KR20070101871A - 고수율 스프레이 도포 - Google Patents

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KR20070101871A
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마이클 애보트
데니스 엠. 힐튼
케이쓰 립포드
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더블유.알. 그레이스 앤드 캄파니-콘.
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Abstract

본 발명은 경화성 슬러리 조성물을 도포하는 동안 고수율을 얻을 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기 슬러리는 호스 길이를 통하여 노즐 스프레이 개구로 전달되며, 또 경화 촉진제는 노즐 스프레이 개구로부터 거리 "D"에서 상기 슬러리에 도입된다. 촉진제의 양은 경화 촉진제가 주입된 후, 한 지점에서 슬러리 통로내에 위치하는 센서를 이용하여 모니터링된다. 바람직한 센서는 2쌍의 도전성 센서를 포함하며, 이들은 각각 호스 또는 노즐 보어의 직경에 상응하는 보어를 갖는 환형체를 갖는다. 슬러리의 전압은 염을 기본으로 한 촉진제 액을 슬러리에 주입할 때 얻은 수율과 관련되며 촉진제의 양은 미세하게 조절되며 연속적으로 고수율의 스프레이 코팅을 달성할 수 있다.
경화 촉진제, 슬러리, 스프레이 도포, 호스, 노즐 스프레이 개구

Description

고수율 스프레이 도포{High yield spray application}
본 발명은 신속 경화 조성물의 스프레이 도포, 더욱 자세하게는 스프레이 조성물에 도입되는 경화 촉진제의 양을 정확하게 모니터링하는 것을 통한 경화성 조성물을 고수율로 스프레이 도포하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
스프레이 도포는 호스를 통한 전달후 조성물에 도입된 촉진제의 사용을 포함하는 것으로 알려져 있다. 특히, 호스를 통하여 펌핑되는 조성물은 스프레이 노즐을 통하여 기판 위로 배출되는 수화성 시멘트질 입자 슬러리 또는 현탁액이다. 예컨대, 이러한 촉진제는 콘크리트의 스프레이 도포(예컨대 "숏크리트(shotcrete)") 및 강철 빔 및 패널과 같은 금속 기판에 대한 내화(fire protection) 코팅에 사용된다.
내화 분야에서 특히 성공적인 유형의 제품은 석고 결합제 이외에, 파쇄된(shredded) 팽창 폴리스티렌, 버미큘라이트 및/또는 셀룰로오스와 같은 경량의 무기 골재와 더불어 공기 연행제 및 기타 물질을 함유하는 석고계 슬러리 제제이다. 미국 매사추세츠 캠브릿지에 소재하는 그레이스 콘스트럭션 프로덕츠가 제조한 MONOKOTE® 브랜드 내화물과 같은 내화성 혼합물(fireproofing mix)은 건조 분말로 시판되고 있다. 이러한 분말은 땅에 배치된 혼합기(mixer)를 이용하여 작업 위치에 서 물과 혼합된다. 내화성 슬러리는 때때로 땅 위로 20 내지 30층까지 연결되는 긴 긴 호스를 통하여 펌핑된다. 이것은 노즐을 통하여 강철 빔, 패널 또는 기타 건축 표면으로 스프레이된다.
미국특허 4,904,503호에서 힐튼 등에 의해 설명된 바와 같이, 슬러리는 스프레이 도포를 위해 다수의 중요한 특성을 보유해야 한다. 이들은 습윤 슬러리 상태에서 및 경화 후에 금속 기판에 접착되어야 한다. 이들은 코팅의 절연 특성을 훼손시킬 수 있는 균열(crack) 형성을 피하기 위해 과도한 팽창이나 수축 없이 경화되어야 한다. 슬러리 조성물은 비교적 다량의 물을 보유할 수 있어서 이들이 높은 지점까지 용이하게 펌핑될 수 있어야 한다. 하지만, 상기 슬러리는 성분의 분리 또는 정주(settling)를 피하기 위하여 컨시스턴시(consistency)를 보유해야 한다.
경제적 관점에서, 스프레이 가능한 슬러리가 적합한 "수율(yield)"을 제공하는 것이 중요하다. 용어 "수율"은 내화 조성물 슬러리를 제조하기 위해 사용된 건조 혼합물의 소정 중량에 대하여 경화 후, 도포된 내화 조성물의 부피를 의미한다.
수율을 증가시키기 위하여, 미국 특허 4,904,503호에서 힐튼 등은 산성 경화 촉진제를 시멘트질 슬러리에 주입하여 그 속에 함유된 염기성 물질과 반응시킬 수 있다고 기재하였다. 상기 반응은 슬러리 조성물을 발포 및 팽창시키는 이산화탄소 가스를 제공하므로, 경화 후 슬러리의 수율을 실질적으로 증가시킨다. 상기 '503호 특허에서는 펌핑하는 동안 공급 라인 중의 촉진된 혼합물의 경화 가능성을 최소화하기 위하여 노즐 가까이서 촉진제를 슬러리에 도입하는 것으로 제안하였다.
촉진제의 사용은 슬러리 혼합물의 경화 시간을 약 4 내지 12시간에서부터 약 15분 미만으로 전환시키는 것으로 알려져 있었고, 또 약 5 내지 10분의 경화시간을 얻고 또 0.1% 내지 20% 범위의 수율 증가를 얻는데 충분한 양의 촉진제를 적용하는 것이 흔히 바람직하다.
슬러리에 도입된 경화 촉진제의 양을 제어하기 위하여 석고계 내화물뿐만 아니라 스프레이된 콘크리트(숏크리트)의 도포시에 체적 유동 계량 수법을 이용하여 왔다. 예컨대, 석고계 내화물을 스프레이 도포하는 동안 호스에 알룸(alum) 촉진제를 도입하기 위해 유동 계량계가 사용되는 것으로 생각된다. 다른 예로서, 체적 유동 계량계는 스프레이되는 콘크리트 도포에 사용하기 위한 Nordoser 900TM 상품명으로 노르메트 코포레이션으로부터 입수하거나 또는 상품명 Viper Roboshot MkIII으로 호주의 MBT Pty Ltd 로부터 입수할 수 있다.
그러나 본 발명자들은 상기 유동 계량계의 이용이 슬러리를 기판에 도포하는데 긴 호수가 필요한 경우에 정확한 모니터링을 보장해주는 것은 아니라고 믿고 있다. 혼합기와 노즐 사이의 거리가 크면 충분한 정도의 정확도를 얻기가 특히 어렵다. 예컨대, 고층 건축 위치는 도포시 수백 피트의 슬러리 호스를 필요로 한다. 이것은 경화 촉진제를 스프레이 노즐에 또는 노즐 근처에 펌핑하는데 수백 피트의 소형 직경의 튜브가 필요할 것이라는 것을 의미한다. 따라서, 땅에 있는 혼합기로부터 스프레이 노즐까지의 호스 통로는 땅 위로 10 내지 30층 이상일 것이다. 상기 통로는 몇 개 장애물 근처에 꾸불꾸불하고 에두르는(circuitous) 경로와 예리한 모서리를 흔히 포함한다. 촉진제 튜브에 있어서 전형적인 장애는 문 및 벽 열림, 계 단통 및 금속 스터드(stud)를 포함한다. 이 튜브는 죄기, 비틀림, 붕괴, 누출, 및 경화 촉진제를 슬러리로 제어 도입하는 것을 방지하는 다른 조건에 영향을 받기 쉽다.
본 발명의 목적은 슬러리에 실질적으로 도입되는 촉진제 양의 정확한 모니터링을 제공하는 촉진제 주입 및 모니터링을 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 계량장치에 대한 시멘트질 조성물의 부식 효과 및 촉진제 주입기에 대한 플러그(pluggage) 효과를 견딜 수 있고; 현재의 라인 세정 방법을 이용한 세정 방법을 적용할 수 있으며; 또 스프레이 작업에 대한 조심성(unobtrusiveness)을 포함하는 촉진제 모니터링 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 공업적 작업 환경의 위험성을 견딜 수 있는 장치를 제공하는 것이다. 예컨대, 촉진제 모니터링 장치는 정확성 또는 효능의 어떠한 손실 없이 경질 표면 상에 반복적으로 떨어지는 방울들을 견딜 수 있어야 한다.
마지막으로, 본 발명의 중요한 목적은 호스 전달되는 조성물에 주입된 경화 촉진제를 사용하는 경화성 조성물이 스프레이 도포될 때 지속적으로 고 수율의 스프레이 도포를 얻기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
발명의 요약
본 발명은 경화성 슬러리 조성물의 지속적으로 고수율의 스프레이 도포를 달성하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
예시적 방법은 호스 길이를 통하여 경화성 슬러리를 노즐 스프레이 개구로 전달하고; 상기 슬러리에 상기 노즐 스프레이 개구로부터 거리 "D"에서 경화 촉진제를 도입하며; 또 경화 촉진제의 양에 상응하는 슬러리의 물리적 특성 변화를 겸출하기 위한 센서를 적용하는 것에 의해, 상기 노즐 스프레이 개구로부터 "D" 미만의 거리에서 슬러리 중의 경화 촉진제의 양을 모니터링하는 것을 포함한다.
경화 촉진제(또는 "촉진제")는 공지 방법에 의해 슬러리에 도입될 수 있다. 내화 스프레이 도포에서, 주입 포트는 가압하에서 호스 또는 노즐에 촉진제가 주입 펌핑될 수 있도록 사용될 수 있다.
내화 스프레이 도포의 경우, 촉진제는 바람직하게는 수 용해된 염인 슬러리에 주입되며, 상기 센서는 바람직하게는 슬러리의 도전성을 나타내기 위하여 전압계 또는 다른 장치와 조합되어 작용하는 전기 도전성 센서이다. 도전성 센서의 예는 바람직하게는 전압원(voltage source)에 부착될 때 전압장(voltage filed)을 생성하도록 작용하는 환형체(annular body)(중공 실린더 형태)를 갖는 제1 전극쌍, 및 바람직하게는 환형체를 갖고, 제1 전극쌍 사이에 위치하며 제2 전극쌍이 전압계 (voltage meter) 또는 다른 계량 장치에 접속될 때 제1 전극쌍 사이의 전압 차를 검출하도록 작용하는 제2 전극쌍을 포함한다.
상기 센서는 촉진제가 호스나 노즐에 주입되는 주입 포트 뒤의 한 지점에 있는 노즐 스프레이 개구로부터 거리 "D" (예컨대 6 인치 내지 100 피트)로 호수 또는 노즐 내에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 상기 센서는 노즐 스프레이 개구로부터 5피트 이상, 더욱 바람직하게는 10 내지 75 피트의 거리로 슬리브 하우징에 배치되어 센서 메카니즘 손상 우려를 최소화한다.
상술한 도전 전극은 바람직하게는 전극 표면 상에 슬러리 물질의 축적을 최소화하기 위하여 호스 또는 노즐 내경과 일치하는 보어 내경을 갖는다.
전극 및 계량장치의 사용은 슬러리 도전성 및 수율 사이의 상관관계가 실제 필드 시험 결과를 기본으로 하여 작성되도록 한다. 따라서, 본 발명은 도전성 측정이 소정 수준 아래로 떨어지거나 또는 소정 수준 이상으로 증가함에 따라서 슬러리에 대한 촉진제 주입 속도의 자동 또는 수동 조절을 용이하게 한다. 본 발명의 다른 방법 및 장치로서, 촉진제 양이 소정 수준으로부터 벗어나거나 또는 임계적 조정을 필요로 할 때 시각적 및/또는 청각적 경고(알람)를 나타내기 위해 사용될 수 있다.
이렇게 하여, 본 발명은 호스 또는 노즐 내의 실제 양을 나타내는 센서를 이용함으로써 촉진제의 양을 모니터링 및 제어하기 때문에 더욱 일정한 고수율의 스프레이 도포를 제공하는 것으로 보이며, 또한 튜브를 통하여 호스나 노즐로 펌핑되는 촉진제의 유동량 만을 모니터링하는 종래 기술의 용적 방법(volumetric method)에 비하여 훨씬 더 정확한 것으로 믿어진다. 즉, 본 발명에서 정확도는 차단되거나, 비틀리거나 새는 튜브 또는 커넥터에 의해 방해받지 않는다.
본 발명은 또한 정확하고, 내구성이 있고, 편리하며 경제적인 경화성 슬러리 스프레이 도포 계 및 장치를 제공한다. 상술한 센서는 폴리에틸렌 또는 폴리아미드와 같은 유전체 물질로 제조되고, 호스 부분 사이, 호스와 노즐 사이에서 나사로 죄여 지거나 및/또는 클램프로 죄여질 수 있는 강성 슬리브(sleeve)에 내장될 수 있다; 또는 상기 센서는 노즐 자체에 직접 혼입될 수 있다.
본 발명의 다른 이점, 이득 및 특징은 이하에 자세하게 기재한다.
바람직한 구체예의 상세한 설명
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "경화성 슬러리 조성물"은 물과 혼합되면 호스 길이를 통하여 펌핑되고 노즐에 의해 기판 상에 스프레이 도포될 수 있는 수화성 슬러리를 형성하는 무기 결합재 물질을 포함하는 조성물을 의미하고 지칭한다.
용어 "수율"은 경화성 슬러리 조성물을 제조하기 위해 사용된 무기 결합재 물질 소정 중량에 대한 경화 후 스프레이 도포된 슬러리 조성물의 부피를 의미한다.
경화성 슬러리 조성물에 사용하기 위한 전형적인 무기 결합재 물질은 소석고, 회반죽, 석고, 포틀랜드 시멘트, 알루미나 시멘트 (예컨대 칼슘 술포알루미네이트 시멘트, 고 알루미나 시멘트), 포졸란 시멘트(예컨대 고로슬래그 미분말 또는 플라이 애쉬, 실리카 퓸), 거나이트(gunite), 마그네슘 옥시클로라이드, 마그네슘 옥시술페이트 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 적합한 경화성 슬러리 조성물은 예컨대 Shu 등에 의한 미국특허 4,751,024호; 힐튼 등에 의한 미국특허 4,904,503호; 킨트 등에 의한 미국특허 5,034,160호; 페리토에 의한 미국특허 5,340,612호 및 미국특허 5,401,538호; 가이디스 등에 의한 미국특허 5,520,332호; 버네버그 등에 의한 미국특허 5,556,578호; 킨트 등에 의한 미국특허 6,162,288호; 및 힐튼에 의한 WO 03/060018호에 기재되어 있으며, 이들은 모두 참고문헌에 포함된다.
바람직한 경화성 슬러리 조성물은 더블유.알. 그레이스 앤드 컴패니-콘(미국 매사추세츠 캠브릿지 소재)에 의해 상품명 NOMOKOTE®으로 시판되고 있다. 이러한 스프레이될 수 있는 내화성 슬러리 조성물은 파쇄된 팽창 폴리스티렌뿐만 아니라 경화 지연제(예컨대 킨트 등에 의한 미국특허 6,162,288호 참조)와 같은 다른 성분을 포함한다.
상기 경화성 슬러리에는 다양한 다른 골재 및 충전재가 사용될 수 있다. 이들은 박리된(exfoliated) 버미큘라이트, 팽창된 퍼얼라이트, 규조토, 알루미나 또는 그로그 또는 콜로이드성 실리카와 같은 내화 충전재, 세라믹 섬유, 무기 섬유, 유리 섬유, 일반적으로 혼합된 폐 종이, 종이 분쇄 슬러지, 펄프, 셀룰로오스 등 또는 와틀(wattle) 껍질 , 야자나무 섬유, 양마(kenaf), 갈대로부터 추출된 섬유와 같은 농업 섬유, 및 분쇄 코르크 및 톱밥과 같은 천연 유기 입자를 포함한다.
섬유는 분쇄된 열가소성 폼(foam)으로부터 유도된 유기 입자와 같은 건조 합성 입자 또는 섬유, 예컨대 페놀 포름알데히드 레졸 수지 폼, 우레아 포름알데히드 폼, 및 폴리우레탄 강성 또는 유연성 폼; 및 탄소, 아라미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 아크릴, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 슬러리 조성물의 경화를 촉진하기에 유용한 예시적 경화 촉진제는 통상적으로 공지된 촉진제를 포함할 수 있다. 공동 양수인이 소유한 가이디스 등에 의한 미국특허 5,520,332호에 기재된 바와 같이, 경화 촉진제는 바람직하게는 기판에서 경화 시간을 감소시키기 위해 슬러리에 주입된 저점도 유체이다. 슬러리의 경화지연을 충분히 상쇄할 수 있는 산성 경화 지연제가 사용될 수 있다. 대부분의 상업적 적용을 위해, 경화시간을 약 4 내지 12시간에서 약 5 내지 10분으로 신속하게 전환하는 촉진제의 유형 및 양이다. 이러한 경화시간을 제공하는데 필요한 양은 경화제에 따라 그리고 지연제 및 결합제의 유형과 양에 따라서 달라질 것이다. 일반적으로, 건조 시멘트질 결합제의 중량을 기준하여 약 0.1% 내지 20 중량%의 건조 촉진제 범위의 양이 사용되며, 약 2%가 바람직하다. 유용한 촉진제의 예는 황산 알루미늄, 질산 알루미늄, 질산철(ferric nitrate), 황산제2철, 염화제2철, 황산제1철, 황산칼륨, 황산 및 아세트산을 포함하며, 황산알루미늄이 바람직하다.
통상적인 경화 촉진제 주입 포트(16) 또는 메카니즘을 이용하여 저점도 액체 촉진제를 저점도 액체로 도입하거나, 특히 내화 스프레이 도포 산업 및 숏크리트 산업에서 이용되는 물질에 도입될 수 있다. 적합한 메카니즘은 본 명세서에 참고문헌으로 포함된 힐튼 등에 의한 미국특허 4,934,596호 및 가이디스 등에 의한 미국특허 5,520,232호에 기재되어 있다. 미국 특허 5,520,332호에서, 가이디스 등은 길이를 따라 복수의 슬릿을 갖는 슬러리 통로에 삽입된 튜브를 포함하는 체크밸브 주입 포트를 개시하였다. 이 튜브는 슬릿들이 개방되도록 튜브를 팽창시키는 연신성 물질로 제조된다. 촉진제는 개방된 슬릿을 통하여 압력하에서 슬러리 통로로 주입된다. 슬러리 압력의 급증이 있으면, 이들 슬릿은 폐쇄되어 튜브를 차단할 수 있는 슬러리의 삼출을 방지하게 된다. 다른 경화 촉진제 주입 디자인은 촉진제들을 호스나 노즐내의 슬러리 통로로 도입하기 위해 이용될 수 있다.
슬러리 내에서 가스나 기포를 발생하기 위하여, 염기성 물질을 적용하는 것이 바람직하다. 용어 "염기성 물질"은 가스 발생 및 슬러리의 부피 팽창을 갖는 조성물에 사용된 산성 경화 촉진제와 반응하는 물질을 지칭한다. 바람직하게는, 상기 염기성 물질은 슬러리 조성물에 부가되고 시멘트질 결합제에서 천연적으로 생기지 않는다. 경화 촉진제와 조합되면 슬러리 결합제에 부가되어 가스를 생성할 수 있는 염기성 물질의 예는 탄산칼슘, 탄산나트륨, 중탄산나트륨 또는 이들의 혼합물과 같은 탄산염을 포함한다.
도 1은 본 발명의 경화성 슬러리 조성물의 스프레이 도포를 도시하는 개략도이고; 또
도 2는 호스-전달되는 경화성 슬러리 조성물에 도입되는 경화 촉진제의 양을 감지하기 위한 본 발명의 예시적 센서의 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 믹서(10)는 물과 시멘트질 결합제(12)를 조합하여서 일반적으로 (22)에 도시된 스프레이 개구를 갖는 노즐을 향하여 호스(14) 길이를 따라 전달되는, 펌핑가능하고 경화성인 슬러리를 제공하기 위해 사용된다. 전형적으로, 노즐은 알루미늄, 강철 또는 기타 강성 재료와 같은 금속으로 형성된다. 가압된 공기는 공기 호스(24)를 통하여 노즐로 펌핑되고 동력이 있는 공기 펌프(26)에 의해 노즐 스프레이 개구(22)를 통하여 슬러리를 노즐로부터 기판(강철 빔 또는 패널과 같은 것, 도시되지 않음)으로 방출된다.
본 발명의 바람직한 구체예로서, 촉진제(촉진제의 탱크 및 펌프는 모두 18에 도시됨)는 노즐 스프레이 개구(22)으로부터 거리 "D"에서 호스를 따라 위치하는 (16)에 배치한 촉진제 주입 포트를 통하여 호스(14)에 펌핑된다. 촉진제 주입 포트는 노즐 상에 존재하거나 노즐 가까이에 존재하며, 보다 바람직하게는 촉진제 주입 포트(16)와 노즐 스프레이 개구(24) 사이의 거리 "D"는 (22)로부터 10 피트 내지 100 피트이다; 더욱 바람직하게는 노즐 스프레이 개구(22)으로부터 15 내지 75 피트에 위치하여 슬러리(주입 포트(16)를 통하여)에 주입된 산성 경화 촉진제가 슬러리에 함유된 염기성 물질과 반응하여 가스를 생성하며 이것은 기판에 스프레이되고 건조되면 슬러리의 수율을 증가시킨다.
센서(20)는 노즐 스프레이 개구(22)으로부터 "D" 미만의 거리에 위치하는 "20"에 배치된 지점에서 실제 양의 경화 촉진제를 슬러리에 도입하는 것을 모니터링하기 위해 적용된다. 센서(20)는 바람직하게는 전력원(32)(직류 또는 교류 공급원일 수 있음) 및 계량장치(38)에 전기적으로 또는 전자적으로 접속된다. 전력원(32) 및 계량장치(38)는 믹서(10)의 오퍼레이터 근처에 편리하게 위치하여 촉진제를 슬러리로 공급하는 펌프(18)에서 자동 또는 수동 조정을 허용한다.
슬러리에 도입된 경화 촉진제가 수용성 염이면, 센서(20)는 수성 슬러리의 도전성을 지시하도록 작용하는 도전성 센서일 수 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 예시된 센서(20)는 노즐 스프레이 개구으로부터 "D" 미만의 거리에서 슬러리의 도전성을 나타내도록 작용하는 도전성 센서를 포함한다. 바람직하게는, 센서는 서로에 대해 물리적으로 분리되고 슬러리와 전기적 접촉하도록 호스, 하우징 슬리이브 또는 노즐 내에 장착된다. 전극을 작성하기 위해 사용된 물질은 전기적으로 도전성 물질일 수 있다. 316 스테인레스 강철은 전극을 제조하기 위해 흔히 사용되어 왔다.
도 2에 도시된 바와 같이, 센서(20) 어셈블리는 호스, 하우징 슬리이브 또는 노즐의 보어와 공간을 두고 떨어져서 정렬된 제1 전극쌍(30)을 포함한다. 이들은 전압원(32)이 상기 제1 전극쌍(30)에 접속되면 슬러리의 일부 내에 전압장(voltage field)을 생성하도록 작용한다. 제2 전극쌍(34)은 공간을 두고 떨어져 있지만 2개의 제1 전극쌍(30) 사이에 존재하며 제1 전극쌍(30) 사이의 전압 차를 검출하도록 작용하는 계량계(36) 또는 기타 도전성 검출 장치에 접속된다. 호스 또는 별개의 하우징 슬리이브의 일부는 일반적으로 (14)에 도시되어 있고 또 전극(30/34)을 서로에 대해 또 외부 환경으로부터 물리적으로 또 전기적으로 절연시키기 위해 사용된다.
전극(30, 34)은 각각 호스(14)(또는 노즐 내에 또는 노즐 가까이에 위치하면 노즐)의 보어와 함께 정렬되고 유사한 직경이도록 보어를 갖는 환형체(annular body)(바람직하게는 중공 원통형)를 갖는다. 스트립 및 직사각형과 같은 전극 형상이 환원체 형상 대신 사용될 수 있지만, 전극 표면의 일부가 슬러리와 전기적 접촉을 해서 보다 안전한 도전성 수준 판독을 제공해야 하므로 환형체 형상(30/34)이 바람직하다. 또한, 보어(주위 표면에 대하여 돌출 표면이 없음)와 정렬된 환형 형상은 슬러리 물질이 돌출하는 전극 표면에 축적되지 않게 할 것이다.
따라서, 경화성 슬러리를 스프레이 도포하는 예시적 방법은 경화성 슬러리를 호스(14)의 길이를 통하여, 전달된 슬러리가 기판(도시되지 않음) 상에 스프레이 도포되는 노즐 스프레이 개구(22)로 전달하고; 경화촉진제(16)를 노즐 스프레이 개구(22)로부터 거리"D"에서 슬러리에 도입하며; 또 슬러리 중의 경화 촉진제의 양을 노즐 스프레이 개구으로부터 "D" 미만의 거리에서 모니터링하고, 센서(20)를 이용하여 상기 전달된 슬러리에 도입되는 경화 촉진제의 양에 상응하는 슬러리의 물리적 특성 변화를 검출하는 것을 포함한다.
본 발명의 바람직한 장치 및 방법은 경화 촉진제 주입점(16) 및 노즐 스프레이 개구(22) 사이에 위치한 호스의 길이 중의 한 지점에서 호스(14) 내의 센서(20)의 이용을 포함한다. 바람직하게는, 센서(20)는 서로로부터 거리를 두고 떨어져 있는 도전성 제1 전극쌍(30)을 포함한다. 이들 전극(30)은 전력원(32)이 이들에 전기적으로 접속될 때 전극 사이의 영역에서 슬러리를 통하여 전압장을 생성하도록 작용한다. 도전성 제2 전극쌍(34)은 서로에 대하여 거리를 두고 떨어져 있고 또 도전성 제1 전극쌍(30) 사이에 사이에 위치한다. 이 도전성 제2 전극쌍(34)은 전압계(38) 또는 기타 검출 장치가 상기 제2 전극쌍(34)에 접속될 때 도전성 제1 전극쌍(30) 사이의 전압 차이를 검출하도록 작용한다.
예시적 구체예로서, 전압계(38)는 경고광 및/또는 알람에 접속되어 도전성이 소정 한계 아래에 떨어지거나 또는 위로 상승할 때 작업자에게 표시를 제공하며 경화지연제의 주입을 자동적으로 제어하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 예시적 장치 및 방법에서, 도전성 센서 전극(30/34)의 주위에서 슬러리의 온도를 측정하도록 작용하는 호스(14) 영역에서 1 이상의 온도 센서(36)를 적용할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 온도 센서(36)는 호스(14)의 내부 보어 직경과 일치하는 보어를 갖는 환형체를 포함할 수 있다. 슬러리의 전기적 도전성은 온도에 의해 영향을 받을 수 있고, 온도 센서(36)의 사용은 온도 편차를 고려하여서 도전성 판독에서 더 정확성을 제공한다.
도전성 전극(30, 34) 뿐만 아니라 온도 센서(36)는 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리아미드 또는 기타 전기적으로 비도전성 물질과 같은 비도전성 물질로 제조된 슬리이브 하우징 내에 장착되고 끼워진다. 전극(30/34) 및 온도 센서(36)는 호스(14)를 통하여 전달된 슬러리에 의해 유발된 전위 손상으로부터 보호된다. 상술한 바와 같이, 장착되어 있는 전극 및 슬리이브 하우징의 내부 보어 직경은 호스(14)의 내부 보어 직경과 동일한 것이 바람직하고, 이들은 스크류, 클램프 또는 기타 공지 메카니즘에 의해 슬리이브 하우징에 장착될 수 있다. 슬리이브 하우징의 외주 직경은 호스의 외부 직경보다 더 클 수 있는데, 이는 펌핑된 슬러리의 내부 압력뿐만 아니라 적하에 의한 외부 손실을 견디기 위한 구조적 세기를 제공하는데 필요하다.
작업자는 강철 빔 또는 패널과 같은 기판 표면에 스프레이 도포한 다음 경화시킬 때 슬러리에 의해 소망하는 수율 수준이 얻어질 때 까지 스프레이 장치를 동작시킬 것이다. GRACE's MONOKOTE 제품과 같은 시판중이 내화 슬러리의 수율 측정은 전형적으로 노즐 스프레이 개구로부터 나오는 슬러리의 공지 부피의 컵 중량을 측정함으로써 실시한다. 호스에 도입된((16)에서 표시된 촉진제 주입 포트를 통하여) 소정 경화 촉진제에 대하여 소망하는 컵 중량 수율(즉, 밀도)이 얻어지면, 전압계(38)에 의해 측정된 바와 같은 슬러리 도전성은 소망하는 수율로 관련될 수 있 다.
작업 위치에서 슬러리를 실제 도포하는 동안, 혼합기(10)(도 1) 옆에 전압계(38)를 배치하여서 혼합기 작업자가 촉진제 펌프(18)에 조절을 가할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
다른 예시적 구체예로서, 계량장치(38)는 시각 및/또는 청각 알람에 접속되어서 스프레이 노즐(22)의 작업자 또는 혼합기(10)의 작업자에게 슬러리 도전성 정도, 따라서 슬러리 중의 촉진제 양의 표시를 제공한다. 예컨대, 계량계(38)가 슬러리의 도전성이 소망하는 수율 값(및 그에 따라 소망하는 경화 촉진제 양)에 상응하는 슬러리의 도전성으로 수동 설정하면, 가시광, 영숫자(alphanumeric) 표시, 청각 알람 또는 진동 센서(호출 장치와 같은) 형태일 수 있는 지시계기(Indicator)를 이용하여 허용가능한 또는 허용될 수 없는 공정 상태의 존재를 나타낼 수 있다. 슬러리의 도전성이 소정 수준 이상으로 올라가거나 또는 하강하면, 가능한 공정상 편차가 존재하는 표시를 경화촉진제 양을 확인해야 하는 적합한 사람에게 제공할 것이다. 슬러리의 도전성이 소정 임계 값 이상이거나 초과하면, 바로잡아야할 공정 편차 상태가 존재함을 나타내어서 교정된 표시를 제공할 것이다.
본 발명의 다른 예시적 구체예로서, 상기 고정은 프로그램가능한 논리 제어기(PLC)의 랩탑 컴퓨터와 같은 컴퓨터 처리 유닛(CPU)을 사용함으로써 자동화될 수 있다. 예컨대, 계량장치(38) 및 촉진제 펌프(18)는 CPU 또는 PLC에 접속되어서 경화 촉진제가 슬러리에 펌핑(18)(주입 포트(16)를 통하여)되는 속도는 상호관련되며 계량장치(38)로 다시 공급되는 센서(20) 정보에 따라서 자동적으로 조절될 것이다.
다른 예시적 구체예로서, 센서(20)는 호스(16)에 주입되는 산성 경화 촉진제의 양을 검출하도록 동작하는 pH 센서일 수 있다. 다른 센서, 예컨대 초음파, 광학 및 용량 센서도 사용될 수 있다. 그러나, 감도 및 강인성의 이유에서 전기적 도전성 센서를 사용하는 것이 가장 바람직하고, pH 센서는 이들 이유의 우선 순위에 따라 그 다음으로 바람직하다.
이상 기재한 방법으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명은 노즐 스프레이 개구(22)로 경화성 슬러리를 전달하기 위한 호스(14), 상기 호스(14)(또는 노즐에서 또는 노즐 근처에서)를 따라 노즐 스프레이 개구(22)로부터 거리"D"로 위치하는 경화 촉진제 주입 포트(16), 및 노즐 스프레이 개구(22)로부터 "D" 미만의 거리에서 전달된 슬러리 통로내에 위치하며, 전달된 슬러리에 도입된 경화 촉진제의 양과 관련된 표시를 제공하도록 작용하는 센서(20)를 포함하는 경화성 조성물을 스프레이 도포하기 위한 장치를 제공한다.
스프레이 도포된 경화성 슬러리 조성물의 일정한 고 수율을 얻기 위한 본 발명의 바람직한 장치는 도 2의 단면도에 도시된 바와 같이 환형체를 각각 갖고, 호스 그 자체일 수 있는 하우징 슬리이브(14) 내에, 또는 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리아미드 또는 기타 전기적 비도전성 물질과 같은 비도전성 물질로 제조된 강성 하우징 슬리이브 내에 함유된 복수의 도전성 전극(30, 34)을 포함한다. 앞서 설명한 바와 같이, 바람직한 배열은 전극(30)이 전압원(32')에 접속될 때 전기장을 생성하기 위한 제1 전계 전극쌍(30) 및 제2 전극쌍(34)이 전압계(38) 또는 기타 계량장치에 접속될 때, 제1 전극쌍(30) 사이에 위치하고 슬러리 통로를 따라 존재하는 슬러리 내의 전압 차를 측정하기 위한 제2 전극쌍(34)을 갖는 것이다.
상기 예는 예시적 목적으로 제시한 것으로 본원 발명의 범위를 한정하지 않는다.

Claims (17)

  1. 호스 길이를 통하여 경화성 슬러리를 노즐 스프레이 개구로 전달하고;
    상기 전달된 슬러리에 상기 노즐 스프레이 개구로부터 거리 "D"에서 경화 촉진제를 도입하며; 또
    상기 슬러리에 도입된 경화 촉진제의 양에 상응하는 슬러리의 물리적 특성 변화를 겸출하기 위한 센서를 적용하는 것에 의해 상기 노즐 스프레이 개구로부터 "D" 미만의 거리에서 상기 슬러리에 도입된 경화 촉진제의 양을 모니터링하는 것을 포함하는 경화성 슬러리를 스프레이 도포하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 슬러리가 소석고, 회반죽, 석고, 포틀랜드 시멘트, 알루미나 시멘트, 포졸란 시멘트, 거나이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 슬러리가 석고를 포함하는 방법.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 슬러리가 골재를 더 포함하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 경화 촉진제가 수용성 염이고, 또 상기 센서는 상기 노즐 스프레이 개구로부터 "D" 미만의 거리에서 상기 슬러리의 도전성의 표시를 제공하도록 작용하는 도전성 센서인 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 거리"D"는 상기 노즐 스프레이 개구로부터 5 피트 내지 100 피트인 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 경화 촉진제는 황산 알루미늄, 질산 알루미늄, 질산철(ferric nitrate), 황산제2철, 염화제2철, 황산제1철, 황산칼륨, 황산 및 아세트산으로 구성된 군으로부터 선택되는 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 경화 촉진제는 황산 알루미늄이고; 상기 슬러리는 석고, 포틀랜드 시멘트 또는 그의 혼합물이고; 또 상기 슬러리는 상기 경화 촉진제와 접촉하면 슬러리 내에 기포를 발생하는 염기성 물질을 더 포함하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 센서는 슬러리와 물리적으로 접촉하는 전극 어셈블리를 포함하고, 상기 전극 어셈블리는 전압원이 상기 제1 전극쌍에 접속될 때 상기 슬러리의 부분 내에 전압장을 생성하도록 작용하는 제1 전극쌍 및 전압계가 제2 전극쌍에 접속될 때 제1 전극쌍 사이에서 전압 차를 검출하도록 작용하는 제2 전극쌍을 포함하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 전극 각각은 호스 또는 노즐 내부 직경과 정렬된 보어를 갖는 환형체를 갖는 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 환형 전극은 서로로부터 상기 환형 전극을 전기적으로 절연시키도록 작용하는 슬리이브 하우징 내에 장착되는 방법.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 센서 근처 영역에 슬러리의 온도를 측정하도록 작용하는 1 이상의 온도 센서를 더 포함하는 방법.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 센서는 슬러리의 전기적 도전성과 관련된 표시를 제공하도록 작용하는 복수의 전극을 포함하고, 상기 전극은 계량계에 접속되며; 상기 방법은 촉진제가 상기 슬러리에 도입된 후 한 지점에서 슬러리의 전기적 도전성과 관련된 표시를 제공하도록 상기 슬러리에 도입된 경화촉진제의 양을 조절하는 것을 더 포함하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 표시는 가시광, 영숫자(alphanumeric) 표시, 청각 알람 또는 진동 센서 또는 그의 조합인 방법.
  15. 호스 길이를 통하여 석고, 포틀랜드 시멘트 또는 그의 혼합물을 포함하는 경화성 시멘트질 슬러리를 노즐 스프레이 개구로 전달하고, 상기 전달된 시멘트질 슬러리는 상기 개구로부터 기판에 스프레이 도포되며, 상기 슬러리는 또한 1 이상의 골재 및 염기성 물질을 더 포함하며;
    상기 호스 전달된 슬러리에 상기 노즐 스프레이 개구로부터 거리 "D"에서 산성 경화 촉진제를 도입하며, 상기 산성 경화 촉진제는 상기 슬러리 내에 함유된 염기성 물질과 반응하도록 작용하며 또 상기 노즐 스프레이 개구를 통하여 기판에 스프레이 도포될 때 그의 수율을 증가시키도록 작용하고; 또
    상기 슬러리에 도입된 경화 촉진제의 양에 상응하는 슬러리의 물리적 특성 변화를 겸출하기 위한 센서를 적용하는 것에 의해, 상기 노즐 스프레이 개구로부터 "D" 미만의 거리에서 상기 도입된 슬러리 중의 상기 산성 경화 촉진제의 양을 모니터링하며, 상기 센서는 상기 슬러리와 물리적으로 접촉하는 전극 어셈블리를 포함하고, 상기 전극 어셈블리는 전압원이 상기 제1 전극쌍에 접속될 때 상기 슬러리의 부분 내에 전압장을 생성하도록 작용하는 제1 전극쌍; 및 전압계가 제2 전극쌍에 접속될 때 제1 전극쌍 사이에서 전압 차를 검출하도록 작용하는 제2 전극쌍을 포함하는, 경화성 조성물을 스프레이 도포하는 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 전압계에 의해 제공되는 표시에 반응하여 상기 슬러리에 도입된 경화 촉진제의 양을 조절하는 것을 더 포함하는 방법.
  17. 노즐 스프레이 개구로 경화성 슬러리를 전달하기 위한 호스; 상기 호스를 따라 노즐 스프레이 개구로부터 거리"D"로 위치하는 경화 촉진제 주입 포트; 및 노즐 스프레이 개구(22)로부터 "D" 미만의 거리에서, 전달된 슬러리 통로내에 위치하며, 전달된 슬러리에 도입된 경화 촉진제의 양과 관련된 표시를 제공하도록 작용하는 센서를 포함하는 스프레이 도포 장치.
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