멘트질 슬러리를 침착시키는 단계;
    상기 헤드 박스로부터의 슬러리를 이동하는 웨브 상에 연속 층으로서 침착시키는 단계; 및
    상기 이동하는 웨브 상에 침착된 강화 섬유를 함유하는 시멘트질 슬러리를 진동시키는 단계를 포함하고,
    상기 헤드 박스로부터 침착된 섬유-슬러리 혼합물이4 인치 길이와 2 인치 직경의 파이프를 사용한 슬럼프 테스트에 따라 측정할 때, 4 내지 11 인치의 슬럼프를 가지며, 결과적인 섬유-슬러리 혼합물은 또한 20RPM 속도에서 작동하는 스핀들 HA4 부착부를 구비하는 브룩필드 점도계(Brookfield Viscometer) 모델 DV-II+ Pro를 사용하여 측정할 때 45000 센티푸아즈 미만의 점도를 가지는, 연속 공정.
  9. 제8항 있어서,
    상기 이동하는 웨브는 분당 1 내지 100 피트의 속도로 이동하며, 상기 헤드 박스는 분당 1000 내지 2000 사이클의 속도로 진동 테이블에 의해 진동되고, 상기 모터는 +/- 1/64 " 내지 +/- 1/4" 범위의 스트로크를 제공하기에 충분한 힘을 진동 테이블에 전달하는, 연속 공정.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 슬러리는 0.20 내지 0.7:1의 물 대 시멘트 중량비를 가지며, 상기 슬러리는 분당 0.10 - 25 입방 피트의 비율로 헤드 박스 내에 침착되며, 상기 시멘트질 슬러리 및 섬유는 헤드 박스로부터 방출되어 패널 생산 라인의 이동하는 표면 상에 0.125 내지 2 인치 두께의 연속 층으로서 균일하게 침착되어 섬유 강화 시멘트 패널을 생산하는, 연속 공정.
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