用於纖維加強的建築水泥板材製造的漿料進料設備的製作方法

2023-05-24 16:43:51

專利名稱：用於纖維加強的建築水泥板材製造的漿料進料設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種連續工藝和用於利用可凝固的漿料來製造建築板材的相關設備，更具體地說，涉及一種用於製造加強的水泥板材的漿料進料設備，這裡指的是建築水泥板材(SCP)，其中，纖維與快速凝固的漿料結合，以提供抗彎強度。
背景技術：
水泥板材已經應用於建築行業，以形成住宅和/或商業建築物的內外牆壁。這種板材的好處包括比標準的石膏基的牆板耐潮。然而，這種傳統的板材有一個缺陷，即它們不具有即使不比建築膠合板或定向絞合板(OSB)堅固、也能夠與它們相媲美的這樣足夠的結構強度。
一般地，水泥板在加強或穩定材料層之間包括至少一個硬化水泥層或石膏複合層。某些情況下，加強或穩定材料是玻璃纖維網或等同物。網通常以薄片的形式從輥上施加到可凝固的漿料上或漿料層之間。美國專利號4,420,295；4,504,335和6,176,920提供了傳統水泥板材的製造技術的例子，它們的內容在此結合作為參考。另外，其它的石膏-水泥混合物一般披露在美國專利號5,685,903；5,858,083和5,958,131中。
製造水泥板材的傳統工藝的缺陷是，在編織物或絲網上施加的纖維不能恰當、均勻地分布在漿料中，這樣，由於纖維-基體的相互作用，導致加強特性隨板的厚度發生變化，這取決於各板層的厚度。當漿料不足以穿透纖維網格的時候，在纖維和基體之間產生差的結合，導致低的板強度。某些情況下，當漿料和纖維出現明顯分層時，不恰當的結合和低效的纖維分布也會導致差的板強度的形成。
用於製造水泥板材的傳統工藝的另一個缺陷是，所得到的產品非常昂貴，因而不能與戶外/建築膠合板或定向絞合板(OSB)相媲美。
傳統的水泥板材成本較高的一個根源是由漿料過早凝固導致的生產線停機時間，特別是顆粒或結塊，其消弱了所得到的板的外形，並防礙了生產設備的效率。生產設備上過早凝固的漿料的大量聚集需要停止生產線，因而增加了板的最終成本。
減少由過早凝固引起的水泥板材生產線停機時間的一個主要的目標區是在移動絲網上的漿料的沉積或進料上。在傳統的水泥板材生產線上，移動絲網包括一相連的編織物或加強纖維層。在一些應用中，漿料和/或纖維是噴射在移動絲網之上的。這種系統增加了噴射設備的維修，因為噴嘴和壓力管路要周期性地清洗掉初凝的漿料顆粒。由於噴射頭的衝力和間隔的緣故，這種系統還具有不均勻的漿料沉積的風險。
另一種用於在移動絲網上供給水泥漿料的傳統系統包括利用一種壓輥間隙輥式進料機。形成一壓輥間隙的反轉的輥子形成漿料的儲存器，漿料沿著形成壓輥間隙的一個輥的下側遷移到一進料輥上。這個裝置潛在有這樣的問題，即漿料液滴從壓輥間隙輥的下側過早地落到絲網上，引起不期望的過早凝固顆粒和完工的水泥板的不均勻結構。另外，沉積在絲網上的漿料層的厚度可能是不均勻的，難以控制這種結構。而且，人們認為，該裝置促進了漿料過早凝固的顆粒的聚集，這需要停止系統進行清潔。
因此，需要一種漿料進料裝置，其尤其是用於水泥和/或石膏-水泥漿料的漿料進料裝置，這種類型的漿料用於建築水泥板材的製造。還需要這樣的一種進料裝置，在該裝置中，可防止過早凝固的石膏顆粒的聚集。

發明內容
上面所列舉的需要由本發明實現或超越，本發明的特徵在於一種用於SCP板材生產線或類似應用的漿料進料設備，在SCP板材生產線或類似應用中，可凝固的漿料用於製造建築板材或板。本設備包括主計量輥和副輥，主計量輥和副輥彼此靠近且基本上平行地放置，以形成壓輥間隙，一定量的漿料保持在該壓輥間隙內。兩個輥最好在同一方向旋轉，這樣，漿料繞計量輥從壓輥間隙抽取以沉積在SCP板材生產線的移動絲網上。最好，厚度控制輥操作靠近主計量輥設置，以維持所要求的漿料厚度。最好，厚度控制輥也以與主輥和副輥相同的方向旋轉。
更具體地說，本發明提供了一種用於在具有行進方向的移動絲網上沉積漿料的進料設備，包括主計量輥和副輥，副輥相對於計量輥緊密間隔地設置，以在兩者之間形成壓輥間隙。壓輥間隙構造並設置成可保持一定量的漿料，驅動所述輥以便使保持在壓輥間隙中的漿料在計量輥的向上的外圓周表面上前進以沉積在絲網上。
在另一個實施例，提供了一種進料設備，用於在具有行進方向的移動絲網上沉積漿料。該設備包括主計量輥和副輥，副輥相對於計量輥緊密地間隔設置，以在兩者之間形成壓輥間隙。兩個輥基本上橫向於絲網的行進方向放置。壓輥間隙還構造並設置成能保持一定量的漿料，厚度控制輥相對於計量輥以操作關係設置，用以控制在計量輥外表面上從壓輥間隙抽取的漿料的厚度。提供了一種驅動系統，用於在同一方向驅動計量輥、副輥和厚度控制輥。


圖1是適用於本漿料進料設備的SCP板材生產線的示意視圖；圖2是圖1所示的進料設備的局部放大正視圖；和圖3是本漿料進料設備的透視圖。
具體實施例方式
現在參考圖1，圖中顯示了一種建築板材生產線，其通常標記為10。生產線10包括支撐框架或成形平臺12，其具有多個腿部13或其它支撐件。移動載體14設在支撐框架12上，如具有平滑的、不透水的表面的環形的橡膠運輸帶，，但可設想多孔表面。在本技術領域，眾所周知，支撐框架12可以由至少一個平臺狀的部分組成，其可包括標號為13的腿部或其它支撐結構。支撐框架12還包括框架遠端18的主驅動輥16和框架近端22的空轉輥20。最好還設置有至少一個皮帶導向和/或拉緊裝置24，用來維持在載體14的輥16、20上的的所要求的張力和位置。在優選實施例，隨著移動載體在從近端22到遠端18的″T″方向的行進，連續生產SCP板材。
而且，在優選實施例，不透水紙、脫膜紙製成的絲網26或由在本技術領域中眾所周知的、在凝固之前支撐漿料的支撐材料製成的其它絲網，可提供和放置在載體14上，以保護載體14和/或保持載體14的清潔。然而，也可以設想，由本生產線10製造的SCP板材直接形成在載體14上。在後者情況下，提供了至少一個皮帶清洗單元28。正如眾所周知的，通過馬達、滑輪、驅動主驅動輥16的皮帶或鏈的組合，載體14沿支撐框架12移動。可設想，可改變載體14的速度以適合於應用。
在本發明，建築水泥板材的製造開始於鬆散、切碎的纖維30在絲網26上的沉積。各種纖維沉積和切碎裝置可用於本生產線10，但是優選的系統是採用保持幾個玻璃纖維線的線軸32的支架31，從每個線軸32，一段或一條34纖維供應給切碎平臺或設備，也稱為切碎機36。
切碎機36包括可轉動的刀片輥38，徑向延伸的刀片40從輥38上伸出，輥38與支承輥42設置成緊緊地接觸旋轉的關係。最好為，刀片40在載體14或絲網26的寬度上延伸。在優選實施例，刀片輥38和支承輥42設置成相對靠近的關係，這樣，刀片輥38的旋轉還能帶動支承輥42旋轉，但也可以設想反向旋轉。支承輥42最好由彈性的支撐材料覆蓋，倚著該支撐材料，刀片40將線34切成節。刀片40在輥38上的間距決定了所切的纖維的長度。正如圖1中所示，切碎機36在載體14的上方且接近近端22設置，以使生產線10的長度的製造使用達到最大。隨著纖維線34被切斷，纖維鬆散地落在載體絲網26上。
現在參考圖1和圖2，通常標記為44的本漿料進料設備，也稱為漿料進料平臺或漿料進料機，其從遠處的混合位置48，如料鬥、料箱等等接收一定量的漿料46。雖然可設想多種可凝固的漿料，但是，本工藝尤其是設計用於製造建築水泥板材的。這樣，漿料46最好由不等量的Portland水泥、石膏、混凝料、水、促凝劑、增塑劑、起泡劑、填料和/或本領域眾所周知的其它成分組成，在上面列舉的結合作為參考的專利中描述了這樣的漿料46。可以改變這些成分的相對量以適合應用，包括去掉某些上述成分或加入其它成分。
優選的漿料進料機44包括主計量輥50，其沿載體14的行進方向橫向設置。副輥或備用輥52與計量輥50設置成靠近、平行、旋轉的關係，以在兩者之間形成壓輥間隙54。輥50、52設置成充分靠近的關係，從而在輥相互旋轉的同時，壓輥間隙54能保持一定量的漿料46。儘管可以設想其它的尺寸，但是，最好是計量輥50具有比副輥52大的直徑。而且，最好是，輥50、52中的一個輥具有平滑的不鏽鋼外部，而另一個輥，最好為副輥52，具有覆蓋其外部的彈性的不粘材料。
一對較硬的側壁56，最好由不粘材料製成或塗有不粘材料，如Teflon商標材料等等，側壁56可防止注入壓輥間隙54的漿料46從漿料進料機44的側面溢出。最好固定到框架12上的側壁56與輥50、52的端部以靠近的關係布置以保持漿料，但是，側壁56不能過於靠近輥的端部以幹擾輥的旋轉。
本發明的一個重要特徵在於，進料機44將均勻、較薄的一層漿料46沉積在移動載體絲網26上。適當的層厚度的範圍是從大約0.08英寸到0.16英寸。但是，對生產線10製造的優選的建築板中優選的四層以及大約為0.5英寸的適當的建築板來說，漿料層厚度的更佳範圍為0.125英寸。
為了實現上述範圍的漿料層厚度，本發明為漿料進料機44提供了幾個特徵。
首先，為了確保漿料46在整個絲網26上的均勻的沉積，通過軟管58或類似的管道將漿料輸送給進料機44，軟管58具有第一端部60，第一端部60與漿料混合箱或儲存器48流體連通。軟管58的第二端部62連接到本領域眾所周知的一種鋼絲驅動、流體動力的分配器64，分配器64橫嚮往復運動。於是，從軟管58流出的漿料流以橫嚮往復運動注入進料機44，注滿由輥50、52和側壁56限定的儲存器66。計量輥48的旋轉從儲存器66抽取一層漿料46。
其次，一厚度控制輥或厚度監視輥68最好稍微設置在主計量輥50的上方並且稍微設置在主計量輥的垂直中心線的下遊，用來調節在主計量輥50的外表面70上的從進料儲存器66的漿料46的厚度。另一個有關厚度控制輥68的特徵是，它能夠處理不同粘度和不斷變化的粘度的漿料。因此，厚度控制輥68與主計量輥50以操作關係設置，用於調節在主計量輥50的外圓周表面70上從儲存器66運送以沉積在移動載體絲網26上的漿料的厚度。在本領域，眾所周知，可以調節厚度控制輥68和主計量輥50之間的相對距離′t′(圖2)以改變所沉積的漿料46的厚度。而且，儘管可以設想其它尺寸，但是，最好是，厚度控制輥68具有比副輥52小的直徑，並具有大體上比主計量輥50小的直徑。
本進料設備44的另一個特徵是，主計量輥50、副輥52和厚度控制輥68全部在同一方向驅動，這使得各自移動的外表面上的漿料過早凝固的機會變得最小。驅動系統72，包括流體動力、電動或其它適當的馬達74，連接到主計量輥50或副輥52上，用於在沿圖1-3所示的順時針方向的同一方向驅動輥，。在本領域，眾所周知，可以驅動輥50、52中的任一個輥，而另一個輥則可通過滑輪、皮帶、鏈與鏈輪、齒輪或其它已知的傳動技術聯接來維持正確和共同的旋轉關係。另外，厚度控制輥68也配置成與輥50、52的同一方向旋轉，這最好通過驅動系統72，其本身的馬達(沒有顯示)或根據應用專業人員己知的其它裝置的連接來實現。
當外表面70上的漿料46朝移動載體絲網26移動時，重要的是，所有的漿料被沉積在絲網上，不能向上流回壓輥間隙54。這樣的向上行進會促使輥上的漿料過早凝固，會干擾漿料從儲存器66到載體絲網26的平穩運動。為此，一橫向脫芯線(stripping wire)76位於主計量輥50和載體絲網26之間，以確保漿料46完全被沉積在載體絲網上，不會向上流回壓輥間隙54和進料儲存器66。剝線76也有助於使主計量輥50免於過早地凝固漿料。
現在參考圖3，將更加詳細地解釋往復運動式分配機構64。軟管58的第二端部62保持在橫嚮往復運動的接頭78內，接頭78在兩側的每一側80，82連接到鋼絲部分88、90的相應的端部84、86上。鋼絲部分88、90的相對端部92、94連接到流體動力缸100的盲端96和杆98的其中一個上，流體動力缸100最好為一氣動缸。鋼絲部分88、90環繞滑輪102(只顯示了一個)，滑輪102位於進料設備44的各個端部。流體動力缸100加工成一定尺寸，以便杆98的行程距離接近所要求的分配接頭78在儲存器66中的行程距離。當缸100被加壓或減壓時，接頭78在壓輥間隙54上沿著壓輥間隙54往復運動，由此維持儲存器66中漿料46的比較均勻的高度。
第二切碎機設備110，最好為和切碎機36一樣，其設置在進料機44的下遊，用來在漿料46上沉積第二層纖維112。其次，嵌合裝置114與漿料46和生產線10的移動載體絲網26設置成操作關係，以將纖維112嵌入漿料46。
儘管可以設想各種嵌合裝置，包括但不限于振動器、羊腳滾筒等等，但在優選實施例，該嵌合裝置114包括至少一對基本上平行的軸116，軸116橫向於框架12上的載體絲網14的行進方向安裝。各軸116設置有多個較大直徑的圓盤118，圓盤118通過小直徑的圓盤(沒有顯示)在軸上彼此軸向分開。在板材製造過程中，軸和圓盤118共同繞軸116的縱向軸線旋轉。在本領域，眾所周知，可以驅動一個軸116，也可以驅動兩個軸116，如果只有其中一個軸被驅動，則另一個軸可以通過皮帶、鏈、齒輪驅動裝置或其它已知的傳動技術來驅動，以保持與被驅動軸的相應的方向和速度。鄰近並最好平行的軸116各自的圓盤118重疊並相互嚙合，用於對漿料建立一個″揉搓″或″按摩″的作用，漿料嵌入先前所沉積的纖維112。另外，圓盤118緊密的鄰近、相互嚙合的和旋轉的關係避免了漿料46在圓盤上的聚集，並有效地建立了一個″自清洗″的作用，這種″自清洗″的作用顯著地降低了由於大塊漿料的過早凝固引起的生產線停機時間。通過設置彼此橫向偏置的兩組圓盤118，漿料46受到多次的分離作用，建立了一個″按摩″作用，該″按摩″作用使纖維112更進一步地嵌入到漿料中。
一旦纖維112已經嵌入，板的第一層120就完成了。在優選實施例，第一層120的高度或厚度大約在0.05-0.15英寸的範圍內。人們發現，當與SCP板中類似的層結合時，這個範圍可以提供所希望的強度和剛度。但是，根據應用，可以設想其它厚度。
為了製造具有所要求的厚度的SCP板，需要有附加層。為此，可以為各後續的層提供多個生產模塊，包括漿料進料機44、切碎機平臺36和嵌合裝置114。
在優選實施例，共提供了四層來形成SCP板122。在配置上述的四層嵌入纖維的可凝固的漿料的同時，最好在框架12上設置成型裝置124來成形板122的上表面126。在可凝固的漿料/板產品技術領域中，這樣的成型裝置124是已知的，通常為彈簧加載或振動的板，其與多層板的高度和形狀一致，以適應所要求的幾何特性。
在此處，漿料層已經開始凝固，並且板122分別由切割裝置128彼此分開，在優選實施例，切割裝置128為一種噴水切割機。假如能夠在該板結構上形成適當銳利的稜邊，包括旋轉葉片的其它切割裝置也被認為適合這種操作。切割裝置128相對於生產線10和框架12設置，以便製造出來的板具有所要求的長度。由於載體14的速度是比較慢的，所以，可以將切割裝置安裝成垂直於載體14的行進方向進行切割。對於較快的生產速度，眾所周知，可以將這樣的切割裝置相對於絲網行進方向以一角度安裝到生產線10上。正如本技術領域眾所周知的，在切割的同時，分開的板122堆疊在一起，用於進一步的處理、包裝、存儲和/或運輸。
儘管已經顯示和描述了用於纖維加強的建築水泥板材製造的本漿料進料設備的一個具體的實施例，但是，本領域技術人員應當明白，在不背離本發明更寬的方面和下面的權利要求書所闡明的範圍內，可以進行很多的變化和改進。
權利要求
1.一種用於在具有行進方向的移動絲網(26)上沉積漿料(46)的進料設備，包括主計量輥(50)；副輥(52)，其相對於所述主計量輥(50)緊密間隔地設置，以在主計量輥(50)和副輥(52)之間形成壓輥間隙(54)；所述壓輥間隙(54)構造並設置成保持一定量的所述漿料(46)；和用於驅動所述輥(50，52)的裝置，從而保持在所述壓輥間隙(54)中的漿料(46)在所述計量輥(50)的向上的外圓周表面(70)上前進，以沉積到所述絲網(26)上。
2.如權利要求1所述的設備，還包括至少一個側壁(56)，其緊密地鄰近所述輥(50，52)各自的端部設置，用以在所述壓輥間隙(54)上方形成漿料儲存器(66)。
3.如權利要求2所述的設備，其中，所述側壁(56)由不粘材料製成。
4.如權利要求1所述的設備，其中，所述計量輥(50)具有比所述副輥(52)更大的直徑。
5.如權利要求1所述的設備，其中，所述計量輥(50)和所述副輥(52)具有不鏽鋼圓周表面和彈性的不粘圓周表面之一。
6.如權利要求1所述的設備，還包括厚度控制輥(68)，其操作靠近主計量輥(50)設置，用以控制由所述設備沉積在絲網(26)上的漿料層(46)的厚度。
7.如權利要求6所述的設備，其中，所述厚度控制輥(68)位於所述計量輥(50)上方。
8.如權利要求6所述的設備，其中，所述計量輥(50)和所述副輥(52)沿同一方向旋轉，並且進一步地，所述厚度控制輥(68)與所述計量輥和副輥(50，52)沿同一方向旋轉。
9.如權利要求6所述的設備，其中，所述厚度控制輥(68)具有基本上比所述計量輥(50)小的直徑。
10.如權利要求1所述的設備，還包括往復運動的漿料輸送機構(64)，其構造和設置成將漿料(46)提供到所述壓輥間隙(54)。
11.如權利要求10所述的設備，其中，所述輸送機構(64)包括管道(58)，其延伸連接到漿料(46)源並且接近所述壓輥間隙(54)具有一端部(62)，所述管道端部(62)接合在往復運動機構(78)中，所述往復運動機構(78)在所述計量輥和副輥(50，52)的端部之間使所述管道端部(62)做橫向地往復運動。
12.如權利要求11所述的設備，其中，所述往復運動機構(78)包括液壓缸(100)和鋼絲滑輪(102)。
13.如權利要求1所述的設備，還包括一條脫芯線(76)，其鄰近所述計量輥(50)的下部分設置，用於防止漿料(46)在所述計量輥(50)的下側上向所述壓輥間隙(54)前進。
14.如權利要求1所述的設備，其中，所述輥(50，52)大體上橫向於所述絲網(26)的行進方向設置。
15.一種用於在具有行進方向的移動絲網(26)上沉積漿料(46)的進料設備，包括主計量輥(50)；副輥(52)，其相對於所述主計量輥(50)緊密間隔地設置，，以在主計量輥(50)和副輥(52)之間形成壓輥間隙(54)，所述輥(50，52)大體上橫向於絲網(26)的行進方向設置；所述壓輥間隙(54)，構造並設置成保持一定量的所述漿料(46)；厚度控制輥(68)，其以操作靠近主計量輥(50)的關係設置，用以控制在所述計量輥(50)的外表面上從所述壓輥間隙(54)抽取的漿料層(46)的厚度；和用於沿同一方向驅動所述計量輥(50)、所述副輥(52)和所述厚度控制輥(68)的裝置。
16.如權利要求15所述的設備，其中，所述旋轉方向朝向所述移動絲網(26)的行進方向。
17.如權利要求15所述的設備，還包括至少一個側壁(56)，其緊密地鄰近所述輥(50，52，68)各自的端部設置，用以在所述壓輥間隙(54)上方形成漿料儲存器(66)。
18.如權利要求15所述的設備，其中，所述計量輥(50)具有比所述副輥(52)大的直徑，所述副輥(52)具有比所述厚度控制輥(68)大的直徑。
19.如權利要求15所述的設備，還包括一條脫芯線(76)，其鄰近所述計量輥(50)的下部分設置，用於防止漿料(46)在所述計量輥(50)的下側上向所述壓輥間隙(54)的前進。
20.一種用於在具有行進方向的移動絲網(26)上沉積漿料(46)的進料設備，包括主計量輥(50)；副輥(52)，其相對於所述主計量輥(50)緊密間隔地設置，以在主計量輥(50)和副輥(52)之間形成壓輥間隙(54)，所述輥(50，52)大體上橫向於所述絲網(26)的行進方向設置；所述壓輥間隙(54)構造並設置成保持一定量的漿料(46)；一對側壁(56)，其鄰近所述計量輥和副輥(50，52)的端部，以形成漿料儲存器(66)；厚度控制輥(68)，其與所述計量輥(50)操作關係地設置，用以控制在所述計量輥(50)的外表面上從所述壓輥間隙(50)抽取的漿料(46)層的厚度；用於在同一方向驅動所述輥(50，52，68)的裝置，這樣，保持在所述壓輥間隙(54)中的漿料(46)在所述計量輥(50)的向上的外圓周表面(70)上前進，以沉積到所述絲網(26)上；和往復運動的漿料輸送機構(64)，用於為所述儲存器(66)提供漿料(46)。
全文摘要
一種用於在具有行進方向的移動絲網(26)上沉積漿料(46)的進料設備，包括主計量輥(50)和副輥(52)，副輥(52)相對於計量輥(50)近距離設置，以在兩者之間形成壓輥間隙(54)。壓輥間隙(54)構造並設置成，可保持一定量的漿料(46)，驅動輥(50，52)以便使保持在壓輥間隙(54)中的漿料(46)在計量輥(50)的向上的外圓周表面(70)上前進，並沉積在絲網(26)上。最好還包括厚度控制輥(68)，其對計量輥(50)設置為操作關係，用以控制在計量輥外表面上從壓輥間隙(54)的漿料(46)層的厚度。最好，在同一方向驅動計量輥(50)、副輥(52)和厚度控制輥(68)。
文檔編號B28B1/52GK1852794SQ200480026963
公開日2006年10月25日 申請日期2004年9月2日 優先權日2003年9月18日
發明者A·杜貝, M·J·波特 申請人:美國石膏公司