專利名稱：濕混合用于纖維-強化建筑水泥板的水泥漿液的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于利用可固化漿液制造建筑板的連續(xù)工藝和相關(guān)設(shè)備，更特別涉及一種用于制造強化水泥板(此處稱為建筑水泥板(SCP))的漿液混合設(shè)備，其中，為了提供撓曲強度，應(yīng)使纖維與快速固化漿液相結(jié)合。

背景技術(shù)：
在建筑工業(yè)中已使用了水泥板以形成住宅和/或商業(yè)建筑物的內(nèi)外壁。與標(biāo)準(zhǔn)的基于石膏的壁板相比，這種板的優(yōu)點在于包括能夠阻擋潮氣。但是，這種傳統(tǒng)的板的缺陷在于它們的結(jié)構(gòu)強度不但不大于而且也達不到膠合板或定向刨花板(OSB)的程度。
通常，水泥板在強化或穩(wěn)定材料層之間包括至少一個固化水泥合成層。在某些情況下，強化或穩(wěn)定材料為玻璃纖維網(wǎng)或等同材料。通常以片的形式，將網(wǎng)從輥施加在可固化漿液層上或這些漿液層之間。在美國專利US.Pat.Nos.4,420,295；4,504,335和6,176,920中提供了在傳統(tǒng)水泥板中使用的生產(chǎn)技術(shù)的例子，它們的內(nèi)容可在本申請中參考使用。另外，通常在US.Pat.Nos.5,685,903；5,858,083和5,958,131中披露了其它的石膏-水泥的成分。
可在本申請中全部參考使用的Tonyan等人的美國專利NO.6,620,487披露了一種強化、輕型、尺寸穩(wěn)定的板，其所能抵御的緊固構(gòu)架時的剪切負(fù)荷等于或超出了膠合板或定向刨花板所能承受的程度。這些板使用了由通過硫酸鈣α半水化合物、水凝水泥、活性火山灰和石灰的含水混合物固化獲得的連續(xù)相的填充料。所述連續(xù)相通過耐堿玻璃纖維強化并含有陶瓷微球或陶瓷與聚合物微球的混合物，或由水與反應(yīng)粉末重量比0.6/1～0.7/1的含水混合物或其組合物形成。這些板的至少一個外表面可包括固化連續(xù)相，其由玻璃纖維強化并含有充足的聚合物球體以改善釘牢能力，或者其以能夠提供效果與聚合物球體相似的水與反應(yīng)粉末的比例制成，或由其組合物制成。
全文可在此處參考使用的申請?zhí)杗o.10/665,541的Porter美國專利申請公開文獻No.2005/0064055披露了一種用于建筑板生產(chǎn)線的嵌入裝置，其中，漿液被輸送至相對于支承架的運動承載裝置上，切碎后的纖維沉積在漿液上，其包括固定在支承架上并具有第一組多軸向分離盤的第一細(xì)長軸，固定在支承架上并具有第二組多軸向分離盤的第二細(xì)長軸，第一個軸相對于第二個軸的設(shè)置使盤彼此相互嚙合。相互嚙合的關(guān)系能夠促進纖維嵌入漿液內(nèi)并有助于防止過早凝固的漿液顆粒堵塞裝置。
全文可在此處參考使用的申請?zhí)杗o.10/666,294的Dubey等人的美國專利申請公開文獻No.2005/0064164披露了一種用于制造多層建筑水泥板的工藝，其包括(a)提供移動絲網(wǎng)；(b)(i)使第一層單獨松散纖維沉積在絲網(wǎng)上，然后將一層可固化漿液沉積在絲網(wǎng)上，或者(ii)將一層可固化的漿液沉積在絲網(wǎng)上；(c)使第二層單獨松散纖維沉積在絲網(wǎng)上；(d)盡量將所述第二層單獨松散纖維嵌入漿液內(nèi)以使所述纖維遍布在漿液中；以及，(e)重復(fù)步驟(ii)～(d)，直至獲得所需數(shù)量的可固化纖維強化漿液層，以便使纖維遍布在整個板中。還披露了由所述工藝制造的建筑板，適用于根據(jù)所述工藝制造建筑水泥板的設(shè)備，以及具有多層的建筑水泥板，每一層通過在移動絲網(wǎng)上沉積一層可固化漿液形成，使纖維沉積在漿液上并使纖維嵌入漿液內(nèi)以便每一層與相鄰層成為一體。
全文可在此處參考使用的Dubey等人的美國專利No.6,986,812的提供了一種漿液進料設(shè)備，該設(shè)備用于SCP板生產(chǎn)線或類似用途，其中，可固化的漿液用于建筑面板或護板的制造。該設(shè)備包括主計量輥和副輥，這兩個輥彼此靠近且大致平行以便形成保持漿液供給的間隙。兩個輥最好以相同的方向轉(zhuǎn)動，以便從間隙中抽取漿液越過計量輥沉積在SCP板生產(chǎn)線的移動絲網(wǎng)上?？刹僮鞯鼐o鄰主計量輥設(shè)置厚度控制輥以便保持理想厚度的漿液。
全文可在此處參考使用的Tonyan等人的美國專利申請公開文獻NO.2006/0174572披露了用于剪力墻的不可燃性SCP板金屬框架。
在制造SCP板時，重要的一步在于混合水泥粉末以形成漿液。隨后，從腔室的底部抽出漿液并通過空腔泵將其泵送至漿液進料設(shè)備。一種典型的傳統(tǒng)連續(xù)水泥混合器為德國Neueburg的M-TEC GmbH公司的CUO MIX2000連續(xù)水泥混合器，該混合器在建筑業(yè)中用于混合并泵送混凝土漿液。
但是，傳統(tǒng)的混合器往往會堵塞，從而導(dǎo)致生產(chǎn)中斷。因此，需要一種改進型濕式混合設(shè)備，該設(shè)備能夠確保將足夠的混合水泥漿液供給至水泥板生產(chǎn)線。在混合器中混合粉末和水的程度也是希望改進的方面，以便在濕式混合中使小團塊破裂并更充分地混合粉末和水，以允許流暢、穩(wěn)定的漿液提供連續(xù)的漿液幕，以便用于連續(xù)的生產(chǎn)線。
還希望一種用于制造纖維強化水泥板的改進工藝和/或相關(guān)設(shè)備，其能夠制造出具有與建筑膠合板或OSB相類似的結(jié)構(gòu)特性的板，從而能夠減少生產(chǎn)線的停機時間。還希望一種用于制造纖維強化水泥板的改進工藝和/或相關(guān)設(shè)備，其能夠更有效地使用組分材料，從而與傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝相比，能夠降低制造成本。
另外，上述水泥建筑板(也被稱為SCP’s)優(yōu)選構(gòu)造成在建筑環(huán)境下能夠與膠合板或OSB相類似。因此，SCP板最好可以釘入釘子并且能夠利用常規(guī)的鋸和其它常規(guī)的木工工具被切割或加工。另外，在應(yīng)用于建筑膠合板時，在采用公認(rèn)的測試方法(如ASTME72，ASTM661，ASTM C1185和ASTM136或者等同方法)測量時，SCP板應(yīng)能滿足抗剪切強度、承載能力、水引發(fā)的膨脹和耐燃性的建筑規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種濕式混合設(shè)備，該設(shè)備用于制備供給至漿液進料設(shè)備(通常稱為“料箱”)的漿液以便用于使?jié){液沉積在建筑水泥板(SCP板)生產(chǎn)線或類似設(shè)備的運動絲網(wǎng)上，其中，將可固化的漿液用于制造纖維強化建筑面板或護板。
混合器包括用于將干水泥材料輸送至豎立腔室的攪龍。隨后，干水泥材料從攪龍出口落入豎立混合腔室中的漿液槽內(nèi)。同時，液體單獨落入豎立混合腔室中的漿液槽內(nèi)。隨后，在漿液槽中以充分的時間對混合物和液體進行混合以形成具有理想特性的漿液。隨后，從混合器的下部排出混合物。
本濕水泥混合器具有足夠的尺寸并且在豎立混合腔室中能夠施加足夠的剪切力，以便能夠形成均勻的漿液，增大腔室中適合的漿液容積，并且，避免了漿液水平高度的波動以支持更高速的生產(chǎn)線速度。
如果希望，可采用液位控制傳感器來測量漿液在混合器的豎立腔室中的水平高度。液位控制傳感器還能準(zhǔn)確地控制供給至豎立混合腔室內(nèi)的水和水泥粉末的量以確保漿液的充分混合，同時，能夠確保漿液對生產(chǎn)線的充分供給以便制造纖維強化建筑水泥板。
為了實現(xiàn)充分混合的漿液，豎立腔室為大約10秒～大約360秒的平均漿液滯留時間提供了適合的混合容積，同時，旋轉(zhuǎn)槳葉對混合腔室中的漿液施加剪切力。通常，豎立腔室提供了大約15秒～大約240秒的平均漿液滯留時間。混合器槳葉的RPM范圍通常為70RPM～270RPM。平均漿液滯留時間的其它常用范圍為大約15秒～大約30秒或大約20秒～大約60秒。
通常，在用于制造建筑水泥板(SCP’s或SCP板)的多層工藝中使用了該混合器，并且，通過這一工藝能夠制造SCP板。在松散分布的切碎纖維或一漿液層最初沉積在運動絲網(wǎng)上之后，使纖維沉積在漿液層上。嵌入裝置能夠?qū)⒆钚鲁练e的纖維充分混合為漿液，以便使纖維分布在整個漿液中，之后添加多個輔助層漿液，隨后添加切碎的纖維，由此實現(xiàn)更多的嵌入。如果希望，對于板的每一層而言，均可重復(fù)該工藝。一旦完成，板便具有更均勻分布的纖維成分，這樣無需較厚的纖維墊(如在水泥板的現(xiàn)有制造技術(shù)所教導(dǎo)的那樣)，就能制造高強度的板。
另外，與現(xiàn)有的板相比，所形成的板對于每一漿液層而言，均可選擇地提供有增大量的纖維。
在一優(yōu)選實施例中，相對于每一沉積漿液層，均沉積有多層切碎的單獨松散纖維。優(yōu)選的順序為使一層松散的纖維沉積在運動絲網(wǎng)或現(xiàn)存的漿液上，之后沉積沉積一層漿液，隨后沉積另一層纖維。接著，對纖維/漿液/纖維的混合物進行嵌入作業(yè)以使纖維在漿液中充分混合。已發(fā)現(xiàn)該工藝允許使用更少的漿液層，使相對更大量的漿液纖維加入并分布在整個漿液中。因此，在提供具有提高的強度特性的SCP板的同時，能夠減少板的制造設(shè)備和處理時間。
更為特別的是，提供了一種用于制造由至少一層纖維強化水泥漿液制成的建筑水泥板的工藝，對于每一所述漿液層而言，該工藝均包括提供運動絲網(wǎng)；在絲網(wǎng)上沉積第一層單獨松散纖維；在沉積的第一層單獨松散纖維上沉積一層可固化的漿液；在沉積的可固化漿液層上沉積第二層單獨松散纖維；并且，有效地將兩層單獨松散纖維嵌入漿液層內(nèi)以使纖維分布在整個漿液中。
在另一實施例中，用于制造多層結(jié)構(gòu)水泥板的設(shè)備包括支承運動絲網(wǎng)的輸送帶式框架；與框架呈可操作關(guān)系的第一松散纖維分布站，其構(gòu)造成能夠使松散纖維沉積在運動絲網(wǎng)上；與框架呈可操作關(guān)系的第一漿液進料站，其構(gòu)造成能夠使薄的可固化漿液層沉積在運動絲網(wǎng)上以便覆蓋纖維。第二松散纖維分布站與框架呈可操作關(guān)系設(shè)置且其構(gòu)造成能夠使松散纖維沉積在漿液上。嵌入裝置與框架呈可操作關(guān)系設(shè)置且其構(gòu)造成能夠在漿液中產(chǎn)生揉搓作用以使纖維嵌入漿液內(nèi)。
在另一實施例中，提供了用于制造嵌入纖維的水泥板的工藝，其包括 使用第一公式 確定在所形成板的每一可固化漿液層中沉積的第一纖維層的投影纖維表面面積百分率(projected fiber surface area fraction) 使用第二公式 確定在所形成板的每一可固化漿液層中沉積的第二纖維層的投影纖維表面面積百分率 提供纖維強化漿液層中纖維百分率的理想漿液體積百分率Vf； 調(diào)節(jié)纖維直徑df以及在0.05～0.35英寸的范圍內(nèi)的纖維強化漿液層厚度tl中的至少一個，并且，進而將纖維的體積百分率Vf分配為將第二層中的纖維與第一層中的纖維相比的纖維供給之比，以便每一纖維層的纖維表面面積百分率Sf1，lp與纖維表面面積百分率Sf2，lp小于0.65； 根據(jù)上面計算的纖維表面面積百分率Sf1，lp提供松散單獨纖維的供給； 提供運動絲網(wǎng)； 使第一層松散單獨纖維沉積在絲網(wǎng)上； 在第一層單獨松散纖維上沉積一層可固化的漿液； 在可固化漿液層上沉積第二層單獨松散纖維； 將松散單獨纖維嵌入漿液中以便使多層纖維分布在板的每一層漿液中。



圖1為適用于本漿液混合裝置的SCP板生產(chǎn)線的示意性正視圖； 圖1A為對圖1中SCP板生產(chǎn)線的料箱供料的混合器的示意圖； 圖1B為振動屏板，其有助于在圖1的生產(chǎn)線中形成SCP板； 圖1C為根據(jù)本工藝制造的建筑水泥板的局部俯視圖； 圖2為本發(fā)明的濕式漿液混合設(shè)備的示意性說明書，同時，將粉末直接水平送入裝有獨立的多個入水口的豎立定位的混合腔室內(nèi)； 圖3為除去了頂部馬達的豎立混合腔室的頂視圖的照片； 圖4為圖2的濕式漿液混合設(shè)備實施例的第一透視性局部剖面圖，其顯示了延伸的豎直定位的混合腔室、水平高度控制傳感器、頂部安裝的電動馬達以及多個水入口； 圖4A為圖2的濕式漿液混合設(shè)備實施例的第二透視性局部剖面圖，其顯示了延伸的豎直定位的混合腔室的一部分、液體控制閥以及水平高度控制傳感器； 圖5為混合槳葉的側(cè)視圖的照片，該混合槳葉具有能夠用于圖3的實施例的豎立混合腔室的兩個混合葉片； 圖5A為混合槳葉的側(cè)視圖的照片，該混合槳葉具有能夠用于豎直定位的混合腔室的多個混合葉片； 圖6為為適用于本漿液混合裝置的SCP板生產(chǎn)線的第二實施例的示意性正視圖； 圖7為從本說明書中例3得出的數(shù)據(jù)的曲線圖。

具體實施例方式 圖1示意性地顯示了一種建筑板材的生產(chǎn)線并通常以10對其進行標(biāo)識。該生產(chǎn)線10包括具有多條腿13或其它支承件的支承框架或成形臺12。雖然在支承框架12上包括運動承載裝置14，如具有光滑不透水表面的循環(huán)橡膠狀輸送帶，但是，可以考慮采用多孔表面。如本領(lǐng)域眾所周知的那樣，支承框架12可以由至少一個臺狀部分構(gòu)成，該部分可包括標(biāo)號為13的腿或其它支承構(gòu)件。支承框架12還包括在其遠(yuǎn)端18處的主驅(qū)動輥16以及在其近端22處的從動輥20。通常，還設(shè)置至少一個皮帶軌道運行和/或張緊裝置24，以便確保承載裝置14在輥16，20上的理想張緊和定位。在該實施例中，隨著運動承載裝置以“T”方向從近端22運動至遠(yuǎn)端18，能夠連續(xù)制造SCP板。
在本實施例中，可以設(shè)置用于支承凝固前的漿液的由牛皮紙、隔離紙、塑料載體制成的絲網(wǎng)26，并且，將其放置在承載裝置14上以保護承載裝置和/或保持承載裝置潔凈。
但是，還可以想到的是除了連續(xù)的絲網(wǎng)26以外，可以在承載裝置14上設(shè)置由較硬材料制成的單獨的片(未示出)，例如高分子塑料片。
還可以想到的是在承載裝置14上直接形成由該生產(chǎn)線10制造的SCP板。在后一種情況下，應(yīng)設(shè)置至少一個皮帶清洗裝置28。如本領(lǐng)域已知的那樣，通過驅(qū)動主驅(qū)動輥16的馬達、皮帶輪、皮帶或鏈條的組合，使承載裝置14沿支承框架12運動?？梢栽O(shè)想承載裝置14的速度是可以變化的，以適應(yīng)被制造的產(chǎn)品。
切碎機 在本發(fā)明中，通過使一層大約1英寸的松散、切碎的纖維30沉積在絲網(wǎng)26上的塑料載體上，啟動建筑水泥板材的制造。本發(fā)明的生產(chǎn)線10可采用各種纖維沉積和切碎裝置。例如，一種典型的系統(tǒng)使用了支架31，該支架保持有幾個玻璃纖維須條的卷筒32，從每一個卷筒將一定長度的纖維或纖維須條34輸送至切碎站或設(shè)備，其也稱為切碎裝置36。通常在每一切碎裝置處輸送多股玻璃纖維。
切碎裝置36包括轉(zhuǎn)動的裝有刀片的輥38，從該輥38伸出徑向刀片40，這些刀片橫切承載裝置14的寬度延伸，并且，輥38以與支承輥42以靠近、接觸轉(zhuǎn)動的關(guān)系延伸。在最佳實施例中，雖然裝有刀片的輥38以及支承輥42以相對靠近的關(guān)系設(shè)置，以便裝有刀片的輥38的轉(zhuǎn)動也使支承輥42轉(zhuǎn)動，但是，反之亦然。另外，支承輥42最好覆蓋有彈性支承材料，刀片40抵靠該支承輥將繩34切成多段。刀片40在輥38上的間隔決定了切碎的纖維的長度。如圖1所示，在近端22附近，將切碎裝置36設(shè)置在承載裝置14的上方，以使生產(chǎn)線10的制造使用長度達到最大。當(dāng)切斷纖維須條34時，纖維松散地落在承載絲網(wǎng)26上。
漿滴混合器 本發(fā)明的生產(chǎn)線10包括漿液制備和進料部分2(圖1A)。漿液制備和進料部分2包括漿液進料站或漿液進料器或漿液料箱，通常標(biāo)為44，以及，在本實施例中為濕式混合器47的漿液源。漿液進料器44從濕式混合器47接收漿液46的供給以便使?jié){液46沉積在承載絲網(wǎng)26上的切碎纖維上。也可以設(shè)想，該工藝可以從漿液最初沉積在承載裝置14上時開始。
雖然可考慮采用各種可凝固的漿液，但是，本發(fā)明的工藝是為制造建筑水泥板(SCP)而特別設(shè)計的。因此，漿液46最好由不同量的普通硅酸鹽(Portland)水泥、石膏、混凝料、水、催化劑、增塑劑、發(fā)泡劑、填料和/或本領(lǐng)域眾所周知的其它成分構(gòu)成，并在可參考使用的以下給出的專利中被披露?？梢愿淖冞@些成分的相對量，包括省略一些上述成分或添加其它成分，以適合最終制品的預(yù)定用途。
可在本申請中全部參考使用的Tonyan等人的美國專利NO.6,620,487披露了一種強化、輕型、尺寸穩(wěn)定的建筑水泥板(SCP)，其使用了由通過硫酸鈣α半水化合物、水凝水泥、活性火山灰和石灰的含水混合物固化獲得的連續(xù)相的填充料。所述連續(xù)相通過耐堿玻璃纖維強化并含有陶瓷微球或陶瓷與聚合物微球的混合物，或由水-反應(yīng)粉末重量比0.6/1～0.7/1的含水混合物或其組合物強化。SCP板的至少一個外表面可包括固化連續(xù)相，其由玻璃纖維強化并含有充足的聚合物球體以改善釘牢能力，或者其以能夠提供效果與聚合物球體相似的水-反應(yīng)粉末比制成，或由其組合物制成。
如果希望，合成物可具有0.4/1～0.7/1的水-反應(yīng)粉末重量比。
在公開的美國申請US2006/185267，US2006/0174572；US2006/0168905和US2006/0144005中也披露了在本工藝中使用的合成漿液的各種配方，所有這些美國文獻均可在本申請中全文參考使用。一種典型的配方包括作為反應(yīng)粉末，按干重計算，35～75wt％的硫酸鈣α半水化合物、20～55wt％的水凝水泥板(如普通硅酸鹽水泥)，0.2～3.5wt％的石灰以及5～25wt％的活性火山灰。板的連續(xù)相由耐堿玻璃纖維均勻強化并含有重量20～50％的均勻分布的輕型填充微粒，這些微粒選自于陶瓷微球、玻璃微球、粉煤灰空心微粒和珍珠巖。雖然用于SCP板的上述成分是優(yōu)選的，但是，可以改變這些成分的相對量，包括省略一些上述成分或添加其它成分，以適合最終制品的預(yù)定用途。
在圖2，圖3和圖4中顯示了濕粉末混合器47的一個實施例。通過波紋管(bellow)161，從頂部貯料漏斗160，將普通硅酸鹽水泥、石膏、混凝料、填料等送入水平腔室162，該腔室具有由側(cè)面安裝的螺旋馬達164驅(qū)動的螺旋鉆163。可以通過計量式給料器或計重式給料器(未示出)，將固體材料從貯料漏斗160供給至螺旋鉆163。
計量式給料系統(tǒng)使用了以恒定速度運行的螺旋鉆輸送器163，以便以恒定的速度(單位時間的體積，例如每分鐘立方英尺)，從貯料漏斗160排出粉末。計重式給料系統(tǒng)通常使用與稱重系統(tǒng)配套使用的計量式給料器以便以單位時間的恒定重量(例如，磅/每分鐘)控制從貯料漏斗160排出粉末。經(jīng)反饋控制系統(tǒng)使用重量信號以恒定監(jiān)測實際送料速度并通過調(diào)節(jié)螺旋鉆163的速度(RPM)補償體積密度、疏松度等的變化。
螺旋鉆163經(jīng)位于豎立混合腔室165的上部165A處的粉末入口166，將粉末直接送入豎立混合腔室165。隨后，粉末通過重力直接落入裝有攪拌器的豎立混合腔室165的下部165B。
通過在干粉末入口166下方某一位置處繞腔室165的上部165A周邊設(shè)置的水入口167(例如噴嘴)，同時將包括水的液體供給至豎立混合腔室165，以便其也會落至豎立混合腔室165的攪拌器部分(下部165B)?？梢允謩诱{(diào)節(jié)各個水入口167以使它們朝向槳葉葉片等，從而能保持表面不會產(chǎn)生粉末聚集。各個入水口167可設(shè)有閥167A。使粉末和液體單獨落入豎立腔室165有利于避免在粉末向腔室165的入口處發(fā)生堵塞，如果液體和粉末在進入腔室165之前被混合，則這種情況會發(fā)生，并且，允許利用更小的攪拌器163出口(其小于在液體和粉末在進入腔室165之前被混合情況下采用的出口)，將粉末直接送入豎立腔室內(nèi)。
通過具有多個槳葉葉片175的混合器槳葉174，充分混合水和粉末，其中，所述槳葉葉片通過頂部電動馬達168，在槳葉中央軸173(圖5)上轉(zhuǎn)動。可以改變中央軸上的槳葉葉片175的數(shù)量以及槳葉葉片175的結(jié)構(gòu)，其包括在每一槳葉葉片175上使用的水平桿177的數(shù)量。例如，可以對葉片175的水平桿171加設(shè)豎直安裝的銷179(圖5)，以增強漿液的攪拌。通常，如圖5所示，桿171為扁平的水平部件，而不是傾斜的，以便能夠減小在混合腔室165的下部165B的渦流。在目前的實施例中已發(fā)現(xiàn)考慮到在本發(fā)明的典型12英寸直徑豎直腔室165中獲得更高的混合速度，可以使用如圖5所示的具有少量水平桿172的雙葉片槳葉174。用于混合SCP漿液的本發(fā)明實施例的槳葉應(yīng)被設(shè)計成能夠適應(yīng)漿液以及混合腔室165下部的直徑。增大混合腔室下部的直徑會導(dǎo)致增大槳葉174的橫向?qū)挾取癢”(圖5)。槳葉174增大的橫向?qū)挾取癢”(圖5)會以規(guī)定的RPM增大其端部速度。這會產(chǎn)生一定問題，這是因為槳葉更可能將漿液拋至豎直混合腔室165的外緣并且在混合腔室165的下部中間產(chǎn)生不希望的深渦流。最好將用于SCP漿液的本發(fā)明槳葉設(shè)計成通過使水平桿的數(shù)量降至最小并且將水平混合桿拉平以使紊流變?yōu)樽钚。瑥亩乖搯栴}達到最小化，同時，仍能確保充分的混合。
通過設(shè)置在豎直混合腔室165中的電子水平高度控制傳感器169，控制漿液46在豎直混合腔室165中的水平高度?？刂苽鞲衅?69控制通過電控閥167A的水流并通過經(jīng)控制器16接通或關(guān)閉螺旋馬達164來控制送入豎直腔室165中的粉末。因此，利用對所添加的水和漿液的體積的控制來控制豎直混合腔室165中漿液的體積以及在豎直混合腔室165中的混合滯留時間。一旦充分混合漿液46，便通過漿液泵170從豎直混合腔室165的底部泵送出漿液并通過泵出口172，將其泵送至漿液進料設(shè)備44。通過由安裝在頂部的電動馬達168驅(qū)動的槳葉中央軸173，使泵170運轉(zhuǎn)。但是，如果希望，可以使用獨立的泵馬達(未示出)驅(qū)動泵170。
粉末和水在豎直混合腔室165中的混合滯留時間對于豎直腔室165的設(shè)計而言是重要的。必須徹底且一致地混合漿液混合物46并且既能夠容易地泵送漿液混合物，又能在絲網(wǎng)上均勻地附著非常厚的玻璃纖維層。
為了形成充分混合的漿液46，豎直腔室165以通常大約10～360秒的平均漿液滯留時間提供適合的混合容積，同時，旋轉(zhuǎn)式槳葉174對混合腔中的漿液施加剪切力。通常，豎直腔室165能夠提供大約15～大約240秒的平均漿液滯留時間?；旌掀鳂~174的RPM范圍通常為70RPM-270RPM。平均漿液滯留時間的其它常用范圍為大約15秒至大約30秒或大約20秒至大約60秒。
混合器47中豎直腔室165的典型實施例具有大約8～14英寸(20.3至35.6cm)或10～14英寸(25.4至35.6cm)，例如12英寸(30.5cm)的額定內(nèi)徑，大約20～30英寸(50.8至76.2cm)，例如大約25英寸(63.5cm)的總豎直高度以及在傳感器169之下大約6～10英寸(15.2至25.4cm)，例如大約8英寸(20.3)的豎直高度。當(dāng)直徑增大時，應(yīng)將槳葉設(shè)計成能夠適應(yīng)這些較大直徑，以使上述由以規(guī)定的RPM增大槳葉端部速度產(chǎn)生的渦流效果降至最小。通常將槳葉的外端設(shè)計成例如以大約四分之一英寸(0.64cm)或大約八分之一英寸(0.32cm)范圍內(nèi)的距離靠近腔室165的內(nèi)壁。槳葉端部與腔室165的內(nèi)壁之間過大的間隙會導(dǎo)致漿液集結(jié)。
圖4為濕式漿液混合器47的第一透視局部剖面圖。圖4顯示了延伸的豎直定位的混合腔室165，水平高度控制傳感器169，頂部安裝的電動馬達168以及入水口167。使當(dāng)前的混合器具有更大的豎立腔室以便為本發(fā)明提供滯留時間，且以獨立于干水泥粉末的方式將液體直接送入腔室165內(nèi)。因此，本混合器47使粉末和液體獨立大致向下下落通過混合腔室165的上部165A中粉末和液體的相應(yīng)入口與混合腔室165的下部165B的漿液槽之間的豎立混合腔室中的一定空間。通常，固體和液體下落至少6英寸。最好，在高于液體進入腔室165的入口之處將固體輸送至腔室165。
圖4A為濕式漿液混合器47的第二透視局部剖面圖，其顯示了延伸的豎直定位的混合腔室165，液體控制器的閥167A以及水平高度傳感器169。
圖5和圖5A為可用于圖3和圖4的實施例的豎立混合腔室165中的混合槳葉174，174B，174C，174D以及現(xiàn)有技術(shù)的8英寸普通槳葉174A(圖5A)。
如圖5所示，豎直安裝的槳葉174具有延伸的中央軸173。應(yīng)考慮混合器槳葉174的轉(zhuǎn)動速度、漿液粘度等來確定槳葉174的結(jié)構(gòu)、槳葉葉片175的數(shù)量、以及與或不與豎直安裝銷179一起使用的水平桿171的數(shù)量，以實現(xiàn)粉末和水的混合量能夠在漿液的滯留時間內(nèi)、在腔內(nèi)制備濕漿液，從而確保板生產(chǎn)線10的連續(xù)操作。
漿液輸送設(shè)備 參見圖1～1A，如上面提到的那樣，通常標(biāo)號為44的也被稱為漿液進料站、漿液進料器或漿液料箱的當(dāng)前漿液進料設(shè)備從濕式混合器47接收一定量的漿液46。
優(yōu)選的漿液進料器44包括橫切承載裝置14的運動“T”方向設(shè)置的主計量輥48。以與計量輥48呈靠近、平行、可轉(zhuǎn)動的關(guān)系設(shè)置副輥或支承輥50。使?jié){液46沉積在兩個輥48，50之間的間隙52處。
漿液進料器44還具有安裝在漿液進料器44的側(cè)壁54上的門132，以便能夠靠近計量輥48的表面安裝，從而在兩者之間形成間隙55。如圖1A所示，門132位于計量輥48的上方以便間隙55位于門132與輥48的上部之間。輥48，50和門132以間隙55保持一定量漿液46的非?？拷年P(guān)系設(shè)置，同時，輥48，50彼此相對轉(zhuǎn)動。門132設(shè)有振動器(未示出)。如圖1A所示，計量輥48從間隙52轉(zhuǎn)動至間隙55。
雖然可以設(shè)計出其它尺寸，但是，通常計量輥48的直徑大于副輥50。
另外，通常輥48，50中的一個輥具有平滑的不銹鋼外部，而另一個輥，最好為副輥50具有覆蓋其外部的彈性、非粘附材料。
特別是，門132包括安裝在振動門支承軸/桿(未示出)上的葉片132A以及可選擇地包括安裝在振動門支承軸/桿上的加強件(未示出)。門葉片132A通常由16～12號不銹鋼片材制成。
將加強件固定在振動門支承軸以及振動門132的后側(cè)。通過旋轉(zhuǎn)式振動器155，使門132振動。旋轉(zhuǎn)式振動器155安裝在位于門后側(cè)上的加強槽或加強件上。部件156實際上恰好是扁平的塊狀件，其能夠?qū)⑵瑺罱饘匍T“夾緊”在門支承軸(鋁制方形塊體)上。
如果不設(shè)置加強件，則可以將旋轉(zhuǎn)式振動器固定在門支承軸或門132的其它適合部分上。振動裝置通常為氣動旋轉(zhuǎn)式球體振動器。通過傳統(tǒng)的空氣調(diào)節(jié)器(未示出)能夠控制振動強度。
加強件的功能不僅在于強化漿液門132，而且還在于通過將旋轉(zhuǎn)式單元安裝在該加強件上，從而使在裝置長度范圍內(nèi)更均勻地分布振動。例如，如果我們將旋轉(zhuǎn)式單元直接安裝在漿液門上，則無需加強件，就能使來自振動單元的振動集中在安裝點處，同時，在片材的邊緣之外為相對小的振動。這并不是說不能將振動單元安裝在除強化件之外的任意地方，反而，由于通常使用了加強件并且進行了均等分布振動的良好工作，因此，該位置只是優(yōu)選的位置。
可以通過支承系統(tǒng)(未示出)，將門132安裝在料箱44的側(cè)壁54上，以允許豎直以及水平調(diào)節(jié)葉片的位置。支承系統(tǒng)包括樞軸銷，其相應(yīng)地安裝在門支承軸的每一端部上并且位于固定在漿液進料器的側(cè)壁54上的可調(diào)節(jié)安裝件上?？烧{(diào)節(jié)安裝件的一個實施例具有位于U-形件中的樞軸軛鐵。螺釘穿過U形件的向上延伸的腿以允許對樞軸軛鐵進行向前和向后的調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)門。同樣，穿過U形件的孔設(shè)置螺栓以便允許對樞軸軛鐵以及門132進行上下調(diào)節(jié)。
最好，通過樞軸式調(diào)節(jié)系統(tǒng)(未示出)，可繞樞軸轉(zhuǎn)動地調(diào)節(jié)振動門132，以改變門132與計量輥48之間的間距“D”(圖1A)。
振動門132有助于防止?jié){液46顯著集結(jié)在門132上并能控制漿液46沉積在計量輥48上的厚度?？梢匀菀椎貜谋诎惭b件上拆除振動門132以進行清潔和維護。
在申請日為2006年11月1日的美國專利申請No.11/555,647(代理人卷號APV31960/3991)中披露了漿液進料器(料箱)的其它細(xì)節(jié)，其全文可在本申請中參考使用。
通常，漿液進料器44具有一對較剛性的側(cè)壁54(視圖中顯示了一個)，這些側(cè)壁最好由如

材料這樣的非粘附材料或類似材料制成或涂敷有這樣的材料。側(cè)壁54能夠防止注入間隙52內(nèi)的漿液46從漿液進料器44的側(cè)面漏出。以靠近輥48，50端部的關(guān)系設(shè)置優(yōu)選固定在支承框架12上(圖1)的側(cè)壁54，以保持漿液46。但是，側(cè)壁54不應(yīng)過分靠近輥的端部以致與輥的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生干涉。
漿液進料器44能夠使具有相對控制厚度的均勻一層漿液46沉積在運動的承載絲網(wǎng)26上。適合的層厚為大約0.08英寸至0.16英寸或者0.25英寸。但是，在由生產(chǎn)線10制造的建筑板中優(yōu)選四層并且適合的建筑板為大約0.5英寸的情況下，特別優(yōu)選的漿液層厚度在0.125英寸的范圍內(nèi)。但是，為了目標(biāo)板形成厚度達到大約084″，標(biāo)準(zhǔn)的層厚度在4個形成站的每一形成站處通常更接近0.21英寸。每一料箱0.1英寸至0.3英寸的范圍也是適合的。
因此，可以調(diào)節(jié)在振動門132與主計量輥48之間的相對距離“D”(圖1A)以改變沉積的漿液46的厚度。通常將振動門132與主計量輥48之間的相對距離“D”保持在大約1/8至大約3/8英寸(大約0.318～大約0.953cm)的距離。但是，可根據(jù)漿液46的粘度和厚度以及漿液沉積在絲網(wǎng)26的理想厚度對其進行調(diào)節(jié)。
為了確保漿液46在整個絲網(wǎng)26上的均勻沉積，通過具有與漿液混合器或儲存器47的出口流體連通的第1端60(圖1A)的軟管56或類似管道，將漿液46輸送至漿液進料器44。軟管56的第2端62與類型為本領(lǐng)域眾所周知的橫向往復(fù)運動式纜繩驅(qū)動的液壓驅(qū)動分配器64(圖2)相連。因此，在橫向往復(fù)運動中，從軟管56流出的漿液注入進料器44內(nèi)，以填充由輥48，50和漿液進料器44的側(cè)壁54限定的儲存器57。計量輥48的轉(zhuǎn)動從儲存器57抽出一層漿液46。
在申請日為2006年11月1日且全文可在本申請中參考使用的名稱為PROCESS AND APPARTUS FOR FEEDING CEMENTITIOUSSLURRY FOR FIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENTPANELS的美國專利申請No.11/555,647(代理人卷號APV31960/3991)以及全部內(nèi)容可在本申請中參考使用的Dubey等人的美國專利no.6,986,812中更詳細(xì)地解釋了往復(fù)分配機構(gòu)64。
本進料設(shè)備44的另一特點在于均沿相同的方向驅(qū)動主計量輥48和副輥50，這樣能夠使?jié){液在各個運動外表面上的過早固化的幾率降至最低。包括流體驅(qū)動、電動或其它適合的馬達的驅(qū)動系統(tǒng)(未示出)與主計量輥48或副輥50相連，以便沿在圖1和1A所示時為順時針方向的相同方向驅(qū)動這些輥。如本領(lǐng)域已知的那樣，可以驅(qū)動輥48，50中的任意一個，并且，通過皮帶輪、皮帶、鏈條和鏈輪、齒輪或其它已知的傳動技術(shù)驅(qū)動輥48，50中的另一個，以保持可靠、正常的轉(zhuǎn)動關(guān)系。
當(dāng)在外表面70A上的漿液46朝運動的承載絲網(wǎng)26運動時，重要的是所有的漿液均沉積在絲網(wǎng)上，而不是向上朝間隙62運動返回。這種向上的運動便于漿液46在輥48，50上的凝固并且會與漿液從儲存器57向承載絲網(wǎng)26的順利運動發(fā)生干涉。
為了改進這種情況，漿液進料器44在主計量輥48與承載絲網(wǎng)26之間具有刮片134(圖1A)，以確保當(dāng)在將連續(xù)的漿液幕或?qū)酉蛳戮鶆虻貙?dǎo)引至承載絲網(wǎng)26的大約1.0至大約1.5英寸(2.54-3.81cm)的距離內(nèi)時，能夠完全沉積較薄的漿液46。刮片134能夠確保漿液46均勻覆蓋承載絲網(wǎng)26上的玻璃纖維層并且不會向上朝間隙52和進料器儲存器57返回。刮片134還有助于保持主計量輥50不會過早凝固漿液46。
刮片134是對在早期漿液進料系統(tǒng)中使用的現(xiàn)有技術(shù)的剝離線的改進并且其允許更薄的漿液作為漿液液滴沉積在絲網(wǎng)上。
刮片134安裝在刮片支承軸(未示出)上，該刮片支承軸安裝在刮片張力臂上，該張力臂可繞樞軸轉(zhuǎn)動地安裝在固定于漿液進料器44的支承框架或側(cè)壁54上的可調(diào)節(jié)樞軸安裝件上。軸或桿固定在位于計量輥50上方的漿液進料設(shè)備44的側(cè)壁48上。通過第一端固定在軸或桿上而第二端固定在刮片張力臂的自由端上的拉簧，向輥48偏壓刮片134。因此，通過張力臂和拉簧，將刮片134保持在接近計量輥48外表面的位置處。通過調(diào)節(jié)固定在漿液進料器44的支承框架或側(cè)壁54上的可調(diào)節(jié)的樞軸安裝件，能夠調(diào)節(jié)刮片134的位置。
以與在Dubey等人的美國專利No.6,986,812的工藝中使用的線相似的方式，刮片134從計量輥48的表面除去漿液。刮片134的功能還在于以均勻的層或幕收集漿液46并沿絲網(wǎng)的運動方向朝下將漿液46導(dǎo)引至絲網(wǎng)上的玻璃纖維上方大約1.0～1.5英寸(92.54～3.81cm)的位置處，以便通過漿液46均勻地覆蓋玻璃纖維層。這一點在利用較薄的漿液覆蓋玻璃纖維層的情況下是特別重要的，因為較薄的漿液具有經(jīng)線落下的趨勢。
在申請日為2006年11月1日且全文可在本申請中參考使用的名稱為PROCESS AND APPARTUS FOR FEEDING CEMENTITIOUSSLURRY FOR FIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENTPANELS的美國專利申請No.11/555,647(代理人卷號APV31960/3991)中更詳細(xì)地解釋了刮片134。
供給進料設(shè)備下游的處理 雖然再次參照圖1對SCP板生產(chǎn)線的其它操作部件進行簡要說明，但在以下的文獻中對這些操作部件進行了更詳細(xì)的說明。
名稱為SLURRY FEED APPARTUS FOR FIBER-REINFORCEDSTRUCTURAL CEMENTITIOUS PANEL PRODUCTION的Dubey等人的美國專利No.6,986,812，該文獻的全部內(nèi)容可在本申請中參考使用；以及 全部內(nèi)容可在本申請中參考使用的以下同時待審的正常轉(zhuǎn)讓的美國專利申請 申請?zhí)枮閚o.10/666,294、名稱為MULTI-LAYER PROCESS ANDAPPARTUS FOR PRODUCING HIGH STRENGTHFIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENTITIOUS PANELS的Dubey等人的美國專利申請公開文獻No.2005/0064164A1； 申請?zhí)枮閚o.10/665,541、名稱為EMBEDMENT DEVICE FORFIBER-ENHANCED SLURRY的Porter的美國專利申請公開文獻No.2005/0064055 A1； 申請日為2006年11月1日的名稱為PROCESS AND APPARTUSFOR FEEDING CEMENTITIOUS SLURRY FOR FIBER-REINFORCEDSTRUCTURAL CEMENT PANELS的美國專利申請No.11/555,647(代理人卷號APV31960/3991)； 申請日為2006年11月1日的名稱為METORD FOR WETMIXING CEMENTITIOUS SLURRY FOR FIBER-REINFORCEDSTRUCTURAL CEMENT PANELS的美國專利申請No.11/555,655(代理人卷號APV31963/3991)； 申請日為2006年11月1日的名稱為PANEL SMOOTHINGPROCESS AND APPARTUS FOR FORMING A SMOOTHCONTINUOUS SURFACE ON FIBER-REINFORCED STRUCTURALCEMENT PANELS的美國專利申請No.11/555,661(代理人卷號APV31964/3995)； 申請日為2006年11月1日的名稱為WET SLURRY THICKNESSGAUGE AND METHOD FOR USE OF SAME的美國專利申請No.11/555,665(代理人卷號APV31965/3845)； 申請日為2006年11月1日的名稱為MULTI-LAYER PROCESSAND APPARTUS FOR PRODUCING HIGH STRENGTH FORFIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENTITIOUS PANELS的美國專利申請No.11/591,793(代理人卷號2033.75722/3615A)；以及 申請日為2006年11月1日的名稱為EMBEDMENTENT ROLLDEVICE的美國專利申請No.11/591,957(代理人卷號2033.76667/3589A)； 所有這些文件均可在本申請中參考使用。
嵌入裝置 雖然可設(shè)計采用各種嵌入裝置，包括但不局限于振動器、羊角滾筒和類似裝置，在本實施例中的嵌入裝置70包括至少一對大致平行安裝的軸76，這對軸垂直于承載裝置14的運動方向安裝在框架12上。每一根軸76均設(shè)有多個具有較大直徑的盤形件76，這些盤形件通過較小直徑的盤形件(未示出)在軸上沿軸向彼此分離。
在SCP板的制造期間，軸76和盤形件74一起繞軸76的縱向軸線轉(zhuǎn)動。如本領(lǐng)域熟知的那樣，可以對任意一根或全部軸76提供動力，并且，如果僅對一個根軸提供動力，則可通過皮帶、鏈條、齒輪驅(qū)動裝置或其它已知的傳動技術(shù)驅(qū)動另一根軸，以保持從動軸具有對應(yīng)的方向和速度。相鄰的優(yōu)選平行的軸76的各個盤形件74相互重疊并相互結(jié)合以便在漿液中形成“攪拌”或“按摩”作用，其能夠嵌入預(yù)先沉積的纖維68。另外，盤形件74的相鄰、相互結(jié)合并轉(zhuǎn)動的關(guān)系能夠防止?jié){液46聚集在盤形件上，產(chǎn)生了“自清潔”的效果，其能夠顯著減小因漿液塊體的過早凝固所造成的生產(chǎn)線的停機時間。
盤形件74在軸76上的結(jié)合關(guān)系包括小直徑的間隔盤形件(未示出)與大直徑主盤形件74的相對周邊的緊密靠近設(shè)置，其也有助于自清潔作用。當(dāng)盤形件74非常接近地彼此相對轉(zhuǎn)動(但最好沿相同的方向)時，在設(shè)備中難以捕獲漿液顆粒，且難以過早凝固。通過設(shè)置兩組沿橫向彼此相對偏移的盤形件74，使?jié){液46受到多次破裂作用，能夠形成進一步促進纖維6嵌入漿液46中的“攪拌”作用。
在公開號為No.2005/0064055、申請日為2003年9月18日且名稱為EMBEDMENT DEVICE FOR FIBER-ENHANCED SLURRY的同時待審美國專利申請No.10/665,541中更詳細(xì)地披露了適用于生產(chǎn)線10的嵌入裝置70的一個實施例，該文獻的全部內(nèi)容可在本申請中參考使用。
在申請日為2006年11月1日、名稱為MULTI-LAYER PROCESSAND APPARTUS FOR PRODUCING HIGH STRENGTHFIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENTITIOUS PANELSWITH ENHANCED FIBER CONTENT的美國專利申請No.11/591,793(代理人卷號2033.75722/3615A)以及申請日為2007年11月1日、名稱為EMBEDMENTENT ROLL DEVICE的美國專利申請No.11/591,957(代理人卷號2033.76667/3589A)中披露了適用于生產(chǎn)線10的嵌入裝置70的另一實施例，這兩篇文獻的全部內(nèi)容均可在本申請中參考使用。
施加輔助層 一旦已嵌入纖維68，則完成了板92的第1層77。在最佳實施例中，第1層77的厚度或高度在0.005～0.15英寸的大致范圍內(nèi)。已發(fā)現(xiàn)在與SCP板的類似層結(jié)合時，該范圍能夠提供理想的強度和剛性。但是，根據(jù)SCP板的最終希望的用途，可以采用其它厚度。
為了形成具有理想厚度的建筑水泥板，通常添加了輔助層。為此，以與運動承載裝置14呈操作關(guān)系的方式設(shè)置與進料器44基本相同的第2漿液進料器78，并且，設(shè)置的目的在于使?jié){液46的輔助層80沉積在存在的層77上。
接著，以與框架12呈操作關(guān)系的方式設(shè)置與切碎裝置36和66基本相同的輔助切碎裝置82，以便從以與支架31相似的方式相對于框架12構(gòu)成和設(shè)置的支架(未示出)提供的第3層纖維68沉積。使纖維68沉積在漿液層80上并且利用第2嵌入裝置86使纖維68嵌入。在結(jié)構(gòu)和布置上與嵌入裝置70相類似，略高于運動承載絲網(wǎng)14安裝第2嵌入裝置86以便不干擾第1層77。以此方式，形成了漿液的第2層80和嵌入的纖維。
參見圖1和1C，通過每一可凝固漿液和纖維的連續(xù)層，在生產(chǎn)線10上設(shè)置輔助漿液進料站78，之后是纖維切碎器82以及嵌入裝置86。在最佳實施例中，設(shè)置總共4個層77，80，88，90以形成SCP板92。
本發(fā)明的一個重要特征在于板92具有多個層77，80，88，90，這些層在凝固時，形成整體式纖維強化墊。假設(shè)如此處所披露和描述的那樣，通過某些理想的參數(shù)控制并在這些參數(shù)內(nèi)保持纖維在每一層中的存在和布置，則實際上不能使由本工藝制造的板92脫層。
成形、磨平以及切割 一旦如上所述，沉積了4層嵌入纖維的可固化漿液，則可以為框架12設(shè)置成形裝置以形成板92的上表面96。
但是，刮除過厚SCP板材料的成形裝置并不是希望的。例如，不應(yīng)使用如彈簧加載或振動板或振動整平篩這樣的成形裝置，由于這些裝置會刮除過厚SCP板材料，因此，被設(shè)計成使板適合理想的尺寸特征的這些裝置不能與SC材料一起使用。這些裝置并不能有效地刮除或平整板的表面。它們會使玻璃纖維在板的表面上卷起并損傷板的表面，而不是使表面平整和平滑。
特別是，生產(chǎn)線10可包括設(shè)置在框架12上的平整裝置，也被稱為振動屏板144，而不是彈簧加載裝置和振動平整板，以便使板92的上表面96漸漸平滑。平整裝置144包括安裝支架146(圖6)，固定在安裝支架上的柔性片148，延伸距離達到片148的寬度的加強件150B以及最好設(shè)置在加強件上以使片148振動的振動發(fā)生器(振動器)150。片148具有設(shè)有U-形上部148B的第1直立壁148A，弧形壁148C以及第2直立壁148D。通過氣動軟管150A對振動器150提供動力。平整裝置144的弧形板148C具有可轉(zhuǎn)動地固定在支承桿146A上的上游端，而支承桿本身固定在生產(chǎn)線10上的安裝件146上?；⌒伟?48C具有后下游端，該下游端在其下方通過的SCP材料的最上層。如果希望，平整裝置144設(shè)置有助于使?jié){液的最上層平整的重物159。平整裝置144可設(shè)置在最后的嵌入站86之后，或者，在每一嵌入站70，86之后設(shè)置多個平整裝置。
加強件150B的功能不僅在于強化平滑片，而且還在于通過將振動單元安裝在該加強件上，其有助于使振動能更均勻地分布在裝置的長度范圍內(nèi)。例如，如果我們將振動單元直接安裝在平滑片(例如，中央處)，則在沒有加強件的情況下，從振動單元產(chǎn)生的振動將會集中在安裝點處，在片材的邊緣之外相對沒有振動。這不是說不能將振動單元安裝在除加強件之外的任何地方，而是說由于加強件通常是任意方式的并且能夠良好地均勻分布振動，因此，其只是一個優(yōu)選位置。
通過對漿液46施加振動，平整裝置144有助于纖維30，68在整個板92上的分布，并能夠提供更均勻的上表面96。
在申請日為2006年11月1日、名稱為PANEL SMOOTHINGPROCESS AND APPARTUS FOR FORMING A SMOOTHCONTINUOUS SURFACE ON FIBER-REINFORCED STRUCTURALCEMENT PANELS的美國專利申請No.11/555,661(代理人卷號APV31964/3995)中披露了成形裝置(也被稱為振動屏板144)的其它細(xì)節(jié)。
以本領(lǐng)域其它已知的方式設(shè)計其它的成形裝置。但是，平整裝置144最好能夠避免SCP板從承載絲網(wǎng)26上斷裂或破裂。由于在成形時板制品的纖維特性，成形裝置會使SCP的材料破碎或撕裂，因此，不使用刮除過多SCP材料的成形裝置。
此時，多層漿液已開始凝固，并且，通過切割裝置98(其在典型實施例中為噴水切割器)使相應(yīng)的板92彼此分離。假若能夠在該板的結(jié)構(gòu)中形成適合的銳利邊緣，則可考慮適合這項操作的其它切割裝置，包括運動刀片。切割裝置98相對于生產(chǎn)線10和框架12布置以便制造具有理想長度的板，其可以不同于圖1所示。由于承載絲網(wǎng)14的速度相對較慢，因此，可以將切割裝置98安裝成垂直于絲網(wǎng)14的運動方向進行切割。對于更快的制造速度而言，已知將切割裝置與絲網(wǎng)的運動方向呈一定角度安裝在生產(chǎn)線10上。一旦切割，如圖本領(lǐng)域眾所周知的那樣，將分開的板92進行堆垛，以便進行進一步處理、包裝、儲存和/或運輸。
生產(chǎn)線10包括足夠的纖維切碎站36，66，82，漿液進料站44，78以及嵌入裝置76，86，以便制造出至少4層77，80，88和90(圖1C)。對于生產(chǎn)線10而言，通過重復(fù)如上所述的多個站，可以形成其它的層。
一旦形成SCP板92，即使在由成形裝置94接合(engage)之后，板的下側(cè)102或底面仍可以比上側(cè)或頂面96更光滑。在某些情況下，根據(jù)板92的用途，可以優(yōu)選具有光滑表面和較粗糙的表面。但是，在其它用途中，則希望兩個表面96，102均光滑的板。通過漿液與光滑承載裝置14或承載絲網(wǎng)26接觸形成光滑的結(jié)構(gòu)。
為了獲得兩個表面或側(cè)面均光滑的SCP板，如申請日為2006年11月1日、名稱為MULTI-LAYER PROCESS AND APPARTUS FORPRODUCING HIGH STRENGTH FIBER-REINFORCEDSTRUCTURAL CEMENTITIOUS PANELS WITH ENHANCED FIBERCONTENT的美國專利申請No.11/591,793(代理人卷號2033.75722/3615A)所披露的那樣，可以抵靠承載裝置14或隔離網(wǎng)(release web)26形成上下兩個表面96，102。
另一種可選擇的方案(未示出)為打磨一個或兩個表面或側(cè)面96，102。
本發(fā)明的另一個特征在于所形成的SCP板92被結(jié)構(gòu)，從而纖維30，68均勻地分布在整個板上。已發(fā)現(xiàn)通過較少且更有效地使用纖維，能夠制造出更高強度的板。每一層中纖維相對于漿液體積的體積百分率優(yōu)選大約為漿液層77，80，88，90體積的1％～5％，最好為1.5％～3％。如果希望，外層77，90可具有高于任意內(nèi)層或所有內(nèi)層80，88的體積百分率。
生產(chǎn)線的第2實施例 在獲得理想的板強度時，引入均勻分布在漿液46中的松散纖維的體積百分率是一個重要的因素。因此，希望在加入這些纖維時能夠提高效率。相信圖1所示的系統(tǒng)在某些情況下需要過多量的漿液層來獲得具有足夠纖維體積百分率的SCP板。
因此，在圖13中顯示了一種可選擇的SCP板生產(chǎn)線或系統(tǒng)并通常由130標(biāo)示，其用于制造每一漿液層中均加入較大量纖維的高性能、纖維強化SCP板。在許多情況下，利用該系統(tǒng)能夠在每一板中獲得增大含量的纖維。雖然圖1的系統(tǒng)披露了將單個獨立的纖維層沉積于每一在初始層之后沉積的下一單獨漿液層內(nèi)，但是，生產(chǎn)線130包括使多個獨立的強化纖維層聚集在每一獨立漿液層中以獲得理想的板厚度的工藝。最好，所披露的系統(tǒng)在一次操作中能夠使至少兩個獨立強化纖維層嵌入單獨獨立的漿液層內(nèi)。利用適合的纖維嵌入裝置，使獨立的強化纖維嵌入獨立的漿液層內(nèi)。
更為特別的是，在圖6中，以相同的參考標(biāo)號表示了在系統(tǒng)130使用并與圖1的系統(tǒng)10相同的部件，并且，對這些部件的以上說明被認(rèn)為在此處仍適用。另外，應(yīng)想到根據(jù)圖6描述的設(shè)備可以采用改進的方式與圖1的設(shè)備相結(jié)合或形成一種新的結(jié)構(gòu)。
也應(yīng)想到圖6的系統(tǒng)130可設(shè)置申請日為2006年11月1日、名稱為MULTI-LAYER PROCESS AND APPARTUS FOR PRODUCINGHIGH STRENGTH FOR FIBER-REINFORCED STRUCTURALCEMENTITIOUS PANELS WITH ENHANCED FIBER CONTENT的美國專利申請No.11/591,793(代理人卷號2033.75722/3615A)的上蓋板106。
在替代系統(tǒng)130中，通過使第1層松散、切碎的纖維30沉積在絲網(wǎng)26上，起動SCP板的制造。接著，漿液進料站或漿液進料器44從遠(yuǎn)端混合器47接收漿液46的供給。
應(yīng)想到在該實施例中的混合器47和漿液46與圖1～5的生產(chǎn)線10中使用的混合器和漿液是相同的。
同樣，漿液進料器44也是基本上相同的，其包括用以形成間隙52的計量輥48和支承輥50并具有側(cè)壁54。適合的層的厚度范圍為大約0.05英寸～0.35英寸(0.13～0.9cm)。例如，為了制造標(biāo)準(zhǔn)的3/4英寸(1.9cm)厚的建筑板，在通過本工藝制造的優(yōu)選建筑板中，優(yōu)選4層，并且，特別理想的漿液層厚度小于大約0.25英寸(0.64cm)。
參見圖1A和6，通過位于橫向往復(fù)運動并由纜繩驅(qū)動的液壓驅(qū)動分配器58中的軟管56，將漿液46輸送至進料器46。因此，在橫向往復(fù)運動中，從軟管56流出的漿液注入進料器44內(nèi)以填充由輥48，50和側(cè)壁54限定的儲存器57。因此，計量輥48的轉(zhuǎn)動從儲存器中抽出一層漿液46。
系統(tǒng)130最好設(shè)有上述振動門132，其能夠計量到達沉積或計量輥48上的漿液。通過振動，門132能夠避免在料箱44角落的大量聚集并能提供比在沒有振動情況下提供的漿液層更均勻、更厚的漿液層。
即使在增加了振動門132的情況下，仍以與承載裝置14和承載絲網(wǎng)26運動方向相同的運動“T”方向轉(zhuǎn)動驅(qū)動主計量輥48和支承輥50，其能夠使?jié){液46在相應(yīng)的運動外表面上過早固化的可能性降至最小。
當(dāng)主計量輥48的外表面62上的漿液46朝承載絲網(wǎng)26運動時，設(shè)置上述彈簧偏壓的刮片134，其能夠使?jié){液46與主計量輥48分離并使?jié){液46沉積在運動絲網(wǎng)26上。刮片134為漿液46提供了向下到達承載絲網(wǎng)26的大約1.5英寸內(nèi)的導(dǎo)引路徑，從而允許未破壞的漿液幕層能夠連續(xù)地沉積在絲網(wǎng)或成形線上，這對于制造均質(zhì)板而言是很重要的。
在申請日為2006年11月1日且全文可在本申請中參考使用的名稱為PROCESS AND APPARTUS FOR FEEDING CEMENTITIOUSSLURRY FOR FIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENTPANELS的美國專利申請No.11/555,647(代理人卷號APV31960/3991)中披露了門132與刮片134的其它細(xì)節(jié)。
最好與切碎裝置36相同的第2切碎站或設(shè)備36設(shè)置在進料器44的下游，以便使第2纖維層68沉積在漿液46上。可以從對切碎器66供料的相同支架31對切碎設(shè)備66提供線繩34。但應(yīng)想到可以對每一單獨的切碎裝置提供獨立的支架31。
下面，仍參見圖6，按操作關(guān)系相對于漿液46和生產(chǎn)線130的運動載體14布置通常標(biāo)為136的嵌入裝置，以便使第1，第2纖維層30，68嵌入漿液46內(nèi)。雖然可以采用不同的嵌入裝置，包括但不局限于振動器、羊角滾筒和類似裝置，在優(yōu)選實施例中，嵌入裝置136與嵌入裝置70相類似，不同點在于使相鄰軸138的重疊減小至大約0.5英寸的范圍。另外，還減小盤形件140的數(shù)量，并且，盤形件140大大增厚。另外，在相鄰軸138的相鄰重疊盤形件140之間具有更緊密的距離或者間隙，其數(shù)量級為0.010～0.018英寸，以防止纖維堵塞在相鄰的盤形件之間。
在申請日為2006年11月1日、名稱為EMBEDMENTENT ROLLDEVICE的同時待審的正常轉(zhuǎn)讓的美國專利申請No.11/591,957(Docket 2033.76667/3589A)中可發(fā)現(xiàn)嵌入裝置136的進一步的細(xì)節(jié)，該文獻可參考使用。另外，嵌入裝置136能夠提供與裝置70相同的攪拌作用，其目的在于在漿液46內(nèi)嵌入或充分混合纖維30，68。
如果希望進一步增強纖維30，68在漿液46內(nèi)的嵌入，則在每一嵌入裝置136處，框架12均在操作接近承載絲網(wǎng)14或卷筒紙26之處設(shè)有至少一個振動器141，以使?jié){液46振動。已發(fā)現(xiàn)這種振動能更均勻地使切碎的纖維30，68分布在整個漿液46中。傳統(tǒng)的振動裝置被認(rèn)為適于此項用途。
如圖6所示，為了實現(xiàn)用于每一層漿液46的多層纖維30，68的本系統(tǒng)130，在嵌入裝置136與隨后的漿液進料器箱78之間設(shè)置輔助切碎站142，以便對于每一層漿液46而言，均能夠使纖維30，68在漿液的沉積前后沉積。已發(fā)現(xiàn)這一改進能夠?qū)⒚黠@更多的纖維導(dǎo)入漿液中，因此，能夠提高所形成的SCP板的強度。在最佳實施例中，雖然僅僅顯示了三個，但是，設(shè)置共4層結(jié)合的漿液和纖維來形成SCP板92。
一旦如上所述，沉積了四層嵌入纖維的可固化漿液，最好在框架12上設(shè)置如平整裝置這樣的成形裝置或振動屏板144，以便使板92的上表面96成形或平滑。通過對漿液46施加振動，平整裝置144有助于纖維30，68在整個板92上的分布，并且，能夠提供更均勻的上表面96。平整裝置144包括安裝支架146，固定在安裝支架上的柔性片148，延伸距離達到片148的寬度的加強件149以及最好位于加強件上以使片振動的振動發(fā)生器150。
如上所述，本發(fā)明的一個重要特征在于板92具有多個層77，80，88，90，這些層在凝固時，形成整體式纖維強化墊。假設(shè)如此處所披露和描述的那樣，通過某些理想的參數(shù)控制并在這些參數(shù)內(nèi)保持纖維在每一層中的存在和設(shè)布置，則實際上不能使由本工藝制造的板92脫層。
將兩個獨立的加強纖維層與每一單個獨立的漿液層一起使用能夠提供以下優(yōu)點。首先，將加入漿液層中的纖維總量分為兩個或更多的獨立纖維層能夠減少纖維在每一獨立纖維層中的相應(yīng)量。纖維量在單個獨立的纖維層中的減少能夠提高纖維嵌入漿液層的效率。纖維嵌入效率的改善本身能在纖維與水泥基體之間形成優(yōu)良的界面結(jié)合和機械性相互作用。
隨后，通過使用多個獨立的強化纖維層，能夠?qū)⒋罅康募訌娎w維加入每一漿液層內(nèi)。其原因在于已發(fā)現(xiàn)纖維嵌入漿液層內(nèi)的容易性取決于纖維在獨立纖維層中的總表面面積。當(dāng)獨立纖維層中纖維的量增加時，其使嵌入漿液層中的纖維的表面面積增加，纖維嵌入漿液層中的難度將會增加。已發(fā)現(xiàn)當(dāng)獨立纖維層中纖維的總面積達到臨界值時，纖維幾乎不能嵌入漿液層中。其對能夠成功加入獨立漿液層中的纖維量強加了上限。對于在獨立漿液層中加入的纖維的規(guī)定總量而言，使用多個獨立纖維層能減小每一獨立纖維層中纖維的總面積。這種纖維表面面積的減小(通過使用多個獨立纖維層產(chǎn)生)本身提供了增大能夠成功嵌入獨立漿液層中的纖維的總量的機會。
另外，相對于纖維在板厚度中的分布，多個獨立纖維層的使用允許驚人的靈活性?？梢愿淖儐为毆毩⒗w維層中的纖維量以實現(xiàn)所希望的目的。在存在大量獨立纖維層的情況下，會大大促進“夾層”結(jié)構(gòu)的形成。從制造強度和成本最佳方面考慮，帶有在板表層附近具有大量纖維而在板芯體附近的纖維層中具有少量纖維的纖維層的板結(jié)構(gòu)是特別理想的。
在數(shù)量方面，已對纖維和漿液層的數(shù)量、板中纖維的體積百分率、每一漿液層的厚度以及纖維須條直徑在纖維嵌入效率上的影響進行了研究并將其作為目前系統(tǒng)130的一部分。下面將對在包括兩個獨立纖維層和一個獨立漿液層的情況下，對投影纖維表面面積百分率的數(shù)學(xué)處理進行說明和推導(dǎo)。已發(fā)現(xiàn)如果獨立纖維層的投影纖維表面面積百分率超過數(shù)值1.0，則實際上難以使纖維嵌入漿液層中。雖然在投影纖維表面面積百分率小于1.0時可以嵌入纖維，但是，在投影纖維表面面積百分率小于0.65時，能夠獲得最佳結(jié)果。在投影纖維表面面積百分率范圍為0.65～1.00時，纖維嵌入的效率和容易性會變化并且在0.65時纖維嵌入達到最佳而在1.00時最差。考慮該百分率的另一方式為通過纖維覆蓋大約65％的漿液表面。
假定， Vt＝基本纖維-漿液層的總體積 Vf，l＝總纖維體積/層 Vf1＝基本纖維-漿液層的獨立纖維層1的體積 Vf2＝基本纖維-漿液層的獨立纖維層2的體積 Vs，l＝＝基本纖維-漿液層中的漿液體積 Vf，l＝基本纖維-漿液層中纖維的總體積百分率 df＝單獨纖維須條的直徑 If＝單獨纖維須條的長度 tl＝包括漿液和纖維的單獨層的總厚度 tS.l＝基本纖維-漿液層中漿液層的厚度 Xf＝基本纖維-漿液層中層2纖維體積與層1纖維體積之比 nf，l，nf1，l，nf2，l＝纖維層中纖維的總數(shù)量

為了確定在由一個獨立漿液層和兩個獨立纖維層構(gòu)成的纖維層/漿液層/纖維層的夾層結(jié)構(gòu)中纖維層的投影纖維表面面積百分率，推導(dǎo)得出以下關(guān)系。
假定， 漿液層的體積等于vS.l 層1中纖維的體積等于vf1 層2中纖維的體積等于vf2 基本纖維-漿液層中纖維的總體積百分率等于vf.l 基本纖維-漿液層的總厚度tl 漿液層的厚度等于ts.l 假定， 纖維的總體積(即，層1和層2中的纖維)等于vf.l vf，l＝vf1+vf2 (1) 以及， 假定， 基本纖維-漿液層的總體積，vt＝漿液層的總體積+兩個纖維層的總體積＝ vs，l +vf，l＝vs，l+vf1+vf2 (3) 結(jié)合(1)和(2) 將根據(jù)總纖維體積百分率的基本纖維-漿液層的總纖維體積寫作 vf，l＝vt*Vf，l (5) 因此，可以將層1中的纖維體積寫作 相類似，可以將層2中的纖維體積寫作 假設(shè)纖維具有圓柱形狀，可以按以下方式，從等式6推導(dǎo)出層1纖維的總數(shù)nf1，l 其中，df為纖維須條的直徑，If為纖維須條的長度 相類似，可以按以下方式，從等式7推導(dǎo)出層2纖維的總數(shù)nf2，l 圓柱形纖維的投影表面面積等于其長度與直徑的乘積。因此，可以推導(dǎo)出層1中所有纖維的總投影表面面積，sf1，lp 相類似，可以推導(dǎo)出層2中所有纖維的總投影表面面積，sf2，lp 可以將漿液層ss，lp的投影表面面積寫作 按以下方式限定纖維層1的投影纖維表面面積百分率，Sf1，lp
結(jié)合等式10和12，可以將纖維層1的投影纖維表面面積百分率，Sf1，lp推導(dǎo)成等式(14) 相類似，結(jié)合等式11和12，可以將纖維層2的投影纖維表面面積百分率，Sf2，lp推導(dǎo)成等式(15) 等式14和等式15描述了特征投影纖維表面面積百分率，Sf1，lp和Sf2，lp除了取決于可變化的總體積百分率，vf.l以外，還取決于幾個其它變量。這些變量為纖維須條的直徑、獨立纖維層的厚度以及各個獨立纖維層中的纖維量(比例)。
實驗觀察證明重疊在水泥漿液層上的一纖維網(wǎng)眼層的嵌入效率為參數(shù)“投影纖維表面面積百分率”的函數(shù)。已發(fā)現(xiàn)投影纖維表面面積百分率越小，越易于使纖維層嵌入漿液層內(nèi)。根據(jù)纖維網(wǎng)眼層中開口面積的程度或孔隙率隨投影纖維表面面積百分率減小而增大的事實，能夠解釋良好纖維嵌入率的原因。在存在更大開口面積的情況下，能夠增大漿液經(jīng)纖維網(wǎng)眼層的滲入，其會轉(zhuǎn)變成纖維嵌入效率的提高。
因此，為了實現(xiàn)良好的纖維嵌入效率，目標(biāo)函數(shù)能夠?qū)⒗w維表面面積百分率保持在某一臨界值之下。應(yīng)注意的是通過改變在等式15中出現(xiàn)的一個或多個變量，能夠?qū)⑼队袄w維表面面積百分率調(diào)節(jié)以實現(xiàn)良好的纖維嵌入率。
確定影響投影纖維表面面積百分率的量值的不同變量，并提出了能夠使“投影纖維表面面積百分率”的量值調(diào)節(jié)以實現(xiàn)良好纖維嵌入率的多種方案。這些方案包括改變一個或多個以下變量以保持投影纖維表面面積百分率低于臨界域值不同纖維和漿液層的數(shù)量、不同漿液層的厚度和纖維須條的直徑。
根據(jù)這一基礎(chǔ)性工作，已發(fā)現(xiàn)投影纖維表面面積百分率Sf1，lp的優(yōu)選量值如下 優(yōu)選的投影纖維表面面積百分率， 最優(yōu)選的投影纖維表面面積百分率， 對于設(shè)計板纖維體積百分率，vf，例如每一漿液層中1～5％的百分率纖維體積含量，通過調(diào)節(jié)一個或多個以下變量-不同纖維層的總量、不同漿液層的厚度和纖維須條直徑，能夠?qū)崿F(xiàn)投影纖維表面面積百分率的上述優(yōu)選量值。特別是，對于得出投影纖維表面面積百分率的這些變量的理想范圍如下所述 不同漿液層的厚度，ts，l 不同漿液層的優(yōu)選厚度.ts，l≤0.35英寸 不同漿液層的更優(yōu)選厚度.ts，l≤0.25英寸 不同漿液層的最佳厚度.ts，l≤0.15英寸。
纖維須條直徑，df 優(yōu)選的纖維須條直徑，df≥30特 最佳纖維須條直徑，df≥70特 例子 例1 參見圖1C，SCP板92的碎片由纖維和漿液制成。漿液的水泥部分包括65wt.％的硫酸鈣α半水化合物，22wt.％型III的普通硅酸鹽水泥，12wt.％的硅灰以及1wt.％的熟石灰。漿液的液體部分包括99.19wt.％的水和0.81wt.％的由W.R.Grace and Co制造的ADVACAST超增塑劑。液體水泥的重量比為0.55，團粒(EXTENDOSPHERES SG微球)水泥的重量比為0.445。
利用本系統(tǒng)，根據(jù)當(dāng)前的工藝制造漿液，所述漿液如圖所示，具有四個漿液層77，80，88和90。這種板應(yīng)被認(rèn)為僅僅是示意性的，其中根據(jù)本系統(tǒng)制造的板92可具有一個或多個層。通過使用上述數(shù)學(xué)關(guān)系，漿液層77，80，88和90可具有不同的纖維體積百分率。例如，表層或面層77，90具有5％的指定纖維體積百分率Vf，而內(nèi)層80，88則具有2％的指定纖維體積百分率Vf。其提供的板具有增大的外強度，以及具有較小強度的內(nèi)芯，其在某些用途中是理想的，或者，由于成本原因，可以儲存纖維。應(yīng)想到如層的數(shù)量那樣，纖維體積百分率vf可以在層77，80，88和90之間變化以適應(yīng)應(yīng)用。
另外，在每一漿液層內(nèi)可實現(xiàn)對纖維含量的改進。例如，在纖維體積百分率Vf為5％的情況下，例如，纖維層1可選擇地具有3％的指定漿液體積百分率，纖維層2可選擇地具有2％的指定纖維體積百分率。因此，Xf為3/2。
參見表1，利用圖6的系統(tǒng)并利用相對于上述漿液組成的上述投影纖維側(cè)面面積百分率公式制造板。板的厚度為0.5～0.82英寸。各個漿液層的厚度范圍為0.125～0.205?？偫w維體積百分率Vf范圍為2.75～4.05％。在板1中，如上所述，根據(jù)圖1C，外纖維層1和8具有作為總板體積函數(shù)的較高體積百分率(％)0.75％，對于內(nèi)層而言則為0.43％，并且，投影纖維側(cè)面面積百分率的范圍在外層1和8為0.63％而在內(nèi)層2～7為0.36。相反，板4對于所有纖維層而言，均具有相同的0.50體積百分率％，并且，對于所有的纖維層而言，具有0.42％的近似恒定投影纖維側(cè)面面積百分率。發(fā)現(xiàn)所有的測試板均具有優(yōu)良的纖維嵌入。有意思的是，板1僅具有略低于板4的撓曲強度，分別為3401/3634psi。
在本系統(tǒng)130中，通過增大纖維層的數(shù)量，其中，每一個均具有其自身纖維表面面積百分率，能夠?qū)⒏嗟睦w維添加至每一漿液層并且無需多個漿液層。利用上述工藝，在采用相同數(shù)量的相同直徑的纖維以及更少量的漿液層的情況下，板92可具有與以前的板相同的厚度。因此，所獲得的板92具有多個增大強度的層，但是，由于使用了較低能量和資金的設(shè)備，因此，其制造成本較低。

例2 通過確定添加至漿液的紅色染色示蹤劑完全排出豎立混合腔的滯留之間，以實驗方式確定濕漿液在豎立混合腔的不同實施例中的滯留時間。利用在進入豎立腔時添加至水和粉末漿液的紅色染色示蹤劑進行多項測試，以確定在豎立混合腔中的滯留時間。水泥漿液的組分與例1的上述組分大致相同。
所使用的設(shè)備為用于稱量漿液重量的數(shù)字稱、用以匯集漿液的料筒、用以測量不同時間點的流逝時間的停表?；旌掀髋c在表2～4中列出的三個不同混合腔設(shè)計一起使用，即12英寸混合器、8英寸擴展混合器以及8英寸普通混合器。
8英寸普通混合器為DUO MIX 2000混合器，其與申請日為2006年11月1日、名稱為METHOD FOR WET MIXING CEMENTITIOUSSLURRY FOR FIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENTPANELS的美國專利申請No.11/555,655(代理人卷號APV31962/3993)所披露的圖3A中的混合器相類似，但至少區(qū)別在于其具有更短的豎立混合腔和更小的工作容積，其中，漿液在混合腔中被混合。工作容積為在正常操作中由漿液占據(jù)的混合器的部分。
在申請日為2006年11月1日、名稱為APPARATUS ANDMETHOD FOR WET MIXING CEMENTITIOUS SLURRY FORFIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENT PANELS的美國專利申請No.11/555,655(代理人卷號APV31962/3993)中披露了8英寸擴展混合器。其與8英寸普通混合器的不同至少在于為了提供較大的工作容積而使其豎立腔延伸。
在申請日為2006年11月1日的名稱為APPARATUS ANDMETORD FOR WET MIXING CEMENTITIOUS SLURRY FORFIBER-REINFORCED STRUCTURAL CEMENT PANELS的美國專利申請No.11/555,655(代理人卷號APV31962/3993)中披露了8英寸擴展混合器。其與8英寸普通混合器的不同至少在于為了提供較大的工作容積而使其豎立腔延伸。
在圖4中顯示了12英寸Mixer的類型并且該混合器是本發(fā)明的混合器。其雖然與8英寸混合器共用了某些后端部件，但是，其具有不同的豎立混合腔室以及其它的不同。
在實現(xiàn)并保持6～8英寸(15～20cm)坍落度(slump)的一致漿液流動性之后，以設(shè)定的混合器輸出速度(即60％，最初)將普通磚紅(brick)染料的液體溶劑(示蹤劑)添加至豎立腔。混合器輸出速度與槳葉速度和泵送速度直接相關(guān)。這些混合器具有1～10速度控制器。根本上，設(shè)定1＝大約45RPM，設(shè)定10＝大約260RPM。
在添加染料時開始讀表。記錄首先排出軟管的紅色-染色漿液的時間(T1)。同樣，記錄紅色燃料不再對漿液進行明顯著色的時間(T2)。以不同的泵出速度并再利用所有不同的混合器腔室設(shè)計重復(fù)該工藝。所有時間值都減去以規(guī)定的泵送速度泵送漿液通過特定長度的軟管的時間量。其能有效地消除漿液運動通過軟管的時間并允許在不同的腔室設(shè)計之間實現(xiàn)更準(zhǔn)確的對比。
通過將漿液注入2英寸直徑缸內(nèi)并刮平(screed)漿液的頂部測量坍落度，其中，所述缸為4″高(每一端均開口并且使一端位于平滑表面上)。這樣能夠為每一次測試提供預(yù)定體積的漿液。隨后，立即提升缸，從而漿液沖出缸的開口底端。這一作用形成了圓形的漿液“餅(patty)”。以英寸測量該“餅”的直徑并記錄。更多的流體漿液通常會形成更大直徑的餅。
表2顯示了從添加染料的時間(T0)至首先看到染料的時間(T1)直至不再能看到染料的時間(T2)之前所流逝的時間。不再能看到染料的時間(T2)減去首先可以看到漿液的時間(T1)，獲得總的剩余時間，并且，在表3中顯示了這些值。表4列出了該例子中經(jīng)過的平均滯留時間(排空豎立腔的時間)，其被工作容積所除作為漿液流速。



在表2和3中，英寸表示混合腔的標(biāo)準(zhǔn)OD。8英寸普通混合器為比較例。混合腔的整體長度如下8英寸普通混合器17英寸高，大約5英寸的工作高度(漿液深度)；8英寸擴展混合器25英寸高，大約14英寸的工作高度(漿液深度)；12英寸混合器25英寸高，大約13英寸的工作高度(漿液深度)。
由于相同的馬達驅(qū)動葉輪的槳葉和排放泵，因此，混合器輸出速度表示混合器葉輪的速度以及材料流過混合器的速率。
將8英寸擴展混合器或12英寸混合器的總滯留時間與8英寸普通混合器相比較表明發(fā)現(xiàn)了增大混合器容積會使滯留時間顯著增加(以任意泵送速度(60％，80％或100％))。同樣，首先可以看到染料的時間顯示了從染料(或漿液)進入腔室直至染料(或漿液)首先開始排出混合器所經(jīng)過的時間顯著增加。其有助于確保材料不會進入混合腔并隨后在沒有充分混合的情況下迅速排出。
因此，增大腔室的容積能夠顯著增加水泥漿液在其被首次排出腔室之前必須保持在腔室(進行混合)的時間。另外，采用更大容積的混合器，腔室排空所有以不同時間點進入腔室的漿液之前所經(jīng)過的時間量被顯著增大。這些發(fā)現(xiàn)通過在增大混合時間時注意到的耐壓強度的增大而得以支持。
例3 圖7表示了通過對來自DUO MIX混合器(“Mixer#1”)的軟管的制品與在料斗中進一步混合的來自DUO MIX混合器的軟管的制品(“在料斗中緩慢攪拌的漿液”)以及在具有鉆機混合器的料斗中進一步混合的來自DUO MIX混合器的軟管的制品(“在具有鉆機混合器的料斗中混合的漿液”)相比較所得出的數(shù)據(jù)。第一混合器沒有充分混合漿液。但是，通過額外的混合，卻看到了顯著的效果。
該例子使用了DUO MIX混合器、手動攪拌器(與涂料棒相類似)、具有結(jié)合混合物混合槳葉的手持鉆，5加侖料斗以及停表。從排放軟管收集水泥漿液并采用方法ASTM C109鑄造耐壓方塊。水泥漿液具有與例1的上述大致相同的成分。
特別是，直接從DUO MIX混合器的輸出軟管收集漿液。隨后，采用上述方法ASTM C109，由漿液制造耐壓強度方塊。
之后立即將水泥漿液再次收集在料斗中并利用金屬刮刀手動攪拌1分鐘。隨后，采用上述方法ASTM C109，利用漿液鑄造耐壓強度方塊并對其進行測試以確定耐壓強度。特別是，將來自混合器軟管的水泥漿液泵送至5加侖料斗中，并利用槳葉手動緩慢攪拌水泥漿液。隨后，采用上面提到的方法ASTM C109制造耐壓強度方塊。
在此之后立即再次收集水泥漿液，并且，在此時利用手持鉆機和與混合結(jié)合混合物所用裝置相類似的混合槳葉，對其混合1分鐘。特別是，將來自混合器軟管的水泥漿液泵送至5加侖料斗中，并利用與混合結(jié)合混合物所用裝置相類似的裝有攪拌裝置(混合槳葉)的鉆機對該漿液進行混合。隨后，采用上面提到的方法ASTM C109制造耐壓強度方塊。
在制成后的7，14和28天，測試由直接從DUO MIX混合器的輸出軟管獲得的漿液制造的耐壓強度。對每一時間周期的耐壓強度結(jié)果進行平均計算并在以“直接來自軟管的漿液(Mixer#1)”為標(biāo)題的圖7的表中給出結(jié)果。
在制成后的7，14和28天，測試由已手動混合的漿液制成的方塊的耐壓強度。對每一時間周期的耐壓強度結(jié)果進行平均計算并在以“在料斗中緩慢攪拌的漿液”為標(biāo)題的圖7的表中給出結(jié)果。
在制成后的7，14和28天，測試由通過鉆機混合器混合的漿液制成的方的耐壓強度。對每一時間周期的耐壓強度結(jié)果進行平均計算并在以“在具有鉆機混合器的料斗中混合的漿液”為標(biāo)題的圖7的表中給出結(jié)果。
通過這項調(diào)查所得出的一般性結(jié)論為增大混合能量或混合時間會顯著提高材料耐壓強度(即，板整體性能特征的關(guān)鍵性元素)的改進。
雖然已描述和說明了用于纖維強化建筑水泥板制造的本發(fā)明的漿液進料設(shè)備的特定實施例，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解在不脫離本發(fā)明更廣義的方面以及以下權(quán)利要求限定的發(fā)明的情況下，可以改變和改進本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種濕式混合器，其用于制備輕質(zhì)水泥合成漿液以便在制造強化建筑水泥板中提供用以均勻覆蓋一層纖維的漿液連續(xù)幕層，該混合器包括
豎立定位的混合腔室，其具有用于混合漿液的下部以及上部；
豎直安裝的槳葉，其包括軸和攪龍葉片，至少一個葉片位于混合腔室的下部；
用于驅(qū)動豎直安裝的槳葉的馬達；
螺旋鉆，其在豎立定位的混合腔室的下部上方的入口處，具有與豎立定位的混合腔室的上部連通的排放端，螺旋鉆的排放端的位置用于將干水泥粉末送入混合腔室以使其從螺旋鉆的排放端落至混合腔室的下部；
在豎立定位的混合腔室的下部上方的液體入口，其用于將包括水的液體流送至豎立定位的混合腔室，液體入口的位置應(yīng)能獨立于干水泥粉末，將液體流送入混合腔室內(nèi)，以使其從液體入口落至混合腔室的下部；以及
用于使?jié){液泵出混合腔室的下部的漿液泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合器，其還包括料斗，其用于將包括水泥、燒石膏和混凝料的的干水泥粉末供給至攪龍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合器，其還包括料斗，其用于將包括水泥、石膏和混凝料的的干水泥粉末供給至攪龍，其中，用于供給粉末混合物的料斗用于以重力將粉末混合物直接送入攪龍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合器，其中以大約10～360秒的混合腔室下部中的平均混合滯留時間混合粉末和液體，同時，旋轉(zhuǎn)槳葉對混合腔室中的漿液施加剪切力來混合粉末和水，以便制造出輕質(zhì)水泥合成物的均勻漿液，該漿液具有允許漿液均勻地覆蓋絲網(wǎng)上的厚纖維層的穩(wěn)定性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合器，其中豎立腔室提供大約15秒～大約240秒的平均漿液滯留時間，槳葉的RPM范圍為70RPM～270RPM。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合器，其中液體入口包括在螺旋鉆排放端下方的某一位置處繞腔室周邊設(shè)置的噴嘴。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合器，其中漿液泵為用于從豎立腔室的底部抽出漿液的空腔泵，并且，用于驅(qū)動豎直安裝的槳葉的馬達安裝在豎立腔室的頂部并與空腔泵相連以驅(qū)動空腔泵。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合器，其中在豎立腔室底部的漿液泵由第二馬達驅(qū)動運轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合器，其中槳葉具有延伸達到豎立混合腔室的長度的轉(zhuǎn)動中央軸并具有多個水平葉片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合器，其還包括豎立定位的混合腔室具有電子水平高度控制傳感器，以便檢測漿液在腔室中的水平高度并控制進入混合腔室的干水泥粉末和液體的供給。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合器，其還包括與螺旋鉆配套的重力稱重系統(tǒng)，以根據(jù)每分鐘粉末的恒定預(yù)定重量，控制水泥粉末送入豎立定位的混合腔室的速度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合器，其還包括控制器，其用于控制與螺旋鉆配套的重力稱重系統(tǒng)，以根據(jù)每分鐘粉末的恒定預(yù)定重量控制水泥粉末送入豎立定位的混合腔室的速度，并控制朝豎立混合全腔室的水流速度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合器，其中槳葉具有多個槳葉葉片，其包括多個水平葉片以及一中央軸，該中央軸延伸達到豎直定位的混合腔室的長度。
14.一種用于制備輕質(zhì)水泥合成漿液的方法，其中，能夠以連續(xù)的幕層供給所述漿液以便在制造強化建筑水泥板中均勻覆蓋厚纖維層，該方法包括
從料斗將包括水泥、石膏和混凝料的干水泥粉末送入具有水平安裝的螺旋鉆的水平粉末混合器內(nèi)；
將干水泥粉末混合物從螺旋鉆排入豎直定位的混合腔室的上部，該混合腔室裝有繞槳葉中央豎立軸轉(zhuǎn)動的槳葉；
使干水泥粉末混合物從豎直定位的混合腔室的上部落至豎直定位的混合腔室的下部；
獨立于干水泥粉末，經(jīng)多個入口，將包括水的液體流送入豎直定位的混合腔室內(nèi)；
使液體流從豎直定位的混合腔室的上部落至豎直定位的混合腔室的下部，以便液體流在裝有槳葉混合器的腔室下部中與粉末接觸；
在豎直定位的混合腔室的下部，混合水和粉末；并且
將漿液泵送至漿液料箱內(nèi)，以便在板的生產(chǎn)線中，使?jié){液作為連續(xù)的幕層沉積在絲網(wǎng)上的厚纖維層上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中以大約10～360秒的混合腔室下部中的平均混合滯留時間混合粉末和液體，同時，旋轉(zhuǎn)槳葉對混合腔室中的漿液施加剪切力來混合粉末和水，以便制造出輕質(zhì)水泥合成物的均勻漿液，該漿液具有允許漿液均勻地覆蓋絲網(wǎng)上的厚纖維層以制造纖維強化建筑水泥板的穩(wěn)定性。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中豎立腔室提供大約15秒～大約240秒的平均漿液滯留時間，槳葉的RPM范圍為70RPM～270RPM。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中通過空腔泵，從豎立腔室的底部抽出漿液，所述空腔泵由安裝在豎立定位的混合腔室頂部上的馬達驅(qū)動運轉(zhuǎn)，以使槳葉的中央軸也轉(zhuǎn)動。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中槳葉具有包括多個水平葉片的多個槳葉葉片以及延伸達到豎立混合腔室的長度的轉(zhuǎn)動中央軸。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中通過連續(xù)監(jiān)測粉末和水的漿液在混合腔室中的水平高度的電子水平高度控制傳感器，控制進入豎立定位的混合腔室的粉末和液體的供給。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中與螺旋鉆配套的重力稱重系統(tǒng)，根據(jù)每分鐘粉末的恒定預(yù)定重量，控制水泥粉末送入豎立定位的混合腔室的速度。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中干水泥粉末包括反應(yīng)粉末部分以及可選擇的輕質(zhì)纖維部分，其中，反應(yīng)部分包括按干重計算，35～75wt％的硫酸鈣α半水化合物、20～55wt％的水凝水泥，0.2～3.5wt％的石灰以及5～25wt％的活性火山灰。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中干水泥粉末包括反應(yīng)粉末部分以及可選擇的輕質(zhì)纖維部分，其中，反應(yīng)部分包括按干重計算，35～75wt％的硫酸鈣α半水化合物、20～55wt％的普通硅酸鹽水泥，0.2～3.5wt％的石灰以及5～25wt％的活性火山灰。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中按干重計算，干水泥粉末包括按重量計算20～55％的輕質(zhì)填料顆粒。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中變速馬達控制螺旋鉆以控制粉末對豎立定位的混合腔室的供給。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中通過由豎直安裝的攪龍葉片的中央軸驅(qū)動的空腔泵，從豎立定位的混合腔室的底部泵送漿液，所述中央軸本身由安裝豎立定位的混合腔室頂部的馬達驅(qū)動工作。
全文摘要
一種濕式混合器及其使用方法，該混合器具有用于形成水泥漿液和水的濕漿液的豎立混合腔室(165)。豎立混合腔室被設(shè)計成能提供所要求量的混合，以便在允許漿液充分供給以確保相關(guān)水泥板生產(chǎn)線(10)的連續(xù)操作的混合滯留時間內(nèi)提供充分混合的均勻薄漿液。還披露了重力供給(160)，其無需對粉末和水進行預(yù)混合，就能將水泥粉末和水獨立供給至腔室的漿液混合區(qū)。
文檔編號B28C5/16GK101616780SQ200780049040
公開日2009年12月30日 申請日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月1日
發(fā)明者威廉·A·弗蘭克, 勞埃德·M·喬治, 尤金·斯科特·斯蒂文德 申請人:美國石膏公司