JP2014511115A - スラリー分配システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

連続生産プロセスで使用するスラリー分配器（１００）は、注入口開口部（１０２）と、注入口開口部（１０２）にて供給されたスラリーの流れを受け入れるように構成された形成ダクト（１１２）とを含む。形成ダクト（１１２）は、スラリーの流れを向け直すように構成された放物線状のガイド表面を有する。形成ダクト（１１２）と流体的に連通する流出口開口部（１０４）は、スラリー分配器（１００）からのスラリーの流れを放出するように構成される。
【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
この特許出願は、「スラリー分配器、システム、およびそれを用いるためのおよび方法」と題して２０１０年１２月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／４２８，７０６号、「スラリー分配システムおよび方法」と題して２０１０年１２月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／４２８，７３６号、および「スラリー分配器、システム、それを使用する方法、およびそれを製作する方法」と題して２０１１年１０月２４日に出願された米国仮特許出願第６１／５５０，８２７号に対する優先権の利益を主張し、その各々は、その全体がこの参考文献として本明細書に援用される。

本開示は、連続ボードの製造プロセスに関し、特に、水性石膏スラリーの分配のための装置、システム、および方法に関する。

典型的な連続石膏製造プロセス（例えばウォールボードを製造するために用いられるものなどのプロセス）において、水、焼石膏（すなわちスタッコ）および他の添加剤を、所望の通り組み合せ、ピンミキサにおいて混合する。乾燥したボード密度を制御するためにミキサ内に、またはミキサの外部に、水性発泡体を注入することができる。スタッコは、硫酸カルシウム半水化物および／または硫酸カルシウム硬石膏の形式である。コンベア上を移動する、連続的に前進するペーパーウェブ上に、スラリーを堆積させる。カバーシート材料の第２のウェブがスラリーを覆うために加えられる前に、カバーシート材料の前進ウェブ上にスラリーを散布し、且つ所望の厚さを取得するために、従来の形成ステーションなどにおいて形成される連続ウォールボードのプレフォームのサンドイッチ構造を形成することを可能にする。焼石膏は、プレフォーム内の水と反応し、コンベアが製造ラインの下方へプレフォームを移動するようにセットされる。プレフォームは、プレフォームが十分にセットされたラインに沿った地点にてセグメントに切断され、反転され、過剰水を取り払うために（例えばキルン内で）乾燥され、所望の寸法の最終的なウォールボード製品を供給するために処理される。

混合されるスタッコに対する水の重量比率は、当該技術分野において「水対スタッコ比（ｗａｔｅｒ−ｓｔｕｃｃｏ ｒａｔｉｏ）」（ＷＳＲ）と呼ばれる。連続ウォールボードの生産プロセス産業において、生産効率を向上させるために、例えば最終生産物を乾燥させるのに必要とするエネルギーの削減によって、ＷＳＲを低減することが強く所望される。しかしながら、ＷＳＲの低減は容易には達成できない。例えば、より高い含水量を有するスラリー組成物は、より低い粘性率を有する。より低い粘性は、それが形成ステーションに向かって進むように、カバーシートウェブの幅方向にスラリーを散布することを支援することができる。

石膏壁用ボードの製造に関連するいくつかの運用上の課題に取り組むための従来の装置および方法は、同一出願人による米国特許第５，６８３，６３５号明細書、米国特許第５，６４３，５１０号明細書、米国特許第６，４９４，６０９号明細書、米国特許第６，８７４，９３０号明細書、米国特許第７，００７，９１４号明細書、および米国特許第７，２９６，９１９号明細書において開示され、これらの文献は、参考文献として本明細書に援用される。

１つの態様において、本開示は、注入口開口部と、注入口開口部に供給されたスラリーの流れを受け入れるように構成された形成ダクトとを含む連続生産プロセスにて使用するためのスラリー分配器を記載する。形成ダクトは、スラリーの流れを向け直すように構成された放物線状のガイド表面を有する。形成ダクトと流体的に連通する流出口開口部は、スラリーの流れを受け入れるように構成される。

いくつかの実施形態において、連続生産プロセスにて使用するためのスラリー分配器は、注入口開口部の境界を定める入口区間と、注入口開口部と流体連通する形成ダクトと、形成ダクトと流体連通する流出口開口部の境界を定める流出口とを含む。形成ダクトは、注入口開口部から形成ダクトを通じて流出口開口部に移動するスラリーの流れを、注入口方向から流出口方向に向け直すように構成された放物線状のガイド表面を含む。

別の態様において、本開示は、前進ウェブにスラリーを供給する方法を記載する。本方法は、前進ウェブの流出口開口部へのスラリーの流れを向け直すように構成された放物線状のガイド表面をもつ形成ダクトを有するスラリー分配器の注入口を通じて水性石膏スラリーの流れを通すステップを含む。水性石膏スラリーの流れは、流出口を通じて放出される。

いくつかの実施形態において、前進ウェブにスラリーを供給する方法を提供する。水性石膏スラリーの流れは、放物線状のガイド表面がスラリー分配器の流出口開口部へのスラリーの流れを注入口流れ方向から流出口流れ方向に向け直すように、注入口流れ方向に放物線状のガイド表面をもつ形成ダクトを有するスラリー分配器の注入口を通じて通過される。水性石膏スラリーの流れは、カバーシート材料の前進ウェブ上の流出口流れ方向の流出口から放出される。

さらに別の態様において、本開示は、石膏スラリーの混合および調合アセンブリを記載する。本アセンブリは、水性石膏スラリーを形成するために水と焼石膏とを撹拌するように構成された石膏スラリーミキサを含む。スラリー分配器は、石膏スラリーミキサと流体的に連通し、石膏スラリーミキサからの水性石膏スラリーの流れを受け入れ、かつ前進ウェブ上に水性石膏スラリーの流れを分配するように構成される。スラリー分配器は、注入口開口部と、注入口開口部に供給される水性石膏スラリーの流れを受け入れるように構成された形成ダクトとを含む。形成ダクトは、水性石膏スラリーの流れを向け直すように構成された放物線状のガイド表面を有する。形成ダクトと流体的に連通する流出口開口部は、水性石膏スラリーの流れを受け入れるように構成される。

いくつかの実施形態において、石膏スラリー混合および調合アセンブリは、水性焼石膏スラリーを形成するために水と焼石膏とを撹拌するように構成されたミキサと、ミキサと流体的に連通するスラリー分配器とを含む。スラリー分配器は、注入口開口部の境界を定め、水性焼石膏スラリーの流れを受け入れるように構成された入口区間と、注入口開口部と流体的に連通する形成ダクトと、形成ダクトと流体的に連通する流出口開口部の境界を定め、スラリー分配器からの水性焼石膏スラリーの流れを放出するように構成された流出口とを含む。形成ダクトは、約４５度から約１５０度までの範囲内の方向角の変化によって、注入口開口部から形成ダクトを通じて流出口開口部に移動する水性焼石膏スラリーの流れを、注入口方向から流出口方向に向け直すように構成された放物線状のガイド表面を含む。

本開示によるスラリー分配器を含む、石膏スラリーの混合および調合アセンブリの１つの実施形態の透視図である。 図１のスラリー分配器の平面図である。 図１のスラリー分配器の右側正面図である。 図１のスラリー分配器の左側正面図である。 本開示によるスラリー分配器の別の実施形態の断面的な平面図である。 様々な流出口開口部の形状を図示する、本開示によるスラリー分配器に用いるのに適した流出口開口部の断片的な正面図である。 様々な流出口開口部の形状を図示する、本開示によるスラリー分配器に用いるのに適した流出口開口部の断片的な正面図である。 様々な流出口開口部の形状を図示する、本開示によるスラリー分配器に用いるのに適した流出口開口部の断片的な正面図である。 流出口開口部に取り付けられたプロファイリングシステムの１つの実施形態を図示する、本開示によるスラリー分配器の断片的な正面図である。

本開示は、ウォールボード製造プロセスなどの連続生産プロセスの間にコンベア上の移動する前進ウェブ（例えば、紙またはマット）上に水性石膏を分配するための分配システムに関する。本開示のスラリー分配システムは、現行のＷＳＲにおけるスラリー、または相対的に低いＷＳＲ（したがって相対的に高い粘性率）を有するスラリーのためのより広い散布を達成することを目的とする。概して、開示のシステムおよび方法は、低いＷＳＲまたは特殊な調合物による相対的に高粘性を有するスラリーに適している。以下に図示され記載されるような分配システムを用いてスラリーを送って分配することによって、散布を制御する。後続する説明において、１つの実施形態および対応する特徴と同一または同様である実施形態に関して図示され記載される特徴および構造、および別の実施形態の構造を、簡潔にするために同一の参照符号によって示す。

本開示の原理により構成されたスラリー分配器の実施形態は、好ましくは、典型的なＷＳＲからより低いＷＳＲを有するスラリーを用いてシステムがウォールボードを製作することを可能にすることを支援するための既存のウォールボード製造システムにおけるレトロフィットとしての構成することができる。スラリー分配器は、当該技術分野において周知であるゲート・キャ二スター・ブート（ｇａｔｅ−ｃａｎｉｓｔｅｒ−ｂｏｏｔ）設備または特許文献３〜６に記載されるような設備の形式などの従来の排出ダクトからの構成部品とともに用いることができる。例えば、スラリー分配器１００は、従来の単一または複数のブランチのブートに置き換えることができるし、または、その代わりに、１つ以上のミキサ流出口ダクトに取り付けられてもよい。

図１は、石膏スラリーミキサ３０４およびスラリー分配器１００を含む、石膏スラリー混合および調合アセンブリ５０の１つの実施形態の透視図である。スラリー分配器１００は、ミキサ３０４からの水性焼石膏スラリーの連続流を供給する当該技術分野において周知の従来の石膏スラリーミキサ３０４（例えばピンミキサ）の排出ダクト３０２の一部を備える（または排出ダクト３０２として作用する）ことができるタイプである。

石膏スラリーミキサ３０４は、水性焼石膏スラリーを形成するために水および焼石膏を撹拌するように構成される。任意の適当なミキサをスラリー分配器１００とともに用いることができることが想定される。様々な実施形態において、ミキサ３０４を、上方に並んで配置することができるし、または製造ラインを備える形成テーブル／コンベアから距離をおいて配置することができる。

スラリー分配器１００は、石膏スラリーミキサ３０４と流体的に連通し、石膏スラリーミキサ３０４からの水性石膏スラリーの流れを受け入れ、かつ前進ウェブ３０６上に水性石膏スラリーの流れを分配するように構成される。図示する実施形態において、送出導管３０３は、石膏スラリーミキサ３０４とスラリー分配器１００との間に配置され、石膏スラリーミキサ３０４とスラリー分配器１００と流体的に連通する。

スラリー分配器１００は、水性石膏スラリーの流れを制御するために送出導管３０３に連結された１つ以上の流れ変更部品（ｆｌｏｗ−ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）３０８の下流に接続することができる。好適な流れ変更部品の例は、例えば特許文献３〜６に記載されたものを含む、ボリュームレストリクタ、減圧弁、コンストリクターバルブ、およびキャ二スターなどを含む。

水性発泡体供給ダクト３１２は、石膏スラリーミキサ３０４および送出導管３０３の少なくとも１つと流体的に連通することができる。供給源３１０からの水性発泡体は、ミキサ３０４の下流の任意の好適な位置にて発泡体ダクト３１２を通じて構成材料に追加することができる、および／または、スラリー分配器１００に供給される泡立った石膏スラリー３１４を形成するためにミキサ３０４自身内に追加することができる。

泡立った石膏スラリーがセットされて乾燥させられるとき、スラリー内に分散した発泡体は、ウォールボードの総合密度を引き下げるために作用するエアーボイドをその中に生成する。発泡体の量および／または発泡体における空気の量は、結果として生じるウォールボード製品が所望の重量範囲内にあるに、乾燥したボード密度を調整するために変更することができる。

任意の好適な泡立て剤を用いることができる。好ましくは、水性発泡体は、泡立て剤と水との混合物の流れが泡発生器に対して向けられる、連続する方式において生成され、結果として得られる水性発泡体の流れは、生成器を離れて、焼石膏スラリーに向けられて混合される。好適な泡立て剤のいくつかの例は、例えば、特許文献１および２に記載される。

当業者が十分に理解するように、カバーシート材料のウェブの一方または両方は、ウェブの領域上の当該技術分野において大抵の場合スキムコートと呼ばれる（コアを含む石膏スラリーに関連する）石膏スラリーの非常に薄く相対的に緻密の層、および／または、必要に応じてハードエッジを生成するためにウェブのエッジにて石膏スラリーの少なくとも１つのより緻密の流れにより前もって処理することができる。そのために、ミキサ３０４は、スラリー分配器１００に対して送り出された水性焼石膏スラリーの流れよりも相対的に緻密である緻密水性焼石膏スラリーの流れ（すなわち「フェース・スキムコート／ハードエッジストリーム」（ｆａｃｅ ｓｋｉｍ ｃｏａｔ／ｈａｒｄ ｅｄｇｅ ｓｔｒｅａｍ））を堆積させるように構成された第１の補助ダクトを含むことができる。第１の補助ダクトは、カバーシート材料の前進ウェブ３０６に対してスキムコート層を加え、且つ当該技術分野において周知である移動ウェブの幅未満であるローラの幅により移動ウェブ３０６の周囲におけるハードエッジの境界を定めるように構成されるスキムコートローラの上流（それ自体スラリー分配器１００の上流）にカバーシート材料の前進ウェブ３０６上にフェース・スキムコート／ハードエッジストリームを堆積させることができる。ハードエッジは、ウェブ３０６に対して緻密層を加えるために用いられるローラの端部の周囲で緻密スラリーの一部を向けることによって、薄い緻密層を形成するのと同じ緻密スラリーから形成することができる。

ミキサ３０４は、また、スラリー分配器１００に対して送り出された水性焼石膏スラリーの流れよりも相対的に緻密の緻密水性焼石膏スラリーの流れ（すなわち「バック・スキムコートストリーム」（ｂａｃｋ ｓｋｉｍ ｃｏａｔ ｓｔｒｅａｍ））を堆積させるように構成された第２の補助ダクトを含むことができる。第２の補助ダクトは、当該技術分野において周知であるカバーシート材料の第２の移動ウェブに対してスキムコート層を加えるように構成されるスキムコートローラの（第２のウェブの移動方向の）上り方向のカバーシート材料の第２の移動ウェブ上にバック・スキムコートストリームを堆積させることができる。第２のウェブは、スラリーを覆い、かつ連続ウォールボードプレフォームのサンドイッチ構造を形成するために用いることができる。

他の実施形態において、カバーシート材料の前進ウェブ３０６に対して１つ以上の個別のエッジ流れを送り出すために、個別の補助ダクトをミキサ３０４に接続することができる。スラリー内の発泡体を機械的に分解するによって、および／または、好適な消泡剤の使用を通じて発泡体を化学的に分解することなどによって、スラリーをより緻密にそこに作ることを支援するために、（補助ミキサなどの）他の好適な機器を補助ダクト内に備えることができる。

図１に図示する実施形態において、スラリー分配器１００は、スラリー注入口開口部１０２と、スラリー流出口開口部１０４と、注入口開口部１０２に供給されるスラリーの流れを受け入れるように構成された、形成ダクト（ｓｈａｐｅｄ ｄｕｃｔ）１１２とを含む。形成ダクト１１２は、幅方向５３と実質的に平行である注入口流れ方向５２からのスラリーの流れを、縦方向５５と実質的に平行で、注入口流れ方向５２に対して実質的に垂直である流出口流れ方向５４に向け直すように構成された放物線状のガイド表面２２０を有する。流出口開口部１０４は、形成ダクト１１２と流体的に連通し、ダクト１１２からのスラリーの流れを受け入れ、且つ縦方向に沿って前進するウェブ３０６の上の流出口流れ方向５４に沿ってスラリー分配器１００からスラリーを放出するように構成される。

スラリー注入口１０２は、中空で概して直線状で円柱状の入口区間１０６の端部に形成される。図３および図４に最も良く示すように、概して直線状の入口区域１０６は、円形から矩形断面への遷移区間１１０を含む連結区間１０８に接続される。図示する実施形態において、傾斜および形成ダクト１１２は、概して長方形断面を有し、遷移区間１１０に接続される。別の実施形態において、形成ダクト１１２は、さらに別の実施形態において、ダクトの内壁および外壁の高さが異なる、概して台形の断面を有してもよく、スラリー分配器１００の構成部品は、異なる形状をもつことができる。

ダクト１１２は、流出口開口部１０４の境界を定める、調整可能な流出口フレーム１１４をさらに含む。図示するように、流出口フレーム１１４は、概して矩形であるが、ダクト１１２の形状と一致する他の形状を用いてもよい。

したがって、形成ダクト１１２は、入口区間１０６に流体的に接続され、それによって注入口開口部１０２と流出口開口部１０４との間の流体的連通を提供するために流出口開口部１０４を形成し、その結果、注入口開口部１０２に入るスラリーの流れは、円柱状の入口区間１０６、連結区間１０８、遷移区間１１０、および形成ダクト１１２を通って進み、流出口開口部１０４を通ってスラリー分配器１００から放出される。

ダクト１１２は、放物線状のガイド表面２２０の境界を定める、概して矩形断面且つ概して曲線状の外壁を有する。曲線状または放物線状のガイド表面２２０は、注入口開口部１０２を通ってスラリー分配器１００に入るスラリーの流れが、流出口開口部１０４を通って出る前に方向角θの変更によって向け直されるように構成される。例えば、図示する実施形態において、スラリーの流れは、幅方向５３に沿った注入口流れ方向５２から、縦軸５７のまわりの約９０度の方向角θを通って、縦方向５５に沿った流出口流れ方向５４に向け直される。いくつかの実施形態において、スラリーの流れは、注入口流れ方向５２から、約４５度〜約１５０度の範囲内の縦軸５７のまわりの方向角θの変更を通じて、流出口流れ方向５４に向け直すことができる。

いくつかの実施形態において、流出口流れ方向は、カバーシート材料の前進ウェブ３０６を移送するシステムの縦方向５５および横の幅方向５３によって境界を定められる面５６と実質的に平行である。他の実施形態において、注入口流れ方向５２および流出口流れ方向は、両方ともカバーシート材料の前進ウェブ３０６を移送するシステムの縦方向５５および横の幅方向５３によって境界を定められる面５６と実質的に平行である。いくつかの実施形態において、スラリー流出口開口部１０４は、縦方向５５および横の幅方向５３によって境界を定められる面５６と実質的に平行になり得る。いくつかの実施形態において、スラリー分配器は、幅方向５３のまわりを回転することによって実質的な流れの向け直しを経ずに、スラリーの流れが注入口流れ方向５２から流出口流れ方向５４にスラリー分配器において向け直されるように、形成テーブルに対して構成され配置され得る。いくつかの実施形態において、スラリー分配器は、形成テーブルに対するスラリーの流れが、幅方向５３におけるその移動の少なくとも約２５パーセントを有する速度分布を含む注入口流れ方向５２から、縦方向５５におけるその移動の少なくとも約８０パーセントを有する速度分布を含む流出口流れ方向５４に、スラリー分配器において向け直されるように構成され配置され得る。

いくつかの実施形態において、スラリー分配器は、約４５度以下の角度にわたって幅方向５３のまわりで回転することによってスラリーを向け直すことによって、スラリーの流れが、注入口流れ方向５２から流出口流れ方向５４に、スラリー分配器において向け直されるように、形成テーブルに対して構成され配置され得る。このような回転は、スラリー注入口開口部１０２および注入口流れ方向５２が、機械軸５５、機械横断軸５３、および機械軸５５および機械横断軸５３に対して相互に垂直である縦軸５７によって形成される面５６に対する垂直オフセット角度ωで配置されるように、スラリー分配器を構成するによって、いくつかの実施形態において達成することができる。実施形態において、スラリー注入口開口部１０２および注入口流れ方向５２は、スラリーの流れが、機械軸５５のまわりで向け直され、注入口流れ方向５２から流出口流れ方向５４に、スラリー分配器における縦軸５７に沿って移動するように、０から約６０度までの範囲内の垂直オフセット角度ωで配置され得る。実施形態において、入口区間１０６、連結区間１０８、遷移区間１１０、および形成ダクト１１２のうちの少なくとも１つは、機械軸５５のまわり、および縦軸５７に沿った、スラリーの向け直しを容易にするように構成され得る。実施形態において、スラリーの流れは、注入口流れ方向５２から、垂直オフセット角度ωに対して実質的に垂直な軸および／または約４５度から約１５０度の範囲内の他の１つ以上の回転機械横断軸のまわりの方向角θの変更を通じて、流出口流れ方向５４が縦方向５５と概して整列するように、流出口流れ方向５４に、向け直すことができる。

ダクト１１２は、スラリーがダクト１１２を通過するにつれて、スラリーの流れが減速させられるように、注入口開口部１０２からの流出口開口部１０４への方向２２１において増加する流れ断面積（ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｆｌｏｗ ａｒｅａ）を有する。図示する実施形態において、例えば、スラリー分配器１００の断面積は、注入口１０２に対して流出口１０４において約３４０％増加するが、但し、任意の好適な変様も想定される。他の実施形態において、流出口１０４に対する注入口１０２の断面積の比は、製造ラインの速度、分配器１００によって分配されるスラリーの粘性率、分配器１００により作られるボード製品の幅などを含む１つ以上の要素に基づいて変更することができる。

動作の間に、スラリーの流れは、ミキサ３０４からスラリー注入口１０２にて提供される。スラリーの流れは、スラリー出口１０４を通って出る前に、様々な分配器区間１０６、１０８、１１２の内面部分を通過する。スラリー分配器１００の断面積は、注入口１０２から流出口１０４までスラリー経路に沿って、スラリー経路を通過するスラリーの流れが、流出口１０４を出る前に減速するように、段階的に増加する。スラリー３１４は、スラリー分配器１００からカバーシート材料の前進ウェブ３０６上に堆積され、カバーシート材料の第２のウェブは、壁ボードプレフォームを形成するために堆積したスラリー上に加えられる。当業者が十分に理解するように、ボード製品は、それが設置された後に、前進ウェブ３０６がボードの「フェースライナ（ｆａｃｅ ｌｉｎｅｒ）」として機能するように、典型的には「下向きに（ｆａｃｅ ｄｏｗｎ）」形成される。

分配器１００の使用によって、遷移区間１１０および形成ダクト１１２の適切な成形を通じてスラリーの減速および方向性の操作は、流出口１０４にて低減された空気スラリーの分離（ａｉｒ−ｓｌｕｒｒｙ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）および許容でき且つ制御可能な材料分配による低ＷＳＲを有する、より粘着性のスラリーの使用を可能にする。本明細書で用いられるように、スラリーの空気分離は、スラリー内に空気ポケットを形成する状態（それは、スラリーの内部に高圧および低圧エリアをもたらす場合があり、完成品における好ましくない密度差に帰着するかもしれない）を記述するのが目的である。

図５を参照すると、０．７５インチ（１．９ｃｍ）の厚さを有する壁ボードの製造のための構成されたスラリー分配器２００の１つの実施形態の断面を示す。図示する実施形態において、注入口開口部１０２は、３インチの径２０２を有する円形である。注入口１０２は、約６インチの長さ２０４を有する円錐台形状を有する。注入口１０２の径は、注入口の径２０２から、図示する実施形態において約４インチである拡大した径２０６まで増加する。連結区間１０８は、約６インチの直線状の円筒断面２１０を含む、約１８インチの全長２０８を有する。この実施形態において、長さ２０４、２１０を有する組み合わせた直線状の区間は、スラリーにおける開口部１０２の上流の機器によってもたらされるいかなる方向性の不均衡も減衰することができるように、注入口１０２の径２０２の約４倍である。

遷移区間１１０において、スラリー分配器２００の断面は、注入口１０２から流出口１０４への流れ方向に、円形から概して矩形に段階的に変化する。遷移区間１１０は、少なくとも長さ２０８の一部に沿った外部の直線状の壁２４０によって、および弯曲２１２の内側半径（それは図示する実施形態において約１３インチである）を有する内部の湾曲壁２４２によって、少なくとも部分的に境界を定められる。この地点において、スラリー分配器２００の断面積は、注入口開口部１０２に対して約７０％増加している。遷移区間１１２の注入口部分は、約１インチの高さ２１４（図３を参照）および（図１におけるウェブ３０６の移動の方向で概して測定された）約１２インチの幅２１６をもつ、概して矩形の断面形状を有する。図５に示すように、開口部１０４の幅２１８は、放物線状のガイド表面２２０を露出するのに十分に広い。

遷移区間１１０は、スラリー流れの流れ方向を約９０度で向け直す形成ダクト１１２に接続される。図３および図４に最も良く示すように、ダクト１１２は、スラリーが流出口１０４に接近するにつれて、その幅が約２４インチの出口幅２１８まで変化する概して矩形断面を有する。十分に理解され得るように、スラリー分配器２００の断面積は、ダクト１１２に沿って２倍になる。

ダクト１１２は、外部の湾曲壁または放物線状のガイド表面２２０によって、および弯曲をもつ内部の傾斜壁２２２によって、少なくとも部分的に境界を定められる。曲線状または放物線状のガイド表面２２０は、注入口方向２５０から出口方向２５２に、スラリーの流れを向け直すように構成される。例えば、スラリーの流れは、注入口方向２５０および出口方向２５２が互いに概して垂直で、約９０度の角度の境界を定めるように向け直すことができる。

外部の湾曲壁または放物線状のガイド表面２２０は、は図示する実施形態において形状Ａｘ２＋Ｂの放物線によって境界を定められる、図５に示す断面の面において概して放物形を有する。別の実施形態において、外壁２２０の形状に高次曲線を用いてもよい。または、その代わりに、壁２２０は、概して湾曲壁の境界をまとめて定めるために、それらの端部にて配置された直線状または線形の区間から構成される概して曲線状の形状を有してもよい。さらに、外壁の比形態係数を定めるために用いるパラメータは、スラリー分配器が使用される処理の特定のオペレーティングパラメータに依存され得る。例えば、外壁の特定形状を決定する場合に考慮してもよいパラメータは、用いるスラリーの粘性率、製造ラインの速度、スラリー堆積の質量または流量、スラリー密度、およびその他同種のものを含む。図示する実施形態において、ダクト１１２との遷移区間１１０の外部の交点に位置する地点２２７に一致する原点により、Ａ＝０．０３およびＢ＝−１９．９５である。流出口開口部１０４の幅２１８は、放物線状のガイド表面２２０の実質的な部分に整列され、ガイド表面２２０の実質的な部分を露出するように構成される。

図５に示すように、スラリーは、所定の速度分布を有する流出口開口部１０４を介してスラリーがスラリー分配器２００を出るように、放物線状のガイド表面２２０によって向け直され得る例えば、スラリーは、流出口開口部１０４の幅２１８にわたって実質的に等速度を有することができる。湾曲ガイド面２２０および／または流出口開口部１０４の形状は、スラリーのための所望の散布パターンを実現する速度分布を調整するために変更され得る。

内部の傾斜壁２２２は、流出口開口部１０４によって境界を定められた流出口面に対して鈍角２２８にて延伸する。図示する実施形態において、内部の傾斜壁２２２は、図５に示すような約１４．４インチの長さ２２６を有し、流出口１０４の外周によって境界を定められた面に対して約１１２．６度の鈍角２２８で配置される。

図５のスラリー分配器２００は、内部の傾斜壁２２２内に形成された隙間２３２を通ってダクト１１２の内部に流体的に接続される二次的なスラリー注入口２３０を含む。第２の注入口開口部２３２は、形成ダクト１１２と流体的に連通する。動作の間に、スラリー注入口２０２を通って供給されるスラリーの流れを増強するために、特に、広い幅の製品、高ＷＳＲ、または製造におけるより速いライン速度のために構成された実施形態用に、二次的なスラリー注入口２３０を通って、スラリーの付加的な流れを供給してもよい。

形成ダクト１１２と流体的に連通する第２の注入口開口部２３２を含むスラリー分配器の実施形態において（図５を参照）、スラリー分配器２００の第２の注入口２３２は、石膏スラリーミキサ３０４と流体的に連通して配置され、且つ水性石膏スラリーの第２の流れをミキサ３０４から受け入れるように構成され得る。このような実施形態において、ミキサ３０４およびスラリー分配器２００の主注入口１０２を接続する送出導管３０３は、水性石膏スラリーの二次流れを第２の注入口開口部２３２に供給する１つ以上のブランチを含むことができる。さらに他の実施形態において、補助の送出導管は、ミキサ３０４とスラリー分配器２００の第２の注入口開口部２３２との間に供給することができる。

スラリー分配器を通過するスラリーの減速およびフロー成形は、スラリー内の空気分離を抑止するのを支援する際に有効であるが、スラリー分配器１００、２００の追加機能を、連続生産プロセスにおいて散布器の流出口を出た後のスラリーの分配を向上させるために用いてもよい。図示する実施形態において、スラリー分配器１００および２００を、所望の形状を形成することができる、可塑的に形成可能または変形可能な材料で作ることができる。これらの形状は維持することができるし、物質の可塑性の成形特性は、散布器の動作の間に散布器のある断面の所望の形状を保持することができることを保証するように構成されてもよい。したがって、散布器の断面を形成するために異なる装置または形成金型を用いてもよいし、または、その代わりに、反復プロセスを用いて散布器を手動で形成してもよい。

図示する実施形態において、分配器１００、２００は、散布器の一部（例えば開口部１０４を取り巻くフレーム１１４）の形成を可能にする鋼材などの薄板金で作られる。フレーム１１４の形成は、オペレータによって手動で行われてもよいし、または、その代わりに、少なくともフレーム１１４の一部分の周囲に取り付けた、適切な成形板（図示せず）の取り付けによって境界を定められ固定されてもよい。このような１つの実施形態において、フレーム１１４の材料は、成形板の様々な所望の形状特徴に押しつけられることによって、または、さもなければ成形板の様々な所望の形状特徴に促されることによって、形成することができる。

流出口開口部１０４用にとして非矩形形状に決める場合、スラリー分配を向上させるために流出口の最終形状に影響を及ぼし得る様々な態様を考慮することができる。例えば、（図１に示したような）連続壁ボード製造プロセスにおける基材の前進ウェブ３０６の中心線に対するスラリー出口１０４の位置決めは、ウェブ３０６の側端面３０７からさらに離れた開口部の側面に隣接する、より広い幅の開口部を形成することを要するかもしれない。その代わりに（またはさらに）、スラリー出口の形状は、線対称であってもよいが、ウェブの速度および勾配に応じて、端部または前進ウェブの中央のいずれかにおいてスラリーの大部分を送り出すように構成される。

図６〜図８は、流出口１０４の形状を形成するときに用いてもよい、無限に近い数の構成のうちの極わずかを図示する。ベースラインが矩形の開口部４０４を、図６に示す。開口部４０４は、横方向おける長さ、または例えば２４インチの幅２０８、および約１インチの高さ４０９を有する開口部４０４は、実質的に均一の厚さを有する開口部４０４を通じてスラリーの流れを供給するように構成される。

形成開口部（ｓｈａｐｅｄ ｏｐｅｎｉｎｇ）５０４を、図７に示す。図示するように、形成開口部５０４のその中央近くの高さ５１１は、そのエッジ５０６における開口部５０４の高さ５０９未満である。この実施形態において、上下壁５０８、５１０は、開口部５０４を通過するスラリーの大部分が開口部の中央よりもエッジ５０６に沿って分配されるように、互いに湾曲する。

付加的な形成開口部６０４を図８に示す。開口部６０４は、そのエッジ６０６に隣接する開口部の高さ６０９が開口部６０４の中央における高さ６１１未満である、樽状の断面を有する。十分に理解することができるように、開口部６０４のこの特定形状は、互いに離れて、上下壁６０８、６１０を外側に曲げることによって得ることができる。形成開口部４０４、５０４、６０４は、線対称であるが、以前に記述したように、特定の用途のために非対称形状を用いてもよい。

図９を参照すると、本開示の原理によるスラリー分配器７００は、局部的に図示する矩形の流出口７３０の開口部７０４のサイズおよび形状を変更するように構成されたプロファイリングシステム７３２を含むことができる。プロファイリングシステム７３２は、板７７０と、流出口７３０に隣接する形成ダクト７２８に板を固定する複数の取り付けボルト７７２と、板にねじ的に固定された一連の調整ボルト７７４とを含む。取り付けボルト７７２は、流出口７３０隣接する形成ダクト７２８に板７７０を固定するために用いられる。板７７０は、流出口７３０の幅７１８に沿って実質的に延伸する。図示する実施形態において、板７７０は、角鉄の長さの形状である。他の実施形態において、板７７０は、異なる形状を有することができ、異なる物質を備えることができる。

調整ボルト７７４は流出口７３０の幅に沿って互いに規則的で一定間隔に配置された関係にある。調整ボルト７７４は、板７７０に、ねじ式に係合される。調整ボルト７７４は、流出口７３０の開口部７０４のサイズおよび／または形状を局部的に変更するように流出口７３０の外表面上のボルトが作用することを可能にするために、独立して調整可能である。流出口７３０は、その形状が、例えば調整ボルト７７４、７７５などによって、横の幅方向のその幅に沿って可変であるように構成されるように、弾性的な可撓性材料から作られる。

スラリー分配器７００から分配される水性焼石膏スラリーの流れ方式を変化させるように、流出口７３０を局部的に変更するためにプロファイリングシステム７３２を用いることができる。例えば、中央の調整ボルト７７５は、機械横断軸５３内のスラリーの流れの均等性を向上させるだけでなく、散布することを容易にするために、垂直の縦方向５５から離れてエッジ流れ角を増加させるために幅方向５３に沿って流出口７３０の横の中心中間点７９４を締めつけるために下方へ締めることができる。

横の機械横断軸５３に沿って流出口７３０のサイズを変更し、且つ流出口７３０を新しい形状に維持するために、プロファイリングシステム７３２を用いることができる。板７７０が新しい形状に流出口７３０を促す際に調整ボルト７７４、７７５によって行われる調整に呼応して、調整ボルト７７４、７７５によって加えられた反力に耐え得るように、板７７０を適当に強固な物質から作ることができる。スラリー分配器７００からスラリーの抜け出るパターンがより一定になるように、流出口７３０から放出されるスラリーの流れプロファイルにおける変化をさらに支援するために、プロファイリングシステム７３２を用いることができる。

他の実施形態において、隣接する調整ボルト間の間隔が変化するように、調整ボルトの数を変更することができる。分配流出口７３０の幅が異なる他の実施形態において、隣接するボルトの所望の間隔を得るために、調整ボルトの数も変更することができる。さらに他の実施形態において、隣接するボルト間の間隔は、例えば、分配流出口７３０の側端面７９７、７９８にて、さらに大きく局部的に変化する制御を提供するために、横軸５３に沿って変更することができる。

概して、本明細書に開示されるようなスラリー分配器のための様々な実施形態の最大寸法は、製造される製品の種類、例えば、製作される製品の厚さおよび／または幅、用いる製造ラインの速度、分配器を通じてのスラリーの堆積速度、および同種のものに応じて拡大または縮小され得る。例えば、図示する実施形態において、ウォールボード製造プロセスにおける使用のための矩形のスラリー流出口（図５）の幅２１８（高々５４インチの公称幅で従来提供される）は、９〜５４インチ間、他の実施形態においては約１８インチ〜約３０インチの間のいかなる範囲で変動することができる。概して図３において符号２１４として示す、ダクト１１２のそのエッジおよび高さにおける流出口開口部の高さは、３／１６インチから２インチまで間、他の実施形態においては約３／１６インチ〜約１インチの間のいかなる範囲で変動することができる。流出口開口部の矩形の高さに対する矩形の幅の比は、約４．５〜約２８８まで、他の実施形態においては約１８〜約１６０までになり得る。２０４および２１０の組み合わせた長さ（図５）が１２〜２４インチ以上である一方で、スラリー注入口の径２０２は、２〜４インチ間のいかなる範囲にもなり得る。組み合わせた横の長さ２１６、２２６（図５）は、１２〜４８インチのいかなる範囲にもなり得る。これらの範囲は、すべて、近似であり、各特定の用途用に個々に選択され、変更することができる。

本開示の原理により構成されたスラリー分配器は、いかなる好適な材料も備えることができる。いくつかの実施形態において、スラリー分配器は、例えば、流出口のサイズおよび形状をプロファイルシステムを用いて変更することを可能にする適切な物質を含むことができる、任意の適切な実質的に硬質材料を備えることができる。例えば、極めて高い分子量（ＵＨＭＷ）のプラスチックまたは金属容器などの適切な硬質プラスチックを用いることができる。他の実施形態において、本開示の原理により構成されたスラリー分配器は、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）またはウレタンを含む、適切な軟質プラスチック物質などの可撓性材料から作ることができる。

本開示の原理によりスラリー分配器を構成させるための任意の適切な技術を用いることができる。例えば、ＰＶＣまたはウレタンなどの可撓性材料からスラリー分配器が作られる実施形態において、数個構成金型を用いることができる。数個構成金型の外表面は、スラリー分配器の内部の流れ形状の境界を定めることができる。数個構成金型は、例えばアルミニウムなどの任意の適切な材料から作ることができる。金型は、ＰＶＣまたはウレタンなどの可撓性材料の加熱溶液に浸すことができる。その後、浸された材料からモールドを取り除くことができる。

所望の形状を備えるために相互に適合するように設計した複数の個別のアルミニウム片で金型を作ることによって、金型ピースは互いに遊離し、まだ暖かい間に溶液から引き抜くことができる。十分な高温にて、可撓性材料は、切り離さずに、成型されたスラリー分配器の小さな領域を通じて、より大きな金型ピースから引き離すのに十分に柔軟である。いくつかの実施形態において、金型ピース面積は、約１１５％、他の実施形態においては約１１０％、または、除去間に金型ピースが取り出された成型スラリー分配器の面積未満である。継手ボルトは、金型ピースに連結して整列されるように配置することができる。そのため、接合におけるフラッシュが低減され、そのため、成型スラリー分配器の内部からの金型の除去間に数個構成金型を分解するためにボルトを除去することができる。

本開示の原理により構成されたスラリー分配器を、様々な製造プロセスに用いることができる。例えば、１つの実施形態において、前進ウェブにスラリーを供給する方法は、本開示の原理によるスラリー分配器を用いて行うことができる。水性石膏スラリーの流れは、スラリーの流れをその流出口開口部に向け直すように構成された湾曲ガイド面を有する形成ダクトを含むスラリー分配器の注入口を通過する。例えば、ウェブの移動の線に対して概して横の方向から、ウェブの移動の線と実質的に平行な方向に、スラリーの流れを向け直すように、スラリーの流れを、約９０度で向け直すことができる。他の実施形態において、スラリーの流れは、約４５度〜約１５０度の範囲内の方向角θの変更を通じて、注入口流れ方向５２から流出口流れ方向５４に向け直すことができる。スラリーの流れを減速することができるが、その一方で、注入口から流出口への少なくとも流路の一部分に沿って増加する流れ断面積を有する形成ダクトを構成することによって、スラリーの流れは形成ダクトを通過する。いくつかの実施形態において、スラリーの少なくとも１つの付加的な流れは、形成ダクトの二次的な注入口を通じて形成ダクトを通過することができる。

水性石膏スラリーの流れは、水性石膏スラリーがウェブ上に堆積するように、流出口を通じて放出される。流出口流れ方向５４は、概して前進ウェブの移動の線に沿うことができる。交差する縦方向において流出口を通じて放出する水性石膏スラリーの流れを変更するために、流出口開口部の形状を調整することができる。

本明細書に引用した参考文献は、各参考文献が参照によってその全体を本明細書に援用するために個々に具体的に示し、且つ説明したように、すべてが参照によって同一の程度に本明細書に援用される。

本明細書に示さない限り、あるいは内容によって明らかに矛盾しない限り、用語「不定冠詞（ａ）」、「不定冠詞（ａｎ）」、「定冠詞（ｔｈｅ）」の使用、および本発明を記載する内容における（とりわけ以下のクレームの内容における）同様の参照対象が、単数と複数の双方をカバーするよう構成される。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「包含する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」は、注釈しない限り、開放式の（オープンエンド）ターム（すなわち「〜を含むが、それに限定されない」を意味する）として構成される。本明細書中の数値範囲の具陳は、本明細書中で特に指摘しない限り、単にその範囲内に該当する各値を個々に言及するための略記法としての役割を果たすことだけを意図しており、各値は、本明細書中で個々に列挙されるかのように、明細書に組み込まれる。本明細書中で説明されるすべての方法は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、あらゆる適切な順番で行うことができる。本明細書中で使用するあらゆる例または例示的な言い回し（例えば「など（ｓｕｃｈ ａｓ）」）は、特に主張しない限り、単に本発明をよりよく説明することだけを意図し、本発明の範囲に対する制限を設けるものではない。明細書中のいかなる言い回しも、本発明の実施に不可欠である、請求項に記載されていない要素を示すものとは解釈されないものとする。

本明細書では、発明を実施するため本発明者が知っている最良の形態を含め、本発明の好ましい実施の形態について説明している。当業者にとっては、上記説明を読んだ上で、これらの好ましい実施の形態の変形が明らかとなろう。本発明者は、熟練者が適宜このような変形を適用することを期待しており、本明細書中で具体的に説明される以外の方法で発明が実施されることを意図する。したがって、本発明は、準拠法で許されているように、本明細書に添付された請求項に記載の内容の修正および均等物をすべて含む。さらに、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、好ましい実施の形態で考えられるすべての変形における上記要素のいずれの組み合せも本発明に包含される。

Claims (17)

1. 連続生産プロセスで使用されるスラリー分配器であって、
   注入口開口部の境界を定める入口区間と、
   前記注入口開口部と流体的に連通する形成ダクトと、
   前記形成ダクトと流体的に連通する流出口開口部の境界を定める流出口とを備え、
   前記形成ダクトは、前記注入口開口部から前記形成ダクトを通じて前記流出口開口部に移動するスラリーの流れを、注入口方向から流出口方向に向け直すように構成された放物線状のガイド表面を含むスラリー分配器。
2. 前記流出口開口部の幅は、横軸に沿って延伸し、前記放物線状のガイド表面の実質的な部分が、前記横軸に沿った前記流出口開口部の幅とともに整列される請求項１に記載のスラリー分配器。
3. 前記形成ダクトは、概して矩形断面を有し、且つ前記注入口開口部を通って前記スラリー分配器に入るスラリーの流れが前記流出口開口部を通って出る前に方向角の変更によって向け直されるように前記放物線状のガイド表面の境界を定める、概して曲線状の外壁を有する請求項１に記載のスラリー分配器。
4. 前記放物線状のガイド表面は、前記ダクトの外部の湾曲壁によって少なくとも部分的に境界を定められる請求項１に記載のスラリー分配器。
5. 前記スラリーの流れは、約４５度から約１５０度までの範囲内の方向角の変更によって、注入口流れ方向から流出口流れ方向に向き直される請求項１に記載のスラリー分配器。
6. 前記スラリーの流れは、約８０度から約１００度までの範囲内の方向角の変更によって、注入口流れ方向から流出口流れ方向に向き直される請求項１に記載のスラリー分配器。
7. 前記流出口開口部の前記開口部の形状を局部的に変更するように構成されたプロファイリングシステムをさらに備える請求項１に記載のスラリー分配器。
8. 前記形成ダクトと流体的に連通する第２の注入口開口部をさらに備える請求項１に記載のスラリー分配器。
9. 前記ダクトは、前記注入口開口部から前記流出口開口部への方向に増加する流れ断面積を有する請求項１に記載のスラリー分配器。
10. 前記流出口開口部の流れ断面積は、前記注入口開口部の流れ断面積よりも大きい面積から、前記注入口開口部の流れ断面積の約４００％の面積までの範囲内にある請求項９に記載のスラリー分配器。
11. 前進ウェブにスラリーを供給する方法であって、
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載のスラリー分配器の注入口を通じて、注入口流れ方向の水性石膏スラリーの流れを通すステップであって、前記スラリー分配器は前記放物線状のガイド表面が前記スラリーの前記流れを前記スラリー分配器の流出口開口部への注入口流れ方向から流出口流れ方向に向け直すように、放物線状のガイド表面をもつ形成ダクトを有するステップと、
    前記水性石膏スラリーの前記流れを、カバーシート材料の前進ウェブの上の前記流出口流れ方向の前記流出口から放出するステップと
    を含む方法。
12. 前記流出口から放出する前記水性石膏スラリーの前記流れの前記流出口流れ方向は、カバーシート材料の前記前進ウェブの移動の線と実質的に平行である請求項１１に記載の方法。
13. 前記形成ダクトを通じての前記スラリーの少なくとも１つの付加的な流れを、前記形成ダクトの二次的な注入口を通じて通すステップをさらに含む請求項１１に記載の方法。
14. 前記流出口を通じて放出する前記水性石膏スラリーの前記流れを変更するために前記流出口開口部の形状を調整するステップ
    をさらに含む請求項１１に記載の方法。
15. 水性焼石膏スラリーを形成するために水と焼石膏とを撹拌するように構成されたミキサと、
    前記ミキサと流体的に連通する請求項１〜１０のいずれか１項に記載のスラリー分配器と
    を備える石膏スラリーの混合および調合アセンブリ。
16. 前記ミキサと前記スラリー分配器との間に配置され、前記ミキサおよび前記スラリー分配器と流体的に連通する送出導管と、
    前記水性焼石膏スラリーの前記流れを制御するために前記送出導管に連結された流れ変更部品と、
    前記ミキサおよび前記送出導管の少なくとも１つと流体的に連通する水性発泡体供給ダクトと
    をさらに備える請求項１５に記載の石膏スラリーの混合および調合アセンブリ。
17. 前記形成ダクトと流体的に連通する第２の注入口開口部をさらに備え、前記第２の注入口は、前記ミキサと流体的に連通し、前記ミキサからの前記水性焼石膏スラリーの第２の流れを受け入れるように構成される請求項１５に記載の石膏スラリーの混合および調合アセンブリ。

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