JPH11501002A - 発泡石膏製品を製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は発泡石膏製品を製造する改良された方法及び装置を提供する。本発明は、単一の混合チャンバ(10)を使用する。本発明の方法及び装置においては、泡沫は焼石膏ほど攪拌されず、焼石膏スラリー中の泡沫を均一に分散させつつ泡沫の破壊を最小とするように焼石膏スラリー中への水性泡沫の注入個所が位置決めされる。これは例えば、泡沫の入口(32)を、焼石膏(20)の入口の位置よりもスラリー混合チャンバ(40)の排出口に近い位置に配置すること、又は、スラリー混合チャンバの排出口に接続された排出管(42,46,48)中に泡沫の入口(32,34,36)を配置することにより達成される。

Description

【発明の詳細な説明】 発泡石膏製品を製造する方法 発明の分野 本発明は、焼石膏（即ち、硫酸カルシウム半水化物又は無水石膏）及び水を含 む初期材料から石膏製品（即ち、硫酸カルシウム二水化物を含む製品）を製造す る方法及び装置に関する。より詳細には、本発明は、発泡石膏製品（即ち、初期 材料に水性泡沫を混合することにより生成され、均一に分布する空隙を有するた めに軽量である石膏製品）を製造するための改良された方法及び装置に関する。 背景技術 水中で焼石膏を均一に分散させてスラリーを生成し、それからスラリーを所望 の形状の鋳型内又は面上で鋳造し、焼石膏（硫酸カルシウム半水化物又は無水石 膏）と水との反応によりスラリーを硬化石膏を生成するように硬化させ、水和石 膏（硫酸カルシウム二水化物）を生成することにより石膏製品を製造することが 広く知られている。また、スラリー中に水性泡沫を均一に混合して気泡を生成す ることにより軽量石膏製品を製造することが広く知られている。これによれば、 硬化石膏が生成される前に気泡がスラリーから逃げることが無ければ、硬化石膏 製品中には均一に分布する空隙が生ずる。空隙は最終製品の密度を低下させ、そ の最終製品は多くの場合“発泡石膏”と呼ばれる。 そのようなプロセスにおいて使用される水性泡沫は、通常、それを焼石膏のス ラリー中に加える直前に用意される。典型的には、これは適当な発泡剤（多くの ものが周知である）を水と混合し、それ からその混合物を空気と共に攪拌する装置に通過させて水性泡沫を生成する。こ れを実行する装置は周知であり、多くの場合“泡沫生成機”と呼ばれる。 その結果生じる泡沫は、通常、その気泡が壊れ始める前の比較的短時間のみ存 在することができ、又は、相互に合体してより大きな気泡となり、その後同様に 壊れる。従って、発泡剤と水の混合物の流れが泡沫生成機へと向けられる連続的 な方法で泡沫を生成することが望ましく、泡沫生成機から出る、結果として生じ る水性泡沫は焼石膏スラリーへ送られ、それと混合される。 また、スラリー自身は、焼石膏と水と（必要であれば水性泡沫をも）を、均一 な水性分散（スラリー）を形成するために内容物を攪拌する手段を備える混合チ ャンバ内へ注入する連続的な方法によっても生成される。分散は、混合チャンバ の排出口へ、また、それを通じて排出口に接続された排出管内へ連続的に送られ る。スラリーの流れは排出管を通じて送られ、排出管から鋳型内又は面上へ連続 的に鋳造される。また、鋳型又は面は、スラリーが排出管から鋳造されている位 置を通って連続的に移動する。それから、スラリーは、移動する鋳型内又は移動 する面上で、水和作用により硬化して硬化石膏製品となる。それからその製品は 、通常、緩やかに加熱された領域（例えば、窯）を通って送られ、水和作用によ り吸収されなかった過剰な水分の乾燥を促進する。 そのようなプロセスに水性泡沫を組み込むことに関しては多くの問題が存在し 、その内の幾つかは競合する考察を伴う。 先に述べたように、水性泡沫の気泡は、特に焼石膏スラリーと接触した場合に 、生成された後比較的短時間で壊れ、又は合体して壊れる。これは、いわゆる“ 頑強な”又は“安定な”泡沫を生成するといわれる発泡剤により泡沫を生成する 場合にも同様である。よっ て、泡沫の生成と硬化石膏（それは泡沫により石膏内に作られた空隙を永久に保 存する）の生成との間の時間を最小化することが有効であると考えられる。 また、比較的高いせん断力を生じさせる攪拌条件が、水性焼石膏スラリー中に 注入された水性泡沫の気泡が合体し、逃げることを促進可能であること、及び、 その合体自身が気泡及び結果として生じる空隙の不均一なサイズ及び分布につな がることが知られている。従って、スラリー中で泡沫が遭遇するせん断力の程度 を制限することが有効であると考えられる。 一方、また上記の考察と競合して、焼石膏スラリー中に十分に均一な分布の水 性泡沫を生じさせるためには、典型的な攪拌手段を備える典型的な混合チャンバ 内において相当な程度の攪拌が必要であると考えられている。しかし、そのよう な相当な程度の攪拌は上述の問題につながる。（ここでは、“攪拌”の語は集合 的に、せん断力及び“攪拌”されている材料が経験するせん断力の影響下で費や される時間の組み合わせを示す。例えば、材料が“高度”又は“高い量”の“攪 拌”を経験するというと、それは、材料が高い強度のせん断力を受けること、及 び／又は、ある強度のせん断力を長時間受けることを示す。） 従って、混合チャジバ内で焼石膏スラリーと共に泡沫を相当な程度攪拌するこ とは不均一な分布の問題を回避するために必要と考えられているが、しかしその 相当な攪拌はまた泡沫の損失、及び気泡と空隙のサイズの不均一という問題を引 き起こす。 これらの競合する考察を均衡させるレベルの攪拌を達成せんとする一つのアプ ローチは、２つの混合チャンバを連続的に有するシステムを作ることであった。 即ち、比較的高度の攪拌を提供する第１混合チャンバに石膏及び水を加えて、焼 石膏及び水の適度に均一な 分散を達成する。それから、その内容物を第２混合チャンバに排出し、そこに水 性泡沫を加える。第２混合チャンバは比較的低い程度の攪拌を混合物に対して行 い、スラリー中で泡沫を比較的均一に分散させるのに適当であるが、それ以上の 泡沫を破壊せず、不可避なもの以上に大きなサイズの気泡の変形を作らないこと が望まれる。このアプローチは、例えば１９９４年９月７日に公開された欧州特 許出願公報０６１３７６４Ａ１に記載されている。しかし、このアプローチは依 然として問題を生じる。それは依然として比較的不均一な泡沫の分散及び／又は 比較的高度の泡沫の損失及び不均一な空隙のサイズを生じる。また、それは追加 の費用と、複雑さと、２つの混合チャンバを設け、それらを維持し、それらを正 しく、かつ、結果の比較的許容され得る妥協を達成するような適切な均衡におい て動作させるように維持することにおける困難性と、を要求する。 競合する考察への他のアプローチは、単一の混合チャンバを備えるシステムに 加えられる発泡剤及び結果として得られる泡沫の量を増加させることである。そ れから、そのシステムは、均一な分散を達成するのに必要な攪拌の程度で動作す る。過剰な泡沫が加えられているので、所望の空隙の体積と石膏製品の重量の減 少を提供する十分な量が残存することが望まれる。しかし、比較的高度の攪拌は 、さらに予期できない合体と、その結果生じる空隙サイズの不均一を生じさせ、 また、過剰な量の発泡剤の消費はかなり高価である。スラリー中の高濃度の発泡 剤薬品はまた、石膏製品の他の特性に悪影響を与える。これは、次に、使用でき る発泡剤の量を、ある場合には製品中に望まれる量の空隙を達成できない点まで 制限する。 さらに、ある特定の石膏製品及びプロセスは、軽量を実現するために水性泡沫 を使用することが望まれる場合に更なる問題を生じる。 石膏製品、例えば石膏ボードの密度を泡沫により減少させる場合、 それに対応して石膏の強度が減少することが長い間懸念されてきている。また、 石膏中の空隙のサイズをできる限り小さくすることにより、発泡石膏ボードの強 度が最低に減少すると考えられてきた。最近では、発泡石膏の強度は、実際は石 膏中により大きなサイズの空隙を保持することにより最適に維持されることが分 かった。例えば、米国特許５，０８５，９２９号、及び、１９９４年９月２３日 出願の審査中の米国特許出願０８／３１１，６８７号を参照のこと。 発泡石膏中により大きな空隙を生成する一つの方法は、焼石膏スラリーとの接 触中に“不安定”な気泡、即ち、迅速に合体してより大きな気泡をスラリー中に 形成しようとする気泡を生成するような発泡剤を使用することである。しかし、 そのような不安定な泡沫は、スラリー中で泡沫を均一に分散させるために必要と 考えられる典型的な混合チャンバの攪拌を受ける場合に、泡沫の損失という先に 述べた問題に遭遇する。これは、更に高出費となる更に過剰な量の泡沫の使用を 必要とし、ある場合には石膏製品の他の特性に悪影響を与えること無く、十分な 発泡剤を使用して十分な残存泡沫を生成することができないこととなる。この問 題は、“不安定”な泡沫を生成する発泡剤に“安定”な泡沫を生成する発泡剤を 少量含めることにより幾分減少させることができるが（例えば、係属中の米国出 願０８／３１１，６８７に記載）、発泡剤の総使用量は望ましい量より依然とし て多い。 石膏ボードの製造に特有の他の問題は、より硬いエッジをボードに形成するた めに設計されたプロセスに関連する。例えば米国特許２，９８５，２１９号及び ４，２７９，６７３号に記載されるように、ボードの中央部（多くの場合“コア ”部と呼ばれる）より密度が高く硬いエッジを有する発泡石膏ボードを製造する ことが多くの理由から望ましい。これらの特許は、これを達成する様々の方法、 例えば泡沫スラリーの一部をメインの“コア”スラリー混合チャンバから分流す る方法を記載する。分流された部分はそれから、１以上の補助的ミキサー内で高 度の攪拌及び／又は変形剤と共に独立に処理され、全て又は殆どの泡沫を除去し 、それにより、鋳造“コア”スラリーの流れの両側に接触する２つの流れ中で鋳 造される、より硬く高密度の“エッジ”スラリーを生成する。これにより、所望 の硬く高密度のエッジを有する石膏ボード製品を得ることができるが、それは特 別のミキサ及び薬品による追加のコスト及び複雑化を要求する。また、それは実 質的にエッジスラリーから除去される泡沫を無駄にし、発泡剤及びその泡沫を生 成するために費やした労力を無駄にする。 従って、上述した全ての問題を解決し、回避し、最小とする、発泡石膏製品の 新規かつ改良された製造方法及び装置に対する継続的な必要性が存在する。本発 明は、この必要性を満足するものである。 発明の概要 本発明の発明者等は、スラリーを攪拌する典型的な手段を備える典型的な石膏 スラリーチャンバを使用する石膏製造プロセスにおいて、泡沫が排出口から排出 される前に残余のスラリーより少ない攪拌を経験するようにチャンバに対して泡 沫の入口を配置することにより、スラリー中の泡沫の均一な分散を達成しつつ泡 沫の損失及び不均一な気泡のサイズの問題が顕著に減少することに不意に気づい た。本発明は、同等又はそれ以上の良好な結果を達成しつつ、費用、複雑さ、及 び２つの混合チャンバを伴う従来のアプローチの他の困難性を完全に回避する。 また、本発明は、高度の攪拌による泡沫の損失を補償するために過剰な量の発泡 剤を加える従来のアプローチに内在する問題をも回避する。本発明は、より多く の発泡剤を使用 する（そして無駄にする）より、むしろ泡沫の損失を減らし、それにより更なる 出費、及び高濃度の発泡剤の悪影響を回避する。また、泡沫はより少ない攪拌を 受けるので、不均一な気泡サイズが生成される可能性が減少する。さらに、これ らの有益な効果は、プロセスが“不安定”な泡沫を使用して所望の大きな気泡サ イズを生成する状況においてもなお断言できる。 従って、幾つかの実施形態において、本発明は発泡石膏ボードを製造する方法 であって、継続的かつ同時に以下の工程を行う方法を提供する：１以上の入口を 通じて焼石膏及び水を混合チャンバ内へ注入し、混合チャンバの内容物を攪拌し て焼石膏の水性分散を生成し、石膏及び水の入口に対して、及び、混合チャンバ の排出口に対して位置決めされた入口を通じて水性泡沫を混合チャンバ内へ注入 して、泡沫が焼石膏より攪拌されないようにし、水性焼石膏の分散中で泡沫を均 一に分散させつつ泡沫の破壊を最小とし、排出口を通じて混合チャンバの内容物 を排出して、焼石膏を、内部で均一に分散した空隙を有する硬化石膏とする。 典型的なスラリー混合チャンバにおいて、本発明の重要で有益な効果は、常に 単純に泡沫の入口を、焼石膏及び水の入口よりも排出口の“より近傍に”配置す ることより実現される。“より近傍に”という語は、自身の形状及び構造並びに チャンバに設けられる典型的な攪拌手段により形成されるチャンバ内容物の通路 が、残余の焼石膏スラリーについての入口から排出口までよりも、泡沫について の入口から排出口までのほうが短いことを意味する。もちろん、最適な結果を達 成するためにあらゆる特定の混合装置及びスラリーの定式化について、様々な入 口の正確な相対的位置決めをカスタマイズしなければならないが、これは本発明 の開示によりその基本的原理及び利益を知らされた当業者の能力の範囲内のこと である。 上述の本発明の方法を実施するのに適した本発明の装置は略円筒形状の混合チ ャンバを備え、そのチャンバは、略垂直軸と、上部及び下部放射壁と、環状周囲 壁と、垂直軸近傍の一方又は両方の放射壁に設けられた焼石膏及び水の入口と、 環状周囲壁内又はその近傍に設けられ、チャンバの内容物を排出する排出口と、 チャンバの内容物を攪拌し、その内容物を遠心方向に移動させて排出口から排出 する攪拌手段と、を備える。石膏、水及び泡沫の入口の相対的配置を除いて、そ のような装置は従来から既知である。 本発明の発明者等は、さらに不意に、そしてむしろ意外なこととして、泡沫の 入口を更に遠くに、即ち、泡沫の入口を混合チャンバから完全に除去し、その代 わりに、混合チャンバの排出口に接続された排出管内に泡沫を直接注入するよう にその入口を配置することにより本発明を更に有益に実施することができること に気づいた。排出管は、混合チャンバから排出された焼石膏スラリー（泡沫を含 まない）を受け取り、それをさらに鋳型内又は移動性面上で鋳造するために運搬 する。泡沫の入口が排出管に接続されており、スラリー混合チャンバにではなく 排出管に直接泡沫が注入される場合、泡沫はさらに少ない攪拌を経験する。従っ て、泡沫の損失及び不均一な気泡サイズの問題は更に減少する。大変驚くべきこ とは、この泡沫の排出管への直接的な注入が、排出管により運搬される焼石膏を 通じて泡沫が均一に分散するのに十分な混合動作を生じさせることである。 従って、本発明の幾つかのより好適な実施形態において、本発明は継続的かつ 同時に以下の工程を行う発泡石膏ボードを製造する方法を提供する：１以上の入 口を通じて焼石膏及び水を混合チャンバ内へ注入し、混合チャンバの内容物を攪 拌して焼石膏の水性分散を生成し、混合チャンバの内容物を排出口を通じて排出 管へ排出し、 入口を通じて水性泡沫を排出管内へ注入して泡沫を緩やかに攪拌し、水性焼石膏 の分散中に泡沫を均一に分散させつつ泡沫の破壊を最小とし、結果として生じる 分散を排出管から排出し、焼石膏を、内部で均一に分散した空隙を有する硬化石 膏とする。 上述の本発明のより好適な実施形態の方法を実施するのに適した本発明の装置 は、略円筒形状の混合チャンバを備え、そのチャンバは、略垂直軸と、上部及び 下部放射壁と、環状周囲壁と、垂直軸近傍の一方又は両方の放射壁に設けられた 焼石膏及び水の入口と、環状周囲壁内又はその近傍に設けられ、チャンバの内容 物を排出する排出口と、排出口に接続され、排出されたチャンバの内容物を受け 取り、運搬する排出管と、チャンバの内容物を攪拌し、その内容物を遠心方向に 移動させて排出口から排出管へ排出する攪拌手段と、水性泡沫の排出管への入口 と、を備える。泡沫の入口の相対的配置を除いて、そのような装置は従来から既 知である。 更に、本発明の発明者等は、本発明が硬いエッジを有する発泡石膏ボードを製 造するプロセスにおいて更に有益に使用できることに気づいた。発明者等は、本 発明の実施において、スラリー混合チャンバ内に、十分に混合された焼石膏スラ リーを含むが泡沫を殆ど又は全く含まない（これは泡沫の入口が混合チャンバ内 に配置されるか、排出管内に配置されるかに依存する）領域が存在することを認 めた。従って、上述した本発明の全ての利益の享受に加え、混合チャンバの泡沫 が少ない又は泡沫を含まない領域から１以上の“エッジ”ストリームを分流し、 それから混合チャンバの通常又はメイン排出口から排出された“コア”スラリー ストリームの両端部に接触して鋳造する。これにより、特別のミキサ及び薬品に よる複雑さ及びコストを回避することができ、硬いエッジを有する石膏ボードの 従来の製造プロセスにおいて生じる泡沫及び発泡剤の無駄を回避す ることができる。必要であれば、ある程度の泡沫をエッジストリームに加えてエ ッジの硬さの程度を制限することができるが、その泡沫はコアストリーム内の泡 沫よりも濃度が低い。 従って、幾つかの実施形態において、本発明は、継続的かつ同時に以下の工程 を行う硬いエッジを有する発泡石膏ボードを製造する方法を提供する：焼石膏と 水とを混合し、攪拌して焼石膏の水性分散を生成し、水性分散を分割して、水性 分散のコアストリームと、水性分散の１以上のストリームとを生成し、水性泡沫 をコアストリームと混合して泡沫を緩やかに攪拌し、泡沫を水性分散中で均一に 分散させつつ泡沫の破壊を最小とし、コアストリームを移動性カバーシート上に 沈積させ、エッジストリームを、沈積したコアストリームの一方又は両方のエッ ジに近接するカバーシート上に沈積させ、沈積したストリーム上に第２のカバー シートを覆いかぶせ、結果として生じるアセンブリを凝固及び乾燥させて焼石膏 を硬化石膏とする。 硬いエッジを有する石膏ボードを製造する方法を実施するのに適した本発明の 装置は、略円筒形状の混合チャンバを備え、そのチャンバは、略垂直軸と、上部 及び下部放射壁と、環状周囲壁と、垂直軸近傍の一方又は両方の放射壁に設けら れた焼石膏又は水の入口と、環状周囲壁内又はその近傍に設けられ、チャンバの 内容物を排出する少なくとも２つの排出口と、排出口に接続され、排出されたチ ャンバの内容物を受け取り、運搬する排出管と、チャンバの内容物を攪拌し、そ の内容物を遠心方向に移動させて排出口から排出管へ排出する攪拌手段と、水性 泡沫の少なくとも１つの排出管への入口と、を備える。泡沫の入口及び出口の相 対的配置を除いて、そのような装置は従来から既知である。 図面の簡単な説明 以下に示す本発明の好適な実施形態の説明において、添付図面が参照され、そ の添付図面において、 図１は、本発明に係る装置の部分的かつ多少模式的な断面平面図であり、その 装置は本発明の方法の実施形態を実行するのに好適である。 図２は、図１に示す装置の、線２−２に沿った一部の部分的かつ多少模式的な 断面側面図である。 図３は、本発明に係る代替的装置の部分的かつ多少模式的な断面平面図であり 、その装置は本発明の方法の代替的実施形態を実行するのに好適である。 図４は、図３に示す装置の、線４−４に沿った一部の部分的かつ多少模式的な 断面側面図である。 好適な実施形態の説明 先に述べたように、本発明は、焼石膏スラリーを生成し、そのスラリーを排出 して硬化石膏製品を生成する従来実施されている典型的な装置に類似する装置を 使用して実施することができる。本発明の方法及び装置が、発泡石膏を生成する ために使用される従来の方法及び装置と本質的に異なる点は、水性泡沫を焼石膏 スラリーに混合する方法及び手段にある。 本発明の方法は、泡沫の損失、不均一な空隙のサイズ、及び発泡剤の過剰消費 を防止するために、焼石膏が受けるよりも少ない攪拌条件下で、焼石膏スラリー 中に水性泡沫を分散させる点で従来技術と異なる。これは、それまで予期され、 又は可能と考えられていたよりもスラリーの排出点に近い位置で水性泡沫をスラ リー中に注入することにより、複数のミキサの使用によること無く達成すること ができ、なお均一な分散を達成できる。 本発明により提供される装置は、水性泡沫の入口がスラリー混合チャンバ内で 焼石膏の入口よりも排出口に近い位置に設けられ、又は、好ましくは泡沫の入口 が混合チャンバの完全に外部、即ち、混合チャンバの排出口に接続された排出管 内に配置される点で従来技術の装置と本質的に異なる。 本発明の方法及び装置の両方において、スラリーへ最適な形で泡沫を注入する ための正確な点は、混合装置の特定の種類及び使用されるスラリー及び発泡の製 剤によって変化する。最適な点は、泡沫がスラリー内で均一に分散するために丁 度十分な混合動作を受ける点となる。その点において、泡沫の損失及び不均一な 気泡サイズの問題が最小とされる。 例えば“不安定”な泡沫が使用される、本発明を実施する幾つかの実施形態に おいて、本発明の発明者等は、発泡剤の消費が８０パーセントに減少する程度ま で泡沫の損失が減少することを発見した。ある状況においては、更に大きな消費 の減少が可能である。 本発明の好適な実施形態の説明のために図１及び図２が参照され、それらは夫 々本発明に係る装置の多少模式的な部分断面平面図及び側面図である。 これらの図は、略円柱形状の混合チャンバ１０を示し、その混合チャンバ１０ は略垂直軸１２、上部放射壁１４、下部放射壁１６及び環状周辺壁１８を備える 。 焼石膏の入口２０及び水の入口２２は、共に上部放射壁１４の垂直軸１２近傍 に位置する。これらの入口は図示しない石膏及び水の容器に接続され、単純な重 力による供給によって石膏及び水が混合チャンバ１０に供給できることが理解さ れるべきである。また、多くの場合にスラリー中に使用される、石膏製品を生成 するための石 膏及び水以外の他の材料（促進剤、抑制剤、充填剤、結合剤、他）もこれらの入 口、又は同様に配置された他の入口を通じて供給することができる。 また、混合チャンバ１０は攪拌機５０を備え、それは略垂直シャフト５２に取 り付けられた円形ディスク５４を有する。シャフト５２は垂直軸１２と同軸状に 位置し、上部放射壁１４を貫通して延びる。それは、シャフト５２及び接続され たディスク５４を矢印Ａで示す時計と逆方向に回転させる図示しない従来の手段 （例えばモータ）に接続され、その回転の速度は、混合チャンバの内容物を攪拌 及び混合させ、その結果生じる水性分散（スラリー）を略遠心方向（大抵は逆時 計周りの外側への螺旋状）に向ける。この攪拌機の図示はかなり単純化されたも のであり、本技術の石膏スラリー混合チャンバに一般的に使用される攪拌機の基 本的原理を示すことのみを意図していることが理解されるべきである。多くの異 なる、また多くの場合より複雑な攪拌機の設計（垂直に延びるピン又はパドルを 有する、形状が異なる、他）を使用することができる。 混合チャンバ１０はまた、放射壁１４に結合され、これから下方に延びる環状 リング６０を備える。このリングは軸１２と同軸状である。それは従来における 態様であり、時々“塊リング”と呼ばれる。これはチャンバ内の混合動作を補助 し、材料（即ち、焼石膏）のあらゆる大型の塊状集積（塊）が、より細かく分割 され、かつ、よく分散される以前にチャンバから出て行くことを防止する。 周辺壁１８には、十分に混合されたスラリーの主要な部分（“コアストリーム ”）を接続された排出管４２へ排出するメイン排出口４０がある。代替的実施形 態においては、この排出口を異なる位置（例えば下部放射壁１６内）に配置する ことができるが、常に少なくとも周辺壁１８の近傍に配置する。排出管４２は、 石膏スラリー を、鋳型内又は移動面上で凝固、乾燥させる点まで運搬する。図１に示すように 、排出管４２は外部へ広がっている。これは中央（“コア”）部を鋳造する、例 えば、石膏ボード製品を形成するのに適しているが、他の最終製品に適した他の 構成ももちろん可能である。 周辺壁１８には、十分に混合されたスラリーの少量の部分（“エッジストリー ム”）を、接続された分岐排出管４６及び４８へ排出する補助的排出口４４があ る。排出口４４は、ある実施形態においてはエッジストリームを分岐する役割を 有するが、別個のスラリーストリームを分岐することが望まれない他の実施形態 においては存在しない。また、この排出口を異なる位置（例えば下部放射壁１６ ）に配置することも可能であるが、十分に混合されたスラリーのみがそれを通じ て排出されることを保証するために、それは常に少なくとも周辺壁１８の近傍に 配置する。排出管４６及び４８は、鋳造され、その後凝固及び乾燥させられる石 膏スラリーの分離したストリームを運搬する。図１に示すように、これらの排出 管は、例えば発泡石膏ボード製品に硬いエッジを形成するために、排出管４２か ら沈積するコアスラリーストリームのエッジに隣接して沈積するようにスラリー を方向付ける。 石膏製品の製造に関する当業者に理解されるように、上述の図１及び図２の装 置の全ての態様は既知であり、従来のものである。しかし、以下に述べる態様は 本発明に関する改良点である。 水性泡沫のための入口３２が排出管４２に配置される。その入口は、従来型の 泡沫生成機（図示せず）から従来型の方法により提供され、運搬された水性泡沫 を排出管４２へ直接注入するために設けられる。これは、常に本発明に係る装置 の好ましい構成となる。先に述べたように、排出管中におけるこの入口の正確な 位置決めは、混合装置の特定のタイプ、及び使用されるスラリー及び泡沫の剤型 に応じて決められる。 図１及び図２において、混合チャンバ１０へ直接泡沫を注入する位置には水性 泡沫の入口は設けられていないことが理解される。よって、補助排出口４４を通 じて出て行くスラリーは泡沫を含まない。これは望ましいことに石膏ボードの硬 いエッジを形成するために使用できるスラリーを提供するが、完全に泡沫を含ま ない石膏は実際上は硬すぎて発泡コア石膏ボードのエッジ材料として最適に機能 できない（例えば、米国特許２，９８５，２１９号参照）。従って、図示のよう に、排出口４６及び４８のそれぞれに入口３４及び３６が配置される。これらの 入口は、従来型の泡沫生成機（図示せず）から従来型の方法により提供され、運 搬された比較的低濃度の水性泡沫を排出管４６及び４８へ直接注入するために設 けられる。また同様に、これら排出管中におけるこれら入口夫々の正確な位置決 めは、混合装置の特定のタイプ、及び使用されるスラリー及び泡沫の剤型に応じ て決められる。 図１及び図２の構成は常に本発明に係る装置の好ましい構成であるが、ある幾 つかの状況では（即ち、ある混合装置、混合パラメータ、スラリー剤型、及び／ 又は泡沫剤型においては）、排出管４２に直接水性泡沫を注入することが、スラ リー中に泡沫の均一な分散を達成するために十分な混合を提供することとはなら ない場合がある。そのような状況では、図３及び図４に示す装置構成を採用する ことが好ましい。 図３及び図４においては水性泡沫の入口３０が、排出管４２に配置されるので はなく、環状周辺壁１８近傍の上部放射壁１４内で、かつ、入口２０及び２２（ 夫々石膏及び水の入口）よりも排出口４０にかなり近い位置に配置される点を除 いて、図３及び図４は夫々図１及び図２の態様及び構成と全て同一の装置を示す 。この構成に より、水性泡沫はなお他の焼石膏スラリーよりかなり少ない攪拌を受け、それに より泡沫の損失及び不均一な気泡のサイズが大幅に防止されるが、図１及び図２ の構成におけるよりも多く攪拌され、図１及び図２の構成がその目的のために十 分でないような状況下においてもスラリー中の泡沫の均一な分散を確保する。入 口３０を、泡沫が依然として残りの焼石膏スラリーよりかなり少ない攪拌を受け るような他の位置、例えば環状周辺壁及び／又はさらに“上流”（混合チャンバ の内容物の移動路に関して）に配置することも可能である。 また、泡沫入口３０が排出口４０に近いこと、及び混合チャンバの内容物の移 動路のため、混合チャンバの他の領域、例えば補助排出口４４の近傍領域へ移動 する泡沫は殆ど無いことが理解されるべきである。従って、排出口４４を通じて 出て行くスラリーストリーム中には非常に低い濃度の泡沫があるのみとなる。 本発明の方法の好適な実施形態で使用される水性泡沫を生成するために適当な 発泡剤に関しては、発泡石膏製品を製造するために使用可能であるとして知られ ている従来の発泡剤のいずれを使用することもできる。そのような発泡剤の多く が周知であり、例えばペンシルベニア州アンブラー（Ambler）のヘンケルコーポ レーションなどから商業的に容易に入手可能である。使用可能な発泡剤の他の記 述に関しては、例えば、米国特許４，６７６，８５３号、５，１５８，６１２号 、及び５，２４０，６３９号、１９９４年９月２３日出願の審査中の米国特許出 願０８／３１１，６８７、１９９５年６月２２日公開のＰＣＴ国際出願公開ＷＯ ９５／１６５１５を参照のこと。 先に述べたように、多くの場合、強度を最良に保つために石膏製品中に比較的 大きな空隙を形成することが好ましい。これは、焼石 膏スラリーと接触した時に比較的不安定となる泡沫を生成する発泡剤を使用する ことにより達成できる。好ましくは、比較的不安定な泡沫を生成するものとして 知られる多量の発泡剤に、比較的安定な泡沫を生成するものとして知られる少量 の発泡剤を混合することにより達成される。 そのような発泡剤は、“オフライン”で、即ち、発泡石膏製品の製造プロセス と分離して、事前に混合することができる。しかし、そのような発泡剤は、プロ セスの一体的な“オンライン”パートとして同時かつ継続的に混合することが好 ましい。これは例えば、異なる発泡剤の分離した流れを汲み上げ、その流れを、 水性泡沫の流れを生成するために使用される泡沫生成機において、又はその直前 に一緒にし、それからその水性泡沫の流れを焼石膏スラリーに注入し、混合する ことにより達成できる。こうして混合することにより、混合物中の発泡剤の比率 を単純かつ効果的に調整し（例えば、分離した流れの一方又は双方の流量を変化 させることにより）、発泡石膏製品における所望の空隙特性を達成することがで きる。そのような調整は、そのような調整が必要であるか否かを決定するための 最終製品の検査に応じて行うことができる。そのような“オンライン”混合及び 調整の更なる記述は、１９９４年９月２３日出願の審査中の米国特許出願０８／ ３１１、６８７に見られる。 不安定な泡沫の生成に使用できる発泡剤の１つの種類の例は以下の式を有する 。 ここで、Ｒは２乃至２０の炭素原子を含むアルキル基であり、Ｍは陽イオンであ る。好ましくは、Ｒは８乃至１２の炭素原子を含むアルキル基とする。 安定な泡沫の生成に使用できる発泡剤の１つの種類の例は以下の式を有する。 ここで、Ｘは２乃至２０の数であり、Ｙは０乃至１０の数であって発泡剤の少な くとも５０重量パーセント中において０より大であり、Ｍは陽イオンである。 本発明の幾つかの好ましい実施形態においては、上記式（Ｑ）及び（Ｊ）を有 する発泡剤を、式（Ｑ）の発泡剤とＹが０である式（Ｊ）の発泡剤の一部が一緒 になって、結果として８６乃至９９重量パーセントの発泡剤の混合を構成する。 本発明の幾つかの好ましい実施形態においては、水性泡沫は以下の式を有する 事前に混合された発泡剤から生成される。 ここで、Ｘは２乃至２０の数であり、Ｙは０乃至１０の数であって発泡剤の少な くとも５０重量パーセント中において０であり、Ｍは陽イオンである。Ｙは好ま しくは、式（Ｚ）の発泡剤の８６乃至９９重量パーセント中で０である。 本発明の方法において初期材料として使用される焼石膏は、自然又は合成資源 からの、アルファ硫酸カルシウム半水化物、ベータ硫酸カルシウム半水化物、水 溶性無水硫酸カルシウム、又はそれらの混合物とすることができる。先に述べた ように、水性泡沫に他の従来の添加物、例えば硬化促進剤、硬化抑制剤、結合剤 、接着剤、拡散補助剤、充填剤及びそれらの混合物などを習慣的な量の焼石膏ス ラリーに加えて、所望の特性を与え、また、製造を容易化することができる。 本発明の好適な実施形態において、即ち、硬いエッジを有する発泡石膏ボード を製造する方法において、以下の工程（図１及び図２を参照）が連続的かつ同時 に実行される。 焼石膏（通常は乾燥した粒子の状態）、水、及び他の所望の添加物（水性泡沫 を除く）を入口２０及び２２を通じて混合チャンバ１０に加える。それらを攪拌 し、混合させて、攪拌機５０の動作により焼石膏スラリーを生成する。攪拌機は また、スラリーをほぼ遠心的に移動させ（多くの場合、逆時計周りで外側へ螺旋 状に）、スラリーの多くの部分を出口４０を通じて排出し、排出管４２へ送り、 スラリーの少量の部分（エッジストリーム）を出口４４を通って排出し、排出管 ４６及び４８へ送る。 空気、水、及び前述の選択された発泡剤から泡沫生成機により生成される水性 泡沫の流れは、スラリーのコアストリーム中に所望の濃度の泡沫を生成するため に適当な流量で入口３２を通じて排出管４２へ送られる。泡沫のストリーム及び コアストリームの流れにより作られる混合動作（攪拌）は、一体となって排出管 ４２を通じて流れ、泡沫の破壊を最小としつつコアストリーム中に均一に泡沫を 分散させるのにちようど十分である。同様に、水性泡沫は入口３４及び３６を通 じて夫々排出管４６及び４８に送られるが、それはコアストリーム中に生成され る濃度よりも大幅に低いエッジストリーム中の泡沫濃度を生成するのに適当な流 量で送られる。 コアストリームは、排出管４２から、移動性の従来のカバーシート、例えば多 層紙（図示せず）上に沈積される。エッジストリームは排出管４６及び４８から 、コアストリームのエッジに隣接する移動性カバーシート上に沈積される。さら に従来の工程（図示せず）において、結合したコア及びエッジスラリーの頂上部 に他のカバーシートを配置し、結果として製造される石膏ボードの表面仕上げと なる２つの移動性カバーシートの間にスラリーが挟まれるようにする。得られる ボードの肉厚は形成ロールにより制御され、ボードの両端は、紙のカバーシート の重なったエッジに継続的に刻み目を入れ、折り畳み、接着する適当な機械的装 置を使用することにより覆われる。凝固するスラリーが移動性ベルト上を移動す る時に、追加のガイドが板の肉厚及び幅を維持する。板のパネルが切り取られ、 トリムされ、乾燥機へ送られ、凝固してはいるが幾分湿っているボードを乾燥さ せる。 本発明を、その好適な実施形態に特に言及して詳細に説明したが、本発明の精 神及び視野の範囲内において変形及び変更が可能であることが理解されるべきで ある。 発泡石膏を混合及び製造する方法及び装置の従来技術の更なる記述については 、例えば、米国特許２，６３９，９０１号、２，７６２，７３８号、２，９８５ ，２１９号、３，３４３，８１８号及び４，２７９，６７３号、及び１９９４年 ９月７日に公開された欧州特許出願公報０６１３７６４Ａ１を参照されたい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ヒンソウ，スチュワート，イー. アメリカ合衆国，79556 テキサス州，ス ゥイートウォーター，ハイウェイ 70 3513 (72)発明者 バスター，キップ，アール. アメリカ合衆国，52601 アイオワ州，バ ルリントン，サウス セントラル アヴェ ニュー 1909

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．発泡石膏ボードを製造する方法であって、継続的かつ同時に以下の工程を行 うことを特徴とする方法： １以上の入口を通じて焼石膏及び水を混合チャンバ内へ注入する工程、 混合チャンバの内容物を攪拌して焼石膏の水性分散を生成する工程、 石膏及び水の入口に対して、及び、混合チャンバの排出口に対して位置決めさ れた入口を通じて水性泡沫を混合チャンバ内へ注入して、泡沫が焼石膏より攪拌 されないようにし、水性焼石膏の分散中で泡沫を均一に分散させつつ泡沫の破壊 を最小とする工程、 排出口を通じて混合チャンバの内容物を排出する工程、 排出された内容物を移動性カバーシート上に沈積させる工程、 沈積した内容物を第２のカバーシートにより覆う工程、 焼石膏を、内部で均一に分散した空隙を有する硬化石膏とする工程。 ２．水性泡沫は、焼石膏の分散の存在中では不安定であり、硬化石膏中に形成さ れる空隙は比較的大きいことを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．水性泡沫は、以下の式を有する発泡剤から生成される請求項１記載の方法、 ここで、Ｘは２乃至２０の数であり、Ｙは０乃至１０の数であって 発泡剤の８６乃至９９重量パーセント中で０であり、Ｍは陽イオンである。 ４．発泡石膏ボードを製造する方法であって、継続的かつ同時に以下の工程を行 うことを特徴とする方法： １以上の入口を通じて焼石膏及び水を混合チャンバ内へ注入する工程、 混合チャンバの内容物を攪拌して焼石膏の水性分散を生成する工程、 混合チャンバの内容物を排出口を通じて排出管へ排出する工程、 入口を通じて水性泡沫を排出管内へ注入して泡沫を緩やかに攪拌し、水性焼石 膏の分散中に泡沫を均一に分散させつつ泡沫の破壊を最小とする工程、 結果として生じる分散を排出管から排出する工程、 排出された分散を移動性カバーシート上に沈積させる工程、 沈積した分散を第２のカバーシートにより覆う工程、 焼石膏を、内部で均一に分散した空隙を有する硬化石膏とする工程。 ５．水性泡沫は、焼石膏の分散の存在中では不安定であり、硬化石膏中に形成さ れる空隙は比較的大きいことを特徴とする請求項４記載の方法。 ６．水性泡沫は、以下の式を有する発泡剤から生成される請求項４記載の方法、 ここで、Ｘは２乃至２０の数であり、Ｙは０乃至１０の数であって発泡剤の８６ 乃至９９重量パーセント中で０であり、Ｍは陽イオンである。 ７．硬いエッジを有する発泡石膏ボードを製造する方法であって、継続的かつ同 時に以下の工程を行うことを特徴とする方法： 焼石膏と水とを混合し、攪拌して焼石膏の水性分散を生成する工程、 水性分散を分割して、水性分散のコアストリームと、水性分散の１以上のエッ ジストリームとを生成する工程、 水性泡沫をコアストリームに注入して泡沫を緩やかに攪拌し、泡沫を水性分散 中で均一に分散させつつ泡沫の破壊を最小とする工程、 コアストリームを移動性カバーシート上に沈積させる工程、 エッジストリームを、沈積したコアストリームの一方又は両方のエッジに近接 するカバーシート上に沈積させる工程、 沈積したストリーム上に第２のカバーシートを覆いかぶせる工程、 結果として生じるアセンブリを硬化及び乾燥させて焼石膏を硬化石膏とし、コ アストリームから製造された硬化石膏が均一に分散した空隙を有するようにする 工程。 ８．請求項７記載の方法において、さらに継続的かつ同時に以下の工程を行うこ とを特徴とする方法、 水性泡沫をエッジストリームに注入して、泡沫を緩やかに攪拌して水性分散中 に泡沫を均一に分散させつつ泡沫の破壊を最小とし、エッジストリーム中の泡沫 の濃度をコアストリーム中の泡沫の濃度より低くし、エッジストリームから生成 される硬化石膏が、コアストリームから生成される硬化石膏中の空隙の濃度より も低い濃度で 均一に分散した空隙を有するようにする工程。 ９．水性泡沫は、焼石膏の分散の存在中では不安定であり、硬化石膏中に形成さ れる空隙は比較的大きいことを特徴とする請求項７記載の方法。 １０．水性泡沫は、以下の式を有する発泡剤から生成される請求項７記載の方法 、 ここで、Ｘは２乃至２０の数であり、Ｙは０乃至１０の数であって発泡剤の８６ 乃至９９重量パーセント中で０であり、Ｍは陽イオンである。