KR20030077661A - 스패터링에 의해 적층 시트 재료를 형성하기 위한 방법 및장치 - Google Patents

스패터링에 의해 적층 시트 재료를 형성하기 위한 방법 및장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액체 성분을 가지는 슬러리로부터 적층된 시트 재료를 형성하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 소정 두께의 습상 시트를 형성하도록 연속적 층들로 기판에 슬러리를 적용하는 단계와, 스패터링에 의해 상기 층 중 하나 이상을 적용하는 단계와, 적어도 현저한 비율의 액체 성분을 제거하도록 습상 시트를 건조 또는 경화하여, 시트 재료를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

스패터링에 의해 적층 시트 재료를 형성하기 위한 방법 및 장치{A method and apparatus for forming a laminated sheet material by spattering}
종래 기술에 대한 하기의 설명은 적절한 기술 내용의 본 발명에 관련하며, 그 중요성이 적절히 관련될 수 있게 한다. 그러나, 상반된 바가 명시되어 있지 않은 한, 본 명세서내의 소정의 종래 기술에 대한 참조는 이런 기술이 본 분야의 통상적인 일반 지식의 일부를 형성하거나 널리 공지되어 있다는 의미로 받아들여져서는 않된다.
시트 재료, 특히, FRC 시트 재료는 클래딩(cladding), 라이닝(lining), 프레임 형성, 바닥 형성, 지붕 형성, 도어 형성, 창틀 형성, 단열, 방수, 장식 작업 등을 포함하는 다양한 분야에서 건축 및 건설 산업에 널리 사용된다. 서로 다른 상황에 어떠한 재료가 사용되었는지에 따라서, 그 동작적, 구조적, 심미적, 음향적, 열적 및 방수 특성의 장점이 얻어진다. 이는 일반적으로, 서로 다른 크기, 형상, 두께 밀도로 제조되며, 서로 다른 응용분야에서 그 기능적 특성의 최적의 장점을 위하기 위해 다른 재료에 연계하여, 다양한 특정 목적 첨가제를 가진다.
FRC 시트는 최초에 보강재를 위해 섬유성 석면을 포함하는 시멘트계 슬러리로부터 변형된 제지기를 사용하여 제조되었다. 그후, 소섬유형(fibrillated) 셀룰로스 섬유가 석면에 대한 대안으로서 대체되고, 제조 장비는 점진적으로 FRC 산업에 특화되어 개발되었다.
이 개발 작업의 정점으로서, 본 산업에 현재 사용되는 가장 일반적인 제조 프로세스 중 하나는 "하체크" 프로세스라 공지되어 있다. 이 프로세스에서, 최초에물, 셀룰로스 섬유, 실리카, 시멘트 및 그 목적 분야에 따른 제품에 중요한 특정 특성을 부여하기 위해 선택된 기타 첨가제로부터 먼저 시멘트계 슬러리가 형성된다. 이 슬러리는 교반기에서 혼합되고, 피드 섬프로 전달되며, 그곳으로부터 이는 일련의 배트(vat)를 통해 펌핑된다. 시브 실린더(sieve cylinder)가 각 배트내의 슬러리내에 침지되고, 이들 실린더는 특별히 조성된 펠트 재료로부터 형성된 오버라잉 벨트의 저면 구동에 의해 점진적으로 구동될 때 회전하게 된다. 대규모 제조 환경의 전형적인 하체크 기계는 일련의 3 또는 4 배트 및 대응 수의 연계된 시브 실린더를 채용한다. 그러나, 배트 및 실린더의 수는 변화될 수 있고, 다수의 실린더들이 단일 배트내에 침지될 수 있기 때문에 그들 사이에 1:1 상관 관계가 이루어질 필요는 없다.
이 프로세스에서, 배트내의 비교적 희석된 슬러리는 각 시브 실린더들에 끼워진 와이어 망상 스크린을 통해 여과된다. 슬러리가 이 망을 통해 여과될 때, 와이어의 하측면상에 셀룰로스 섬유의 층이 퇴적되고, 이는 공급 슬러리내의 기타 미립자 물질을 포획하기 위한 필터 매체로서 작용한다. 이 메카니즘에 의해서, 0.3mm 정도의 두께를 가지는 재료의 얇은 막이 시브의 표면상에 급속히 누적된다. 이 프로세스는 각 배트내의 약 7% 정도의 고형물 농도로부터 막내의 70% 정도의 고형물의 농도로 슬러리를 농후화한다. 잉여의 물은 필터링될 때 시브 와이어를 통과하고, 시브 실린더의 단부로부터 빠져나가며, 그래서, 잔류 고형물은 복원 및 재순환될 수 있다.
각 시브 실린더의 표면상에 형성된 막은 오버라잉 벨트의 외면에 접촉시 전달되고, 이 전달 프로세스는 펠트가 시브 보다 적은 공극을 가진다는 사실에 의해 이루어지며, 그 결과로서, 대기압이 이 전달을 촉진한다.
펠트가 일렬로 각 연속적 베트 위로 통과할 때, 이는 연계된 시브로부터 대응하는 일련의 순차적인 막 층을 픽업하고, 그후, 벨트의 상단 구동부를 따라 위치된 진공 박스 위를 통과하며, 그곳에서, 벨트상의 누적된 막 층이 그 감소된 수분 함량을 가지게 된다.
그후, 적층된 막은 역시 벨트에 구동력을 제공하는 트레드 롤러와, 비교적 큰 직경의 드럼 형태의 인접 누적 또는 "사이즈(size)"롤러 사이를 통과한다. 트레드 및 사이즈 롤러는 이전에 시브 실린더로부터 벨트로 전달될 때의 것과 유사한 메카니즘에 의해 사이즈 롤러에 전달되는 동안, 부가적인 물이 막으로부터 압착되도록 배치된다. 사이즈 롤러는 막이 절단되기 이전에 허용된 수의 회전(turn)에 따라 다수의 적층된 막을 누적시킨다. 따라서, 막 절단 이전에 보다 많은 수의 회전을 허용함으로써, 보다 두꺼운 시트의 형성이 달성된다. 절단 프로세스에서, 와이어 또는 블레이드가 사이즈 롤러의 표면으로부터 반경방향 외향으로 배출되어 롤러의 표면상에 누적 형성되어 있는 적층된 막 재료의 실린더를 종방향으로 절단한다.
절단되고 나면, 런-오프 컨베이어에 의해 사이즈 롤러로부터 벗겨진 재료의 시트가 제거된다. 이 스테이지에서 재료는 거의 습상(wet) 카드보드의 밀도를 가지며, 따라서, 런-오프 컨베이어상에서 평탄한 구조를 쉽게 취하게 된다. 습상 단부에서, 이 프로세스를 완료하기 위해, 펠트는 새로운 막의 층을 픽업하도록 배트로 복귀되기 이전에, 샤워 및 진공 박스의 어레이를 통과할 때 세정된다. 하체크 프로세스로부터 제조된 시트 재료의 품질 및 특성은 기계의 습상단부에서의 다양한 설정들 및 슬러리 제형(formulation)과 연계된 광범위한 변수들에 의존한다는 것을 인지하여야 한다.
프로세스 라인의 보다 하류에서, "그린" 시트는 고압 수류 제트 커터를 사용하여 그린 트림 스테이션에서 원하는 크기로 개략적으로 트리밍되며, 그후, 이는 개별 시트으로서 스태커로 진행한다. 스태커에서, 그린 시트는 지공 패드에 의해 픽업되고, 층간 시트과 함께 오토클래브 팩으로 형성된다.
부분 경화 및 밀도를 증가시키기 위한 부가적인 압축 프로세스 이후에, 시트는 상승된 온도 및 압력 조건하에서의 최종 경화를 위해 오토클래브 유니트내에 로딩된다. 오토클래브내에서, 원 재료 사이에 화학 반응이 발생하여, 셀룰로스 보강 섬유에 접합된 칼슘 실리케이트 매트릭스를 형성한다. 이 프로세스는 12 시간을 소요하며, 그 완료시, 시트는 정확한 최종 트리밍, 마감 및 패킹을 위해 준비된 상태로 완전히 경화되어 출현한다.
하체크 프로세스 및 다른 FRC 시트의 제조를 위한 공지된 프로세스의 주 단점 중 하나는 막의 층이 시멘트계 슬러리로부터 점진적으로 형성되는 방식과, 슬러리 자체의 조성이 성형 프로세스에 임계적이기 때문에, 실질적으로 서로 다른 재료 조성을 가지는 다수의 이산 층으로 정확하게 시트 재료를 형성하기 어렵다는 것이다. 다수의 이유로, 일차적으로, 특정 응용분야에 그 성능 특성을 최적화하도록 재료의 구조적, 심미적 및 다른 물성을 보다 높은 수준으로 유연하게 전용화할 수 있게 하는 것이 적합하다. 예로서, 방화 재료로 이루어진 층, 특정 심미적 효과를 달성하기 위해 텍스쳐링된 외부층, 샌딩 및 마감을 용이하게 하기 위한 보다 연성의 외부층, 도색의 필요성을 제거하기 위한 착색된 외부층 또는 내수성, 강도, 충격 내성, 단열성, 방음성 또는 기타 특성을 변경하기 위한 층을 통합하는 것이 적합할 수 있다. 그러나, 현재까지, 이들 시도는 성공적이거나, 단지 부분적인 효과로서만 적합했다. 극복되지 않은 곤란한 점 중 하나는 시트내의 소정 레벨에서 정확하게 서로 다른 재료 조성으로 이루어진 층을 배치할 수 있는 희망에 관련한 것이다. 이 곤란성은 부분적으로 시트가 점진적으로 전개되는 방식과, 부분적으로, 제조 프로세스 동안 배트내에서 재료 조성 또는 농도를 변경하는 것의 곤란성, 및 부분적으로는 잔여 프로세스와 동기하여 고속으로 소정 종류의 보완물의 주입 및 고취 프로세스를 정확하게 시작 및 정지시키는 것에 수반되는 곤란함으로 인하여 발생한다.
현존하는 프로세스의 비교적 강한 속박내에서, 특정 선택된 특성을 향상시키기 위하여 서로 다른 슬러리 제형을 사용함으로써 소정 범위로 시트 재료의 전체 조성을 균일하게 변경시키는 것이 가능하다. 그러나, 서로 다른 조정의 다수의 층을 수용하지 않음으로써, 결과는 종종 성능 및 비용에 관하여 일부 절충되는 경우가 빈번하다. 예로서, 샌딩 및 마감을 용이하게 하기 위해 시트 재료상에 비교적 연성의 외부층을 형성하는 것이 적합할 수 있지만, 보다 유연한 제형으로 전체적으로 형성된 시트는 구조적 완전성에 관하여 매우 상충된다. 유사하게, 시트의 내화 등급을 현저히 향상시키기 위해서 비교적 얇은 내화층으로 충분하지만, 전체가 내화 제형으로 형성된 시트는 사용 불가수준으로 고가일 수 있다.
예로서, 다수의 서로 다른 제형의 시트를 함께 접합함으로써 FRC 시트의 최종 경화 이후, 하나 이상의 서로 다른 층을 조합함으로써 적층된 제품을 형성하는 것이 가능하다. 그러나, 이는 시간 및 제조 비용을 현저히 추가시키며, 특정 목적 접착제의 개발에 대한 필요성 및 랩핑, 박피 등 같은 잠재적인 부가적인 문제점을 유발한다.
이 문제점을 극복하기 위하여, 각 층이 그 프로세스의 습상 위상 동안 통합될 수 있도록 하체크 프로세스에 보조 적용 장치를 통합시킴으로써 부가적인 슬러리 층을 적용할 수 있게 하는 시도가 이루어져 왔다. 이에 관하여, 기판에 액체를 적용하기 위한 다양한 형상의 장치가 공지되어 있다. 예로서, 일 프로세스는 페인트 또는 프라이머(primer) 같은 액체 코팅이 이격된 노즐을 통해 분출 및 분무화되고, 그래서, 컨베이어상의 스프레이 바아 아래를 점진적으로 통과하는 기판을 코팅하도록 하는 방식으로 스프레이 바아를 사용한다. 이 유형의 장치의 일 문제점은 특히, 슬러리가 현탁된 고형물 성분을 포함하는 경우에, 균일한 코팅을 위한 분무화 수준을 달성하기 위해 필수적인 비교적 미세한 노즐을 막히게 할 수 있다는 것이다. 이는 일관적이지 못한 적용을 초래하며, 빈번한 세정을 필요로하여 시간 소모적이고, 비싸며, 제조 프로세스를 두절되게 한다. 또한, 분무화는 보다 점성의 액체 및 슬러리의 경우에는 곤란하다.
다른 공지된 장치는 이동하는 기판 위를 덮는 유연한 섬유성 재료의 커튼 또는 시트를 사용하고, 직접 와이핑 작용에 의해 코팅을 적용하는 것이다. 그러나, 커튼 코터는 불균일한 적용을 유발하는 경향이 있으며, 슬러리와 함게 사용하기에는 부적합하고, 제조 환경에서 효과적으로 동작할 수 있는 속도에 관한 한계가 있고, 비교적 두꺼운 코팅을 적용하는데는 잘 적용될 수 없다.
다른 공지된 형태의 적용기는 일반적으로, 플러드 코터라 지칭되며, 이는 실질적으로, 기판상에 액체의 풀(pool)을 형성하고, 공기 제트로 표면 위의 풀을 확산시킴으로써 동작한다. 그러나, 역시, 이 기술은 적용의 균일성, 사용가능 액체 또는 슬러리의 점성 및 적용 가능한 코팅 또는 층의 두께에 관하여 한계가 있다.
따라서, 일반적으로, 이들 공지된 형태의 장치는 막힘 가능성, 비균일 도포, 속도 한계, 코팅을 적용할 수 있는 시트 재료의 폭의 한계, 적용될 수 있는 액체 또는 슬러리의 밀도의 한계 또는 이들 단점들의 하나 이상의 소정 조합을 포함하는 다양한 단점을 갖고 있다. 또한, 이들은 일반적으로, 적층된 시트의 일부로서의 현저한 두께로 이루어진 중간 층으로부터 명백한 바와 같이, 일반적으로 비교적 얇은 외면 코팅을 도포하도록 적용된다. 이들 단점은 이런 종래 기술의 장치가 비교적 고속으로 현저한 크기로 이루어지는 시트 재료, 특히 FRC 시트의 제조에 사용하기에는 부적합하게 한다.
다른 공지된 장치의 유형은 스패터 코터이며, 이는 기판상에 코팅을 스패터링하기 위해서, 가요성 필라멘트 또는 강모의 방사상 어레이를 채용하는 회전 롤러를 사용한다. 스패터 코터는 예로서, 제조 라인상의 점토 또는 석공 타일에 대하여 표면 코팅을 적용하기 위해 사용된다. 스패터 코터는 특히 막힘에 관하여, 다른 공지된 유형의 코팅 장치의 단점 중 일부를 소정 범위 극복할 수 있다. 그러나, 시트 재료의 제조에 관하여, 공지된 스패터 코터는 역시 고유한 단점을 가지고 있다.
특히, 공지된 스패터 코터는 정밀하게 제어된 코팅 또는 적층을 위해, 적용프로세스를 간헐적인 방식으로 정확하게 정지 및 시작할 수 없다. 이는 특히 FRC 시트의 제조에 일반적으로 사용되는 유형의 슬러리에서 더욱 그러하며, 그 이유는 슬러리 공급이 차단 또는 스패터 롤러가 일시 정지된 경우에도, 기판상으로 떨어지는 잉여 슬러리의 필연적 경향 및 "자체 레벨링(self-leveling)"을 보증하기 위해 필요한 비교적 연한 밀도 때문이다.
적용 프로세스의 간헐적 정지 및 시작에 걸친 정밀한 제어는 특히, 서로 다른 층, 두께 또는 물성을 가지는 시트으로 이루어진 서로 다른 배치가 코팅 장치를 통해 이어서 구동될 필요가 있는 고속 제조 환경에서 특히 중요하며, 부정확한 전이의 제어는 제품의 일 배치로부터 후속 배치로 코팅이 흘러내리게 되거나, 불균일한 적용을 초래할 수 있다.
다른 난점은 시멘트계 슬러리를 사용하는 FRC 시트 또는 다른 제품의 제조시, 슬러리 공급 중단이 프로세스의 상류부 또는 장치내의 슬러리의 정체 또는 축적을 초래하기 때문에, 장치 그 자체에 대한 슬러리 공급을 중단시키지 않는 것이 바람직하다는 사실 때문에 발생한다. 이는 순차적으로, 과류, 슬러리 밀도 또는 농도의 변화, 침하 또는 침강이나 다른 프로세스 파라미터의 부적합한 변화를 초래할 수 있다.
공지된 스패터링 장치는 슬러리 적용 프로세스의 정밀한 중단을 제공하지 못하며, 또한, 장치에 대한 슬러리의 공급을 정지시키지 않는 상태의 중단도 허용하지 않는다. 따라서, 특히, 시트 재료를 위한 고속 제조 환경에서, 정확하게 제어된 간헐적 적용 프로세스를 실시하는 것이 효과적이지 못하다.
종래기술에 대한 상세한 설명은 본 발명이 그 기술적 범주내에서 보다 완전히 이해 및 인지되고, 그 중요성을 보다 완전히 인지할 수 있게 하기 위한 것이다. 그러나, 특별한 반대 의미의 언급이 없는 한, 이 설명은 본 기술 분야의 통상적인 일반적 지식의 일부를 형성하거나, 넓게 공지되어 있는 것으로 인정되는 소정의 종래 기술의 표현 또는 암묵적 허용으로서 해석되어서는 않된다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점중 하나 이상을 극복 또는 현저히 경감시키거나, 적어도 유용한 대안을 제공하는 것이다.
본 출원은 본 명세서에서 전문을 참조하고 있는 하기의 오스트레일리아 가출원 특허의 우선권을 주장한다.
출원번호 제목 출원일
PR3474 합성물 2001년 3월 2일
PR3475 스패터링 장치 2001년 3월 2일
PR3476 탈수가능한 슬러리용 첨가제 2001년 3월 2일
PR3477 스패터링에 의하여 적층된 시트재료를 2001년 3월 2일
형성하기 위한 방법 및 장치
PR3478 건축 제품용 코팅 2001년 3월 2일
본 발명은 시트 재료, 양호하게는, 적층된 시트 재료를 형성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 건축 산업에 사용하기 위한 "하체크(Hatschek)" 프로세스에 대한 변형을 통해 시멘트계(cementitous) 슬러리로부터 섬유 보강 시멘트("FRC") 시트을 형성하는 것을 주 목적으로 개발되었다. 따라서, 주로 이 분야에 관련하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 l 특정 사용 분야에 한정되지 않고, 근본적으로 다른 재료,다른 제조 프로세스 및 다른 산업에 사용될 수 있다는 것을 인지하여야 한다.
도 1은 하체크 기계를 사용하는 FRC 시트의 제조를 위한 현재 공지된 프로세스를 개략적으로 예시하는 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 스패터링 방법 및 장치의 채용에 의해 변경된 도 1의 하체크 기계의 습상 단부(wet end)를 도시하는 확대도.
도 3은 도 2의 스패터링 장치를 보다 상세히 도시하는 확대 사시도.
도 4는 도 3의 스패터링 장치의 측면도.
도 5는 도 3 및 도 4의 스패터링 장치를 통한 슬러리의 흐름을 도시하는 개략적인 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 스패터링 장치의 대안적인 실시예를 도시하는 개략적인 측면도.
따라서, 제 1 양태에서, 본 발명은 액체 성분을 가지는 슬러리로부터 적층된 시트 재료를 형성하기 위한 방법으로서,
소정 두께의 습상 시트(wet sheet)를 형성하도록 연속적인 층의 기판에 슬러리를 적용하는 단계와,
스패터링에 의해 하나 이상의 층을 적용하는 단계와,
상기 기판으로부터 상기 습상 시트를 제거하는 단계와,
적어도 현저한 비율의 상기 액체 성분을 제거하여 상기 시트 재료를 형성하도록 상기 습상 시트를 건조 또는 경화하는 단계를 포함하는 적층 시트 재료 형성 방법을 제공한다.
본 명세서에 사용된 용어 "스패터", "스패터링" 등은 브러싱, 플리킹(flicking), 회전, 스프레잉, 교반, 분무 또는 다른 분산 수단에 의해서 이루어지든, 기계적, 정전적, 유체 정역학적, 유체 동역학적, 중력적 또는 기타 수단에 의해 추진하여 이루어지든, 액적(droplet), 구체, 미립자 또는 분무된 형태로 슬러리를 표면 또는 기판상에 증착하는 소정의 적용 기술을 포괄하는 것이다.
특별히 명기되어 있지 않은 한, 본 명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐, 단어 "포함", "포함하는" 등은 독점적 또는 배제적 의미에 대치되는 포함의 의미, 즉, "비제한적 포함"의 의미로 구성된다.
상기 슬러리는 물, 셀룰로스 섬유, 실리카 및 시멘트를 포함하는 혼합물로부터 형성된 시멘트계 슬러리인 것이 적합하다.
상기 방법은 "하체크(Hatschek)" 프로세스 또는 그로부터 파생된 프로세스를 채용하고, 상기 기판은 다공성 벨트의 형태를 취하며,
상기 방법은 소정 두께가 달성될때까지 상기 벨트의 하류의 사이즈(size) 롤러상에 상기 막을 점증적으로 누적하는 단계와,
상기 습상 시트를 형성하도록 상기 사이즈 롤러로부터 상기 누적된 재료를 절단 및 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것이 적합하다.
상기 다공성 벨트는 펠트 재료로부터 형성되고, 상기 막은 상기 벨트와 구름 접촉하는 일련의 시브 실린더(sieve sylinder)를 사용하여 적어도 부분적으로 상기 벨트상에 증착되고, 상기 슬러리를 포함하는 배트내에 실질적으로 침지되는 것이 적합하다.
양호한 실시예에서, 상기 스패터링된 층은 상기 시트내의 하나 이상의 다른 층과 조성이 실질적으로 상이한 재료로 형성되고, 상기 스패터링된 층의 조성 및 위치는 상기 시트의 소정 물리적 물성 또는 성능 특성을 제공 또는 최적화하도록선택되는 것이 적합하다. 상기 원하는 물성 또는 특성은 향상된 내수성, 내화성, 인장 또는 압축 강도, 인성, 내균열성, 내충격성, 경도, 밀도, 두께, 단열성, 방음성, 못박음성(nailability), 가공성, 색상 및 표면 질감으로부터 선택된 하나 이상의 물성 또는 특성 중 하나를 포함한다.
양호한 실시예에서, 상기 스패터링된 슬러리는 실리카, 시멘트 및 물을 포함하는 혼합물로부터 형성된 시멘트계 슬러리이다. 상기 슬러리는 50%와 약 90% 사이의 고형물 함량을 가지는 자체 레벨링(self-leveling) 탈수형 시멘트계 슬러리인 것이 가장 적합하다. 상기 슬러리는 진공 보조를 사용하여, 또는 사용하지 않고, 상기 기판을 통한 상기 슬러리의 탈수를 허용하도록 충분한 양의 탈수 보조제를 포함하는 것이 적합하다.
상기 스패터링된 층은 기판에 슬러리를 적용하기 위한 스패터링 장치를 사용하여 적용되고,
상기 장치는 슬러리의 층을 지지하기 위해 배치된 전달면과,
상기 전달면에 매우 인접하게 배치되도록 적용되어 상기 전달면으로부터 상기 기판상으로 상기 슬러리를 스패터링하도록 이동될 수 있는 스패터링 수단과,
상기 전달면으로부터 상기 기판상으로 슬러리의 흐름을 선택적으로 변경 또는 중단시키기 위한 규제 수단을 포함하는 것이 적합하다.
양호한 본 발명의 응용에서, 상기 기판은 다공성 벨트 또는 이미 증착된 시멘트계 슬러리의 층 중 어느 하나의 형태를 취한다.
상기 스패터링 장치는 상기 규제 수단의 상류에 슬러리를 수납하기 위한 저장부를 추가로 포함하는 것이 적합하다. 상기 저장부는 슬러리 소스로부터 슬러리를 안내하기 위한 입구와, 상기 규제 수단과 연계된 출구를 포함하는 것이 적합하다.
상기 저장부는 슬러리 소스로부터 슬러리를 안내하기 위한 입구와, 상기 규제 수단과 연계된 출구를 포함하는 것이 적합하다. 상기 규제 수단은 가변적 유효 유동 단면적의 중간 간극 공간을 형성하도록 선택적으로 이동할 수 있는 한 쌍의 배리어 소자를 포함하고, 그에 의해, 상기 저장부로부터 상기 전달면으로의 출구를 통한 슬러리의 유량을 배리어 소자 사이에서 선택적으로 규제할 수 있는 것이 적합하다. 상기 배리어 소자는 상기 저장부와 상기 전달면 사이의 유동을 차단하도록 선택적으로 폐쇄된 구조로 적용되는 것이 적합하다.
상기 배리어 소자 중 하나는 제 1 축 둘레로 회전할 수 있는 제 1 원통형 롤러를 포함하는 것이 적합하다. 상기 배리어 소자 중 나머지 하나는 상기 제 1 원통형 롤러에 평행하게, 제 2 축 둘레로 회전할 수 있는 제 2 원통형 롤러인 것이 적합하다. 상기 제 1 및 제 2 롤러는 반대 방향으로 회전하도록 구성되는 것이 적합하다.
상기 제 1 롤러는 전달 드럼의 형태를 취하고, 그 외면은 상기 전달면을 구성한다. 상기 제 2 롤러는 규제 수단의 일부로서, 스패터링 프로세스의 선택적 변화 또는 중단을 허용하도록 상기 전달 드럼을 향해, 그리고, 상기 전달 드럼으로부터 멀어지는 방향으로 선택적으로 이동할 수 있는 계량 롤러의 형태를 취하는 것이 적합하다.
일 실시예에서, 저장부는 적어도 부분적으로 전달 및 계량 롤러 바로 위에 위치된 탱크에 의해 규정된다. 대안 실시예에서, 저장부는 인접 롤러, 바람직하게는 전달 롤러와 접촉 아이들러 롤러 사이에 규정된 수납 영역이고, 전달 롤러 위에 계량 롤러가 배치되어 있는 것이 적합하다.
장치는 상기 전달 드럼을 지지하는 주 프레임과, 상기 계량 롤러가 그 위에 장착되는 제 1 서브 프레임을 추가로 포함하는 것이 적합하다. 상기 제 1 서브 프레임은 상기 제 2 축에 평행하게 그로부터 이격 배치된 제 3 축 둘레로 회전할 수 있으며, 그에 의해, 그 사이의 평행 배향을 유지하면서, 상기 전달 드럼을 향해, 그리고, 상기 전달 드럼으로부터 멀어지는 방향으로 상기 계량 롤러를 조절가능하게 변위시킬 수 있다.
양호한 실시예에서, 장치는 계량 롤러와 전달 드럼을 서로를 향해, 그리고, 서로 멀어지는 방향으로 조절가능하게 이동시키기 위한 유압 또는 공압 작동 수단을 포함한다.
스패터링 수단은 나머지 축에 대해 실질적으로 평행한 제 4 축 둘레로 회전할 수 있은 원통형 본체로부터 반경방향 외향으로 연장하는 강모 형태의 복수의 탄성 가요성 세장형 스패터링 소자를 포함하는 것이 적합하다. 상기 본체 및 상기 스패터링 소자는 함께 스패터링 롤러를 형성하는 것이 적합하다.
장치는 상기 스패터링 롤러가 그 위에 장착되는 제 2 서브 프레임을 추가로 포함하고, 상기 제 2 서브 프레임은 전달 드럼을 향해, 그리고, 전달 드럼으로부터 멀어지는 방향으로 스패터링 롤러의 조절가능한 변위를 허용하도록 제 4 축에 실질적으로 평행하게, 그로부터 이격 배치되어 있는 제 5 축 둘레로 회전할 수 있다.
다양한 롤러 사이의 공간 및 롤러의 속도는 제조 프로세스의 속도, 스패터링된 층의 원하는 두께, 스패터링된 슬러리의 농도 및 다른 관련 파라미터들의 규제를 허용하도록 선택적으로 조절될 수 있는 것이 적합하다.
본 발명의 특히 양호한 실시예에서, 일반적인 하체크 기계상에서 동작하도록 배치된 일련의 상기 스패터링 장치를 사용하고, 각 장치 이후, 진공 박스를 사용하여 상기 시트를 통한 상기 슬러리의 탈수를 촉진한다. 이 배열에서, 스패터링 장치 각각은 최종 시트의 원하는 심미적, 기능적 또는 성능적 특성에 대응하는 동일하거나 서로 다른 조성을 갖는 슬러리 제형(formulation)을 전달하도록 구성될 수 있다. 스패터링 장치의 어레이는 연속적 섬유 시멘트 적층 사이에 단일 또는 다중 층을 전달하도록 제어될 수 있다.
특정 예를 참조로 본 발명을 설명하지만, 본 기술 분야의 숙련자는 다양한 다른 형태로 본 발명을 구현할 수 있다는 것을 인지하여야 한다.
본 발명의 양호한 실시예를 첨부 도면을 참조로 단지 예로서 설명한다.
도면을 참조하면, 양호한 실시예의 본 발명이 FRC 시트의 제조를 위한 프로세스 플랜트에 채용되어 있다. 처음에 도 1을 참조하면, 제조 라인(1)은 전단부에 셀룰로스 플랜트(2)를 채용하고 있으며, 여기서, 셀룰로스 섬유가 정제 및 저장된 다량의 펄프로서 수용된다. 실리카 플랜트(3)에서, 실리카는 원료 모래로서 받아들여지고, 볼 밀(ball mill) 내의 사이즈로 갈려지고, 농후화된다. 시멘트 플랜드(4)에서, 시멘트는 부가적인 처리 없이 사일로(silo)내에 수용 및 저장된다. 셀룰로스 플랜드(2), 실리카 플랜트(3) 및 시멘트 플랜트(4)로부터의 원료는 혼합 플랜트(5)로 전달되고, 그곳에서, 소정의 특수 첨가제를 포함하는 모든 원료가 계량 호퍼(6)내에서 정확히 계량되고, 혼합기(7)에서 물과 혼합되며, 공급 슬러리로서 교반기(8)로 운반된다.
교반기로부터, 공급 슬러리는 하체크 기계(10)(도 2 참조)의 습상 단부로 진행하고, 여기서, 이는 정착을 방지하기 위해 비터(13; beater)를 포함하는 각 배트(12)내에서 회전하는 일련의 4개의 시브 실린더(11)에 의해 필터링된다. 그에 의해, 농축 슬러리가 층화된 막(16)으로서 펠트 벨트(15)의 하부 구동부의 외면상으로 전달된다. 진공 박스(17)위에서의 탈수 이후에, 막은 사이즈 또는 축적 롤러(18)와 트레드 롤러(19) 사이의 닙(nip)내에서 추가 탈수를 위해 압착되고, 그후, 소정 회전수 동안 사이즈 롤러(18)상에 점증적으로 랩핑되며, 그에 의해, 롤러상의 대응 층들내에 막의 연속적 층이 소정 두께로 누적된다. 그후, 작동시 누적 롤러의 외면으로부터 반경방향 외향으로 연장하게 되는 종방향 나이프에 의한 절단이 이루어지고, 평탄화되어 대략 습상 카드보드의 밀도를 가지는 시트를 형성한다.
이로부터, 시트는 그린 트리밍 스테이션(20; green trimming station)으로 이송되고, 고압 수류 제트 커터(미도시)를 사용하여 사이즈로 절단된다. 트림 절단 파편은 재사용을 위해 파편 펄프화 플랜트(역시 미도시)에서 펄프화된다. 그후, 시트는 적층 스테이션으로 진행되고, 여기서, 이들은 진공 패드에 의해 픽업되며, 예비경화된 층간시트(interleave sheet)와 함께 오토클래브 팩(22; autoclave pack)내로 통합된다. 그후, 팩(22)은 선택적으로 밀도를 향상시키기 위한 부가적인 프레스(23)를 경유하여 부분 경화를 위해 유지 스테이션(25)으로 전달된다.
부분 경화된 시트는 약 900kpa의 압력하에서 최종 경화를 위해 고압 증기 오토클래브 유니트(26)내에 로딩되고, 이는 약 180℃의 적층체 온도를 제공한다. 오토클래브내에서 이들 조건 하에서, 원료 사이에 화학 반응이 발생하여 셀룰로스 보강 섬유에 접합된 칼슘 실리케이트 매트릭스를 형성한다. 이 프로세스는 약 12 시간이 소요되며, 완료시 시트는 완전히 경화되어 출현된다.
오토클래브 경화에 이어서, 시트는 샌딩 스테이션(29)과 트리밍 스테이션(30)을 포함하는 최종 플랜트(28)로 진행하고, 여기서, 시트는 길이 및 폭이 정확하게 트리밍되며, 일부 제품의 경우에는 시트의 표면이 샌딩되고 실러(sealer)가 적용될 수 있다. 최종 가공의 종점에서, 시트는 적층 스테이션(31)에 패킹되고, 저장 및 전달을 위해 준비가 된다. 이에 관하여, 본 기술 분야의 숙련자들은 이 기본 제조 프로세스를 이미 알고 이해하고 있으며, 보다 상세히 설명할 필요는 없다.
도 2는 본 발명에 따른, 스패터링 장치(40)(도 2에 개략적으로 도시)를 채용함으로써 변형된 하체크 기계(10)의 확대도이다. 도 2의 넓은 내용에서, 스패터링 장치 그 자체는 도 3 내지 도 5에 보다 상세히 예시되어 있다. 이들 도면을 참조하면, 스패터링 장치(40)는 스패터링 대상 슬러리를 수납하기 위한 세장형 저장부(43)와, 저장부로부터의 슬러리의 층 또는 막을 표면 장력에 의해 받아들여 지지하기 위한 외부 전달면(45)을 가지는 전달 드럼(44)을 포함한다. 장치는 저장부로부터 전달 드럼상의 전달면으로의 슬러리의 유량을 선택적으로 규제하기 위한 원통형 계량 롤러(47)를 포함하는 규제 수단(46)과, 전달 드럼으로부터 기판상으로 슬러리를 스패터링하도록 적용되는 스패터링 롤러(48)를 추가로 포함한다. 이 경우에, 기판은 하체크 기계의 펠트 벨트(15) 또는 하체크 프로세스에 의해 벨트상에 이미 증착된 슬러리의 예비층 또는 막을 포함한다.
저장부(43)의 상단에서, 다수의 입구(49)는 장치의 높이 아래에 위치된 5백 리터 슬러리 보유 탱크(50)(도 5 참조)의 형태의 공급원으로부터 슬러리를 수용한다. 슬러리는 펌프(미도시)에 의해, 매니폴드(51)를 경유하여 보유 탱크로부터 저장부로 전달된다. 매니폴드는 탱크와 유체소통하는 헤더 파이프(52)와, 헤더 파이프로부터 하향 연장하는 다수의 병렬 전달 파이프(53)를 포함한다. 전달 파이프(53)는 입구(49)를 통해 저장부 내로 개구하여 도 5에 화살표 A로 도시된 바와 같이 슬러리를 전달한다. 과류 파이프(54; overflow pipe)는 저장부와 보유 탱크 사이에서 연장하고, 그래서, 저장부내의 슬러리가 사전결정된 높이를 초과할 때, 이는 화살표 B로 표시된 바와 같이 보유 탱크로 재순환되어 저장부의 과류를 방지한다.
전달 드럼(44)은 실질적으로 원통형 롤러이며, 화살표 C 방향으로 장치의 주 프레임(56)상의 제 1 축(55) 둘레로 회전하도록 장착된다. 드럼은 저장부의 출구(57) 아래에 배치되고, 그에 의해, 화살표 D로 표시된 바와 같이 저장부로부터 하향으로 공급하는 슬러리 경로내에 위치되며, 그래서, 저장부는 전달면(45)상으로 직접적으로 공급한다.
이 방식으로, 전달 드럼은 규제 수단(46)의 일부를 형성하고, 계량 롤러(47)와 연계하여 동작하며, 계량 롤러는 제 2 축(59) 둘레에서 화살표 E로 표시된 방향으로 회전하도록 제 1 서브 프레임(58; 도 4 참조)에 장착되어 있으며, 제 2 축은 제 1 축(55)과 실질적으로 평행하다. 순차적으로, 서브프레임(58)은 제 2 축(59)에 평행한 제 3 축(60) 둘레로 회전하도록 주 프레임(56)상에 장착된다.
공압 또는 유압 램(61; ram) 형태의 작동 수단은 점증적으로, 그리고 선택적으로 서브 프레임(58)을 회전시키도록 배치되어 화살표 F로 도시된 바와 같이 전달 프레임을 향한, 또는 그로부터 멀어지는 방향으로의 계량 롤러(47)의 이동을 실행한다. 따라서, 전달 드럼 및 계량 롤러는 저장부로부터 전달면으로의 슬러리의 유동을 규제하기 위해 그 사이에 중간 간극 공간(62)을 형성하는 한 쌍의 배리어 소자로서 기능한다. 이 이동은 스크류 나사형 조절기 또는 소정의 다른 적절한 조절 메카니즘에 의해 대안적으로 실행될 수 있다.
전달 드럼 및 계량 롤러는 모터, 기어 박스, 체인 구동 조립체(미도시)를 경유하여 반대 방향으로 구동된다. 전달 드럼 및 계량 롤러 양자 모두는 크롬 도금되어 양호한 표면 경도를 제공한다. 그러나, 다른 실시예에서, 전달 드럼 및 계량 롤러는 폴리우레탄, 카바이드 또는 다른 적절한 재료로 코팅될 수 있다.
스패터링 롤러(48)는 원통형 본체와 강모 형태의 복수의 탄성 가요성 세장형 스패터링 소자(64)를 포함하며, 이는 본체로부터 반경방향 외향으로 연장한다. 스패터링 롤러는 실질적으로 제 1 축에 평행한 제 4 축(66) 둘레로 회전하도록 제 2 서브 프레임(65)상에 장착된다. 순차적으로, 서브 프레임(65)은 다른 축에 실질적으로 평행한 제 5 축(67) 둘레로 회전하도록 주 프레임(56)상에 장착된다. 램(68) 또는 다른 적절한 작동기가 제공되어 그 축(67) 둘레에서의 제 2 서브 프레임(65)의 회전을 제공하며, 그래서, 화살표 G로 도시된 바와 같이 전달 드럼을 향해, 또는 그로부터 멀어지는 방향으로 스패터링 롤러를 조절가능하게 이동시킨다. 또한, 스패터링 롤러는 V 벨트 구동 조립체(역시 미도시)를 경유하여 모터에 의해 구동된다. 과류 섬프(69)가 장치의 기부에 제공되어 스패터링 롤러에 의해 제거되지 않고 전달 롤러로부터 떨어지는 잉여 슬러리를 포획할 수 있다.
사용시, 장치는 도 2에 관련하여 이미 예시된 바와 같이, 사이즈 또는 축적 롤러(18)의 바람직하게는 상류에 있는 하체크 기계(10)의 펠트 벨트(15)의 상부 구동부 위에 위치된다. 이 위치는 최초에는 주 진공 박스(17) 위에서, 그리고, 이어서 트레드 롤러(19)와 사이즈 롤러(18) 사이의 닙내에서 다른 층들과 동시에 스패터링된 층의 탈수를 편리하게 가능하게 한다. 그러나, 스패터링 장치는 RFC 시트의 그 목적 기능 및 스패터링된 슬러리의 조성에 따라서, 프로세스내의 소정의 스테이지에 위치될 수 있다.
부분 성형 시트 또는 막이 장치 아래를 통과할 때, 저장부로부터 흐르는 슬러리는 회전하는 전달 드럼(44)상으로 옮겨진다. 스패터링 롤러는 동시 회전하고, 그에 의해, 강모(64)가 인접 전달 드럼 위를 급속히 훑고 지나가며, 드럼의 전달면(45)에 부착된 층으로부터 슬러리를 픽업한다. 강모(64)가 전달 드럼이 없는 자리로 이동할 때 슬러리는 아래로 통과하는 벨트 또는 시트 재료(70)상으로 하향으로 플리커링 또는 스패터링되며, 그에 의해, 시트에 슬러리의 부가층 또는 막을 균일하게 적용한다.
반대방향으로 회전하는 계량 롤러(47)가 전달 드럼으로부터 위치되는 거리는 중간 공간(62)의 단면적을 결정하고, 따라서, 전달 드럼상으로의 슬러리의 유량을 결정한다. 이는 순차적으로 전달면상에 형성된 슬러리의 층의 두께를 결정하고, 또한, 이는 스패터링 롤러에 의한 슬러리의 스패터링에 영향을 미친다. 이 두께는 필요에 따라, 사용되는 특정 슬러리 제형, 및 시트에 적용될 슬러리층의 원하는 특성에 따라, 램(61)에 의해 조절될 수 있다.
간극 공간(62)의 유동 단면적을 조절하는 것에 부가하여, 스패터링 특성은 제 2 랩(68)을 사용하여, 전달 드럼을 향해 또는 그로부터 멀어지는 방향으로 스패터링 롤러를 이동시키는 것에 의해서도 변화될 수 있다. 이는 전달면상의 슬러리층을 강모가 뚫고들어가는 범위, 전달면상의 강모(44)의 압력 및 강모의 탄성 변형량을 변화시켜 부가적인 차원의 제어를 제공한다. 부가적인 조절 및 제어는 전달 롤러에 대한 상대적, 및 절대적 스패터링 롤러의 속도를 변화시킴으로써 달성될 수 있다. 이 다양한 동작 파라미터를 변경함으로써, 약 10mm 이상에 달하는 다른 두께가 단일의 중간 또는 표면층에서 달성될 수 있다. 서로 다른 표면은 오랜지 필(orange peel), 스투코(stucco) 등 같은 서로 다른 표면 마감이 달성될 수 있다.
제 2 서브 프레임(65)은 그 축(67) 둘레에서 충분히 회전하여, 스패터링 롤러가 전달 드럼을 완전히벗어날때까지 이동할 수 있게 한다. 규제 수단의 일부로서, 이는 보다 상세히 후술될 바와 같이, 적용 프로세스의 정확한 정지 및 시작을 가능하게 하며, 스패터링 롤러 및 드럼의 세정 및 정비를 용이하게 한다. 저장부로부터 떨어지는 슬러리의 일부는 전달 드럼상에 착지하지 않고, 계량 롤러상에 착지하여 그에 의해 운반될 수 있다. 이 슬러리 및 스패터링 롤러에 의해 제거되지 않은 저장부로부터의 다른 슬러리는 과류로서 계량 롤러로부터 떨어지게 된다. 이 과류 슬러리는 섬프(69)에 포획되고, 그로부터 중력에 의해 주 탱크(50)로 다시 공급된다.
장치의 실시예가 서로 다른 특성 및 서로 다른 층 조합을 가지는 FRC 시트가 신속히 연속하여 제조되는 제조 라인상에 사용되는 것을 목적으로 한다. 결과적으로, 장치가 스패터링 프로세스를 일시정지 및 재시작시킬 수 있을 필요가 있으며, 신속하고 정확한 슬러리 유량의 조절을 허용하여야 한다. 그렇지 않으면, 시트의일 유형에 관한 스패터링 상태의 제조 라인을 따라 통과하는 시트의 순차적 유형으로의 전환이 존재하여야 한다. 스패터링 프로세스를 일시적으로 정지시키기 위하여, 스패터링 롤러는 전달 롤러로부터 멀어지는 방향으로 간헐적으로 이동된다. 이 방식으로, 또한, 스패터링 롤러는 슬러리 유동 규제 수단의 일부를 형성한다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 계량 롤러는 단순히 전달 드럼에 직접적으로 접촉할때까지 이동되고, 그래서, 간극 공간(62)을 완전히 폐쇄하여 그 연계된 출구를 통한 전달면으로의 슬러리의 공급을 차단할 수 있다.
그러나, 이 프로세스 동안 주 탱크로부터 저장부로의 슬러리의 전달량을 정지 또는 감소시킬 필요가 있으며, 그 이유는 이것이 과류, 슬러리 밀도 또는 농도의 변화, 침하 또는 침강, 다른 파라미터의 혼란 및/또는 배관의 막힘을 포함하는 문제를 초래할 수 있기 때문이다. 따라서, 스패터링 프로세스가 일시 정지되어 저장부로부터의 슬러리의 유량이 감소 또는 정지를 초래할 때, 저장부내의 슬러리의 수위는 상승한다. 이것이 과류 파이프(54)의 수준에 도달할 때, 슬러리는 주 탱크로 다시 재순환되기 시작하며, 그곳으로부터 이는 연속적으로 전달이 재개될때까지 저장부로, 그리고, 저장부로부터 순환한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 개략도이며, 여기서는 대응하는 특징부는 대응하는 참조 번호로 표시되어 있다. 이 경우에, 저장부를 위한 별도의 탱크가 사용되지 않는다. 오히려, 저장부는 단순히 전달 롤러에 대하여 나란한 관계로 구름 접촉하여 배치된 아이들러 롤러(72)와 전달 롤러 사이에 형성된 개방 상단형 수납 영역(71)의 형태를 취할 수 있다. 아이들러 롤러는 폴리우레탄으로 코팅되고, 구동되지 않는다. 아이들러 롤러의 높이 및 직경은 수납 영역(71)내의 슬러리가 본 실시예에서는 전달 롤러 바로 위에 위치되어 있는 계량 롤러(47)와 전달 롤러(44) 사이에 형성된 간극 공간(62)내로 자연적으로 흐르도록 구성된다. 부가적인 수집 트레이(74)가 제공되어 아이들러 롤러로부터의 소정의 슬러리 액적을 수납하고, 이를 재순환을 위해 과류 도관(54)을 경유하여 주 탱크(50)로 다시 공급한다. 대부분의 다른 관점에서, 본 실시예는 실질적으로 이미 설명된 것과 동일한 방식으로 기능한다.
장치는 프로세스 라인을 따른 소정의 위치에 위치될 수 있으며, 스패터링된 층 또는 층들을 적절히 위치시키기 위해 프로세스내의 소정의 원하는 스테이지에서, 간헐적으로 선택적으로 동작할 수 있다. 예로서, 스패터링된 층은 최초에 막의 제 1 층으로서 벨트에 적용되어 궁극적으로 시트의 외부층이 되는 층을 형성한다. 이는 예로서, 외부 스패터링된 층이 샌딩 및 마감을 용이하게 하도록 보다 연성의 FRC 제형, 상표 형성 또는 도색의 필요성을 제거하기 위한 착색된 제형 또는 양호한 심미적 효과를 달성하기 위한 텍스쳐링된 층을 포함하는 경우에 수행된다. 스패터링된 층이 최종층인 경우에도 동일한 고려사항이 적용될 수 있으며, 이 경우에, 역시, 마감된 시트의 외면을 형성하게 된다. 대안적으로, 스패터링된 슬러리는 내부층을 형성하도록 중간 스테이지에 적용될 수 있다. 이는 예로서, 방화층, 방습층, 또는 구조적 목적을 위해 추가된 층의 경우에 수행될 수 있으며, 여기서, 표면 마감 또는 심미적 고려사항은 직접적으로 관련되지 않는다. 또한, 시트 재료의 원하는 구성을 달성하기 위해서, 다수의 스패터링 스테이션이 일렬로 또는 병렬로 프로세스내의 서로 다른 스테이지에 사용되고, 하체크 프로세스와 조합하여, 또는 독립적으로, 동일 또는 서로 다른 슬러리 재형 중 어느 한쪽을 사용할 수 있다. 사실, 단일 균일층 또는 동일 또는 서로 다른 조성의 다중층으로서 형성된 시트가 스패터링에 의해 전체적으로 제조되는 것이 적합한 환경이 있을 수 있다.
본 발명은 슬러리로부터 시트 재료를 제조하기 위한 효과적이고 효율적인 장치 미 방법을 제공한다는 것을 인지하여야 한다. 하체크 프로세스에 대한 변형으로서 그 양호한 응용에서, 이는 광범위한 성능 기준 및 심미적 특성을 달성하기 위해 최적화된, 그리고, 쉽게 전용화될 수 있는 적층된 시트 재료를 정확하게 제조하는 수단을 제공한다. 또한, 장치는 슬러리 적용 특성이 쉽고 신속하게 변경되는 것을 허용하여, 적층된 제품을 포함하는 넓은 범위의 서로 다른 제품을 현저한 수준의 유연성으로 제조할 수 있게 하며, 구동들 사이의 최소 설정 시간으로 고속 제조 환경을 가능하게 한다. 이들 모든 관점에서, 본 발명은 종래 기술에 비해 실용 및 상업적으로 현저한 진보를 나타낸다.
비록, 특정 예를 참조로 본 발명을 설명하였지만, 본 기술 분야의 숙련자들은 본 발명이 다수의 다른 형태로 구현될 수 있다는 것을 알 것이다. 특히, 본 발명의 방법 및 장치는 다양한 우선권 문헌에 설명된 바와 같이, 복합 제품, 탈수형 슬러리를 위한 첨가제 및 건축 제품을 위한 코팅과 연계하여 사용하기에 적합할 수 있다.

Claims (36)

  1. 액체 성분을 가지는 슬러리로부터 적층된 시트 재료를 형성하기 위한 방법에 있어서,
    소정 두께의 습상 시트(wet sheet)를 형성하도록 연속적인 층의 기판에 슬러리를 적용하는 단계와,
    스패터링에 의해 하나 이상의 층을 적용하는 단계와,
    상기 기판으로부터 상기 습상 시트를 제거하는 단계와,
    적어도 현저한 비율의 상기 액체 성분을 제거하여 상기 시트 재료를 형성하도록 상기 습상 시트를 건조 또는 경화하는 단계를 포함하는 적층 시트 재료 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬러리는 물, 셀룰로스 섬유, 실리카 및 시멘트를 포함하는 혼합물로부터 형성된 시멘트계 슬러리인 적층 시트 재료 형성 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, "하체크(Hatschek)" 프로세스 또는 그로부터 파생된 프로세스를 채용하고,
    상기 기판은 다공성 벨트의 형태를 취하며,
    상기 방법은 소정 두께가 달성될때까지 상기 벨트의 하류의 사이즈(size) 롤러상에 상기 막을 점증적으로 누적하는 단계와,
    상기 습상 시트를 형성하도록 상기 사이즈 롤러로부터 상기 누적된 재료를 절단 및 제거하는 단계를 추가로 포함하는 적층 시트 재료 형성 방법
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 다공성 벨트는 펠트 재료로부터 형성되고,
    상기 막은 상기 벨트와 구름 접촉하는 일련의 시브 실린더(sieve sylinder)를 사용하여 적어도 부분적으로 상기 벨트상에 증착되고, 상기 슬러리를 포함하는 배트내에 실질적으로 침지되는 적층 시트 재료 형성 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스패터링된 층은 상기 시트내의 하나 이상의 다른 층과 조성이 실질적으로 상이한 재료로 형성되고,
    상기 스패터링된 층의 조성 및 위치는 상기 시트의 소정 물리적 물성 또는 성능 특성을 제공 또는 최적화하도록 선택되는 적층 시트 재료 형성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 원하는 물성 또는 특성은 향상된 내수성, 내화성, 인장 또는 압축 강도, 인성, 내균열성, 내충격성, 경도, 밀도, 두께, 단열성, 방음성, 못박음성(nailability), 가공성, 색상 및 표면 질감으로부터 선택된 하나 이상의 물성 또는 특성 중 하나를 포함하는 적층 시트 재료 형성 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스패터링된 슬러리는 실리카, 시멘트 및 물을 포함하는 혼합물로부터 형성된 시멘트계 슬러리인 적층 시트 재료 형성 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬러리는 50%와 약 90% 사이의 고형물 함량을 가지는 자체 레벨링(self-leveling) 탈수형 시멘트계 슬러리인 적층 시트 재료 형성 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 슬러리는 상기 기판을 통한 상기 슬러리의 탈수를 허용하도록 충분한 양의 탈수 보조제를 포함하는 적층 시트 재료 형성 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스패터링된 층은 기판에 슬러리를 적용하기 위한 스패터링 장치를 사용하여 적용되고,
    상기 장치는 슬러리의 층을 지지하기 위해 배치된 전달면과,
    상기 전달면에 매우 인접하게 배치되도록 적용되어 상기 전달면으로부터 상기 기판상으로 상기 슬러리를 스패터링하도록 이동될 수 있는 스패터링 수단과,
    상기 전달면으로부터 상기 기판상으로 슬러리의 흐름을 선택적으로 변경 또는 중단시키기 위한 규제 수단을 포함하는 적층 시트 재료 형성 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 기판은 다공성 벨트 또는 이미 증착된 시멘트계 슬러리의 층 중 어느 하나의 형태를 취하는 적층 시트 재료 형성 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 스패터링 장치는 상기 규제 수단의 상류에 슬러리를 수납하기 위한 저장부를 추가로 포함하는 적층 시트 재료 형성 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 저장부는 슬러리 소스로부터 슬러리를 안내하기 위한 입구와, 상기 규제 수단과 연계된 출구를 포함하는 적층 시트 재료 형성 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 규제 수단은 가변적 유효 유동 단면적의 중간 간극 공간을 형성하도록 선택적으로 이동할 수 있는 한 쌍의 배리어 소자를 포함하고, 그에 의해, 상기 저장부로부터 상기 전달면으로의 출구를 통한 슬러리의 유량을 배리어 소자 사이에서 선택적으로 규제할 수 있는 적층 시트 재료 형성 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 배리어 소자는 상기 저장부와 상기 전달면 사이의 유동을 차단하도록 선택적으로 폐쇄된 구조로 적용되는 적층 시트 재료 형성 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 배리어 소자 중 하나는 제 1 축 둘레로 회전할 수 있는 제 1 원통형 롤러를 포함하는 적층 시트 재료 형성 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 배리어 소자 중 나머지 하나는 상기 제 1 원통형 롤러에 평행하게, 제 2 축 둘레로 회전할 수 있는 제 2 원통형 롤러인 적층 시트재료 형성 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 롤러는 반대 방향으로 회전하도록 구성되는 적층 시트 재료 형성 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 제 1 롤러는 전달 드럼의 형태를 취하고, 그 외면은 상기 전달면을 구성하며,
    상기 제 2 롤러는 상기 전달 드럼을 향해, 그리고, 상기 전달 드럼으로부터 멀어지는 방향으로 선택적으로 이동할 수 있는 계량 롤러의 형태를 취하는 적층 시트 재료 형성 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 전달 드럼을 지지하는 주 프레임과, 상기 계량 롤러가 그 위에 장착되는 제 1 서브 프레임을 추가로 포함하고,
    상기 제 1 서브 프레임은 상기 제 2 축에 평행하게 그로부터 이격 배치된 제 3 축 둘레로 회전할 수 있으며, 그에 의해, 그 사이의 평행 배향을 유지하면서, 상기 전달 드럼을 향해, 그리고, 상기 전달 드럼으로부터 멀어지는 방향으로 상기 계량 롤러를 조절가능하게 변위시킬 수 있는 적층 시트 재료 형성 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 계량 롤러와 상기 전달 드럼을 서로를 향해 또는 서로 멀어지는 방향으로 조절가능하게 이동시키기 위해 상기 주 프레임과 상기 제1 서브 프레임 사이에서 작용하도록 연장하는 제 1 작동 수단을 추가로 포함하는 적층 시트 재료 형성 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 작동 수단은 유압 또는 공압 실린더를 포함하는 적층 시트 재료 형성 방법.
  23. 제 10 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스패터링 수단은 제 4 축 둘레로 회전할 수 있은 원통형 본체로부터 반경방향 외향으로 연장하는 강모 형태의 복수의 탄성 가요성 세장형 스패터링 소자를 포함하는 적층 시트 재료 형성 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 20 항에 따를 때, 상기 제 4 축은 상기 제 1, 제 2 및 제 3 축에 실질적으로 평행한 적층 시트 재료 형성 방법.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 에 있어서, 상기 본체 및 상기 스패터링 소자는 함께 스패터링 롤러를 형성하는 적층 시트 재료 형성 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 스패터링 롤러가 그 위에 장착되는 제 2 서브 프레임을 추가로 포함하고,
    상기 제 2 서브 프레임은 상기 제 5 축에 실질적으로 평행하게, 그로부터 이격 배치되어 있는 제 5 축 둘레로 회전할 수 있는 적층 시트 재료 형성 방법.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 규제 수단의 일부로서 상기 스패터링 프로세스의 선택적 변경 또는 중단을 허용하도록 상기 전달 드럼으로부터 멀어지는 방향으로, 그리고, 상기 전달 드럼을 향해 상기 스패터링 롤러를 독립적으로 조절가능하게 변위시키도록 상기 주 프레임과 상기 제 2 서브 프레임 사이에서 작용하도록 제 2 작동 수단이 연장하는 적층 시트 재료 형성 방법.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 제 2 작동 수단은 유압 또는 공압 실린더를 포함하는 적층 시트 재료 형성 방법.
  29. 제 19 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스패터링 장치는 공급 슬러리를 수납하기 위한 탱크와, 상기 탱크로부터 상기 입구를 통해 상기 저장부로 상기 슬러리를 전달하기 위한 전달 도관을 추가로 포함하는 적층 시트 재료 형성 방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 저장부는 상기 전달 드럼과 상기 계량 롤러 바로 위에 배치된 탱크에 의해 형성되는 적층 시트 재료 형성 방법.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 저장부는 인접 롤러들 사이에 규정된 수납 영역을포함하는 적층 시트 재료 형성 방법.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 수납 영역은 상기 전달 드럼과 접촉 아이들러 롤러 사이에 형성되며, 상기 계량 롤러는 상기 전달 롤러 위에 배치되는 적층 시트 재료 형성 방법.
  33. 제 10 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 일반적인 하체크 기계상에서 동작하도록 배치된 일련의 상기 스패터링 장치를 사용하는 적층 시트 재료 형성 방법.
  34. 제 32 항 또는 제 33 항에 있어서, 하나 이상의 상기 스패터링 장치의 하류에 배치된 진공 박스를 사용하여 상기 시트를 통해 상기 슬러리를 탈수하는 단계를 추가로 포함하는 적층 시트 재료 형성 방법.
  35. 제 33 항 또는 제 34 항에 있어서, 상기 스패터링 장치 각각은 시트의 원하는 심미적, 기능적 또는 성능적 특성에 각 제형(formulation)이 대응하는 상태로, 일련의 다른 스패터링 장치에 의해 전달된 슬러리의 조성과 같거나 다른 조성을 갖는 슬러리 제형을 전달하도록 구성될 수 있는 적층 시트 재료 형성 방법.
  36. 제 33 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일련의 각 스패터링장치를 연속적 섬유 시멘트 적층 사이에 단일 또는 다중 층을 전달하도록 제어하는 단계를 추가로 포함하는 적층 시트 재료 형성 방법.
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