(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１層の繊維強化セメント系スラリーから形成された構造用セメント系パネルを生産する方法であって、前記方法は、
（ａ）移動ウェブを設けるステップと、
（ｂ）切断されて絡まることなく分散された繊維からなる第１繊維層を前記ウェブ上に堆積させるステップと、
（ｃ）凝結型スラリーからなるスラリー層を前記第１繊維層上に堆積させるステップと、
（ｄ）切断されて絡まることなく分散された繊維からなる第２繊維層を前記凝結型スラリーからなるスラリー層上に堆積させるステップと、
（ｅ）前記第１及び第２繊維層を前記凝結型スラリーからなるスラリー層の中に各繊維強化セメント系スラリー層の両面から積極的に埋め込んで前記切断されて絡まることなく分散された繊維をスラリー全体に均一に分散させるステップと、
を備え、
前記ステップ（ｅ）で、各繊維強化セメント系スラリー層において、前記（ｂ）乃至（ｅ）のステップによって埋め込まれた各繊維層のそれぞれの比率が、投影繊維表面積分率で０．６５未満で示されるように、前記第１繊維層側から振動を与える、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記（ｂ）乃至（ｅ）のステップからなる処理を繰り返し、前回の処理で堆積された繊維強化セメント系スラリー層上に、凝結型スラリーからなる別のスラリー層を堆積するステップをさらに含み、前記凝結型スラリーからなる別のスラリー層を堆積する次回の処理でのステップ（ｂ）では、前記第１繊維層を、前回の処理で堆積された繊維強化セメント系スラリー層上に堆積させる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記処理を繰り返すことで得られる構造用セメント系パネルが、前記切断されて絡まることなく分散された繊維を含む複数の繊維強化セメント系スラリー層を備えるように、前回の前記（ｂ）乃至（ｅ）のステップにより得られた繊維強化セメント系スラリー層上に、前記凝結型スラリーからなる別のスラリー層を堆積する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ（ｅ）の積極的に埋め込むステップは、前記スラリーにおいて混練作用を生じさせることを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
各々が指定された繊維体積分率を有する複数の繊維強化セメント系スラリー層を提供する、前記（ｂ）乃至（ｅ）のステップからなる処理を繰り返す、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
各々が指定された繊維体積分率を有する複数の繊維強化セメント系スラリー層を提供する、前記（ｂ）乃至（ｅ）のステップからなる処理を繰り返し、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法によって、１対の外層と少なくとも１つの中間層とを有する繊維強化パネルを作成し、前記外層は前記少なくとも１つの中間層よりも高い繊維体積分率を有する、方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｂ）乃至（ｅ）によって生成される各繊維強化セメント系スラリー層における各繊維層のそれぞれの割合は、０．６５未満である投影繊維表面積分率で表わされ、前記ステップ（ｂ）乃至（ｅ）によって生成される各繊維強化セメント系スラリー層の厚さは０．０５〜０．３５インチの範囲にある、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法に従って生産される構造用セメント系パネル。
【請求項９】
第１の式
【数１３】
0005520606.tif 000014
を設定するステップと、
第２の式
【数１４】
0005520606.tif 000015
を設定するステップと、
前記繊維強化スラリー層に所望される繊維の総体積分率Ｖｆ，ｌを決定するステップと、
前記繊維の直径ｄｆを調整するか、又は、前記繊維強化スラリー層の厚さｔｌを０．０５〜０．３５インチの範囲に調整し、さらに、予め比として決定しておいた、第２繊維層に含まれる繊維体積と、第１繊維層に含まれる繊維体積との比Ｘｆに基づいて、前記繊維の総体積分率Ｖｆ，ｌを前記第１繊維層と前記第２の繊維層とに振り分けることで、前記繊維表面積分率ＳＰｆ１、ｌと前記繊維表面積分率ＳＰｆ２、ｌとをいずれも０．６５未満とするステップと、
個々の繊維ストランドの直径ｄｆ及び各繊維ストランドの長さｌｆで前記繊維表面積分率ＳＰｆ１、ｌを除することによって、各繊維層に添加する、切断されて絡まることなく分散された繊維の数を決定するステップと、
移動ウェブを設けるステップと、
前記決定された繊維の数に基づいて、前記第１繊維層を前記ウェブに堆積させるステップと、
凝結型スラリーからなるスラリー層を、前記第１繊維層に堆積させるステップと、
前記決定された繊維の数に基づいて、前記第２繊維層を前記凝結型スラリーからなるスラリー層に堆積させるステップと、
前記第１及び第２繊維層からなる多層の繊維層が前記パネルにおける各凝結型スラリーからなるスラリー層全体に分散されるように、前記切断されて絡まることなく分散された繊維を前記凝結型スラリーからなるスラリー層に埋め込むステップと、
をさらに含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝結型スラリーを使用して構造用パネルを生産する連続方法および関連する装置に関し、より具体的には、個々の繊維と急結型スラリーとが組み合わされて曲げ強度および曲げ硬度が得られる強化セメント系パネル（本明細書においては構造用セメント系パネル（ＳＣＰ）と呼ばれ、構造用セメントパネルとしても知られる）を製造する方法に関する。また、本発明は、本方法に従って生産されるＳＣＰパネルにも関する。
【背景技術】
【０００２】
セメント系パネルは、建設業界において、居住用構造物および／または商業構造物の内壁および外壁を形成するために使用されてきた。このようなパネルの利点として、石膏をベースとする標準的な壁板と比較しての耐湿性が挙げられる。しかし、そのような従来のパネルの欠点は、構造用合板や配向性ストランドボード（ＯＳＢ）には及ばないにせよ、同程度の構造強度もないことである。
【０００３】
典型的に、現在の最新技術のセメント系パネルは、強化材料または安定化材料の層間に少なくとも１層の硬化セメントまたは石膏の複合層を含んでいる。いくつかの場合、強化材料または安定化材料は、連続的なガラス繊維メッシュまたは同等物であるが、場合によっては、セメントコアにおいて強化材料として短い断片状の繊維が使用される。前者の場合、メッシュは、通常、ロールからシート式に凝結型スラリーの層の上または間に適用される。従来のセメントパネルに使用される生産手法の例は、米国特許第４，４２０，２９５号明細書、米国特許第４，５０４，３３５号明細書および米国特許第６，１７６，９２０号明細書の記載されており、これらの文書の内容は本明細書に参考として組み入れられる。さらに、その他の石膏−セメント組成物は、米国特許第５，６８５，９０３号明細書、米国特許第５，８５８，０８３号明細書、および米国特許第５，９５８，１３１号明細書で開示されている。
【０００４】
望ましいパネル厚を得るために、スラリーおよび個々の繊維の複数の層を積み重ねるステップを利用する、セメント系パネルを生産する従来の方法の１つの欠点は、マットまたはウェブの形式で組み込まれる断片状繊維がスラリー内に適切かつ均一に分散されず、したがって、本質的に繊維と基質との相互作用による結果としての強化特性が、各ボード層の厚さとその他の変数の数とに依存して、ボードの厚さによって変化することである。スラリーが繊維網の中に十分に浸透していないと、それに起因して繊維と基質との間の結合と相互作用が不足し、パネル強度が低下する。また、極端な場合には、スラリーと繊維とが分かれて層化した場合、繊維の結合および分布が不十分であるために繊維が十分に生かされず、最終的にパネル強度の向上がきわめて小さくなる。
【０００５】
セメント系パネルを生産する従来の方法のもう１つの欠点は、得られる製品のコストが大きすぎるため、屋外用合板、構造用合板、あるいは配向性ストランドボード（ＯＳＢ）との競争力がないことである。
【０００６】
従来のセメント系パネルのコストが比較的高い１つの原因は、スラリーが特に粒子や塊として早期に凝結することに起因する、生産ラインのダウンタイムによるものであり、このような粒子や塊は製造されるボードの外観を損ない、生産設備の効率を低下させる。早期に凝結したスラリーが生産設備に大量に蓄積すると、生産ラインを停止させる必要があり、したがって、ボードの最終的なコストが増す。
【０００７】
したがって、繊維によって強化されたセメント系パネルを生産する方法および／または関連する装置であって、構造用合板およびＯＳＢに匹敵する構造特性を持つボードが得られ、早期に凝結するスラリー粒子に起因する生産ラインのダウンタイムが減少する、方法および／または関連する装置へのニーズが存在している。また、そのような構造用セメント系パネルを生産する方法および／または関連する装置であって、構成材料がより効率的に使用されて従来の生産方法よりも生産コストが減少する、方法および／または関連する装置のニーズも存在している。
【０００８】
さらに、建設用において合板およびＯＳＢと同様に挙動するように構成される構造用セメント系パネル（ＳＣＰとも呼ばれる）の上述したニーズは、パネルに釘を打つことができ、従来の鋸およびその他の従来の大工道具を使用して切断または加工することができることを意味する。さらに、ＳＣＰパネルは、構造用合板シートに適用される試験として認められている試験（ＡＳＴＭ  Ｅ７２、ＡＳＴＭ  ６６１、ＡＳＴＭ  Ｃ  １１８５、およびＡＳＴＭ  Ｅ１３６、または同等の試験）による、せん断抵抗、耐荷重、吸水膨張性、および耐燃性の測定値が、建築基準規格を満たしている必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４，４２０，２９５号明細書
【特許文献２】米国特許第４，５０４，３３５号明細書
【特許文献３】米国特許第６，１７６，９２０号明細書
【特許文献４】米国特許第５，６８５，９０３号明細書
【特許文献５】米国特許第５，８５８，０８３号明細書
【特許文献６】米国特許第５，９５８，１３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のニーズは、構造用セメント系パネル（ＳＣＰパネル）を生産する多層方法と、そのような方法で生産されるＳＣＰを特徴とする本発明によって達成され、あるいは十分に満たされる。切断されて絡まることなく分散された繊維を移動ウェブに最初に堆積させる、あるいはスラリーの層を移動ウェブ上に最初に堆積させた後、スラリー層の上に繊維を堆積させる。繊維がスラリー全体に分散されるように、堆積されたばかりの繊維を埋込み装置によってスラリーに十分に混合し、その後、スラリーの新たな層を加え、ついで、切断された繊維を加えた後、さらに埋込みを行なう。必要に応じて、パネルの各層に対してこの方法を繰り返す。完了した時点で、ボードの繊維要素はより均一に分散しており、結果として、セメント系パネルの先行技術の生産手法において教示されているような強化繊維の厚いマットを必要とせずに比較的強固なパネルが得られる。加えて、得られるパネルのスラリー層当たりの繊維量を、従前のパネルよりも増加させることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
好ましい実施形態において、多層の切断された、絡まっていない個々の繊維が、堆積されたスラリーの各層に対して堆積される。好ましい順序は、絡まっていない繊維の層が移動ウェブまたは既存のスラリーのいずれかに堆積され、これに続いてスラリーの層が堆積され、さらに繊維の別の層が堆積される。次に、繊維／スラリー／繊維の組合せがスラリー中の繊維と十分に混合するように埋め込まれる。この手順では、より少ないスラリー層を使用してスラリー全体に比較的大量のスラリー繊維を組み入れて分散させ得ることが判明している。したがって、パネルの生産設備と処理時間が削減され得るとともに、強度特性の優れたＳＣＰパネルが提供される。
【００１２】
さらに具体的に、少なくとも１層の繊維強化セメント系スラリーで製造された構造用セメント系パネルを生産する方法が提供され、スラリーのこのような各層に対する方法は、移動ウェブを設けるステップと、個々の絡まっていない繊維の第１の層を繊維に堆積させるステップと、凝結型スラリーの層を個々の絡まっていない繊維の堆積された第１の層に堆積させるステップと、個々の絡まっていない繊維の第２の層を凝結型スラリーの堆積された層に堆積させるステップと、個々の絡まっていない繊維の両層をスラリーの層の中に積極的に埋め込んで繊維をスラリー全体に分散させるステップとを含む。
【００１３】
別の実施形態において、多層構造用セメント系パネルを生産する装置は移動ウェブを支持するコンベヤタイプのフレームを含み、第１の絡まっていない繊維分散ステーションは、フレームと動作上の関係にあり、絡まっていない繊維を移動ウェブ上に堆積するように構成され、第１のスラリー供給ステーションは、フレームと動作上の関係にあり、繊維が覆われるように凝結型スラリーの薄い層を移動ウェブ上に堆積させるように構成される。第２の絡まっていない繊維分散ステーションは、フレームと動作上の関係にあり、絡まっていない繊維をスラリー上に堆積するように構成される。埋込み装置は、フレームと動作上の関係にあり、スラリー中で混練作用を形成して繊維をスラリーの中に埋め込むように構成される。
【００１４】
さらに別の実施形態において、
得られるパネルの各凝結型スラリー層中に堆積される第１の繊維層の投影繊維表面積分率を決定するために、
第１の式
【００１５】
【数１】
0005520606.tif 000002
【００１６】
を使用するステップと、
得られるパネルの各凝結型スラリー層中に堆積される第２の繊維層の投影繊維表面積分率を決定するために、
第２の式
【００１７】
【数２】
0005520606.tif 000003
【００１８】
を使用するステップと、
繊維のパーセンテージの望ましいスラリー体積分率Ｖｆを繊維強化スラリー層に提供するステップと、
【００１９】
少なくとも１つの繊維径ｄｆを調整するステップであって、繊維強化スラリー層の厚さｔｌは０．０５〜０．３５インチ（０．１２７〜０．８８９ｃｍ）の範囲にあり、各繊維層に対する繊維表面積分率ＳＰｆ１、ｌと繊維表面積分率ＳＰｆ２、ｌとが０．６５未満となるように、繊維の体積分率Ｖｆを繊維の供給比Ｘｆにさらに割り当てて第２の層の繊維を第１の層の繊維と比較する、少なくとも１つの繊維径ｄｆを調整するステップと、
【００２０】
先に計算された繊維表面積分率ＳＰｆ１、ｌに従って個々の絡まっていない繊維を供給するステップと、
移動ウェブを設けるステップと、
個々の絡まっていない繊維の第１の層をウェブに堆積させるステップと、
凝結型スラリーの層を個々の絡まっていない繊維の第１の層に堆積させるステップと、
【００２１】
個々の絡まっていない繊維の第２の層を凝結型スラリーの層に堆積させるステップと、
多層の繊維がパネル中の各スラリー層全体に分散されるように、個々の絡まっていない繊維をスラリーに埋め込むステップと、
を備える、繊維が埋め込まれたセメント系パネルを製造する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本方法を実施するのに適した装置の立面図である。
【図２】本方法で使用されるタイプのスラリー供給ステーションの斜視図である。
【図３】本方法での使用に適した埋込み装置の部分俯瞰平面図である。
【図４】本手順に従って生産される構造用セメント系パネルの部分垂直断面である。
【図５】図１で実施される方法の代替方法を実施するのに使用される代替装置の立面図である。
【図６】代替方法を実施するのに使用される代替装置の立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
ここで、図１を参照すると、構造用パネルの生産ライン（全体を１０で表わしている）が図示されている。生産ライン１０は、複数の脚１３またはその他の支持体を有する支持フレームまたは成形台１２を含む。支持フレーム１２に含まれるのは、滑らかで水を通さない表面を有するが、多孔質の表面が観察される、エンドレスゴム状コンベヤベルトなどの移動搬送体１４である。当技術分野で周知のように、支持フレーム１２は、少なくとも１つのテーブル状部分で製造されていてもよく、テーブル状部分は示された脚１３を含んでいてもよい。また、支持フレーム１２は、フレームの遠位端１８に主駆動ロール１６と、フレームの近位端２２にアイドラーロール２０とを含む。また、ロール１６、２０における搬送体１４の望ましい張力を維持し位置決めを行なうために、少なくとも１つのベルトトラッキングおよび／または張力調整装置２４が備えられることが好ましい。
【００２４】
また、好ましい実施形態において、クラフト紙、剥離紙のウェブ２６、および／または凝結前にスラリーを支持するように設計された支持材の他のウェブが、当技術分野で周知のように、搬送体１４を保護し、かつ／または搬送体１４をきれいに保つために提供されて搬送体１４に設けられてもよい。ただし、本ライン１０によって生産されるパネルを搬送体１４上で直接形成することも考えられる。後者の状況において、少なくとも１台のベルト洗浄装置２８が設けられる。搬送体１４は、当技術分野で周知のように、主駆動ロール１６を駆動するモーター、プーリー、ベルト、またはチェーンを組み合わせて支持フレーム１２に沿って駆動される。搬送体１４の速度は、用途に適するように変えてもよいと考えられる。
【００２５】
本発明においては、構造用セメント系パネルの生産は、最初に、切断された、絡まっていない繊維３０の層をウェブ２６上に、または、スラリーの層をウェブ２６上に堆積させる。スラリーを最初に堆積させる前に繊維３０を堆積させることの利点は、得られるパネルの外面の近くに繊維が埋め込まれることである。本ライン１０においては、様々な繊維堆積装置および繊維切断装置が考えられるが、好ましいシステムにおいては、ガラス繊維コードのスプール３２をいくつか保持する少なくとも１つのラック３１を採用し、スプール３２の各々から繊維のコード３４が切断ステーションまたは切断装置（チョッパー３６とも呼ばれる）に供給される。
【００２６】
チョッパー３６は、刃４０が放射状に突き出しており搬送体１４の幅にわたり横に延在している、刃付き回転ロール３８を含み、刃付き回転ロール３８は、アンビルロール４２に対して、接触しながら回転する近い位置関係に配置されている。好ましい実施形態において、刃付き回転ロール３８およびアンビルロール４２は、刃付き回転ロール３８の回転によってアンビルロール４２も回転するような比較的近い位置関係に配置されているが、その逆も考えられる。さらに、アンビルロール４２は、刃４０がコード３４を断片に切断するための弾性的な支持材料によって覆われていることが好ましい。ロール３８の各刃４０の間隔が切断される繊維の長さを決定する。図１から分かるように、チョッパー３６は、生産ライン１０のうち生産に使用される長さが最大になるように、近位端２２の近く、搬送体１４の上方に配置される。繊維コード３４が切断されると、繊維３０は搬送体ウェブ２６の上に絡まることなく落下する。
【００２７】
次に、スラリー供給ステーション、すなわち、スラリー供給装置４４は、ホッパー、貯蔵器などの遠隔の混合位置４７からスラリー４６の供給を受ける。また、本方法は、スラリーを搬送体１４上に堆積させるステップから開始することも考えられる。様々な凝結型スラリーが考えられるが、本方法は、構造用セメント系パネルの生産用に特に設計されている。したがって、スラリーは、様々な量のポートランドセメント、石膏、骨材、水、急結剤、減水剤、発泡剤、充填材、および／または当技術分野で周知であり、かつ本明細書に参考として組み入れられている上記特許明細書に記載された、その他の含有物からなることが好ましい。上記のうちのいくつかを除いた、または別の含有物の加えた、これらの含有物の相対的な量は用途に適するように変えることができる。
【００２８】
スラリー４６の薄い層を移動搬送体１４上に均一に堆積させるスラリー供給装置４４は様々な構成が考えられるが、好ましいスラリー供給装置４４は、搬送体１４の移動方向に対して横に配置される主計量ロール４８を含む。副ロール、すなわち、バックアップロール５０は、計量ロール４８に対して、互いに回転する平行かつ近い位置関係に配置されており、これらの間にニップ５２が形成される。好ましくはテフロン（登録商標）材料などの粘着性のない材料による１対の側壁５４は、ニップ５２に注入されるスラリー４６が供給装置４４の側部から漏れるのを防止する。
【００２９】
本発明の重要な特徴は、供給装置４４によって、移動搬送体１４または搬送体ウェブ２６の上にスラリー４６の比較的薄い均一な層が堆積することである。層の適切な厚さは、約０．０５〜０．２０インチ（０．１２７〜０．５ｃｍ）の範囲にある。ただし、本方法によって生産される好ましい構造用パネルにおいて４層が好ましく、かつ適切な建築用パネルがおよそ０．５インチ（１．２７ｃｍ）である場合、スラリー層の特に好ましい厚さはおよそ０．１２５インチ（０．３１７５ｃｍ）である。
【００３０】
ここで図１および２を参照すると、上記のようなスラリー層の厚さを実現するために、スラリー供給装置４４にはいくつかの特徴が設けられている。第一に、ウェブ２６全体にわたりスラリー４６が均一に堆積するように、スラリーはホース５６を通じて供給装置４４に送られ、このホースは当技術分野で周知のタイプの、ケーブルによって駆動される横に往復する流体注入器５８に配置されている。したがって、ホース５６から流れるスラリーは、横に往復する動きにおいて供給装置４４に注入され、ロール４８、５０と側壁５４とによって画成されるリザーバ５９を満たす。したがって、計量ロール４８の回転により、リザーバからスラリー４６の層が引き込まれる。
【００３１】
第二に、供給装置のリザーバ５７から主計量ロール４８の外面６２に引き込まれるスラリー４６の厚さを調整する目的で、厚さ監視ロールまたは厚さ制御ロール６０が、主計量ロール４８のわずか上方、および／または主計量ロール４８の垂直中心線よりわずかに下流、またはこの両方を満たす場所に配置されている。厚さ制御ロール６０に関連するもう１つの特徴は、種々の粘性を有するスラリーと、粘性が絶えず変化しているスラリーとを扱うことができることである。主計量ロール４８は、搬送体１４および搬送体ウェブ２６の移動方向と同じ移動方向「Ｔ」に駆動され、主計量ロール４８と、バックアップロール５０と、厚さ制御ロール６０とは、すべて同じ方向に回転するように駆動され、これによって、それぞれの動いている外面にスラリーが早期に凝結する可能性が最小になる。外面６２上のスラリー４６が搬送体ウェブ２６の方に移動するとき、主計量ロール４８と搬送体ウェブ２６の間に位置している横方向の除去ワイヤ６４によって、スラリー４６のすべてが搬送体ウェブ上に堆積し、バックアップをニップ５２と供給装置リザーバ５９の方に上方に戻ることはない。また、除去ワイヤ６４は、主計量ロール４８上に早期に凝結したスラリーが存在しないように維持して、比較的均一なスラリーの膜（ｃｕｒｔａｉｎ）を維持する役割も果たす。
【００３２】
繊維６８の第２の層をスラリー４６の上に堆積させる目的で、好ましくはチョッパー３６と同一である第２のチョッパーステーション、すなわち、第２のチョッパー装置６６が、供給装置４４の下流に配置されている。好ましい実施形態において、チョッパー装置６６には、チョッパー３６に供給するラックと同じラック３１からコード３４が供給される。ただし、用途に応じて、個々のチョッパーのそれぞれに個別のラック３１から供給することも考えられる。
【００３３】
次に、ここで図１および３を参照すると、繊維６８をスラリー４６に埋め込む目的で、埋込み装置（全体を７０で表わしている）が、スラリー４６と、生産ライン１０の移動搬送体１４との動作上の位置関係に配置されている。埋込み装置として様々なものが考えられ、バイブレータ、シープスフットローラなどが挙げられるがこれらに限定されない。好ましい実施形態において、埋込み装置７０は、フレーム１２上の搬送体ウェブ２６の移動方向「Ｔ」に対して横方向に取り付けられた少なくとも１対のほぼ平行なシャフト７２を含む。各シャフト７２には、小さい直径の円盤７６によってシャフト上で互いに軸線方向に隔てられた相対的に大きい直径の複数の円盤７４が設けられている。
【００３４】
ＳＣＰパネルの生産時に、シャフト７２と円盤７４、７６は、シャフトの縦軸線を中心として一緒に回転する。当技術分野で周知のように、シャフト７２のいずれか一方または両方の動力を供給することができ、一方のみに動力を供給する場合、他方は、ベルト、チェーン、歯車駆動、またはその他の周知の動力伝達技術によって駆動して、駆動ロールに対応する方向および速度を維持することができる。隣り合っている好ましくは平行なシャフト７２のそれぞれの円盤７４、７６は、互いに噛み合って、スラリーにおける「混練」作用または「マッサージ」作用を形成し、この作用によって、前の時点で堆積した繊維６８が埋め込まれる。さらに、円盤７２、７４が噛み合いながら回転する近い位置関係にあることにより、円盤上にスラリー４６が蓄積することが防止され、実際には「自己清掃」作用が形成され、この作用により、スラリーの早期に凝結した塊に起因する生産ラインのダウンタイムを大幅に減少する。
【００３５】
シャフト７２の円盤７４、７６の噛み合い関係において小さい直径のスペーサ円盤７６と、相対的に大きい直径の主円盤７４の対抗する周面が近接して配置されており、このことによっても自己清掃作用が促進される。円盤７４、７６が近接した位置において（ただし、好ましくは同じ方向に）回転するため、スラリーの粒子が装置に付着して早期に凝結することが起こりにくい。互いに横方向に隔てられている２組の円盤７４を設けることによって、スラリー４６は「混練」作用を生む複数回の分断作用を受け、繊維６８がスラリー４６の中にさらに埋め込まれる。
【００３６】
繊維６８が埋め込まれると、言い換えれば、移動搬送体ウェブ２６が埋込み装置７０を通過すると、ＳＣＰパネルの第１の層７７が完成する。好ましい実施形態において、第１の層７７の高さまたは厚さは、およそ０．０５〜０．２０インチ（０．１２７〜０．５ｃｍ）の範囲にある。この範囲では、ＳＣＰパネルにおいて同様の層と組み合わせられたときに、望ましい強度および剛性が得られることが判明している。ただし、用途に応じて別の厚さも考えられる。
【００３７】
望ましい厚さの構造用セメント系パネルを構築するため、さらなる層が必要である。そのためには、既存の層７７の上にスラリー４６のさらなる層８０を堆積させる目的で、供給装置４４と実質的に同一である第２のスラリー供給装置７８が、移動搬送体１４との動作上の関係位置に設けられている。
【００３８】
次に、ラック３１と類似する構造を持ち、ラック３１と同様にフレーム１２に対して配置されたラック（図示せず）から供給される繊維８４の第３の層を堆積させる目的で、チョッパー３６および６６と実質的に同一であるさらなるチョッパー８２が、フレーム１２と動作上の関係位置に設けられている。繊維８４は、スラリー層８０の上に堆積し、第２の埋込み装置８６を使用して埋め込まれる。第２の埋込み装置８６は、構造および配置が埋込み装置７０と類似しており、第１の層７７が作用を受けないように、移動搬送体ウェブ１４よりもわずかに高い位置に取り付けられている。このようにして、スラリーと埋め込まれた繊維との第２の層８０が形成される。
【００３９】
ここで図１および４を参照すると、凝結型スラリーと繊維との連続する層のそれぞれに対して、追加のスラリー供給ステーション４４、７８と、これに続く繊維チョッパー３６、６６、８２と、埋込み装置７０、８６とが、生産ライン１０に設けられている。好ましい実施形態において、ＳＣＰパネル９２を構築するために合計４つの層７７、８０、８８、９０が形成される。上記のように繊維が埋め込まれた凝結型スラリーの４つの層を堆積させた時点で、パネル９２の上面９６を成形するように、成形装置９４（図１）がフレーム１２に設けられていることが好ましい。そのような成形装置９４は、凝結型スラリー／ボード生産技術分野で周知であり、典型的には、望ましい寸法特性に適するように複数層パネルの高さおよび形状を成形する、ばねによって荷重される板または振動板である。本発明の重要な特徴は、パネル９２が多層７７、８０、８８、９０からなり、これらの層が、凝結時に、繊維によって強化された全体として１枚のパネルを形成することである。以下において開示および説明するように、各層における繊維の存在および配置状況が、特定の望ましいパラメータによって制御され、これらのパラメータ範囲に維持されるならば、本方法によって生産されるパネル９２を剥離することは実質的に不可能である。
【００４０】
この時点で、スラリーの層では凝結が始まっており、それぞれのパネル９２を切断装置９８（好ましい実施形態においてはウォータージェットカッター）によって互いに切り離す。動く刃（ｍｏｖｉｎｇ  ｂｌａｄｅｓ）などのその他の切断装置は、このパネル構造において適切な鋭角な縁部を作成することができるならば、この操作に適していると見なされる。切断装置９８は、望ましい長さのパネルが生産されるように、ライン１０およびフレーム１２に対して配置されており、この配置は図１に示した表現と異なっていてもよい。搬送体ウェブ１４の速度は比較的遅いため、切断装置９８は、ウェブ１４の移動方向に垂直に切断するように取り付けることができる。生産速度がより速い場合、そのような切断装置は、ウェブ移動方向に対して斜めに生産ライン１０に取り付ける方法が知られている。切断した時点で、当技術分野で周知のように、さらなる取扱い、梱包、保管、および／または出荷を目的として、切り離されたパネル９２を積み重ねる。
【００４１】
ここで図４および５を参照すると、生産ライン１０の代替実施形態は、全体を番号１００で表わしてある。このライン１００は、多くの構成要素がライン１０と共通であり、これらの共通する構成要素は同一の参照番号で表わしてある。ライン１００とライン１０との主な違いは、ライン１０においては、ＳＣＰパネル９２が製作された時点で、たとえ成形装置９４によって成形された後においても、パネルの下側１０２または下面が上側または上面９６よりも滑らかであることである。場合によっては、パネル９２の用途に応じて、滑らかな面と比較的粗い面とを有することが好ましいことがある。しかし、別の用途においては、ボードの両面９６、１０２が滑らかであることが望ましいことがある。滑らかな表面は、滑らかな搬送体１４または搬送体ウェブ２６にスラリーを接触させることによって生成されるため、両面または両側が滑らかであるＳＣＰパネルを得るためには、上面および下面９６、１０２の両方を搬送体１４またはリリースウェブ２６に接した状態で形成する必要がある。
【００４２】
そのために、生産ライン１００は、少なくとも４つの層７７、８０、８８、および９０を生成するのに十分な、繊維切断ステーション３６、６６、８２と、スラリー供給ステーション４４、７８と、埋込み装置７０、８６とを含む。さらなる層は、生産ライン１０に関して上述したステーションを何度も繰り返すことによって生成することができる。しかし、生産ライン１００においては、ＳＣＰパネルの最終層の生成において、主ロール１１０、１１２（これらの一方が駆動される）を介してループを形成している逆回転ウェブ１０８を有する上側デッキ１０６が設けられており、このデッキは、滑らかな外面を持つスラリーおよび繊維の層１１４を、移動する多層スラリー４６の上に堆積させる。
【００４３】
より詳細には、上側デッキ１０６は、移動するスラリー４６の上に被覆層１１４を裏側を上にして堆積させる目的で、繊維堆積ステーション３６に類似した上側繊維堆積ステーション１１６と、供給ステーション４４に類似した上側スラリー供給ステーション１１８と、切断ステーション６６に類似した第２の上側繊維堆積ステーション１２０と、埋込み装置７０に類似した埋込み装置１２２とを含む。したがって、得られるＳＣＰパネル１２４は、滑らかな上面および下面９６、１０２を有する。
【００４４】
本発明のもう１つの特徴は、得られるＳＣＰパネル９２、１２４が、繊維３０、６８、８４がパネル全体を通じて均一に分散しているように構築されていることである。このことにより、比較的少ない繊維をより効率的に使用して、比較的強度の高いパネルを生産できることが判明している。各層におけるスラリーの体積に対する繊維の体積分率は、スラリー層７７、８０、８８、９０、１１４のおよそ１．５〜３％（体積比）の範囲内にあることが好ましい。
【００４５】
ここで図６および７を参照すると、満足のいく強度の高いＳＣＰパネルを生産するのに十分な数の繊維を相応に埋め込むことが困難であるという認識から、スラリー層当たりの繊維の数は極度に制限される場合があることが、図１〜５の装置を使用して生産されるパネルを提供する際に判明している。スラリー全体に分散される、絡まっていない繊維のより高い体積分率を取り込むことは望ましいパネル強度を得る上で重要な要素であるため、このような繊維を取り込む際の効率を改善することが望ましい。図１〜５に描かれたシステムは、十分な繊維体積分率を有するＳＣＰパネルを得るために過剰な数のスラリー層を必要とする場合があると考えられる。
【００４６】
したがって、スラリー層当たり比較的高い繊維体積を取り込んで高性能の繊維強化ＳＣＰパネルを生産する別のＳＣＰパネル生産ラインまたはシステム（全体を１３０で表わしている）が、図６に示されている。多くの場合、このシステムを使用してパネル当たりの繊維のレベルが高められる。図１〜５のシステムは、繊維の単一の個別層を初期層の後に堆積されたスラリーの各後続の個別層の中に堆積させることを開示しているが、生産ライン１３０は、望ましいパネル厚を得るために個々のスラリー層それぞれに複数の個々の強化繊維層を積み重ねる方法を含む。最も好ましくは、開示されたシステムは、単一操作で、強化繊維の少なくとも２つの個々の層を各個々のスラリー層の中に埋め込む。個々の強化繊維は、適切な繊維埋込み装置を使用して個々のスラリー層の中に埋め込まれる。
【００４７】
さらに具体的に、図６において、システム１３０に使用されかつ図１〜５のシステム１０と共通する構成部品は同じ参照番号で示され、これらの構成部品についての上記の説明はここでも適用できるものと考えられる。さらに、図６に関して記載される装置は改造して図１〜５の装置と組み合わせることができるものと考えられ、また、図６のシステム１３０には図５の上側デッキ１０６を設けることができるものと考えられる。
【００４８】
別のシステム１３０において、ＳＣＰパネルの生産では、最初に、絡まっていない切断された繊維の第１の層３０をウェブ２６に堆積させる。次に、スラリー供給ステーション、すなわち、スラリー供給装置４４は、ホッパー、貯蔵器など、遠隔混合位置４７からスラリー４６の供給を受ける。本実施形態におけるスラリー４６は図１〜５の生産ライン１０で使用されるものと同じであると考えられる。
【００４９】
また、スラリー供給装置４４は、ニップ５２を形成する主計量ロール４８およびバックアップロール５０とを含み、かつ側壁５４を有する基本的に同じものである。適切な層の厚さは、約０．０５〜０．３５インチ（０．１２７〜０．８８９ｃｍ）である。たとえば、公称３／４インチ（１０．８８９ｃｍ）の厚さの構造用パネルを製造する場合、本方法によって生産される好ましい構造用パネルは、４つのスラリー層であることが好ましく、およそ０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）以下のスラリー層厚を持つことが特に好ましい。
【００５０】
図２および６を参照すると、スラリー４６はホース５６を通じて供給装置４４に送られ、このホースはケーブルによって駆動される横に往復する流体注入器５８に配置されている。したがって、ホース５６から流れるスラリーは、横に往復する動きにおいて供給装置４４に注入され、ロール４８、５０と側壁５４とによって画成されるリザーバまたはヘッドボックス５９を満たす。したがって、計量ロール４８の回転により、リザーバからスラリー４６の層が引き込まれる。
【００５１】
システム１３０は、堆積または計量ロール４８へのスラリーを計量する振動ゲート１３２を備えることが好ましい。ゲート１３２は、振動によってヘッドボックス５９の隅々の著しい堆積を防止し、かつ振動がない場合よりも均一で厚いスラリー層を実現する。たとえ振動ゲート１３２を追加しても、主計量ロール４８とバックアップロール５０は、搬送体１４および搬送体ウェブ２６の移動方向と同じ移動方向「Ｔ」に回転可能に駆動され、これによって、それぞれの動いている外面にスラリーが早期に凝結する可能性が最小になる。
【００５２】
主計量ロール４８の外面６２上のスラリー４６が搬送体ウェブ２６の方に移動するとき、主計量ロール４８からのスラリーを分離してスラリーを移動ウェブ２６に堆積させるスプリング付勢式ドクターブレード（ｓｐｒｉｎｇ  ｂｉａｓｅｄ  ｄｏｃｔｏｒ  ｂｌａｄｅ）１３４が設けられる。除去ワイヤ６４における改良によって、ドクターブレード１３４は、スラリー４６に搬送体ウェブ２６の手前約１．５インチ（３．８１ｃｍ）の所までの直接経路を与え、スラリーの切れ目のない膜を連続的にウェブに堆積させ、あるいは均質なパネルの生産に重要なラインを形成することができる。
【００５３】
第２のチョッパーステーション、すなわち、第２のチョッパー装置６６は、チョッパー３６と同じであることが好ましく、供給装置４４の下流に配置されて繊維６８の第２の層をスラリー４６上に堆積させる。好ましい実施形態において、チョッパー装置６６は、チョッパー３６に供給する同じラック３１からコード３４が供給される。ただし、独立したラック３１は、用途に応じて各個々のチョッパーに供給され得るものと考えられる。
【００５４】
再び図６を参照すると、次に、埋込み装置（全体を１３６で表わしている）が、生産ライン１３０のスラリー４６と移動搬送体１４に動作上の位置関係に配置されており、第１および第２の繊維層３０、６８をスラリー４６の中に埋め込む。埋込み装置として様々なものが考えられ、バイブレータ、シープスフットローラなどが挙げられるがこれらに限定されない。好ましい実施形態において、埋込み装置１３６は、隣り合っているシャフト１３８の重なりがおよそ０．５インチ（１．２７ｃｍ）の範囲まで減らされていることを除いて、埋込み装置７０に類似している。また、円盤１４０の数は減らされており、円盤は図３に示されるものよりも実質的に厚い。加えて、繊維が隣接する円盤間に詰まるのを防止するために、隣り合っているシャフト１３８の隣接して重なる円盤１４０間には、およそ０．０１０〜０．０１８インチ（０．０２５〜０．０４５ｃｍ）の比較的小さい間隔またはクリアランスがある。このほかに、埋込み装置１３６は、繊維３０、６８をスラリー４６の中に埋め込んで十分に混合する目的で、装置７０と同様の混練作用を備えている。
【００５５】
繊維３０、６８のスラリー４６への埋込みをさらに促進するために、各埋込み装置１３６において、フレーム１２は、搬送体ウェブ１４またはペーペーウェブ２６の近くで作用してスラリー４６を振動させる少なくとも１台のバイブレータ１４１を備えることが好ましい。このような振動は、スラリー４６全体に切断された繊維３０、６８をより均一に分散させることが判明している。従来のバイブレータはこの用途への適性が認められている。
【００５６】
図６から分かるように、本システム１３０においてスラリー４６の各層に対して多層の繊維３０、６８を実現するために、埋込み装置１３６と後続の供給装置７８との間にさらなる切断ステーション１４２が設けられるので、スラリー４６の各層では、繊維３０、６８がスラリーの堆積前および堆積後に堆積する。この改良によって、かなり多くの繊維をスラリーの中に導入することができ、それに応じて、得られるＳＣＰパネルの強度が増すことができる。好ましい実施形態において、３つの層のみが示されているが、スラリーと繊維とが結合される全部で４つの層が設けられてＳＣＰパネル９２を形成する。
【００５７】
上記のように繊維が埋め込まれた凝結型スラリーの４つの層を堆積させた時点で、パネル９２の上面９６を成形するように、振動シュラウド（ｖｉｂｒａｔｉｎｇ  ｓｈｒｏｕｄ）１４４などの成形装置がフレーム１２に設けられていることが好ましい。スラリーに振動を加えることによって、シュラウド１４４は、パネル９２全体に対して繊維３０、６８の分散を促進し、より均一な上面９６を提供する。シュラウド１４４は、取付けスタンド１４６、取付けスタンドに固定されたフレキシブルシート１４８、シート（図示せず）の幅を広げる補強部材、およびシートを振動させるために補強部材に設置されることが好ましい振動発生器１５０を含む。前述のような成形装置やそのほかに当技術分野で周知の他の成形装置も考えられる。
【００５８】
本発明の重要な特徴は、パネル９２が多層７７、８０、８８、９０からなり、これらの層が、凝結時に、繊維によって強化された全体として１枚のパネルを形成することである。以下において開示および説明するように、各層における繊維の存在および配置状況が、特定の望ましいパラメータによって制御され、これらのパラメータ範囲に維持されるならば、本方法によって生産されるパネル９２を剥離することは実質的に不可能である。
【００５９】
各個々のスラリー層を持つ強化繊維の個々の層を利用すると、以下の利益が得られる。第一に、スラリー層に導入される繊維の総量を２つまたはそれ以上の個々の繊維層に分割すると、各個々の繊維層における繊維の各量が減少する。各個々の繊維層における繊維の量が減少すると、スラリー層への繊維の埋込み効率が向上する。繊維の埋込み効率がさらに向上すると、さらに、繊維とセメント基質との間で優れた界面結合と機械的相互作用が得られる。
【００６０】
第二に、強化繊維の多数の個々の層を利用することによって、より多量の強化繊維を各スラリー層に導入することができる。これは、スラリー層への繊維の埋込み易さが個々の繊維層における繊維の全表面積に依存するという調査結果から判明している。個々の繊維層中の繊維の量が増加してスラリー層の中に埋め込まれる繊維の表面積が増加するにつれて、スラリー層への繊維の埋込みが次第に困難になる。個々の繊維層における繊維の全表面積が限界値に達すると、繊維のスラリー層への埋込みはほとんど不可能になる。これは、個々のスラリー層に問題なく導入し得る繊維量に上限を課する。個々のスラリー層に組み込まれる繊維の所与の総量に対して、多数の個々の繊維層を使用すると、各個々の繊維層における繊維の全表面積が減少する。繊維表面積のこの減少（多数の個々の繊維層の使用によって生じる）は、さらに、個々のスラリー層の中に問題なく埋め込むことができる繊維の総量を増加させる可能性を提供する。
【００６１】
さらに、多数の個々の繊維層を使用すると、パネル厚全体にわたる繊維の分散に関する柔軟性を著しく高めることができる。各個々の繊維層内の繊維量は、所望の目的を達成するために変更されてもよい。多数の個々の繊維層が存在することによって、得られる「サンドイッチ」構造の生成が大いに促進される。パネル表皮近くにより多量の繊維を有し、パネル中心部近くに比較的少量の繊維を有するという繊維層のパネル構成は、製品強度とコスト最適化の両観点から特に好ましい。
【００６２】
定量的な観点においては、繊維埋込み効率に対する、繊維およびスラリーの層の数と、パネルにおける繊維の体積分率と、各スラリー層の厚さと、繊維ストランドの直径の影響とを調べ、本システム１３０の一部として結果を得ている。２つの個々の繊維層と１つの個々のスラリー層を含む事例に対する投影繊維表面積分率の概念の数学的取扱いを、以下で導入して展開する。個々の繊維層の投影繊維表面積分率が１．０の値を超える場合、繊維をスラリー層の中に埋め込むことは実際上不可能であることが判明している。投影繊維表面積分率が１．０未満に低下すると繊維が埋め込まれる可能性はあるが、投影繊維表面積分率が０．６５未満であるとき最良の結果が得られる。投影繊維表面積分率が０．６５〜１．００の範囲にあるとき、繊維の埋込み効率と埋込み易さは、０．６５において最良の埋込みとなり、１．００において最悪の埋込みとなる。この分率のもう１つの評価方法は、スラリー表面のおよそ６５％が繊維で覆われることである。
【００６３】
以下を定義する。
ｖｔ＝スラリー層の総体積＋当該スラリー層の両側に形成される２つの繊維層の総体積
ｖｆ，ｌ＝スラリー層と、当該スラリー層の両側に形成される２つの繊維層と、からなる基本層単位当たりの繊維の総体積
ｖｆ１＝上記基本層単位における第１繊維層に含まれる繊維の体積
ｖｆ２＝上記基本層単位における第２繊維層に含まれる繊維の体積
ｖｓ，ｌ＝上記基本層単位に含まれるスラリーの体積
Ｖｆ，ｌ＝上記基本層単位における繊維の総体積分率
ｄｆ＝個々の繊維ストランドの直径
ｌｆ＝個々の繊維ストランドの長さ
ｔｌ＝上記基本層単位の厚さ
ｔｓ，ｌ＝上記基本層単位におけるスラリー層の厚さ
Ｘｆ＝上記基本層単位において、第２繊維層に含まれる繊維体積と、第１繊維層に含まれる繊維体積との比
ｎｆｌ、ｎｆ１，ｌ、ｎｆ２，ｌ＝繊維層における繊維の総数
ｓＰｆ，ｌ、ｓＰｆ１，ｌ、ｓＰｆ２，ｌ＝繊維層に含まれる繊維の投影総表面積
ＳＰｆ，ｌ、ＳＰｆ１，ｌ、ＳＰｆ２，ｌ＝繊維層に含まれる繊維の投影繊維表面積分率
【００６４】
１つの個々のスラリー層と２つの個々の繊維層からなる繊維層／スラリー層／繊維層のサンドイッチ構成の繊維層に関する投影繊維表面積分率を決定するために、以下の関係が導かれる。
【００６５】
以下を仮定する。
スラリー層の体積はｖｓ，ｌに等しい
層１における繊維の体積はｖｆ１に等しい
層２における繊維の体積はｖｆ２に等しい
基本的な繊維−スラリー層における繊維の総体積分率はＶｆ，ｌに等しい
基本的な繊維−スラリー層の総厚さはｔｌに等しい
スラリー層の厚さはｔｓ，ｌに等しい
以下を仮定する。
繊維（すなわち、層１と層２における繊維）の総体積はｖｆ，ｌに等しい
ｖｆ，ｌ＝ｖｆ１＋ｖｆ２                      （１）
および
ｖｆ２／ｖｆ１＝Ｘｆ                        （２）
以下を定義する。
基本的な繊維−スラリー層の総体積ｖｔ＝スラリー層の総体積＋２つの繊維層の総体積＝ｖｓ，ｌ＋ｖｆ，ｌ＝ｖｓ，ｌ＋ｖｆ１＋ｖｆ２      （３）
（１）式と（２）式を結合すると、
【００６６】
【数３】
0005520606.tif 000004
【００６７】
基本的な繊維−スラリー層の総繊維体積は、総繊維体積分率によって次式のように表わされる。
ｖｆ，ｌ＝ｖｔ＊Ｖｆ，ｌ                              （５）
したがって、層１における繊維の体積は、次式のように表わされる。
【００６８】
【数４】
0005520606.tif 000005
同様に、層２における繊維の体積は、次式のように表わされる。
【００６９】
【数５】
0005520606.tif 000006
繊維が円柱形を有するものと仮定すると、層１における繊維の総数ｎｆ１．ｌは式（６）から次のように導かれる。
【００７０】
【数６】
0005520606.tif 000007
式中、ｄｆは繊維ストランドの直径であり、ｌｆは繊維ストランドの長さである。
同様に、層２における繊維の総数ｎｆ２，ｌは式（７）から次のように導かれる。
【００７１】
【数７】
0005520606.tif 000008
円柱繊維の投影表面積は、その長さと直径の積に等しい。したがって、層１における全繊維の投影総表面積ｓＰｆ１，ｌは、次のように導かれる。
【００７２】
【数８】
0005520606.tif 000009
同様に、層２における繊維の投影総表面積ｓＰｆ２，ｌは、次のように導かれる。
【００７３】
【数９】
0005520606.tif 000010
スラリー層の投影表面積ｓＰｓ，ｌは、次のように表わされる。
ｓＰｓ，ｌ＝ｖｓ，ｌ／ｔｓ，ｌ＝ｖｌ／ｔｌ          （１２）
繊維層１の投影繊維表面積分率ＳＰｆ１，ｌは、次のように定義される。
【００７４】
【数１０】
0005520606.tif 000011
式１０と式１２を結合すると、繊維層１の投影繊維表面積分率ＳＰｆ１，ｌは、次のように導かれる。
【００７５】
【数１１】
0005520606.tif 000012
同様に、式１１と式１２を結合すると、繊維層２の投影繊維表面積分率ＳＰｆ２，ｌは、次のように導かれる。
【００７６】
【数１２】
0005520606.tif 000013
【００７７】
式１４および１５は、可変総繊維体積分率Ｖｆ，ｌに加えて、複数の他の変数への、パラメータ投影繊維表面積分率ＳＰｆ１，ｌおよびＳＰｆ２，ｌの依存性を示す。これらの変数は、繊維ストランドの直径、個々のスラリー層の厚さ、および個々の繊維層における繊維の量（割合）である。
【００７８】
実験観察によって、セメントスラリー層の上に堆積した繊維網の層の埋込み効率は、パラメータ「投影繊維表面積分率」の関数であることが確認される。投影繊維表面積分率が小さくなると繊維層をスラリー層の中に埋め込むことが容易になることが判明している。埋込み効率が良好である理由は、繊維網の層内の空き領域、すなわち、多孔性の程度が投影繊維表面積分率の減少に伴って増加するという事実から説明することができる。より多くの空き領域があれば、繊維網の層を透過するスラリーが増加し、繊維の埋込み効率を向上させることになる。
【００７９】
したがって、繊維の良好な埋込み効率を実現するためには、目的関数が繊維表面積分率を一定の制限値未満に保つことになる。式１５に現れる１つ以上の変数を変えることによって、投影繊維表面積分率を良好な繊維埋込み効率を実現するように調整し得ることは注目に値する。
【００８０】
投影繊維表面積分率の大きさに影響する種々の変数が明らかにされ、良好な繊維埋込み効率を実現するために「投影繊維表面積分率」の大きさを調整する方法が提案されている。これらの方法では、投影繊維表面積分率を限界閾値未満に保つために、以下の変数、すなわち、個々の繊維層とスラリー層の数、個々のスラリー層の厚さ、および個々の繊維ストランドの直径、の１つ以上を変更する必要がある。
【００８１】
この基本的な作業に基づいて、投影繊維表面積分率ＳＰｆ１，ｌの好ましい大きさが以下のように見出されている。
好ましい投影繊維表面積分率、ＳＰｆ１，ｌ          ＜０．６５
最も好ましい投影繊維表面積分率、ＳＰｆ１，ｌ      ＜０．４５
【００８２】
パネルの繊維体積分率Ｖｆ、たとえば、各スラリー層における１〜５％のパーセンテージ繊維体積成分設計では、投影繊維表面積分率の前述の好ましい大きさの実現は、以下の変数、すなわち、個々の繊維層の総数、個々のスラリー層の厚さ、および繊維ストランドの直径の１つ以上を調整することによって可能となる。特に、投影繊維表面積分率を好ましい大きさに導くこれら変数の望ましい範囲は以下の通りである。
【００８３】
個々のスラリー層の厚さ、ｔｓ，ｌ
個々のスラリー層の好ましい厚さ、ｔｓ，ｌ        ≦０．３５インチ（０．８８９ｃｍ）
個々のスラリー層のより好ましい厚さ、ｔｓ，ｌ    ≦０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）
個々のスラリー層の最も好ましい厚さ、ｔｓ，ｌ    ≦０．１５インチ（０．３８１ｃｍ）
繊維ストランドの直径、ｄｆ
繊維ストランドの好ましい直径、ｄｆ            ≧３０テックス
繊維ストランドの最も好ましい直径、ｄｆ        ≧７０テックス
【実施例】
【００８４】
ここで図４を参照すると、本方法に従い本システムを用いて生産されるパネル９２の断片は、４つのスラリー層７７、８０、８８、および９０を有することが示されている。本システムの下で生産されるパネル９２は１つ以上の層を有してもよいので、このパネルは単なる例示と考えるべきである。上記の数学的関係を使用することによって、スラリー層７７、８０、８８、および９０は、種々の繊維体積分率を有し得る。たとえば、外皮層、すなわち、表面層７７、９０は５％の指定された繊維体積分率Ｖｆを有するが、中間層８０、８８は２％の指定されたＶｆを有する。これによって、パネルの外側強度が高くなり、内核の強度が比較的小さくなり、このことは一部の用途において、つまり、繊維のコストを節約する上で望ましい場合がある。繊維体積分率Ｖｆは、用途に適するように、層７７、８０、８８、９０の間で変えてもよく、同様に層の数も変えてもよいと考えられる。
【００８５】
また、繊維成分の変更を各スラリー層内で行なうことができる。たとえば、５％の繊維体積分率Ｖｆの場合、たとえば、繊維層１は任意で３％の指定されたスラリー体積分率を有し、繊維層２は任意で２％の指定された繊維体積分率を有する。したがって、Ｘｆは３／２となる。
【００８６】
パネルは、図６のシステムを使用し、上記の投影繊維表面積分率の式を使用して製造された。パネルの厚さは、０．５〜０．８２インチ（１．２７〜２．０８ｃｍ）であった。個々のスラリー層の厚さは、０．１２５〜０．２０５インチ（０．３１７５〜０．５２０７ｃｍ）であった。総繊維体積分率Ｖｆは、２．７５〜４．０５％であった。パネル１において、図４に関して先に述べたように、外側繊維層１および８は、中間層の０．４３％に対して総パネル体積０．７５％に応じて比較的高い体積分率（％）を有しており、投影繊維表面積分率は外層１および８で０．６３であり、中間層２〜７で０．３６であった。その一方、パネル４は、すべての繊維層に対して０．５０の同じ体積分率％と、すべての繊維層に対して０．４２の同様に一定の投影繊維表面積分率とを有していた。試験パネルのすべては優れた繊維埋込みを有していることが判明した。興味深いことに、パネル１は、パネル４よりもわずかに低い曲げ強度を有しており、それぞれの値は３４０１／３６３４ｐｓｉであった。
【００８７】
本システム１３０において、各々が独自の繊維表面積分率を有する繊維層の数を増加することによって、スラリーと同数の層を必要とせずにより多くの繊維を各スラリー層に追加することができる。上記の方法を採用すると、パネル９２は、従前のパネルと比べて同じ厚さ、同じ直径の同じ繊維数、より少ないスラリー層数を有し得る。したがって、得られるパネル９２は、より高い強度の層を有するが、より少ないエネルギーと資本設備を使用したより短い生産ラインによって生産にかかる費用が少なくなる。
【００８８】
強化繊維成分を有する高強度繊維強化構造用セメント系パネルを生産する多層方法について具体的な実施形態を示して説明してきたが、より広い視点で以下の特許請求の範囲に記載する本発明から逸脱することなく実施形態に変更および修正を加え得ることを当業者は理解される。
【図１】
0005520606.tif 000016
【図２】
0005520606.tif 000017
【図３】
0005520606.tif 000018
【図４】
0005520606.tif 000019
【図５】
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【図６】
0005520606.tif 000021