(57)【要約】  板材とその下の成形台との間の摩擦を低減する目的のため、建築用板材成形ラインに沿って空気を利用する装置および方法が、開示される。装置は、成形台の面内に形成された、一連の空気ノズルを採用する。空気源は、ノズルに圧縮空気を送達する。完成した、または部分的に完成した板材が成形台に沿って移動するとき、板材とその下の台との間の摩擦を低減するために、エアクッションが作り出される。圧縮空気はまた、板材を搬送して成形の間にスラリーの均等な分布を促進するためにも使用されることが可能である。本発明の様々な構成要素、およびこれらが相互関連する様子は、以下により詳細に記載される。
2017507804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低摩擦表面を有する板材成形装置であって、
スラリー出口を含む石膏スラリー混合装置と、
一連のノズルを有する第一の成形台と、
前記第一の成形台と関連付けられて前記ノズルと流体連絡している第一のプレナムチャンバと、
前記第一のプレナムチャンバおよび前記一連のノズルに圧縮空気を供給する第一の空気源と、
前記第一の成形台に底部化粧シートを供給する下部供給ロールであって、前記スラリー出口は前記底部化粧シートの上にスラリーを供給する、下部供給ロールと、
一連のノズルを有する第二の成形台と、
前記第二の成形台と関連付けられて前記ノズルと流体連絡している第二のプレナムチャンバと、
前記第二のプレナムチャンバおよび前記一連のノズルに圧縮空気を供給する第二の空気源と、
を備え、
前記ノズルに供給される前記圧縮空気は前記底部化粧シートと前記第一および第二の成形台との間の摩擦を低減する、板材成形装置。
【請求項２】
スラリー出口を含む石膏スラリー混合装置と、
上表面、長さおよび幅、成形台の長さおよび幅に沿って配置された一連のノズルを有する成形台と、
前記成形台と関連付けられて前記ノズルと流体連絡しているプレナムと、
前記プレナムおよび前記一連のノズルに圧縮空気を供給する空気源と、
前記成形台に底部化粧シートを供給する供給ロールであって、前記スラリー出口は前記底部化粧シートの上にスラリーを供給する、供給ロールと、
を備え、
前記ノズルに供給される前記圧縮空気は前記底部化粧シートと前記成形台との間の摩擦を低減する、板材成形装置。
【請求項３】
前記ノズルは、前記成形台の長さおよび幅にわたって均等に分布している、請求項２に記載の板材成形装置。
【請求項４】
前記空気源は連続的な圧縮空気源を供給する、請求項２に記載の板材成形装置。
【請求項５】
前記空気源は設定された頻度でバーストとして圧縮空気を供給し、これにより、圧縮空気バーストは前記底部化粧シートおよび堆積スラリーを振動させる、請求項２に記載の板材成形装置。
【請求項６】
各ノズルは、前記成形台の前記上表面に対して直角な縦軸を含む、請求項２に記載の板材成形装置。
【請求項７】
各ノズルは、前記成形台の前記上表面に対して傾斜した縦軸を含む、請求項２に記載の板材成形装置。
【請求項８】
前記成形台は、前記成形台を第一および第二の半分に二分割する縦軸を含み、前記第一および第二の半分の中の前記ノズルは反対の角度で配向されている、請求項５に記載の板材成形装置。
【請求項９】
前記成形台は、前記成形台を第一および第二の半分に二分割する縦軸を含み、前記第一および第二の半分の中の前記ノズルは反対の角度で配向されている、請求項５に記載の板材成形装置。
【請求項１０】
前記成形台は縦軸および周縁を含み、前記空気源は、前記縦軸の近傍で高圧の空気を、前記周縁の近傍で低圧の空気を供給する、請求項２に記載の板材成形装置。
【請求項１１】
前記成形台は、前記板材を反転させて前記底部化粧シートを露出するための搬送アームを含み、各搬送アームは、前記空気源に接続された一連のノズルを含む、請求項２に記載の板材成形装置。
【請求項１２】
前記ノズルは、前記板材に対して方向移動を付与するように傾斜している、請求項２に記載の板材成形装置。
【請求項１３】
建築用板材を生産する方法であって、前記方法は、化粧シートの供給ロール、スラリー混合装置、流体源、および一連のノズルを含む成形台を利用し、前記方法は、
前記成形台の上に前記化粧シートを引き出すステップと、
前記混合装置から前記引き出された化粧シートまで一定量のセメント系材料を堆積するステップと、
前記流体源から前記一連のノズルに加圧流体を供給するステップであって、これにより前記引き出された化粧シートと前記成形台との間に加圧流体クッションが作り出され、前記流体クッションは、前記化粧シートと前記成形台との間に別途発生する摩擦力を低減する、ステップと、
を備える方法。
【請求項１４】
前記流体源は連続的な圧縮空気源を供給する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記流体源は設定された頻度でバーストとして圧縮空気を供給する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
圧縮空気バーストを介して前記堆積されたセメント系材料を振動させるステップをさらに備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ノズルは傾斜しており、前記流体クッションを介して前記引き出された化粧シートを運動させるステップをさらに備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記堆積されたセメント系材料の均等な分布を促進するように、前記成形台の上の選択された位置において高圧で前記加圧流体を供給するステップをさらに備える、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本明細書は、あらゆる目的のためその内容が参照により完全に組み込まれる、２０１４年１月１３日出願の米国特許出願第１４／１５３，１５６号の優先権を主張する。
【０００２】
本開示は、建築用板材を構築する装置および方法に関する。より具体的には、本開示は、関連する摩擦力を低減するために圧縮空気を利用する建築用板材成形ラインに関する。
【背景技術】
【０００３】
建築用板材を構築するには、様々な周知のプロセスがある。周知の方法の１つは、１つ以上の成形台からなる成形ラインを採用する。建築用板材は、石膏系の建築用板材であってもよいが、成形台の上で連続的に組み立てられる。紙または繊維結合マットなどの化粧材のロールは、板材の下表面を形成するために第一成形台の上に引き出される。成形台は、化粧材を搬送するための回転可能なベルトを含んでもよい。頭上のミキサは、化粧材の内表面上に一定量のセメントスラリーを堆積するために含まれる。追加のロールは、対向する化粧材を提供するために含まれる。
【０００４】
これら周知の方法は、いくつかの欠点に悩まされている。たとえば、化粧材と成形台との間の摩擦はしばしば得られた建築用板材を損傷または破損する。これは、その意図される用途に適していない板材を生じる可能性がある。さらに、周知の製造技術はしばしば、成形の間にセメントスラリーの不均一な分布を生じる。ほとんどの場合、スラリーは、頭上のミキサの出口に最も近いところで、板材の中心線に沿って不釣り合いに蓄積する。その結果、得られた板材の縁は十分な強度がなく、欠けまたは崩壊が生じやすい。
【０００５】
長年にわたり、板材の製造プロセスを改良するために、様々な装置が考案されてきた。たとえば、Ｅａｔｏｎの米国特許第２，７２２，２６２号明細書は、紙張り石膏プラスターストリップの連続生産用の装置を開示している。その装置は、連続ストリップがその上を通過する台を含む。その装置は、ストリップおよび関連する石膏を成形するためのブロックおよび側面案内部材を、さらに含む。
【０００６】
Ｈｕｎｅらの米国特許第３，５２９，３５７号明細書は、石膏板の高速乾燥の方法および装置を開示している。装置は、乾燥プロセスの間ずっと材料のこの縁部分に熱風を当てる、ジェットノズルを含む。
【０００７】
さらに別の製造方法は、Ｓｃｈａｆｅｒらの米国特許第５，３４２，５６６号明細書によって開示されている。Ｓｃｈａｆｅｒは、切断に先立って石膏板を支持するために空気ジェットを使用する方法および装置を開示している。エアクッションは揚力を提供するが、しかし、いかなる前方運動を付与しない。
【０００８】
Ｔｅａｒｅの米国特許第４，２９８，４１３号明細書は、建築材料の下地板として適している繊維補強された薄いコンクリートパネルを製造する方法を開示している。構築されたパネルは、積層台の上に位置するエアフロート積層ユニットまで順次搬送されることが可能である。
【０００９】
最後に、Ｌｙｎｎらの米国再発行特許第４１，５９２号明細書は、耐衝撃性が改善された石膏／繊維板材を生産するための製造方法を開示している。その方法は、処理中に石膏繊維板材を支持するために、空気ジェットを利用する。
【００１０】
上述の方法は各々個別の目的を達成するものの、いずれも共通の欠点に悩まされている。本明細書に記載される装置および方法は、背景技術において提示された欠点を克服するように設計されている。具体的には、本明細書に記載される装置および方法は、建築用板材を搬送し、十分なスラリーの広がりを確保し、および／または製造中にその板材が損傷または破損するのを防止する目的のため、圧縮空気を採用する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本開示は、最小限の仕上げ材、時間、および費用で滑らかな外装仕上げが壁板に塗布されることを可能にする。
【００１２】
したがって、本発明の目的の１つは、挟持点に隣接するスラリーの均一な分布を促進する石膏板成形装置を提供することである。
【００１３】
この発明のさらに別の目的は、関連する成形台の縁までスラリーの広がりを促進する石膏板成形装置を提供することである。
【００１４】
発明の様々な実施形態は、これらの利点を全く有していないか、またはその一部、またはすべてを有してもよい。本発明のその他の技術的利点は、当業者にとって容易に明らかとなるだろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本開示およびその利点のより完全な理解のため、ここで下記の添付図面と併せて、以下の説明が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本開示による建築用板材を生産するための生産ラインの側面図である。
【００１７】
【図２】本開示による建築用板材を生産するための他の生産ラインの側面図である。
【００１８】
【図３】本開示による空気プレナムの断面図である。
【００１９】
【図４】本開示による空気プレナムの断面図である。
【００２０】
【図５】本開示による空気プレナムの断面図である。
【００２１】
【図６】本開示による空気プレナムの断面図である。
【００２２】
【図７】本開示による建築用板材を生産するための他の生産ラインの側面図である。  類似の参照記号は、いくつかの図面にわたって類似の構成要素を指す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［図面の詳細な説明］
本開示は、板材とその下の成形台との間の摩擦を低減するために圧縮空気を採用する板材成形装置に関する。装置は、成形台の面内に形成された、一連の空気ノズルを採用する。空気源はノズルに圧縮空気を送達する。完成した、または部分的に完成した板材が成形台に沿って移動するとき、板材とその下の台との間の摩擦を低減するために、エアクッションが作り出される。圧縮空気はまた、板材を搬送して成形の間にスラリーの均等な分布を促進するためにも使用されることが可能である。本発明の様々な構成要素、およびこれらが相互関連する様子は、以下により詳細に記載される。
【００２４】
図１を参照すると、本開示による板材成形ライン１０が示されている。ライン１０は、頭上のスラリーミキサ２２によって、一連の成形台（２０ａおよび２０ｂ）に沿って建築用板材１８を組み立てる。ミキサ２２は、長いライン１０の異なる位置でスラリーを供給するための、一連の出口（２４ａ、２４ｂ、および２４ｃ）を含む。ミキサ２２はまた、様々な密度および／または濃度でスラリーを供給することもできる。図示されるように、第一および第二の出口（２４ａおよび２４ｂ）は、第一の成形台２０に沿った２つの異なる位置でスラリーを堆積する。第三の出口２４ｃは、第二の成形台２０ｂに沿った第三の位置にスラリーを堆積する。この構成は代表的な例としてのみ提供され、成形ラインのその他の構成も、当業者によって容易に理解されるだろう。
【００２５】
本発明によれば、各成形台２０はその上面内に一連のノズル２６を含む。ノズル２６は、台２０ａおよび２０ｂの表面内に形成された、穿孔、オリフィス、ポート、またはその他の開口であってもよい。ノズル２６は、０．００１インチの最小開口径から０．０２５０インチの最大開口径を有することができる。関連する空気流量は、設備の直線１フィートあたり１ｓｃｆｍ（標準立方フィート毎分）の最低速度から４９０ｓｃｆｍの最高速度までを有することになる。給気マニホールドの最小ポートまたは空気逃し肉厚は０．００２インチ以上１．５００インチ以下となる。
【００２６】
一実施形態において、台２０は、組み立て中に板材１８の搬送に使用するための滑車の周りで回転する長尺ベルトである。この場合、ノズル２６はベルトの上表面内に形成される。さらに別の実施形態において、台（２０ａおよび２０ｂ）は固定されており、板材１８はノズル２６によって供給される指向性エアクッションを介して搬送される。
【００２７】
引き続き図１を参照すると、空気プレナムチャンバ２８が成形台２０ａおよび２０ｂの各々と関連付けられていることがわかる。各プレナム２８は類似の構造を有するが、１つのみが詳細に記載される。プレナム２８は、成形台２０の中のノズル２６への送達のため、圧縮空気を蓄積するように設計されている。このため、各プレナム２８は、ノズル２６および空気源３２の両方と流体連絡している。図示される成形ラインにおいて、２つのプレナム２８の各々に、２つの個別の空気源３２が設けられている。しかしながら、その他の構成も本開示の範囲内にある。たとえば、１つ以上の成形台２０に沿って、単一のプレナム２８が設けられてもよい。加えて、複数のプレナム２８に単一の空気源３２が設けられてもよい。
【００２８】
供給ロール３４は、成形ライン１０の第一末端に含まれている。ロール３４は、底部化粧シート３６を成形台２０に供給する。化粧シート３６は、多くの異なる材料から形成されることが可能である。たとえば、化粧シート３６は、紙または繊維マットから形成されることが可能である。いずれの場合も、化粧シート３６は第一成形台２０ａの上に送達される。ベルトが含まれる場合、化粧シート３６はベルトの運動を介して搬送される。スラリーミキサ２２は、成形ライン１０に沿って搬送される際に化粧シート３６の露出表面上にスラリーを堆積する。
【００２９】
給気３２は、空気のクッション「Ｃ」（図４参照）が化粧シート３６の底表面と台２０の上表面との間に形成されるように、ノズル２６の各々に圧縮空気を供給する。エアクッションＣは、板材１８が成形ライン１０に沿って搬送される際に、化粧シート３６と台２０との間の摩擦係数を低減する。以下に記載されるように、ノズル２６は、ライン１０に沿って板材１８を搬送するために配向されることが可能である。
【００３０】
図１の実施形態において、ノズル２６は、成形台２０の長さおよび幅にわたって均等に分布している。加えて、各ノズル２６の縦軸は、成形台２０の面に対して直角に配向されている。図２の実施形態では、傾斜ノズル３８が使用されている。すなわち、各ノズル３８は、成形台２０の上表面に対して傾斜している。各ノズル３８の縦軸は、成形台２０の表面に対してある角度で位置している。このため、圧縮空気は、成形ライン１０に沿った板材１８の運動に対応する方向に、送達される。ノズル３８の角度および源３２からの加圧は、成形台２０の長さに沿って板材１８を搬送するために最適化されることが可能である。これは、板材の搬送において現在採用されているベルト、滑車、およびモータの必要性を排除するだろう。あるいは、傾斜ノズル３８は、ノズル３８が板材１８の搬送においてベルトと併せて使用されるように、ベルトの表面の中に形成されることが可能である。
【００３１】
図３は、板材成形ラインの正面図であり、プレナム２８、空気源３２、およびノズル２６を示している。この図は、ノズル２６が台２０の幅全体に均等に分布可能であることを、示している。さらに、空気源３２は、台２０の幅全体に、均一で一定の圧力で空気を送達する。図４の実施形態は、図３の実施形態とほとんどの点で同じである。しかしながら、図４の空気源４２は、加圧バーストとして空気を提供するように設計されている。言い換えると、空気は間隔を空けて、設定された頻度で供給される。これは回転オリフィスを介して達成されることが可能である。この実施形態は、板材成形の間、底部化粧シート３６および堆積スラリーを振動させる恩恵を有する。そしてこれは、スラリーの分布を促進し、望ましくない空気ポケットを排除する。これはまた、繊維マットである限りにおいて化粧シート３６がスラリーの中に部分的に埋め込まれるようになることを保証することもできる。
【００３２】
図５は、傾斜ノズル４４の他の配置を示す。より具体的には、各ノズル４４の縦軸がやはり成形台２０の表面に対して傾斜している。しかしながらこの場合、ノズル４４は、台２０の周縁に向かって外向きに傾斜している。さらに、台の第一の半分にあるノズル４４は、台の第二の半分にあるノズル４４とは反対に配向されている。第一および第二の半分ずつは、台２０を二分割する縦軸を基準とする。この実施形態は、板材の外周縁への堆積スラリーの広がりの促進において有利である。
【００３３】
図６は、成形台２０の幅に沿った異なる領域に異なる圧力が供給される、さらに別の実施形態を示す。より具体的には、空気源３２は、高圧縮空気を台２０の縦軸に近接するノズルまで送達することができる。異なる空気源３２は、板材の外周範囲まで、漸進的に弱まる圧力で空気を送達することができる。台の中心に高圧空気を、周縁に低圧空気を送達することで、スラリーのより均一な分布が実現される。
【００３４】
図７は、板材成形ラインに沿って従来使用されている、フリッパーアーム４６を示す。これらのアーム４６は、底部化粧シート３６が露出されるように、完成した板材を反転するために採用される。この実施形態において、アーム４６の各々は、成形台２０の上表面の中に形成されたノズルと類似のノズル２６を含む。ノズル２６は、圧縮空気源３２に接続されている。この実施形態は、フリッパーアーム４６と完成した板材１８との間にエアクッションが形成されるようにする。この実施形態は、板材１８が反転されている間に損傷または破損しないという利点を有する。
【００３５】
本発明のさらなる態様において、空気源３２によって供給される空気が加熱されることが可能である。このため、板材への揚力または推進力の提供に加えて、給気は板材をさらに乾燥させるのに役立つ。これは、伝統的な板材乾燥機で別途必要とされた乾燥を低減するだろう。熱風が十分であれば、加熱空気源３２は、外部板材乾燥機の必要性を完全に排除することができる。これは、伝統的な乾燥機構に関連付けられた縁損傷および紙、層間剥離の可能性を排除することによって、著しい改良を呈する。
【００３６】
上記で記載されたエアリフト成形台は、伝統的な押出器後成形ベルトの代替として、板材の湿式成形プロセス全体を通じて使用されることが可能である。板材工場内の搬送または予約／集結領域でエアリフト成形台を利用することもまた、本発明の範囲に含まれる。これらの領域は、板材に表面損傷を生じるとして知られている。ゆえに、本明細書に記載されるエアリフト台を利用することにより、完成した板材の損傷または破損が回避可能である。
【００３７】
この開示は特定の実施形態および全体的に関連する方法に関して記載されてきたが、これらの実施形態および方法の代替および変形は、当業者にとって明らかとなるだろう。したがって、例示的実施形態の上記記載は、本開示を定義または制約するものではない。その他の変更、置き換え、および修正もまた、この開示の精神および範囲を逸脱することなく、可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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