KR102525112B1 - 전처리용 혼합 교반기, 석고 슬러리 제조 장치, 건축용 면재 제조 장치, 전처리 소석고 제조 방법, 석고 슬러리 제조 방법, 건축용 면재 제조 방법 - Google Patents

전처리용 혼합 교반기, 석고 슬러리 제조 장치, 건축용 면재 제조 장치, 전처리 소석고 제조 방법, 석고 슬러리 제조 방법, 건축용 면재 제조 방법 Download PDF

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Abstract

소석고와 물을 혼련하여 석고 슬러리로 하는 슬러리 형성용 혼합 교반기의 전단에 배치되며, 상기 소석고를 액체와 분체로부터 선택된 1종류 이상의 첨가제와 혼합하여 전처리를 실시하는 전처리용 혼합 교반기로서, 상판과, 상기 상판에 대향하도록 배치된 하판과, 상기 상판과 상기 하판 사이에 배치된 측판을 포함하며, 상기 상판, 상기 하판 및 상기 측판으로 둘러싸인 내부에 상기 소석고와 상기 첨가제를 혼합, 교반하는 혼합 교반 영역을 가지는 원통형 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되며 원판 모양의 회전판과, 상기 하우징의 상기 상판 또는 상기 하판을 관통하여 상기 회전판에 접속된 회전 구동축과, 상기 상판에 배치되며, 상기 혼합 교반 영역에 상기 소석고를 공급하는 소석고 공급구와, 상기 상판과 상기 측판 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 배치되며, 상기 혼합 교반 영역에 상기 첨가제를 공급하는 첨가제 공급구를 포함하는 전처리용 혼합 교반기를 제공한다.

Description

전처리용 혼합 교반기, 석고 슬러리 제조 장치, 건축용 면재 제조 장치, 전처리 소석고 제조 방법, 석고 슬러리 제조 방법, 건축용 면재 제조 방법
본 개시 내용은 전처리용 혼합 교반기, 석고 슬러리 제조 장치, 건축용 면재 제조 장치, 전처리 소석고(燒石膏) 제조 방법, 석고 슬러리 제조 방법, 건축용 면재 제조 방법에 관한 것이다.
석고 보드 등의 원료가 되는 석고 슬러리는 예를 들면, 소석고, 물, 경우에 따라서는 추가로 각종 첨가제를 혼합하여 조제되고 있다.
그런데 소석고에 물을 첨가하여 석고 슬러리를 조제할 때, 소석고에 미세화(微細化)가 발생하여 다량의 미립자가 생성될 수 있다. 이처럼 소석고에 다량의 미립자가 발생하여 그 표면적이 증가하면 소석고의 수화량(水和量)이 많아지므로, 해당 석고 슬러리를 이용하여 제조한 석고 보드 등과 같은 석고 제품을 건조시켜 잉여 수분을 제거하기 위해 많은 시간과 에너지가 소요될 할 우려가 있다.
예를 들면 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 급속 회전하는 비터(beater)나 칼날 포함 블렌더 등을 사용하여, 소석고에 대해 중량비가 1% 내지 10% 범위인 물과 혼합하는 힐(heal) 처리가 종래부터 행해지고 있다. 이렇게 힐 처리한 소석고와 물을 혼합함으로써, 소석고에 미립자가 생기는 것을 억제하면서 석고 슬러리를 조제할 수 있다.
또한, 힐 처리 이외에도, 소석고와, 착색제 등과 같은 각종 첨가제를 칼날 포함 블렌더 등을 이용하여 미리 혼합해 두는 전처리가 종래부터 행해지고 있다.
일본국 특허공개공보 특개소55-37499호
그러나, 칼날 포함 블렌더와 같이, 종래부터 소석고의 전처리에 이용되고 있는 혼합기는, 소석고나 물 등의 첨가제를 높이 방향으로 긁어 올리면서 혼합할 필요가 있어서, 그 처리에 많은 에너지가 소요되었다. 또한, 이와 같은 혼합기를 제조 규모에 맞춰 스케일 업하려고 하면 더욱 많은 에너지가 소요되는 등의 문제가 있었다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 감안하여, 본 발명의 일 측면에서는, 에너지 사용량을 억제한 전처리용 혼합 교반기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 소석고와 물을 혼련(混鍊)하여 석고 슬러리로 하는 슬러리 형성용 혼합 교반기의 전단에 배치되며, 상기 소석고를 액체와 분체(粉體)로부터 선택된 1종류 이상의 첨가제와 혼합하여 전처리를 실시하는 전처리용 혼합 교반기로서, 상판과, 상기 상판에 대향하도록 배치된 하판과, 상기 상판과 상기 하판 사이에 배치된 측판을 포함하며, 상기 상판, 상기 하판 및 상기 측판으로 둘러싸인 내부에 상기 소석고와 상기 첨가제를 혼합, 교반하는 혼합 교반 영역을 가지는 원통형 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되며, 원판 모양의 회전판과, 상기 하우징의 상기 상판 또는 상기 하판을 관통하여 상기 회전판에 접속된 회전 구동축과, 상기 상판에 배치되며, 상기 혼합 교반 영역에 상기 소석고를 공급하는 소석고 공급구와, 상기 상판과 상기 측판 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 배치되며, 상기 혼합 교반 영역에 상기 첨가제를 공급하는 첨가제 공급구를 포함하는 전처리용 혼합 교반기를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 에너지 사용량을 억제한 전처리용 혼합 교반기를 제공할 수 있다.
도 1 은 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기의 외관의 사시도이다.
도 2 는 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기의 내부 구조를 나타내는 부분 단면의 사시도이다.
도 3 은 상판을 분리한 상태에서 본 회전판, 스크레이퍼의 구성예를 나타내는 상면도이다.
도 4 는 치형부를 갖는 회전판의 일부의 측면도이다.
도 5 는 스크레이퍼의 사시도이다.
도 6 은 본 실시형태의 석고 슬러리 제조 장치의 설명도이다.
도 7 은 본 실시형태의 건축용 면재 제조 장치의 설명도이다.
이하에서는, 본 발명을 실시하기 위한 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명하지만, 본 발명은 하기 실시형태에 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 범위 내에서 하기의 실시형태에 다양한 변형 및 치환을 추가할 수 있다.
[전처리용 혼합 교반기]
본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기의 일 구성예에 대해 설명한다.
본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기는, 소석고와 물을 혼련(混鍊)하여 석고 슬러리로 하는 슬러리 형성용 혼합 교반기의 전단(前段)에 배치되며, 소석고를 액체와 분체(粉體)로부터 선택된 1종류 이상의 첨가제와 혼합하여 전처리를 실시하는 전처리용 혼합 교반기에 관한 것이다.
본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기는, 상판, 상판에 대향하도록 배치된 하판, 상판과 하판 사이에 배치된 측판을 포함하고, 상판, 하판 및 측판으로 둘러싸인 내부에 소석고와 첨가제를 혼합, 교반하는 혼합 교반 영역을 가지는 원통형 하우징과, 하우징 내에 배치되며 원판 모양의 회전판과, 하우징의 상판 또는 하판을 관통하여 회전판에 접속된 회전 구동축과,
상판에 배치되며, 혼합 교반 영역에 소석고를 공급하는 소석고 공급구와, 상판과 측판 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 배치되며, 혼합 교반 영역에 첨가제를 공급하는 첨가제 공급구를 포함할 수 있다.
종래에 소석고의 전처리에 널리 이용되고 있던 칼날 포함 블렌더와 같은 교반기는 전술한 바와 같이, 소석고나 물 등의 첨가제를 높이 방향으로 긁어 올리면서 혼합을 해야 하며, 그 처리에 많은 에너지가 소요되었다. 한편, 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기는 원통형 하우징 내에 배치된 원판 모양 회전판을 회전시킴으로써, 원심력을 이용하여 혼합 교반 영역에 공급한 소석고와 첨가제를 혼합, 교반할 수 있다. 따라서 전술한 종래에 이용되던 칼날 포함 블렌더와 같은 교반기처럼 높이 방향으로 소석고를 긁어 올릴 필요가 없어지기 때문에, 교반에 필요한 에너지를 억제하여 에너지 사용량을 억제한 전처리용 혼합 교반기로 할 수 있다.
본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기의 구성예에 대해 이하의 도 1 내지 도 5를 이용하여 설명한다.
도 1은 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기(10)의 외관의 사시도이다. 도 2는 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기(10)의 내부 구조를 나타내는 부분 단면의 사시도이다. 또한, 도 3은 상판을 분리한 상태에서 본 회전판, 스크레이퍼의 구성예를 나타내는 상면도이다. 아울러, 도 3에서는 측판(113)의 둘레에 배치되는 첨가제 공급 배관이나 배출구 등의 기재는 생략되어 있다. 도 4는 치형부를 갖는 회전판의 일부의 측면도이며, 도 3의 화살표 (A)를 따라서 본 경우의 회전판(22)의 측면도이다. 도 5는 스크레이퍼의 사시도이다. 아울러, 동일한 부재에는 동일한 번호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기(10)는, 상판(111), 상판(111)에 대향하도록 배치된 하판(112), 상판(111)과 하판(112) 사이에 배치된 측판(113)을 가지는 하우징(11)을 가질 수 있다. 하우징(11)은 상판(111), 하판(112) 및 측판(113)으로 둘러싸인 내부에, 공급된 소석고와 첨가제를 혼합, 교반하는 혼합 교반 영역(21)을 가진다(도 2 참조).
하우징(11)은 편평한 원통형 모양일 수 있다. 따라서 상판(111), 하판(112) 은 판 모양이며, 예를 들면 도 1에 나타낸 바와 같이, 원형 모양일 수 있다. 또한, 측판(113)은 상판(111)의 상면의 수직 상방에서 보았을 때 원형 모양으로 할 수 있다.
그리고 상판(111), 하판(112)은 그 사이에 측판(113)이 배치되기 때문에, 높이 방향으로 소정 간격을 두고 배치되어 있다. 따라서 전술한 바와 같이, 하우징(11) 내에 공급된 소석고나 첨가제를 혼합하는 혼합 교반 영역(21, 도 2 참조)이 형성되어 있다.
아울러 예를 들면, 혼합 교반 영역(21) 내의 내압이 과도하게 상승하는 것을 방지하기 위해, 전처리용 혼합 교반기(10) 내에 도시하지 않은 내압 조정 수단 등을 하우징(11)의 어떤 부분, 예를 들면, 상판(111)에 구비해둘 수도 있다. 그리고 하우징(11) 내에는 원판 모양의 회전판(22)이 포함될 수 있다(도 2 참조). 회전판(22)은 회전 가능하도록 배치되어 있다. 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기(10)에서는, 회전판(22)을 예를 들면 도면 중의 화살표 (R) 방향으로 회전시킴으로써, 혼합 교반 영역(21) 내에 공급된 소석고 및 첨가제를 원심력의 작용에 의해 둘레 영역에 있어서 원주 방향으로 유동시켜서 혼합, 교반할 수 있다.
회전판(22)은 전술한 바와 같이 상면(22A)에 공급된 소석고나 첨가제에 원심력을 가함으로써 혼합, 교반된다는 점에서, 회전판(22)의 상면(22A)과 상판(111) 의 하면(111A) 사이가 이격되어 일정한 간격을 가지도록 배치될 수 있다.
회전판(22)의 크기는 특별히 한정되지 않지만, 하우징(11) 내부에 공급된 소석고나 첨가제를 균일하게 혼합할 수 있도록, 회전판(22)의 직경과 측판(113)의 내주 직경이 거의 일치하도록 그 크기를 선택하는 것이 바람직하다. 다만 회전판(22)을 회전시켰을 때에, 측판(113)의 내주면과 접촉하지 않도록 둘 사이에는 간극(클리어런스) 을 마련해둘 수 있다.
아울러, 도 2에서는 회전판(22)으로서, 둘레가 매끄러운 원형 모양의 판을 나타내고 있지만, 이와 같은 형태에 한정되는 것은 아니다. 회전판(22)은 예를 들면 도 3에 나타낸 바와 같이, 그 둘레를 따라 다수의 치형부(齒型部, 31)를 가질 수도 있다. 이와 같이 치형부(31)를 구비함으로써, 소석고와 첨가제를 보다 균일하게 혼합할 수 있다.
치형부(31)는 도 3, 도 4에 나타낸 바와 같이, 회전판(22)에 노치부(32)를 구비함으로써 형성할 수 있다. 따라서, 이 경우에 회전판(22)은 회전판의 둘레 영역에 배치된 노치부(32) 및 치형부(31)를 가질 수 있다. 아울러, 도 3에 나타낸 바와 같이 치형부(31)와 노치부(32)는 회전판(22)의 둘레를 따라 교대로 배치될 수 있다.
치형부(31)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 치형부(31) 중 회전판(22)의 회전 방향 전방에 위치하는 면(31A) 과 치형부(31)의 하단면(31B) 사이의 각도(θ)가 90도 이하가 되도록 구성하는 것이 바람직하다. 상기 각도(θ)가 90도 미만이 되도록 구성하는 것이 보다 바람직하다. 아울러, 치형부(31)의 하단면(31B)은 회전판(22)의 하단면이라고 바꿔 말할 수도 있다. 회전판(22)의 회전 방향 전방에 위치하는 치형부(31)의 면(31A)을 상기 모양으로 함으로써, 회전판(22)을 회전시켰을 때에, 노치부(32)나 회전판(22)과 측판(113)의 내주면의 틈새에 떨어진 소석고나 첨가제를 치형부(31)가 밀어 올려 이들을 보다 균일하게 교반할 수 있다. 또한 회전판(22)의 회전 방향 전방에 위치하는 치형부(31)의 면(31A)을 상기 모양으로 함으로써, 전술한 바와 같이, 소석고 등을 측판(113)의 내주면의 회전판(22) 상면보다 상방으로 밀어 올려서 특히 유동시킬 수 있다. 따라서 밀어 올려진 소석고 등으로 측판(113)의 내주면에 부착된 소석고 등을 제거할 수 있다. 또한 측판(113)의 내주면에 첨가제 공급구(16A, 16B) 등을 구비한 경우, 이와 같은 첨가제 공급구(16A, 16B) 등에 소석고 등이 부착되는 것을 억제할 수도 있다. 상기 각도(θ)의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 10도 이상으로 할 수 있다.
회전판(22)은 이와 같은 형태에 한정되지 않으며, 예를 들면 회전판(22)의 상면(22A)에 복수 개의 핀 등을 그 상면(22A)에 수직으로 배치하여, 공급된 소석고 등이 보다 균일하게 혼합되도록 구성할 수도 있다. 회전판(22)의 상면(22A)에 복수 개의 핀을 배치하는 경우, 회전판(22)의 둘레를 따라 일정한 간격으로 배치하거나, 회전판(22)의 직경 방향을 따라 배치할 수도 있다. 회전판에 전술한 치형부(31)를 구비하고, 추가로 상기 핀을 배치할 수도 있다.
회전판(22)은 전술한 바와 같이 하우징(11) 내에서 회전 가능하게 배치되어 있고, 회전판(22)을 회전시키기 위해 하우징(11)의 상판(111) 또는 하판(112)을 관통하여 회전판(22)에 접속된 회전 구동축(13)을 가질 수 있다.
도 1에 나타낸 예에서는, 하우징(11)의 상판(111)의 중심 영역에 원형 개구부(12)가 구비되어 있고, 수직인 회전 구동축(13)의 확대 하단부(13A)가 그 원형 개구부(12)를 관통하고 있다. 그리고 도 2에 나타낸 바와 같이, 확대 하단부(13A)의 하단면이 회전판(22)의 상면(22A)의 중심에 고정되어 있다. 아울러 전술한 바와 같이, 하우징(11)의 하판(112)도 마찬가지로 개구부를 구비하고, 회전 구동축이 회전판(22)에 접속되도록 구성할 수도 있다.
회전 구동축(13)은 도시하지 않은 회전 구동 장치(예를 들면 전기 모터 등)에 연결시켜 둘 수 있고, 예를 들면 화살표 (R) 방향으로 회전시킬 수 있으며, 회전판(22)도 이에 맞추어 회전할 수 있다. 아울러 필요에 따라, 도시하지 않은 회전 구동 장치와 회전 구동축(13) 사이에는 변속 장치 등을 구비해 둘 수도 있다.
회전 구동축(13) 및 회전판(22)의 회전 속도는 공급되는 소석고나 첨가제의 양 등에 따라 임의로 설정할 수 있고 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 200rpm 이상 600rpm 이하로 할 수 있다 .
그리고 도 1에 나타낸 바와 같이, 하우징(11)의 상판(111)에는 혼합 교반 영역(21)에 소석고를 공급하는 소석고 공급구(14)를 구비해 둘 수 있다. 아울러, 예를 들면 상판(111)에 관통 구멍을 형성하여 소석고 공급구(14)로 할 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 소석고 공급구(14)에 소석고 공급 배관(15)을 접속해 두고, 소석고 공급 배관(15) 및 소석고 공급구(14)를 통해 혼합 교반 영역(21) 내에 소석고를 공급할 수 있다. 소석고 공급 배관(15)은 예를 들면, 도시하지 않은 소석고 저장 탱크 등에 접속되고, 상기 탱크로부터 소석고를 공급하도록 구성할 수 있다.
또한, 하우징(11)의 상판(111) 및 측판(113) 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 혼합 교반 영역(21)에 첨가제를 공급하는 첨가제 공급구(16A, 16B)를 구비할 수 있다. 아울러, 예를 들면 상판(111)이나 측판(113)에 관통 구멍을 형성하여 첨가제 공급구(16A, 16B)로 할 수 있다.
첨가제 공급구를 상판에 구비함으로써, 혼합 교반 영역(21) 내에서 유동하고 있는 소석고에 첨가제를 첨가하여 균일하게 교반, 혼합할 수 있다.
또한 첨가제 공급구(16A, 16B)를 측판(113)에 구비함으로써, 회전판(22)에 의해 가해진 원심력으로 혼합 교반 영역(21)의 둘레 쪽으로 이동해 온 소석고에 첨가제를 더할 수 있다. 그리고, 측판(113)에 구비된 첨가제 공급구(16A, 16B)를 통해 첨가제를 첨가함으로써, 혼합 교반 영역(21) 내를 유동하고 있는 소석고나 첨가제에 대해 회전판(22)의 중심 방향으로 향하는 압력이 가해진다. 따라서 측판(113)의 내주면의 첨가제 공급구(16A, 16B) 주변 등에 이들 소석고 등이 부착되는 것을 억제할 수 있다.
첨가제 공급구는 상판과 측판 중 어느 한쪽에 구비되어도 좋고, 상판과 측판 양쪽에 구비되어도 좋다.
첨가제 공급구(16A, 16B)는, 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같이, 회전판(22)의 상면(22A)보다 상방에 배치되는 것이 바람직하다. 회전판(22)의 상면(22A)보다 상방에 첨가제 공급구(16A, 16B)를 배치함으로써, 회전판(22)의 상면(22A) 위를 유동하는 소석고 등에 직접 첨가제를 공급할 수 있기 때문이다. 또한 회전판(22)의 상면(22A) 위를 유동하는 소석고 등은 원심력에 의해 둘레 영역에서 원주 방향으로 유동하며, 측판(113)의 내주면을 선회한다. 따라서 첨가제 공급구(16A, 16B)를 측판(113)에 구비한 경우, 첨가제 공급구(16A, 16B) 근방을 포함하는 측판(113)의 내주면에 부착된 소석고 등을 제거하거나 또는 측판(113)의 내주면에 소석고 등이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 회전판(22)의 상면(22A)보다 상방에 첨가제 공급구(16A, 16B)를 배치함으로써, 소석고 등에 직접 첨가제를 첨가할 수 있다. 그리고 첨가제 공급구(16A, 16B)를 측판(113)에 구비한 경우, 그 첨가제 공급구(16A, 16B) 근방에 부착된 소석고를 제거하거나 또는 소석고 등이 부착되는 것을 억제할 수 있다.
아울러, 회전판(22)의 상면(22A)보다 상방에 첨가제 공급구(16A, 16B)를 구비한다는 것은 첨가제 공급구(16A, 16B)의 적어도 일부가 회전판(22)의 상면(22A) 위치 이상의 높이에 위치하는 것을 의미한다. 첨가제 공급구(16A, 16B) 하단면이 회전판(22)의 상면(22A) 위치 이상의 높이에 위치하는 것이 더욱 바람직하다. 즉, 첨가제 공급구(16A, 16B) 전체가 회전판(22)의 상면(22A) 위치 이상의 높이에 위치하는 것이 더욱 바람직하다. 또한 첨가제 공급구를 복수 개 구비하는 경우, 모든 첨가제 공급구를 회전판 상면보다 상방에 배치하는 것이 바람직하다.
첨가제 공급구(16A, 16B)는 전술한 바와 같이 측판(113)에 구비될 수도 있으며, 첨가제 공급구(16A, 16B)를 측판(113)에 구비하는 경우, 첨가제 공급구(16A, 16B)는 측판(113) 상단부보다 아래에 배치될 수 있다.
첨가제 공급구(16A, 16B)로부터 첨가되는 첨가제의 유속이나 압력 등은 특별히 한정되지 않는다. 첨가제 공급구(16A, 16B)를 측판(113)에 구비한 경우, 예를 들면, 혼합 교반 영역(21) 내에서 회전판(22)의 중심 방향을 향해 첨가제가 진행하도록 유속 등을 조정하는 것이 바람직하다. 즉, 혼합 교반 영역(21) 내에서 유동하는 소석고 등에 의해 가압되어, 혼합 교반 영역(21)으로 첨가제가 첨가되는 것이 저해되지 않도록 유속 등을 선택하는 것이 바람직하다.
또한 첨가제 공급구(16A, 16B)를 복수 개 구비할 수 있으며, 예를 들면 도 1에 나타낸 바와 같이, 첨가제 공급구(16A, 16B)를 2군데 또는 3군데 이상에 구비할 수도 있다. 또한 첨가제 공급구를 1군데에만 구비해도 좋다. 첨가제 공급구(16A, 16B)에는 첨가제 공급 배관 (17A, 17B)을 접속해 둘 수 있으며, 예를 들면 첨가제를 저장하는 첨가제 저장 탱크로부터 그 배관을 통해 첨가제를 공급하도록 구성할 수 있다.
첨가제 공급구(16A, 16B)로부터 공급되는 첨가제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 전술한 바와 같이 액체와 분체로부터 선택되는 1종류 이상으로 할 수 있고, 물이나 착색제, 향료 등의 각종 첨가제를 예로 들 수 있다. 특히 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기에서는 힐 처리를 적합하게 실시할 수 있다는 점에서, 첨가제는 물인 것이 바람직하다. 아울러, 전술한 바와 같이 첨가제 공급구를 복수 개 설치하는 경우, 각 첨가제 공급구로부터 공급되는 첨가제의 종류가 서로 달라도 좋고, 동일해도 좋다.
상기 소석고 공급구(14) 및 첨가제 공급구(16A, 16B)를 배치하는 영역은 특별히 한정되지 않는다. 여기에서 예를 들면, 후술하는 배출구(18)를 구비하는 경우에 있어서, 하우징(11)을 직선(L1)과 직선(L1)에 직교하는 직선(L2)로, 회전 구동축(13) 및 회전판(22)의 회전 방향을 따라 배출구(18)부터 순서대로 영역 A1~A4로 나누었다고 한다. 아울러, 도 1에 나타낸 바와 같이, 직선(L1)은 배출구(18)의 상기 회전 방향의 하류 쪽의 단부(端部)와 회전 구동축(13)의 중심을 지나는 직선이다. 영역 A1~A4 는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 배출구(18)로부터 회전 구동축(13) 등의 회전 방향을 따라 영역 A1, 영역 A2. 영역 A3, 영역 A4 가 그 순서대로 배치되어 있다. 이 경우, 소석고 공급구(14)는 영역 A1에 배치되고, 첨가제 공급구(16A, 16B)는 영역 A2에 배치되는 것이 바람직하다. 이는, 영역 A1에 소석고 공급구(14)를 구비하여 소석고를 공급한 후, 그 소석고는 회전판(22)의 회전에 의한 원심력으로 서서히 회전판(22)의 둘레 방향으로 반송된다. 그리고 영역 A2에 도달하여 일정한 정도로 퍼진 소석고에 첨가제 공급구(16A, 16B)에 의해 첨가제가 첨가된 후, 영역 A3, 영역 A4에서 소석고와 첨가제를 충분히 혼합하여, 영역 A4에 구비된 배출구(18)로부터 하우징(11) 외부에 석고 혼합물을 배출할 수 있기 때문이다.
소석고 공급구(14), 첨가제 공급구(16A, 16B)로부터 공급되는 소석고 첨가제의 양은 특별히 한정되지 않으며, 첨가제의 종류나 실시하는 전처리 내용 등에 따라 임의로 선택할 수 있다. 다만, 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기(10)에서는 소석고를 사용하여 석고 슬러리를 조제하기 전의 전처리를 목적으로 하고 있는 점에서, 첨가제를 과잉 첨가하지 않는 것이 바람직하다. 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기(10)에서는, 예를 들면 소석고 100 질량부에 대해 첨가제를 0.01 질량부 이상 10 질량부 이하의 비율이 되도록 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기(10)는 혼합 교반 영역(21)에서 혼합, 교반된 석고 혼합물을 배출하는 배출구(18)를 더 가질 수도 있다. 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기(10)를 일괄 처리(batch processing)에서 이용하는 경우에는 배출구를 구비하지 않아도 되지만, 연속 처리에서 이용하는 경우에는 전술한 바와 같이 배출구(18)를 구비할 수 있다. 배출구(18)는 혼합 교반 영역(21)에서 혼합된 석고 혼합물, 즉 전처리 소석고를 배출할 수 있는 장소에 구비되어 있으면 되고, 예를 들면 하판(112) 또는 측판(113)에 구비될 수 있다.
배출구(18)는 하판(112), 측판(113) 중 어느 하나에 구비되어 있으면 되지만, 하판(112) 및 측판(113) 양쪽에 구비해 두는 것도 가능하다.
아울러, 배출구(18)와 소석고 공급구(14)나 첨가제 공급구(16A, 16B)와의 바람직한 위치 관계에 대해서는 이미 설명했으므로 여기서는 설명을 생략한다.
배출구(18)에는 필요에 따라 수직 슈팅(19) 등을 접속해 둘 수 있다.
본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기는 또한 스크레이퍼를 가질 수도 있다.
구체적으로는, 예를 들면 도 2, 도 3에 나타낸 바와 같이, 회전판(22) 상면보다 상방이면서 혼합 교반 영역(21)의 내부에 적어도 1개의 막대 모양인 스크레이퍼(231~233)를 더 배치할 수 있다.
이 경우, 스크레이퍼(231~233)의 한쪽 단부(231A, 232A, 233A)는 회전판(22)의 중심 영역에 배치되고, 한쪽 단부(231A, 232A, 233A)와 반대쪽 단부인 다른쪽 단부(231B, 232B, 233B)는 회전판(22)의 둘레 쪽에 배치될 수 있다.
구체적으로는, 예를 들면 회전 구동축(13)의 확대 하단부(13A)와 동심원 모양인 환상(環狀) 베이스부(24)를 구비해 둘 수 있다. 그리고 환상 베이스부(24) 상면에 스크레이퍼(231~233)의 한쪽 단부(231A~233A)를 나사 등으로 고정할 수 있다. 아울러, 환상 베이스부(24)는 회전판(22)에 고정될 수 있으며, 회전판(22)의 회전과 함께 환상 베이스부(24) 및 스크레이퍼(231~233)가 회전하도록 구성될 수 있다.
스크레이퍼(231~233) 상면과 상판(111) 하면(111A)(도 2 참조) 사이에는 틈새가 형성되어 있는 것이 바람직하고, 상판(111)과 스크레이퍼(231~233)가 간섭하지 않도록 구성하는 것이 바람직하다.
스크레이퍼(231~233)는 그 상면이 상판(111)의 하면(111A) 근방에 위치하도록 배치될 수도 있다. 이 경우, 스크레이퍼(231~233)가 상판(111)의 하면(111A)에 부착된 소석고 등을 제거할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
스크레이퍼(231~233)의 다른쪽 단부(231B~233B)는 측판(113)의 내주면 근방에 배치될 수 있으며, 측판(113)의 내주면에 부착된 소석고 등을 제거할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
스크레이퍼(231~233)의 구체적인 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면 도 5에 나타낸 바와 같이, 스크레이퍼(231)의 길이 방향에 수직인 단면(51)의 두 모서리 부분을 깎아낸 등변 사다리꼴 형상으로 할 수 있다. 아울러, 이와 같이 단면을 깎아내지 않은 등변 사다리꼴이나 반원 모양 등 임의의 모양으로 할 수도 있다.
스크레이퍼는 마모를 억제하기 위해, 필요에 따라 그 표면의 일부 또는 전부에 용사(溶射) 코팅을 형성하거나 세라믹 판을 붙여 둘 수도 있다.
아울러, 도 2, 도 3에서는 3 개의 선형 스크레이퍼(231~233)를 배치한 예를 나타냈지만, 이와 같은 예에 한정되지 않는다. 예를 들면 1개 또는 2개여도 좋고, 4개 이상이어도 좋다. 또한, 스크레이퍼는 길이 방향으로 하나 이상의 굴곡부를 갖는 모양이어도 좋다. 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기가 복수 개의 스크레이퍼를 갖는 경우, 복수 개의 스크레이퍼는 같은 모양 이어도 좋고, 다른 모양인 것을 포함해도 좋다.
전술한 바와 같이 스크레이퍼(231~233)를 배치함으로써, 소석고와 첨가제를 더욱 균일하게 혼합할 수 있게 된다. 또한, 예를 들면 상판(111)의 하면(111A) 및 측판(113)의 내주면에 소석고 등이 부착되는 것을 특히 억제할 수 있게 된다.
본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기를 이용하여 얻은 석고 혼합물인 전처리 소석고는, 예를 들면, 석고 슬러리를 제조하기 위한 슬러리 형성용 혼합 교반기에 공급할 수 있다. 아울러, 여기서 말하는 석고 혼합물인 전처리 소석고는, 첨가제가 액체(예를 들면 물)여도 첨가량이 소량이기 때문에 석고 슬러리가 되지는 않으며, 분체상의 석고 혼합물이다. 따라서 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기는 슬러리 형성용 혼합 교반기의 전단, 즉 제조 공정의 상류 쪽에 배치할 수 있으며, 슬러리 형성용 혼합 교반기에 배관 등으로 접속해둘 수 있다. 다만, 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기 및 슬러리 형성용 혼합 교반기 사이에는 수송기인 스크류 컨베이어나, 필요에 따라 전처리 소석고의 입자 크기를 조정하기 위한 분쇄기 등을 배치할 수도 있다. 분쇄기로는, 예를 들면 엔톨레터(entoleter) 밀이나 튜브 밀 등을 사용할 수 있다.
지금까지 설명한 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기에 따르면, 회전판에 공급된 소석고 및 첨가제를, 상기 회전판을 회전시킴으로써 혼합, 교반하여 소석고의 전처리를 실시할 수 있다. 따라서, 종래의 전처리에 이용되던 높이 방향으로 긁어 올리면서 교반하는 칼날 포함 블렌더 등을 이용한 경우와 비교하여, 전처리를 실시하는 소석고의 단위 질량당 에너지 사용량을 예를 들면 절반 이하로 억제할 수 있다.
나아가, 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기에 따르면, 물을 첨가제로 한 경우, 종래의 전처리에 이용되던 칼날 포함 블렌더 등을 이용한 경우와 비교하여, 소석고와 첨가제인 물을 더욱 균일하게 혼합할 수 있다. 따라서, 소석고의 힐 처리 효율 및 힐 처리량을 크게 향상 및 증대시킬 수 있다.
칼날 포함 블렌더 등 종래의 전처리에 이용되던 교반기는, 스케일업 하려고 하면 그 처리에 더욱 많은 에너지가 소요되는 등의 문제가 있어, 스케일업을 수행하는 것이 비용 등의 관점에서 어려움이 있었다. 따라서, 종래에는 힐 처리를 수행할 수 있는 소석고의 양에 제약이 있으므로, 소석고의 사용량이 많은 경우에는 힐 처리 한 소석고와 힐 처리 하지 않은 소석고를 혼합하여 슬러리 조제용 소석고로 사용했다. 상기 슬러리 조제용 소석고를 이용하여 슬러리를 제조한 경우, 슬러리 내의 소석고의 미세화를 억제하는 정도에 편차가 발생하기 때문에 슬러리 조제시에 혼합 교반에 필요한 수분을 억제하는 것이 어려웠다. 그 결과, 상기 슬러리를 이용하여 제조한 석고 보드 등의 석고 제품을 건조시켜서 잉여 수분을 제거하기 위해 많은 시간과 에너지가 소요되었다.
한편, 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기에 따르면, 물을 첨가제로 한 경우, 전술한 바와 같이 소석고의 힐 처리 효율 및 힐 처리량을 크게 향상 및 증대시킬 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기를 이용함으로써, 종래와 같은 처리량의 제약이 없이 다량의 소석고를 효율적이면서 균일하게 힐 처리 할 수 있다. 그리고, 본 실시형태의 전처리용 혼합 교반기를 이용하여 힐 처리 한 소석고를 사용하여 석고 슬러리를 제조한 후, 석고 보드 등의 석고 제품을 생산하는 경우, 슬러리 조제시의 혼합 교반에 필요한 수분을 억제할 수 있다. 그 결과, 석고 보드 등의 석고 제품을 건조시켜서 잉여 수분을 제거하기 위한 시간과 에너지를 억제할 수 있게 된다.
[석고 슬러리 제조 장치]
다음으로, 본 실시형태의 석고 슬러리 제조 장치에 대해 설명한다.
본 실시형태의 석고 슬러리 제조 장치는 전술한 전처리용 혼합 교반기와, 전처리용 혼합 교반기로 전처리를 행한 소석고와 물을 혼련하여 석고 슬러리로 하는 슬러리 형성용 혼합 교반기를 포함한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 석고 슬러리 제조 장치(60)는 전술한 전처리용 혼합 교반기(10)와 슬러리 형성용 혼합 교반기(61)를 가질 수 있다. 또한, 도 6은 전처리용 혼합 교반기(10) 등의 각 부재에 대해 간략하게 도시하고 있다.
슬러리 형성용 혼합 교반기(61)의 구체적인 구성은 특별히 한정되지 않으며, 전처리를 행한 소석고와 물을 혼합하여 석고 슬러리를 제조 할 때 종래부터 이용되고 있는 핀형 믹서나 스크레이퍼형 믹서 등을 이용할 수 있다. 슬러리 형성용 혼합 교반기에서는 소석고, 물 이외에 임의의 첨가제가 함께 첨가, 혼합될 수도 있다.
본 실시형태의 석고 슬러리 제조 장치에 의하면, 상기 전처리용 혼합 교반기(10)를 포함함으로써, 에너지 사용량을 억제하면서 소석고에 대해 균일하게 전처리를 실시할 수 있다. 따라서 본 실시형태의 석고 슬러리 제조 장치에 의하면, 석고 슬러리의 제조에 필요한 에너지 사용량을 억제할 수 있다.
또한 전처리용 혼합 교반기(10)에서 물을 첨가제로 하여 힐 처리 할 경우, 소석고와 첨가제인 물을 보다 균일하게 혼합할 수 있으며, 소석고의 힐 처리 효율 및 힐 처리량을 크게 향상 및 증대시킬 수 있다. 그리고 이와 같은 전처리 소석고를 이용함으로써 슬러리 형성용 혼합 교반기(61)에 있어서 석고 슬러리를 조제할 때 필요한 수분을 억제할 수 있다. 그 결과, 본 실시형태의 석고 슬러리 제조 장치에 의해 얻어진 석고 슬러리를 이용하여 제조한 석고 보드 등의 석고 제품을 건조시켜서 잉여 수분을 제거하기 위한 시간과 에너지를 억제할 수 있다.
전처리용 혼합 교반기(10)에서는 전술한 바와 같이 소석고와 첨가제를 혼합하여 전처리를 실시할 수 있지만, 예를 들면 상판(111)의 하면(111A) 등에 소석고가 수화경화 또는 응집해서 부착되어, 충분히 부서지지 않은 채 배출되는 경우가 있다(수화경화 또는 응집해서 부착된 석고를 이하 "석고 찌꺼기"라 한다). 그리고 이와 같은 석고 찌꺼기가 슬러리 형성용 혼합 교반기(61)에 공급된 경우, 석고 슬러리에도 이와 같은 석고 찌꺼기가 잔존함으로써, 예를 들면 석고 보드를 제조할 때 보드용 원지(原紙) 등이 잘리는 종잇조각 등의 문제가 발생할 우려가 있다.
이를 고려하여, 본 실시형태의 석고 슬러리 제조 장치(60)는 슬러리 형성용 혼합 교반기(61)의 전처리 소석고 공급구(611)보다 전처리 소석고가 반송되는 방향의 상류 쪽에 석고 찌꺼기를 저감, 제거하는 석고 찌꺼기 저감부(62)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 아울러, 전처리 소석고 공급구(611)는 슬러리 형성용 혼합 교반기(61) 내부에 전처리 소석고를 공급하는 개구부를 의미한다.
즉, 본 실시형태의 석고 슬러리 제조 장치(60)는 전처리용 혼합 교반기(10)의 배출구(18)부터 슬러리 형성용 혼합 교반기(61)의 전처리 소석고 공급구(611)까지의 사이에 석고 찌꺼기를 저감, 제거하는 석고 찌꺼기 저감부(62)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 아울러, 석고 찌꺼기 저감부(62)는 전처리용 혼합 교반기(10)의 배출구(18)나 슬러리 형성용 혼합 교반기(61)의 전처리 소석고 공급구(611)에 구비되어도 좋고, 상기 배출구(18)와 전처리 소석고 공급구(611) 사이를 연결하는 배관이나 수송기 상에 구비될 수도 있다. 아울러, 수송기는 스크류 컨베이어 등의 전처리 소석고를 수송(반송)하는 장치를 의미한다.
석고 찌꺼기 저감부(62)의 구체적인 구성은 특별히 한정되지 않지만, 석고 찌꺼기 저감부(62)는 예를 들면 망이나 체, 분쇄기, 트롬멜 등으로부터 선택된 1종류 이상을 구비할 수 있다. 분쇄기로서는 엔톨레터 밀이나 튜브 밀 등을 예로 들 수 있다.
[건축용 면재 제조 장치]
다음으로, 본 실시형태의 건축용 면재 제조 장치에 대해 설명한다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 건축용 면재 제조 장치(70)는 전술한 석고 슬러리 제조 장치(60)를 포함한다.
본 실시형태의 건축용 면재 제조 장치(70)는 석고 슬러리 제조 장치(60) 이외에, 성형부(71)나 초벌 절단부(81), 건조부(82), 재단부(裁斷部, 83), 적재부(84) 등을 포함할 수 있다.
성형부(71)는 성형기(72)를 포함할 수 있으며, 예를 들면 표면 커버 원지(73)와 뒷면 커버 원지(74) 사이에 석고 슬러리를 공급하고, 성형기(72)로 소정의 형상으로 성형할 수 있다.
성형부(71)에서는, 도 7의 오른쪽에서 왼쪽으로 표면재인 표면 커버 원지(보드용 원지, 73)가 생산 라인을 따라 반송된다.
전술한 석고 슬러리 제조 장치(60)가 갖는 슬러리 형성용 혼합 교반기(61) 는 반송되는 표면 커버 원지(73)의 반송 라인과 관련된 소정의 위치, 예를 들면, 반송 라인의 상방 또는 옆에 배치될 수 있다. 아울러, 전처리용 혼합 교반기(10)나 석고 찌꺼기 저감부(62) 등은 슬러리 형성용 혼합 교반기(61)에 접속되어 임의의 장소에 배치될 수 있다.
필요에 따라, 석고 슬러리의 분리구(分取口)(612A, 612B, 612C)를 통해 거품을 첨가할 수 있으며, 거품의 첨가량을 조정함으로써 임의의 밀도를 갖는 석고 슬러리로 할 수 있다. 예를 들면, 거품의 첨가량을 조정함으로써 밀도가 다른 제 1 석고 슬러리(75)와 제 2 석고 슬러리(76)를 조제할 수 있다.
그리고 조제한 제 1 석고 슬러리(75)를 송출관(771, 772)을 통해 롤 코터(78)의 반송 방향의 상류 쪽에서 표면 커버 원지(보드용 원지, 73) 및 뒷면 커버 원지(보드용 원지, 74) 상에 공급한다. 표면 커버 원지(73) 및 뒷면 커버 원지(74) 상의 제 1 석고 슬러리(75)는 각각 롤 코터(78)의 도포부(延展部)에 이르고, 도포부에서 도포된다. 아울러, 롤 코터(78)는 도포 롤(781), 받침 롤(782) 및 찌꺼기 수집 롤(783)을 포함하며, 이들 롤에 의해 제 1 석고 슬러리(75)가 도포된다.
제 1 석고 슬러리(75)의 얇은 층이 표면 커버 원지(73) 상에 형성된다. 또한 마찬가지로 제 1 석고 슬러리(75)의 얇은 층이 뒷면 커버 원지(74) 상에 형성된다. 아울러, 도 7에서는 롤 코터(78)를 이용하여 제 1 석고 슬러리(75)를 표면 커버 원지(73) 및 뒷면 커버 원지(74)에 도포하는 예를 나타내고 있지만, 이와 같은 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 롤 코터(78)를 이용하여 제 1 석고 슬러리(75)를 표면 커버 원지(73) 또는 뒷면 커버 원지(74) 중 어느 한쪽에만 도포 할 수도 있다. 또한 제 1 석고 슬러리(75)를 표면 커버 원지(73)의 측단부(側端部)에만 배치할 수도 있다.
표면 커버 원지(73)는 그대로 반송되며, 뒷면 커버 원지(74)는 방향 전환 롤러(79)에 의해 표면 커버 원지(73)의 반송 라인 방향으로 전환된다. 그리고 표면 커버 원지(73) 및 뒷면 커버 원지(74) 모두는 성형기(72)에 도달한다. 여기서, 표면 커버 원지(73)와 뒷면 커버 원지(74) 상에 형성된 얇은 층 사이에 슬러리 형성용 혼합 교반기(61)로부터 관로(管路, 773)를 통해 제 2 석고 슬러리(76)가 공급된다.
그리고 석고 슬러리를 성형기(72)에서 성형하여 성형체를 형성할 수 있다. 형성된 성형체의 석고 슬러리는 그 성형체를 반송하는 과정에서 수화경화된다.
도 7에서는 하나의 슬러리 형성용 혼합 교반기(61)에 의해 제 1 석고 슬러리(75)와 제 2 석고 슬러리(76)를 제조하는 예를 나타냈지만, 이와 같은 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 슬러리 형성용 혼합 교반기(61)를 2개 구비하고, 각 슬러리 형성용 혼합 교반기(61)에서 제 1 석고 슬러리(75)와 제 2 석고 슬러리(76)를 제조할 수도 있다.
또한 제 1 석고 슬러리와 제 2 석고 슬러리를 이용하는 형태에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 밀도가 한 종류인 석고 슬러리를 제조하고 이를 보드용 원지에 공급하는 형태여도 좋다.
본 실시형태의 건축용 면재 제조 장치(70)는 전술한 바와 같이, 성형부(71)의 하류 쪽에 초벌 절단부(81)나 건조부(82), 재단부(83), 적재부(84) 등을 더 포함할 수도 있다.
초벌 절단부(81)는 성형부(71)에서 성형된 석고 슬러리 성형체를 절단하는 부재이며, 로터리 커터 등의 절단 수단을 포함할 수 있다. 초벌 절단부(81)에서는 건조부(82)가 포함하는 건조기, 가열로 등의 크기에 맞게 석고 슬러리 성형체를 절단할 수 있다.
건조부(82)는 건조기나 가열로를 포함할 수 있다. 건조부(82)에서는 석고 슬러리 성형체를 강제적으로 건조하여 석고 경화체로 할 수 있다. 아울러 건조부에서는 건조기 등에 의하지 않고, 자연 건조에 의해 석고 슬러리 성형체를 건조하도록 구성할 수도 있다.
재단부(83)는 재단기를 구비할 수 있다. 재단부(83)에서는 제품의 크기에 맞게 석고 슬러리 성형체 또는 석고 경화체를 절단할 수 있다.
적재부(84)는 예를 들면 리프터 등을 구비할 수 있으며, 재단부(83)에서 재단하여 얻은 건축용 면재를 쌓아서 창고에 보관하거나 출하하기 위해 트럭 등에 적재할 수 있다.
여기에서는, 본 실시형태의 건축용 면재 제조 장치로 제조된 건축용 면재가 석고 보드인 경우를 예로 들어 설명했지만, 이와 같은 형태에 한정되지 않는다. 본 실시형태의 건축용 면재 제조 장치에 의하면, 예를 들면 표면재인 보드용 원지를 유리 섬유 부직포(유리 직물)나 유리 매트 등으로 변경하고, 이를 표면 또는 표면 근처에 매몰되도록 배치하거나 하여 각종 건축용 면재를 제조할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 유리 매트 석고 보드, 유리 섬유 부직포가 포함된 석고 함유판, JIS A 6901(2014)에서 규정된 석고 보드, JIS A 6901(2014)에서 규정된 석고 보드보다 경량 또는 중량인 석고 보드 등으로부터 선택된 1종류 이상의 건축 면재를 제조할 수 있다.
특히, 일반적으로 널리 사용되고 있다는 점에서, 본 실시형태의 건축용 면재 제조 장치에 의해 제조되는 건축용 면재는 석고 보드인 것이 바람직하다.
[전처리 소석고 제조 방법]
다음으로, 본 실시형태의 전처리 소석고 제조 방법에 대해 설명한다.
본 실시형태의 전처리 소석고 제조 방법은 소석고, 액체와 분체로부터 선택된 1 종 이상의 첨가제를 혼합한 전처리 소석고 제조 방법으로서, 다음의 공정을 포함할 수 있다.
아울러, 본 실시형태의 전처리 소석고 제조 방법은 전술한 전처리용 혼합 교반기를 사용하여 실시할 수 있다. 따라서 전처리용 혼합 교반기에 대해 앞서 설명한 사항 중 일부는 설명을 생략한다.
소석고 공급구로부터 소석고를, 첨가제 공급구로부터 첨가제를 공급하는 원료 공급 공정.
회전 구동축을 회전시켜 회전판을 회전시킴으로써, 소석고와 첨가제를 혼합, 교반하는 혼합, 교반 공정.
아울러, 전처리용 혼합 교반기는 전술한 바와 같이, 상판, 상판에 대향하도록 배치된 하판, 상판과 하판 사이에 배치된 측판을 포함하며, 상판, 하판 및 측판으로 둘러싸인 내부에 소석고와 첨가제를 혼합, 교반하는 혼합 교반 영역을 갖는 원통형의 하우징을 포함할 수 있다. 그리고 상판에 배치되고, 혼합, 교반 영역에 소석고를 공급하는 소석고 공급구와 상판과 측판 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 배치되어 혼합, 교반 영역에 첨가제를 공급하는 첨가제 공급구를 포함할 수 있다.
본 실시형태의 전처리 소석고 제조 방법에서는 전술한 전처리용 혼합 교반기(10)를 이용하여 전처리 소석고를 제조할 수 있다. 각 공정에 대해 설명한다.
(원료 공급 공정)
원료 공급 공정에서는 전처리용 혼합 교반기(10)의 하우징(11) 내부에 구비된 혼합 교반 영역(21)에 소석고와 첨가제를 공급할 수 있다.
소석고는 하우징(11)의 상판(111)에 구비된 소석고 공급구(14)로부터 공급될 수 있다. 또한 첨가제는 하우징(11)의 상판(111) 및 측판(113) 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 구비된 첨가제 공급구(16A, 16B)로부터 공급될 수 있다. 첨가제를 하우징(11)의 상판(111) 및 측판(113) 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 구비된 첨가제 공급구(16A, 16B)로부터 공급함으로써, 후술하는 혼합, 교반 공정에서 소석고에 첨가제를 첨가하여 균일하게 혼합, 교반할 수 있다.
특히, 하우징(11)의 측판(113)에 첨가제 공급구(16A, 16B)를 구비함으로써, 혼합, 교반 공정에서 회전판(22)에 의해 가해진 원심력으로 혼합 교반 영역(21)의 둘레 쪽으로 이동해 온 소석고에 첨가제를 더할 수 있다. 그리고, 측판(113)에 구비된 첨가제 공급구(16A, 16B)를 통해 첨가제를 첨가함으로써, 혼합 교반 영역(21) 내를 유동하고 있는 소석고나 첨가제에 대해 회전판(22)의 중심 방향으로 향하는 압력이 가해진다. 따라서 측판(113)의 내주면의 첨가제 공급구(16A, 16B) 주변 등에 소석고 등이 부착되는 것을 억제할 수 있다.
첨가제 공급구(16A, 16B)는, 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같이, 회전판(22)의 상면(22A)보다 상방에 배치되는 것이 바람직하다. 회전판(22)의 상면(22A)보다 상방에 첨가제 공급구(16A, 16B)를 배치함으로써, 회전판(22)의 상면(22A) 위를 유동하는 소석고 등에 직접 첨가제를 공급할 수 있기 때문이다. 또한 회전판(22)의 상면(22A) 위를 유동하는 소석고 등은 원심력에 의해 둘레 영역에서 원주 방향으로 유동하며, 측판(113)의 내주면을 선회한다. 따라서 첨가제 공급구(16A, 16B)를 측판(113)에 구비한 경우, 첨가제 공급구(16A, 16B) 근방을 포함하는 측판(113)의 내주면에 부착된 소석고 등을 제거하거나 또는 측판(113)의 내주면에 소석고 등이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 회전판(22)의 상면(22A)보다 상방에 첨가제 공급구(16A, 16B)를 배치함으로써, 소석고 등에 직접 첨가제를 첨가할 수 있다. 그리고 첨가제 공급구(16A, 16B)를 측판(113)에 구비함으로써, 그 첨가제 공급구(16A, 16B) 근방에 부착된 소석고를 제거하거나 또는 소석고 등이 부착되는 것을 억제할 수 있다.
아울러, 회전판(22)의 상면(22A)보다 상방에 첨가제 공급구(16A, 16B)를 구비한다는 것은 첨가제 공급구(16A, 16B)의 적어도 일부가 회전판(22)의 상면(22A) 위치 이상의 높이에 위치하는 것을 의미한다. 첨가제 공급구(16A, 16B)하단면이 회전판(22)의 상면(22A) 위치 이상의 높이에 위치하는 것이 더욱 바람직하다. 즉, 첨가제 공급구(16A, 16B) 전체가 회전판(22)의 상면(22A) 위치 이상의 높이에 위치하는 것이 더욱 바람직하다. 또한 예를 들면, 첨가제 공급구를 복수 개 구비하는 경우, 모든 첨가제 공급구가 회전판도 상면보다 상방에 배치되는 것이 바람직하다.
첨가제 공급구(16A, 16B)로부터 첨가되는 첨가제의 유속이나 압력 등은 특별히 한정되지 않는다. 첨가제 공급구(16A, 16B)를 측판(113)에 구비한 경우, 예를 들면, 혼합 교반 영역(21) 내에서 회전판(22)의 중심 방향을 향해 첨가제가 진행하도록 유속 등을 조정하는 것이 바람직하다. 즉, 혼합 교반 영역(21) 내에서 유동하는 소석고 등에 의해 가압되어, 혼합 교반 영역(21)으로 첨가제가 첨가되는 것이 저해되지 않도록 유속 등을 선택하는 것이 바람직하다.
또한 첨가제 공급구(16A, 16B)를 복수 개 구비할 수 있으며, 예를 들면 도 1에 나타낸 바와 같이, 첨가제 공급구(16A, 16B)를 2군데 또는 3군데 이상에 구비할 수도 있다. 또한 첨가제 공급구를 1군데에만 구비해도 좋다. 첨가제 공급구(16A, 16B)에는 첨가제 공급 배관(17A, 17B)을 접속해 둘 수 있으며, 예를 들면 첨가제를 저장하는 첨가제 저장 탱크로부터 그 배관을 통해 첨가제를 공급하도록 구성할 수 있다.
첨가제 공급구(16A, 16B)로부터 공급되는 첨가제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 전술한 바와 같이 액체와 분체로부터 선택되는 1종류 이상으로 할 수 있고, 물이나 착색제, 향료 등의 각종 첨가제를 예로 들 수 있다. 특히 본 실시형태의 전처리 소석고 제조 방법에서는 힐 처리를 적합하게 실시할 수 있다는 점에서, 첨가제는 물인 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이 첨가제 공급구를 복수 개 설치하는 경우, 각 첨가제 공급구로부터 공급되는 첨가제의 종류가 서로 달라도 좋고, 동일해도 좋다.
원료 공급 공정에 있어서, 소석고 공급구(14), 첨가제 공급구(16A, 16B)로부터 공급되는 소석고 첨가제의 양은 특별히 한정되지 않으며, 첨가제의 종류나 실시하는 전처리 내용 등에 따라 임의로 선택할 수 있다. 다만, 본 실시형태의 전처리 소석고 제조 방법에서는 소석고를 사용하여 석고 슬러리를 조제하기 전의 전처리를 목적으로 하고 있는 점에서, 첨가제를 과잉 첨가하지 않는 것이 바람직하다. 따라서 원료 공급 공정에서는, 예를 들면 소석고 100 질량부에 대해 첨가제가 0.01 질량부 이상 10 질량부 이하의 비율이 되도록 소석고 및 첨가제를 공급하는 것이 바람직하다.
(혼합, 교반 공정)
혼합, 교반 공정에서는 하우징의 상판 또는 하판을 관통하여 회전판(22)에 접속된 회전 구동축(13)을 회전시켜 하우징(11) 내에 배치된 원판 모양의 회전판(22)을 회전시킴으로써, 소석고와 첨가제를 혼합, 교반할 수 있다.
전술한 바와 같이, 전처리용 혼합 교반기(10)에서는 회전판(22)을 예를 들면, 도면 중의 화살표 (R) 방향으로 회전시킴으로써, 혼합 교반 영역(21) 내에 공급된 소석고 및 첨가제를 원심력의 작용에 의해 둘레 영역에 있어서 원주 방향으로 유동시켜서 혼합, 교반할 수 있다.
아울러, 전술한 바와 같이, 회전판(22)은 둘레가 매끄러운 원형 모양의 판이어도 좋고, 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 그 둘레를 따라 다수의 치형부(31)를 가질 수도 있다. 이와 같이 치형부(31)를 구비함으로써, 소석고와 첨가제를 보다 균일하게 혼합할 수 있다. 치형부(31)의 바람직한 형상에 대해서는 이미 설명하였으므로, 여기서는 설명을 생략한다.
또한, 예를 들면, 회전판(22)의 상면(22A)에 복수 개의 핀 등을 그 상면(22A)에 수직으로 배치하여, 공급된 소석고 등이 보다 균일하게 혼합되도록 구성할 수도 있다. 회전판(22)의 상면(22A)에 복수 개의 핀을 배치하는 경우, 회전판(22)의 둘레를 따라 일정한 간격으로 배치하거나, 회전판(22)의 직경 방향을 따라 배치할 수도 있다. 회전판에 전술한 치형부(31)를 구비하고, 추가로 상기 핀을 배치할 수도 있다.
회전 구동축(13) 및 회전판(22)의 회전 속도는 공급되는 소석고나 첨가제의 양 등에 따라 임의로 설정할 수 있고 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 200rpm 이상 600rpm 이하로 할 수 있다.
아울러, 회전판(22) 상면(22A)보다 상방이면서 혼합 교반 영역(21)의 내부에는 전술한 바와 같이 적어도 1개의 막대 모양인 스크레이퍼(231~233)를 더 배치해둘 수도 있다.
이 때, 스크레이퍼(231~233)의 한쪽 단부(231A, 232A, 233A)는 회전판(22)의 중심 영역에 배치되고, 한쪽 단부(231A~233A)와 반대쪽 단부인 다른쪽 단부(231B, 232B, 233B)는 회전판(22)의 둘레 쪽에 배치될 수 있다.
이와 같이 스크레이퍼(231~233)를 배치함으로써, 소석고와 첨가제를 더욱 균일하게 혼합할 수 있게 된다. 또한, 예를 들면 상판(111)의 하면(111A) 및 측판(113)의 내주면에 소석고 등이 부착되는 것을 특히 억제할 수 있게 된다.
아울러, 도 2, 도 3에서는 3 개의 선형 스크레이퍼(231~233)를 배치한 예를 나타냈지만, 이와 같은 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면 1개 또는 2개여도 좋고, 4개 이상이어도 좋다. 또한, 스크레이퍼는 길이 방향으로 하나 이상의 굴곡부를 갖는 모양이어도 좋다. 전처리용 혼합 교반기가 복수 개의 스크레이퍼를 갖는 경우, 복수 개의 스크레이퍼는 같은 모양 이어도 좋고, 다른 모양인 것을 포함해도 좋다.
여기까지, 본 실시형태의 전처리 소석고 제조 방법에 대해, 원료 공급 공정과 혼합, 교반 공정으로 나누어 설명했지만, 원료 공급 공정과 혼합, 교반 공정은 연속적으로, 또한 동시에 실시될 수도 있다.
본 실시형태의 전처리 소석고 제조 방법은 전술한 원료 공급 공정, 혼합, 교반 공정 외에 추가로 임의의 구성을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 이하에 설명하는 배출 공정을 포함할 수도 있다.
(배출 공정)
배출 공정에서는 혼합, 교반 공정에서 생성된 석고 혼합물을 배출구(18)로부터 배출할 수 있다.
따라서, 전처리용 혼합 교반기(10) 내의 혼합 교반 영역(21)에 형성된 석고 혼합물인 전처리 소석고를 회수할 수 있다. 여기서 말하는 석고 혼합물인 전처리 소석고는 첨가제가 액체(예를 들면, 물)여도 그 첨가량이 소량이기 때문에, 석고 슬러리가 되지는 않고, 분체상의 석고 혼합물이 된다.
아울러, 전술한 바와 같이, 하판(112) 또는 측판(113)에 개구부인 배출구(18) 를 구비하여 둠으로써, 배출구(18)로부터 혼합 교반 영역(21) 내를 유동하는 석고 혼합물은 자연스럽게 배출된다. 따라서 예를 들면 배출구(18)를 소정의 부재 등으로 폐쇄한 경우에는, 그 부재를 제거함으로써 배출 공정을 실시할 수 있다.
이상 설명한 본 실시형태의 전처리 소석고 제조 방법에 의하면, 전술한 전처리용 혼합 교반기를 이용하여 소석고의 전처리를 실시하고 있다. 따라서 종래에 전처리에 이용되고 있던 높이 방향으로 긁어 올리면서 교반하는 칼날 포함 블렌더 등을 이용한 경우와 비교하여, 전처리를 실시하는 소석고의 단위 질량당 에너지 사용량을 예를 들면 절반 이하로 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 전처리 소석고 제조 방법에 의하면, 물을 첨가제로 한 경우, 소석고의 힐 처리 효율 및 힐 처리량을 크게 향상 및 증대시킬 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 전처리 소석고 제조 방법을 사용함으로써, 종래와 같은 처리량의 제약이 없이 다량의 소석고를 효율적이면서 균일하게 힐 처리 할 수 있다. 그리고, 본 실시형태의 전처리 소석고 제조 방법에서 힐 처리 한 전처리 소석고를 사용하여 석고 슬러리를 제조한 후, 석고 보드 등의 석고 제품을 제조한 경우, 슬러리 조제시의 혼합, 교반 필요한 수분을 억제할 수 있다. 그 결과, 석고 보드 등의 석고 제품을 건조시켜서 잉여 수분을 제거하기 위해 필요한 시간과 에너지를 억제할 수 있게 된다.
[석고 슬러리 제조 방법]
다음으로 본 실시형태의 석고 슬러리 제조 방법에 대해 설명한다.
본 실시형태의 석고 슬러리 제조 방법은, 전술한 전처리 소석고 제조 방법에 의해 얻어진 전처리 소석고를 물과 혼련하여 석고 슬러리를 제조하는 석고 슬러리 제조 공정을 가질 수 있다 .
아울러, 석고 슬러리 제조 공정에서는 공지의 슬러리 형성용 혼합 교반기를 이용하여 전처리 소석고와 물, 경우에 따라서는 추가로 각종 첨가제와 혼련하여 석고 슬러리로 할 수 있다.
얻어진 석고 슬러리는 필요에 따라 석고 보드 등 각종 석고 제품의 원료로 이용될 수 있다.
아울러, 본 실시형태의 석고 슬러리 제조 방법은 전술한 전처리 소석고 제조 방법 이후, 즉 혼합, 교반 공정 이후, 필요에 따라 전처리 소석고의 입자 크기 등을 조정하기 위해 예를 들면 엔톨레터 밀이나 튜브 밀 등을 이용하여 전처리 소석고를 분쇄하는 분쇄 공정 등을 추가로 실시할 수도 있다.
또한, 본 실시형태의 석고 슬러리 제조 방법은 전처리 소석고 제조 방법 이후, 즉 혼합, 교반 공정 이후, 전처리 소석고 중의 석고 찌꺼기를 줄이기 위해, 석고 찌꺼기 저감 공정을 추가로 포함할 수도 있다. 석고 찌꺼기 저감 공정에서는, 예를 들면 망이나 체, 분쇄기, 트롬멜 등으로부터 선택된 1종류 이상을 이용하여 전처리 소석고에서 석고 찌꺼기를 저감, 제거할 수 있다. 분쇄기로서는 엔톨레터 밀이나 튜브 밀 등을 예로 들 수 있다.
[건축용 면재 제조 방법]
다음으로 본 실시형태의 건축용 면재 제조 방법에 대해 설명한다.
본 실시형태의 건축용 면재 제조 방법은 전술한 석고 슬러리 제조 방법에 의해 얻어진 석고 슬러리를 이용하여 건축용 면재를 제조하는 건축용 면재 제조 공정을 포함할 수 있다.
구체적으로는, 예를 들면 전술한 건축용 면재 제조 장치를 이용하여 제조할 수 있다. 따라서 앞서 설명한 사항 중 일부는 설명을 생략한다.
건축용 면재 제조 공정은, 예를 들면 전술한 석고 슬러리 제조 방법에 의해 얻어진 석고 슬러리를 원하는 형상으로 성형하여 석고 슬러리 성형체를 제조하는 성형 공정을 포함할 수 있다.
또한, 건축용 면재 제조 공정은 필요에 따라 추가로, 성형 공정에서 얻은 석고 슬러리 성형체를 초벌 절단하는 초발 절단 공정이나, 석고 슬러리 성형체를 건조시켜 석고 경화체로하는 건조 공정, 재단 공정, 적재 공정 등을 포함할 수 있다.
초벌 절단 공정은 성형 공정에서 성형된 석고 슬러리 성형체를 절단하는 공정이며, 건조 공정에서 사용하는 건조기, 가열로 등에 맞춰 로터리 커터 등으로 절단할 수 있다.
건조 공정은, 예를 들면 석고 슬러리 성형체를 강제적으로 건조하여 석고 경화체로 할 수 있다. 건조 공정에서는, 석고 슬러리 성형체를 강제적으로 건조시키지 않고, 석고 슬러리 성형체를 자연 건조에 의해 건조하여 석고 경화체로 할 수도 있다.
재단 공정은 제품의 크기에 맞게 석고 슬러리 성형체 또는 석고 경화체를 절단하는 공정이며, 예를 들면, 재단기 등을 이용하여 실시할 수 있다.
적재 공정은 제조된 석고 경화체를 리프터 등으로 쌓아서 창고에 보관하거나 출하하기 위해 트럭 등에 적재하는 공정이다.
본 실시형태의 건축용 면재 제조 방법에 의해 제조되는 건축용 면재의 종류는 특별히 한정되지 않는다.
본 실시형태의 건축용 면재 제조 방법에 의해 제조되는 건축 면재로는, 유리 매트 석고 보드, 유리 섬유 부직포가 포함된 석고 함유판, JIS A 6901(2014)에서 규정된 석고 보드, JIS A 6901(2014)에서 규정된 석고 보드보다 경량 또는 중량인 석고 보드 등으로부터 선택된 1종류 이상을 예로 들 수 있다.
특히, 일반적으로 널리 사용되고 있다는 점에서, 본 실시형태의 건축용 면재 제조 방법에 의해 제조되는 건축용 면재는 석고 보드인 것이 바람직하다.
이상으로, 전처리용 혼합 교반기, 석고 슬러리 제조 장치, 건축용 면재 제조 장치, 전처리 소석고 제조 방법, 석고 슬러리 제조 방법, 건축용 면재 제조 방법을 실시형태 등으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태 등에 한정되지 않는다.
특허 청구범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에서 다양한 변형, 변경이 가능하다.
본 국제 출원은 2019년 4월 15일에 출원된 일본국 특허출원 제2019-077352호에 기초한 우선권을 주정하는 것이며, 특허출원 제2019-077352호의 전체 내용을 본 국제 출원에 원용한다.
10 전처리용 혼합 교반기
11 하우징
111 상판
112 하판
113 측판
13 회전 구동축
14 소석고 공급구
16A, 16B 첨가제 공급구
18 배출구
21 혼합 교반 영역
22 회전판
22A 상면
231~233 스크레이퍼
231A~233A 한쪽 단부
231B~233B 다른쪽 단부
60 석고 슬러리 제조 장치
61 슬러리 형성용 혼합 교반기
62 석고 찌꺼기 저감부
70 건축용 면재 제조 장치

Claims (14)

  1. 소석고와 물을 혼련하여 석고 슬러리로 하는 슬러리 형성용 혼합 교반기의 전단에 배치되며, 상기 소석고를 첨가제와 혼합하여 전처리를 실시하는 전처리용 혼합 교반기로서,
    상판과, 상기 상판에 대향하도록 배치된 하판과, 상기 상판과 상기 하판 사이에 배치된 측판을 포함하며,
    상기 상판, 상기 하판 및 상기 측판으로 둘러싸인 내부에 상기 소석고와 상기 첨가제를 혼합, 교반하는 혼합 교반 영역을 가지는 원통형 하우징과,
    상기 하우징 내에 배치되는 원판 모양의 회전판과,
    상기 하우징의 상기 상판 또는 상기 하판을 관통하여 상기 회전판에 접속된 회전 구동축과,
    상기 상판에 배치되며 상기 혼합 교반 영역에 상기 소석고를 공급하는 소석고 공급구와,
    상기 상판과 상기 측판 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 배치되며, 상기 혼합 교반 영역에 상기 첨가제를 공급하는 첨가제 공급구를 포함하고,
    상기 소석고 100 질량부에 대해 상기 첨가제를 0.01 질량부 이상 10 질량부 이하의 비율이 되도록 첨가하여 분체상의 석고 혼합물을 형성하고, 상기 첨가제가 물인, 전처리용 혼합 교반기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 교반 영역에서 혼합, 교반된 석고 혼합물을 배출하는 배출구를 더 포함하고,
    상기 배출구는 상기 하판 또는 상기 측판에 구비되어 있는 것인 전처리용 혼합 교반기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제 공급구는 상기 회전판의 상면 보다 상방에 배치되어 있는 것인 전처리용 혼합 교반기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전판의 상면보다 상방이면서 상기 혼합 교반 영역의 내부에, 적어도 1 개의 막대 모양인 스크레이퍼가 더 배치되어 있고,
    상기 스크레이퍼의 한쪽 단부는 상기 회전판의 중심 영역에 배치되며, 상기 한쪽 단부의 반대쪽 단부인 다른쪽 단부는 상기 회전판의 둘레 쪽에 배치되어 있는 것인 전처리용 혼합 교반기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전판은 상기 회전판의 둘레 영역에 배치된 노치부 및 치형부를 포함하고,
    상기 치형부 중 상기 회전판의 회전 방향 전방에 위치하는 면과 상기 치형부의 하단면 사이의 각도가 90 도 이하인 전처리용 혼합 교반기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 전처리용 혼합 교반기와,
    상기 전처리용 혼합 교반기에서 전처리를 행한 상기 소석고와 물을 혼련하여 석고 슬러리로 하는 슬러리 형성용 혼합 교반기를 포함하는 석고 슬러리 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전처리용 혼합 교반기의 배출구부터 상기 슬러리 형성용 혼합 교반기의 전처리 소석고 공급구까지의 사이에, 석고 찌꺼기를 저감, 제거하는 석고 찌꺼기 저감부를 더 포함하는 석고 슬러리 제조 장치.
  8. 제6항에 기재된 석고 슬러리 제조 장치를 포함하는 건축용 면재 제조 장치.
  9. 소석고와, 첨가제를 혼합한 전처리 소석고의 제조 방법으로서,
    제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 전처리용 혼합 교반기를 사용하여, 상기 소석고 공급구로부터 상기 소석고를 공급하고, 상기 첨가제 공급구로부터 상기 첨가제를 공급하는 원료 공급 공정과,
    상기 회전 구동축을 회전시켜 상기 회전판을 회전시킴으로써, 상기 소석고와 상기 첨가제를 혼합, 교반하는 혼합, 교반 공정을 포함하고,
    상기 소석고 100 질량부에 대해 상기 첨가제를 0.01 질량부 이상 10 질량부 이하의 비율이 되도록 첨가하여 분체상의 석고 혼합물을 형성하고, 상기 첨가제가 물인, 전처리 소석고 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 혼합, 교반 공정에서 생성된 석고 혼합물을 배출구로부터 배출하는 배출 공정을 더 포함하는 전처리 소석고 제조 방법.
  11. 삭제
  12. 제9항에 기재된 전처리 소석고 제조 방법에 의해 얻어진 전처리 소석고를 물과 혼련하여 석고 슬러리를 조제하는 석고 슬러리 조제 공정을 포함하는 석고 슬러리 제조 방법.
  13. 제12항에 기재된 석고 슬러리 제조 방법에 의해 얻어진 석고 슬러리를 이용하여 건축용 면재를 제조하는 건축용 면재 제조 공정을 포함하는 건축용 면재 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 건축용 면재가 석고 보드인 건축용 면재 제조 방법.
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